JP5492168B2 - Grip mechanism - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、把持機構に関する。   Embodiments described herein relate generally to a gripping mechanism.

把持機構は、自動生産ラインでの把持装置、ロボットエンドエフェクタ、工作機械、産業用ロボット、サービスロボット(ハンド)等に設けられ、ワーク等の対象物を例えば持ち上げたり搬送したりする際にこれを把持する機構である。   The gripping mechanism is provided in gripping devices, robot end effectors, machine tools, industrial robots, service robots (hands), etc., in automatic production lines, and is used when lifting or transporting objects such as workpieces. It is a mechanism for gripping.

特開2006−35329号公報JP 2006-35329 A 特開2009−233790号公報JP 2009-233790 A

弾性減衰要素による把持力によって対象物を把持する把持機構の提供が望まれている。   It is desired to provide a gripping mechanism that grips an object by a gripping force by an elastic damping element.

実施形態によれば、第1の把持部と第2の把持部により物体を把持する把持機構が提供される。前記第1の把持部と前記第2の把持部のいずれか一方は、固定部材と、前記固定部材に回動可能に接続される基端部材と、前記基端部材に接続され、弾性減衰要素により伸縮する受動直動リンク部材と、前記弾性減衰要素を1軸方向に直線移動させる1軸直動機構と、を具備する。該把持機構は、前記直線移動により前記弾性減衰要素が生ずる力を受けて前記基端部材が回動することにより前記物体を把持する。   According to the embodiment, a gripping mechanism for gripping an object by the first gripping portion and the second gripping portion is provided. Either one of the first gripping portion and the second gripping portion is connected to the fixing member, the base end member rotatably connected to the fixing member, the base end member, and an elastic damping element And a uniaxial linear movement mechanism that linearly moves the elastic damping element in the uniaxial direction. The gripping mechanism grips the object by receiving the force generated by the elastic damping element by the linear movement and the base end member turning.

第1の実施形態に係る把持機構と制御装置を含む全体構成の概略図Schematic of the overall configuration including a gripping mechanism and a control device according to the first embodiment 把持機構の正面図Front view of gripping mechanism 把持機構の機能的構成要素のブロック図Block diagram of functional components of gripping mechanism 各動作モードの指令情報と判定部出力の一覧を示す図The figure which shows the list of command information and the judgment part output of each operation mode 把持機構の動作シーケンスを模式的に示す図Diagram showing the operation sequence of the gripping mechanism 把持機構の動作シーケンスを示す図Diagram showing operation sequence of gripping mechanism 把持機構が対象物を把持した状態を示す図The figure which shows the state which the holding mechanism hold | gripped the target object 無負荷状態での弾性減衰要素の伸縮量データを取得する動作手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the operation | movement procedure which acquires the expansion-contraction amount data of the elastic damping element in a no-load state 接触検知の動作手順を示すフローチャートFlow chart showing operation procedure of contact detection 弾性減衰要素の伸縮量に関するセンサ出力値の推移を示すグラフGraph showing the change of sensor output value for the amount of expansion and contraction of elastic damping element 把持力推定の動作手順を示すフローチャートFlow chart showing operation procedure of grip force estimation 把持姿勢推定の動作手順を示すフローチャートFlow chart showing operation procedure of gripping posture estimation 第2の実施形態に係る把持機構の側面図Side view of the gripping mechanism according to the second embodiment 第2の実施形態に係る弾性減衰要素の伸縮量に関するセンサ出力値の推移を示すグラフThe graph which shows transition of the sensor output value regarding the expansion-contraction amount of the elastic damping element which concerns on 2nd Embodiment

(第1の実施形態)
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。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。本実施形態は、対象物を把持する把持機構、および把持機構の制御装置に関する。把持対象物の固定状況および質量は既知であるものとする。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted. The present embodiment relates to a gripping mechanism for gripping an object and a control device for the gripping mechanism. It is assumed that the fixed state and mass of the grasped object are known.

図1は第1の実施形態に係る把持機構と制御装置を含む全体構成の概略図、図2は把持機構の正面図、図3は把持機構の機能的構成要素のブロック図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of an overall configuration including a gripping mechanism and a control device according to the first embodiment, FIG. 2 is a front view of the gripping mechanism, and FIG. 3 is a block diagram of functional components of the gripping mechanism.

図1に示すように、第1の把持部112は、固定部材112aと、基端部材112b、中間部材112c、先端部材112dの3つの可動部材とを有する。第1の把持部112は、これら3つの可動部材により形成される1本の指に相当する。第2の把持部114は、第1の把持部112に対向するように設けられる別の指に相当する。第1の把持部112と第2の把持部114とによって対象物を把持する。このために上記可動部材およびこれを駆動する機構については、第1の把持部112と第2の把持部114の両者に設けてもよいし、第1の把持部112のみに設けても良い。図1は、第1の把持部112と第2の把持部114の両者が同一で可動の把持機構を有する構成に相当する。制御装置120からのモータ駆動指示により第1の把持部112と第2の把持部114はモータ駆動される。なお、図1においては第1の把持部112からのセンサ信号のみが制御装置120に供給されるように示されているが、同様の信号が第2の把持部114から制御装置120に供給される。あるいは、第2の把持部114からセンサ信号を出力しない構成としてもよい。この場合、第2の把持部114について、対象物との接触検知、把持力推定は行えない。   As shown in FIG. 1, the first grip 112 has a fixed member 112a and three movable members, a base end member 112b, an intermediate member 112c, and a tip member 112d. The first grip 112 corresponds to one finger formed by these three movable members. The second grip 114 corresponds to another finger provided so as to face the first grip 112. An object is gripped by the first gripping part 112 and the second gripping part 114. For this purpose, the movable member and the mechanism for driving the movable member may be provided in both the first grip portion 112 and the second grip portion 114, or may be provided only in the first grip portion 112. FIG. 1 corresponds to a configuration in which both the first gripping portion 112 and the second gripping portion 114 are the same and have a movable gripping mechanism. The first grip 112 and the second grip 114 are motor driven by a motor drive instruction from the control device 120. In FIG. 1, only the sensor signal from the first gripping part 112 is shown to be supplied to the control device 120, but a similar signal is supplied from the second gripping part 114 to the control device 120. The Or it is good also as a structure which does not output a sensor signal from the 2nd holding | grip part 114. FIG. In this case, contact detection with the target object and grip force estimation cannot be performed for the second grip portion 114.

対向して配置される2つの把持部のうち、一方の把持部のみを可動の把持機構とした場合、他方の把持部は必ずしも図1のような指の形状でなくても良く、可動の把持部とともに対象物を把持できるように例えば壁面のような形状としてもよい。以下の説明では、第1の把持部112と第2の把持部114を総称して「把持部112」と称する。   In the case where only one of the two gripping portions disposed opposite to each other is a movable gripping mechanism, the other gripping portion does not necessarily have the shape of a finger as shown in FIG. For example, the shape may be a wall surface so that the object can be grasped together with the portion. In the following description, the first grip portion 112 and the second grip portion 114 are collectively referred to as “the grip portion 112”.

固定部材112aと基端部材112bは、固定ヒンジ部112gを介して回動可能に接続される。基端部材112bと中間部材112cは、第1ヒンジ部112hを介して回動可能に接続される。中間部材112cと先端部材112dは、第2ヒンジ部112iを介して回動可能に接続される。固定部材112aは、固定ヒンジ部112gと同軸以外の位置に第4ヒンジ部112kを有する。基端部材112bは、中間部材112c側の端部において第1ヒンジ部112hと同軸以外の位置に、第5ヒンジ部112lを有する。中間部材112cは、基端部材112b側の端部において第1ヒンジ部112hと同軸以外の位置に、第6ヒンジ部112mを有する。先端部材112dは、中間部材112c側の端部において第2ヒンジ部112iと同軸以外の位置に、第7ヒンジ部112nを有する。   The fixed member 112a and the base end member 112b are connected so as to be rotatable through a fixed hinge portion 112g. The proximal end member 112b and the intermediate member 112c are rotatably connected via the first hinge portion 112h. The intermediate member 112c and the tip member 112d are rotatably connected via the second hinge part 112i. The fixing member 112a has a fourth hinge portion 112k at a position other than the same axis as the fixed hinge portion 112g. The base end member 112b has a fifth hinge portion 112l at a position other than the same axis as the first hinge portion 112h at the end on the intermediate member 112c side. The intermediate member 112c has a sixth hinge portion 112m at a position other than the same axis as the first hinge portion 112h at the end portion on the base end member 112b side. The tip member 112d has a seventh hinge portion 112n at a position other than the same axis as the second hinge portion 112i at the end on the intermediate member 112c side.

また把持部112は、基端部材112b、中間部材112c、先端部材112dの3つの可動部材が連動して回動動作するように、第4ヒンジ部112kと第6ヒンジ部112mとを連結する第1リンク部材112eと、第5ヒンジ部112lと第7ヒンジ部112nとを連結する第2リンク部材112fとを備える。   In addition, the grip portion 112 connects the fourth hinge portion 112k and the sixth hinge portion 112m so that the three movable members of the base end member 112b, the intermediate member 112c, and the tip end member 112d rotate in conjunction with each other. 1 link member 112e, and the 2nd link member 112f which connects the 5th hinge part 112l and the 7th hinge part 112n are provided.

また把持部112は、1軸直動機構113を有する。1軸直動機構113は、モータ(駆動手段)203に連結されたねじ軸113aと、ロット111を有する。なお、図1にはモータ203は図示していない。ロット111は、モータ203によってねじ軸113aが回転することにより直進運動する可動部である。ロット111は、第3ヒンジ部112jを有する。第3ヒンジ部112jは、弾性減衰要素を有する受動直動リンク部材110を介して第1ヒンジ部112hに連結される。   The grip 112 has a uniaxial linear movement mechanism 113. The uniaxial linear motion mechanism 113 includes a screw shaft 113 a connected to a motor (driving means) 203 and a lot 111. Note that the motor 203 is not shown in FIG. The lot 111 is a movable portion that moves straight when the screw shaft 113 a is rotated by the motor 203. The lot 111 has a third hinge portion 112j. The third hinge part 112j is connected to the first hinge part 112h via a passive linear link member 110 having an elastic damping element.

受動直動リンク部材110は、無負荷状態で伸びきった状態から負荷を与えて縮めると、元の状態に戻ろうとするような弾性部を有する。このような受動直動リンク部材110として、ガススプリングを用いてもよい。以下の説明では、受動直動リンク部材110のことを「ガススプリング110」と表記する。   The passive linear motion link member 110 has an elastic part that tends to return to the original state when a load is applied and contracted from a fully extended state in an unloaded state. As such a passive linear motion link member 110, a gas spring may be used. In the following description, the passive linear link member 110 is referred to as “gas spring 110”.

第1の実施形態では、水平に配置される把持部112と、1軸直動機構113とが平行に配置される(水平配置)。具体的には、把持部112の固定部材112aの長手方向と、1軸直動機構113のねじ軸113aの長手方向とが平行となるような配置関係としている。この場合、ロット111の位置に対するガススプリング110の伸縮量の変化をグラフに示すと、固定ヒンジ部112gに最も接近した地点を頂点とする2次曲線となる。この点については図10を参照して後述する。   In the first embodiment, the grip portion 112 arranged horizontally and the uniaxial linear movement mechanism 113 are arranged in parallel (horizontal arrangement). Specifically, the arrangement relationship is such that the longitudinal direction of the fixing member 112a of the grip portion 112 and the longitudinal direction of the screw shaft 113a of the uniaxial linear motion mechanism 113 are parallel to each other. In this case, when the change in expansion / contraction amount of the gas spring 110 with respect to the position of the lot 111 is shown in a graph, a quadratic curve having a vertex at the point closest to the fixed hinge portion 112g is obtained. This point will be described later with reference to FIG.

図2から分かるように、基端部材112bは、対向配置された一対のプレートで構成される。各プレートの下端(固定部材側の端部)は、それぞれ固定ヒンジ部112gを介して固定部材112aに連結される。基端部材112bのプレート間隔w1は、固定部材112aのプレート間隔w2より広い。基端部材112bの各プレート上端(先端部材側の端部)は、それぞれ第1ヒンジ部112hを介して中間部材112cと連結される。基端部材112bのプレート間隔w1は、中間部材112cの幅w3より広い。ガススプリング110の一端は、第1ヒンジ部112hによって軸支される。ガススプリング110は、1軸直動機構113のロット111が直線移動すると、第1ヒンジ部112hを中心に回転する。ガススプリング110との機械的接触を防ぐために、固定部材112aは開口した概略「コ」の字状をなしている。   As can be seen from FIG. 2, the base end member 112 b is composed of a pair of plates arranged to face each other. The lower end of each plate (the end on the fixing member side) is connected to the fixing member 112a via the fixing hinge portion 112g. The plate interval w1 of the base end member 112b is wider than the plate interval w2 of the fixed member 112a. Each plate upper end (end portion on the distal end member side) of the base end member 112b is connected to the intermediate member 112c via the first hinge portion 112h. The plate interval w1 of the base end member 112b is wider than the width w3 of the intermediate member 112c. One end of the gas spring 110 is pivotally supported by the first hinge portion 112h. The gas spring 110 rotates around the first hinge portion 112h when the lot 111 of the uniaxial linear motion mechanism 113 moves linearly. In order to prevent mechanical contact with the gas spring 110, the fixing member 112 a has a substantially “U” shape that is open.

第1リンク部材112eは、その一端が中間部材112cに回動可能に接続され、もう一端が固定部材112aに回動可能に接続されている。第2リンク部材112fは、一端が基端部材112bに回動可能に接続され、もう一端が先端部材112dに回動可能に接続されている。これら第1リンク部材112eおよび第2リンク部材112fによれば、ガススプリング110からの押圧力が中間部材112cと先端部材112dとに伝達される。   One end of the first link member 112e is rotatably connected to the intermediate member 112c, and the other end is rotatably connected to the fixing member 112a. One end of the second link member 112f is rotatably connected to the base end member 112b, and the other end is rotatably connected to the distal end member 112d. According to the first link member 112e and the second link member 112f, the pressing force from the gas spring 110 is transmitted to the intermediate member 112c and the tip member 112d.

基端部材112bは、固定部材112aのメカストッパー115に接触すると、その動きが制止される。メカストッパー115は、後に説明する図5、図6に示した。   When the base end member 112b contacts the mechanical stopper 115 of the fixing member 112a, the movement of the base end member 112b is stopped. The mechanical stopper 115 is shown in FIGS. 5 and 6 described later.

中間部材112cは、その下端が第1ヒンジ部112hを介して基端部材112bに連結される。また中間部材112cは、第1ヒンジ部112hと同軸以外の位置に、第1リンク部材112eと連結される回動可能な連結部を有する(第6ヒンジ部112m)。中間部材112cの上端は、第2ヒンジ部112iを介して先端部材112dに連結される。   The lower end of the intermediate member 112c is connected to the base end member 112b via the first hinge portion 112h. Further, the intermediate member 112c has a rotatable connecting portion connected to the first link member 112e at a position other than the same axis as the first hinge portion 112h (sixth hinge portion 112m). The upper end of the intermediate member 112c is connected to the tip member 112d via the second hinge portion 112i.

先端部材112dは、下側に向けて開口した断面が「コ」の字状をなしており、第2ヒンジ部112iを介して中間部材112cと連結され、第2ヒンジ部112iと同軸以外の位置に第2リンク部材112fと連結される回動可能な連結部を有する(第7ヒンジ部112m)。   The tip member 112d has a U-shaped cross section that opens downward, is connected to the intermediate member 112c via the second hinge part 112i, and is positioned other than coaxial with the second hinge part 112i. Has a rotatable connecting portion connected to the second link member 112f (seventh hinge portion 112m).

図3に示すように、駆動装置202によって駆動されるアーム201が接続され、アーム201には固定部材112aが接続され、固定部材112aには把持部112が回動可能に接続される。1軸直動機構113は、モータ203によって駆動される。モータ203の回転量はモータエンコーダ204によって読み取られ、モータ駆動サーボ制御部104に送られる。モータ駆動サーボ制御部104は、駆動装置202からの指示に従い、モータドライバ205を通じてモータ203を制御する。1軸直動機構113は、ガススプリング110を介して把持部112に接続される。1軸直動機構113および把持部112との位置関係に応じて変化するガススプリング110の伸縮量が、伸縮量検出センサ207によって検出される。また、1軸直動機構113が駆動された際の可動部分(ロット111)の移動量が、移動量検出センサ206によって検出される。   As shown in FIG. 3, an arm 201 driven by a driving device 202 is connected, a fixing member 112a is connected to the arm 201, and a gripping portion 112 is rotatably connected to the fixing member 112a. The single axis linear motion mechanism 113 is driven by a motor 203. The rotation amount of the motor 203 is read by the motor encoder 204 and sent to the motor drive servo control unit 104. The motor drive servo control unit 104 controls the motor 203 through the motor driver 205 in accordance with an instruction from the drive device 202. The uniaxial linear motion mechanism 113 is connected to the grip portion 112 via the gas spring 110. The expansion / contraction amount of the gas spring 110 that changes in accordance with the positional relationship between the uniaxial linear motion mechanism 113 and the grip portion 112 is detected by the expansion / contraction amount detection sensor 207. Further, the movement amount of the movable part (lot 111) when the uniaxial linear motion mechanism 113 is driven is detected by the movement amount detection sensor 206.

次に、図1に示した制御装置120について説明する。   Next, the control device 120 shown in FIG. 1 will be described.

図1に示したように、把持部112には制御装置120が接続される。制御装置120は、把持部112による接触検知、把持力推定、ならびに把持姿勢推定を行う。図3に示したように、1軸直動機構113は移動量検出センサ206を備えており、ガススプリング110は伸縮量検出センサ207を備えている。これらセンサ206,207によって検出されたセンサ信号(例えば電圧値)は、アンプ等の信号処理回路部105を介して制御装置120に取り込まれる。移動量検出センサ206としては、例えば、ポテンショメータ、静電容量型センサ、レーザ変位計測計やエンコーダなどを用いることができる。伸縮量検出センサ207としては、例えば、ポテンショメータ、レーザ変位計測計、パルスコーダなどを用いることができる。   As shown in FIG. 1, the control device 120 is connected to the grip portion 112. The control device 120 performs contact detection by the grip unit 112, grip force estimation, and grip posture estimation. As illustrated in FIG. 3, the uniaxial linear motion mechanism 113 includes a movement amount detection sensor 206, and the gas spring 110 includes an expansion / contraction amount detection sensor 207. Sensor signals (for example, voltage values) detected by these sensors 206 and 207 are taken into the control device 120 via the signal processing circuit unit 105 such as an amplifier. As the movement amount detection sensor 206, for example, a potentiometer, a capacitance type sensor, a laser displacement meter, an encoder, or the like can be used. As the expansion / contraction amount detection sensor 207, for example, a potentiometer, a laser displacement meter, a pulse coder, or the like can be used.

以下、作業命令101に応じて制御装置120が把持部112による把持動作を制御する一連の動作を説明する。   Hereinafter, a series of operations in which the control device 120 controls the gripping operation by the gripping unit 112 according to the work command 101 will be described.

まず、把持機構の一連の動作に関する作業命令101が動作コマンド生成部102に入力される。作業命令101はプログラムの形態であってもよい。パネル表示された作業命令101を制御装置120に対して人が入力したり、音声で指示しても良い。作業命令101を入力するための入力装置は、把持部112や制御装置120と一体型であってもよく、有線あるいは無線で把持部112や制御装置120と通信可能なものとして良い。   First, a work command 101 related to a series of operations of the gripping mechanism is input to the operation command generation unit 102. The work instruction 101 may be in the form of a program. The operation command 101 displayed on the panel may be input by the person to the control device 120 or may be instructed by voice. The input device for inputting the work command 101 may be integrated with the grip unit 112 and the control device 120, or may be capable of communicating with the grip unit 112 and the control device 120 by wire or wirelessly.

動作コマンド生成部102は、入力された作業命令101を各作業プロセスで必要となる動作手順に分解し、該動作手順を、モータ203に対する動作コマンドレベルの命令列に展開する。目標指令値生成部103は、生成された各動作コマンドに応じて、モータ203に対する各目標軌道および目標値を算出し、1軸直動機構113の駆動に関する目標指令値を出力する。モータ駆動サーボ制御部104は、目標指令値生成部103からの目標指令値に従って、モータが作業に応じた動作を実行するように該モータを制御する。   The operation command generation unit 102 decomposes the input work command 101 into operation procedures necessary for each work process, and expands the operation procedure into an operation command level instruction sequence for the motor 203. The target command value generation unit 103 calculates each target trajectory and target value for the motor 203 in accordance with each generated operation command, and outputs a target command value related to driving of the single-axis linear motion mechanism 113. The motor drive servo control unit 104 controls the motor according to the target command value from the target command value generation unit 103 so that the motor performs an operation corresponding to the work.

判定部106は、移動量検出センサ206および伸縮量検出センサ207からのセンサ信号に基づいて、把持部112の対象物への接触を検知する。また判定部106は、把持部112が対象物を把持している際の把持力を推定したり、対象物を把持している姿勢を推定するなどの各種判定処理を行う。判定部106によるこのような判定処理は、非接触状態でのロット111の各位置Lにおけるガススプリング110の伸縮量データの差分変化量を求めるなどの演算処理によって行う。 The determination unit 106 detects contact of the grip portion 112 with the object based on sensor signals from the movement amount detection sensor 206 and the expansion / contraction amount detection sensor 207. Further, the determination unit 106 performs various determination processes such as estimating a gripping force when the gripping unit 112 is gripping an object and estimating a posture of gripping the object. Such determination processing by the determination unit 106 performs the arithmetic processing such as obtaining the difference variation of the amount of expansion and contraction data of the gas spring 110 at each position L i of the lot 111 in the non-contact state.

動作コマンド生成部102は、順次に出力され実行される動作コマンドに応じた動作モード情報を、実行作業の情報と共に動作モード情報部107に送る。動作モード情報部107には、様々な作業命令に対してそれに含まれる動作モード毎に定義されたロット111の位置情報Lおよびガススプリング110の伸縮量データからの出力値に対する基準値Vba、把持力推定関数Fforce、把持姿勢推定関数Fformが設定されている。これら基準値等は、対象物との接触検知や把持力推定、把持姿勢推定に用いられる。 The operation command generation unit 102 sends operation mode information corresponding to operation commands that are sequentially output and executed to the operation mode information unit 107 together with information on the execution work. The operation mode information unit 107, the reference value V ba for various working output values from the expansion and contraction amount data of the position information L i and the gas spring 110 of the instruction lot 111 defined each operation mode included in the contrast, A gripping force estimation function F force and a gripping posture estimation function F form are set. These reference values and the like are used for contact detection with an object, grip force estimation, and grip posture estimation.

したがって、接触検知や把持力推定が判定部106によって行われた場合、定義された動作モードに応じたモータ203への対処制御方法に従い、判定部106からモータ駆動サーボ制御部104にモータ駆動停止やサーボロックのコマンドが送出されたり、場合によっては動作コマンド生成部102に目標値を修正する戻値コマンドが送られる。これにより、接触検知や把持力推定、把持姿勢推定に対する現状の動作に適した対応処理動作を実施し、把持動作の信頼性および確実性を確保するような駆動制御を行うことができる。   Therefore, when contact detection or gripping force estimation is performed by the determination unit 106, the motor drive servo control unit 104 sends a motor drive stop or control to the motor drive servo control unit 104 according to a countermeasure control method for the motor 203 according to the defined operation mode. A servo lock command is sent, or a return value command for correcting the target value is sent to the operation command generator 102 in some cases. As a result, it is possible to perform the corresponding control operation suitable for the current operation with respect to contact detection, grip force estimation, and grip posture estimation, and to perform drive control that ensures the reliability and certainty of the grip operation.

動作モード情報部107における作業の設定例について、図4を参照して説明する。   An example of setting work in the operation mode information unit 107 will be described with reference to FIG.

図4は、各動作モードの指令情報と判定部出力の一覧を示す図である。これは、動作モード情報部107における各動作モードに対する定義・設定内容の一例である。図4に示すように、動作モードの種類として、
(1)接触検知モード
(2)把持力推定モード
(3)把持姿勢推定モード
(4)低消費電力把持モード
の4つの動作モードが定義されている。
FIG. 4 is a diagram showing a list of command information and determination unit outputs in each operation mode. This is an example of the definition / setting contents for each operation mode in the operation mode information unit 107. As shown in FIG. 4, as the types of operation modes,
Four operation modes are defined: (1) contact detection mode (2) gripping force estimation mode (3) gripping posture estimation mode (4) low power consumption gripping mode.

それぞれの動作モードに対して、指令情報108として、
(1)接触検知モードの場合は伸縮量変化検出のための判断基準値Vbaを任意指定、
(2)把持力推定モードの場合は弾性減衰要素の各伸縮量に対する発生力との関係式Fforceの利用、
(3)把持姿勢推定モードの場合はリンク間の幾何学的な拘束関係式Fformの利用、
(4)低消費電力把持モードの場合はモータの駆動停止
が定められている。
For each operation mode, as command information 108,
(1) In the case of the contact detection mode, the determination reference value V ba for detecting the expansion / contraction amount change is arbitrarily designated.
(2) In the case of the gripping force estimation mode, use of the relational expression F force with the generated force with respect to each expansion / contraction amount of the elastic damping element
(3) In the case of the gripping posture estimation mode, use of a geometric constraint relation F form between links,
(4) In the low power consumption gripping mode, it is determined that the motor is stopped.

また、判定部106には、各動作モードの指令情報108ごとに、モータ駆動サーボ制御部104に対する駆動停止・ロック指令、あるいは動作コマンド生成部102に対する戻り値コマンド等の判定部出力の内容が設定される。図4に示すように、動作モードによっては、モータ203を駆動停止させたりサーボロックを維持して姿勢の保持状態を保つ等、それぞれの動作モードに従って異なる処理が定義される。   In addition, the determination unit 106 sets the content of the determination unit output such as a drive stop / lock command to the motor drive servo control unit 104 or a return value command to the operation command generation unit 102 for each command information 108 of each operation mode. Is done. As shown in FIG. 4, depending on the operation mode, different processes are defined according to each operation mode, such as stopping the driving of the motor 203 or maintaining the servo lock to maintain the posture holding state.

次に、第1の実施形態に係る把持機構の動作について、図5〜図7に示す動作概要図、および図8〜図12に示す各動作モードのフローチャートを用いて説明する。   Next, the operation of the gripping mechanism according to the first embodiment will be described with reference to operation outline diagrams shown in FIGS. 5 to 7 and flowcharts of respective operation modes shown in FIGS. 8 to 12.

まず図5〜図7を参照して把持部112の動作を説明する。本実施形態において、1軸直動機構113のロット111は、モータ203により駆動される。図5において、ロット111は、モータ203によってねじ軸113aが回転することにより直進運動する。ロット111の進退量は、ねじ軸113aの回転量によって調節可能である。ロット111がねじ軸113aの一方の端部からもう一方の端部まで移動する間において、ガススプリング110が受動回転支点である固定ヒンジ部112gの位置を通過するとガススプリング110の反力による受動回転支点まわりの回転力方向が切り替わり、それにともない基端部材112b、中間部材112c、先端部材112dの3つの可動部材が連動して回動し、指の開閉動作である屈曲動作が行われる。その際の、基端部材112b、中間部材112c、先端部材112dの3つの可動部材の動きを図6に示す。図7(a)は、対象物を把持せずに把持部112が屈曲している状態を示しており、図7(b)は、把持部112が把持対象物を把持している様子を示している。図7(a)の状態と図7(b)の状態とでガススプリング110の伸縮量は異なる。   First, the operation of the grip portion 112 will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the lot 111 of the uniaxial linear motion mechanism 113 is driven by the motor 203. In FIG. 5, the lot 111 moves straight as the screw shaft 113 a is rotated by the motor 203. The advance / retreat amount of the lot 111 can be adjusted by the rotation amount of the screw shaft 113a. While the lot 111 moves from one end of the screw shaft 113a to the other end, when the gas spring 110 passes the position of the fixed hinge portion 112g which is a passive rotation fulcrum, passive rotation due to the reaction force of the gas spring 110 is performed. The direction of the rotational force around the fulcrum is switched, and accordingly, the three movable members of the base end member 112b, the intermediate member 112c, and the front end member 112d are rotated in conjunction with each other, and a bending operation that is an opening / closing operation of the finger is performed. FIG. 6 shows the movement of the three movable members, that is, the base end member 112b, the intermediate member 112c, and the front end member 112d. FIG. 7A shows a state where the grip portion 112 is bent without gripping the object, and FIG. 7B shows a state where the grip portion 112 grips the grip target. ing. The amount of expansion / contraction of the gas spring 110 differs between the state of FIG. 7A and the state of FIG.

上記(1)の接触検知モードの動作に関して図8〜図10を用いて説明する。図8に示す動作は、接触検知の際の比較データに用いるために、無接触状態でのロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVth(L)を取得するものである。モータ駆動サーボ制御部104からモータ駆動指示が出力される(ステップS1)。モータ駆動サーボ制御部104からのモータ駆動指示を受け取った把持部112は、1軸直動機構113を駆動して、無接触状態でのロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVth(L)を取得し記憶する(ステップS2)。データ取得後、モータ駆動サーボ制御部104からモータ駆動停止命令が出力される(ステップS3)。 The operation in the contact detection mode (1) will be described with reference to FIGS. The operation shown in FIG. 8 obtains data V th (L i ) of the amount of expansion and contraction of the elastic damping element at each position L i of the lot 111 in the non-contact state for use in comparison data at the time of contact detection. It is. A motor drive instruction is output from the motor drive servo control unit 104 (step S1). Gripper 112 which has received the motor driving command from the motor drive servo control section 104, one-axis linear motion mechanism 113 drives the, the deformation amount of the elastic damping element at each position L i of the lot 111 in a non-contact state Data V th (L i ) is acquired and stored (step S2). After data acquisition, a motor drive stop command is output from the motor drive servo control unit 104 (step S3).

次に、図9および図10を参照して接触検知動作を説明する。モータ駆動サーボ制御部104からの把持対象物への移動指示を受け取った駆動装置202はアーム201を駆動し、把持部112を対象物の位置まで移動させる(ステップS11)。ステップS11の終了時点において、把持部112の変位は開始しておらず、把持機構の動作範囲に対象物が配置され、かつ互いに接触していない状態となっている。次いで、図8のフローチャートに従って取得した無接触状態でのロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVth(L)を読み出す(ステップS12)。人やプログラムからの入力情報に基づいて決定される判断基準値情報(閾値)Vbaを指令情報108として、動作モード情報部107から読み込む(ステップS13)。次いで、モータ駆動サーボ制御部104は対象物を把持するためのモータ駆動指示を出力する(ステップS14)。1軸直動機構113の駆動にともない、ロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVexp(L)を取得する(ステップS15)。把持動作時に、把持制御部109の判定部106は、無接触状態でのロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVth(L)と把持動作状態でのロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVexp(L)との差分量と、判断基準値Vbaとを比較する(ステップS16)。接触検知後、モータの駆動を停止またはサーボロック動作を行う(ステップS17)。
図10は、ロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量の出力値データVth(L),Vexp(L)を用いて、対象物体との接触を精度良くかつ簡単に検出するための検出方法を説明する図である。
Next, the contact detection operation will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Receiving the movement instruction to the gripping object from the motor drive servo control unit 104, the driving device 202 drives the arm 201 and moves the gripping part 112 to the position of the object (step S11). At the end of step S <b> 11, the displacement of the gripping portion 112 has not started, and the objects are placed in the operating range of the gripping mechanism and are not in contact with each other. Next, the data V th (L i ) of the expansion / contraction amount of the elastic damping element at each position L i of the lot 111 in the non-contact state acquired according to the flowchart of FIG. 8 is read (step S12). The reference value information (threshold value) Vba determined based on input information from a person or a program is read from the operation mode information unit 107 as command information 108 (step S13). Next, the motor drive servo control unit 104 outputs a motor drive instruction for gripping the object (step S14). Accompanying the driving of the uniaxial linear motion mechanism 113, data V exp (L i ) of the amount of expansion / contraction of the elastic damping element at each position L i of the lot 111 is acquired (step S15). During the gripping operation, the determination unit 106 of the grip control unit 109, the lot 111 in the gripping operation state deformation amount of data V th (L i) of the elastic damping element at each position L i of the lot 111 in a non-contact state The difference amount from the expansion / contraction amount data V exp (L i ) of the elastic damping element at each position L i is compared with the determination reference value V ba (step S16). After the contact is detected, the driving of the motor is stopped or the servo lock operation is performed (step S17).
FIG. 10 shows accurate and simple contact with the target object using the output value data V th (L i ) and V exp (L i ) of the expansion / contraction amount of the elastic damping element at each position L i of the lot 111. It is a figure explaining the detection method for detecting.

判定部106は、伸縮量検出センサ207から数ミリ秒単位のサンプリングで出力値を取り込み、無接触状態でのロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVth(L)との差分変化量Dを求めて、差分変化量Dが所定の条件(例えば判断基準値Vba以上の差分変化量)を満たした場合に、接触を検出したものと判断する。具体的には、物体接触検知は、無接触状態での2次曲線状の変化値からの乖離量の検出に基づいて行う。これは、把持部112は連動して各関節部が屈曲するため、対象物と接触することにより指の各関節角度は固定され、1軸直動機構113の移動にともないガススプリング110の伸縮量は無接触状態とは異なる挙動を示す現象を利用している。 Determination unit 106, expansion amount detection sensor 207 takes in the output value at the sampling number of milliseconds from the expansion and contraction amount of data V th of the elastic damping element at each position L i of the lot 111 in a non-contact state (L i) The difference change amount D is obtained, and when the difference change amount D satisfies a predetermined condition (for example, a difference change amount equal to or greater than the determination reference value Vba ), it is determined that contact is detected. Specifically, the object contact detection is performed based on the detection of the deviation amount from the change value of the quadratic curve in the non-contact state. This is because each joint portion is bent in conjunction with the grip portion 112, so that each joint angle of the finger is fixed by contacting with the object, and the amount of expansion and contraction of the gas spring 110 with the movement of the one-axis linear motion mechanism 113 Uses a phenomenon that behaves differently from the non-contact state.

上記(2)の把持力推定モードの動作に関して図11を用いて説明する。図11に示すように、モータ駆動サーボ制御部104からモータ駆動指示が出力される(ステップS21)。モータ駆動サーボ制御部104からのモータ駆動指示を受け取った把持部112は、1軸直動機構113を駆動して駆動状態でのロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVexp(L)を随時取得する(ステップS22)。把持部112の各関節部は連動して屈曲することから、1軸直動機構113のロット111の位置に対する把持部112の屈曲姿勢は、ガススプリング110の伸縮量と合わせて幾何的に一意に定まる。この一意に定まる把持姿勢およびガススプリング110の伸縮量の計測値から、把持力を推定する(ステップS23)。最後に、モータの駆動を停止またはサーボロック動作を行う(ステップS24)。
動作モードが(3)把持姿勢推定モードの場合の動作に関して図12を用いて説明する。図12に示すように、モータ駆動サーボ制御部104からモータ駆動指示が出力される(ステップS31)。モータ駆動サーボ制御部104からのモータ駆動指示を受け取った把持部112は、1軸直動機構113を駆動して、駆動状態でのロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVexp(L)を随時取得する(ステップS32)。把持部112の各関節部は連動して屈曲することから、1軸直動機構113のロット111の任意の位置に対する把持部112の屈曲姿勢は、ガススプリング110の伸縮量と合わせて幾何的な拘束関係を利用して推定することができる。(ステップS33)。最後に、モータの駆動を停止またはサーボロック動作を行う(ステップS34)。
The operation in the gripping force estimation mode (2) will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, a motor drive instruction is output from the motor drive servo control unit 104 (step S21). Gripper 112 which has received the motor driving command from the motor drive servo control section 104, one-axis data V of the expansion amount of the elastic damping element at each position L i of the linear motion mechanism 113 Lot 111 in the drive to driven state exp (L i ) is acquired as needed (step S22). Since each joint part of the grip part 112 bends in conjunction with each other, the bending posture of the grip part 112 with respect to the position of the lot 111 of the uniaxial linear motion mechanism 113 is geometrically unique together with the expansion and contraction amount of the gas spring 110. Determined. The gripping force is estimated from the uniquely determined gripping posture and the measured value of the expansion / contraction amount of the gas spring 110 (step S23). Finally, the motor drive is stopped or a servo lock operation is performed (step S24).
The operation when the operation mode is (3) the gripping posture estimation mode will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12, a motor drive instruction is output from the motor drive servo control unit 104 (step S31). Gripper 112 which has received the motor driving command from the motor drive servo control section 104, one-axis linear motion mechanism 113 drives the expansion and contraction amount of data of the elastic damping element at each position L i of the lot 111 in the driven state V exp (L i ) is acquired as needed (step S32). Since each joint part of the grip part 112 bends in conjunction with each other, the bending posture of the grip part 112 with respect to an arbitrary position of the lot 111 of the uniaxial linear motion mechanism 113 is geometrically combined with the expansion / contraction amount of the gas spring 110. It can be estimated using the constraint relationship. (Step S33). Finally, the motor drive is stopped or the servo lock operation is performed (step S34).

動作モードが(4)低消費電力把持モードの場合の動作に関して説明する。これは本実施形態の機構では、モータ203への供給電力を絶っても、1軸直動機構113が逆回転しないことから、把持状態が維持される原理を利用したモードである。本モードでは、モータ203の駆動停止を実施する。   The operation when the operation mode is (4) the low power consumption gripping mode will be described. This is a mode that uses the principle that the gripping state is maintained because the uniaxial linear motion mechanism 113 does not reversely rotate even if the power supplied to the motor 203 is cut off in the mechanism of this embodiment. In this mode, driving of the motor 203 is stopped.

以上説明した本実施形態の把持機構は、1軸直動機構113の移動とガススプリング110の反力方向の切替を利用して把持部112の開閉(屈曲)動作を実現している。1軸直動機構113を利用することにより、モータ出力容量に比して反発力の大きい(出力容量の大きい)ガススプリング110を選択することができ、これにより高い把持力を実現することが可能である。さらに、ガススプリング110の反発力とコンプライアンス性により、把持対象物の外形形状に応じた把持を実現することができる。把持対象物からの反力が直接的にモータ203に伝わらないため、モータ203に無理な負荷がかかることを防ぐことができる(過負荷防止機能)。また、把持対象物をガススプリング110の反発力で把持することから、モータ203への電力供給を絶っても把持の維持が可能であり、そのような動作では省電力化を実現することができる。把持部112の開閉角度は、部材間のリンク機構をどのように配置するかによって予め規定することができる。また、ロット111の位置とガススプリング110の伸縮量から指形状が一意に定まることから、本実施形態の把持部112を複数利用することにより、把持対象物のおおよその外形形状を推定することが可能となり、視覚情報が制限される環境下でも物体形状を予測できるという利点がある。   The gripping mechanism of the present embodiment described above realizes the opening / closing (bending) operation of the gripping portion 112 using the movement of the uniaxial linear motion mechanism 113 and the switching of the reaction force direction of the gas spring 110. By using the uniaxial linear motion mechanism 113, it is possible to select the gas spring 110 having a large repulsive force (a large output capacity) compared to the motor output capacity, thereby realizing a high gripping force. It is. Furthermore, gripping according to the outer shape of the gripping object can be realized by the repulsive force and compliance of the gas spring 110. Since the reaction force from the gripping object is not directly transmitted to the motor 203, it is possible to prevent an excessive load from being applied to the motor 203 (overload prevention function). Further, since the object to be grasped is grasped by the repulsive force of the gas spring 110, the grasping can be maintained even if the power supply to the motor 203 is cut off, and in such an operation, power saving can be realized. . The opening / closing angle of the grip portion 112 can be defined in advance depending on how the link mechanism between the members is arranged. Further, since the finger shape is uniquely determined from the position of the lot 111 and the amount of expansion and contraction of the gas spring 110, the approximate outer shape of the grasped object can be estimated by using a plurality of grasping portions 112 of the present embodiment. This has the advantage that the object shape can be predicted even in an environment where visual information is limited.

また本実施形態では、把持対象物の形状が変化すると(空箱の潰れる現象など)、把持部112の屈曲角が変化する。それに伴い、そのロット111の位置に対するガススプリング110の伸縮量が変化するため、対象物の変形に対応することができる。把持力は把持位置に応じて直接測定する構成であることから、把持位置によって弾性の異なる不均質な場合でも適切な把持力で対象物を把持することができる。また、ガススプリング110による弾性減衰要素を備えることで、把持対象物の外形形状の変形などに起因する外乱によって発生する把持部112の振動的な動きが抑制され、物体の変形に追従した把持が可能であり、把持制御の制御性が向上する。   In the present embodiment, when the shape of the gripping object changes (such as a phenomenon that the empty box is crushed), the bending angle of the gripping portion 112 changes. Accordingly, the expansion / contraction amount of the gas spring 110 with respect to the position of the lot 111 changes, so that it is possible to cope with the deformation of the object. Since the gripping force is directly measured according to the gripping position, the object can be gripped with an appropriate gripping force even in the case of inhomogeneity with different elasticity depending on the gripping position. In addition, by providing an elastic damping element by the gas spring 110, the vibrational movement of the grip portion 112 caused by disturbance due to deformation of the outer shape of the gripping object is suppressed, and gripping following the deformation of the object is suppressed. This is possible and the controllability of the grip control is improved.

ガススプリング110の減衰要素としては、オイルダンパ、粘性ダンパ、減衰ゴム等を用いることができる。ガススプリング110の弾性要素としては、コイルバネ、板バネ、ゴム、ウレタン、シリコン等の各種の弾性体を用いることができる。   As the damping element of the gas spring 110, an oil damper, a viscous damper, a damping rubber, or the like can be used. As the elastic element of the gas spring 110, various elastic bodies such as a coil spring, a leaf spring, rubber, urethane, and silicon can be used.

なお本実施形態は、把持対象物が非常に柔らかい物体(例えば、柔らかいタオルや紙風船等)や不可逆的に変形するような物体(液体や粉末が入った袋等)、きわめて脆い物体(薄いガラス製品等)を除き、広範囲の物体に対して適用可能である。   In the present embodiment, the object to be grasped is a very soft object (for example, a soft towel or a paper balloon), an object that deforms irreversibly (a bag containing liquid or powder), or a very fragile object (thin glass product). Etc.), and can be applied to a wide range of objects.

上の説明では、多指により、手中に収まる程度の比較的小型の対象物を把持する場合を想定して説明したが、片手では把持することが困難な大型の対象物を複数の腕により挟み込んで把持する場合にも本発明は好適に適用することができる。   In the above description, it is assumed that a relatively small object that can be held in the hand is held with multiple fingers, but a large object that is difficult to hold with one hand is sandwiched between multiple arms. The present invention can also be suitably applied when gripping with a.

以上、第1の実施形態について説明したが、実施形態は上述したものに限定されることなく、その技術的思想を逸脱しない範囲で適時変更可能である。   Although the first embodiment has been described above, the embodiment is not limited to the above-described embodiment, and can be changed in a timely manner without departing from the technical idea thereof.

(第2の実施形態)
図13は、第2の実施形態に係る把持機構の側面図である。第2の実施形態である把持機構は、1軸直動機構113のロット111が直線移動するのに伴い、弾性減衰要素を有するガススプリング110の伸縮量が線形に変化するように、固定部材112aに平行な面pから任意の角θほど1軸直動機構113を傾斜して配置した点で第1の実施形態とは異なる(傾斜配置)。
(Second Embodiment)
FIG. 13 is a side view of the gripping mechanism according to the second embodiment. The gripping mechanism according to the second embodiment has a fixing member 112a so that the expansion / contraction amount of the gas spring 110 having the elastic damping element changes linearly as the lot 111 of the uniaxial linear movement mechanism 113 moves linearly. Is different from the first embodiment in that the uniaxial linear motion mechanism 113 is inclined at an arbitrary angle θ f from the plane p parallel to the first embodiment (inclined arrangement).

このような第2の実施形態では、ロット111の各位置Lにおける弾性減衰要素の伸縮量のデータVth(L)は、図10に示したような2次曲線状の出力変化とはならず、図14に示すような線形の出力変化を得ることができる。したがって、任意の伸縮量センサ出力値の値からロット111位置を一意に定めることができ、移動量検出センサ206が1軸直動上に不要となるという利点がある。 In the second embodiment as described above, the data V th (L i ) of the expansion / contraction amount of the elastic damping element at each position L i of the lot 111 is the output change of the quadratic curve as shown in FIG. Instead, a linear output change as shown in FIG. 14 can be obtained. Therefore, the position of the lot 111 can be uniquely determined from the value of the arbitrary expansion / contraction amount sensor output value, and there is an advantage that the movement amount detection sensor 206 is not required for linear movement on one axis.

なお、上述した実施形態においては、駆動手段として電動のモータ203を用いる構成を例に挙げて説明したが、駆動手段はこれに限定されることはなく、エアシリンダや油圧シリンダ等を利用することも可能である。ただし、把持部112の屈曲姿勢を任意に変更したい場合には、1軸直動機構113のロット111の進退量を調整し得るアクチュエータとする必要がある。   In the above-described embodiment, the configuration using the electric motor 203 as the driving unit has been described as an example. However, the driving unit is not limited to this, and an air cylinder, a hydraulic cylinder, or the like is used. Is also possible. However, if it is desired to arbitrarily change the bending posture of the grip portion 112, it is necessary to provide an actuator that can adjust the amount of advancement / retraction of the lot 111 of the uniaxial linear motion mechanism 113.

また、図3には、移動量検出センサ206とモータエンコーダ204を備える構成を示したが、1軸直動機構113の進退量情報を得るにはどちらか一方だけでも可能である。   FIG. 3 shows a configuration including the movement amount detection sensor 206 and the motor encoder 204, but only one of them can be used to obtain the advance / retreat amount information of the single-axis linear motion mechanism 113.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

101…作業命令
102…動作コマンド生成部
103…目標指令値生成部
104…モータ駆動サーボ制御部
105…信号処理回路部
106…判定部
107…動作モード情報部
108…指令情報
109…把持制御部
110…ガススプリング(弾性減衰要素を有する受動直動リンク部材)
111…ロット(1軸直動機構の可動部)
112…第1の把持部
112a…固定部材
112b…基端部材
112c…中間部材
112d…先端部材
112e…第1リンク部材
112f…第2リンク部材
112g…固定ヒンジ部
112h…第1ヒンジ部
112i…第2ヒンジ部
112j…第3ヒンジ部
112k…第4ヒンジ部
112l…第5ヒンジ部
112m…第6ヒンジ部
112n…第7ヒンジ部
113…1軸直動機構
114…第2の把持部
115…メカストッパー
120…制御装置
201…アーム
202…駆動装置
203…モータ
204…モータエンコーダ
205…モータドライバ
206…移動量検出センサ
207…伸縮量検出センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Work command 102 ... Operation command generation part 103 ... Target command value generation part 104 ... Motor drive servo control part 105 ... Signal processing circuit part 106 ... Determination part 107 ... Operation mode information part 108 ... Command information 109 ... Grasping control part 110 ... Gas spring (passive linear link member with elastic damping element)
111... Lot (movable part of single axis linear motion mechanism)
112 ... 1st holding part 112a ... Fixed member 112b ... Base end member 112c ... Intermediate member 112d ... End member 112e ... 1st link member 112f ... 2nd link member 112g ... Fixed hinge part 112h ... 1st hinge part 112i ... 1st 2 hinge part 112j ... 3rd hinge part 112k ... 4th hinge part 112l ... 5th hinge part 112m ... 6th hinge part 112n ... 7th hinge part 113 ... 1 axis linear motion mechanism 114 ... 2nd holding part 115 ... mechanism Stopper 120 ... Control device 201 ... Arm 202 ... Drive device 203 ... Motor 204 ... Motor encoder 205 ... Motor driver 206 ... Movement amount detection sensor 207 ... Expansion / contraction amount detection sensor

Claims (5)

第1の把持部と第2の把持部により物体を把持する把持機構であって、
前記第1の把持部と前記第2の把持部のいずれか一方は、
固定部材と、
前記固定部材に回動可能に接続される基端部材と、
前記固定部材に固定される1軸直動機構と、
前記1軸直動機構に沿って直線移動するロットと、
弾性減衰要素により伸縮する受動直動リンク部材と、を具備し、
前記受動直動リンク部材の一方の端部と前記基端部材とは回動可能に接続され、
前記受動直動リンク部材の他方の端部と前記ロットとは回動可能に接続され、
前記1軸直動機構は、
前記弾性減衰要素が発生させる力により前記基端部材が回動し、かつ、前記ロットの直線移動にともない、前記固定部材と前記基端部材の接続点を前記受動直動リンク部材が通過させることが可能なように配置されている、把持機構。
A gripping mechanism for gripping an object by a first gripping portion and a second gripping portion;
One of the first gripping part and the second gripping part is
A fixing member;
A proximal member rotatably connected to the fixed member;
A uniaxial linear movement mechanism fixed to the fixing member;
A lot that moves linearly along the one-axis linear motion mechanism;
A passive linear link member that expands and contracts by an elastic damping element,
One end of the passive linear link member and the base end member are rotatably connected,
The other end of the passive linear link member and the lot are rotatably connected,
The one-axis linear motion mechanism is
The base end member is rotated by the force generated by the elastic damping element, and the passive linear link member passes through the connection point of the fixed member and the base end member as the lot moves linearly. The gripping mechanism is arranged so that it is possible .
前記弾性減衰要素の伸縮量を検出してセンサ信号を出力する伸縮量検出センサと、
物体を把持しない場合に前記1軸直動機構を駆動した際の前記センサ信号の変化を示すデータを記憶するデータベースと、
前記物体を把持する場合に前記1軸直動機構を駆動した際の前記センサ信号の変化と前記データとの比較に基づいて前記物体との接触を検知し、前記物体を把持している把持力を推定する制御部と、
をさらに具備する請求項1記載の把持機構。
An expansion / contraction amount detection sensor for detecting an expansion / contraction amount of the elastic damping element and outputting a sensor signal;
A database that stores data indicating changes in the sensor signal when the one-axis linear motion mechanism is driven when an object is not gripped;
A gripping force for gripping the object by detecting contact with the object based on a comparison between the change of the sensor signal and the data when the uniaxial linear motion mechanism is driven when gripping the object. A control unit for estimating
The gripping mechanism according to claim 1, further comprising:
前記基端部材に回動可能に接続される中間部材と、
前記中間部材に回動可能に接続される先端部材と、
前記固定部材と前記中間部材とを連結し、前記受動直動リンク部材の伸縮により前記中間部材を回動させる第1のリンク部材と、
前記基端部材と前記先端部材とを連結し、前記中間部材の回動により前記先端部材を回動させる第2のリンク部材と、
をさらに具備する請求項1又は2記載の把持機構。
An intermediate member rotatably connected to the base end member;
A tip member rotatably connected to the intermediate member;
A first link member that connects the fixing member and the intermediate member and rotates the intermediate member by expansion and contraction of the passive linear link member;
A second link member that connects the base end member and the tip end member, and rotates the tip end member by turning the intermediate member;
The gripping mechanism according to claim 1 or 2, further comprising:
前記固定部材に対する前記1軸直動機構の取り付け角度を、前記伸縮量検出センサから出力される前記センサ信号が前記ロットの位置に対して線形となるような角度とした請求項2記載の把持機構。   The gripping mechanism according to claim 2, wherein an attachment angle of the one-axis linear motion mechanism with respect to the fixing member is an angle at which the sensor signal output from the expansion / contraction amount detection sensor is linear with respect to the position of the lot. . 前記把持機構は、
前記弾性減衰要素が前記基端部材に反発して伸びる力を受けて前記基端部材が第1の方向に回動することにより開動作する第1の状態と、
前記弾性減衰要素が前記基端部材に反発して伸びる力を受けて前記基端部材が第2の方向に回動することにより閉動作する第2の状態と、
をとることができ、
前記ロットを前記1軸直動機構の第1の方向に沿って直線移動させて、前記受動直動リンク部材に前記接続点を通過させることで、第1の状態から第2の状態へ移行するとともに、前記ロットを前記1軸直動機構の第1の方向とは反対方向の第2の方向に沿って直線移動させて、前記受動直動リンク部材に前記接続点を通過させることで、第2の状態から第1の状態へ移行する請求項1乃至4のいずれかに記載の把持機構。
The gripping mechanism is
A first state in which the elastic damping element receives a force repelling and extending from the base end member and the base end member rotates in a first direction to open;
A second state in which the elastic damping element receives a force repelling and extending from the base end member, and the base end member rotates in a second direction to be closed;
Can take
The lot is moved linearly along the first direction of the one-axis linear motion mechanism, and the connection point is passed through the passive linear motion link member, thereby shifting from the first state to the second state. The lot is linearly moved along a second direction opposite to the first direction of the one-axis linear motion mechanism, and the connection point is passed through the passive linear motion link member. The gripping mechanism according to claim 1, wherein the gripping mechanism shifts from the state 2 to the first state .
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