JPH06126684A - Object holder and controll method thereof - Google Patents

Object holder and controll method thereof

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Publication number
JPH06126684A
JPH06126684A JP28276792A JP28276792A JPH06126684A JP H06126684 A JPH06126684 A JP H06126684A JP 28276792 A JP28276792 A JP 28276792A JP 28276792 A JP28276792 A JP 28276792A JP H06126684 A JPH06126684 A JP H06126684A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gripping
sensor
robot hand
control
target
Prior art date
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Pending
Application number
JP28276792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Uchida
洋一 内田
Hiroyuki Tamura
裕幸 田邨
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP28276792A priority Critical patent/JPH06126684A/en
Publication of JPH06126684A publication Critical patent/JPH06126684A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make a holding object holdable finally even in the case where hardness in the holding object remains unknown, by converting a signal out of a control computer into electric power capable of driving a robot arm, and using a driving part, transmitting this converted signal to the robot arm as a constituent element. CONSTITUTION:In this object holder, a robot hand 1 is controlled either of a position control system or a force control system according to the extent of hardness in the holding object. In addition, when object holding is judged to be incompleteness from a signal out of a contact sensor 6 as well as when there is a failure in the holding, a control desired value is reset by a control computer 4, and a relative position and an attitude to the robot hand 1 is measured by a visual sensor 11. In succession, after the robot hand 1 is shifted to a position where the holding object is holdable again, a process of the object holding is executed again, and finallypositive object holding is achieved by the position control system or force control system.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ロボットハンドによ
る物体把持装置及びその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object gripping device using a robot hand and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、図5は従来のロボットハンド1
による物体把持装置において、力制御により物体把持を
行う場合の制御ブロック図である。制御に絡む構成要素
は以下の通りである。この物体把持装置は、あらかじめ
設定された反力目標値と、センサ信号処理部3から取り
込まれた、実際にロボットハンド1が受けている反力か
ら、ロボットハンド1を動かすための指令値を計算する
制御計算機4、指令値をロボットハンド1を駆動できる
だけの電力に変換するための駆動部5、物体を把持する
ためのロボットハンド1、ロボットハンド1が物体把持
を行う際に受ける反力を検知する力センサ9、力センサ
9からの信号を制御計算機4に取り込める信号に変換す
るセンサ信号処理部3により構成される。
2. Description of the Related Art For example, FIG. 5 shows a conventional robot hand 1.
FIG. 6 is a control block diagram in the case where an object is gripped by force control in the object gripping device according to FIG. The components involved in control are as follows. This object gripping device calculates a command value for moving the robot hand 1 from a preset reaction force target value and a reaction force actually received by the robot hand 1 fetched from the sensor signal processing unit 3. Control computer 4, a drive unit 5 for converting a command value into electric power enough to drive the robot hand 1, a robot hand 1 for gripping an object, and a reaction force received when the robot hand 1 grips an object. Force sensor 9 and a sensor signal processing unit 3 that converts a signal from the force sensor 9 into a signal that can be taken into the control computer 4.

【0003】上記のような従来のロボットハンド1によ
る物体把持装置は以下のように動作する。すなわち、制
御計算機4は、ロボットハンド1が把持対象物から受け
る反力が、あらかじめ設定された制御目標値になるよう
な指令値を計算し、駆動部5へ伝達する。この指令値
は、駆動部5を経て電力増幅され、これに従いロボット
ハンド1が駆動される。ロボットハンド1が把持対象物
から受ける反力は、力センサ9により検知され、センサ
信号処理部3を通じて、制御計算機4へ送られる。以上
のようなフィードバック制御ループにより、最終的にロ
ボットハンド1の受ける反力が制御目標値に整定し、物
体把持を達成する。
The above-mentioned conventional object gripping device using the robot hand 1 operates as follows. That is, the control computer 4 calculates a command value such that the reaction force received by the robot hand 1 from the gripping target becomes a preset control target value, and transmits the command value to the drive unit 5. This command value is power-amplified through the drive unit 5, and the robot hand 1 is driven accordingly. The reaction force received by the robot hand 1 from the grasped object is detected by the force sensor 9 and sent to the control computer 4 through the sensor signal processing unit 3. By the feedback control loop as described above, the reaction force received by the robot hand 1 is finally set to the control target value, and the object gripping is achieved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のロボットハンド
1による物体把持装置では、上記のように把持対象物の
硬さが既知であることを前提として構成されている。従
って未知の硬さの物体を把持する場合、必ずしも把持対
象物の硬さに適応した制御方式をとることはできず、ま
た把持対象物の把持状態に関する情報(把持対象物変形
量、把持対象物から受ける反力、把持対象物体との接触
状態など)が制御目標値を修正する方向に対してフィー
ドバックされないため、把持対象物の硬さに応じて自律
的に把持方法もしくは把持制御目標値を適応させて把持
することが困難であるという問題点があった。
The conventional object gripping device using the robot hand 1 is constructed on the premise that the hardness of the object to be gripped is known as described above. Therefore, when gripping an object of unknown hardness, it is not always possible to adopt a control method that is adapted to the hardness of the gripping target, and information on the gripping state of the gripping target (deformation amount of gripping target, gripping target The reaction force received from the robot, the contact state with the object to be grasped, etc.) is not fed back in the direction to modify the control target value, so the grasping method or the grasp control target value is autonomously applied according to the hardness of the grasped object. However, there is a problem in that it is difficult to hold them.

【0005】この発明の目的は、把持対象物の硬さが未
知の場合でも、これに応じて把持制御方法もしくは制御
目標値を自律的に変化させることにより、把持対象物を
破壊することなく把持し、更に、把持対象物を完全に把
持していないと判断した場合は、制御目標値を変更し、
把持対象物を一旦放し、視覚センサによりロボットハン
ドに対する把持対象物の相対位置と姿勢を計測し、ロボ
ットアームによりロボットハンドを再度把持対象物を把
持できる位置まで移動した後、繰り返し把持を試み、ま
た、把持に失敗した場合も同様に、制御目標値を変更
し、視覚センサによりロボットハンドに対する把持対象
物の相対位置と姿勢を計測し、ロボットアームにより、
ロボットハンドが再度把持対象物を把持できる位置まで
移動した後、繰り返し把持を試みることで、いずれの場
合でも最終的に完全に把持対象物を把持することができ
る把持方法、及びこの方法を実現するための装置を提供
することにある。
The object of the present invention is to grasp the object to be grasped without destroying it by autonomously changing the grasping control method or the control target value depending on the hardness of the object to be grasped, even if the hardness of the object is unknown. If it is determined that the gripping target is not gripped completely, the control target value is changed,
Release the object to be grasped once, measure the relative position and orientation of the object to be grasped with the robot hand using the visual sensor, move the robot hand to the position where the robot hand can grasp the object to be grasped again, and then try to repeatedly grasp the object. Similarly, when the gripping fails, the control target value is changed, the relative position and the posture of the gripping target with respect to the robot hand are measured by the visual sensor, and the robot arm
A gripping method in which the gripping target can be finally gripped completely in any case by moving the robot hand to a position where the gripping target can be gripped again and then repeatedly gripping, and this method is realized. To provide a device for.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明では、ロボット
ハンド1に、対象物との接触を検知するための接触セン
サ6、対象物との接触時及び把持過程時での対象物の把
持間隔を与える位置センサ8、把持対象物から受ける反
力を計測する力センサ9を3つ搭載し、制御計算機4に
より、これらのセンサ信号から、ハンド駆動出力信号を
生成し、さらに物体把持が達成されたかどうかを各セン
サの出力で判断し、確実な把持を達成できるように装置
を構成する。
According to the present invention, the robot hand 1 is provided with a contact sensor 6 for detecting contact with an object, and a gripping interval for the object during contact with the object and during the gripping process. The position sensor 8 provided and three force sensors 9 for measuring the reaction force received from the object to be grasped are mounted, and the control computer 4 generates a hand drive output signal from these sensor signals, and whether or not object grasping has been achieved. The device is configured so that it can be determined by the output of each sensor to achieve reliable gripping.

【0007】硬さが未知の把持対象物を把持するため
に、把持対象物との接触を接触センサ6の反応により判
定し、同時に、把持対象物の把持方向の長さを位置セン
サ8により計測し、その値を制御初期値として制御計算
機4に記憶する。制御計算機4は、把持対象物との接触
後の把持過程において、把持対象物変形量、すなわち、
計測された把持対象物の把持方向の長さに関する変形目
標率と、把持対象物からロボットハンド1の対象物把持
部構体10の受ける反力目標値という2つの制御目標を
持ち、位置センサ8の信号と力センサ9の信号を両方モ
ニタしながら、そのうちの一方が達成されるまで制御を
行う。このように位置制御と力制御を同時に行い、最終
的に把持対象物に適応した制御方式で把持を行う。
In order to grasp an object to be grasped whose hardness is unknown, the contact with the object to be grasped is judged by the reaction of the contact sensor 6, and at the same time, the length of the object to be grasped in the grasping direction is measured by the position sensor 8. Then, the value is stored in the control computer 4 as the control initial value. In the gripping process after the contact with the grip target, the control computer 4 calculates the grip target deformation amount, that is,
The position sensor 8 has two control targets, that is, a deformation target rate related to the length of the gripping target object in the gripping direction and a reaction force target value received by the target object gripping structure 10 of the robot hand 1 from the gripping target object. While monitoring both the signal and the signal of the force sensor 9, control is performed until one of them is achieved. In this way, the position control and the force control are simultaneously performed, and finally the gripping is performed by the control method adapted to the gripping target.

【0008】把持対象物の変形目標率ないし対象物把持
部構体10の受ける反力目標値のどちらか一方が制御目
標値に整定した時点で把持できたと判断し、ロボットハ
ンド1を鉛直上方へわずかに移動し、その時の接触セン
サ6の出力により把持対象物を完全に把持したかどうか
を判断し、把持対象物のずれを検知した場合は、制御目
標値を変更し、把持対象物を一旦放し、視覚センサ11
によりロボットハンド1に対する把持対象物の相対距離
と姿勢を計測し、ロボットアーム2によりロボットハン
ド1を再度把持対象物を把持できる位置まで移動した
後、再び把持を試み、また把持失敗(把持対象物落下)
を検知した場合は、制御目標値を修正し、視覚センサ1
1により把持対象物のロボットハンド1に対する相対位
置と姿勢を計測し、ロボットアーム2によりロボットハ
ンド1を再度把持対象物を把持できる位置へ移動した
後、再び物体把持を試みるようなリトライ機能をもたせ
る。
When it is determined that either one of the deformation target rate of the grasped object or the reaction force target value received by the object grasping structure 10 is set to the control target value, the robot hand 1 is slightly moved vertically upward. When the displacement of the grasped object is detected, the control target value is changed and the grasped object is once released. , Visual sensor 11
The relative distance and the posture of the gripping target with respect to the robot hand 1 are measured by the robot arm 1, and the robot arm 1 moves the robot hand 1 to a position where the gripping target can be gripped again, and then the gripping is tried again. Fall)
If it is detected, the control target value is corrected and the visual sensor 1
1 is used to measure the relative position and orientation of the grasped object with respect to the robot hand 1, and after the robot arm 2 moves the robot hand 1 to a position where the grasped object can be grasped again, a retry function is provided so that the object grasping is tried again. .

【0009】ロボットハンド1において、物体把持に対
する適応性の高いロボットハンド1を構成するために、
対象物把持部構体へ3種のセンサ(接触センサ6、位置
センサ8、力センサ9)を把持対象物の中心を接触セン
サ6及び力センサ9の両方が捕らえることができ、かつ
対象物の把持を位置センサ8が妨げることのないように
搭載する。
In order to configure the robot hand 1 that is highly adaptable to gripping an object,
3 types of sensors (contact sensor 6, position sensor 8 and force sensor 9) are grasped by the object grasping part structure. Both the contact sensor 6 and the force sensor 9 can grasp the center of the object and grasp the object. Are mounted so that the position sensor 8 does not interfere with them.

【0010】[0010]

【作用】この発明では、ロボットハンド1は、把持対象
物の硬さに応じて、位置制御系ないし、力制御系のどち
らかにより制御され、物体把持を行う。さらに接触セン
サ6の信号から物体把持が不完全であると判断した場合
ないし把持に失敗した場合は、制御計算機4により制御
目標値を再設定し、視覚センサ11により把持対象物の
ロボットハンド1に対する相対位置と姿勢を計測し、ロ
ボットアーム2によりロボットハンド1を再度把持対象
物を把持できる位置へ移動した後、再度物体把持の過程
か実行され、最終的に位置制御系または力制御系により
確実な物体把持を達成する。
In the present invention, the robot hand 1 is controlled by either the position control system or the force control system according to the hardness of the object to be gripped, and grips the object. Further, when it is determined from the signal of the contact sensor 6 that the object gripping is incomplete or the gripping fails, the control target value is reset by the control computer 4, and the visual sensor 11 sets the object to be gripped on the robot hand 1. After measuring the relative position and posture, the robot arm 2 moves the robot hand 1 to a position where the object to be gripped can be gripped again, and then the object gripping process is executed again, and finally the position control system or force control system ensures Achieves excellent object gripping.

【0011】[0011]

【実施例】【Example】

実施例1.図1が装置全体の構成図である。1〜11は
図の説明に示した通りである。対象物の把持は、駆動部
5、制御計算機4、センサ信号処理部3に電源を投入
し、制御計算機4へ物体把持を開始するための指令を入
力した後、開始される。まず、視覚センサ11により把
持対象物のロボットハンド1に対する相対位置と姿勢を
計測し、この情報に基づいてロボットアーム2により把
持対象物を把持できる位置までロボットハンド1を移動
し、最終的にロボットハンド1が把持対象物を把持する
まで図3の動作シーケンスに従って自動的に制御が行わ
れる。
Example 1. FIG. 1 is a block diagram of the entire apparatus. 1 to 11 are as shown in the description of the drawing. The gripping of the object is started after the driving unit 5, the control computer 4, and the sensor signal processing unit 3 are powered on and a command for starting the object gripping is input to the control computer 4. First, the visual sensor 11 measures the relative position and orientation of the grasped object with respect to the robot hand 1, and based on this information, the robot arm 2 moves the robot hand 1 to a position where the grasped object can be grasped, and finally the robot Control is automatically performed according to the operation sequence of FIG. 3 until the hand 1 grips the gripping target.

【0012】図2はロボットハンド1に実装した3種の
センサ(接触センサ6、位置センサ8、力センサ9)の
搭載方法である。接触センサ6には、超高感度圧力セン
サを使用している。このセンサは、接触センサレバー7
を介して、間接的に把持対象物と接触するようにしてい
る。これは接触センサ6の耐荷重制約と防水のためであ
る。接触の検知は、把持対象物と接触センサレバー7と
の接触により生ずる荷重変化を捕らえることにより判断
する。位置センサ8には、トランスデューサを用いてい
る。対象物把持部構体の間隔に応じてトランスデューサ
からの電圧出力が変化するので、把持間隔を知ることが
できる。力センサ9には、高感度歪ゲージを使用してい
る。3つの力センサ9のうち、一つは接触センサレバー
7の後ろにあたる部分に取り付けられ、把持対象物の中
心にかかる力を捕らえるように設置されている。把持対
象物から受ける力により、歪ゲージが変形するため抵抗
値が変化し、これを電圧変化として検知することで反力
を知ることができる。これら3種のセンサからの信号
は、すべてセンサ信号処理部3へ送られて、制御計算機
4が処理できるように変換される。
FIG. 2 shows a method of mounting the three types of sensors (contact sensor 6, position sensor 8 and force sensor 9) mounted on the robot hand 1. An ultra-sensitive pressure sensor is used as the contact sensor 6. This sensor is the contact sensor lever 7
It is made to contact the object to be grasped indirectly via the. This is because the load resistance of the contact sensor 6 is restricted and the contact sensor 6 is waterproof. The detection of contact is determined by capturing the load change caused by the contact between the object to be grasped and the contact sensor lever 7. A transducer is used as the position sensor 8. Since the voltage output from the transducer changes according to the distance between the object gripping part structures, the gripping interval can be known. A high-sensitivity strain gauge is used for the force sensor 9. One of the three force sensors 9 is attached to a portion behind the contact sensor lever 7, and is installed so as to capture the force applied to the center of the object to be grasped. The strain gauge deforms due to the force received from the grasped object, so that the resistance value changes, and the reaction force can be known by detecting this as a voltage change. The signals from these three types of sensors are all sent to the sensor signal processing unit 3 and converted so that the control computer 4 can process them.

【0013】図3は、硬さが未知の把持対象物の把持に
至るまでの動作シーケンスである。まず、視覚センサ1
1により把持対象物のロボットハンド1に対する相対位
置と姿勢を計測し(把持対象物の初期位置と姿勢計測1
2)、この情報に基づいてロボットアーム2により把持
対象物を把持できる位置までロボットハンド1を移動す
る。これは、ロボットハンドの初期位置設定13に相当
する。次に、制御計算機4から対象物把持指令を出し、
対象物把持を開始する。この間は、ロボットハンド1の
物体把持部構体は一定速度で対象物に接近する。物体把
持部構体が把持対象物と接触14すると、これを接触セ
ンサ6が検知する。接触センサ6は、対象物把持部構体
10の両側についており、両方の接触センサ6が把持対
象物との接触を検知したら、その時の位置センサ8の値
を把持対象物体の把持方向の長さとして記憶する。次
に、位置制御および力制御15にはいる。この過程よ
り、ロボットハンドは2つの制御系により制御されるこ
とになる。1つは、把持対象物変形率を目標とする位置
制御である。これは把持対象物の把持方向の長さに対す
る変形率のことである。もう1つは、把持対象物からロ
ボットハンド1の対象物把持部構体10の受ける反力目
標値を制御目標とする力制御である。制御計算機4は、
これら2つの制御のうちどちらか一方が整定するまで、
位置センサ8、力センサ9の値と、各制御目標値とを常
に比較しながらロボットハンド1を制御する。両制御モ
ードの切り分けの例を簡単に示すと次の通りである。例
えば、把持対象物が豆腐のように、柔らかい物体の時
は、位置制御による変形目標率に制御され、ベアリング
ボールのように硬い物体であれば、ほとんど変形が発生
しないため、力制御による反力目標値に制御される。
FIG. 3 shows an operation sequence up to the grasping of an object to be grasped whose hardness is unknown. First, the visual sensor 1
1 measures the relative position and orientation of the grasped object with respect to the robot hand 1 (initial position and orientation measurement of grasped object 1
2) Based on this information, the robot hand 1 is moved to a position where the robot arm 2 can grasp the object to be grasped. This corresponds to the initial position setting 13 of the robot hand. Next, issue an object gripping command from the control computer 4,
Start gripping the object. During this time, the object gripping part structure of the robot hand 1 approaches the object at a constant speed. When the object gripping structure contacts the object to be gripped 14, the contact sensor 6 detects this. The contact sensors 6 are on both sides of the object gripping part structure 10. When both contact sensors 6 detect contact with the object to be gripped, the value of the position sensor 8 at that time is taken as the length in the gripping direction of the object to be gripped. Remember. Next, the position control and force control 15 is entered. Through this process, the robot hand is controlled by the two control systems. One is position control that targets the deformation rate of the grasped object. This is the deformation rate with respect to the length of the object to be gripped in the gripping direction. The other is force control in which a control target is a reaction force target value received by the object gripping body structure 10 of the robot hand 1 from the gripping target. The control computer 4
Until either one of these two controls settles,
The robot hand 1 is controlled while constantly comparing the values of the position sensor 8 and the force sensor 9 with the respective control target values. The following is a brief description of an example of dividing the control modes. For example, when the object to be grasped is a soft object such as tofu, it is controlled by the deformation target rate by position control, and if it is a hard object such as a bearing ball, almost no deformation occurs. Controlled to the target value.

【0014】位置制御で把持達成20または、力制御で
把持達成16と判断した時点で、ロボットアーム2によ
りわずかに鉛直上方へ把持対象物を持ち上げ17、その
時、接触センサ6の出力により把持失敗18を検知した
場合は、ロボットハンド1を開き22、視覚センサ11
により再度把持対象物のロボットハンド1に対する相対
位置と姿勢を計測し、この情報に基づいてロボットアー
ム2により把持対象物を再度把持できる位置までロボッ
トハンド1を移動し、再び物体把持を試みる。制御目標
値の修正は、位置制御達成20により把持できたと判断
した場合は、位置制御の目標値を上げ21、力制御達成
16により把持できたと判断した場合は、力制御の目標
値を上げる19ことで対応する。なお、各制御における
目標値の増分は、あらかじめ規定し、制御計算機に記憶
させておく。以上のように制御目標値を修正しながら、
最終的に把持達成23されるまでこの制御を繰り返す。
When it is judged that the gripping is achieved 20 by the position control or the gripping is achieved 16 by the force control, the robot arm 2 slightly lifts the object to be grasped 17 vertically upward, and at that time, the output of the contact sensor 6 causes the gripping failure 18 If the robot sensor 1 detects, the robot hand 1 is opened 22, the visual sensor 11
Then, the relative position and orientation of the grasped object with respect to the robot hand 1 are measured again, and based on this information, the robot hand 1 is moved to a position where the grasped object can be grasped again by the robot arm 2, and an attempt is made to grasp the object again. The correction of the control target value is performed by increasing the target value 21 of the position control when it is determined that the gripping can be achieved by the position control achievement 20, and by increasing the target value of the force control 19 when it is determined that the gripping can be achieved by the force control achievement 16. Deal with that. The increment of the target value in each control is defined in advance and stored in the control computer. While correcting the control target value as described above,
This control is repeated until gripping is finally achieved 23.

【0015】図4はこの発明による物体把持の制御ブロ
ック図である。把持対象物の変形目標率を目標とする位
置制御と、反力目標値を目標とする力制御という2つの
フィードバック制御が並行に実行されることを示してい
る。また、センサ信号処理部3からの信号を制御計算機
4へフィードバックすることにより、把持達成が確実に
行われたかどうかを判断し、もし把持が不完全ないし失
敗した場合は、視覚センサ11からの信号を処理し、把
持対象物のロボットハンドに対する相対位置と姿勢を計
算し、ロボットアーム2に対しロボットハンド1を把持
対象物を再度把持できる位置まで移動するための指令を
出し、ロボットハンド1が把持対象物を再度把持できる
位置まで移動したことを確認後、目標変形率設定24な
いし、反力目標値設定25を再度行い、位置制御及び力
制御を再度実行する。
FIG. 4 is a control block diagram for grasping an object according to the present invention. It is shown that two feedback controls are performed in parallel, that is, position control targeting the target deformation ratio of the grasped object and force control targeting the reaction force target value. Further, by feeding back the signal from the sensor signal processing unit 3 to the control computer 4, it is judged whether or not the gripping has been achieved reliably, and if the gripping is incomplete or failed, the signal from the visual sensor 11 is sent. The robot hand 1 calculates the relative position and orientation of the gripping target with respect to the robot hand, and issues a command to the robot arm 2 to move the robot hand 1 to a position where the gripping target can be gripped again. After confirming that the object has been moved to a position where it can be gripped again, the target deformation rate setting 24 or the reaction force target value setting 25 is performed again, and the position control and the force control are performed again.

【0016】実施例2.4種のセンサのうち位置センサ
8にはトランスデューサのかわりに光、ないし、レーザ
などを用いた測距センサ、あるいは、ロボットハンド1
内蔵のモータにエンコーダをつけることでも同様の機能
を実現できる。
Embodiment 2.4 Of the four types of sensors, the position sensor 8 is a distance measuring sensor using light or a laser instead of a transducer, or the robot hand 1.
The same function can be realized by attaching an encoder to the built-in motor.

【0017】[0017]

【発明の効果】この発明は、把持対象物の硬さが未知で
ある場合、または、把持対象物体が複数あり、その硬さ
に非常にばらつきがある場合効果的である。特に、他天
体(月、火星など)上のような極限環境における物体把
持作業においては、把持対象に関する硬さ情報はほとん
どない状況下で、物体を把持しなければならず、その際
に把持対象物に適応した把持を行うことができると考え
られる。
The present invention is effective when the hardness of the object to be grasped is unknown, or when there are a plurality of objects to be grasped and the hardness thereof is extremely uneven. In particular, when grasping an object in an extreme environment such as another celestial body (moon, Mars, etc.), the object must be grasped under the condition that there is almost no hardness information about the grasped object. It is considered that the grip suitable for an object can be performed.

【0018】また、逆に、制御情報により、対象物の物
理的情報を得ることができるという効果もある。すなわ
ち、どのような制御過程を経て把持されたかを知ること
により、対象物の硬さに関する判断基準が得られる。
On the contrary, there is an effect that the physical information of the object can be obtained by the control information. That is, by knowing what kind of control process has been performed to grip the object, the criterion for the hardness of the object can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例1で示す物体把持装置の全体
構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an object gripping device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例1で示すロボットハンド1に
搭載する3種のセンサの配置図である。
FIG. 2 is a layout diagram of three types of sensors mounted on the robot hand 1 according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例1で示す物体把持に至るまで
の動作シーケンスである。
FIG. 3 is an operation sequence up to object grasping according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例1で示す物体把持装置の制御
ブロック図である。
FIG. 4 is a control block diagram of the object gripping device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】従来の力制御による物体把持装置の制御ブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a control block diagram of a conventional object gripping device by force control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボットハンド 2 ロボットアーム 3 センサ信号処理部 4 制御計算機 5 駆動部 6 接触センサ 7 接触センサレバー 8 位置センサ 9 力センサ 10 対象物把持部構体 11 視覚センサ 1 Robot Hand 2 Robot Arm 3 Sensor Signal Processing Unit 4 Control Calculator 5 Drive Unit 6 Contact Sensor 7 Contact Sensor Lever 8 Position Sensor 9 Force Sensor 10 Object Grasping Structure 11 Visual Sensor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 把持対象物との接触状態を判定できる少
なくとも2個の接触センサと、把持対象物の把持間隔を
計測できる位置センサと、把持の際、把持対象物より受
ける反力を計測できる少なくとも2つの力センサを備え
た1組の対象物把持部構体と、前記対象物把持部構体を
把持方向で直線運動させるための駆動機構及びモータか
らなるロボットハンドと、把持対象物とロボットハンド
との相対位置と姿勢を計測するための視覚センサと、前
記4種のセンサ(接触センサ、位置センサ、力センサ、
視覚センサ)からの信号を計算機の処理できる信号に変
換し、これを計算機に送るセンサ信号処理部と、前記セ
ンサ信号処理部からの対象物把持状態に関する信号を受
けて、前記ロボットハンドの物体把持に関する運動を制
御するための信号を生成する制御計算機と、前記制御計
算機からの制御信号を前記ロボットハンドを駆動できる
だけの電力に変換して、前記ロボットハンドの駆動機構
及びモータへ送り、更に前記4種のセンサ(接触セン
サ、位置センサ、力センサ、視覚センサ)へ電力を供給
するための駆動部と、前記ロボットハンドと接続し、こ
れを移動させるためのロボットアームと、前記ロボット
アームの運動を制御するための信号を生成する前記制御
計算機と、前記制御計算機からの信号を前記ロボットア
ームを駆動できるだけの電力に変換し、これを前記ロボ
ットアームへ送る前記駆動部とを構成要素とする物体把
持装置。
1. A at least two contact sensor capable of determining a contact state with a grasped object, a position sensor capable of measuring a grasping interval of the grasped object, and a reaction force received from the grasped object at the time of grasping. A set of an object gripping part structure including at least two force sensors, a robot hand including a drive mechanism and a motor for linearly moving the object gripping part structure, a gripping target object and a robot hand. A visual sensor for measuring the relative position and orientation of the vehicle, and the four types of sensors (contact sensor, position sensor, force sensor,
A signal from a visual sensor) is converted into a signal that can be processed by a computer, and a sensor signal processing unit that sends the signal to the computer and a signal regarding the object gripping state from the sensor signal processing unit are received, and the object gripping of the robot hand is performed. A control computer for generating a signal for controlling the movement of the robot hand, and a control signal from the control computer is converted into electric power enough to drive the robot hand, and the electric power is sent to a drive mechanism and a motor of the robot hand, and A drive unit for supplying electric power to various kinds of sensors (contact sensor, position sensor, force sensor, visual sensor), a robot arm for connecting to the robot hand and moving the robot hand, and a motion of the robot arm. The control computer that generates a signal for controlling and the signal from the control computer can drive the robot arm. Is converted to electric power, the object gripping device as a constituent element and said driving unit for sending it to the robot arm.
【請求項2】 視覚センサにより把持対象物のロボット
ハンドに対する相対位置と姿勢を計測し、ロボットアー
ムにより、ロボットハンドを把持対象物を把持すること
のできる位置まで移動し、ロボットハンドを把持対象物
に接触するまで動かし、把持対象物との接触を接触セン
サの反応により判定し、同時に、把持対象物の把持方向
の長さを位置センサにより計測し、その値を制御初期値
として制御計算機に記憶し、そして制御計算機は、把持
対象物との接触後の把持過程において、把持対象物変形
量、すなわち、計測された把持対象物の把持方向の長さ
に関する変形目標率と、把持対象物からロボットハンド
の対象物把持部構体の受ける反力目標率という2つの制
御目標を持ち、位置センサの信号と力センサの信号を両
方モニタしながら、そのうちの一方が達成されるまで制
御を行う過程を有し、位置制御系と力制御系が把持対象
物体によって自律的に選択されることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の物体把持装置の制御方法。
2. A visual sensor measures the relative position and orientation of the grasped object with respect to the robot hand, and the robot arm moves the robot hand to a position where it can grasp the grasped object, and the robot hand grasps the grasped object. The contact sensor determines the contact with the object to be grasped by the reaction of the contact sensor.At the same time, the length of the object to be grasped in the grasping direction is measured by the position sensor, and the value is stored in the control computer as the control initial value. Then, the control computer, in the gripping process after the contact with the gripping target object, the deformation amount of the gripping target object, that is, the deformation target rate regarding the measured length of the gripping target object in the gripping direction, and the gripping target object from the robot. It has two control targets, the reaction force target ratio received by the object gripping part structure of the hand, while monitoring both the position sensor signal and the force sensor signal, The object gripping according to claim 1, further comprising a process of performing control until one of them is achieved, and the position control system and the force control system are autonomously selected by a gripping target object. Device control method.
【請求項3】 把持対象物の変形目標率ないし対象物把
持部構体の受ける反力目標値のどちらか一方が制御目標
値に整定した時点で把持できたと判断し、ロボットハン
ドを、鉛直上方へわずかに移動し、その時の接触センサ
の出力により把持対象物を完全に把持したかどうかを判
断し、不完全な把持状態の場合には、制御目標値を修正
し、把持をやめて把持対象物を放し、視覚センサにより
再度把持対象物のロボットハンドに対する相対位置と姿
勢を計測し、ロボットアームによりロボットハンドを再
度把持対象物を把持できる位置へ移動し、また把持失敗
(把持対象物落下)を検知した場合も同様に、視覚セン
サにより再度把持対象物のロボットハンドに対する相対
位置と姿勢を計測し、制御目標値を修正し、ロボットア
ームによりロボットハンドを再度把持対象物を把持でき
る位置へ移動した後、再び物体把持の過程を行うような
リトライ機能を有することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の物体把持装置の制御方法。
3. It is judged that the robot hand can be grasped vertically when either one of the deformation target rate of the grasped object or the reaction force target value received by the object grasping structure is set to the control target value, and the robot hand is moved vertically upward. It moves slightly, and it is judged from the output of the contact sensor whether or not the gripping target is completely gripped.If the gripping condition is incomplete, the control target value is corrected and gripping is stopped. Then, the visual sensor again measures the relative position and orientation of the gripping target with respect to the robot hand, the robot arm moves the robot hand again to a position where the gripping target can be gripped, and gripping failure (falling of the gripping target) is detected. In the same manner, the visual sensor again measures the relative position and orientation of the grasped object with respect to the robot hand, corrects the control target value, and uses the robot arm to move the robot. The control method of the object gripping apparatus according to claim 1, further comprising a retry function of performing the object gripping process again after moving the hand to a position where the gripping target can be gripped again.
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