JP6482433B2 - Contact detection device and contact detection system - Google Patents

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Description

本発明は、ロボットのハンド部であるロボットハンドとワークとの接触を検知する接触検知装置および接触検知システムに関する。   The present invention relates to a contact detection device and a contact detection system for detecting contact between a robot hand, which is a robot hand portion, and a workpiece.

従来、ロボットハンドによって物体であるワークを把持可能なロボットが開発されている。ロボットハンドによってワークの把持を行う場合に、ビジョンセンサのような外界センサを用いることなく、ワークとロボットハンドとの接触情報のみを用いて把持を行うときは、接触をより正確に検知することが求められる。   2. Description of the Related Art Conventionally, robots that can grip a workpiece that is an object with a robot hand have been developed. When gripping a workpiece with a robot hand, it is possible to detect the contact more accurately when gripping using only the contact information between the workpiece and the robot hand without using an external sensor such as a vision sensor. Desired.

このような接触情報を得るためのセンサとして、センサに加えられた力の大きさと方向とから接触情報を得る力覚センサがある。しかしながら、力覚センサを用いた場合、力覚センサの定格値および感度から、微小な接触の検知は困難である。   As a sensor for obtaining such contact information, there is a force sensor that obtains contact information from the magnitude and direction of a force applied to the sensor. However, when a force sensor is used, it is difficult to detect minute contact due to the rated value and sensitivity of the force sensor.

そこで、ワークとロボットハンドとの接触を検知する方法として、接触によって生ずる振動を検出し、この振動の周波数応答から接触の有無を判定するものが知られている。この方法によれば、微小な接触の検知が可能になる。   Therefore, as a method for detecting the contact between the workpiece and the robot hand, there is known a method for detecting the vibration generated by the contact and determining the presence or absence of the contact from the frequency response of the vibration. According to this method, minute contact can be detected.

特許文献１では、事前に作成された接触時の周波数分布モデルと加速度センサによって得られた振動の周波数分布との照合によって接触判定を行う技術が記載されている。   Patent Document 1 describes a technique for performing contact determination by comparing a frequency distribution model at the time of contact created in advance with a frequency distribution of vibration obtained by an acceleration sensor.

特開２０１３−１３２７２６号公報JP 2013-132726 A

しかしながら、ロボットハンドに振動センサを取付け、振動センサによって振動を検出し、検出された振動をもとに接触の有無を判定する構成では、振動センサは接触により生ずる振動のみならず外乱による振動も検出するため、接触の検知が困難になることがある。ここで、外乱による振動は、例えば、ロボットハンドの稼働による振動、ロボットへの外部からの打撃による振動、外部の騒音による振動または地面の振動による振動であり、接触によって発生する振動以外のすべての振動である。   However, in a configuration in which a vibration sensor is attached to the robot hand, the vibration is detected by the vibration sensor, and the presence or absence of contact is determined based on the detected vibration, the vibration sensor detects not only vibration caused by contact but also vibration due to disturbance. Therefore, it may be difficult to detect contact. Here, the vibration due to disturbance is, for example, vibration due to operation of the robot hand, vibration due to external impact on the robot, vibration due to external noise or vibration due to ground vibration, and all vibrations other than those generated by contact. It is vibration.

また、特許文献１に記載された技術では、接触時に検出された振動の周波数分布に外乱による振動が含まれる場合には、安定的に接触の有無を判定するための閾値の設定が困難であり、さらにモデルとの照合が困難となって、接触の判定が困難となる場合があった。また、接触時の周波数分布モデルはワークの材質に対応させて作成されるので、ワークが想定外の材質からなる場合は、得られた振動の周波数分布と照合すべき周波数分布モデルが存在しないため、接触の判定が困難となる。   Further, in the technique described in Patent Document 1, when vibration due to disturbance is included in the frequency distribution of vibration detected at the time of contact, it is difficult to set a threshold for stably determining the presence or absence of contact. In addition, it may be difficult to collate with the model, and it may be difficult to determine contact. In addition, since the frequency distribution model at the time of contact is created according to the material of the workpiece, there is no frequency distribution model to be checked against the frequency distribution of the vibration obtained when the workpiece is made of an unexpected material. It becomes difficult to determine contact.

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、外乱がある場合でも安定して接触を検知可能な接触検知装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a contact detection device capable of stably detecting contact even when there is a disturbance.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る接触検知装置は、ロボットのワークへの接触を検知する接触検知装置であって、前記ロボットに取り付けられ、前記ロボットの振動を検出する振動センサと、前記振動センサから出力された信号が入力され、当該信号に対して前記ロボットの固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段と、前記手段から出力された信号が入力され、前記手段から出力された信号の大きさと閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する接触検知部と、を備えることを特徴とする。前記ロボットは、ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられたロボットハンドとを有する。前記振動センサは、無指向性のセンサであり、前記手段は、ｎを２以上の整数として、それぞれ互いに異なる第１から第ｎの通過帯域を有する第１から第ｎの手段からなり、前記第１から第ｎの通過帯域は、それぞれ前記ワークの前記ロボットハンドの指部への互いに異なる第１から第ｎの接触方向からの接触による振動の互いに異なる第１から第ｎの固有振動数を含み、前記第１から第ｎの手段には、それぞれ前記振動センサから出力された信号が入力され、前記接触検知部は、前記第１から第ｎの手段から出力された信号の大きさと第１から第ｎの閾値とのそれぞれの比較結果に基づいて接触の有無を判定する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a contact detection device according to the present invention is a contact detection device that detects contact of a robot with a workpiece, and is attached to the robot, and detects vibration of the robot. A vibration sensor to be detected and a signal output from the vibration sensor are input, and a signal component other than a specific frequency including the natural frequency of the robot is reduced with respect to the signal than the signal component of the specific frequency. And a contact detection unit that receives the signal output from the means and determines the presence or absence of contact based on a comparison result between the magnitude of the signal output from the means and a threshold value. . The robot includes a robot arm and a robot hand attached to the robot arm. The vibration sensor is an omnidirectional sensor, and the means includes first to n-th means having first to n-th passbands different from each other, where n is an integer of 2 or more. The 1st to nth passbands include first to nth natural frequencies different from each other in vibration due to contact from the first to nth contact directions of the workpiece to the finger part of the robot hand. The first to n-th means receive the signals output from the vibration sensors, respectively, and the contact detection unit determines the magnitudes of the signals output from the first to n-th means and the first to n-th means. The presence or absence of contact is determined based on each comparison result with the nth threshold value.

この発明によれば、外乱がある場合でも安定して接触を検知することができる、という効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to stably detect contact even when there is a disturbance.

実施の形態１に係る接触検知システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the contact detection system which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１において接触検知部のハードウェア構成の一例を示す図The figure which shows an example of the hardware constitutions of a contact detection part in Embodiment 1. 実施の形態２に係る接触検知システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the contact detection system which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る接触検知システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the contact detection system which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態４に係る接触検知システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the contact detection system which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施の形態６において指部の固有振動数を変更するための方法の一例を示す図The figure which shows an example of the method for changing the natural frequency of a finger | toe part in Embodiment 6. FIG. 実施の形態６においてワークが指部に接触したときの周波数応答の様子を示す図The figure which shows the mode of a frequency response when a workpiece | work contacts a finger part in Embodiment 6. 実施の形態７に係る接触検知システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the contact detection system which concerns on Embodiment 7. FIG. 実施の形態８に係る接触検知システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the contact detection system which concerns on Embodiment 8. FIG.

以下に、本発明に係る接触検知装置および接触検知システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a contact detection device and a contact detection system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る接触検知システム１の構成を示す図である。接触検知システム１は、ロボット２と、ロボット２に取り付けられた接触検知装置３とを備える。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a contact detection system 1 according to the present embodiment. The contact detection system 1 includes a robot 2 and a contact detection device 3 attached to the robot 2.

ロボット２は、ロボット基部１０と、ロボット基部１０に一端が取り付けられたロボットアーム１１と、ロボットアーム１１の他端に取り付けられたロボットハンド１２とを備える。ロボットハンド１２は、ロボットアーム１１の先端に取り付けられたグリッパ本体１３と、グリッパ本体１３に取り付けられた一対の指部１４とを備える。一対の指部１４は開閉可能であり、一対の指部１４間の間隔を調整することによって図示しないワークを把持し、ワークの操作が可能となる。なお、ロボット２の構成は図示例に限定されない。すなわち、ロボットアーム１１の形状は一例であり、ロボットハンド１２も二指のものに限定されない。   The robot 2 includes a robot base 10, a robot arm 11 having one end attached to the robot base 10, and a robot hand 12 attached to the other end of the robot arm 11. The robot hand 12 includes a gripper main body 13 attached to the tip of the robot arm 11 and a pair of finger portions 14 attached to the gripper main body 13. The pair of finger portions 14 can be opened and closed. By adjusting the distance between the pair of finger portions 14, a workpiece (not shown) can be gripped and the workpiece can be operated. The configuration of the robot 2 is not limited to the illustrated example. That is, the shape of the robot arm 11 is an example, and the robot hand 12 is not limited to the one having two fingers.

把持対象物であるワークは、例えば、ボルトもしくはナットまたは電子部品のように大きさおよび重量が小さな部品から、機械部品のように大きさおよび重量が大きな部品に至るまで対象となる。ただし、ワークの重量は、１ｇから１０ｋｇまでが典型的である。   A workpiece that is an object to be gripped is a target from a component having a small size and weight such as a bolt or nut or an electronic component to a component having a large size and weight such as a mechanical component. However, the weight of the workpiece is typically from 1 g to 10 kg.

また、ワークは、固定されておらず、ロボットハンド１２との接触によって強固に押し合うような状態にはならないものとする。なお、ワークへのロボットハンド１２のアプローチの速度は、安定かつ安全に作業を行うことができ、タクトタイムを短縮化するようなものである。   In addition, the workpiece is not fixed and does not come into a state where it is pressed firmly by contact with the robot hand 12. The speed of the approach of the robot hand 12 to the work is such that the work can be performed stably and safely, and the tact time is shortened.

接触検知装置３は、ロボット２に取り付けられた振動センサ４と、振動センサ４にセンサケーブル５を介して接続されたバンドパスフィルタ６と、バンドパスフィルタ６に接続された接触検知部７とを備える。   The contact detection device 3 includes a vibration sensor 4 attached to the robot 2, a bandpass filter 6 connected to the vibration sensor 4 via a sensor cable 5, and a contact detection unit 7 connected to the bandpass filter 6. Prepare.

振動センサ４は、例えばロボット基部１０に取り付けられている。振動センサ４は、ロボットハンド１２とワークとの接触によって生ずるロボット２の振動を検出する。振動センサ４によって検出される振動には、ロボット２の全体の固有振動が含まれる。ここで、ロボット２の全体の固有振動はロボット２の全体の固有振動数の振動である。ロボット２の全体とは、ロボット基部１０、ロボットアーム１１およびロボットハンド１２を備えたロボット２の全体をいう。また、振動センサ４によって検出される振動には、ロボットハンド１２とワークとの接触以外の要因の外乱による振動が含まれ得る。ここで、外乱による振動には、例えばロボットハンド１２の稼働による振動、ロボット２への外部からの打撃による振動、外部の騒音による振動または地面の振動による振動が挙げられる。振動センサ４は、振動を電気信号に変換するものであればよく、その具体的構成は限定されない。振動センサ４は、例えば圧電素子を用いて構成される。   The vibration sensor 4 is attached to the robot base 10, for example. The vibration sensor 4 detects the vibration of the robot 2 caused by the contact between the robot hand 12 and the workpiece. The vibration detected by the vibration sensor 4 includes the entire natural vibration of the robot 2. Here, the whole natural vibration of the robot 2 is vibration of the whole natural frequency of the robot 2. The entire robot 2 refers to the entire robot 2 including the robot base 10, the robot arm 11, and the robot hand 12. Further, the vibration detected by the vibration sensor 4 may include vibration due to disturbances other than the contact between the robot hand 12 and the workpiece. Here, the vibration due to disturbance includes, for example, vibration due to operation of the robot hand 12, vibration due to external impact on the robot 2, vibration due to external noise, or vibration due to ground vibration. The vibration sensor 4 only needs to convert vibration into an electrical signal, and its specific configuration is not limited. The vibration sensor 4 is configured using, for example, a piezoelectric element.

バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号に対してロボット２の全体の固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段である。詳細には、バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号からロボット２の全体の固有振動数を含む通過帯域の信号を通過させる。ここで、ロボット２の全体の固有振動数に関する情報は、ハンマリング試験によって事前に得ることができる。ロボット２の全体の固有振動数を事前に調査し、この固有振動数の信号を通過させるバンドパスフィルタ６を用意する。すなわち、バンドパスフィルタ６は、ロボット２の全体の固有振動数を含む通過帯域を有する。バンドパスフィルタ６は、ロボット２の全体の固有振動数を通過させるものであればよく、回路構成は限定されない。バンドパスフィルタ６は、例えばリアクトルおよびコンデンサを組み合わせて構成される。   The bandpass filter 6 is means for reducing signal components other than a specific frequency including the entire natural frequency of the robot 2 with respect to the signal output from the vibration sensor 4 more than the signal component of the specific frequency. Specifically, the bandpass filter 6 passes a signal in the pass band including the entire natural frequency of the robot 2 from the signal output from the vibration sensor 4. Here, information on the natural frequency of the entire robot 2 can be obtained in advance by a hammering test. The entire natural frequency of the robot 2 is examined in advance, and a bandpass filter 6 that passes the signal of the natural frequency is prepared. That is, the band pass filter 6 has a pass band including the entire natural frequency of the robot 2. The band-pass filter 6 is not limited as long as it allows the entire natural frequency of the robot 2 to pass therethrough. The bandpass filter 6 is configured by combining, for example, a reactor and a capacitor.

接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。閾値は、固有振動の大きさと想定される外乱の大きさとに基づいて予め決められる。図２は、接触検知部７のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、接触検知部７は、プロセッサ７ａと、プロセッサ７ａに接続されたメモリ７ｂとを備える。接触検知部７は、プロセッサ７ａによる演算機能を有する。   The contact detection unit 7 determines the presence or absence of contact based on the comparison result between the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6 and a threshold value. The threshold value is determined in advance based on the magnitude of the natural vibration and the magnitude of the assumed disturbance. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the contact detection unit 7. As shown in FIG. 2, the contact detection unit 7 includes a processor 7a and a memory 7b connected to the processor 7a. The contact detection unit 7 has a calculation function by the processor 7a.

次に、本実施の形態の動作について説明する。ロボットハンド１２がワークに接触すると、ロボット２が振動する。ここで、ロボット２とワークとの接触は、具体的には指部１４とワークとの接触である。ワークは固定されていないので、ロボットハンド１２がワークに接触した後、ワークがロボットハンド１２から離れる場合と、ワークがロボットハンド１２に接触したままの場合が考えられる。前者の場合では、ロボットハンド１２は独立して振動する。また、後者の場合でも、ロボットハンド１２はワークに強固に結合されているわけではないため、ロボットハンド１２とワークはそれぞれの固有振動数で振動する。   Next, the operation of the present embodiment will be described. When the robot hand 12 contacts the workpiece, the robot 2 vibrates. Here, the contact between the robot 2 and the workpiece is specifically the contact between the finger portion 14 and the workpiece. Since the workpiece is not fixed, there are a case where the workpiece is separated from the robot hand 12 after the robot hand 12 contacts the workpiece and a case where the workpiece remains in contact with the robot hand 12. In the former case, the robot hand 12 vibrates independently. Even in the latter case, since the robot hand 12 is not firmly coupled to the workpiece, the robot hand 12 and the workpiece vibrate at their natural frequencies.

次に、振動センサ４は、ロボット基部１０の振動を通じて、ロボット２の振動を検出する。この際、振動センサ４の出力には、ロボット２の全体の固有振動数の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。振動センサ４の出力は、センサケーブル５を介して、バンドパスフィルタ６に入力される。   Next, the vibration sensor 4 detects the vibration of the robot 2 through the vibration of the robot base 10. At this time, the output of the vibration sensor 4 generally includes a vibration component due to disturbance in addition to the vibration component of the entire natural frequency of the robot 2. The output of the vibration sensor 4 is input to the band pass filter 6 via the sensor cable 5.

次に、バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号のうち、ロボット２の全体の固有振動数を含む通過帯域の信号成分を通過させる。   Next, the band-pass filter 6 passes the signal component in the pass band including the entire natural frequency of the robot 2 among the signals output from the vibration sensor 4.

接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。具体的には、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさが閾値よりも大きい場合には、接触があると判定し、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさが閾値以下の場合には、接触はないと判定する。   The contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6 with a predetermined threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. Specifically, the contact detection unit 7 determines that there is contact when the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6 is greater than a threshold, and the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6 If it is below the threshold, it is determined that there is no contact.

以上に説明したように、本実施の形態では、ロボット２に取り付けた振動センサ４によってロボットハンド１２とワークとの接触による振動を検出し、ロボット２の全体の固有振動数の信号を通過させるバンドパスフィルタ６によって振動センサ４から出力された信号から当該固有振動数を含む通過帯域の信号を抽出し、バンドパスフィルタ６から出力された信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定している。   As described above, in the present embodiment, the vibration sensor 4 attached to the robot 2 detects the vibration caused by the contact between the robot hand 12 and the work, and passes the signal of the entire natural frequency of the robot 2. A passband signal including the natural frequency is extracted from the signal output from the vibration sensor 4 by the pass filter 6 and is based on a comparison result between the magnitude of the signal output from the bandpass filter 6 and a predetermined threshold value. The presence or absence of contact is determined.

このように、本実施の形態によれば、接触によって必ず発生するロボット２の全体の固有振動によって接触の有無を判定しているので、振動センサ４が検出した信号に外乱が含まれる場合でも、安定して接触を検知することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the presence or absence of contact is determined based on the entire natural vibration of the robot 2 that always occurs due to contact, even when a disturbance is included in the signal detected by the vibration sensor 4, Contact can be detected stably.

また、本実施の形態によれば、ロボット２の全体の固有振動によって接触の有無を判定するので、ワークに依存して判定に使用する周波数を変える必要がない。そのため、ワークの種別ごとに振動の特徴周波数の事前調査を必要とせず、想定外のワークを扱う作業においても、接触の検知が可能となる。   Further, according to the present embodiment, since the presence or absence of contact is determined based on the entire natural vibration of the robot 2, it is not necessary to change the frequency used for the determination depending on the workpiece. For this reason, it is not necessary to perform a preliminary investigation of the characteristic frequency of vibration for each type of work, and it is possible to detect contact even when working on an unexpected work.

なお、上記したロボット２の全体の固有振動数は１次の固有振動数を選択することができる。ただし、２次以上の高次の固有振動数を選択してもよいし、１次および高次の固有振動数から複数を選択してもよく、選択された１または複数の固有振動数の信号を通過させるようにバンドパスフィルタ６の通過帯域を設定すればよい。   The primary natural frequency of the robot 2 described above can be selected as the primary natural frequency. However, a secondary or higher order natural frequency may be selected, a plurality of primary and higher order natural frequencies may be selected, and a signal of one or more selected natural frequencies may be selected. What is necessary is just to set the pass band of the band pass filter 6 so that it may pass through.

一般に、ロボットハンド１２の接触情報のみによってワークの把持を行う手探り作業においては、まずロボットハンド１２をワークに近づけ、ロボットハンド１２をワークに接触させてワークの存在を認識し、ロボットハンド１２を移動させながらワークの形状を探索しつつ把持可能箇所を特定した後に、ワークの把持を行う場合がある。この際、ロボットハンド１２へのワークの接触をより正確に検知することが不可欠である。本実施の形態は、ロボットハンド１２とワークとの接触をより正確に検知することを可能とする。   In general, in a groping work in which a workpiece is gripped only by contact information of the robot hand 12, the robot hand 12 is first brought close to the workpiece, the robot hand 12 is brought into contact with the workpiece, the presence of the workpiece is recognized, and the robot hand 12 is moved. In some cases, the workpiece is gripped after the grippable portion is identified while searching for the shape of the workpiece. At this time, it is indispensable to more accurately detect contact of the workpiece with the robot hand 12. The present embodiment makes it possible to more accurately detect contact between the robot hand 12 and the workpiece.

また、本実施の形態は、ワークが位置決めされているか否かにかかわらず適用可能である。ワークの位置が位置決めされたものであり、ワークの位置情報が既知の情報として与えられていた場合、本実施の形態は、ロボットハンド１２とワークとの微小な接触からワークの存在を認識可能にするため、容易にワークの存在を認識することに利用できる。   The present embodiment can be applied regardless of whether or not the workpiece is positioned. In the case where the position of the workpiece is positioned and the position information of the workpiece is given as known information, the present embodiment can recognize the presence of the workpiece from minute contact between the robot hand 12 and the workpiece. Therefore, it can be used to easily recognize the existence of a workpiece.

他方、ワークが位置決めされておらず、不規則に配置されまたはバラ積みされている場合を想定する。ここで、外界センサを用いる場合は、外界センサによってワークの個々の位置を把握して把持作業へ移るが、本実施の形態は、微小な接触の検知を可能とするため、例えばロボットハンド１２がワークの山に衝突し、ワークの山を崩してしまったことの検知、把持対象外のワークへの予期せぬ衝突の検知、または把持の成否の検知にも利用できる。また、外界センサを用いない場合は、例えば完全な暗闇での作業であっても、微小な接触を検知することが可能なことで、ロボットハンド１２を手探りするように動かし、接触情報から容易に物体の存在を検知することが可能になる。   On the other hand, it is assumed that the workpiece is not positioned and is irregularly arranged or piled up. Here, when an external sensor is used, the position of each workpiece is grasped by the external sensor and the process moves to a gripping operation. In this embodiment, for example, the robot hand 12 It can also be used to detect that the workpiece has collided with the crest of the workpiece and has broken the crest of the workpiece, to detect an unexpected collision with a workpiece that is not to be gripped, or to detect whether or not the gripping has succeeded. In addition, when the external sensor is not used, for example, even in a completely dark work, it is possible to detect a minute contact, so that the robot hand 12 can be moved to search for it easily from the contact information. It becomes possible to detect the presence of an object.

また、本実施の形態は、ロボットハンド１２そのものへの微小な接触を検知することができるため、例えば箱からワークを取り出す際に、ロボットアーム１１が箱に接触するといった不測の事故が発生した際に、すぐに操作を停止するといった対応も可能になる。   In addition, since the present embodiment can detect a minute contact with the robot hand 12 itself, for example, when an unexpected accident occurs in which the robot arm 11 comes into contact with the box when taking out a workpiece from the box. In addition, it is possible to respond to the operation being stopped immediately.

実施の形態２．
図３は、本実施の形態に係る接触検知システム１Ａの構成を示す図である。なお、図３では、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。接触検知システム１Ａは、ロボット２と、ロボット２に取り付けられた接触検知装置３とを備える。ロボット２の構成は図１と同様である。ただし、図３では、図１に示すロボット基部１０の図示を省略している。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the contact detection system 1A according to the present embodiment. In FIG. 3, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The contact detection system 1 </ b> A includes a robot 2 and a contact detection device 3 attached to the robot 2. The configuration of the robot 2 is the same as that shown in FIG. However, in FIG. 3, the illustration of the robot base 10 shown in FIG. 1 is omitted.

接触検知装置３は、実施の形態１と同様に、ロボット２に取り付けられた振動センサ４と、振動センサ４にセンサケーブル５を介して接続されたバンドパスフィルタ６と、バンドパスフィルタ６に接続された接触検知部７とを備える。   The contact detection device 3 is connected to the vibration sensor 4 attached to the robot 2, the bandpass filter 6 connected to the vibration sensor 4 via the sensor cable 5, and the bandpass filter 6, as in the first embodiment. The contact detection unit 7 is provided.

振動センサ４は、例えばロボットアーム１１に取り付けられている。詳細には、振動センサ４は、ロボットアーム１１のロボットハンド１２側の端部に取り付けられている。振動センサ４は、ロボットハンド１２とワークとの接触によって生ずるロボット２の振動を検出する。振動センサ４によって検出される振動には、ロボットハンド１２の固有振動が含まれる。ここで、ロボットハンド１２の固有振動はロボットハンド１２の固有振動数の振動である。また、振動センサ４によって検出される振動には、ロボットハンド１２とワークとの接触以外の要因による外乱による振動が含まれ得る。   The vibration sensor 4 is attached to the robot arm 11, for example. Specifically, the vibration sensor 4 is attached to the end of the robot arm 11 on the robot hand 12 side. The vibration sensor 4 detects the vibration of the robot 2 caused by the contact between the robot hand 12 and the workpiece. The vibration detected by the vibration sensor 4 includes the natural vibration of the robot hand 12. Here, the natural vibration of the robot hand 12 is vibration of the natural frequency of the robot hand 12. Further, the vibration detected by the vibration sensor 4 may include vibration due to disturbance due to factors other than contact between the robot hand 12 and the workpiece.

バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号に対してロボットハンド１２の固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段である。詳細には、バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号からロボットハンド１２の固有振動数を含む通過帯域の信号を通過させる。ここで、ロボットハンド１２の固有振動数に関する情報は、ハンマリング試験によって事前に得ることができる。   The bandpass filter 6 is means for reducing signal components other than a specific frequency including the natural frequency of the robot hand 12 from the signal output from the vibration sensor 4 more than the signal component of the specific frequency. Specifically, the band pass filter 6 passes a signal in the pass band including the natural frequency of the robot hand 12 from the signal output from the vibration sensor 4. Here, the information regarding the natural frequency of the robot hand 12 can be obtained in advance by a hammering test.

接触検知部７は、実施の形態１と同様に、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。本実施の形態のその他の構成は、実施の形態１で述べた通りである。   Similar to the first embodiment, the contact detection unit 7 determines the presence or absence of contact based on the comparison result between the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6 and a predetermined threshold value. Other configurations of the present embodiment are as described in the first embodiment.

次に、本実施の形態の動作について説明する。ロボットハンド１２がワークに接触すると、接触によりロボットハンド１２が振動する。振動センサ４は、ロボットハンド１２とワークとの接触による振動を検出する。この際、振動センサ４の出力には、ロボットハンド１２の固有振動数の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号のうち、ロボットハンド１２の固有振動数を含む通過帯域の信号成分を通過させる。接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。本実施の形態のその他の動作は、実施の形態１で述べた通りである。   Next, the operation of the present embodiment will be described. When the robot hand 12 contacts the workpiece, the robot hand 12 vibrates due to the contact. The vibration sensor 4 detects vibration due to contact between the robot hand 12 and the workpiece. At this time, the output of the vibration sensor 4 generally includes a vibration component due to disturbance in addition to the vibration component of the natural frequency of the robot hand 12. The band pass filter 6 passes the signal component in the pass band including the natural frequency of the robot hand 12 among the signals output from the vibration sensor 4. The contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6 with a predetermined threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. Other operations of the present embodiment are as described in the first embodiment.

以上に説明したように、本実施の形態では、ロボット２に取り付けた振動センサ４によってロボットハンド１２とワークとの接触による振動を検出し、ロボットハンド１２の固有振動数の信号を通過させるバンドパスフィルタ６によって振動センサ４から出力された信号から当該固有振動数を含む通過帯域の信号を抽出し、バンドパスフィルタ６から出力された信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定している。   As described above, in the present embodiment, the vibration sensor 4 attached to the robot 2 detects the vibration caused by the contact between the robot hand 12 and the workpiece, and passes the signal of the natural frequency of the robot hand 12. A signal in the pass band including the natural frequency is extracted from the signal output from the vibration sensor 4 by the filter 6, and based on a comparison result between the magnitude of the signal output from the band pass filter 6 and a predetermined threshold value. The presence or absence of contact is determined.

このように、本実施の形態によれば、接触によって必ず発生するロボットハンド１２の固有振動によって接触の有無を判定しているので、振動センサ４が検出した信号に外乱が含まれる場合でも、安定して接触を検知することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the presence or absence of contact is determined by the natural vibration of the robot hand 12 that is always generated by contact, even when a disturbance is included in the signal detected by the vibration sensor 4, stable The contact can be detected.

特に、ロボット２による探索動作において、ロボットアーム１１またはロボット基部１０への衝撃を除き、ロボットハンド１２への接触を検知することは重要である。本実施の形態によれば、外乱があっても安定してロボットハンド１２への接触を検知することができる。本実施の形態のその他の効果は実施の形態１と同様である。   In particular, in the search operation by the robot 2, it is important to detect contact with the robot hand 12 except for an impact on the robot arm 11 or the robot base 10. According to the present embodiment, contact with the robot hand 12 can be detected stably even when there is a disturbance. Other effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

なお、本実施の形態では、振動センサ４はロボットアーム１１に取り付けられているが、ロボットハンド１２に取り付けてもよい。   In this embodiment, the vibration sensor 4 is attached to the robot arm 11, but may be attached to the robot hand 12.

また、ロボットハンド１２の固有振動数は１次の固有振動数を選択することができるが、これに限定されず、２次以上の高次の固有振動数を選択してもよいし、１次および高次の固有振動数から複数を選択してもよく、選択された１または複数の固有振動数の信号を通過させるようにバンドパスフィルタ６の通過帯域を設定すればよい。   In addition, the natural frequency of the robot hand 12 can be selected as a primary natural frequency, but is not limited thereto, and a secondary or higher natural frequency may be selected. A plurality of natural frequencies may be selected from the higher-order natural frequencies, and the pass band of the band-pass filter 6 may be set so as to pass a signal having one or more selected natural frequencies.

実施の形態３．
図４は、本実施の形態に係る接触検知システム１Ｂの構成を示す図である。なお、図４では、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。接触検知システム１Ｂは、ロボット２Ａと、ロボット２Ａに取り付けられた接触検知装置３とを備える。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the contact detection system 1B according to the present embodiment. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The contact detection system 1B includes a robot 2A and a contact detection device 3 attached to the robot 2A.

ロボット２Ａは、ロボットハンド１２Ａを備えている。なお、ロボット２Ａは、図１に示すロボット基部１０とロボットアーム１１とを備えているが、図４ではこれらの図示を省略している。ロボットハンド１２Ａは、グリッパ本体１３と、グリッパ本体１３に取り付けられた一対のセンサ取付部１５と、一対のセンサ取付部１５にそれぞれ取り付けられた一対の指部１４とを備える。一対の指部１４は開閉可能であり、一対の指部１４間の間隔を調整することによって図示しないワークを把持し、ワークの操作が可能となる。なお、ロボットハンド１２Ａは二指のものに限定されない。   The robot 2A includes a robot hand 12A. The robot 2A includes the robot base 10 and the robot arm 11 shown in FIG. 1, but these are not shown in FIG. The robot hand 12 </ b> A includes a gripper main body 13, a pair of sensor attachment portions 15 attached to the gripper main body 13, and a pair of finger portions 14 attached to the pair of sensor attachment portions 15, respectively. The pair of finger portions 14 can be opened and closed. By adjusting the distance between the pair of finger portions 14, a workpiece (not shown) can be gripped and the workpiece can be operated. The robot hand 12A is not limited to a two-fingered one.

接触検知装置３は、ロボット２Ａに取り付けられた一対の振動センサ４と、一対の振動センサ４に一対のセンサケーブル５を介して接続されたバンドパスフィルタ６と、バンドパスフィルタ６に接続された接触検知部７とを備える。   The contact detection device 3 is connected to the pair of vibration sensors 4 attached to the robot 2 </ b> A, the bandpass filter 6 connected to the pair of vibration sensors 4 via the pair of sensor cables 5, and the bandpass filter 6. A contact detection unit 7.

一対の振動センサ４は、それぞれ一対のセンサ取付部１５に取り付けられている。一対の振動センサ４は、一対の指部１４とワークとの接触によって生ずるロボット２の振動を検出する。具体的には、振動センサ４は、指部１４とワークとの接触によって生ずる指部１４の振動を検出する。振動センサ４によって検出される振動には、指部１４の固有振動が含まれる。ここで、指部１４の固有振動は指部１４の固有振動数の振動である。また、振動センサ４によって検出される振動には、指部１４とワークとの接触以外の要因による外乱による振動が含まれ得る。   The pair of vibration sensors 4 are respectively attached to the pair of sensor attachment portions 15. The pair of vibration sensors 4 detects the vibration of the robot 2 caused by the contact between the pair of finger portions 14 and the workpiece. Specifically, the vibration sensor 4 detects the vibration of the finger part 14 caused by the contact between the finger part 14 and the workpiece. The vibration detected by the vibration sensor 4 includes the natural vibration of the finger portion 14. Here, the natural vibration of the finger part 14 is a vibration of the natural frequency of the finger part 14. Further, the vibration detected by the vibration sensor 4 may include vibration due to disturbance due to factors other than the contact between the finger part 14 and the workpiece.

バンドパスフィルタ６は、一対の振動センサ４から出力された信号に対して指部１４の固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段である。詳細には、バンドパスフィルタ６は、一対の振動センサ４から出力された信号から指部１４の固有振動数を含む通過帯域の信号を通過させる。詳細には、バンドパスフィルタ６は、一対の振動センサ４から出力された信号の合成信号に対して、指部１４の固有振動数を含む通過帯域の信号を通過させる。   The bandpass filter 6 is a means for reducing signal components other than a specific frequency including the natural frequency of the finger portion 14 from the signals output from the pair of vibration sensors 4 as compared with the signal component of the specific frequency. . Specifically, the bandpass filter 6 passes a signal in the pass band including the natural frequency of the finger portion 14 from the signals output from the pair of vibration sensors 4. Specifically, the bandpass filter 6 passes a signal in the passband including the natural frequency of the finger portion 14 with respect to the combined signal of the signals output from the pair of vibration sensors 4.

指部１４の固有振動数は、以下のようにして算出可能である。すなわち、指部１４を、センサ取付部１５との締結部１７を固定端とした片もち梁とみなした場合、ｌ[ｍ]を梁の長さ、Ｅ[Ｎ/ｍ2]を梁の材料のヤング率、ρ[ｋｇ/ｍ3]を梁の材料の密度、Ａ[ｍ2]を梁の断面積、Ｉ[ｍ4]を断面二次モーメント、λを境界条件で決まる無次元の定数とすると、指部１４の固有振動数ｆは、次式により算出可能である。
ｆ＝(１／２π)×(λ／ｌ)2×√(ＥＩ／ρＡ)・・・（１） The natural frequency of the finger 14 can be calculated as follows. That is, when the finger part 14 is regarded as a one-piece beam having a fastening part 17 with the sensor attachment part 15 as a fixed end, l [m] is the length of the beam and E [N / m 2 ] is the material of the beam. Young's modulus, ρ [kg / m 3 ] is the density of the beam material, A [m 2 ] is the cross-sectional area of the beam, I [m 4 ] is the second moment of section, and λ is a dimensionless constant determined by the boundary condition Then, the natural frequency f of the finger part 14 can be calculated by the following equation.
f = (1 / 2π) × (λ / l) 2 × √ (EI / ρA) (1)

また、指部１４が複雑な形状である場合でも、指部１４の固有振動数に関する情報は、ハンマリング試験によって事前に得ることができる。   Even when the finger portion 14 has a complicated shape, information on the natural frequency of the finger portion 14 can be obtained in advance by a hammering test.

接触検知部７は、実施の形態１と同様に、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。本実施の形態のその他の構成は、実施の形態１で述べた通りである。   Similar to the first embodiment, the contact detection unit 7 determines the presence or absence of contact based on the comparison result between the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6 and a predetermined threshold value. Other configurations of the present embodiment are as described in the first embodiment.

なお、本実施の形態では、一対のセンサ取付部１５にそれぞれ一対の振動センサ４が取り付けられているが、一対のセンサ取付部１５のうちの一方に１個の振動センサ４が取り付けられる構成も可能である。   In the present embodiment, a pair of vibration sensors 4 are attached to the pair of sensor attachment portions 15 respectively, but a configuration in which one vibration sensor 4 is attached to one of the pair of sensor attachment portions 15 is also possible. Is possible.

次に、本実施の形態の動作について説明する。指部１４がワークに接触すると、接触により指部１４が振動する。振動センサ４は、指部１４とワークとの接触による振動を検出する。この際、振動センサ４の出力には、指部１４の固有振動数の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号のうち、指部１４の固有振動数を含む通過帯域の信号成分を通過させる。接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。本実施の形態のその他の動作は、実施の形態１で述べた通りである。   Next, the operation of the present embodiment will be described. When the finger part 14 contacts the workpiece, the finger part 14 vibrates due to the contact. The vibration sensor 4 detects vibration due to contact between the finger part 14 and the workpiece. At this time, the output of the vibration sensor 4 generally includes a vibration component due to disturbance in addition to the vibration component of the natural frequency of the finger portion 14. The band pass filter 6 passes the signal component of the pass band including the natural frequency of the finger portion 14 among the signals output from the vibration sensor 4. The contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6 with a predetermined threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. Other operations of the present embodiment are as described in the first embodiment.

以上に説明したように、本実施の形態では、ロボット２Ａに取り付けた振動センサ４によってロボットハンド１２Ａとワークとの接触による振動を検出し、指部１４の固有振動数の信号を通過させるバンドパスフィルタ６によって振動センサ４から出力された信号から当該固有振動数を含む通過帯域の信号を抽出し、バンドパスフィルタ６から出力された信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定している。   As described above, in this embodiment, the vibration sensor 4 attached to the robot 2A detects the vibration caused by the contact between the robot hand 12A and the workpiece, and passes the signal of the natural frequency of the finger portion 14 through the band pass. A signal in the pass band including the natural frequency is extracted from the signal output from the vibration sensor 4 by the filter 6, and based on a comparison result between the magnitude of the signal output from the band pass filter 6 and a predetermined threshold value. The presence or absence of contact is determined.

このように、本実施の形態によれば、接触によって必ず発生する指部１４の固有振動によって接触の有無を判定しているので、振動センサ４が検出した信号に外乱が含まれる場合でも、安定して接触を検知することができる。   As described above, according to the present embodiment, since presence / absence of contact is determined based on the natural vibration of the finger portion 14 that is always generated by contact, even if a disturbance is included in the signal detected by the vibration sensor 4, stable operation is possible. The contact can be detected.

特に、ロボット２Ａによる探索動作において、指部１４による細かい作業を行う際に、指部１４とワークとの接触を検知することは重要である。本実施の形態によれば、外乱に影響されず、指部１４とワークとの接触の有無を検知することができる。本実施の形態のその他の効果は実施の形態１と同様である。   In particular, in the search operation by the robot 2A, it is important to detect contact between the finger part 14 and the work when performing a fine work with the finger part 14. According to the present embodiment, it is possible to detect the presence or absence of contact between the finger part 14 and the workpiece without being affected by disturbance. Other effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

なお、本実施の形態では、振動センサ４はセンサ取付部１５に取り付けられているが、ロボットハンド１２Ａまたは指部１４に取り付けてもよい。また、センサ取付部１５は、指部１４の一部とみなすことも可能であり、この場合は、振動センサ４は指部１４に取り付けられることとなる。   In the present embodiment, the vibration sensor 4 is attached to the sensor attachment portion 15, but may be attached to the robot hand 12 </ b> A or the finger portion 14. Further, the sensor attachment portion 15 can be regarded as a part of the finger portion 14, and in this case, the vibration sensor 4 is attached to the finger portion 14.

また、指部１４の固有振動数は１次の固有振動数を選択することができるが、これに限定されず、２次以上の高次の固有振動数を選択してもよいし、１次および高次の固有振動数から複数を選択してもよく、選択された１または複数の固有振動数の信号を通過させるようにバンドパスフィルタ６の通過帯域を設定すればよい。   Further, the natural frequency of the finger portion 14 can select a primary natural frequency. However, the natural frequency is not limited to this, and a secondary or higher natural frequency may be selected. A plurality of natural frequencies may be selected from the higher-order natural frequencies, and the pass band of the band-pass filter 6 may be set so as to pass a signal having one or more selected natural frequencies.

実施の形態４．
実施の形態１から３では、振動センサ４から出力された信号に対してロボットの固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段として、バンドパスフィルタ６を用いている。 Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, bandpass is used as means for reducing signal components other than the specific frequency including the natural frequency of the robot from the signal output from the vibration sensor 4 as compared with the signal component of the specific frequency. A filter 6 is used.

本実施の形態では、上記した特定の周波数以外の信号成分を低減する手段を、バンドストップフィルタを用いて実現する構成について説明する。なお、バンドストップフィルタは、例えばノッチフィルタである。   In the present embodiment, a configuration in which means for reducing signal components other than the specific frequency described above is realized using a band stop filter will be described. The band stop filter is a notch filter, for example.

図５は、本実施の形態に係る接触検知システム１Ｃの構成を示す図である。図５では、図４に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。接触検知システム１Ｃは、ロボット２Ａと、ロボット２Ａに取り付けられた接触検知装置３とを備える。ロボット２Ａの構成は実施の形態３のものと同様である。   FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a contact detection system 1C according to the present embodiment. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. The contact detection system 1C includes a robot 2A and a contact detection device 3 attached to the robot 2A. The configuration of the robot 2A is the same as that of the third embodiment.

接触検知装置３は、ロボット２Ａに取り付けられた一対の振動センサ４と、一対の振動センサ４に一対のセンサケーブル５を介して接続されたノッチフィルタ１８と、一対の振動センサ４に一対のセンサケーブル５を介して接続された合成部１９と、ノッチフィルタ１８および合成部１９に接続された減算部２０と、減算部２０に接続された接触検知部７とを備える。   The contact detection device 3 includes a pair of vibration sensors 4 attached to the robot 2A, a notch filter 18 connected to the pair of vibration sensors 4 via a pair of sensor cables 5, and a pair of sensors to the pair of vibration sensors 4. A synthesis unit 19 connected via the cable 5, a notch filter 18 and a subtraction unit 20 connected to the synthesis unit 19, and a contact detection unit 7 connected to the subtraction unit 20 are provided.

ノッチフィルタ１８は、一対の振動センサ４から出力された信号を合成した後、この合成信号に対して、指部１４の固有振動数を含む帯域の信号のみを通過させない。ノッチフィルタ１８から出力された信号は、減算部２０に入力される。   After synthesizing the signals output from the pair of vibration sensors 4, the notch filter 18 does not pass only the signal in the band including the natural frequency of the finger portion 14 with respect to the synthesized signal. The signal output from the notch filter 18 is input to the subtraction unit 20.

合成部１９は、一対の振動センサ４から出力された信号を合成する。合成部１９から出力された信号は、減算部２０に入力される。   The synthesizer 19 synthesizes the signals output from the pair of vibration sensors 4. The signal output from the synthesis unit 19 is input to the subtraction unit 20.

減算部２０は、ノッチフィルタ１８から出力された信号と合成部１９から出力された信号との差分を算出する。これにより、減算部２０の出力信号には、指部１４の固有振動数を含む帯域の信号のみが含まれることとなる。   The subtraction unit 20 calculates a difference between the signal output from the notch filter 18 and the signal output from the synthesis unit 19. As a result, the output signal of the subtracting unit 20 includes only a signal in a band including the natural frequency of the finger unit 14.

接触検知部７は、実施の形態３と同様に、減算部２０を通過した信号と予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。   Similar to the third embodiment, the contact detection unit 7 determines the presence or absence of contact based on the comparison result between the signal that has passed through the subtraction unit 20 and a predetermined threshold value.

このように、本実施の形態では、ノッチフィルタ１８、合成部１９および減算部２０によって、上記した特定の周波数以外の信号成分を低減する手段が実現されている。   Thus, in the present embodiment, means for reducing signal components other than the specific frequency described above are realized by the notch filter 18, the synthesis unit 19, and the subtraction unit 20.

なお、本実施の形態では、一対のセンサ取付部１５にそれぞれ一対の振動センサ４が取り付けられているが、一対のセンサ取付部１５のうちの一方に１個の振動センサ４が取り付けられる構成も可能である。   In the present embodiment, a pair of vibration sensors 4 are attached to the pair of sensor attachment portions 15 respectively, but a configuration in which one vibration sensor 4 is attached to one of the pair of sensor attachment portions 15 is also possible. Is possible.

また、本実施の形態では、上記した特定の周波数以外の信号成分を低減する手段を、バンドストップフィルタを用いて実現する構成について説明したが、その他の回路を用いて実現してもよい。   Further, in the present embodiment, the configuration in which the means for reducing the signal component other than the specific frequency described above is realized using the band stop filter, but may be realized using other circuits.

本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態３と同様である。以上は、実施の形態３を基に説明したが、実施の形態１または２の場合についても同様である。   Other configurations, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the third embodiment. Although the above has been described based on the third embodiment, the same applies to the case of the first or second embodiment.

実施の形態５．
本実施の形態では、接触を示す振動を検出する際の感度をさらに高め、より微小な接触を検知可能にするための方法について述べる。そのような方法として、ロボット２の振動部をより振動しやすくする方法と、振動を検出しやすいように振動センサ４を設置する方法が考えられる。 Embodiment 5. FIG.
In the present embodiment, a method for further increasing sensitivity when detecting vibration indicating contact and enabling detection of a finer contact will be described. As such a method, a method of making the vibration part of the robot 2 easier to vibrate and a method of installing the vibration sensor 4 so as to easily detect the vibration can be considered.

振動部をより振動しやすくする方法としては、まず締結部の剛性が低くなるようにロボット２の設計を行うことが挙げられる。振動部をより振動しやすくする他の方法としては、指部１４などの設計を変更することも考えられる。ここで、振動部として実施の形態３における図４の指部１４を取り上げ、指部１４の設計について例示する。この場合、剛性を低くするために、指部１４をより長くする設計、指部１４の断面二次モーメントをより小さくする設計、または指部１４の材料を剛性のより低い材料に変更する設計が考えられる。例えば、指部１４をより長くすると、指部１４はより短手方向に振動しやすくなる。なお、指部１４の設計変更によっては、後述するように固有振動数を変更する効果も得られる。   As a method of making the vibration part easier to vibrate, first, the robot 2 is designed so that the rigidity of the fastening part is lowered. As another method for making the vibration part easier to vibrate, it is conceivable to change the design of the finger part 14 or the like. Here, the finger part 14 of FIG. 4 in Embodiment 3 is taken up as a vibration part, and the design of the finger part 14 is illustrated. In this case, in order to reduce the rigidity, a design in which the finger portion 14 is made longer, a design in which the cross-section secondary moment of the finger portion 14 is made smaller, or a design in which the material of the finger portion 14 is changed to a material having a lower rigidity is employed. Conceivable. For example, if the finger part 14 is longer, the finger part 14 is more likely to vibrate in the shorter direction. In addition, depending on the design change of the finger | toe part 14, the effect which changes a natural frequency so that it may mention later is also acquired.

また、締結部１７にゴムまたはばねのような弾性部材を用いることでも、指部１４をより振動しやすくすることができる。例えば、締結部１７としてボルトを用いる場合には、ボルトをゴムボルトとし、あるいは、ボルト用にばね座金を用いることで、指部１４をより振動しやすくすることができる。   Moreover, the finger part 14 can be made to vibrate more easily by using an elastic member such as rubber or a spring for the fastening part 17. For example, when a bolt is used as the fastening portion 17, the finger portion 14 can be more easily vibrated by using a rubber bolt as the bolt or using a spring washer for the bolt.

このように振動部をより振動しやすくすることで、接触の際の振動をより検出しやすくすることができ、接触検知装置３の検知性能を向上させることができる。   By making the vibration part easier to vibrate in this way, vibration at the time of contact can be more easily detected, and the detection performance of the contact detection device 3 can be improved.

次に、振動を検出しやすいように振動センサ４を設置する方法について説明する。振動センサ４は、例えば無指向性コンデンサマイクロフォンである。ここで、コンデンサマイクロフォンは振動膜を有する構造であるため、指部１４の振動方向と振動膜の振動方向とを揃えることによって、より微小な振動を検出することが可能となる。ここで、振動膜の振動方向は、振動センサ４の振動検出方向である。また、センサ取付部１５は指部１４に締結されており、指部１４と同方向に振動する。同様にして、振動センサ４が無指向性コンデンサマイクロフォン以外の場合、例えば加速度センサまたは歪ゲージである場合でも、指部１４の振動方向と振動センサ４の振動検出方向とを揃えることによって、より微小な振動を検出することが可能となる。   Next, a method for installing the vibration sensor 4 so as to easily detect vibration will be described. The vibration sensor 4 is, for example, an omnidirectional condenser microphone. Here, since the condenser microphone has a structure having a vibration film, it is possible to detect a finer vibration by aligning the vibration direction of the finger portion 14 with the vibration direction of the vibration film. Here, the vibration direction of the vibration film is the vibration detection direction of the vibration sensor 4. The sensor attachment portion 15 is fastened to the finger portion 14 and vibrates in the same direction as the finger portion 14. Similarly, when the vibration sensor 4 is other than an omnidirectional condenser microphone, for example, when it is an acceleration sensor or a strain gauge, the vibration direction of the finger portion 14 and the vibration detection direction of the vibration sensor 4 are made even smaller. It becomes possible to detect a vibration.

このように、振動センサ４は、振動センサ４の振動検出方向と振動センサ４の取付箇所における振動方向とが揃うようにロボット２に取り付けることで、より微小な振動を検出することが可能となる。   As described above, the vibration sensor 4 can be detected on a minuter vibration by being attached to the robot 2 so that the vibration detection direction of the vibration sensor 4 and the vibration direction at the attachment position of the vibration sensor 4 are aligned. .

以上は、実施の形態３を例に説明したが、実施の形態１または２の場合についても同様である。   The above has been described by taking the third embodiment as an example, but the same applies to the case of the first or second embodiment.

実施の形態６．
実施の形態１から４では、接触検知を行う際、振動センサ４が検出した信号を、ロボット２の全体、ロボットハンド１２または指部１４の固有振動数を通過させるバンドパスフィルタ６によって処理し、バンドパスフィルタ６の出力を閾値と比較することによって接触判定を行っている。 Embodiment 6 FIG.
In Embodiments 1 to 4, when performing contact detection, the signal detected by the vibration sensor 4 is processed by the bandpass filter 6 that passes the natural frequency of the entire robot 2, the robot hand 12, or the finger part 14, Contact determination is performed by comparing the output of the bandpass filter 6 with a threshold value.

この際、実際にはワークとの接触が発生していない場合でも、外乱の周波数がロボット２の全体、ロボットハンド１２または指部１４の固有振動数と等しいときには、外乱を検出し、誤って接触の発生と判定してしまうことが考えられる。このような問題に対し、以下に述べる方法によって、誤検知を防ぐことが可能である。   At this time, even when contact with the workpiece does not actually occur, if the frequency of the disturbance is equal to the natural frequency of the entire robot 2, the robot hand 12 or the finger part 14, the disturbance is detected and erroneously contacted. It is conceivable that it is determined that this occurs. Such a problem can be prevented from being erroneously detected by the method described below.

事前に外乱の周波数がロボット２の全体、ロボットハンド１２もしくは指部１４の固有振動数と同じであることがわかった場合、または作業時に外乱によって接触の誤検知が起こることがわかった場合には、ロボット２の設計を変更することによって、意図的に外乱を避け、接触検知の精度を向上させることが可能である。   When it is found in advance that the frequency of disturbance is the same as the natural frequency of the entire robot 2, the robot hand 12 or the finger part 14, or when it is found that erroneous detection of contact occurs due to disturbance during work By changing the design of the robot 2, it is possible to intentionally avoid disturbance and improve the accuracy of contact detection.

例えば実施の形態３の指部１４の設計について述べる。実施の形態３で説明したように、指部１４を片もち梁とみなしたときは、指部１４の固有振動数は上記した式（１）で与えられる。従って、指部１４の長さｌ[ｍ]を変更する方法、指部１４の材料のヤング率Ｅ[Ｎ/ｍ2]を変更する方法、指部１４の材料の密度ρ[ｋｇ/ｍ3]を変更する方法、指部１４の断面積Ａ[ｍ2]を変更する方法、指部１４の断面二次モーメントＩ[ｍ4]を変更する方法、またはそれら複数の方法の任意の組み合せによって、指部１４の固有振動数を変更することが可能である。 For example, the design of the finger part 14 of the third embodiment will be described. As described in the third embodiment, when the finger portion 14 is regarded as a single beam, the natural frequency of the finger portion 14 is given by the above equation (1). Therefore, a method of changing the length l [m] of the finger part 14, a method of changing the Young's modulus E [N / m 2 ] of the material of the finger part 14, and the density ρ [kg / m 3 of the material of the finger part 14 ], A method of changing the cross-sectional area A [m 2 ] of the finger portion 14, a method of changing the cross-sectional secondary moment I [m 4 ] of the finger portion 14, or any combination of these methods The natural frequency of the finger part 14 can be changed.

図６は、指部１４の固有振動数を変更するための方法の一例を示す図である。図６（ａ）に示す「設計Ａ」では、指部１４の長さがｌＡ、図６（ｂ）に示す「設計Ｂ」では、指部１４の長さがｌＢであり、ｌＢ＞ｌＡである。なお、指部１４は、締結部１７を介してセンサ取付部１５に着脱可能に締結される。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method for changing the natural frequency of the finger portion 14. In “Design A” shown in FIG. 6A, the length of the finger portion 14 is l A , and in “Design B” shown in FIG. 6B, the length of the finger portion 14 is 1 B , and 1 B > L A. In addition, the finger part 14 is fastened to the sensor attachment part 15 via the fastening part 17 so that attachment or detachment is possible.

このように、指部１４は着脱可能な構造であり、指部１４は形状および材質の少なくとも一方が異なる別のものに変更可能である。   Thus, the finger part 14 has a detachable structure, and the finger part 14 can be changed to another having a different shape and material.

図７は、ワークが指部１４に接触したときの周波数応答の様子を示す図である。具体的には、図７（ａ）は、図６（ａ）の「設計Ａ」の場合における振動センサ４の出力を示し、図７（ｂ）は、図６（ｂ）の「設計Ｂ」の場合における振動センサ４の出力を示している。図７（ａ）および図７（ｂ）のいずれの場合も、横軸は周波数、縦軸は信号強度を表す。また、図７（ａ）では、「設計Ａ」の場合における指部１４の固有振動数をｆＡで示し、図７（ｂ）では、「設計Ｂ」の場合における指部１４の固有振動数をｆＢで示している。このように、設計変更によって固有振動数が変化することがわかる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a state of a frequency response when the work comes into contact with the finger part 14. Specifically, FIG. 7A shows the output of the vibration sensor 4 in the case of “design A” in FIG. 6A, and FIG. 7B shows “design B” in FIG. 6B. The output of the vibration sensor 4 in this case is shown. 7A and 7B, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents signal intensity. Further, in FIG. 7A, the natural frequency of the finger 14 in the case of “design A” is indicated by f A , and in FIG. 7B, the natural frequency of the finger 14 in the case of “design B”. the shows at f B. Thus, it can be seen that the natural frequency changes due to the design change.

同様にして、実施の形態１または２の場合でも、指部１４について上記のような設計変更を行うことで、ロボットハンド１２およびロボット２の全体の固有振動数を変更することが可能である。   Similarly, even in the case of the first or second embodiment, it is possible to change the natural frequencies of the robot hand 12 and the robot 2 as a whole by making the design change as described above for the finger portion 14.

このようにして、誤検知が起こりにくいと考えられる周波数領域に固有振動数をあわせる設計を行うことで、容易に接触の誤検知を防ぐことができる。例えば、指部１４の形状変更が難しい場合は指部１４の材料の変更、指部１４の材料の変更が難しい場合は指部１４の断面形状または長さを変更する対策をとることが可能であり、柔軟な誤検知の対策が可能である。   In this way, erroneous detection of contact can be easily prevented by performing a design in which the natural frequency is adjusted to a frequency region in which erroneous detection is unlikely to occur. For example, when it is difficult to change the shape of the finger part 14, it is possible to change the material of the finger part 14, and when it is difficult to change the material of the finger part 14, it is possible to take measures to change the cross-sectional shape or length of the finger part 14. Yes, flexible countermeasures against false detection are possible.

実施の形態７．
図８は、本実施の形態に係る接触検知システムの構成を示す図である。図８では、図４に示したロボット２の構成のうち指部１４およびセンサ取付部１５のみを示している。すなわち、本実施の形態におけるロボットの構成は、実施の形態３におけるロボット２の構成と同じである。図８に示すように、指部１４は例えば断面が長方形状である。 Embodiment 7 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the contact detection system according to the present embodiment. 8, only the finger part 14 and the sensor attachment part 15 are shown in the configuration of the robot 2 shown in FIG. That is, the configuration of the robot in the present embodiment is the same as the configuration of the robot 2 in the third embodiment. As shown in FIG. 8, the finger part 14 has a rectangular cross section, for example.

一般に、ロボットハンド１２にワークが接触する際、接触方向は複数考えられる。図８では、指部１４にワークが接触する際に可能な接触方向をＤａからＤｃで示している。接触方向Ｄａは、指部１４の一側面に垂直な方向である。接触方向Ｄｂは、接触方向Ｄａと直交する方向であり、かつ、指部１４の別の一側面に垂直な方向である。接触方向Ｄｃは、接触方向Ｄａ，Ｄｂの双方に直交する方向であり、かつ、指部１４の延伸方向の端面に垂直な方向である。ワークが指部１４に接触する際に、接触方向Ｄａから接触した場合には、指部１４の振動方向は接触方向Ｄａとなり、接触方向Ｄｂから接触した場合には、指部１４の振動方向は接触方向Ｄｂとなり、接触方向Ｄｃから接触した場合には、指部１４の振動方向は接触方向Ｄｃとなる。   In general, when a workpiece contacts the robot hand 12, a plurality of contact directions can be considered. In FIG. 8, Da to Dc indicate possible contact directions when the workpiece contacts the finger part 14. The contact direction Da is a direction perpendicular to one side surface of the finger part 14. The contact direction Db is a direction orthogonal to the contact direction Da and is a direction perpendicular to another side surface of the finger portion 14. The contact direction Dc is a direction orthogonal to both the contact directions Da and Db and is a direction perpendicular to the end surface of the finger portion 14 in the extending direction. When the work comes into contact with the finger part 14, if the contact is made from the contact direction Da, the vibration direction of the finger part 14 is the contact direction Da, and if contacted from the contact direction Db, the vibration direction of the finger part 14 is When the contact direction Db is reached and contact is made from the contact direction Dc, the vibration direction of the finger portion 14 is the contact direction Dc.

従って、ワークの指部１４への接触方向に応じて、指部１４の固有振動数は異なる固有振動数を示すことになる。指部１４の振動の固有振動数は、接触方向ごとに上記した式（１）により事前に算出することができる。以下では、接触方向Ｄａにおける指部１４の振動の固有振動数をｆ１、接触方向Ｄｂにおける指部１４の振動の固有振動数をｆ２、接触方向Ｄｃにおける指部１４の振動の固有振動数をｆ３とする。   Therefore, the natural frequency of the finger part 14 shows a different natural frequency according to the contact direction of the work with the finger part 14. The natural frequency of the vibration of the finger portion 14 can be calculated in advance by the above formula (1) for each contact direction. Hereinafter, the natural frequency of the vibration of the finger part 14 in the contact direction Da is f1, the natural frequency of the vibration of the finger part 14 in the contact direction Db is f2, and the natural frequency of the vibration of the finger part 14 in the contact direction Dc is f3. And

なお、指部１４の断面形状が真円または正方形である場合は、接触方向Ｄａと接触方向Ｄｂとに対して固有振動数は等しくなる。すなわち、ｆ１＝ｆ２となる。   In addition, when the cross-sectional shape of the finger | toe part 14 is a perfect circle or a square, a natural frequency becomes equal with respect to the contact direction Da and the contact direction Db. That is, f1 = f2.

本実施の形態では、振動センサ４は、振動方向を問わず振動を検出可能な無指向性のセンサであるとする。振動センサ４は、例えば無指向性マイクロフォンである。   In the present embodiment, it is assumed that the vibration sensor 4 is a non-directional sensor that can detect vibration regardless of the vibration direction. The vibration sensor 4 is, for example, an omnidirectional microphone.

振動センサ４は、センサ取付部１５に取り付けられる。図示例では、センサ取付部１５は直方体形状である。振動センサ４は、センサ取付部１５の６面のうち、例えば接触方向Ｄａに垂直な側面の一つに取り付けられている。   The vibration sensor 4 is attached to the sensor attachment portion 15. In the illustrated example, the sensor mounting portion 15 has a rectangular parallelepiped shape. The vibration sensor 4 is attached to, for example, one of the side surfaces perpendicular to the contact direction Da among the six surfaces of the sensor attachment portion 15.

振動センサ４は、センサケーブル５を介して３個のバンドパスフィルタ６ａから６ｃに接続される。すなわち、振動センサ４の出力は、バンドパスフィルタ６ａから６ｃに入力される。ここで、バンドパスフィルタ６ａから６ｃは、互いに通過帯域が異なる。さらに、バンドパスフィルタ６ａは、振動センサ４から出力された信号から固有振動数ｆ１を含む通過帯域の信号を通過させ、バンドパスフィルタ６ｂは、振動センサ４から出力された信号から固有振動数ｆ２を含む通過帯域の信号を通過させ、バンドパスフィルタ６ｃは、振動センサ４から出力された信号から固有振動数ｆ３を含む通過帯域の信号を通過させる。   The vibration sensor 4 is connected to the three band pass filters 6a to 6c via the sensor cable 5. That is, the output of the vibration sensor 4 is input to the bandpass filters 6a to 6c. Here, the bandpass filters 6a to 6c have different passbands. Further, the bandpass filter 6a passes a signal in the pass band including the natural frequency f1 from the signal output from the vibration sensor 4, and the bandpass filter 6b receives the natural frequency f2 from the signal output from the vibration sensor 4. The band pass filter 6c passes a signal in the pass band including the natural frequency f3 from the signal output from the vibration sensor 4.

接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさと予め決められた第１の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定し、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさと予め決められた第２の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定し、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさと予め決められた第３の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。なお、第１から第３の閾値は、例えば互いに等しく設定することができる。   The contact detection unit 7 determines the presence or absence of contact based on the comparison result between the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6a and a predetermined first threshold, and the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6b. The presence / absence of contact is determined based on a comparison result with a predetermined second threshold, and the contact is determined based on the comparison result between the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6c and a predetermined third threshold. Determine presence or absence. The first to third threshold values can be set equal to each other, for example.

次に、本実施の形態の動作について説明する。以下の説明では、指部１４は例えば接触方向Ｄｂにおいてワークに接触するものとする。指部１４が接触方向Ｄｂにおいてワークに接触すると、接触により指部１４が接触方向Ｄｂに振動する。振動センサ４は、無指向性であるので、この接触方向Ｄｂの振動を検出する。この際、振動センサ４の出力には、固有振動数ｆ２の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。振動センサ４の出力は、バンドパスフィルタ６ａから６ｃのそれぞれに入力される。   Next, the operation of the present embodiment will be described. In the following description, it is assumed that the finger portion 14 is in contact with the workpiece in the contact direction Db, for example. When the finger part 14 contacts the workpiece in the contact direction Db, the finger part 14 vibrates in the contact direction Db due to the contact. Since the vibration sensor 4 is non-directional, the vibration in the contact direction Db is detected. At this time, the output of the vibration sensor 4 generally includes a vibration component due to disturbance in addition to the vibration component of the natural frequency f2. The output of the vibration sensor 4 is input to each of the bandpass filters 6a to 6c.

バンドパスフィルタ６ａは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ１を含む通過帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ６ｂは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ２を含む通過帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ６ｃは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ３を含む通過帯域の信号成分を通過させる。   The band pass filter 6a passes the signal component of the pass band including the natural frequency f1 among the signals output from the vibration sensor 4. The band pass filter 6b passes the signal component of the pass band including the natural frequency f2 among the signals output from the vibration sensor 4. The band pass filter 6c passes the signal component of the pass band including the natural frequency f3 among the signals output from the vibration sensor 4.

接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさと第１の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。ここで、振動は固有振動数ｆ２にピークを有する振動であり、バンドパスフィルタ６ａは固有振動数ｆ２を通過帯域に含まないので、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさは第１の閾値未満となり、接触方向Ｄａの振動は検出されず、接触方向Ｄａの接触はないと判定される。   The contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6a with the first threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. Here, the vibration is a vibration having a peak at the natural frequency f2, and the bandpass filter 6a does not include the natural frequency f2 in the pass band. Therefore, the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6a is the first threshold value. The vibration in the contact direction Da is not detected, and it is determined that there is no contact in the contact direction Da.

さらに、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさと第２の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。バンドパスフィルタ６ｂの通過帯域には固有振動数ｆ２が含まれるので、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさは第２の閾値以上となり、接触方向Ｄｂの振動が検出され、接触方向Ｄｂの接触があったと判定される。   Further, the contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6b with the second threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. Since the natural frequency f2 is included in the passband of the bandpass filter 6b, the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6b is equal to or greater than the second threshold, and vibration in the contact direction Db is detected. It is determined that there has been contact.

さらに、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさと第３の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。振動は固有振動数ｆ２にピークを有する振動であり、バンドパスフィルタ６ｃは固有振動数ｆ２を通過帯域に含まないので、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさは第３の閾値未満となり、接触方向Ｄｃの振動は検出されず、接触方向Ｄｃの接触はないと判定される。   Furthermore, the contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6c with the third threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. The vibration is a vibration having a peak at the natural frequency f2, and since the bandpass filter 6c does not include the natural frequency f2 in the pass band, the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6c is less than the third threshold value. The vibration in the contact direction Dc is not detected, and it is determined that there is no contact in the contact direction Dc.

以上は、接触方向がＤａまたはＤｃである場合も同様に説明することができる。   The above can be similarly explained when the contact direction is Da or Dc.

このように、本実施の形態によれば、作業時にどちらの方向から指部１４に接触があったのかを判定することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine from which direction the finger portion 14 is touched during the work.

また、同時に複数方向から接触があった場合、または斜め方向から接触があった場合についても判定が可能になる。例えば、接触方向Ｄａ，Ｄｂの双方から同時に接触があった場合、または接触方向Ｄａ，Ｄｂに対して斜め方向から接触があった場合には、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号から固有振動数ｆ１の固有振動を検出すると共にバンドパスフィルタ６ｂを通過した信号から固有振動数ｆ２の固有振動を検出する。   In addition, it is possible to determine whether there is contact from a plurality of directions at the same time or contact from an oblique direction. For example, when there is contact from both the contact directions Da and Db at the same time, or when contact is made from an oblique direction with respect to the contact directions Da and Db, the contact detection unit 7 has passed through the bandpass filter 6a. The natural vibration of the natural frequency f1 is detected from the signal, and the natural vibration of the natural frequency f2 is detected from the signal that has passed through the bandpass filter 6b.

なお、本実施の形態では、接触方向ＤａからＤｃに応じて、３個のバンドパスフィルタ６ａから６ｃを設置したが、これを一般化することができる。すなわち、ｎを２以上の整数として、互いに異なる第１から第ｎの接触方向に応じて、第１から第ｎのバンドパスフィルタを設置することができる。   In the present embodiment, the three band pass filters 6a to 6c are installed according to the contact directions Da to Dc, but this can be generalized. That is, the first to nth band-pass filters can be installed according to the first to nth contact directions different from each other, where n is an integer of 2 or more.

すなわち、バンドパスフィルタ６は、それぞれ互いに異なる第１から第ｎの通過帯域を有する第１から第ｎのバンドパスフィルタからなる。ここで、第１から第ｎの通過帯域は、それぞれワークの指部１４への互いに異なる第１から第ｎの接触方向からの接触による振動の互いに異なる第１から第ｎの固有振動数を含む。また、第１から第ｎのバンドパスフィルタには、それぞれ振動センサ４から出力された信号が入力される。さらに、接触検知部７は、第１から第ｎのバンドパスフィルタから出力された信号の大きさと第１から第ｎの閾値とのそれぞれの比較結果に基づいて接触の有無を判定する。   In other words, the bandpass filter 6 includes first to nth bandpass filters having first to nth passbands that are different from each other. Here, the first to n-th passbands include first to n-th natural frequencies different from each other in vibration caused by contact from the first to n-th contact directions different from each other to the finger part 14 of the workpiece. . In addition, signals output from the vibration sensor 4 are input to the first to nth bandpass filters, respectively. Furthermore, the contact detection unit 7 determines the presence / absence of contact based on the comparison results between the magnitudes of signals output from the first to nth band pass filters and the first to nth threshold values.

上記したように、指部１４の断面形状が真円または正方形である場合は、固有振動数ｆ１を通過帯域に有するバンドパスフィルタ６ａと固有振動数ｆ３を通過帯域に有するバンドパスフィルタ６ｃの２個を設置すればよい。つまり、固有振動数が異なるような異なる複数の接触方向に対して、同数のバンドパスフィルタを設置すればよい。   As described above, when the cross-sectional shape of the finger portion 14 is a perfect circle or a square, the bandpass filter 6a having the natural frequency f1 in the passband and the bandpass filter 6c having the natural frequency f3 in the passband are two. It is sufficient to install pieces. That is, the same number of band-pass filters may be installed for a plurality of different contact directions having different natural frequencies.

以上は、実施の形態３を例に説明したが、実施の形態１、２または４の場合についても同様である。特に、実施の形態４の場合は、バンドパスフィルタは、ノッチフィルタ、合成部および減算部の組に置き換えられる。また、本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態１で述べた通りである。   Although the above has been described with reference to the third embodiment, the same applies to the first, second, and fourth embodiments. In particular, in the case of the fourth embodiment, the bandpass filter is replaced with a set of a notch filter, a synthesis unit, and a subtraction unit. In addition, other configurations, operations, and effects of the present embodiment are as described in the first embodiment.

実施の形態８．
図９は、本実施の形態に係る接触検知システムの構成を示す図である。図９では、図８と同様に、指部１４およびセンサ取付部１５を示している。また、接触方向ＤａからＤｃは、図８と同様に、ワークが指部１４に接触可能な方向である。実施の形態６と同様に、接触方向Ｄａにおける指部１４の振動の固有振動数はｆ１、接触方向Ｄｂにおける指部１４の振動の固有振動数はｆ２、接触方向Ｄｃにおける指部１４の振動の固有振動数はｆ３である。 Embodiment 8 FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the contact detection system according to the present embodiment. In FIG. 9, the finger | toe part 14 and the sensor attachment part 15 are shown similarly to FIG. Further, the contact directions Da to Dc are directions in which the work can come into contact with the finger portion 14 as in FIG. As in the sixth embodiment, the natural frequency of the vibration of the finger part 14 in the contact direction Da is f1, the natural frequency of the vibration of the finger part 14 in the contact direction Db is f2, and the vibration of the finger part 14 in the contact direction Dc. The natural frequency is f3.

本実施の形態では、振動センサ４は、指向性の振動センサ４ａから４ｃからなる。ここで、指向性の振動センサとは、ある特定の方向の振動のみを検出可能なセンサをいう。振動センサ４ａから４ｃは、例えば指向性マイクロフォンである。   In the present embodiment, the vibration sensor 4 includes directional vibration sensors 4a to 4c. Here, the directional vibration sensor refers to a sensor that can detect only vibration in a specific direction. The vibration sensors 4a to 4c are, for example, directional microphones.

振動センサ４ａは、接触方向Ｄａの振動を検出可能なように、センサ取付部１５に取り付けられる。すなわち、振動センサ４ａは、自己の指向性の方向と接触方向Ｄａとが揃うようにセンサ取付部１５に取り付けられる。具体的には、振動センサ４ａは、センサ取付部１５の６面のうち、接触方向Ｄａに垂直な側面の一つに取り付けられている。   The vibration sensor 4a is attached to the sensor attachment portion 15 so that vibration in the contact direction Da can be detected. That is, the vibration sensor 4a is attached to the sensor attachment portion 15 so that the direction of its own directivity and the contact direction Da are aligned. Specifically, the vibration sensor 4 a is attached to one of the six sides of the sensor attachment portion 15 that is perpendicular to the contact direction Da.

振動センサ４ｂは、接触方向Ｄｂの振動を検出可能なように、センサ取付部１５に取り付けられる。すなわち、振動センサ４ｂは、自己の指向性の方向と接触方向Ｄｂとが揃うようにセンサ取付部１５に取り付けられる。具体的には、振動センサ４ｂは、センサ取付部１５の６面のうち、接触方向Ｄｂに垂直な側面の一つに取り付けられている。   The vibration sensor 4b is attached to the sensor attachment portion 15 so that vibration in the contact direction Db can be detected. That is, the vibration sensor 4b is attached to the sensor attachment portion 15 so that the direction of its directivity and the contact direction Db are aligned. Specifically, the vibration sensor 4b is attached to one of the six surfaces of the sensor attachment portion 15 that is perpendicular to the contact direction Db.

振動センサ４ｃは、接触方向Ｄｃの振動を検出可能なように、センサ取付部１５に取り付けられる。すなわち、振動センサ４ｃは、自己の指向性の方向と接触方向Ｄｃとが揃うようにセンサ取付部１５に取り付けられる。具体的には、振動センサ４ｃは、センサ取付部１５の６面のうち、接触方向Ｄｃに垂直な端面の一つに取り付けられている。   The vibration sensor 4c is attached to the sensor attachment portion 15 so that vibration in the contact direction Dc can be detected. That is, the vibration sensor 4c is attached to the sensor attachment portion 15 so that the direction of its directivity and the contact direction Dc are aligned. Specifically, the vibration sensor 4 c is attached to one of the end faces perpendicular to the contact direction Dc among the six faces of the sensor attachment portion 15.

振動センサ４ａは、センサケーブル５ａを介してバンドパスフィルタ６ａに接続される。すなわち、振動センサ４ａの出力は、バンドパスフィルタ６ａに入力される。同様に、振動センサ４ｂは、センサケーブル５ｂを介してバンドパスフィルタ６ｂに接続される。すなわち、振動センサ４ｂの出力は、バンドパスフィルタ６ｂに入力される。同様に、振動センサ４ｃは、センサケーブル５ｃを介してバンドパスフィルタ６ｃに接続される。すなわち、振動センサ４ｃの出力は、バンドパスフィルタ６ｃに入力される。   The vibration sensor 4a is connected to the band pass filter 6a through the sensor cable 5a. That is, the output of the vibration sensor 4a is input to the bandpass filter 6a. Similarly, the vibration sensor 4b is connected to the band pass filter 6b via the sensor cable 5b. That is, the output of the vibration sensor 4b is input to the bandpass filter 6b. Similarly, the vibration sensor 4c is connected to the bandpass filter 6c via the sensor cable 5c. That is, the output of the vibration sensor 4c is input to the bandpass filter 6c.

バンドパスフィルタ６ａから６ｃは、実施の形態６で説明したものと同じ機能を有する。すなわち、バンドパスフィルタ６ａは、固有振動数ｆ１を含む通過帯域を有し、バンドパスフィルタ６ｂは、固有振動数ｆ２を含む通過帯域を有し、バンドパスフィルタ６ｃは、固有振動数ｆ３を含む通過帯域を有する。さらに、バンドパスフィルタ６ａから６ｃの通過帯域は互いに異なる。   The bandpass filters 6a to 6c have the same functions as those described in the sixth embodiment. That is, the band pass filter 6a has a pass band including the natural frequency f1, the band pass filter 6b has a pass band including the natural frequency f2, and the band pass filter 6c includes the natural frequency f3. Has a passband. Further, the passbands of the bandpass filters 6a to 6c are different from each other.

接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさと予め決められた第１の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定し、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさと予め決められた第２の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定し、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさと予め決められた第３の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。なお、第１から第３の閾値は、例えば互いに等しく設定することができる。   The contact detection unit 7 determines the presence or absence of contact based on the comparison result between the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6a and a predetermined first threshold, and the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6b. The presence / absence of contact is determined based on a comparison result with a predetermined second threshold, and the contact is determined based on the comparison result between the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6c and a predetermined third threshold. Determine presence or absence. The first to third threshold values can be set equal to each other, for example.

次に、本実施の形態の動作について説明する。以下の説明では、指部１４は例えば接触方向Ｄｂにおいてワークに接触するものとする。指部１４が接触方向Ｄｂにおいてワークに接触すると、接触により指部１４が接触方向Ｄｂに振動する。振動センサ４ａは、接触方向Ｄａに指向性を有するので、接触方向Ｄｂの振動は検出できない。振動センサ４ｃも同様である。これに対し、振動センサ４ｂは、接触方向Ｄｂに指向性を有するので、接触方向Ｄｂの振動を検出する。この際、振動センサ４ｂの出力には、固有振動数ｆ２の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。振動センサ４ａから４ｃの出力は、センサケーブル５ａから５ｃを介して、バンドパスフィルタ６ａから６ｃにそれぞれ入力される。   Next, the operation of the present embodiment will be described. In the following description, it is assumed that the finger portion 14 is in contact with the workpiece in the contact direction Db, for example. When the finger part 14 contacts the workpiece in the contact direction Db, the finger part 14 vibrates in the contact direction Db due to the contact. Since the vibration sensor 4a has directivity in the contact direction Da, vibration in the contact direction Db cannot be detected. The same applies to the vibration sensor 4c. On the other hand, since the vibration sensor 4b has directivity in the contact direction Db, it detects vibration in the contact direction Db. At this time, the output of the vibration sensor 4b generally includes a vibration component due to disturbance in addition to the vibration component of the natural frequency f2. The outputs of the vibration sensors 4a to 4c are input to the bandpass filters 6a to 6c via the sensor cables 5a to 5c, respectively.

バンドパスフィルタ６ａは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ１を含む通過帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ６ｂは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ２を含む通過帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ６ｃは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ３を含む通過帯域の信号成分を通過させる。   The band pass filter 6a passes the signal component of the pass band including the natural frequency f1 among the signals output from the vibration sensor 4. The band pass filter 6b passes the signal component of the pass band including the natural frequency f2 among the signals output from the vibration sensor 4. The band pass filter 6c passes the signal component of the pass band including the natural frequency f3 among the signals output from the vibration sensor 4.

接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさと第１の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。ここで、振動センサ４ａは固有振動数ｆ２にピークを有す当該振動を検出しないので、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさは第１の閾値未満となり、接触方向Ｄａの振動は検出されず、接触方向Ｄａの接触はないと判定される。   The contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6a with the first threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. Here, since the vibration sensor 4a does not detect the vibration having a peak at the natural frequency f2, the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6a is less than the first threshold, and vibration in the contact direction Da is detected. Therefore, it is determined that there is no contact in the contact direction Da.

さらに、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさと第２の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。振動センサ４ｂは固有振動数ｆ２にピークを有す当該振動を検出し、かつ、バンドパスフィルタ６ｂの通過帯域には固有振動数ｆ２が含まれるので、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさは第２の閾値以上となり、接触方向Ｄｂの振動が検出され、接触方向Ｄｂの接触があったと判定される。   Further, the contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6b with the second threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. Since the vibration sensor 4b detects the vibration having a peak at the natural frequency f2, and the passband of the bandpass filter 6b includes the natural frequency f2, the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6b. Becomes equal to or greater than the second threshold, vibration in the contact direction Db is detected, and it is determined that there is a contact in the contact direction Db.

さらに、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさと第３の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。振動センサ４ｃは固有振動数ｆ２にピークを有す当該振動を検出しないので、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさは第３の閾値未満となり、接触方向Ｄｃの振動は検出されず、接触方向Ｄｃの接触はないと判定される。   Furthermore, the contact detection unit 7 compares the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6c with the third threshold value, and determines the presence or absence of contact based on the comparison result. Since the vibration sensor 4c does not detect the vibration having a peak at the natural frequency f2, the magnitude of the signal that has passed through the bandpass filter 6c is less than the third threshold value, and vibration in the contact direction Dc is not detected. It is determined that there is no contact in the direction Dc.

以上は、接触方向がＤａまたはＤｃである場合も同様に説明することができる。   The above can be similarly explained when the contact direction is Da or Dc.

このように、本実施の形態によれば、作業時にどちらの方向から指部１４に接触があったのかを判定することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine from which direction the finger portion 14 is touched during the work.

また、同時に複数方向から接触があった場合、または斜め方向から接触があった場合についても判定が可能になる。例えば、接触方向Ｄａ，Ｄｂの双方から同時に接触があった場合、または接触方向Ｄａ，Ｄｂに対して斜め方向から接触があった場合には、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号から固有振動数ｆ１の固有振動を検出すると共にバンドパスフィルタ６ｂを通過した信号から固有振動数ｆ２の固有振動を検出する。   In addition, it is possible to determine whether there is contact from a plurality of directions at the same time or contact from an oblique direction. For example, when there is contact from both the contact directions Da and Db at the same time, or when contact is made from an oblique direction with respect to the contact directions Da and Db, the contact detection unit 7 has passed through the bandpass filter 6a. The natural vibration of the natural frequency f1 is detected from the signal, and the natural vibration of the natural frequency f2 is detected from the signal that has passed through the bandpass filter 6b.

なお、本実施の形態では、接触方向ＤａからＤｃに応じて、３個の振動センサ４ａから４ｃと、３個のバンドパスフィルタ６ａから６ｃを設置したが、これを一般化することができる。すなわち、ｎを２以上の整数として、互いに異なる第１から第ｎの接触方向に応じて、指向性の第１から第ｎの振動センサと、第１から第ｎの振動センサにそれぞれ接続された第１から第ｎのバンドパスフィルタを設置することができる。   In the present embodiment, the three vibration sensors 4a to 4c and the three bandpass filters 6a to 6c are installed according to the contact directions Da to Dc, but this can be generalized. That is, n is an integer of 2 or more, and the directivity is connected to the first to n-th vibration sensors and the first to n-th vibration sensors according to the first to n-th contact directions different from each other. First to nth bandpass filters can be installed.

詳細には、第１から第ｎの振動センサは、それぞれワークの指部１４への互いに異なる第１から第ｎの接触方向からの接触による振動を検出可能なようにロボット２に取り付けられる。また、第１から第ｎのバンドパスフィルタは、それぞれ互いに異なる第１から第ｎの通過帯域を有する。ここで、第１から第ｎの通過帯域は、第１から第ｎの接触方向からの接触による振動の互いに異なる第１から第ｎの固有振動数を含む。また、第１から第ｎのバンドパスフィルタには、それぞれ第１から第ｎの振動センサから出力された信号が入力される。さらに、接触検知部７は、第１から第ｎのバンドパスフィルタから出力された信号の大きさと第１から第ｎの閾値とのそれぞれの比較結果に基づいて接触の有無を判定する。   Specifically, the first to n-th vibration sensors are attached to the robot 2 so as to be able to detect vibrations caused by contact from the first to n-th contact directions different from each other on the finger part 14 of the workpiece. The first to nth bandpass filters have first to nth passbands that are different from each other. Here, the first to nth passbands include first to nth natural frequencies different from each other in vibration caused by contact from the first to nth contact directions. In addition, signals output from the first to nth vibration sensors are input to the first to nth bandpass filters, respectively. Furthermore, the contact detection unit 7 determines the presence / absence of contact based on the comparison results between the magnitudes of signals output from the first to nth band pass filters and the first to nth threshold values.

以上は、実施の形態３を例に説明したが、実施の形態１、２または４の場合についても同様である。特に、実施の形態４の場合は、バンドパスフィルタは、ノッチフィルタ、合成部および減算部の組に置き換えられる。また、本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態６で述べた通りである。   Although the above has been described with reference to the third embodiment, the same applies to the first, second, and fourth embodiments. In particular, in the case of the fourth embodiment, the bandpass filter is replaced with a set of a notch filter, a synthesis unit, and a subtraction unit. In addition, other configurations, operations, and effects of the present embodiment are as described in the sixth embodiment.

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。   The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

１，１Ａ，１Ｂ 接触検知システム、２，２Ａ ロボット、３ 接触検知装置、４，４ａ，４ｂ，４ｃ 振動センサ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ センサケーブル、６，６ａ，６ｂ，６ｃ バンドパスフィルタ、７ 接触検知部、７ａ プロセッサ、７ｂ メモリ、１０ ロボット基部、１１ ロボットアーム、１２，１２Ａ ロボットハンド、１３ グリッパ本体、１４ 指部、１８ ノッチフィルタ、１９ 合成部、２０ 減算部。   1, 1A, 1B contact detection system, 2, 2A robot, 3 contact detection device, 4, 4a, 4b, 4c vibration sensor, 5, 5a, 5b, 5c sensor cable, 6, 6a, 6b, 6c bandpass filter, 7 Contact detection unit, 7a Processor, 7b Memory, 10 Robot base, 11 Robot arm, 12, 12A Robot hand, 13 Gripper body, 14 Finger unit, 18 Notch filter, 19 Composition unit, 20 Subtraction unit.

Claims (6)

ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられたロボットハンドとを有するロボットのワークへの接触を検知する接触検知装置であって、
前記ロボットに取り付けられ、前記ロボットの振動を検出する振動センサと、
前記振動センサから出力された信号が入力され、当該信号に対して前記ロボットの固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段と、
前記手段から出力された信号が入力され、前記手段から出力された信号の大きさと閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する接触検知部と、
を備え、
前記振動センサは、無指向性のセンサであり、
前記手段は、ｎを２以上の整数として、それぞれ互いに異なる第１から第ｎの通過帯域を有する第１から第ｎの手段からなり、
前記第１から第ｎの通過帯域は、それぞれ前記ワークの前記ロボットハンドの指部への互いに異なる第１から第ｎの接触方向からの接触による振動の互いに異なる第１から第ｎの固有振動数を含み、
前記第１から第ｎの手段には、それぞれ前記振動センサから出力された信号が入力され、
前記接触検知部は、前記第１から第ｎの手段から出力された信号の大きさと第１から第ｎの閾値とのそれぞれの比較結果に基づいて接触の有無を判定することを特徴とする接触検知装置。 A contact detection device that detects contact of a robot having a robot arm and a robot hand attached to the robot arm .
A vibration sensor attached to the robot for detecting the vibration of the robot;
Means for receiving a signal output from the vibration sensor, and reducing a signal component other than the specific frequency including the natural frequency of the robot with respect to the signal from the signal component of the specific frequency;
A contact detection unit that receives a signal output from the means and determines the presence or absence of contact based on a comparison result between the magnitude of the signal output from the means and a threshold;
Bei to give a,
The vibration sensor is a non-directional sensor,
The means includes first to n-th means having first to n-th passbands different from each other, where n is an integer of 2 or more,
The first to n-th passbands are different from the first to n-th natural frequencies of the vibrations caused by the contact of the workpiece from the first to n-th contact directions to the finger part of the robot hand. Including
Each of the first to nth means receives a signal output from the vibration sensor,
The contact detection unit determines the presence or absence of contact based on a comparison result between a magnitude of a signal output from the first to nth means and a first to nth threshold value. Detection device. 前記ロボットの固有振動数は、前記ロボットの全体の固有振動数であることを特徴とする請求項１に記載の接触検知装置。 Natural frequency of the previous SL robot, contact sensing device of claim 1, wherein a natural frequency of the entire robot. 前記ロボットの固有振動数は、前記ロボットハンドの固有振動数であることを特徴とする請求項１に記載の接触検知装置。 Natural frequency of the previous SL robot, contact sensing device of claim 1, characterized in that the natural frequency of the robot hand. 前記ロボットの固有振動数は、前記ロボットハンドの指部の固有振動数であることを特徴とする請求項１に記載の接触検知装置。 Natural frequency of the previous SL robot, contact sensing device of claim 1, wherein a natural frequency of the fingers of the robot hand. 請求項１から４のいずれか１項に記載の接触検知装置と前記ロボットとを備えることを特徴とする接触検知システム。 Contact detection system comprising: a said robot and contact sensing device according to any one of claims 1 4. 前記ロボットハンドは、着脱可能な前記指部を有し、
前記指部は、形状および材質の少なくとも一方が異なる別のものに変更可能であることを特徴とする請求項５に記載の接触検知システム。 Before SL robot hand has the finger portion detachable,
The contact detection system according to claim 5 , wherein the finger portion can be changed to another one having at least one of a shape and a material different from each other.
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