JPH0295590A - 把持装置 - Google Patents
把持装置Info
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- JPH0295590A JPH0295590A JP24496188A JP24496188A JPH0295590A JP H0295590 A JPH0295590 A JP H0295590A JP 24496188 A JP24496188 A JP 24496188A JP 24496188 A JP24496188 A JP 24496188A JP H0295590 A JPH0295590 A JP H0295590A
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- reaction force
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ）産業上の利用分野
この発明はマニピュレータ等の把持装置に関し、特に把
持する物体の材質を検出して把持力を加減する把持装置
に関する。
持する物体の材質を検出して把持力を加減する把持装置
に関する。
（ｂ）従来の技術
マニピュレータ等の把持装置は物体を把持したとき、そ
の物体を握りつぶさないように把持力を調整する必要が
ある。このため従来より物体と当接する面に反力センサ
を設けて把持力に対する物体からの反力を検出し、この
反力が過大にならないように把持力を調整していた。
の物体を握りつぶさないように把持力を調整する必要が
ある。このため従来より物体と当接する面に反力センサ
を設けて把持力に対する物体からの反力を検出し、この
反力が過大にならないように把持力を調整していた。
しかしこれのみでは物体の材質を割り出すことができな
いため、剛性の低い物体を把持することは極めて危険で
金属等の極めて剛性の高い物体しか把持することができ
ない。
いため、剛性の低い物体を把持することは極めて危険で
金属等の極めて剛性の高い物体しか把持することができ
ない。
このため従来、滑りやすいものや壊れやすい（柔らかい
）ものを把持しようとする場合には、あらかじめ対象物
体の属性（重量、摩擦係数９表面硬度等）を数値入力し
ていた。
）ものを把持しようとする場合には、あらかじめ対象物
体の属性（重量、摩擦係数９表面硬度等）を数値入力し
ていた。
り
（Ｃ）発明が解決しよとする課題
しかし、このような方式では、属性の数値化が困難であ
り、また、把持したときの状態を予め予測して様々な場
合骨けをしなければならず、アルゴリズムの設定が極め
て煩雑になり、処理に時間がかかるため極めて高速処理
ができる制御装置が必要なる欠点があった。
り、また、把持したときの状態を予め予測して様々な場
合骨けをしなければならず、アルゴリズムの設定が極め
て煩雑になり、処理に時間がかかるため極めて高速処理
ができる制御装置が必要なる欠点があった。
この発明は以上のような欠点に鑑み、反力と変位の微分
値でファジィ推論を行うことにより、どのような物体で
も把持できるように把持力を調整することができる把持
装置を提供することを目的とする。
値でファジィ推論を行うことにより、どのような物体で
も把持できるように把持力を調整することができる把持
装置を提供することを目的とする。
（ｄ）課題を解決するための手段
この発明は、物体を把持する把持部と、この把持部を開
閉する駆動部と、を有し、 把持部に物体を把持したとき物体からの反力を検出する
反力センサと、把持した物体の滑りを検出する変位セン
サと、これら反力センサ、変位センサの検出値の微分値
が入力され、適当な把持力を決定すべくファジィ推論を
行う推論部と、推論部の推論結果に基づいて駆動部の把
持力を制御する把持力制御部と、を有することを特徴と
する。
閉する駆動部と、を有し、 把持部に物体を把持したとき物体からの反力を検出する
反力センサと、把持した物体の滑りを検出する変位セン
サと、これら反力センサ、変位センサの検出値の微分値
が入力され、適当な把持力を決定すべくファジィ推論を
行う推論部と、推論部の推論結果に基づいて駆動部の把
持力を制御する把持力制御部と、を有することを特徴と
する。
（ｅ）作用
この発明の把持装置では、把持した物体からの反力およ
び物体の変位（ここで変位とは、物体を把持して持ち上
げたとき把持された物体が把持部から滑り落ちる度合い
をいう。）の微分値によりその物体の材質を推論してい
る。
び物体の変位（ここで変位とは、物体を把持して持ち上
げたとき把持された物体が把持部から滑り落ちる度合い
をいう。）の微分値によりその物体の材質を推論してい
る。
把持されている物体が完全な剛体である場合、加えた把
持力Ｐ＝反力Ｆであり、このような物体を把持するとき
、反力Ｆは急激に立ち上がったのちは一定で常に微分係
数Ｆ′＝０である。柔らかいものを把持したときには、
反力Ｆの立ち上がりはゆっくりでＦ′〉０の区間が長い
。これにより、この物体は柔らかいと判断する。また、
把持している物体がつぶれはじめると（すなわち把持力
Ｐに対向しきれなくなることであるから）Ｆ′くＯにな
る。これを検出することにより、物体がつぶれ始めたこ
とを検出することができる。
持力Ｐ＝反力Ｆであり、このような物体を把持するとき
、反力Ｆは急激に立ち上がったのちは一定で常に微分係
数Ｆ′＝０である。柔らかいものを把持したときには、
反力Ｆの立ち上がりはゆっくりでＦ′〉０の区間が長い
。これにより、この物体は柔らかいと判断する。また、
把持している物体がつぶれはじめると（すなわち把持力
Ｐに対向しきれなくなることであるから）Ｆ′くＯにな
る。これを検出することにより、物体がつぶれ始めたこ
とを検出することができる。
一方、把持される物体の表面が滑りやすいほど（μが小
さいほど）把持力を大きくする必要がある。ここで把持
力が制御により刻々変化している場合、変位Ｓそのもの
の値ではそのときの把持力が適当であるか否かを的確に
判断することができず、その微分係数Ｓ′によって正確
な判断をすることができる。すなわち、そのとき変位Ｓ
が大きくてもその変位が小さくなりつつあるとき（微分
係数ｓ’ ＜ｏのとき）把持力Ｐをそれ以上大きくする
必要はそれほどないのであり、また、Ｓが小さくてもＳ
′〉０のときには把持力を大きくしなければこの物体が
滑り落ちてしまうと判断することができるのである。
さいほど）把持力を大きくする必要がある。ここで把持
力が制御により刻々変化している場合、変位Ｓそのもの
の値ではそのときの把持力が適当であるか否かを的確に
判断することができず、その微分係数Ｓ′によって正確
な判断をすることができる。すなわち、そのとき変位Ｓ
が大きくてもその変位が小さくなりつつあるとき（微分
係数ｓ’ ＜ｏのとき）把持力Ｐをそれ以上大きくする
必要はそれほどないのであり、また、Ｓが小さくてもＳ
′〉０のときには把持力を大きくしなければこの物体が
滑り落ちてしまうと判断することができるのである。
このような複雑な状態判断を従来の数値制御等で行うた
めには極めて複雑なアルゴリズムが必要になるとともに
高速度処理が困難である。そこでこの処理を高速度で行
う演算（推論）方法としてファジィ推論を用いた。ファ
ジィ推論装置は、ソフトウェアで動作するマイクロプロ
セッサは勿論のことアナログ回路でもこの装置を実現す
ることができる。
めには極めて複雑なアルゴリズムが必要になるとともに
高速度処理が困難である。そこでこの処理を高速度で行
う演算（推論）方法としてファジィ推論を用いた。ファ
ジィ推論装置は、ソフトウェアで動作するマイクロプロ
セッサは勿論のことアナログ回路でもこの装置を実現す
ることができる。
ここで、ファジィ推論とは特定の規則（ファジィルール
）にしたがって変数（センサ入力）を処理し制御量（把
持力）を出力する推論方法であるが、ファジィルールは １ｆ（ｘ、＝Ａ ａｎｄ ｘ、＝８・・・・） ｔｈｅ
ｎ （ｙ ＝Ｚ ）という人間の感覚に近い形で表現さ
れており、（ｘ、＝Ａ ａｎｄ ｘｚ＝Ｂ”）は前件部
、（ｙ＝Ｚ）は後件部と呼ばれる。Ｘ、＝Ａとは変数（
センサ出力等）Ｘ、がメンバーシップ関数Ａ（「滑りや
すい」等の概念）に属する度合いを求めるということを
意味する。第４図はこのようなファジィルールに従って
推論結果を出力する一つの公知の手法を説明するための
図である。同図（Ａ）、（Ｂ）は前件部の２つの項に対
応するメンバーシップ関数を示し、同図（Ｃ）は後件部
に対応するメンバーシップ関数を表す。ここでは前件部
のメンバーシップ関数を２つ示しているが前件部の条件
として入力される変数が増えればメンバーシップ関数も
その分増加する。各図ににおいて横軸は変数の値を表し
、縦軸はメンバーシップ値（所属度）を表すいま、前件
部の第１項の変数ｘ、の値がｘｌｏであるとすると、そ
のときの所属度は０．５である（同図（Ａ）参照）。ま
た、前件部の第２項目の変数ｘｔの値がｘ２′とすると
、そのときの所属度は０．３である（同図（Ｂ）参照）
。このような場合、ファジィ演算部ではそれぞれの所属
度の中の最も小さな値をとる。すなわち上記の例では所
属度０．３を選ぶ。次にＺに対応するメンバーシップ関
数を上記０．３の高さで頭切りを行う。
）にしたがって変数（センサ入力）を処理し制御量（把
持力）を出力する推論方法であるが、ファジィルールは １ｆ（ｘ、＝Ａ ａｎｄ ｘ、＝８・・・・） ｔｈｅ
ｎ （ｙ ＝Ｚ ）という人間の感覚に近い形で表現さ
れており、（ｘ、＝Ａ ａｎｄ ｘｚ＝Ｂ”）は前件部
、（ｙ＝Ｚ）は後件部と呼ばれる。Ｘ、＝Ａとは変数（
センサ出力等）Ｘ、がメンバーシップ関数Ａ（「滑りや
すい」等の概念）に属する度合いを求めるということを
意味する。第４図はこのようなファジィルールに従って
推論結果を出力する一つの公知の手法を説明するための
図である。同図（Ａ）、（Ｂ）は前件部の２つの項に対
応するメンバーシップ関数を示し、同図（Ｃ）は後件部
に対応するメンバーシップ関数を表す。ここでは前件部
のメンバーシップ関数を２つ示しているが前件部の条件
として入力される変数が増えればメンバーシップ関数も
その分増加する。各図ににおいて横軸は変数の値を表し
、縦軸はメンバーシップ値（所属度）を表すいま、前件
部の第１項の変数ｘ、の値がｘｌｏであるとすると、そ
のときの所属度は０．５である（同図（Ａ）参照）。ま
た、前件部の第２項目の変数ｘｔの値がｘ２′とすると
、そのときの所属度は０．３である（同図（Ｂ）参照）
。このような場合、ファジィ演算部ではそれぞれの所属
度の中の最も小さな値をとる。すなわち上記の例では所
属度０．３を選ぶ。次にＺに対応するメンバーシップ関
数を上記０．３の高さで頭切りを行う。
一つのルールに対してこのような推論を行い、全てのル
ールに対する推論結果を論理和すると第４図（Ｄ）の斜
線領域で示すような形の推論値を得る。通常は１個の定
量値を決定しこの値で動作制御をするためこの斜線部の
重心ｙ’を求めこれを推論の確定値として出力する。
ールに対する推論結果を論理和すると第４図（Ｄ）の斜
線領域で示すような形の推論値を得る。通常は１個の定
量値を決定しこの値で動作制御をするためこの斜線部の
重心ｙ’を求めこれを推論の確定値として出力する。
以上の推論手法において、前件部に対する所属度の論理
積演算（小さい方の所属度を選ぶ演算）ルールと、後件
部に対する台形部の論理和演算ルールを、ｍｉｎｉ−ｗ
ａｘルールという。
積演算（小さい方の所属度を選ぶ演算）ルールと、後件
部に対する台形部の論理和演算ルールを、ｍｉｎｉ−ｗ
ａｘルールという。
このような処理をすることにより円滑且つ速やかな制御
が可能になる。
が可能になる。
（ｆ）実施例
第１図はこの発明の実施例である把持装置の概略構成図
である。マニピュレータで構成される把持部１はソレノ
イドで構成される駆動部８により開閉される。把持部１
の内側（物体に当接する側）には反力センサ２および変
位センサ３が設けられている。反力センサ２はいわゆる
「圧覚センサ」と呼ばれるもので、圧電素子や歪み形用
抵抗体で構成されている。変位センサ３はいわゆる「す
ベリ覚センサ」と呼ばれるもので、ローラおよびエンコ
ーダから構成されている０反力センサ２の検出値Ｆはそ
のままファジィ推論部６に入力されるとともに微分処理
部４を介して出力される微分係数Ｆ′がファジィ推論部
６に入力される。また、変位センサ３の検出値は微分処
理部５で微分され、その微分係数Ｓ′がファジィ推論部
に入力される。ファジィ推論部６はこれらの入力に基づ
きファジィ推論を行い、確定演算値（制御量パラメータ
）を把持力制御部７に出力する。把持力制御部７は駆動
部８に供給する電力を制御するドライバであり、入力さ
れた制御量パラメータに基づき駆動部８に適切な電力を
供給する。
である。マニピュレータで構成される把持部１はソレノ
イドで構成される駆動部８により開閉される。把持部１
の内側（物体に当接する側）には反力センサ２および変
位センサ３が設けられている。反力センサ２はいわゆる
「圧覚センサ」と呼ばれるもので、圧電素子や歪み形用
抵抗体で構成されている。変位センサ３はいわゆる「す
ベリ覚センサ」と呼ばれるもので、ローラおよびエンコ
ーダから構成されている０反力センサ２の検出値Ｆはそ
のままファジィ推論部６に入力されるとともに微分処理
部４を介して出力される微分係数Ｆ′がファジィ推論部
６に入力される。また、変位センサ３の検出値は微分処
理部５で微分され、その微分係数Ｓ′がファジィ推論部
に入力される。ファジィ推論部６はこれらの入力に基づ
きファジィ推論を行い、確定演算値（制御量パラメータ
）を把持力制御部７に出力する。把持力制御部７は駆動
部８に供給する電力を制御するドライバであり、入力さ
れた制御量パラメータに基づき駆動部８に適切な電力を
供給する。
第２図に前記ファジィ推論部６の構成を示す。
ファジィ推論部６は複数のファジィ演算部１０および推
論部２０とからなっている。ファジィ演算部１０は、前
件部の項数と同数のＭＦＣ（メンバーシップ関数発生回
路）１１１条件論理積部１２、後件部に対応するＭＦＧ
１３．結論論理積部１４を有している。前件部のＭＦＣ
ＩＩには、それぞれ前件部の各項の演算をすべく変数と
メンバーシップ関数選択信号（言語値）が入力される。
論部２０とからなっている。ファジィ演算部１０は、前
件部の項数と同数のＭＦＣ（メンバーシップ関数発生回
路）１１１条件論理積部１２、後件部に対応するＭＦＧ
１３．結論論理積部１４を有している。前件部のＭＦＣ
ＩＩには、それぞれ前件部の各項の演算をすべく変数と
メンバーシップ関数選択信号（言語値）が入力される。
この演算出力は条件論理積部１２に入力され、論理積さ
れて（最小値が選択されて）この結果が結論論理積部１
４に入力される。ＭＦＧ１３は制御量（把持力）を推論
するための後件部のメンバーシップ関数を生成し、結論
論理積部１４に入力する、結論論理積部１４ではＭＦＧ
１３から入力されたメンバーシップ関数値を条件論理積
部１２から入力された値でカット（頭切り）して、この
ファジィ演算部の演算値として推論部２０に出力する。
れて（最小値が選択されて）この結果が結論論理積部１
４に入力される。ＭＦＧ１３は制御量（把持力）を推論
するための後件部のメンバーシップ関数を生成し、結論
論理積部１４に入力する、結論論理積部１４ではＭＦＧ
１３から入力されたメンバーシップ関数値を条件論理積
部１２から入力された値でカット（頭切り）して、この
ファジィ演算部の演算値として推論部２０に出力する。
このファジィ演算部は把持力制御のために設けられたル
ール（ｉｆ・・・、・・・ｔｈｅｎ〜）の数だけ設けら
れる。推論部２０は論理和部２１および確定値演算部２
２とからなっており、ファジィ演算部１０から入力され
た演算値は論理和部２１で合成されてあいまいな（幅の
ある）制ａ量が割り出される。このあいまいな制御量を
確定値演算部２２に入力してその重心を求めこの値を制
御量として把持力制御部７に出力する。
ール（ｉｆ・・・、・・・ｔｈｅｎ〜）の数だけ設けら
れる。推論部２０は論理和部２１および確定値演算部２
２とからなっており、ファジィ演算部１０から入力され
た演算値は論理和部２１で合成されてあいまいな（幅の
ある）制ａ量が割り出される。このあいまいな制御量を
確定値演算部２２に入力してその重心を求めこの値を制
御量として把持力制御部７に出力する。
第３図に各変数に対するメンバーシップ関数を示す。同
図（Ａ）〜（Ｃ）は反力センサ２．変位センサ３からの
入力に関するメンバーシップ関数である。同図（Ａ）は
反力Ｆに関するメンバーシップ関数であり有効に働いて
いる把持力を示している。また同図（Ｂ）は反力の微分
係数Ｆ′に関するメンバーシップ関数関数であり物体の
つぶれやすさ、柔らかさを示している。同図（Ｃ）は変
位Ｓの微分係数Ｓ′に関するメンバーシップ関数であり
、滑りやすさを示している。一方向図（Ｄ）は把持力（
制御１量）を求めるための後件部のメンバーシップ関数
である。
図（Ａ）〜（Ｃ）は反力センサ２．変位センサ３からの
入力に関するメンバーシップ関数である。同図（Ａ）は
反力Ｆに関するメンバーシップ関数であり有効に働いて
いる把持力を示している。また同図（Ｂ）は反力の微分
係数Ｆ′に関するメンバーシップ関数関数であり物体の
つぶれやすさ、柔らかさを示している。同図（Ｃ）は変
位Ｓの微分係数Ｓ′に関するメンバーシップ関数であり
、滑りやすさを示している。一方向図（Ｄ）は把持力（
制御１量）を求めるための後件部のメンバーシップ関数
である。
それぞれ、ＮＬ−ＰＬの記号は、以下の内容を表してい
る。
る。
反力（Ｆ）
ＮＬ：小さい
ＮＳ：やや小さい
ＺＥ：普通
ＰＳ：やや大きい
ＰＬ二大きい
つぶれやすさ（Ｆ′）
ＮＬ：つぶれにくい
ＮＳ：ややつぶれにくい
ＺＥ：普通
ＰＳ：ややつぶれやすい
ＰＬ：つぶれやすい
滑りやすさ（Ｓ′）
ＮＬ：滑りにくい
ＮＳ：やや滑りにくい
ＺＥ：普通
ＰＳ：やや滑りやすい
ＰＬ：滑りやすい
把持力（Ｐ）
ＮＬ：小さく
力、変位の変化（微分値）に基づいて把持力を制御する
ようにしたことにより、把持したときの上記変化によっ
て把持された物体の材質を推論することができ、物体を
壊すことなく的確に把持することができる。また、ファ
ジィ推論を用いてこの処理をするようにしたことにより
、簡略な回路で高速度のリアルタイム処理が可能となっ
た。
ようにしたことにより、把持したときの上記変化によっ
て把持された物体の材質を推論することができ、物体を
壊すことなく的確に把持することができる。また、ファ
ジィ推論を用いてこの処理をするようにしたことにより
、簡略な回路で高速度のリアルタイム処理が可能となっ
た。
第１図はこの発明の実施例である把持装置の概略構成図
、第２図は同把持装置のファジィ推論部の構成を示す図
、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は同ファジィ推論部で用いられ
るメンバーシップ関数を表す図、第４図（Ａ）〜（Ｄ）
はファジィ推論を説明するための図である。 １−把持部、２−反力センサ、３−変位センサ、４．５
−微分処理部、６−ファジィ推論部、８−駆動部。
、第２図は同把持装置のファジィ推論部の構成を示す図
、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は同ファジィ推論部で用いられ
るメンバーシップ関数を表す図、第４図（Ａ）〜（Ｄ）
はファジィ推論を説明するための図である。 １−把持部、２−反力センサ、３−変位センサ、４．５
−微分処理部、６−ファジィ推論部、８−駆動部。
Claims (1)
- （１）物体を把持する把持部と、この把持部を開閉する
駆動部と、を有し、 把持部に物体を把持したとき物体からの反力を検出する
反力センサと、把持した物体の滑りを検出する変位セン
サと、これら反力センサ、変位センサの検出値の微分値
が入力され、適当な把持力を決定すべくファジィ推論を
行う推論部と、推論部の推論結果に基づいて駆動部の把
持力を制御する把持力制御部と、を有することを特徴と
する把持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24496188A JPH0295590A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 把持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24496188A JPH0295590A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 把持装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295590A true JPH0295590A (ja) | 1990-04-06 |
Family
ID=17126528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24496188A Pending JPH0295590A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 把持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0295590A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0511808A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-22 | Sanki Eng Co Ltd | フアジイ推論エンジンのフイードバツクシステム |
| WO2023027194A1 (ja) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | 三菱ケミカル株式会社 | ロボット、ロボットの制御装置およびロボットの制御方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6067088A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-17 | 日立建機株式会社 | 把持装置 |
| JPS6316987A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-23 | 光洋電子工業株式会社 | 掴持装置 |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP24496188A patent/JPH0295590A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6067088A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-17 | 日立建機株式会社 | 把持装置 |
| JPS6316987A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-23 | 光洋電子工業株式会社 | 掴持装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0511808A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-22 | Sanki Eng Co Ltd | フアジイ推論エンジンのフイードバツクシステム |
| WO2023027194A1 (ja) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | 三菱ケミカル株式会社 | ロボット、ロボットの制御装置およびロボットの制御方法 |
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