JPH01183386A - Robot hand device - Google Patents

Robot hand device

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Publication number
JPH01183386A
JPH01183386A JP690688A JP690688A JPH01183386A JP H01183386 A JPH01183386 A JP H01183386A JP 690688 A JP690688 A JP 690688A JP 690688 A JP690688 A JP 690688A JP H01183386 A JPH01183386 A JP H01183386A
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JP
Japan
Prior art keywords
robot
spring constant
opening
robot finger
control gain
Prior art date
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Pending
Application number
JP690688A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Ikeda
敏之 池田
Kazuo Nagai
和雄 永井
Kichiji Nagasawa
長澤 吉治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH01183386A publication Critical patent/JPH01183386A/en
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Abstract

PURPOSE:To hold an object stably and quickly, regardless of the spring constant of the object, even when the spring constant (hardness) is unknown, by providing a gain adjuster which adjusts the control gain according to the spring constant of the object. CONSTITUTION:A difference calculator 2 calculates the difference between the present holding force and the target-holding-force of a robot finger 11. On the other hand, the spring constant of an object O is determined from the degree of opening and holding force of the robot finger 11 in order to determine control gain G corresponding to the spring constant. Next, by using a gain adjuster 3, this control gain G is multiplied by the difference calculated by the difference calculator 2 in order to determined the opening/closing speed of the robot finger 11. Next, based on both control gain G and opening/closing speed, the robot finger 11 is opened/closed by a driving device 4. Thus, even when the spring constant is unknown, the object O can be held stably and quickly by the robot finger 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野) 本発明は、対象物のバネ定数が未知である場合にもその
対象物を安定して素早く把持することのできるロボット
ハンド装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a robot hand device that can stably and quickly grip an object even when the spring constant of the object is unknown.

〈従来の技術〉 ロボットフィンガーを開閉させて対象物を把持するロボ
ットハント装置では、従来、ロボットフィンガーの開閉
速度を決定する制御ゲインを、把持させようとする対象
物の硬さ、即ちバネ定数に応じて予め一定値に設定して
おく固定ゲイン方式が主流となっている。
<Prior Art> In a robot hunt device that grasps an object by opening and closing robot fingers, conventionally, the control gain that determines the opening and closing speed of the robot finger is determined by the hardness of the object to be grasped, that is, the spring constant. The mainstream is a fixed gain method in which the gain is set to a constant value in advance.

第5図及び第6図は、この様な固定ゲイン方式のロボッ
トハンド装置に対象物を把持させた際のステップ応答を
測定した特性図(横軸は時間、縦軸はダラムで表した把
持力)である。
Figures 5 and 6 are characteristic diagrams of the step response measured when an object is gripped by such a fixed gain robot hand device (the horizontal axis is time, and the vertical axis is the gripping force expressed in durams). ).

第5図(a)は、バネ定数の小さいスポンジに合わせて
制御ゲインを調整したロボットハンド装置に、そのスポ
ンジを把持させた場合のステップ応答特性図で、この場
合には素早く対象物を一定の把持力で把持し得る。しか
しこの同じロボットハンド装置に、バネ定数の大きい分
銅を把持させた場合には、第5図(b)に示す如く大き
くオーバーシュートするとともに振動し、最悪の場合に
は発散してしまう。
Figure 5(a) is a step response characteristic diagram when a sponge is gripped by a robot hand device whose control gain has been adjusted to suit a sponge with a small spring constant. It can be gripped with gripping force. However, when this same robot hand device grips a weight with a large spring constant, it will overshoot and vibrate significantly as shown in FIG. 5(b), and in the worst case, it will diverge.

一方、バネ定数の大きい分銅に合わせて制御ゲインを調
整したロボットハンド装置では1分銅を把持させた場合
には、第6図(a)の様に素早く対象物を一定の把持力
で把持することができるが、バネ定数の小さいスポンジ
を把持させた場合には、第6図(b)の様に安定ではあ
るが収束が遅い。
On the other hand, when a robot hand device whose control gain is adjusted to suit a weight with a large spring constant grips one weight, it can quickly grip the object with a constant gripping force as shown in Figure 6 (a). However, when a sponge with a small spring constant is gripped, the convergence is slow, although stable, as shown in FIG. 6(b).

〈発明が解決しようとする課題〉 上述の様に従来の固定ゲイン方式のロボットハンド装置
では、制御ゲインをその都度調整しない限り、バネ定数
の異なる種々の対象物を同じ様に安定して素早く把持す
ることは不可能である。
<Problems to be Solved by the Invention> As mentioned above, conventional fixed gain type robot hand devices cannot grasp various objects with different spring constants equally stably and quickly unless the control gain is adjusted each time. It is impossible to do so.

本発明は、上記問題点を解決すべく、対象物のバネ定数
に応じて制御ゲインを自動的に調整して、バネ定数が未
知の場合でもその対象物を安定してしかも素早く把持す
ることのできるロボットハンド装置を提供することを目
的とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention automatically adjusts the control gain according to the spring constant of the object, so that the object can be gripped stably and quickly even when the spring constant is unknown. The purpose is to provide a robot hand device that can

く課題を解決するための手段〉 その手段として次の様な構成要素を備えたことを特徴と
する。
Means for Solving Problems〉 The method is characterized by having the following components.

即ち、対象物を把持した際の把持力を検出し得るロボッ
トフィンガーを備えたロボットハンドと、上記ロボット
フィンガーの現在の把持力と目標把持力との差を算出す
る差分器と、上記ロボットフィンガーの開閉度と把持力
とから対象物のバネ定数を求めて制御ゲインを決定する
とともに、該決定された制御ゲインを上記差分器の算出
した差に乗じて上記ロボットフィンガーの開閉速度を決
定するゲイン調整装置と、上記ゲイン調整装置により決
定された制御ゲインと開閉速度に基づいて上記ロボット
フィンガーを開閉させる駆動装置である。
That is, a robot hand equipped with a robot finger that can detect the gripping force when gripping an object, a difference device that calculates the difference between the current gripping force of the robot finger and a target gripping force, and a robot hand that is equipped with a robot finger that can detect the gripping force when gripping an object; gain adjustment that determines a control gain by determining a spring constant of the object from the opening/closing degree and gripping force, and determines the opening/closing speed of the robot finger by multiplying the determined control gain by the difference calculated by the differentiator; and a drive device that opens and closes the robot finger based on the control gain and opening/closing speed determined by the gain adjustment device.

(作用〉 上記構成のロボットハンド装置では、ロボットフィンガ
ーの現在の把持力と開閉度をフィードバックさせること
により、把持する対象物のバネ定数に応じた開閉速度で
その対象物を把持する。
(Operation) In the robot hand device having the above configuration, by feeding back the current gripping force and degree of opening/closing of the robot fingers, the object to be gripped is gripped at an opening/closing speed corresponding to the spring constant of the object to be gripped.

(実施例) 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は、本発明のロボットハント装置の構成図である
FIG. 1 is a configuration diagram of a robot hunt device of the present invention.

図で示す様にこのロボットハンド装置は、ロボットハン
トlと、差分器2と、ゲイン調整装置・3と、駆動袋g
!14とより構成されている。
As shown in the figure, this robot hand device includes a robot hunt l, a difference device 2, a gain adjustment device 3, and a drive bag g.
! 14.

上記ロボットハンドlは、対象物Oを把持した際の把持
力を検出し得るロボットフィンガー11を備えたもので
ある。
The robot hand 1 is equipped with a robot finger 11 that can detect the gripping force when gripping the object O.

上記差分器2は、上記ロボットフィンガー11の現在の
把持力と目標把持力との差を算出するものである。
The difference device 2 calculates the difference between the current gripping force and the target gripping force of the robot finger 11.

又上記ゲイン調整装置3は、上記ロボットフィンガー1
1の開閉度と把持力とから対象物Oのバネ定数を求めて
、該バネ定数に応じた制御ゲインGを決定するとともに
、該制御ゲインGを、上記差分器2の算出した差に乗じ
て上記ロボットフィンガー11の開閉速度を決定するも
のである。
Further, the gain adjustment device 3 is configured to control the robot finger 1.
The spring constant of the object O is determined from the opening/closing degree and the gripping force of 1, and the control gain G corresponding to the spring constant is determined.The control gain G is multiplied by the difference calculated by the differentiator 2. This determines the opening/closing speed of the robot finger 11.

更に上記駆動装置4は、上記ゲイン調整装213からの
指令、即ちゲイン調整装置a3により決定された制御ゲ
インGと開閉速度に基づいて上記ロボットフィンガー1
1を開閉させるものである。
Further, the drive device 4 controls the robot finger 1 based on the command from the gain adjustment device 213, that is, the control gain G and the opening/closing speed determined by the gain adjustment device a3.
1 opens and closes.

従って上記構成のロボットハンド装置は、ロボットフィ
ンガー11の開閉度と現在の把持力をフィードバックす
ることにより、対象物のバネ定数に応じた開閉速度でそ
の対象物を安定してしかも素早く把持することになる。
Therefore, the robot hand device having the above configuration can stably and quickly grip an object at an opening/closing speed corresponding to the object's spring constant by feeding back the degree of opening/closing of the robot fingers 11 and the current gripping force. Become.

第2図は、上記ロボットハンド装置の具体例を示す構成
図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific example of the robot hand device.

図で示す様にロボットハンド1には、対象vROを把持
するロボットフィンガー11が設けられている。このロ
ボットフィンガー11は、後述のパルスモータ43を回
転させ、カップリング5を介してボールネジ6を回転さ
せることにより開閉する。
As shown in the figure, the robot hand 1 is provided with a robot finger 11 that grips the target vRO. This robot finger 11 is opened and closed by rotating a pulse motor 43, which will be described later, and rotating a ball screw 6 via a coupling 5.

又このロボットフィンガー11には、把持力を検出する
為の歪ゲージ、7が取付けられている。この歪ゲージ7
の歪量は、歪測定器8で電圧に変換された後、A/Dコ
ンバータ9てディジタル信号に変換される。
A strain gauge 7 is also attached to the robot finger 11 to detect the gripping force. This strain gauge 7
The amount of distortion is converted into a voltage by the distortion measuring device 8, and then converted into a digital signal by the A/D converter 9.

差分器2は、コンピュータから構成されるもので、その
コンピュータは、後述のゲイン調整装置3を構成するコ
ンピュータ31と共用とされている。
The differentiator 2 is composed of a computer, and the computer is shared with a computer 31 that constitutes a gain adjustment device 3, which will be described later.

ゲイン調整装、数3は、コンピュータ31と、アップダ
ウンカウンタ32とから構成されている。コンピュータ
31は、後述の様に制御ゲインGとロボットフィンガー
11の開閉速度を算出して、ロボットハンド装置の把持
動作を制御する。アップダウンカウンタ32は、後述の
パルスジェネレータ41から、ロボットフィンガー11
が閉じる方向に動作するパルスを受けた時にアップカウ
ント、開く方向に動作するパルスを受けた時にダウンカ
ウントする。そしてこのアップダウンカウンタ32によ
り。
The gain adjustment device (3) is composed of a computer 31 and an up/down counter 32. The computer 31 calculates the control gain G and the opening/closing speed of the robot finger 11 as described later, and controls the gripping operation of the robot hand device. The up/down counter 32 is connected to the robot finger 11 from a pulse generator 41 (described later).
When it receives a pulse that moves in the closing direction, it counts up, and when it receives a pulse that moves in the opening direction, it counts down. And by this up/down counter 32.

ロボットフィンガー11の開閉度が上記コンピュータ3
1ヘフイートバツクされ得る。
The opening/closing degree of the robot finger 11 is determined by the computer 3.
1 footback.

又駆動装置4は、パルスジェネレータ41と、パルスモ
ータドライバ42と、パルスモータ43とから構成され
ている。パルスジェネレータ41は、上記コンピュータ
31から指令を受けてその指令通りのパルスを生成し、
パルスモータドライバ42は、上記パルスジェネレータ
41からのパルスを受けて、パルスモータ43を作動さ
せる。
Further, the drive device 4 includes a pulse generator 41, a pulse motor driver 42, and a pulse motor 43. The pulse generator 41 receives instructions from the computer 31 and generates pulses according to the instructions,
The pulse motor driver 42 receives pulses from the pulse generator 41 and operates the pulse motor 43.

次にロボットハンド装置の把持動作を制御する為の上記
コンピュータ31の動作を、第3図のフローチャートに
沿って説明する。
Next, the operation of the computer 31 for controlling the gripping operation of the robot hand device will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.

先ず駆動装置4をスタートさせる(S−1)。First, the drive device 4 is started (S-1).

次いでA/Dコンバータ9からロボットフィンガー11
の歪量ε(1)をコンピュータ31に入力する(S−2
)とともに、アップダウンカウンタ32からロボットフ
ィンガー11の移動量χ(1)を入力する(S−3)。
Next, from the A/D converter 9 to the robot finger 11
input the distortion amount ε(1) into the computer 31 (S-2
), and the movement amount χ(1) of the robot finger 11 is input from the up/down counter 32 (S-3).

次いで下記の式により対象物Oのバネ定数Kを計算する
(S−4)。
Next, the spring constant K of the object O is calculated using the following formula (S-4).

K=A・ε(t)/(B・χ(1)−ε(t))(A、
Bは定数) 次いで経験により作成したバネ定数にと制御ゲインGと
の関係のテーブル(コンピュータ31内に格納)を用い
て制御ゲインGを決定する(S−5)。
K=A・ε(t)/(B・χ(1)−ε(t))(A,
(B is a constant) Next, the control gain G is determined using a table (stored in the computer 31) of the relationship between the spring constant and the control gain G created through experience (S-5).

次いでロボットフィンガー11の現在の把持力Rと目標
把持力Fとの差Eを計算する(S−6)。
Next, the difference E between the current gripping force R and the target gripping force F of the robot finger 11 is calculated (S-6).

次いで上記S−6で求めた差Eに、S−5で求めた制御
ゲインGを乗じて、パルスモータ43のスピードMS、
即ちロボットフィンガー11の開閉速度を決定し、パル
スジェネレータ41へ送出する(S−7)、パルスジェ
ネレータ41は上記スピードMSをパルスに変換して、
パルスモータドライバ42へ送出する。これによりパル
スモータ43を作動させて、ロボットフィンガーllを
開又は閉方向へ駆動する。
Next, the difference E obtained in S-6 above is multiplied by the control gain G obtained in S-5 to obtain the speed MS of the pulse motor 43,
That is, the opening/closing speed of the robot finger 11 is determined and sent to the pulse generator 41 (S-7). The pulse generator 41 converts the speed MS into a pulse,
The signal is sent to the pulse motor driver 42. This activates the pulse motor 43 to drive the robot finger ll in the opening or closing direction.

そしてこのロボットフィンガー11の新たな歪量ε(1
)及び開閉度をゲイン調整装M3にフィードバックして
、上記S−2〜7のステップを繰返すことにより、ロボ
ットフィンガー11は、対象物Oのバネ定数に応じた開
閉速度と最適な目標把持力Fで、安定して素早くその対
象物0を把持することができる。
Then, a new strain amount ε(1
) and the opening/closing degree to the gain adjustment device M3 and repeating the steps S-2 to S-7 above, the robot finger 11 can adjust the opening/closing speed and the optimal target gripping force F according to the spring constant of the object O. Therefore, the object 0 can be grasped stably and quickly.

第4図は、上記ロボットハンド装置によりバネ定数の小
さいスポンジを把持させた場合(a)と、バネ定数の大
きい分銅を把持させた場合(b)のステップ応答を測定
した特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram of step responses measured when the robot hand device grips a sponge with a small spring constant (a) and when it grips a weight with a large spring constant (b).

この図からも、上記ロボットハンド装置では、対象物0
のバネ定数の大小に拘らず、制御ゲインGが自動的に調
整されて、その対象物0を安定して素早く把持し得るこ
とが確認される。
This figure also shows that in the above robot hand device, the target object is 0.
It is confirmed that the control gain G is automatically adjusted regardless of the magnitude of the spring constant of , and that the object 0 can be gripped stably and quickly.

(発明の効果) 以上述べた様に本発明のロボットハンド装置によれば、
制御ゲインが対象物のバネ定数に応じて自動的に調整さ
れる為に、バネ定数の大小に拘らず、しかもそのバネ定
数つまり硬さが未知である場合でもその対象物を安定し
てしかも素早く把持することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the robot hand device of the present invention,
Since the control gain is automatically adjusted according to the spring constant of the object, the object can be stabilized and quickly fixed regardless of the size of the spring constant, even if the spring constant or hardness is unknown. can be grasped.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明のロボットハンド装置の構成図、 第2図は1本発明の具体例を示す構成図。 第3図は、コンピュータの動作を示すフローチャート。 第4図(a)、(b)は、本発明のロボットハンド装置
のステップ応答を測定した特性図、第5図(a)、(b
)は、従来例におけるステップ応答を示す特性図、 第6図(a)、(b)は、従来例における他のステップ
応答を示す特性図である。 l・・・ロボットハント。 11−・・ロボットフィンガー。 2・・・差分器。 3・・・ゲイン調整装置。 4・・・駆動装置。 O・・・対象物。 石3図 (a) ギI (b) 7#め〃防Vス〜!I 第4図 (a) ヴI (b) M、を汐りタス4合7グ 第5因
FIG. 1 is a block diagram of a robot hand device of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the computer. FIGS. 4(a) and (b) are characteristic diagrams of measured step responses of the robot hand device of the present invention, and FIGS. 5(a) and (b).
) is a characteristic diagram showing a step response in the conventional example, and FIGS. 6(a) and 6(b) are characteristic diagrams showing other step responses in the conventional example. l...Robot Hunt. 11-...Robot finger. 2...Differentiator. 3...Gain adjustment device. 4... Drive device. O...Object. Stone 3 figure (a) Gi I (b) 7#Me〃Defense~! I Figure 4 (a) V I (b) M

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ロボットフィンガーを開閉させて対象物を把持するロボ
ットハンド装置において、 対象物を把持した際の把持力を検出し得るロボットフィ
ンガーを備えたロボットハンドと、前記ロボットフィン
ガーの現在の把持力と目標把持力との差を算出する差分
器と、 前記ロボットフィンガーの開閉度と把持力とから対象物
のバネ定数を求めて制御ゲインを決定するとともに、該
決定された制御ゲインを、前記差分器の算出した差に乗
じて前記ロボットフィンガーの開閉速度を決定するゲイ
ン調整装置と、前記ゲイン調整装置により決定された制
御ゲインと開閉速度に基づいて前記ロボットフィンガー
を開閉させる駆動装置とを備えたことを特徴とするロボ
ットハンド装置。
[Scope of Claims] A robot hand device that grips an object by opening and closing robot fingers, comprising: a robot hand equipped with a robot finger capable of detecting a gripping force when gripping an object; a differentiator that calculates the difference between the gripping force and the target gripping force; a spring constant of the object is determined from the opening/closing degree of the robot finger and the gripping force to determine a control gain, and the determined control gain is a gain adjustment device that determines the opening/closing speed of the robot finger by multiplying the difference calculated by the differentiator; and a drive device that opens and closes the robot finger based on the control gain and opening/closing speed determined by the gain adjustment device. A robot hand device characterized by:
JP690688A 1988-01-18 1988-01-18 Robot hand device Pending JPH01183386A (en)

Priority Applications (1)

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JP690688A JPH01183386A (en) 1988-01-18 1988-01-18 Robot hand device

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JP (1) JPH01183386A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08197467A (en) * 1995-01-24 1996-08-06 Honda Motor Co Ltd Motion control device and motion control method in link device, and motion control device and motion control method in artificial hand
JP2012086313A (en) * 2010-10-20 2012-05-10 Toyota Motor Corp Robot hand control device, control method, and program for control
JP2020040173A (en) * 2018-09-11 2020-03-19 ファナック株式会社 Gripping device for robot

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