JPH04365583A - ロボットハンド及びその制御方法 - Google Patents
ロボットハンド及びその制御方法Info
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- JPH04365583A JPH04365583A JP13772091A JP13772091A JPH04365583A JP H04365583 A JPH04365583 A JP H04365583A JP 13772091 A JP13772091 A JP 13772091A JP 13772091 A JP13772091 A JP 13772091A JP H04365583 A JPH04365583 A JP H04365583A
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- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットハンド及びそ
の制御方法、特に、２指の間に把持した物体に対して微
妙な接触力制御を行うロボットハンド及びその制御方法
に関する。一般に、製造工程に用いられるロボットハン
ドは、ストッカ上に載置された部品を把持し、定められ
た組立ポイントまで搬送して相手先の部材に組み付ける
という一連の作業を実行する。
の制御方法、特に、２指の間に把持した物体に対して微
妙な接触力制御を行うロボットハンド及びその制御方法
に関する。一般に、製造工程に用いられるロボットハン
ドは、ストッカ上に載置された部品を把持し、定められ
た組立ポイントまで搬送して相手先の部材に組み付ける
という一連の作業を実行する。
【０００２】ところで、ある種の作業においては、把持
部品と相手先部材とを接触させながら行うものがあり、
ロボットハンドの軌道制御および力制御のために、その
接触力の大きさや方向などを正確に検出することが求め
られる。
部品と相手先部材とを接触させながら行うものがあり、
ロボットハンドの軌道制御および力制御のために、その
接触力の大きさや方向などを正確に検出することが求め
られる。
【０００３】
【従来の技術】図９は接触力検知機能を備えた従来のロ
ボットハンドの概念図である。この図において、１０は
多関節アームであり、アーム１０の先端には、歪みゲー
ジを含む力覚センサ１１を介してハンド１２が取り付け
られている。なお、１３はハンドによって把持された物
体である。
ボットハンドの概念図である。この図において、１０は
多関節アームであり、アーム１０の先端には、歪みゲー
ジを含む力覚センサ１１を介してハンド１２が取り付け
られている。なお、１３はハンドによって把持された物
体である。
【０００４】ここで、力覚センサ１１は、アーム１０の
先端とハンド１２との間に働く多軸（例えば６軸）方向
の力を検出するもので、この力覚センサ１１の検出信号
を信号処理することによって、物体１３に働く接触力の
大きさや方向を求め、それをハンド１２の軌跡制御およ
び力制御にフィードバックする。これによれば、物体１
３と相手先部材（図示略）との間に、微妙な接触力を作
用させることができる。このため、例えば電子部品の実
装や機械部品の組立に好適なロボットを実現でき、完成
品の信頼性を高めることができる。
先端とハンド１２との間に働く多軸（例えば６軸）方向
の力を検出するもので、この力覚センサ１１の検出信号
を信号処理することによって、物体１３に働く接触力の
大きさや方向を求め、それをハンド１２の軌跡制御およ
び力制御にフィードバックする。これによれば、物体１
３と相手先部材（図示略）との間に、微妙な接触力を作
用させることができる。このため、例えば電子部品の実
装や機械部品の組立に好適なロボットを実現でき、完成
品の信頼性を高めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のロボットハンドにあっては、力覚センサをハンド
の根元（すなわち手首部分）に取り付ける構成となって
いたため、以下の理由から、力覚センサの大型化及び重
量増を招くといった問題点があった。すなわち、力覚セ
ンサによって検出される力はハンドを介して伝えられた
把持点の力であり、力覚センサの歪み点にはハンドの全
長を腕とする大きなモーメントが発生する。このため、
力覚センサには、大きな歪みにも耐え得る大型のものを
用いなければならなくなり、重量増を招くのである。
従来のロボットハンドにあっては、力覚センサをハンド
の根元（すなわち手首部分）に取り付ける構成となって
いたため、以下の理由から、力覚センサの大型化及び重
量増を招くといった問題点があった。すなわち、力覚セ
ンサによって検出される力はハンドを介して伝えられた
把持点の力であり、力覚センサの歪み点にはハンドの全
長を腕とする大きなモーメントが発生する。このため、
力覚センサには、大きな歪みにも耐え得る大型のものを
用いなければならなくなり、重量増を招くのである。
【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、力覚センサの取り付け位置及び構成を工夫
して、力覚センサの小型化・軽量化を図ることを目的と
している。
れたもので、力覚センサの取り付け位置及び構成を工夫
して、力覚センサの小型化・軽量化を図ることを目的と
している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するためその原理図を図１に示すように、少
なくとも２つの指で物体を把持するロボットハンドであ
って、前記２つの指の把持点に静止摩擦係数の大きな摩
擦材を取り付け、且つ、該摩擦材と指との間を起歪体で
接続し、該起歪体の歪み量を電気的に検出することを特
徴とする。
目的を達成するためその原理図を図１に示すように、少
なくとも２つの指で物体を把持するロボットハンドであ
って、前記２つの指の把持点に静止摩擦係数の大きな摩
擦材を取り付け、且つ、該摩擦材と指との間を起歪体で
接続し、該起歪体の歪み量を電気的に検出することを特
徴とする。
【０００８】請求項２の発明は、前記起歪体の歪み量を
、３つの線形独立な方向で検出することを特徴とする。 請求項３の発明は、請求項１または２記載のロボットハ
ンドにおいて、２つの指の把持点に作用する並進３成分
の力と、起歪体に生じる歪み量との較正行列を求めてお
き、該較正行列と歪み量の列ベクトルとの行列積により
、把持点に作用する並進力の３成分の列ベクトルを求め
ることを特徴とする。
、３つの線形独立な方向で検出することを特徴とする。 請求項３の発明は、請求項１または２記載のロボットハ
ンドにおいて、２つの指の把持点に作用する並進３成分
の力と、起歪体に生じる歪み量との較正行列を求めてお
き、該較正行列と歪み量の列ベクトルとの行列積により
、把持点に作用する並進力の３成分の列ベクトルを求め
ることを特徴とする。
【０００９】請求項４の発明は、請求項１または２記載
のロボットハンドにおいて、２つのこれら３つの力と把
持物体重心の位置ベクトル及び角速度とから、該把持物
体重心の運動におけるニュートンオイラー方程式を常に
成立させることにより、外力の並進力成分とモーメント
成分とを検出することを特徴とする。
のロボットハンドにおいて、２つのこれら３つの力と把
持物体重心の位置ベクトル及び角速度とから、該把持物
体重心の運動におけるニュートンオイラー方程式を常に
成立させることにより、外力の並進力成分とモーメント
成分とを検出することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明では、２つの指で把持された物体に外力
が働くと、その外力の並進力やモーメント力に応じて２
つの起歪体が歪み、この歪みの大きさ及び方向が電気量
として検出される。ここで、起歪体は力覚センサの主要
部を構成するもので、その位置すなわち歪みの検出位置
は、把持点にきわめて接近した位置にある。
が働くと、その外力の並進力やモーメント力に応じて２
つの起歪体が歪み、この歪みの大きさ及び方向が電気量
として検出される。ここで、起歪体は力覚センサの主要
部を構成するもので、その位置すなわち歪みの検出位置
は、把持点にきわめて接近した位置にある。
【００１１】したがって、把持点から検出位置までの距
離が微小であるから、モーメントの腕が短くなり、起歪
体（すなわち力覚センサの主要部）に定格モーメントの
小さなものを使用できる結果、力覚センサの小型化・軽
量化を図ることができる。
離が微小であるから、モーメントの腕が短くなり、起歪
体（すなわち力覚センサの主要部）に定格モーメントの
小さなものを使用できる結果、力覚センサの小型化・軽
量化を図ることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２〜図８は本発明に係るロボットハンド及びそ
の制御方法の一実施例を示す図である。まず、構成を説
明する。図２において、２０は２つの指（第１の指２１
、第２の指２２）を持つハンドであり、それぞれの指２
１、２２には、起歪体２３、２４を介して摩擦材２５、
２６が取り付けられている。なお、２７は物体であり、
物体２７は２つの点Ｐ１及びＰ２でハンドに把持されて
いる。以下、Ｐ１、Ｐ２を把持点と言う。
する。図２〜図８は本発明に係るロボットハンド及びそ
の制御方法の一実施例を示す図である。まず、構成を説
明する。図２において、２０は２つの指（第１の指２１
、第２の指２２）を持つハンドであり、それぞれの指２
１、２２には、起歪体２３、２４を介して摩擦材２５、
２６が取り付けられている。なお、２７は物体であり、
物体２７は２つの点Ｐ１及びＰ２でハンドに把持されて
いる。以下、Ｐ１、Ｐ２を把持点と言う。
【００１３】ハンド要部の構成は、例えば図３及び図４
にその第１の指２１の具体的構成を示すように、指２１
と一体のシャフト２１ａに起歪体２３を取り付け、その
起歪体２３の中央突起２３ａに、静止摩擦係数μＳの大
きな摩擦材（例えばゴム）２５を取り付けて構成する。 起歪体２３には、僅かに柔軟性のある材料（例えばアル
ミ材）からなる２本の角棒２３ｂ、２３ｃが用いられ、
これらの角棒をＸ及びＹ方向に交差させて組み立てられ
ている。角棒２３ｂ、２３ｃには、開口部２３ｄ、２３
ｅ、２３ｆ、２３ｇが形成され、これにより、それぞれ
が決められた方向に歪むようになっている。また、角棒
２３ｂ、２３ｃの要所には、歪みの変化を抵抗値の変化
に置き換えるための歪みゲージが全部で１２個Ｇ１〜Ｇ
１２張り付けられており、これらは４個づつ３つのグル
ープ（Ｇ１〜Ｇ４、Ｇ５〜Ｇ８、Ｇ９〜Ｇ１２）に分け
られ、各々のグループで、図５に示すようなブリッジ回
路を構成する。ブリッジ回路の出力（アンプ増幅された
もの）が、３つの線形独立な方向、すなわちＸ、Ｙ及び
Ｚ方向のそれぞれの「歪み量」に対応する電気信号とな
り、歪み量の列ベクトルＥＰ１＝［ｅｘ、ｅｙ、ｅｚ］
Ｔ、ＥＰ２＝［ｅｘ、ｅｙ、ｅｚ］Ｔとなる。 なお
、これらの起歪体２３、２４、歪みゲージＧ１〜Ｇ１２
及びブリッジ回路は、力の強さやその方向を電気量とし
て検出するもので、従来例の力覚センサに相当するもの
である。しかし、従来例の力覚センサは、アームの先端
とハンドの手首との間に働く力を検出するのに対し、本
願のそれは、把持点の力を直接的に検出する点が異なる
。
にその第１の指２１の具体的構成を示すように、指２１
と一体のシャフト２１ａに起歪体２３を取り付け、その
起歪体２３の中央突起２３ａに、静止摩擦係数μＳの大
きな摩擦材（例えばゴム）２５を取り付けて構成する。 起歪体２３には、僅かに柔軟性のある材料（例えばアル
ミ材）からなる２本の角棒２３ｂ、２３ｃが用いられ、
これらの角棒をＸ及びＹ方向に交差させて組み立てられ
ている。角棒２３ｂ、２３ｃには、開口部２３ｄ、２３
ｅ、２３ｆ、２３ｇが形成され、これにより、それぞれ
が決められた方向に歪むようになっている。また、角棒
２３ｂ、２３ｃの要所には、歪みの変化を抵抗値の変化
に置き換えるための歪みゲージが全部で１２個Ｇ１〜Ｇ
１２張り付けられており、これらは４個づつ３つのグル
ープ（Ｇ１〜Ｇ４、Ｇ５〜Ｇ８、Ｇ９〜Ｇ１２）に分け
られ、各々のグループで、図５に示すようなブリッジ回
路を構成する。ブリッジ回路の出力（アンプ増幅された
もの）が、３つの線形独立な方向、すなわちＸ、Ｙ及び
Ｚ方向のそれぞれの「歪み量」に対応する電気信号とな
り、歪み量の列ベクトルＥＰ１＝［ｅｘ、ｅｙ、ｅｚ］
Ｔ、ＥＰ２＝［ｅｘ、ｅｙ、ｅｚ］Ｔとなる。 なお
、これらの起歪体２３、２４、歪みゲージＧ１〜Ｇ１２
及びブリッジ回路は、力の強さやその方向を電気量とし
て検出するもので、従来例の力覚センサに相当するもの
である。しかし、従来例の力覚センサは、アームの先端
とハンドの手首との間に働く力を検出するのに対し、本
願のそれは、把持点の力を直接的に検出する点が異なる
。
【００１４】図６は、上記のブリッジ回路を含むシステ
ムブロック図である。図中の３１は第１の指２１用のブ
リッジ回路、３２は第２の指２２用のブリッジ回路で、
これらの２個のブリッジ回路３１、３２から取り出され
た検出信号（歪み検出値の列ベクトルＥＰ１、ＥＰ２）
は、Ａ／Ｄ変換器３３〜３８によってディジタル信号に
変換された後、ＣＰＵ３９のコントロール下で所定の信
号処理操作を受ける。なお、４０は処理に必要な以下の
パラメータ 物体２７の質量ｍ、慣性テルソンＩ、重心位置ベクトル
Ｘ及び角速度ω 外力の作用点の位置ベクトルＳ 把持点Ｐ１、Ｐ２から見た把持物体重心へ至るベクトル
Ｐ１ｒＸ、Ｐ２ｒＸ 座標Ｐ１Σ、Ｐ２Σを世界座標ｏΣで表記した姿勢行列
ＲＰ１、ＲＰ２ を外部のハンド制御装置（またはロボットシステムを統
括する制御装置）から取り込むとともに演算結果を外部
に転送する通信インターフェース、４１は把持点に作用
する並進力の３成分の列ベクトルＰ１ＦＰ１、Ｐ２ＦＰ
２や外力の並進力ＦＳ及び外力のモーメント力ＭＳを演
算する演算部、４２は外部パラメータや演算結果等を一
時的に記憶するＲＡＭ、４３は信号処理の手順や「較正
行列」ＣＰ１、ＣＰ２等を記憶するＲＯＭである。なお
、較正行列は、例えば次のような値が記憶されており、
この値は後述のアルゴリズムに従って求められたもので
ある（但し、例はＣＰ１）。
ムブロック図である。図中の３１は第１の指２１用のブ
リッジ回路、３２は第２の指２２用のブリッジ回路で、
これらの２個のブリッジ回路３１、３２から取り出され
た検出信号（歪み検出値の列ベクトルＥＰ１、ＥＰ２）
は、Ａ／Ｄ変換器３３〜３８によってディジタル信号に
変換された後、ＣＰＵ３９のコントロール下で所定の信
号処理操作を受ける。なお、４０は処理に必要な以下の
パラメータ 物体２７の質量ｍ、慣性テルソンＩ、重心位置ベクトル
Ｘ及び角速度ω 外力の作用点の位置ベクトルＳ 把持点Ｐ１、Ｐ２から見た把持物体重心へ至るベクトル
Ｐ１ｒＸ、Ｐ２ｒＸ 座標Ｐ１Σ、Ｐ２Σを世界座標ｏΣで表記した姿勢行列
ＲＰ１、ＲＰ２ を外部のハンド制御装置（またはロボットシステムを統
括する制御装置）から取り込むとともに演算結果を外部
に転送する通信インターフェース、４１は把持点に作用
する並進力の３成分の列ベクトルＰ１ＦＰ１、Ｐ２ＦＰ
２や外力の並進力ＦＳ及び外力のモーメント力ＭＳを演
算する演算部、４２は外部パラメータや演算結果等を一
時的に記憶するＲＡＭ、４３は信号処理の手順や「較正
行列」ＣＰ１、ＣＰ２等を記憶するＲＯＭである。なお
、較正行列は、例えば次のような値が記憶されており、
この値は後述のアルゴリズムに従って求められたもので
ある（但し、例はＣＰ１）。
【００１５】
次に、作用を説明する。
【００１６】指２１、２２により物体２７を力Ｆｇで把
持すると、２つの把持点Ｐ１、Ｐ２に加えられる力Ｆｇ
（図２のＦｇ１、Ｆｇ２）の方向は、物体２７の重心に
指向（但し物体２７に外力が作用していない場合）し、
このため、指２１、２２にはＦｇ１、Ｆｇ２の逆向きの
力（反力）が作用する。したがって、起歪体２３、２４
はこの反力を受けて歪み、その歪みの大きさ及び方向に
応じた電気信号を発生する。
持すると、２つの把持点Ｐ１、Ｐ２に加えられる力Ｆｇ
（図２のＦｇ１、Ｆｇ２）の方向は、物体２７の重心に
指向（但し物体２７に外力が作用していない場合）し、
このため、指２１、２２にはＦｇ１、Ｆｇ２の逆向きの
力（反力）が作用する。したがって、起歪体２３、２４
はこの反力を受けて歪み、その歪みの大きさ及び方向に
応じた電気信号を発生する。
【００１７】一方、物体２７に任意の外力が作用した場
合、例えば、図２に示すような並進力ＦＳ及びモーメン
ト力ＭＳを伴う外力が作用した場合は、物体２７には、
ＭＳによる回転力が加わり、摩擦材２５、２６の静止摩
擦力に抗する力Ｆｆ１、Ｆｆ２が把持点Ｐ１、Ｐ２に発
生する。なお、２つの指２１、２２による物体２７の把
持動作は、上記の力Ｆｆ１、Ｆｆ２が摩擦材２５、２６
の最大静止摩擦力（μＳ×Ｆｇ）を越えない限り持続で
きる。
合、例えば、図２に示すような並進力ＦＳ及びモーメン
ト力ＭＳを伴う外力が作用した場合は、物体２７には、
ＭＳによる回転力が加わり、摩擦材２５、２６の静止摩
擦力に抗する力Ｆｆ１、Ｆｆ２が把持点Ｐ１、Ｐ２に発
生する。なお、２つの指２１、２２による物体２７の把
持動作は、上記の力Ｆｆ１、Ｆｆ２が摩擦材２５、２６
の最大静止摩擦力（μＳ×Ｆｇ）を越えない限り持続で
きる。
【００１８】このような力Ｆｆ１、Ｆｆ２が与えられた
ときの、把持点Ｐ１、Ｐ２の「並進３成分」の力の列ベ
クトルは、図２において、Ｐ１ＦＰ１、Ｐ２ＦＰ２で表
される。ここで、符号Ｆに付した左上付添字は、把持点
Ｐ１、Ｐ２の別を表しており、それぞれの把持点におけ
る座標系の記述であることを示している。起歪体２３、
２４に生じる歪みを少なくとも３箇所以上の線形独立な
方向で検出し、その歪み検出値の列ベクトルＥＰ１、Ｅ
Ｐ２と所定の「較正行列」ＣＰ１、ＣＰ２とに基づいて
Ｐ１ＦＰ１、Ｐ２ＦＰ２を演算で求める。
ときの、把持点Ｐ１、Ｐ２の「並進３成分」の力の列ベ
クトルは、図２において、Ｐ１ＦＰ１、Ｐ２ＦＰ２で表
される。ここで、符号Ｆに付した左上付添字は、把持点
Ｐ１、Ｐ２の別を表しており、それぞれの把持点におけ
る座標系の記述であることを示している。起歪体２３、
２４に生じる歪みを少なくとも３箇所以上の線形独立な
方向で検出し、その歪み検出値の列ベクトルＥＰ１、Ｅ
Ｐ２と所定の「較正行列」ＣＰ１、ＣＰ２とに基づいて
Ｐ１ＦＰ１、Ｐ２ＦＰ２を演算で求める。
【００１９】まず、較正行列ＣＰ１、ＣＰ２は、次の手
法によって予めることができる。図７において、把持点
Ｐ１、Ｐ２の固定座標Ｐ１Σ、Ｐ２Σの座標軸方向に一
致する並進力成分を１軸毎に把持点に負荷し、荷重量を
変化させたときのｎ（但しｎ≧３）個の歪み検出値を記
録する。このとき、例えばＰ１ｆＸ成分のみを変化させ
ながら負荷すると、Ｐ１ｆＸとＥＰ１の各成分とは線形
関係になり、線形係数の列は、次の線形関係式（２）に
おけるｎ行３列の行列ＫＰ１の第１列の要素とみなすこ
とができる。 ＥＰ１＝ＫＰ１［Ｐ１ｆＸ
０ ０］Ｔ ……（２）ここで、次の関係式（３
）から、 ＥＰ１＝ＫＰ１Ｐ１ＦＰ１，ＥＰ２＝ＫＰ２Ｐ２ＦＰ２
……（３）＃を擬似逆行列とすれば、 Ｐ１ＦＰ１＝ＫＰ１＃ＥＰ１，Ｐ２ＦＰ２＝ＫＰ２＃Ｅ
Ｐ２ ……（４）となり、「較正行列」ＣＰ１＝ＫＰ
１＃，ＣＰ２＝ＫＰ２＃を求めることができる。把持点
Ｐ１、Ｐ２に作用する並進力の３成分の列ベクトルＰ１
ＦＰ１、Ｐ２ＦＰ２は、ＥＰ１、ＥＰ２とＣＰ１、ＣＰ
２の行列積により、 Ｐ１ＦＰ１＝ＣＰ１ＥＰ１，Ｐ２ＦＰ２＝ＣＰ２ＥＰ２
……（５）として求めることができる。
法によって予めることができる。図７において、把持点
Ｐ１、Ｐ２の固定座標Ｐ１Σ、Ｐ２Σの座標軸方向に一
致する並進力成分を１軸毎に把持点に負荷し、荷重量を
変化させたときのｎ（但しｎ≧３）個の歪み検出値を記
録する。このとき、例えばＰ１ｆＸ成分のみを変化させ
ながら負荷すると、Ｐ１ｆＸとＥＰ１の各成分とは線形
関係になり、線形係数の列は、次の線形関係式（２）に
おけるｎ行３列の行列ＫＰ１の第１列の要素とみなすこ
とができる。 ＥＰ１＝ＫＰ１［Ｐ１ｆＸ
０ ０］Ｔ ……（２）ここで、次の関係式（３
）から、 ＥＰ１＝ＫＰ１Ｐ１ＦＰ１，ＥＰ２＝ＫＰ２Ｐ２ＦＰ２
……（３）＃を擬似逆行列とすれば、 Ｐ１ＦＰ１＝ＫＰ１＃ＥＰ１，Ｐ２ＦＰ２＝ＫＰ２＃Ｅ
Ｐ２ ……（４）となり、「較正行列」ＣＰ１＝ＫＰ
１＃，ＣＰ２＝ＫＰ２＃を求めることができる。把持点
Ｐ１、Ｐ２に作用する並進力の３成分の列ベクトルＰ１
ＦＰ１、Ｐ２ＦＰ２は、ＥＰ１、ＥＰ２とＣＰ１、ＣＰ
２の行列積により、 Ｐ１ＦＰ１＝ＣＰ１ＥＰ１，Ｐ２ＦＰ２＝ＣＰ２ＥＰ２
……（５）として求めることができる。
【００２０】次に、例えば図８に示すように、２つの指
２１、２２によって、質量ｍ、慣性テルソンＩの物体２
７を把持した状態を考える。この物体２７の重心を位置
ベクトルＸ及び角速度ωで運動させているとき、外力の
作用点の位置ベクトルをＳ、２つの指２１、２２の各把
持点Ｐ１、Ｐ２から見た把持物体重心へ至るベクトルを
Ｐ１ｒＸ、Ｐ２ｒＸとし、座標Ｐ１Σ、Ｐ２Σの姿勢を
世界座標ｏΣで表記した姿勢行列をＲＰ１、ＲＰ２とし
て、把持物体重心の運動におけるニュートン・オイラー
方程式を成立させる。
２１、２２によって、質量ｍ、慣性テルソンＩの物体２
７を把持した状態を考える。この物体２７の重心を位置
ベクトルＸ及び角速度ωで運動させているとき、外力の
作用点の位置ベクトルをＳ、２つの指２１、２２の各把
持点Ｐ１、Ｐ２から見た把持物体重心へ至るベクトルを
Ｐ１ｒＸ、Ｐ２ｒＸとし、座標Ｐ１Σ、Ｐ２Σの姿勢を
世界座標ｏΣで表記した姿勢行列をＲＰ１、ＲＰ２とし
て、把持物体重心の運動におけるニュートン・オイラー
方程式を成立させる。
【００２１】このときの、外力の並進力ＦＳは、
ＦＳ＝ＲＰ１Ｐ１ＦＰ１＋ＲＰ２Ｐ２ＦＰ２＋ｍ
｛（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）−Ｇ｝
……
（６）Ｇ＝［０ ０ −ｇ］Ｔ ……（７）但し
、ｇは重力加速度を表す。で求められ、また、外力のモ
ーメント力ＭＳは、 ＭＳ＝ＲＰ１｛−Ｐ１ｒＸ×Ｐ１ＦＰ１｝
＋ＲＰ２｛−Ｐ２ｒＸ×Ｐ２ＦＰ２｝
＋（Ｓ−Ｘ）×ＦＳ＋Ｉ（ｄω／ｄｔ）＋ω×Ｉ
ω ……（８）但し、×は外積を表す。で求めること
ができる。
ＦＳ＝ＲＰ１Ｐ１ＦＰ１＋ＲＰ２Ｐ２ＦＰ２＋ｍ
｛（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）−Ｇ｝
……
（６）Ｇ＝［０ ０ −ｇ］Ｔ ……（７）但し
、ｇは重力加速度を表す。で求められ、また、外力のモ
ーメント力ＭＳは、 ＭＳ＝ＲＰ１｛−Ｐ１ｒＸ×Ｐ１ＦＰ１｝
＋ＲＰ２｛−Ｐ２ｒＸ×Ｐ２ＦＰ２｝
＋（Ｓ−Ｘ）×ＦＳ＋Ｉ（ｄω／ｄｔ）＋ω×Ｉ
ω ……（８）但し、×は外積を表す。で求めること
ができる。
【００２２】以上のように、本実施例では、２つの指２
１、２２のそれぞれに起歪体２３、２４を設け、この起
歪体２３と把持物体２７との間に摩擦材２５、２６を介
在させるとともに、起歪体２３、２４の歪みを、複数の
歪みゲージによって好ましくは３つの線形独立な方向で
検出するように構成したので、２つの指２１、２２毎に
歪み検出値の列ベクトルＥＰ１、ＥＰ２を測定すること
ができる。したがって、これらの測定値や予め与えられ
る外部パラメータ等に基づいて把持物体２７に加えられ
る外力の並進力ＦＳや外力のモーメント力ＭＳを求める
ことができ、ハンド２０の軌跡制御や力制御にフィード
バックさせて物体２７と相手部材との接触力コントロー
ルを支障なく行うことができる。
１、２２のそれぞれに起歪体２３、２４を設け、この起
歪体２３と把持物体２７との間に摩擦材２５、２６を介
在させるとともに、起歪体２３、２４の歪みを、複数の
歪みゲージによって好ましくは３つの線形独立な方向で
検出するように構成したので、２つの指２１、２２毎に
歪み検出値の列ベクトルＥＰ１、ＥＰ２を測定すること
ができる。したがって、これらの測定値や予め与えられ
る外部パラメータ等に基づいて把持物体２７に加えられ
る外力の並進力ＦＳや外力のモーメント力ＭＳを求める
ことができ、ハンド２０の軌跡制御や力制御にフィード
バックさせて物体２７と相手部材との接触力コントロー
ルを支障なく行うことができる。
【００２３】また、歪み検出位置が、きわめて把持点Ｐ
１、Ｐ２に接近しているので、起歪体２３、２４に求め
られる定格モーメントを小さくすることができ、力覚セ
ンサの小型化及び軽量化を図ることができる。
１、Ｐ２に接近しているので、起歪体２３、２４に求め
られる定格モーメントを小さくすることができ、力覚セ
ンサの小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、力覚センサの取り付け
位置及び構成を工夫したので、力覚センサの小型化・軽
量化を図ることができる。
位置及び構成を工夫したので、力覚センサの小型化・軽
量化を図ることができる。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】一実施例の概念構成図である。
【図３】一実施例のハンド要部の断面図である。
【図４】一実施例のハンド要部の平面図である。
【図５】一実施例のブリッジ回路図である。
【図６】一実施例のシステムブロック図である。
【図７】一実施例の較正行列の演算説明図である。
【図８】一実施例の外力の並進力及びモーメント力の演
算説明図である。
算説明図である。
【図９】従来例のアームを含むハンドの概念構成図であ
る。
る。
２３、２４：起歪体
２５、２６：摩擦材
２７：物体
Ｐ１、Ｐ２：把持点
Ｇ１〜Ｇ１２：歪みゲージ
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも２つの指で物体を把持するロボ
ットハンドであって、前記２つの指の把持点に静止摩擦
係数の大きな摩擦材を取り付け、且つ、該摩擦材と指と
の間を起歪体で接続し、該起歪体の歪み量を電気的に検
出することを特徴とするロボットハンド。 - 【請求項２】前記起歪体の歪み量を、３つの線形独立な
方向で検出することを特徴とする請求項１記載のロボッ
トハンド。 - 【請求項３】請求項１または２記載のロボットハンドに
おいて、２つの指の把持点に作用する並進３成分の力と
、起歪体に生じる歪み量との較正行列を求めておき、該
較正行列と歪み量の列ベクトルとの行列積により、把持
点に作用する並進力の３成分の列ベクトルを求めること
を特徴とする制御方法。 - 【請求項４】請求項１または２記載のロボットハンドに
おいて、２つの指で把持された物体に対する力の作用点
を、２つの把持点及び外力の作用点とし、これら３つの
力と把持物体重心の位置ベクトル及び角速度とから、該
把持物体重心の運動におけるニュートンオイラー方程式
を常に成立させることにより、外力の並進力成分とモー
メント成分とを検出することを特徴とする制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13772091A JPH04365583A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ロボットハンド及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13772091A JPH04365583A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ロボットハンド及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04365583A true JPH04365583A (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=15205255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13772091A Withdrawn JPH04365583A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ロボットハンド及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04365583A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007276112A (ja) * | 2007-07-23 | 2007-10-25 | Toyota Motor Corp | ロボットハンド装置 |
| JP2010271118A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Toyota Industries Corp | 摩擦係数同定方法、把持制御方法、この把持制御方法を行うロボットハンド及びプログラム |
| JP2014012337A (ja) * | 2010-04-15 | 2014-01-23 | Gm Global Technology Operations Inc | 器用なロボットの多軸ロードセルを較正する方法および装置 |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP13772091A patent/JPH04365583A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007276112A (ja) * | 2007-07-23 | 2007-10-25 | Toyota Motor Corp | ロボットハンド装置 |
| JP4600445B2 (ja) * | 2007-07-23 | 2010-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | ロボットハンド装置 |
| JP2010271118A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Toyota Industries Corp | 摩擦係数同定方法、把持制御方法、この把持制御方法を行うロボットハンド及びプログラム |
| JP2014012337A (ja) * | 2010-04-15 | 2014-01-23 | Gm Global Technology Operations Inc | 器用なロボットの多軸ロードセルを較正する方法および装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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