JPH05192887A - ロボットハンド - Google Patents
ロボットハンドInfo
- Publication number
- JPH05192887A JPH05192887A JP747392A JP747392A JPH05192887A JP H05192887 A JPH05192887 A JP H05192887A JP 747392 A JP747392 A JP 747392A JP 747392 A JP747392 A JP 747392A JP H05192887 A JPH05192887 A JP H05192887A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- finger
- palm
- wrist
- grasped
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 被把持物体の把持姿勢を操ることができ、更
に位置ずれを修正することも可能で、部品の嵌め合い、
ねじ込み等の作業が容易であるロボットハンドを提供す
る。 【構成】 被把持物体１９への当接応力に応じて弾性変
形する掌部３と、指用モータ１０により力制御可能な回
転１自由度を持つ独立した複数本の指部２であって途中
に弾性部材１３を介設した指部と、指部及び掌部の全体
を手首用モータ９により回転可能とした手首部４と、上
記掌部３の弾性変形する部分及び上記指部の弾性部材１
３にそれぞれ設けた歪ゲージ１７，１８と、掌部３の歪
ゲージ１８からの計測信号により被把持物体とアーム軸
線Ｓとの軸ずれを検出し、その検出誤差をなくすように
上記指部及び手首部を制御する制御装置とを設ける。
に位置ずれを修正することも可能で、部品の嵌め合い、
ねじ込み等の作業が容易であるロボットハンドを提供す
る。 【構成】 被把持物体１９への当接応力に応じて弾性変
形する掌部３と、指用モータ１０により力制御可能な回
転１自由度を持つ独立した複数本の指部２であって途中
に弾性部材１３を介設した指部と、指部及び掌部の全体
を手首用モータ９により回転可能とした手首部４と、上
記掌部３の弾性変形する部分及び上記指部の弾性部材１
３にそれぞれ設けた歪ゲージ１７，１８と、掌部３の歪
ゲージ１８からの計測信号により被把持物体とアーム軸
線Ｓとの軸ずれを検出し、その検出誤差をなくすように
上記指部及び手首部を制御する制御装置とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットハンド、特に
宇宙空間で部品の嵌め合い、ねじ込み等の作業を容易に
実現するのに適したロボットハンドに関するものであ
る。
宇宙空間で部品の嵌め合い、ねじ込み等の作業を容易に
実現するのに適したロボットハンドに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】わが国では、フリーフライヤ型無人宇宙
実験システムである宇宙実験・観測フリーフライヤＳＦ
Ｕ（Space Flyer Unit）を１９９３年度に打ち上げ、約
６カ月間高度約５００ｋｍの軌道上で材料実験・電気推
進実験及び宇宙ステーションＪＥＭの曝露部のモデル実
験などを行った後、１９９４年度にスペースシャトルＳ
ＴＳで回収する予定になっている。また、予圧部，補給
部及び曝露部からなる日本の実験モジュールＪＥＭにお
いて、そのマニピュレータにより、曝露部における標準
ペイロード（ＰＬ：実験装置）や軌道上交換ユニット
（ＯＲＵ）の交換をすることも考えられている。このよ
うな無重力，高真空という特殊な環境の下で、部品の嵌
め合い、ねじ込み等の作業をする場合、マニピュレータ
が掴んだ部品や宇宙機器の軸線を、相手側の受け部分の
軸線と一致させることが必要となる。
実験システムである宇宙実験・観測フリーフライヤＳＦ
Ｕ（Space Flyer Unit）を１９９３年度に打ち上げ、約
６カ月間高度約５００ｋｍの軌道上で材料実験・電気推
進実験及び宇宙ステーションＪＥＭの曝露部のモデル実
験などを行った後、１９９４年度にスペースシャトルＳ
ＴＳで回収する予定になっている。また、予圧部，補給
部及び曝露部からなる日本の実験モジュールＪＥＭにお
いて、そのマニピュレータにより、曝露部における標準
ペイロード（ＰＬ：実験装置）や軌道上交換ユニット
（ＯＲＵ）の交換をすることも考えられている。このよ
うな無重力，高真空という特殊な環境の下で、部品の嵌
め合い、ねじ込み等の作業をする場合、マニピュレータ
が掴んだ部品や宇宙機器の軸線を、相手側の受け部分の
軸線と一致させることが必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来公知のロ
ボットハンドは、その指の力を、単にその操作量を加減
して制御するだけであり、このため、実際に掴んだ部品
等の物体（被把持物体）の把持姿勢を操ることができ
ず、意図しない姿勢である場合、例えばその軸線がアー
ム軸線からずれているような場合、これを検知し或いは
その位置ずれの修正等をなすことが困難であった。
ボットハンドは、その指の力を、単にその操作量を加減
して制御するだけであり、このため、実際に掴んだ部品
等の物体（被把持物体）の把持姿勢を操ることができ
ず、意図しない姿勢である場合、例えばその軸線がアー
ム軸線からずれているような場合、これを検知し或いは
その位置ずれの修正等をなすことが困難であった。
【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、力制御可能な指部及び力計測可能な掌部を設ける
ことにより、被把持物体の把持姿勢を操ることができ、
更に位置ずれを修正することも可能で、部品の嵌め合
い、ねじ込み等の作業が容易であるロボットハンドを提
供することにある。
ので、力制御可能な指部及び力計測可能な掌部を設ける
ことにより、被把持物体の把持姿勢を操ることができ、
更に位置ずれを修正することも可能で、部品の嵌め合
い、ねじ込み等の作業が容易であるロボットハンドを提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のロボットハンドは、被把持物体への当接応
力に応じて弾性変形し接触滑り可能な掌部と、指用モー
タにより力制御可能な回転１自由度を持つ独立した複数
本の指部であって内側に湾曲しており途中に弾性部材を
介設した指部と、指部及び掌部の全体を手首用モータに
より回転可能とした手首部と、上記掌部の弾性変形する
部分及び上記指部の弾性部材にそれぞれ設けた歪ゲージ
とを具備した構成のものである（請求項１）。
め、本発明のロボットハンドは、被把持物体への当接応
力に応じて弾性変形し接触滑り可能な掌部と、指用モー
タにより力制御可能な回転１自由度を持つ独立した複数
本の指部であって内側に湾曲しており途中に弾性部材を
介設した指部と、指部及び掌部の全体を手首用モータに
より回転可能とした手首部と、上記掌部の弾性変形する
部分及び上記指部の弾性部材にそれぞれ設けた歪ゲージ
とを具備した構成のものである（請求項１）。
【０００６】上記手首部，指部及び掌部は、具体的に
は、アーム軸線の回りに回動される回動枠と該回動枠を
回動させる手首用モータとから成る手首部と、上記回動
枠の周囲に枢支され指用モータによりギヤを介して把持
釈放運動を行う指部と、上記回動枠の先端面に設けられ
弾性的に拡開変形可能な花弁状部材及びその開口部上に
載置された掌部板から成り、被把持物体に当接したとき
花弁状部材の半径方向腕部が弾性変形する掌部とで構成
され、上記掌部の歪ゲージは花弁状部材の各花弁半径方
向腕部にそれぞれ設けられる（請求項２）。
は、アーム軸線の回りに回動される回動枠と該回動枠を
回動させる手首用モータとから成る手首部と、上記回動
枠の周囲に枢支され指用モータによりギヤを介して把持
釈放運動を行う指部と、上記回動枠の先端面に設けられ
弾性的に拡開変形可能な花弁状部材及びその開口部上に
載置された掌部板から成り、被把持物体に当接したとき
花弁状部材の半径方向腕部が弾性変形する掌部とで構成
され、上記掌部の歪ゲージは花弁状部材の各花弁半径方
向腕部にそれぞれ設けられる（請求項２）。
【０００７】ロボットハンドの制御系については、上記
掌部の歪ゲージからの計測信号により被把持物体とロボ
ットアームとの軸ずれを検出し、その検出誤差をなくす
ように上記指用モータ及び手首用モータを制御する制御
装置を設けることができる（請求項３）。
掌部の歪ゲージからの計測信号により被把持物体とロボ
ットアームとの軸ずれを検出し、その検出誤差をなくす
ように上記指用モータ及び手首用モータを制御する制御
装置を設けることができる（請求項３）。
【０００８】また、上記掌部の弾性変形する部分を複数
の圧電素子で構成し、掌部が被把持物体に接触する応力
変位を上記圧電素子により検出し、該圧電素子への印加
電圧を制御することにより掌部板を能動的に動作させ、
被把持物体の姿勢を微調整できる構成とすることもでき
る（請求項４）。
の圧電素子で構成し、掌部が被把持物体に接触する応力
変位を上記圧電素子により検出し、該圧電素子への印加
電圧を制御することにより掌部板を能動的に動作させ、
被把持物体の姿勢を微調整できる構成とすることもでき
る（請求項４）。
【０００９】
【作用】被把持物体は、途中に弾性部材を介設した複数
本の指部により弾性的に把持され、被把持物体が掌部に
当接するとその当接応力に応じて掌部が弾性変形する。
この指部及び掌部の働きにより、結果として、被把持物
体は掌平面内で拘束される。その際、指部及び掌部の弾
性変形により、被把持物体の微小な位置ずれは吸収され
る。また、指部は内側に湾曲しており且つ途中に弾性部
材を介設してあるため、被把持物体と接触しつつ滑るこ
とが可能であり、また掌部も弾性変形して接触滑り可能
であるため、指用モータにより指部を動かして、被把持
物体の位置又は姿勢を操ることが可能である。そのとき
の力制御は、指部及び掌部の歪ゲージからの信号に基づ
いて行うことができる（請求項１，２，４）。
本の指部により弾性的に把持され、被把持物体が掌部に
当接するとその当接応力に応じて掌部が弾性変形する。
この指部及び掌部の働きにより、結果として、被把持物
体は掌平面内で拘束される。その際、指部及び掌部の弾
性変形により、被把持物体の微小な位置ずれは吸収され
る。また、指部は内側に湾曲しており且つ途中に弾性部
材を介設してあるため、被把持物体と接触しつつ滑るこ
とが可能であり、また掌部も弾性変形して接触滑り可能
であるため、指用モータにより指部を動かして、被把持
物体の位置又は姿勢を操ることが可能である。そのとき
の力制御は、指部及び掌部の歪ゲージからの信号に基づ
いて行うことができる（請求項１，２，４）。
【００１０】把持した被把持物体を、例えば相手部材の
皿穴に挿入する場合、被把持物体が皿穴の軸線からずれ
ているときは、皿穴の傾斜面に一側縁が接して上記複数
本の指部にかかる応力が増減するため、この位置ずれ又
は軸ずれが、指部及び掌部の歪みゲージで検出される。
従って、この誤差信号を取り出すことにより、位置ずれ
を修正しつつ、精密に被把持物体を皿穴に挿入すること
ができる。また、上記指部及び掌部の全体を回転可能と
する手首部を有するため、被把持物体と皿穴がネジとネ
ジ穴の関係である場合でも、容易に被把持物体を皿穴に
ねじ込むことができる（請求項３）。
皿穴に挿入する場合、被把持物体が皿穴の軸線からずれ
ているときは、皿穴の傾斜面に一側縁が接して上記複数
本の指部にかかる応力が増減するため、この位置ずれ又
は軸ずれが、指部及び掌部の歪みゲージで検出される。
従って、この誤差信号を取り出すことにより、位置ずれ
を修正しつつ、精密に被把持物体を皿穴に挿入すること
ができる。また、上記指部及び掌部の全体を回転可能と
する手首部を有するため、被把持物体と皿穴がネジとネ
ジ穴の関係である場合でも、容易に被把持物体を皿穴に
ねじ込むことができる（請求項３）。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。
する。
【００１２】図１に示すロボットハンド１は、力制御可
能な回転１自由度を持つ独立した３本の内側に湾曲した
指部２と、被把持物体への当接応力に応じて弾性変形し
接触滑り可能な掌に相当する部分（掌部）３と、指部及
び掌部の全体を回転できる手首に相当する部分（手首
部）４とを有する。これらの手首部，指部及び掌部は、
具体的には、アーム軸線Ｓの回りに回動される回動枠８
と該回動枠を回動させる手首用モータ９とから成る手首
部と、上記回動枠８の周囲に枢支され、その枢支部側の
辺の一部に弾性部材１３を有し、指用モータ１０により
ギヤ１１，１２を介して把持釈放運動を行う指部２と、
上記回動枠８の先端面に設けられ、弾性的に拡開変形可
能な花弁状部材１４及びその開口部上に載置された掌部
板１５から成り、被把持物体１９に当接したとき花弁状
部材１４の半径方向腕部が弾性変形する掌部３とで構成
されている。そして、上記弾性部材１３及び掌部３の花
弁状部材１４の各花弁半径方向腕部にそれぞれ歪ゲージ
１７，１８を具備する。
能な回転１自由度を持つ独立した３本の内側に湾曲した
指部２と、被把持物体への当接応力に応じて弾性変形し
接触滑り可能な掌に相当する部分（掌部）３と、指部及
び掌部の全体を回転できる手首に相当する部分（手首
部）４とを有する。これらの手首部，指部及び掌部は、
具体的には、アーム軸線Ｓの回りに回動される回動枠８
と該回動枠を回動させる手首用モータ９とから成る手首
部と、上記回動枠８の周囲に枢支され、その枢支部側の
辺の一部に弾性部材１３を有し、指用モータ１０により
ギヤ１１，１２を介して把持釈放運動を行う指部２と、
上記回動枠８の先端面に設けられ、弾性的に拡開変形可
能な花弁状部材１４及びその開口部上に載置された掌部
板１５から成り、被把持物体１９に当接したとき花弁状
部材１４の半径方向腕部が弾性変形する掌部３とで構成
されている。そして、上記弾性部材１３及び掌部３の花
弁状部材１４の各花弁半径方向腕部にそれぞれ歪ゲージ
１７，１８を具備する。
【００１３】詳述するに、手首部４は、アーム取付基台
５に固定のモータ支持枠６の外周囲に、軸受７を介して
回動枠８を嵌装し、モータ支持枠６内に取り付けた手首
用サーボモータ９により、回動枠８をアーム軸線Ｓの回
りに回動させる構成になっている。
５に固定のモータ支持枠６の外周囲に、軸受７を介して
回動枠８を嵌装し、モータ支持枠６内に取り付けた手首
用サーボモータ９により、回動枠８をアーム軸線Ｓの回
りに回動させる構成になっている。
【００１４】また上記３本の指部２をそれぞれ回転１自
由度を持つ独立した指部とするため、上記回動枠８の周
囲３箇所には、ウォームギヤ１１を出力軸に設けた指用
モータ１０が取り付けてあり、これより前側において回
動枠８の周囲３箇所に設けた凸部先端には、指用の冠型
ギヤ１２が回転可能に支持され、上記指用モータ１０に
より、上記ギヤ１１，１２の噛合を介して回転されるよ
うになっている。更に、上記３本の指部２は、被把持物
体１９を弾性的に把持可能とし物体操り機能を持たせる
目的で、「く」字状に内側に湾曲させ且つその枢支部側
の辺に弾性部材１３が設けてあり、この弾性部材１３を
有する辺の基部を上記指用の冠型ギヤ１２に固定してあ
る。従って、３本の指部２は、指用モータ１０による冠
型ギヤ１２の回転に伴い、そのギヤ１２を枢支部として
集中及び離散する運動（把持釈放運動）を行う機能の他
に、被把持物体１９を弾性的に把持する機能、つまりメ
カニカルコンプライアンスによる微小変位吸収機能を有
する。
由度を持つ独立した指部とするため、上記回動枠８の周
囲３箇所には、ウォームギヤ１１を出力軸に設けた指用
モータ１０が取り付けてあり、これより前側において回
動枠８の周囲３箇所に設けた凸部先端には、指用の冠型
ギヤ１２が回転可能に支持され、上記指用モータ１０に
より、上記ギヤ１１，１２の噛合を介して回転されるよ
うになっている。更に、上記３本の指部２は、被把持物
体１９を弾性的に把持可能とし物体操り機能を持たせる
目的で、「く」字状に内側に湾曲させ且つその枢支部側
の辺に弾性部材１３が設けてあり、この弾性部材１３を
有する辺の基部を上記指用の冠型ギヤ１２に固定してあ
る。従って、３本の指部２は、指用モータ１０による冠
型ギヤ１２の回転に伴い、そのギヤ１２を枢支部として
集中及び離散する運動（把持釈放運動）を行う機能の他
に、被把持物体１９を弾性的に把持する機能、つまりメ
カニカルコンプライアンスによる微小変位吸収機能を有
する。
【００１５】また掌部３についても、これを弾力性のあ
る接触滑り可能な掌部として構成し、メカニカルコンプ
ライアンスによる微小変位吸収機能を持たせる目的で、
回動枠８の先端面に、弾性的に拡開可能な３花弁から成
る花弁状部材１４が同軸的に固定してあり、その開口部
上に掌部板１５を載置してある。掌部板１５は、その周
縁部において、花弁状部材１４の先端部に離脱しないよ
うに枢支されている。従って、掌部３は、図１のように
被把持物体１９に掌部板１５が当接した場合、花弁状部
材１４が主としてその各花弁の半径方向腕部において後
方に撓み拡開するように変形する。尚、１６はこの花弁
状部材１４の各花弁の過大な後方変形を阻止するための
ストッパである。
る接触滑り可能な掌部として構成し、メカニカルコンプ
ライアンスによる微小変位吸収機能を持たせる目的で、
回動枠８の先端面に、弾性的に拡開可能な３花弁から成
る花弁状部材１４が同軸的に固定してあり、その開口部
上に掌部板１５を載置してある。掌部板１５は、その周
縁部において、花弁状部材１４の先端部に離脱しないよ
うに枢支されている。従って、掌部３は、図１のように
被把持物体１９に掌部板１５が当接した場合、花弁状部
材１４が主としてその各花弁の半径方向腕部において後
方に撓み拡開するように変形する。尚、１６はこの花弁
状部材１４の各花弁の過大な後方変形を阻止するための
ストッパである。
【００１６】上記３本の指部２にはそれぞれ力制御可能
とするため、その基部側の辺の弾性部材１３に歪ゲージ
１７が設けてあり、また掌部３には、被把持物体１９に
当接させたときの力計測を可能とするため、花弁状部材
１４の各花弁半径方向腕部にそれぞれ歪ゲージ１８が設
けてある。これらの歪ゲージ１７，１８は金属線の抵抗
を利用した金属ゲージ、或いはゲージ材に半導体を用い
た半導体ゲージ等を使用できる。
とするため、その基部側の辺の弾性部材１３に歪ゲージ
１７が設けてあり、また掌部３には、被把持物体１９に
当接させたときの力計測を可能とするため、花弁状部材
１４の各花弁半径方向腕部にそれぞれ歪ゲージ１８が設
けてある。これらの歪ゲージ１７，１８は金属線の抵抗
を利用した金属ゲージ、或いはゲージ材に半導体を用い
た半導体ゲージ等を使用できる。
【００１７】図２に上記ロボットハンドの制御装置のブ
ロック図を示す。尚、上記掌部３の歪ゲージ１８はここ
では１つで代表されている。
ロック図を示す。尚、上記掌部３の歪ゲージ１８はここ
では１つで代表されている。
【００１８】この制御装置２０は、ＣＰＵを内蔵したハ
ンド（指部）コントローラ２１と、同じくＣＰＵを内蔵
した手首部コントローラ２２と、手首部４に対する手首
サーボ系２３と、３本の指部２に対する３組のサーボ系
２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、掌部３に対する把持物体誤
差検出回路２５とを有する。
ンド（指部）コントローラ２１と、同じくＣＰＵを内蔵
した手首部コントローラ２２と、手首部４に対する手首
サーボ系２３と、３本の指部２に対する３組のサーボ系
２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、掌部３に対する把持物体誤
差検出回路２５とを有する。
【００１９】制御装置２０に対して外部から把持物体操
り指令２６が与えられ、ハンドコントローラ２１と手首
部コントローラ２２に入力される。この把持物体操り指
令２６が入力されると、その内容に応じて、ハンドコン
トローラ２１は演算により３本の指部２の各々に対する
指先力指令２７ａ，２７ｂ，２７ｃに変換し、これを対
応するサーボ系２４ａ，２４ｂ，２４ｃに与え、それぞ
れの指用モータ１０を回転させる。また、手首部コント
ローラ２２は、把持物体操り指令２６の内容に応じ、手
首回転角指令２８を手首サーボ系２３に与え手首用サー
ボモータ９を回転させる。このとき、現在の瞬時的な指
の動作状態は信号線２８を通してハンドコントローラ２
１から手首部コントローラ２２へ通知され、また、手首
の動作状態は、信号線２９を通して手首部コントローラ
２２からハンドコントローラ２１へ通知される。また、
手首用サーボモータ９の現在回転角も手首サーボ系２３
にフィードバックされる。
り指令２６が与えられ、ハンドコントローラ２１と手首
部コントローラ２２に入力される。この把持物体操り指
令２６が入力されると、その内容に応じて、ハンドコン
トローラ２１は演算により３本の指部２の各々に対する
指先力指令２７ａ，２７ｂ，２７ｃに変換し、これを対
応するサーボ系２４ａ，２４ｂ，２４ｃに与え、それぞ
れの指用モータ１０を回転させる。また、手首部コント
ローラ２２は、把持物体操り指令２６の内容に応じ、手
首回転角指令２８を手首サーボ系２３に与え手首用サー
ボモータ９を回転させる。このとき、現在の瞬時的な指
の動作状態は信号線２８を通してハンドコントローラ２
１から手首部コントローラ２２へ通知され、また、手首
の動作状態は、信号線２９を通して手首部コントローラ
２２からハンドコントローラ２１へ通知される。また、
手首用サーボモータ９の現在回転角も手首サーボ系２３
にフィードバックされる。
【００２０】各指部２の指先が被把持物体１９に接触し
た場合、その接触応力は歪ゲージ１７にて計測され、歪
データとして各指サーボ系２４ａ，２４ｂ，２４ｃにフ
ィードバックされる。また、被把持物体１９が掌部３の
掌部板１５に当接した場合、その当接応力は歪ゲージ１
８で計測され、それぞれ歪データとして把持物体誤差検
出回路２５に入力される。把持物体誤差検出回路２５
は、かかる歪データに基づき、被把持物体１９の軸線と
ハンド軸線Ｓとのずれを検出する回路であり、その検出
した誤差データはハンドコントローラ２１へ入力され
る。ハンドコントローラ２１は、この誤差データに基づ
き上記指先力指令を補正して、上記３本の指部２の相互
の把持位置（指可動角）を変位させ、これにより被把持
物体１９の姿勢をその軸線がハンド軸線Ｓと一致するよ
うに修正する。
た場合、その接触応力は歪ゲージ１７にて計測され、歪
データとして各指サーボ系２４ａ，２４ｂ，２４ｃにフ
ィードバックされる。また、被把持物体１９が掌部３の
掌部板１５に当接した場合、その当接応力は歪ゲージ１
８で計測され、それぞれ歪データとして把持物体誤差検
出回路２５に入力される。把持物体誤差検出回路２５
は、かかる歪データに基づき、被把持物体１９の軸線と
ハンド軸線Ｓとのずれを検出する回路であり、その検出
した誤差データはハンドコントローラ２１へ入力され
る。ハンドコントローラ２１は、この誤差データに基づ
き上記指先力指令を補正して、上記３本の指部２の相互
の把持位置（指可動角）を変位させ、これにより被把持
物体１９の姿勢をその軸線がハンド軸線Ｓと一致するよ
うに修正する。
【００２１】まず、ロボットハンド１を被把持物体１９
に近付けて、これを最終的に図１の如く軸合わせして把
持する場合について説明する。
に近付けて、これを最終的に図１の如く軸合わせして把
持する場合について説明する。
【００２２】被把持物体１９を把持する場合、３本の指
部２は、各指用モータ１０による冠型ギヤ１２の回転に
伴い把持運動を行い、被把持物体１９を弾性的に把持す
る。また、この把持動作の前後において、掌部３の掌部
板１５に被把持物体１９の一端が当接する。このとき、
既に３本の指部２が被把持物体１９を把持していれば、
被把持物体１９は指部２で把持されつつ軸方向に滑るこ
とになる。被把持物体１９が掌部３の掌部板１５に当接
すると、花弁状部材１４は各花弁の半径方向腕部が後方
に弾性変形する。この花弁状部材１４の各花弁の過大な
後方変形は、各花弁がストッパ１６に当接することで阻
止される。
部２は、各指用モータ１０による冠型ギヤ１２の回転に
伴い把持運動を行い、被把持物体１９を弾性的に把持す
る。また、この把持動作の前後において、掌部３の掌部
板１５に被把持物体１９の一端が当接する。このとき、
既に３本の指部２が被把持物体１９を把持していれば、
被把持物体１９は指部２で把持されつつ軸方向に滑るこ
とになる。被把持物体１９が掌部３の掌部板１５に当接
すると、花弁状部材１４は各花弁の半径方向腕部が後方
に弾性変形する。この花弁状部材１４の各花弁の過大な
後方変形は、各花弁がストッパ１６に当接することで阻
止される。
【００２３】このようにして、被把持物体１９は掌部３
と指部２により掌平面内に拘束される。このとき、弾性
部材１３の働き及び花弁状部材１４の半径方向腕部の弾
性変形により、３本の指部２及び掌部３は、被把持物体
１９の軸線に関する僅かな位置ずれについて、これを吸
収する微小変位吸収機能を発揮する。
と指部２により掌平面内に拘束される。このとき、弾性
部材１３の働き及び花弁状部材１４の半径方向腕部の弾
性変形により、３本の指部２及び掌部３は、被把持物体
１９の軸線に関する僅かな位置ずれについて、これを吸
収する微小変位吸収機能を発揮する。
【００２４】指部２の接触滑りによる物体操り機能は、
指用モータ１０による指可動角の制御により、被把持物
体１９を次のように姿勢制御することで発揮される。
指用モータ１０による指可動角の制御により、被把持物
体１９を次のように姿勢制御することで発揮される。
【００２５】上記把持過程において、３本の指部２の弾
性変形する度合いは、その基部側辺の弾性部材１３に設
けた歪ゲージ１７にて計測され、歪データとして各指サ
ーボ系２４ａ，２４ｂ，２４ｃにフィードバックされ
る。また被把持物体１９が掌部３に当接する力は、掌部
３の花弁状部材１４の３つの半径方向腕部に設けた歪ゲ
ージ１８で計測され、それぞれ歪データとして把持物体
誤差検出回路２５に入力される。把持物体誤差検出回路
２５は、かかる３軸分の歪データに基づき、被把持物体
１９の軸線とハンド軸線Ｓとのずれを検出し、その検出
した誤差データをハンドコントローラ２１へ入力する。
ハンドコントローラ２１は、この誤差データに基づき上
記指先力指令を補正して、上記３本の指部２の相互の把
持位置を変位させ、これにより被把持物体１９の姿勢を
その軸線がハンド軸線Ｓと一致するように修正する。か
くして、被把持物体１９は掌部３と指部２により弾性的
に把持され、結果として被把持物体１９はハンド軸線Ｓ
と一致する姿勢で掌平面内に拘束される。この場合、僅
かな位置ずれは弾性部材１３及び花弁状部材１４の弾性
により吸収された形となっている。
性変形する度合いは、その基部側辺の弾性部材１３に設
けた歪ゲージ１７にて計測され、歪データとして各指サ
ーボ系２４ａ，２４ｂ，２４ｃにフィードバックされ
る。また被把持物体１９が掌部３に当接する力は、掌部
３の花弁状部材１４の３つの半径方向腕部に設けた歪ゲ
ージ１８で計測され、それぞれ歪データとして把持物体
誤差検出回路２５に入力される。把持物体誤差検出回路
２５は、かかる３軸分の歪データに基づき、被把持物体
１９の軸線とハンド軸線Ｓとのずれを検出し、その検出
した誤差データをハンドコントローラ２１へ入力する。
ハンドコントローラ２１は、この誤差データに基づき上
記指先力指令を補正して、上記３本の指部２の相互の把
持位置を変位させ、これにより被把持物体１９の姿勢を
その軸線がハンド軸線Ｓと一致するように修正する。か
くして、被把持物体１９は掌部３と指部２により弾性的
に把持され、結果として被把持物体１９はハンド軸線Ｓ
と一致する姿勢で掌平面内に拘束される。この場合、僅
かな位置ずれは弾性部材１３及び花弁状部材１４の弾性
により吸収された形となっている。
【００２６】次に、図１の如く把持した被把持物体１９
を、更に図３のように相手側部材３０の皿穴３１内に嵌
め込ませる場合について説明する。
を、更に図３のように相手側部材３０の皿穴３１内に嵌
め込ませる場合について説明する。
【００２７】図３は、アーム軸線Ｓは相手側部材３０の
皿穴３１の軸線Ｋと一致しているが、把持した被把持物
体１９の軸線Ｊがアーム軸線Ｓと僅かにΔだけずれてお
り、このため被把持物体１９を皿穴３１内に嵌め込ませ
ようと近付けた際に、被把持物体１９の先端縁の一側が
皿穴３１の軽斜面に当たって、精密な挿入を阻害してい
る状態を示している。
皿穴３１の軸線Ｋと一致しているが、把持した被把持物
体１９の軸線Ｊがアーム軸線Ｓと僅かにΔだけずれてお
り、このため被把持物体１９を皿穴３１内に嵌め込ませ
ようと近付けた際に、被把持物体１９の先端縁の一側が
皿穴３１の軽斜面に当たって、精密な挿入を阻害してい
る状態を示している。
【００２８】かかる状態下では、３本の指部２に関し、
被把持物体１９の当接縁側の指部（図３に示す２ａ側）
にかかっていた応力ｆ１が増大し、非当接縁側の指部
（図３に示す２ｂ側）にかかっていた応力ｆ２が減少す
る関係を生じる。弾性部材１３の弾性変位は、指部２ａ
側のものが大きくなり、指部２ｂ側のものが小さくなる
ため、それらに取り付けてある３つの歪ゲージ１７によ
り、その応力の増大又は減少が検出される。従って、上
記３つの歪ゲージ１７より各指サーボ系２４ａ，２４
ｂ，２４ｃにフィードバックされる歪データの値が増減
し、各指サーボ系２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、その増減
量つまり３本の指部２の誤差を修正する方向に所属の指
用モータ１０を作動させる。尚、この過程でアーム軸線
Ｓに対して被把持物体１９の無視できない軸ずれが起っ
たときは、上述した３つの歪ゲージ１８及び把持物体誤
差検出回路２５の働きにより、その軸ずれがなくなるよ
うに修正される。
被把持物体１９の当接縁側の指部（図３に示す２ａ側）
にかかっていた応力ｆ１が増大し、非当接縁側の指部
（図３に示す２ｂ側）にかかっていた応力ｆ２が減少す
る関係を生じる。弾性部材１３の弾性変位は、指部２ａ
側のものが大きくなり、指部２ｂ側のものが小さくなる
ため、それらに取り付けてある３つの歪ゲージ１７によ
り、その応力の増大又は減少が検出される。従って、上
記３つの歪ゲージ１７より各指サーボ系２４ａ，２４
ｂ，２４ｃにフィードバックされる歪データの値が増減
し、各指サーボ系２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、その増減
量つまり３本の指部２の誤差を修正する方向に所属の指
用モータ１０を作動させる。尚、この過程でアーム軸線
Ｓに対して被把持物体１９の無視できない軸ずれが起っ
たときは、上述した３つの歪ゲージ１８及び把持物体誤
差検出回路２５の働きにより、その軸ずれがなくなるよ
うに修正される。
【００２９】上記修正作用により、指部２は軸ずれΔを
減少させる方向に変位し、やがて被把持物体１９の軸線
Ｊは相手側部材３０の皿穴３１の軸線Ｋと一致する。要
するに、被把持物体１９の軸の向きと位置とを調節し
て、皿穴３１への自動的且つ精密な挿入ができる。ま
た、手首回転機能を具備しているため、被把持物体１９
と皿穴３１がネジとネジ穴の関係であっても、被把持物
体１９を皿穴３１内に簡易かつ精密にねじ込むことが容
易に達成できる。
減少させる方向に変位し、やがて被把持物体１９の軸線
Ｊは相手側部材３０の皿穴３１の軸線Ｋと一致する。要
するに、被把持物体１９の軸の向きと位置とを調節し
て、皿穴３１への自動的且つ精密な挿入ができる。ま
た、手首回転機能を具備しているため、被把持物体１９
と皿穴３１がネジとネジ穴の関係であっても、被把持物
体１９を皿穴３１内に簡易かつ精密にねじ込むことが容
易に達成できる。
【００３０】上記実施例では、掌部３の微小変位吸収機
能を実現するためにメカニカルコンプライアンスとして
花弁状部材１４を用いたが、これを複数本の圧電素子で
構成することにより、被把持物体１９に接続した際の応
力変位を検出し、かつ、この圧電素子を駆動することに
より掌部板１５を能動的に動かすことにより微小変位吸
収機能を実現することもできる。
能を実現するためにメカニカルコンプライアンスとして
花弁状部材１４を用いたが、これを複数本の圧電素子で
構成することにより、被把持物体１９に接続した際の応
力変位を検出し、かつ、この圧電素子を駆動することに
より掌部板１５を能動的に動かすことにより微小変位吸
収機能を実現することもできる。
【００３１】図４はかかる構成とした場合の制御系を示
したもので、ハンドコントローラ２１からの掌部動作指
令を掌部コントローラ３３に与え、該掌部コントローラ
３３から掌部圧電素子３２に対して圧電素子駆動指令を
与え、また圧電素子３２からの被把持物体力データを掌
部コントローラ３３を介して受けて、被把持物体の姿勢
を微調整し得る構成となっている。
したもので、ハンドコントローラ２１からの掌部動作指
令を掌部コントローラ３３に与え、該掌部コントローラ
３３から掌部圧電素子３２に対して圧電素子駆動指令を
与え、また圧電素子３２からの被把持物体力データを掌
部コントローラ３３を介して受けて、被把持物体の姿勢
を微調整し得る構成となっている。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、力
制御可能な指部及び力計測可能な掌部により、被把持物
体の姿勢を操ることができ、更に、その姿勢に関する位
置ずれを修正することもできる。従って、宇宙空間その
他において部品の嵌め合い、ねじ込み等の作業が容易な
ロボットハンドが得られる。
制御可能な指部及び力計測可能な掌部により、被把持物
体の姿勢を操ることができ、更に、その姿勢に関する位
置ずれを修正することもできる。従って、宇宙空間その
他において部品の嵌め合い、ねじ込み等の作業が容易な
ロボットハンドが得られる。
【図１】本発明の一実施例におけるロボットハンドの断
面図である。
面図である。
【図２】図１のロボットハンドの制御装置を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】本発明の他の実施例におけるロボットハンドの
概略図である。
概略図である。
【図４】圧電素子を用いた実施例の制御装置を示すブロ
ック図である。
ック図である。
１ ロボットハンド ２ 指部 ３ 掌部 ４ 手首部 ５ アーム取付基台 ６ モータ支持枠 ７ 軸受 ８ 回動枠 ９ 手首用モータ １０ 指用モータ １１，１２ ギヤ １３ 弾性部材 １４ 花弁状部材 １５ 掌部板 １６ ストッパ １７，１８ 歪ゲージ １９ 被把持物体 ２０ 制御装置 ２１ ハンド（指部）コントローラ ２２ 手首部コントローラ ２３ 手首サーボ系 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ サーボ系 ２５ 把持物体誤差検出回路 ２６ 把持物体操り指令 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ ２６ 指先力指令 ２８ 手首回転角指令 ２９ 信号線 ３０ 相手側部材 ３１ 皿穴 ３２ 圧電素子 ３３ 掌部コントローラ Ｓ アーム軸線 Ｋ 皿穴の軸線
Claims (4)
- 【請求項１】 被把持物体への当接応力に応じて弾性変
形し接触滑り可能な掌部と、指用モータにより力制御可
能な回転１自由度を持つ独立した複数本の指部であって
内側に湾曲しており途中に弾性部材を介設した指部と、
指部及び掌部の全体を手首用モータにより回転可能とし
た手首部と、上記掌部の弾性変形する部分及び上記指部
の弾性部材にそれぞれ設けた歪ゲージとを具備すること
を特徴とするロボットハンド。 - 【請求項２】 上記手首部，指部及び掌部は、アーム軸
線の回りに回動される回動枠と該回動枠を回動させる手
首用モータとから成る手首部と、上記回動枠の周囲に枢
支され指用モータによりギヤを介して把持釈放運動を行
う指部と、上記回動枠の先端面に設けられ弾性的に拡開
変形可能な花弁状部材及びその開口部上に載置された掌
部板から成り、被把持物体に当接したとき花弁状部材の
半径方向腕部が弾性変形する掌部とで構成され、上記掌
部の歪ゲージは花弁状部材の各花弁半径方向腕部にそれ
ぞれ設けられてい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】 上記掌部の歪ゲージからの計測信号によ
り被把持物体とロボットアームとの軸ずれを検出し、そ
の検出誤差をなくすように上記指用モータ及び手首用モ
ータを制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求
項１又は２記載のロボットハンド。 - 【請求項４】 上記掌部の弾性変形する部分を複数の圧
電素子で構成し、掌部が被把持物体に接触する応力変位
を上記圧電素子により検出し、該圧電素子に電圧を加え
て掌部板を能動的に動作させることを特徴とする請求項
１又は２記載のロボットハンド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP747392A JPH05192887A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | ロボットハンド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP747392A JPH05192887A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | ロボットハンド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05192887A true JPH05192887A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11666760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP747392A Pending JPH05192887A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | ロボットハンド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05192887A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0465672A1 (en) * | 1990-01-30 | 1992-01-15 | Nippon Petrochemicals Co., Ltd. | Photocurable resin composition and process for producing photocurable resin |
| JPH08194521A (ja) * | 1995-01-19 | 1996-07-30 | Fanuc Ltd | 力制御ロボットを用いて嵌合データを取得する方法 |
| JP2013082040A (ja) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Seiko Epson Corp | ロボット |
| JP2013094951A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Fujitsu Ltd | 把持装置及びロボット |
| JP2013198957A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Seiko Epson Corp | 把持機構、把持装置、およびロボット装置 |
| CN103753588A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-30 | 上海大学 | 用于空间操作的环抱式捕获机构 |
| US8794685B2 (en) | 2011-05-11 | 2014-08-05 | Seiko Epson Corporation | Robot hand and robot |
| CN103991084A (zh) * | 2011-01-06 | 2014-08-20 | 精工爱普生株式会社 | 机器手 |
| JP2015120221A (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | アズビル株式会社 | 部品組み立て装置 |
| CN108068109A (zh) * | 2016-11-10 | 2018-05-25 | 佳能株式会社 | 控制保持装置的方法、保持装置和机器人装置 |
| WO2020194393A1 (ja) * | 2019-03-22 | 2020-10-01 | オムロン株式会社 | ロボットハンド、ロボットハンド制御方法及びプログラム |
| CN112236275A (zh) * | 2018-06-18 | 2021-01-15 | 株式会社大雅精机制作所 | 操作单元和操作装置 |
| KR20210101555A (ko) * | 2020-02-10 | 2021-08-19 | 주식회사 한화 | 로봇 암용 그리퍼 장치 |
| CN114407060A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-04-29 | 河南科技大学 | 用于圆柱类零件外径气动测量的主被动柔顺机械手装置 |
-
1992
- 1992-01-20 JP JP747392A patent/JPH05192887A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0465672A1 (en) * | 1990-01-30 | 1992-01-15 | Nippon Petrochemicals Co., Ltd. | Photocurable resin composition and process for producing photocurable resin |
| JPH08194521A (ja) * | 1995-01-19 | 1996-07-30 | Fanuc Ltd | 力制御ロボットを用いて嵌合データを取得する方法 |
| CN103991084A (zh) * | 2011-01-06 | 2014-08-20 | 精工爱普生株式会社 | 机器手 |
| US8794685B2 (en) | 2011-05-11 | 2014-08-05 | Seiko Epson Corporation | Robot hand and robot |
| JP2013082040A (ja) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Seiko Epson Corp | ロボット |
| JP2013094951A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Fujitsu Ltd | 把持装置及びロボット |
| JP2013198957A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Seiko Epson Corp | 把持機構、把持装置、およびロボット装置 |
| JP2015120221A (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | アズビル株式会社 | 部品組み立て装置 |
| CN103753588A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-30 | 上海大学 | 用于空间操作的环抱式捕获机构 |
| CN108068109A (zh) * | 2016-11-10 | 2018-05-25 | 佳能株式会社 | 控制保持装置的方法、保持装置和机器人装置 |
| CN112236275A (zh) * | 2018-06-18 | 2021-01-15 | 株式会社大雅精机制作所 | 操作单元和操作装置 |
| WO2020194393A1 (ja) * | 2019-03-22 | 2020-10-01 | オムロン株式会社 | ロボットハンド、ロボットハンド制御方法及びプログラム |
| CN112672861A (zh) * | 2019-03-22 | 2021-04-16 | 欧姆龙株式会社 | 机械手、机械手控制方法及程序 |
| JPWO2020194393A1 (ja) * | 2019-03-22 | 2021-10-14 | オムロン株式会社 | ロボットハンド、ロボットハンド制御方法及びプログラム |
| EP3943257A4 (en) * | 2019-03-22 | 2022-11-23 | OMRON Corporation | ROBOT HAND, METHOD FOR CONTROLLING A ROBOT HAND AND PROGRAM |
| KR20210101555A (ko) * | 2020-02-10 | 2021-08-19 | 주식회사 한화 | 로봇 암용 그리퍼 장치 |
| CN114407060A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-04-29 | 河南科技大学 | 用于圆柱类零件外径气动测量的主被动柔顺机械手装置 |
| CN114407060B (zh) * | 2022-02-21 | 2023-08-22 | 河南科技大学 | 用于圆柱类零件外径气动测量的主被动柔顺机械手装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05192887A (ja) | ロボットハンド | |
| US10493634B1 (en) | Robotic end effectors for use with robotic manipulators | |
| US10406692B2 (en) | Robot system, robot, and robot control apparatus | |
| US10035262B2 (en) | Robotic gripper with multiple pairs of gripping fingers | |
| US20180339414A1 (en) | Control Device And Robot System | |
| Cannata et al. | An embedded tactile and force sensor for robotic manipulation and grasping | |
| US10773391B2 (en) | Control device and robot system | |
| JP2002103269A (ja) | 簡潔構造の人間型ハンド | |
| Lovchik et al. | Design of the NASA Robonaut hand | |
| Robson et al. | Kinematic synthesis and design of the robust closed loop articulated minimally actuated (clam) hand | |
| JPH06170761A (ja) | マイクロマニピュレータ | |
| JP6559180B2 (ja) | 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、制御プログラム、および記録媒体 | |
| JP7458818B2 (ja) | ロボット装置、インタフェース装置、制御装置、エンドエフェクタ、制御方法、ロボット装置を用いた物品の製造方法、プログラム及び記録媒体 | |
| JP2022115341A (ja) | ケーブル終端検出方法およびハンド | |
| US11370130B2 (en) | Gripping system and gripping method | |
| JPS63251186A (ja) | ロボツト用ハンド | |
| JPH06226671A (ja) | ロボットハンド制御装置 | |
| Tsumugiwa et al. | Development of mechanical-impedance-varying mechanism in admittance control | |
| JPS6149075B2 (ja) | ||
| JP4378517B2 (ja) | 丸型ハンドルバルブ操作用ロボットアーム制御装置 | |
| Das et al. | Performance experiments with alternative advanced teleoperator control modes for a simulated solar maximum satellite repair | |
| JPH0469184A (ja) | ロボットハンドの把持制御方法 | |
| Laschi et al. | An anthropomorphic robotic platform for experimental validation of biologically-inspired sensory-motor co-ordination in grasping | |
| da Fonseca et al. | Fuzzy controlled object manipulation using a three-fingered robotic hand | |
| JP2689702B2 (ja) | ロボットハンドの握り込み制御方法 |