JPH04354690A - Robot hand - Google Patents

Robot hand

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JPH04354690A
JPH04354690A JP15770191A JP15770191A JPH04354690A JP H04354690 A JPH04354690 A JP H04354690A JP 15770191 A JP15770191 A JP 15770191A JP 15770191 A JP15770191 A JP 15770191A JP H04354690 A JPH04354690 A JP H04354690A
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force
finger
robot hand
gripping
strain
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Shunji Yanagibashi
俊二 柳橋
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Sony Tektronix Corp
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Abstract

PURPOSE:To detect each operating force in response to each operating action with a single voltage detecting circuit by constituting a composite bridge circuit with distortion-sensitive resistive elements for detecting each operating force of holding force, pressing force and rotating force. CONSTITUTION:Distortion-sensitive resistive elements G1, G2, P1, P2, T1-T4 stuck on a robot hand for detecting the holding force, pressing force and rotating force respectively, a composite bridge circuit 10 including the distortion- sensitive resistive elements for detecting the holding force, pressing force and rotating force, and a voltage detecting means 12 detecting the output voltage of the composite bridge circuit 12 are provided. The holding force, pressing force and rotating force are detected respectively from the change quantity of the output voltage of the voltage detecting means 12 at the time of holding, pressing and rotating actions.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット・ハンド、特
に簡単な構成で把持、押圧及び回転の各作用力を検出出
来るロボット・ハンドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot hand, and more particularly to a robot hand that can detect gripping, pressing, and rotating forces with a simple configuration.

【0002】0002

【従来技術】図7の(a)は、把持力検出機能を有する
2指型ロボット・ハンドの一例を示す図である。フィン
ガ1及び2の略中央付近にストレーン・ゲージの如き歪
感応型抵抗素子3及び4が貼付されている。このような
ロボット・ハンドでワークを把持すると、把持力に比例
して素子3及び4が変形し、その変形量に応じてこれら
歪感応抵抗素子の抵抗値も変化する。これら歪感応抵抗
素子3及び4と既知の抵抗器5及び6を用いて図7の(
b)に示すようにブリッジ回路を構成すれば、ロボット
・ハンドの把持力に応じて素子3及び4の抵抗値が変化
するので、このブリッジ回路の2点a及びb間の電位差
の変化を検出することにより、把持力を検出することが
可能である。
2. Description of the Related Art FIG. 7A is a diagram showing an example of a two-fingered robot hand having a gripping force detection function. Strain-sensitive resistive elements 3 and 4, such as strain gauges, are attached approximately to the center of the fingers 1 and 2. When a workpiece is gripped by such a robot hand, the elements 3 and 4 are deformed in proportion to the gripping force, and the resistance values of these strain sensitive resistance elements also change in accordance with the amount of deformation. Using these strain sensitive resistive elements 3 and 4 and known resistors 5 and 6, (
If a bridge circuit is configured as shown in b), the resistance values of elements 3 and 4 will change according to the gripping force of the robot hand, so changes in the potential difference between two points a and b of this bridge circuit can be detected. By doing so, it is possible to detect the gripping force.

【0003】また、別の歪感応素子をフィンガの先端部
に貼付してフィンガによる押圧力を検出したり、更に他
の歪感応素子をロボット・ハンドの適当な位置に貼付す
ることにより回転力(トルク力)を検出するように構成
し得る。
[0003] In addition, by attaching another strain-sensitive element to the tip of the finger to detect the pressing force by the finger, or by attaching another strain-sensitive element to an appropriate position on the robot hand, rotational force ( torque force).

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】上述のように、1つの
ロボット・ハンドで把持力、押圧力及び回転力等の種々
の作用力を検出しようとすると、各々の作用力を検出す
る為の回路を別々に設ける必要があり、回路構成が複雑
になる上、各検出回路毎に検出電圧が得られるので、こ
れら検出電圧に応じてロボット・ハンドの種々の動作を
夫々制御するマイクロプロセッサのソフトウェアも全面
的に書換える必要が生じる。また、各作用力の検出用歪
感応抵抗素子間に相互作用が働くと、例えば把持動作に
伴って押圧力又は回転力の検出用抵抗素子に歪が生じて
各作用力を正確に測定することが困難になる。
[Problem to be Solved by the Invention] As mentioned above, when trying to detect various acting forces such as gripping force, pressing force, and rotational force with one robot hand, the circuit for detecting each acting force is need to be provided separately, which complicates the circuit configuration, and since detection voltages are obtained for each detection circuit, microprocessor software that controls various movements of the robot hand according to these detection voltages is also required. It will be necessary to completely rewrite it. Furthermore, when interaction occurs between the strain-sensitive resistance elements for detecting each acting force, for example, strain occurs in the resistance element for detecting pressing force or rotational force due to a gripping operation, making it difficult to accurately measure each acting force. becomes difficult.

【0005】従って、本発明の目的は、簡単な構成で把
持力、押圧力及び回転力等の種々の作用力を検出し得る
ロボット・ハンドを提供することである。
[0005] Accordingly, an object of the present invention is to provide a robot hand that can detect various acting forces such as gripping force, pressing force, and rotational force with a simple configuration.

【0006】本発明の他の目的は、把持力及び押圧力等
の特定の作用力のみを独立して正確に検出出来るロボッ
ト・ハンドを提供することである。
Another object of the present invention is to provide a robot hand that can independently and accurately detect only specific acting forces such as gripping force and pressing force.

【0007】[0007]

【課題を解決する為の手段】本発明のロボット・ハンド
は、ワークに対して把持、押圧及び回転等の動作が可能
な従来のロボット・ハンドにおいて、簡単な構成を付加
するのみで把持力、押圧力及び回転力等の作用力を効果
的に検出する機能を付加したものである。即ち、本発明
の構成は、ロボット・ハンドに貼付され、把持力、押圧
力及び回転力を夫々検出する把持力、押圧力及び回転力
の検出用歪感応抵抗素子と、これら把持力、押圧力及び
回転力の検出用歪感応抵抗素子を含む複合ブリッジ回路
と、この複合ブリッジ回路の出力電圧を検出する電圧検
出手段とを具え、把持、押圧及び回転の各動作時に上記
電圧検出手段の出力電圧の変化量から把持力、押圧力及
び回転力を夫々検出するようにしたロボット・ハンドで
ある。
[Means for Solving the Problems] The robot hand of the present invention improves the gripping force by simply adding a simple configuration to the conventional robot hand that can perform operations such as gripping, pressing, and rotating a workpiece. It has an added function to effectively detect acting forces such as pressing force and rotational force. That is, the configuration of the present invention includes a strain-sensitive resistance element for detecting gripping force, pressing force, and rotational force that is attached to a robot hand and detecting gripping force, pressing force, and rotational force, respectively; and a composite bridge circuit including a strain-sensitive resistance element for detecting rotational force, and voltage detection means for detecting the output voltage of this composite bridge circuit, and the output voltage of the voltage detection means during each operation of gripping, pressing, and rotating. This is a robot hand that detects gripping force, pressing force, and rotational force from the amount of change in .

【0008】[0008]

【実施例】図1は、本発明の好適実施例のブロック図で
ある。複合ブリッジ回路10は、2指型ロボット・ハン
ドに貼付された歪感応抵抗素子で構成されている。これ
ら歪感応抵抗素子は、把持力検出用のG1及びG2、押
圧力検出用のP1及びP2、並びに回転力(トルク力)
検出用のT1、T2、T3及びT4である。このように
把持力及び押圧力の検出用に2つずつ、回転力検出用に
4つの歪感応抵抗素子を用いているが、本発明はこの実
施例に限定されるものではないことは明白であり、最小
構成では各作用力毎に1つの歪感応抵抗素子を用いれば
良い。複合ブリッジ回路10の1対の出力電圧は、差動
増幅器12の差動入力端に夫々供給され、この差動増幅
器12の出力電圧がアナログ・デジタル変換器(ADC
)14により対応するデジタル・データに変換される。 このデジタル・データがマイクロプロセッサを含む制御
装置16に供給され、このデータに基づいて制御装置1
6は、ロボット・ハンドの駆動装置18を制御する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention. The composite bridge circuit 10 is composed of a strain-sensitive resistive element attached to a two-fingered robot hand. These strain sensitive resistance elements are G1 and G2 for detecting gripping force, P1 and P2 for detecting pressing force, and rotational force (torque force).
These are T1, T2, T3 and T4 for detection. In this way, two strain-sensitive resistance elements are used to detect the gripping force and the pressing force, and four strain-sensitive resistance elements are used to detect the rotational force, but it is clear that the present invention is not limited to this embodiment. Yes, and in the minimum configuration, one strain-sensitive resistive element may be used for each applied force. A pair of output voltages of the composite bridge circuit 10 are respectively supplied to differential input terminals of a differential amplifier 12, and the output voltage of the differential amplifier 12 is applied to an analog-to-digital converter (ADC).
) 14 into corresponding digital data. This digital data is supplied to the control device 16 including a microprocessor, and based on this data, the control device 1
6 controls the drive device 18 of the robot hand.

【0009】この複合ブリッジ回路10における各歪感
応抵抗素子の配置は、ロボット・ハンドにどのように貼
付したかによって決定すべきである。例えば、回転力検
出用のT1、T2、T3及びT4のみで構成されたブリ
ッジ回路について考えてみると、T1は、T4に対して
対向関係に配置され、T2及びT3に対して隣接関係に
配置されている。この場合、回転力をハンドに加えたと
き、対向位置にあるT1及びT4の抵抗値は同一方向に
変化し、隣接位置にあるT1及びT2、又はT1及びT
3の抵抗値は互いに逆方向に変化するようにハンドに貼
付するべきである。このように歪感応抵抗素子を配置す
れば、ブリッジ回路の出力電圧(V1−V2)は、回転
力の変化に比例して最も敏感に変化し、測定精度を向上
することが出来る。これと同様に、把持力検出用のG1
及びG2並びに押圧力検出用のP1及びP2が互いに対
向位置に配置されているのは、これらG1及びG2並び
にP1及びP2の抵抗値が把持力及び押圧力の変化に応
じて夫々同一方向に変化するように貼付されているから
である。また、図1のブリッジ回路10ではP1及びT
1、P2及びT4、G1及びT2、並びにG2及びT3
が夫々互いに並列接続されているが、これらの素子を互
いに直列接続して複合ブリッジ回路を構成しても各作用
力を検出することが可能であることに留意されたい。
The arrangement of each strain sensitive resistance element in this composite bridge circuit 10 should be determined depending on how it is attached to the robot hand. For example, if we consider a bridge circuit made up of only T1, T2, T3, and T4 for detecting rotational force, T1 is placed in an opposing relationship with T4, and placed in an adjacent relationship with T2 and T3. has been done. In this case, when a rotational force is applied to the hand, the resistance values of T1 and T4 at opposite positions change in the same direction, and the resistance values of T1 and T2 at adjacent positions change.
The resistance values of 3 should be attached to the hand so that they change in opposite directions. By arranging the strain sensitive resistive elements in this manner, the output voltage (V1-V2) of the bridge circuit changes most sensitively in proportion to changes in rotational force, and measurement accuracy can be improved. Similarly, G1 for grip force detection
and G2, and P1 and P2 for detecting the pressing force are arranged at mutually opposing positions because the resistance values of these G1 and G2 and P1 and P2 change in the same direction according to changes in the gripping force and the pressing force, respectively. This is because it is affixed so that it does. In addition, in the bridge circuit 10 of FIG. 1, P1 and T
1, P2 and T4, G1 and T2, and G2 and T3
Although these elements are connected in parallel with each other, it should be noted that it is also possible to detect each acting force by connecting these elements in series to form a composite bridge circuit.

【0010】図2は、図1の制御装置16内のマイクロ
プロセッサがロボット・ハンドの把持、押圧及び回転の
各動作に応じて各作用力を検出及び制御する為の手順の
一実施例を示す流れ図である。先ず、ステップ20にお
いて制御装置16はロボット・ハンドの動作を制御プロ
グラムに基づいて制御する。次のステップ22でADC
14からの作用力のデータを測定し、次の判断ステップ
24において把持動作を実行中か否かを判断する。把持
動作の実行中ならば、ステップ26にて把持力を所望の
値に調整するように増減制御する。ステップ22で把持
動作中でないと判断されると、ステップ28で押圧動作
中か否かが判断され、イエスならステップ30で押圧力
が調整され、ノーならばステップ32で回転動作中か否
かが判断される。ステップ32でイエスならばステップ
34で回転力が適宜制御される。ステップ26、30及
び34の各制御の実行後、ステップ20に戻って再度ロ
ボット・ハンドの動作を制御する。ステップ32でノー
ならば、ステップ36でロボット・ハンドの所定の動作
が終了したか否かが判断され、イエスと判断されるまで
上述の動作を繰り返す。
FIG. 2 shows an example of a procedure for the microprocessor in the control device 16 of FIG. 1 to detect and control each acting force in response to the gripping, pressing, and rotating movements of the robot hand. This is a flowchart. First, in step 20, the control device 16 controls the operation of the robot hand based on a control program. In the next step 22, the ADC
The data of the acting force from 14 is measured, and in the next judgment step 24 it is judged whether or not a gripping operation is being executed. If a gripping operation is in progress, in step 26 the gripping force is increased or decreased to be adjusted to a desired value. If it is determined in step 22 that the gripping operation is not in progress, it is determined in step 28 whether or not the pressing operation is in progress, and if YES, the pressing force is adjusted in step 30, and if NO, it is determined in step 32 whether or not the rotation is in progress. be judged. If YES in step 32, the rotational force is appropriately controlled in step 34. After executing each of the controls in steps 26, 30, and 34, the process returns to step 20 to control the motion of the robot hand again. If no in step 32, it is determined in step 36 whether or not the predetermined motion of the robot hand has been completed, and the above-described motion is repeated until the determination is YES.

【0011】図3は、本発明に係る把持力検出機能付き
の2指型ロボット・ハンドの構成を示す図である。2本
のフィンガ(指)40及び40′は、回動軸41及び4
1′によりハンド本体42に回動自在に接続されている
。これら2本のフィンガの終端部には、プーリー44及
び44′が夫々設けられ、これら2つのプーリーは、駆
動装置により往復駆動される駆動棒46の先端のテーパ
ー面47に適当な圧力で当接するようにバネ48がフィ
ンガ間に係合されている。駆動棒46が往復運動するこ
とにより、プーリー44及び44′がテーパー面47上
を回動してフィンガ40及び40′の把持動作が制御さ
れる。フィンガ40及び40′には、更に略中央部に夫
々肉薄部50及び50′が形成されている。これら肉薄
部の内側面51及び51′に略平行に離間するように可
撓性の薄板52及び52′の両端がフィンガ40及び4
0′に夫々固定されている。これら薄板52及び52′
上には歪感応抵抗素子54及び54′が貼付されている
。フィンガ40及び40′の先端部でワーク55を把持
した場合、その把持力に比例してフィンガの肉薄部50
及び50′が弾性変形し、その際特に肉薄部において内
側表面51及び51′が最も変形する主歪面となる。こ
れら主歪面51及び51′と略平行に離間した薄板52
及び52′はより大きく変形するので薄板上に貼付され
た歪感応抵抗体54及び54′は把持力に比例して変形
し、これら歪感応抵抗体で構成したブリッジ回路の出力
電圧は、把持力に比例して極めて敏感に変化する。これ
ら歪感応抵抗素子54及び54′は、図1のブリッジ回
路10におけるG1及びG2に対応し、把持力に比例し
て抵抗値が同方向に変化するのでブリッジ回路10の対
向位置に配置すべきである。また、フィンガ40及び4
0′の先端部でワークを押圧した場合に肉薄部が変形し
ないように、フィンガ40及び40′の中心軸と肉薄部
50及び50′の中心軸とは一致させておくことが望ま
しい。以上の構成により図3のロボット・ハンドは把持
力のみを敏感に検出することが出来る。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a two-fingered robot hand with a gripping force detection function according to the present invention. The two fingers 40 and 40' are connected to rotation axes 41 and 4.
1', it is rotatably connected to the hand body 42. Pulleys 44 and 44' are provided at the ends of these two fingers, respectively, and these two pulleys abut with appropriate pressure against a tapered surface 47 at the tip of a drive rod 46 that is reciprocated by a drive device. A spring 48 is engaged between the fingers. As the drive rod 46 reciprocates, the pulleys 44 and 44' rotate on the tapered surface 47, thereby controlling the gripping motion of the fingers 40 and 40'. The fingers 40 and 40' are further formed with thinner portions 50 and 50', respectively, approximately at the center thereof. Both ends of the flexible thin plates 52 and 52' are connected to the fingers 40 and 4 so as to be spaced apart substantially parallel to the inner surfaces 51 and 51' of these thin parts.
They are each fixed at 0'. These thin plates 52 and 52'
Strain sensitive resistive elements 54 and 54' are pasted thereon. When the workpiece 55 is gripped by the tips of the fingers 40 and 40', the thin part 50 of the fingers is proportional to the gripping force.
and 50' are elastically deformed, with the inner surfaces 51 and 51' being the principal strain surfaces that deform most, especially in the thinner parts. A thin plate 52 spaced apart approximately parallel to these principal strain planes 51 and 51'
and 52' are deformed more greatly, so the strain-sensitive resistors 54 and 54' attached to the thin plates are deformed in proportion to the gripping force, and the output voltage of the bridge circuit composed of these strain-sensitive resistors is proportional to the gripping force. changes extremely sensitively in proportion to These strain sensitive resistive elements 54 and 54' correspond to G1 and G2 in the bridge circuit 10 of FIG. It is. In addition, fingers 40 and 4
It is desirable that the central axes of the fingers 40 and 40' and the central axes of the thin parts 50 and 50' coincide so that the thin parts are not deformed when the workpiece is pressed with the tip of the fingers 40 and 40'. With the above configuration, the robot hand shown in FIG. 3 can sensitively detect only the gripping force.

【0012】図3のロボット・ハンドのフィンガ部分を
改良すれば、容易に押圧力を検出し得るロボット・ハン
ドを実現出来る。図4は、押圧力を効果的に検出するの
に好適なフィンガの構造の一実施例を示している。図4
の(a)、(b)及び(c)は、1本のフィンガの側面
図、平面図及び底面図を夫々示している。フィンガ先端
部60とフィンガ本体部62との間は、3本のシャフト
63、64及び65で接続されている。中央のシャフト
63は、フィンガ先端部60に一端部が固着され、他端
側がフィンガ本体部62とスライド自在に形成され、フ
ィンガ本体部の中央に形成された中空部66の内部に突
き出た他端部にストッパー68が設けられ、フィンガ先
端部60が抜け落ちることがない。シャフト64及び6
5は、一端部がフィンガ本体部62に固着され、他端側
がフィンガ先端部60とスライド自在に夫々形成されて
いる。更に、可撓性薄板70の一端部がフィンガ本体部
62の底面部に固定され、他端部がフィンガ先端部60
の端面に当接している。この可撓性薄板70上に押圧力
検出用の歪感応抵抗素子72が貼付されている。図4の
フィンガはフィンガ先端部60でワークを押圧して少々
先端部がフィンガ本体側に後退した状態を示している。 この押圧力に比例して可撓性薄板70が弾性変形し、そ
の変形量に応じて歪感応抵抗素子72により押圧力を検
出出来る。フィンガの押圧動作が終了すると、可撓性薄
板70の弾性復原力によりフィンガ先端部60は、スト
ッパー68で停止する位置までスライド移動する。この
ようなフィンガを2本用いてロボット・ハンドを構成し
た場合、2つの歪感応抵抗素子は押圧力に応じて同方向
に変形するので、ブリッジ回路10のP1及びP2のよ
うにブリッジ回路の対向位置に配置することにより敏感
に押圧力を検出出来る。また、この構造では、把持力又
は回転力による影響は殆ど無く、押圧力のみを正確に検
出可能である。
By improving the finger portion of the robot hand shown in FIG. 3, a robot hand that can easily detect pressing force can be realized. FIG. 4 shows an example of a finger structure suitable for effectively detecting pressing force. Figure 4
(a), (b) and (c) respectively show a side view, a top view and a bottom view of one finger. Three shafts 63, 64 and 65 connect the finger tip 60 and the finger main body 62. The central shaft 63 has one end fixed to the finger tip 60, the other end slidable with the finger body 62, and the other end protruding into a hollow 66 formed at the center of the finger body. A stopper 68 is provided at the end to prevent the finger tip 60 from falling off. Shafts 64 and 6
5 has one end fixed to the finger main body 62 and the other end slidably connected to the finger tip 60. Further, one end of the flexible thin plate 70 is fixed to the bottom surface of the finger body 62, and the other end is fixed to the finger tip 60.
is in contact with the end face of A strain sensitive resistance element 72 for detecting pressing force is pasted on this flexible thin plate 70. The finger in FIG. 4 is shown in a state in which the finger tip 60 presses the workpiece and the tip is slightly retracted toward the finger body. The flexible thin plate 70 is elastically deformed in proportion to this pressing force, and the pressing force can be detected by the strain sensitive resistance element 72 according to the amount of deformation. When the pressing operation of the finger is completed, the finger tip 60 slides to a position where it stops at the stopper 68 due to the elastic restoring force of the flexible thin plate 70. When a robot hand is constructed using two such fingers, the two strain-sensitive resistive elements deform in the same direction according to the pressing force, so that the two strain-sensitive resistive elements deform in the same direction according to the pressing force. By placing it in a certain position, the pressing force can be detected sensitively. Furthermore, with this structure, there is almost no influence from gripping force or rotational force, and only the pressing force can be accurately detected.

【0013】図5は、押圧力検出機能付きフィンガ部分
の他の実施例の側面図である。図5の(a)のフィンガ
は、フィンガ本体部に空隙部82が形成され、この空隙
部82の内部をシャフト84が貫通し、このシャフト8
4の先端部は、フィンガ先端部とスライド自在に形成さ
れている。可撓性薄板87の一端部がフィンガ先端部8
6の底面部に固着され、薄板87の他端部は、空隙部の
中のシャフト84とスライド自在に形成されている。更
に、空隙部82内のシャフト84の周囲にはバネ88が
圧縮された状態で設けられ、このバネ88の一端と空隙
部82の内壁面との間で可撓性薄板87の他端部が挟持
されている。また、薄板87上に押圧力検出用の歪感応
抵抗素子89が貼付されている。このフィンガの先端部
86でワークを押圧すると、可撓性薄板87の他端部が
空隙部の内壁面とバネ88の間でで挟持されているので
、押圧力Fpがバネ88から薄板87が受ける力Fsに
達するまでは、薄板87が押圧力に比例して弾性変形し
、歪感応抵抗素子89により押圧力を検出出来る。フィ
ンガの押圧力FpがFsを超えると、可撓性薄板87だ
けでなくバネ88も縮むので、フィンガ先端部86は押
圧力Fpに応じて後退し、押圧動作に対するコンプライ
アンス機能付きの押圧力検出フィンガとなる。
FIG. 5 is a side view of another embodiment of the finger portion with a pressing force detection function. In the finger shown in FIG. 5A, a cavity 82 is formed in the finger main body, and a shaft 84 passes through the interior of this cavity 82.
The distal end portion of 4 is formed to be slidable with the finger distal end portion. One end of the flexible thin plate 87 is the finger tip 8
The other end of the thin plate 87 is formed to be slidable on the shaft 84 in the cavity. Furthermore, a spring 88 is provided in a compressed state around the shaft 84 in the cavity 82, and the other end of the flexible thin plate 87 is connected between one end of the spring 88 and the inner wall surface of the cavity 82. It is being pinched. Further, a strain sensitive resistance element 89 for detecting pressing force is attached on the thin plate 87. When the tip 86 of this finger presses the workpiece, the other end of the flexible thin plate 87 is held between the inner wall surface of the cavity and the spring 88, so the pressing force Fp is applied from the spring 88 to the thin plate 87. Until the received force Fs is reached, the thin plate 87 is elastically deformed in proportion to the pressing force, and the strain sensitive resistance element 89 can detect the pressing force. When the pressing force Fp of the finger exceeds Fs, not only the flexible thin plate 87 but also the spring 88 is compressed, so the finger tip 86 retreats according to the pressing force Fp, and a pressing force detection finger with a compliance function for the pressing operation is formed. becomes.

【0014】図5の(b)は、(a)の実施例と類似し
ているが、空隙部82′は、フィンガ先端部86′に形
成され、シャフト84′の周囲に設けられたバネ88′
と空隙部82′の内壁面との間で可撓性薄板87′の一
端部が挟持され、薄板87′の他端部はフィンガ本体部
80′の底面部に固定されている。シャフト84′は一
端側がフィンガ先端部の空隙部82′を貫通してフィン
ガ先端部86′に固定され、シャフトの他端部がフィン
ガ本体部80′とスライド自在に形成されている。この
(b)のフィンガの動作は、(a)のフィンガの動作と
全く同様である。上述の図5(a)及び(b)の実施例
では、可撓性薄板87及び87′の一部分が空隙部の内
壁面とバネとの間で挟持されており、フィンガ先端部が
抜け落ちる心配がないのでストッパーは必要ない。
FIG. 5(b) is similar to the embodiment of FIG. 5(a), except that the cavity 82' is formed in the finger tip 86' and the spring 88 disposed around the shaft 84'. ′
One end of the thin flexible plate 87' is held between the inner wall surface of the gap 82' and the other end of the thin plate 87' is fixed to the bottom of the finger main body 80'. One end of the shaft 84' passes through the gap 82' at the tip of the finger and is fixed to the tip 86' of the finger, and the other end of the shaft is formed to be slidable with the body of the finger 80'. The operation of the finger in (b) is exactly the same as the operation of the finger in (a). In the embodiments shown in FIGS. 5(a) and 5(b), parts of the flexible thin plates 87 and 87' are held between the inner wall surface of the cavity and the spring, so there is no fear that the tips of the fingers may fall off. There is no need for a stopper.

【0015】図6は、回転力(トルク力)検出機能付き
のロボット・ハンドの一実施例を示しており、(a)が
側面図、(b)が線分X−Yに沿って切断した際の断面
図である。ハンド部90と駆動部92との間は、4本の
円柱状支持シャフト93で結合されている上に、更に可
撓性薄板94及び95の両端部が夫々固定されている。 これら可撓性薄板94上には歪感応抵抗素子96及び9
7が文字X状に交差貼付されている。同様に、可撓性薄
板95上にも歪感応抵抗素子98及び99が交差貼付さ
れている。これら歪感応抵抗素子96、97、98及び
99は、図1のブリッジ回路10のT1、T2、T3及
びT4に夫々対応し、回転力が駆動部92からハンド部
90に伝達されたとき、例えばT1及びT4が伸びると
T2及びT3が縮むように貼付されている。これによっ
て回転力に対して極めて敏感な測定機能を有するロボッ
ト・ハンドが容易に実現出来る。また、把持力及び押圧
力に対しては図6の検出機構は殆ど反応せず、回転力の
みを正確に検出出来る。
FIG. 6 shows an embodiment of a robot hand with a rotational force (torque force) detection function, in which (a) is a side view and (b) is a view cut along the line segment X-Y. FIG. The hand section 90 and the drive section 92 are connected by four cylindrical support shafts 93, and both ends of flexible thin plates 94 and 95 are fixed respectively. Strain sensitive resistive elements 96 and 9 are disposed on these flexible thin plates 94.
7 is pasted crosswise in a letter X shape. Similarly, strain-sensitive resistive elements 98 and 99 are cross-attached on the flexible thin plate 95 as well. These strain-sensitive resistance elements 96, 97, 98, and 99 correspond to T1, T2, T3, and T4, respectively, of the bridge circuit 10 in FIG. It is attached so that when T1 and T4 expand, T2 and T3 contract. As a result, a robot hand having a measurement function that is extremely sensitive to rotational force can be easily realized. Furthermore, the detection mechanism shown in FIG. 6 hardly reacts to gripping force and pressing force, and can accurately detect only rotational force.

【0016】以上の図3〜図6までの実施例を組み合わ
せることにより、把持力、押圧力及び回転力を夫々検出
する機能を有するロボット・ハンドを容易に実現出来る
。そして、各作用力を検出する歪感応抵抗素子を図1の
複合ブリッジ回路10のように構成し、図2で示した流
れ図の手順で制御することにより単一の電圧検出回路に
より容易且つ正確に各作用力を検出することが可能にな
る。
By combining the embodiments shown in FIGS. 3 to 6, it is possible to easily realize a robot hand having a function of detecting each of the gripping force, pressing force, and rotational force. Then, by configuring the strain sensitive resistance elements for detecting each acting force as in the composite bridge circuit 10 shown in FIG. 1, and controlling them according to the procedure shown in the flowchart shown in FIG. 2, it is possible to easily and accurately use a single voltage detection circuit. It becomes possible to detect each acting force.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明のロボット・ハンドは、把持力、
押圧力及び回転力の各作用力を検出するための歪感応抵
抗素子で複合ブリッジ回路を構成し、単一の電圧検出回
路で各作用動作に対応して各作用力を検出出来るので、
構成が簡単になる。また、上述の把持力、押圧力及び回
転力を検出する為の機構は、各々が対応する作用力のみ
を正確に検出することが出来ると共に、容易に1つのハ
ンドに組み合わせて利用出来る。
[Effects of the Invention] The robot hand of the present invention has a gripping force,
A composite bridge circuit is constructed with strain-sensitive resistance elements for detecting each acting force of pressing force and rotational force, and each acting force can be detected in response to each acting operation with a single voltage detection circuit.
Configuration becomes easier. Further, the above-described mechanisms for detecting the gripping force, pressing force, and rotational force can accurately detect only the corresponding acting force, and can be easily combined into one hand for use.

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

【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の制御装置の動作の一例を示す流れ図であ
る。
FIG. 2 is a flow chart showing an example of the operation of the control device in FIG. 1;

【図3】把持力検出機能付きのロボット・ハンドの一実
施例を表す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of a robot hand with a gripping force detection function.

【図4】押圧力検出に好適なロボット・ハンド用フィン
ガの一実施例の図である。
FIG. 4 is a diagram of an embodiment of a robot hand finger suitable for detecting pressing force.

【図5】押圧力検出に好適なロボット・ハンド用フィン
ガの他の実施例の図である。
FIG. 5 is a diagram of another embodiment of a robot hand finger suitable for detecting pressing force.

【図6】回転力検出に好適なロボット・ハンドの一実施
例の構成を表す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a robot hand suitable for detecting rotational force.

【図7】従来の把持力検出機能付きロボット・ハンドの
例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a conventional robot hand with a gripping force detection function.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  複合ブリッジ回路 12  差動増幅器 14  アナログ・デジタル変換器 16  制御装置 18  ロボット・ハンド駆動装置 10 Composite bridge circuit 12 Differential amplifier 14 Analog-to-digital converter 16 Control device 18 Robot hand drive device

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ワークに対して把持、押圧及び回転等
の動作が可能なロボット・ハンドにおいて、該ロボット
・ハンドに貼付され、把持力、押圧力及び回転力を夫々
検出する把持力、押圧力及び回転力の検出用歪感応抵抗
素子と、該把持力、押圧力及び回転力の検出用歪感応抵
抗素子を夫々含む複合ブリッジ回路と、該複合ブリッジ
回路の出力電圧を検出する電圧検出手段とを具え、把持
、押圧及び回転の各動作時に上記電圧検出手段の出力電
圧の変化量から把持力、押圧力及び回転力を各々検出す
ることを特徴とするロボット・ハンド。
Claim 1: In a robot hand that can perform operations such as gripping, pressing, and rotating a workpiece, a gripping force and a pressing force are attached to the robot hand to detect the gripping force, pressing force, and rotational force, respectively. and a composite bridge circuit including a strain-sensitive resistance element for detecting rotational force, a strain-sensitive resistance element for detecting the gripping force, pressing force, and rotational force, respectively, and voltage detection means for detecting an output voltage of the composite bridge circuit. A robot hand comprising: a gripping force, a pressing force, and a rotational force, each of which is detected from the amount of change in the output voltage of the voltage detection means during each of gripping, pressing, and rotating operations.
【請求項2】  ワークを把持するフィンガの一部分に
形成され、該フィンガと中心軸が略共通の肉薄部と、把
持動作における該肉薄部の主歪面に略平行に隔離され、
両端が上記フィンガに固着された可撓性薄板体と、該薄
板体上に貼付された歪感応抵抗素子とを具えることを特
徴とする把持力感応型ロボット・ハンド。
2. A thin part formed in a part of a finger that grips a workpiece, the center axis of which is substantially common to the finger, and a thin part that is separated approximately parallel to a principal strain plane of the thin part during a gripping operation,
A gripping force-sensitive robot hand comprising: a flexible thin plate whose both ends are fixed to the fingers; and a strain-sensitive resistance element pasted onto the thin plate.
【請求項3】  ワークを押圧するフィンガ先端部及び
駆動機構に機械的に接続されたフィンガ本体部の何れか
一方に固定され、他方とスライド自在に形成されたシャ
フトと、上記フィンガ先端部及び本体部の一方及び他方
に夫々固定及び当接された可撓性薄板体と、該薄板体上
に貼付された歪感応抵抗素子とを具えることを特徴とす
る押圧力感応型ロボット・ハンド。
3. A shaft fixed to either one of a finger tip that presses a workpiece and a finger main body mechanically connected to a drive mechanism and slidable with the other; and the finger tip and the finger main body. 1. A pressing force-sensitive robot hand comprising: a flexible thin plate member fixed and abutted to one and the other of the parts; and a strain-sensitive resistance element affixed to the thin plate member.
【請求項4】  ワークを押圧するフィンガ先端部及び
駆動機構に機械的に接続されたフィンガ本体部の何れか
一方に固定され、他方とスライド自在に形成されたシャ
フトと、  該シャフトが固定された上記フィンガ先端
部及び本体部の一方に空隙部が形成され、該空隙部の上
記フィンガの軸に直交する1対の対向内壁面に所定の力
を印加する弾性手段と、上記空隙部の1対の内壁面の中
の上記フィンガ先端部及び本体部の他方に近い内壁面と
上記弾性手段との間に一端部が挟持され、他端部が上記
フィンガ先端部及び本体部の他方に固定された可撓性薄
板体と、該薄板体上に貼付された歪感応抵抗素子とを具
えることを特徴とする押圧力感応型ロボット・ハンド。
4. A shaft fixed to either one of the tip of the finger that presses the workpiece and the main body of the finger mechanically connected to the drive mechanism, and formed to be slidable with respect to the other; and the shaft is fixed. A gap is formed in one of the finger tip and the main body, and elastic means for applying a predetermined force to a pair of opposing inner wall surfaces perpendicular to the axis of the finger of the gap; One end is held between the elastic means and an inner wall surface near the other of the finger tip and the main body within the inner wall surface of the finger, and the other end is fixed to the other of the finger tip and the main body. A pressing force sensitive robot hand comprising a flexible thin plate body and a strain sensitive resistance element affixed on the thin plate body.
【請求項5】  ワークを把持可能なハンド部と、該ハ
ンド部により把持された上記ワークを上記ハンド部の中
心軸の回りに回動させる回転力を伝達する駆動機構部を
具えるロボット・ハンドであって、上記ハンド部と上記
駆動機構部の間に接続された支持手段と、上記ハンド部
と上記駆動機構部の間に接続された可撓性薄板体と、該
薄板体状に貼付された歪感応抵抗素子とを具えることを
特徴とする回転力感応型ロボット・ハンド。
5. A robot hand comprising: a hand portion capable of gripping a workpiece; and a drive mechanism portion transmitting rotational force for rotating the workpiece gripped by the hand portion around a central axis of the hand portion. A support means connected between the hand part and the drive mechanism part, a flexible thin plate body connected between the hand part and the drive mechanism part, and a flexible thin plate body attached to the thin plate body. A rotational force sensitive robot hand characterized by comprising a strain sensitive resistance element.
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