JP7086531B2 - ロボットハンド、ロボット装置、ロボットハンドの制御方法、物品の製造方法、制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
本実施形態では、複数の把持指が把持対象物を把持する把持力と、複数の把持指の位置情報に基づいて、ハンド部共通の座標上の任意の位置における3軸方向の力と3軸回りのモーメント力を演算する。そして、把持対象物の把持位置を制御する把持装置の構成、および制御方法を示す。以下の実施例では、把持装置および把持部は、それぞれロボットハンド(以下ハンドという)およびその把持指に相当する。
(数1)
FX=-Fx1cosΘ1-Fy1sinΘ1+Fx2cosΘ2-Fy2sinΘ2+Fy3
(数2)
FY=Fx1sinΘ1-Fy1cosΘ1+Fx2sinΘ2-Fy2cosΘ2+Fx3
(数3)
FZ=Fz1+Fz2+Fz3
(数4)
MX=-Fz1L1sinΘ1-Fz2L2sinΘ2+Fz3L3
(数5)
MY=-Fz1L1cosΘ1+Fz2L2cosΘ2
(数6)
MZ=-Fy1L1-Fy2L2-Fy3L3
L1~L3:ハンド座標系(XYZ)における把持指からハンド300上の任意の位置(点О)までの距離
Θ1、Θ2:ハンド座標系(XYZ)における把持指の旋回角度
※それぞれ把持指のエンコーダから得る
この演算式を算出手段としてCPU501で計算しハンドの任意の点Оに掛るXYZ座標軸方向の力(FX、FY、FZ)及び、各軸回りのモーメント力(MX、MY、MZ)を求める。
実施形態1では、指3401、指3402は2つのモータ314、315を用いて旋回駆動を行っており、モータが増えることでハンド部が重量化してしまう。また、モータが2つあることで位置情報検出のためのエンコーダも2つ必要となってしまい、ハンド部が重量化しモーメント演算も複雑になってしまう。
300 ロボットハンド
36 基部
3401、3402、3403 把持指
112、113 旋回軸
351、352、353 平行リンク機構
341、342、343 力センサ
311、312、313 平行リンク機構駆動モータ
331、332、333 平行リンク角度検知エンコーダ
321、322、323 平行リンク直結減速機
314、315 旋回駆動モータ
334、335 旋回角度検知エンコーダ
324、324 旋回駆動モータ直結減速機
341、342、343 力センサ
400 アーム制御装置
405 アームモータドライバ
410 アーム指令値生成部
420 アーム位置制御部
500 ハンド制御装置
501a 演算装置
505 ハンドモータドライバ
510 ハンド指令値生成部
520 把持指位置制御部
530 把持力制御部
Claims (16)
- 複数の指部を備え、第1対象物と第2対象物とを接触させるロボットハンドであって、
前記指部を互いに接近または離間させる駆動機構と、
前記指部それぞれにかかる力を検出する力検出手段と、
前記指部の位置を検出する位置検出手段と、を備え、
制御装置が、
前記力検出手段の検出結果と、前記位置検出手段の検出結果と、に基づき、前記ロボットハンド上の所定位置において作用する荷重と、モーメントと、を取得し、
前記第1対象物を前記第2対象物に接触させ、前記荷重と前記モーメントとに基づき、前記第1対象物と前記第2対象物との接触状態を判定する際、
前記接触状態において取得した前記荷重と前記モーメントの内の少なくとも1つが許容範囲から外れている場合、前記接触状態では前記第1対象物を前記第2対象物に押圧しても挿入できないと判定し、取得した前記荷重と前記モーメントの内の少なくとも1つが前記許容範囲に収まるように前記第1対象物を移動させ、前記第1対象物を前記第2対象物に押圧して挿入し、
前記接触状態において取得した前記荷重と前記モーメントが前記許容範囲に収まっている場合、取得した前記荷重と前記モーメントは、前記第1対象物を前記第2対象物に押圧して挿入する際に発生するものであると判定し、前記接触状態を維持するように前記第1対象物を記第2対象物へ押圧し前記第1対象物を前記第2対象物に挿入する、
ことを特徴とするロボットハンド。 - 請求項1に記載のロボットハンドにおいて、
前記制御装置は、
取得した前記荷重と前記モーメントとを、前記許容範囲における所定の荷重と所定のモーメントと比較することで、前記接触状態を判定する、
ことを特徴とするロボットハンド。 - 請求項2に記載のロボットハンドにおいて、
前記所定の荷重と前記所定のモーメントとは、前記第1対象物が所定姿勢で把持された状態で前記第2対象物に押圧して挿入した際に取得された前記荷重と前記モーメントである、
ことを特徴とするロボットハンド。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のロボットハンドにおいて、
前記荷重は、前記所定位置における3軸方向の荷重であり、前記モーメントは前記3軸の各軸周りに作用するモーメントであることを特徴とするロボットハンド。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載のロボットハンドにおいて、前記力検出手段は、3軸力覚センサであることを特徴とするロボットハンド。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部を旋回させる旋回駆動機構を備え、
前記位置検出手段は、前記駆動機構と前記旋回駆動機構によって駆動される前記指部の位置を検出することを特徴とするロボットハンド。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のロボットハンドにおいて、前記位置検出手段はエンコーダであることを特徴とするロボットハンド。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載のロボットハンドにおいて、前記所定位置は、前記第1対象物の重心位置であることを特徴とするロボットハンド。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載のロボットハンドにおいて、
前記制御装置は、
前記荷重と前記モーメントを取得する際、前記力検出手段の検出結果と、前記位置検出手段の検出結果とを、前記ロボットハンドを制御する際に用いる座標系における値に変換して取得することを特徴とするロボットハンド。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載のロボットハンドにおいて、前記制御装置は、前記第1対象物を把持して組立を行う際、取得された、前記第1対象物を介して受ける荷重及びモーメントの変化に基づいて前記ロボットハンドを制御することを特徴とするロボットハンド。
- 請求項6に記載のロボットハンドにおいて、前記指部の内、旋回する指部がアクチュエータにより1つの駆動源で旋回可能であることを特徴とするロボットハンド。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載のロボットハンドを取り付けたロボットアームを備え、
前記制御装置によって、取得した前記荷重と、前記モーメントとに基づき、前記ロボットアームを駆動させることを特徴とするロボット装置。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載のロボットハンドを用いて物品の製造を行うことを特徴とする物品の製造方法。
- 複数の指部を備え、第1対象物と第2対象物とを接触させるロボットハンドの制御方法であって、
前記指部を互いに接近または離間させる駆動機構と、
前記指部それぞれにかかる力を検出する力検出手段と、
前記指部の位置を検出する位置検出手段と、を備え、
制御装置が、
前記力検出手段の検出結果と、前記位置検出手段の検出結果と、を取得し、
前記力検出手段の検出結果と、前記位置検出手段の検出結果と、に基づき、前記ロボットハンド上の所定位置において作用する荷重と、モーメントと、を取得し、
前記第1対象物を前記第2対象物に接触させ、前記荷重と前記モーメントとに基づき、前記第1対象物と前記第2対象物との接触状態を判定する際、
前記接触状態において取得した前記荷重と前記モーメントの内の少なくとも1つが許容範囲から外れている場合、前記接触状態では前記第1対象物を前記第2対象物に押圧しても挿入できないと判定し、取得した前記荷重と前記モーメントの内の少なくとも1つが前記許容範囲に収まるように前記第1対象物を移動させ、前記第1対象物を前記第2対象物に押圧して挿入し、
前記接触状態において取得した前記荷重と前記モーメントが前記許容範囲に収まっている場合、取得した前記荷重と前記モーメントは、前記第1対象物を前記第2対象物に押圧して挿入する際に発生するものであると判定し、前記接触状態を維持するように前記第1対象物を記第2対象物へ押圧し前記第1対象物を前記第2対象物に挿入する、
ことを特徴とする制御方法。 - 請求項14に記載の制御方法を実行可能な制御プログラム。
- 請求項15に記載の制御プログラムを格納した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
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