JPH0643036B2 - 把持装置 - Google Patents
把持装置Info
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- JPH0643036B2 JPH0643036B2 JP60293968A JP29396885A JPH0643036B2 JP H0643036 B2 JPH0643036 B2 JP H0643036B2 JP 60293968 A JP60293968 A JP 60293968A JP 29396885 A JP29396885 A JP 29396885A JP H0643036 B2 JPH0643036 B2 JP H0643036B2
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- center
- gripped
- grasped
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Description
【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は、建設作業用マニピュレータや搬送用ロボット
のような把持装置に関するものである。
のような把持装置に関するものである。
Ｂ．従来の技術 建設作業用マニピュレータ等、重量物を把持する把持装
置は、把持対象である被把持物体を安定に把持するため
に３本以上の把持指を具備するのが一般的であり、例え
ば第９図には、４本の把持指２ａ，２ｂ，２ｃおよび２
ｄの先端に取付けた把持部３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄ
により被把持物体１が把持されるものが示されている。
なお、本明細書では第９図に示すように定めたｘ−ｙ−
ｚ座標系により以下説明する。
置は、把持対象である被把持物体を安定に把持するため
に３本以上の把持指を具備するのが一般的であり、例え
ば第９図には、４本の把持指２ａ，２ｂ，２ｃおよび２
ｄの先端に取付けた把持部３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄ
により被把持物体１が把持されるものが示されている。
なお、本明細書では第９図に示すように定めたｘ−ｙ−
ｚ座標系により以下説明する。
把持対象となる被把持物体１を最も安定して把持するた
めには、被把持物体１の重心が、各把持指２ａと２ｂに
取付けられた把持部３ａと３ｂとの離間距離の中心，換
言すると複数の把持指の把持中心位置に位置されるよう
に把持する必要がある。すなわち、第１０図(a)に示す
ように、被把持物体１の重心Ｇが、２つの把持部３ａと
３ｂの各中心点ＯａとＯｂとを結ぶ線の中心点
ｏ（１＝２＝L/2でありこの点を把持中心位置と呼
ぶ）に位置されていると、被把持物体１を把持する各一
対の把持部３ａと３ｃおよび３ｂと３ｄでそれぞれ分担
する荷重Ｗ１およびＷ２は等しくなるので、被把持物体
１が安定して把持される。ここで、Ｗは被把持物体１の
重量を表し、Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２である。
めには、被把持物体１の重心が、各把持指２ａと２ｂに
取付けられた把持部３ａと３ｂとの離間距離の中心，換
言すると複数の把持指の把持中心位置に位置されるよう
に把持する必要がある。すなわち、第１０図(a)に示す
ように、被把持物体１の重心Ｇが、２つの把持部３ａと
３ｂの各中心点ＯａとＯｂとを結ぶ線の中心点
ｏ（１＝２＝L/2でありこの点を把持中心位置と呼
ぶ）に位置されていると、被把持物体１を把持する各一
対の把持部３ａと３ｃおよび３ｂと３ｄでそれぞれ分担
する荷重Ｗ１およびＷ２は等しくなるので、被把持物体
１が安定して把持される。ここで、Ｗは被把持物体１の
重量を表し、Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２である。
しかし、第１０図(b)のように、重心Ｇが中心点ｏか
らずれてしまう（１≠２≠L/2）と、一方の一対の
把持部３ａと３ｃが分担する荷重Ｗ１よりも他方の一対
の把持部３ｂと３ｄが分担する荷重Ｗ２が大きくなって
しまう。また、第１０図(c)のように重心Ｇが把持部３
ａと３ｂとの間に存在せず、その外側に位置するような
場合には、一対の把持部３ｂと３ｄが物体１の重量Ｗ以
上の荷重Ｗ２を分担しなければならなくなってしまう。
らずれてしまう（１≠２≠L/2）と、一方の一対の
把持部３ａと３ｃが分担する荷重Ｗ１よりも他方の一対
の把持部３ｂと３ｄが分担する荷重Ｗ２が大きくなって
しまう。また、第１０図(c)のように重心Ｇが把持部３
ａと３ｂとの間に存在せず、その外側に位置するような
場合には、一対の把持部３ｂと３ｄが物体１の重量Ｗ以
上の荷重Ｗ２を分担しなければならなくなってしまう。
このように荷重の分担が偏ると、大きな荷重を分担する
把持部の把持性能が悪化し、把持部と被把持物体との間
の最大摩擦力以上の荷重分担となった場合には、被把持
物体１が把持部から滑落してしまうことになる。そこで
従来は、このような被把持物体１の滑落を防止するた
め、把持部による把持力を大きくして最大摩擦力を大き
くするようにしていた。
把持部の把持性能が悪化し、把持部と被把持物体との間
の最大摩擦力以上の荷重分担となった場合には、被把持
物体１が把持部から滑落してしまうことになる。そこで
従来は、このような被把持物体１の滑落を防止するた
め、把持部による把持力を大きくして最大摩擦力を大き
くするようにしていた。
Ｃ．発明が解決しようとする問題点 しかし、最大摩擦力を大きくすると、把持対象である被
把持物体１が把持部によって押し潰されて破壊された
り、変形されたりしてしまう。また、把持力を増加させ
るためには、把持装置の構造が複雑となったり、装置が
大型化されたりしてしまう。
把持物体１が把持部によって押し潰されて破壊された
り、変形されたりしてしまう。また、把持力を増加させ
るためには、把持装置の構造が複雑となったり、装置が
大型化されたりしてしまう。
本発明の目的は、被把持物体を破壊したり変形したりす
ることのない必要最小限の把持力で物体を把持すること
ができ、しかも物体を安定して把持することのできる把
持装置を提供することにある。
ることのない必要最小限の把持力で物体を把持すること
ができ、しかも物体を安定して把持することのできる把
持装置を提供することにある。
Ｄ．問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するために本発明に係る把持装置は、
被把持物体を両側から挟むように配置された少なくとも
３本の把持指を、アクチュエータにより被把持物体の両
側から押圧してこの被把持物体を把持する把持装置にお
いて、把持指に設けられその把持指が把持している被把
持物体における各把持指の分担荷重を検出する荷重検出
手段と、その検出結果から被把持物体の重心の水平方向
に沿った位置を算出するとともに、複数の把持指による
把持の中心位置と被把持物体の重心位置との水平方向の
ずれ量を算出する第１の演算手段と、水平方向のずれ量
を算出した姿勢に対して被把持物体を傾けたときに荷重
検出手段により検出された各把持指の分担荷重の値と、
水平方向のずれ量を算出したときに荷重検出手段により
検出された各把持指の分担荷重の値とに基づいて、被把
持物体の重心の垂直方向に沿った位置を算出するととも
に、複数の把持指による把持の中心位置と被把持物体の
重心位置との垂直方向のずれ量を算出する第２の演算手
段と、水平方向および垂直方向のずれ量が所定値以上の
ときに把持指による被把持物体の把持を解除し、水平方
向および垂直方向のずれ量だけ把持中心位置を移動させ
て把持指により被把持物体を再度把持するアクチュエー
タ制御手段と、を具備したことを特徴とする。
被把持物体を両側から挟むように配置された少なくとも
３本の把持指を、アクチュエータにより被把持物体の両
側から押圧してこの被把持物体を把持する把持装置にお
いて、把持指に設けられその把持指が把持している被把
持物体における各把持指の分担荷重を検出する荷重検出
手段と、その検出結果から被把持物体の重心の水平方向
に沿った位置を算出するとともに、複数の把持指による
把持の中心位置と被把持物体の重心位置との水平方向の
ずれ量を算出する第１の演算手段と、水平方向のずれ量
を算出した姿勢に対して被把持物体を傾けたときに荷重
検出手段により検出された各把持指の分担荷重の値と、
水平方向のずれ量を算出したときに荷重検出手段により
検出された各把持指の分担荷重の値とに基づいて、被把
持物体の重心の垂直方向に沿った位置を算出するととも
に、複数の把持指による把持の中心位置と被把持物体の
重心位置との垂直方向のずれ量を算出する第２の演算手
段と、水平方向および垂直方向のずれ量が所定値以上の
ときに把持指による被把持物体の把持を解除し、水平方
向および垂直方向のずれ量だけ把持中心位置を移動させ
て把持指により被把持物体を再度把持するアクチュエー
タ制御手段と、を具備したことを特徴とする。
Ｅ．作用 被把持物体を把持して保持した時の複数の把持指の分担
荷重を荷重検出手段で測定し、その測定結果に基づい
て、第１の演算手段は、被把持物体の重心の水平方向に
沿った位置を算出するとともに、複数の把持指による把
持の中心位置と被把持物体の重心位置との水平方向のず
れ量を算出する。また、第２の演算手段は、水平方向の
ずれ量を算出した姿勢に対して被把持物体を傾けたとき
荷重検出手段により検出された各把持指の分担荷重の値
と、水平方向のずれ値を算出したときに荷重検出手段に
より検出された各把持指の分担荷重の値とに基づいて、
被把持物体の重心の垂直方向に沿った位置を算出すると
ともに、複数の把持指による把持の中心位置と被把持物
体の重心位置との垂直方向のずれ量を算出する。水平方
向および垂直方向のずれ量が所定値以上の場合には、把
持指による被把持物体の把持を解除し、水平方向および
垂直方向のずれ量だけ把持中心位置を移動させて把持指
により被把持物体を再度把持し、重心位置と把持指にお
ける把持中心位置とを一致させる。
荷重を荷重検出手段で測定し、その測定結果に基づい
て、第１の演算手段は、被把持物体の重心の水平方向に
沿った位置を算出するとともに、複数の把持指による把
持の中心位置と被把持物体の重心位置との水平方向のず
れ量を算出する。また、第２の演算手段は、水平方向の
ずれ量を算出した姿勢に対して被把持物体を傾けたとき
荷重検出手段により検出された各把持指の分担荷重の値
と、水平方向のずれ値を算出したときに荷重検出手段に
より検出された各把持指の分担荷重の値とに基づいて、
被把持物体の重心の垂直方向に沿った位置を算出すると
ともに、複数の把持指による把持の中心位置と被把持物
体の重心位置との垂直方向のずれ量を算出する。水平方
向および垂直方向のずれ量が所定値以上の場合には、把
持指による被把持物体の把持を解除し、水平方向および
垂直方向のずれ量だけ把持中心位置を移動させて把持指
により被把持物体を再度把持し、重心位置と把持指にお
ける把持中心位置とを一致させる。
Ｆ．実施例 以下、図示した実施例に基づいて、本発明に係る把持装
置を具体的に説明する。
置を具体的に説明する。
本実施例では、第９図に示した把持指２ａ〜２ｄと把持
物質３ａ〜３ｄとが、二軸荷重検出器としてのピン形ロ
ードセル４ａ〜４ｄで連結され、各連結部に作用するｘ
およびｙ方向の荷重がピン形ロードセル４ａ〜４ｄで検
出されるようになっている。ここで、ピン形ロードセル
４ａ〜４ｄは荷重検出手段を構成する。
物質３ａ〜３ｄとが、二軸荷重検出器としてのピン形ロ
ードセル４ａ〜４ｄで連結され、各連結部に作用するｘ
およびｙ方向の荷重がピン形ロードセル４ａ〜４ｄで検
出されるようになっている。ここで、ピン形ロードセル
４ａ〜４ｄは荷重検出手段を構成する。
第１図は本実施例の制御ブロックを示し、ピン形ロード
セル４ａ〜４ｄはＣＰＵ等で構成された演算手段５に接
続され、演算手段５では後述するように被把持物体１の
重心およびずれ量を演算し、そのずれ量の結果をアクチ
ュエータ制御手段６に供給する。その制御手段６は、各
把持指２ａ〜２ｄをｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に駆動
させるアクチュエータ群７に所定の制御信号を供給し、
把持部３ａ〜３ｄによる被把持物体１の把持位置をずれ
量に応じて補正するようになっている。
セル４ａ〜４ｄはＣＰＵ等で構成された演算手段５に接
続され、演算手段５では後述するように被把持物体１の
重心およびずれ量を演算し、そのずれ量の結果をアクチ
ュエータ制御手段６に供給する。その制御手段６は、各
把持指２ａ〜２ｄをｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に駆動
させるアクチュエータ群７に所定の制御信号を供給し、
把持部３ａ〜３ｄによる被把持物体１の把持位置をずれ
量に応じて補正するようになっている。
演算手段５はロードセル４ａ〜４ｄの出力信号から、一
方の一対の把持部３ａと３ｃが分担する荷重Ｗ１と他方
の把持部３ｂと３ｄが分担する荷重Ｗ２とを求め、これ
ら分担荷重Ｗ１，Ｗ２から被把持物体１の重心Ｇの位置
を求めるとともに、重心Ｇの位置と、把持部３ａの中心
点Ｏａと把持部３ｂの中心点Ｏｂとを結ぶ線の中心位
置ｏとの偏差ｚｏ（第１０図(b)参照）を求める。
方の一対の把持部３ａと３ｃが分担する荷重Ｗ１と他方
の把持部３ｂと３ｄが分担する荷重Ｗ２とを求め、これ
ら分担荷重Ｗ１，Ｗ２から被把持物体１の重心Ｇの位置
を求めるとともに、重心Ｇの位置と、把持部３ａの中心
点Ｏａと把持部３ｂの中心点Ｏｂとを結ぶ線の中心位
置ｏとの偏差ｚｏ（第１０図(b)参照）を求める。
以下、演算手段５による演算について説明する。
第２図を参照するに、被把持物体１が垂直方向に姿勢制
御されている把持部３ａ〜３ｄに把持されている場合に
は、一方の一対の把持部３ａ，３ｃによる把持力Ｆ
１は、ピン形ロードセル４ａ，４ｃのｘ軸方向の検出出
力Ｆxa＝Ｆxcで示され、また、一対の把持部３ａ，３ｃ
による分担荷重Ｗ１は、ピン形ロードセル４ａ，４ｃの
ｙ軸方向の検出出力Ｆya，Ｆycとの和、すなわち、Ｗ１
＝Ｆya＋Ｆycで示される。また、他方の一対の把持部３
ｂ，３ｄによる把持力Ｆ２も同様にして、ロードセル４
ｂ，４ｄのｘ軸方向の検出出力Ｆxb＝Ｆxdで示され、分
担荷重Ｗ２は、ｙ軸方向の検出出力ＦybとＦydとの和か
ら、Ｗ２＝Ｆyb＋Ｆydで示される。
御されている把持部３ａ〜３ｄに把持されている場合に
は、一方の一対の把持部３ａ，３ｃによる把持力Ｆ
１は、ピン形ロードセル４ａ，４ｃのｘ軸方向の検出出
力Ｆxa＝Ｆxcで示され、また、一対の把持部３ａ，３ｃ
による分担荷重Ｗ１は、ピン形ロードセル４ａ，４ｃの
ｙ軸方向の検出出力Ｆya，Ｆycとの和、すなわち、Ｗ１
＝Ｆya＋Ｆycで示される。また、他方の一対の把持部３
ｂ，３ｄによる把持力Ｆ２も同様にして、ロードセル４
ｂ，４ｄのｘ軸方向の検出出力Ｆxb＝Ｆxdで示され、分
担荷重Ｗ２は、ｙ軸方向の検出出力ＦybとＦydとの和か
ら、Ｗ２＝Ｆyb＋Ｆydで示される。
第３図に示すように把持物体１がある傾きをもって姿勢
制御されている把持部３ａ〜３ｄに把持されている場合
には、分担荷重Ｗ１のｘ方向成分Ｗ1xがＷ1x＝Ｆxc−Ｆ
xaとなり、ｙ方向成分Ｗ1yがＷ1y＝Ｆyc＋Ｆyaとなるの
で、分担荷重Ｗ１は、 となる。
制御されている把持部３ａ〜３ｄに把持されている場合
には、分担荷重Ｗ１のｘ方向成分Ｗ1xがＷ1x＝Ｆxc−Ｆ
xaとなり、ｙ方向成分Ｗ1yがＷ1y＝Ｆyc＋Ｆyaとなるの
で、分担荷重Ｗ１は、 となる。
なお、第２図および第３図では、分担荷重Ｗ１の作用点
が一対の把持部３ａと３ｃとのｘ方向における中心位置
となっているが、その作用点が中心からｘ方向に偏倚し
ていても、各ピン形ロードセル４ａ，４ｃのｙ軸方向の
検出出力ＦyaとＦycとが異なるだけで、上記(1)式の値
は変らない。
が一対の把持部３ａと３ｃとのｘ方向における中心位置
となっているが、その作用点が中心からｘ方向に偏倚し
ていても、各ピン形ロードセル４ａ，４ｃのｙ軸方向の
検出出力ＦyaとＦycとが異なるだけで、上記(1)式の値
は変らない。
このようにして求められた分担荷重Ｗ１，Ｗ２の値か
ら、次のように重心Ｇの位置を求める。
ら、次のように重心Ｇの位置を求める。
第１０図(a)において、荷重Ｗ１の作用点から重心Ｇま
での距離を１、荷重Ｗ２の作用点から重心Ｇまでの距
離を２、荷重Ｗ１とＷ２の作用点間の距離をＬとすれ
ば、 Ｗ１×１＝Ｗ２×２(2) となり、１＋２＝Ｌであるから、(2)式は Ｗ１×１＝Ｗ２×（Ｌ−１）(3) と書き直すことができる。(3)式から１を求めると、 となる。なお、作用点間の距離Ｌは、把持部３ａと３ｂ
および３ｃと３ｄの中心間距離で既知である。
での距離を１、荷重Ｗ２の作用点から重心Ｇまでの距
離を２、荷重Ｗ１とＷ２の作用点間の距離をＬとすれ
ば、 Ｗ１×１＝Ｗ２×２(2) となり、１＋２＝Ｌであるから、(2)式は Ｗ１×１＝Ｗ２×（Ｌ−１）(3) と書き直すことができる。(3)式から１を求めると、 となる。なお、作用点間の距離Ｌは、把持部３ａと３ｂ
および３ｃと３ｄの中心間距離で既知である。
したがって、把持部３ａと３ｂとの中心位置、すなわち
把持指の把持中心位置ｏに対する重心Ｇの位置のずれ
量ｚｏは、 と表わすことができる。
把持指の把持中心位置ｏに対する重心Ｇの位置のずれ
量ｚｏは、 と表わすことができる。
次に、第４図に示すフローチャートによって本実施例に
おける手順を説明する。
おける手順を説明する。
まず、所定の起動信号に応答してシーケンス制御手段８
からアクチュエータ制御手段６に制御信号が供給される
と、アクチュエータ群７が駆動制御され、把持対象とな
る被把持物体１をつかんで僅かに持ち上げ、ロードセル
４ａ，４ｃによってｘ方向の把持力Ｆxa，Ｆxcおよびｙ
方向の分担荷重Ｆya，Ｆycを検出する。これらの検出さ
れた値に基づいて、(1)式より分担荷重Ｗ１を計算して
求める。同様に、把持部３ｂ，３ｄに設けられたロード
セル４ｂ，４ｄからの検出値により分担荷重Ｗ２を計算
して求める。
からアクチュエータ制御手段６に制御信号が供給される
と、アクチュエータ群７が駆動制御され、把持対象とな
る被把持物体１をつかんで僅かに持ち上げ、ロードセル
４ａ，４ｃによってｘ方向の把持力Ｆxa，Ｆxcおよびｙ
方向の分担荷重Ｆya，Ｆycを検出する。これらの検出さ
れた値に基づいて、(1)式より分担荷重Ｗ１を計算して
求める。同様に、把持部３ｂ，３ｄに設けられたロード
セル４ｂ，４ｄからの検出値により分担荷重Ｗ２を計算
して求める。
そして、求められた分担荷重Ｗ１およびＷ２に基づい
て、(4)式および(5)式よりずれ量ｚｏを計算して求め
る。このずれ量ｚｏが、設定値Ｋ１との関係で｜ｚｏ｜
＜Ｋ１である場合には、被把持物体１が安定に把持され
ているとみなし、所定のアクチュエータを駆動してその
まま所定の位置まで移動する。｜ｚｏ｜＜Ｋ１でない場
合には、被把持物体１をいったんおろし、アクチュエー
タにより把持部３ａ〜３ｄをｚｏに相当する距離だけｚ
方向にずらし、アクチュエータを駆動して再び把持して
上記計算を行う。このような作業を｜ｚｏ｜＜Ｋ１とな
るまで繰り返せば、重心Ｇからの重力の作用線が、各一
対の把持部３ａ，３ｃと３ｂ，３ｄとの間の中心ｏを
通るように把持することができる。
て、(4)式および(5)式よりずれ量ｚｏを計算して求め
る。このずれ量ｚｏが、設定値Ｋ１との関係で｜ｚｏ｜
＜Ｋ１である場合には、被把持物体１が安定に把持され
ているとみなし、所定のアクチュエータを駆動してその
まま所定の位置まで移動する。｜ｚｏ｜＜Ｋ１でない場
合には、被把持物体１をいったんおろし、アクチュエー
タにより把持部３ａ〜３ｄをｚｏに相当する距離だけｚ
方向にずらし、アクチュエータを駆動して再び把持して
上記計算を行う。このような作業を｜ｚｏ｜＜Ｋ１とな
るまで繰り返せば、重心Ｇからの重力の作用線が、各一
対の把持部３ａ，３ｃと３ｂ，３ｄとの間の中心ｏを
通るように把持することができる。
なお、第３図のように傾いた場合には、荷重Ｗ１とＷ２
のｙ方向成分の比率は等しく、 Ｗ1y／Ｗ１＝Ｗ2y／Ｗ２ となるので、(4)式，(5)式のＷ１、Ｗ２の代わりにＷ1
y，Ｗ2yを用いることもできる。この場合、Ｗ1y，Ｗ2y
はロードセル４ａ〜４ｄのｙ軸方向検出出力Ｆya〜Ｆyd
により、 Ｗ1y＝Ｆya＋Ｆyc Ｗ2y＝Ｆyb＋Ｆyd と表わすことができ、計算が簡略化される。
のｙ方向成分の比率は等しく、 Ｗ1y／Ｗ１＝Ｗ2y／Ｗ２ となるので、(4)式，(5)式のＷ１、Ｗ２の代わりにＷ1
y，Ｗ2yを用いることもできる。この場合、Ｗ1y，Ｗ2y
はロードセル４ａ〜４ｄのｙ軸方向検出出力Ｆya〜Ｆyd
により、 Ｗ1y＝Ｆya＋Ｆyc Ｗ2y＝Ｆyb＋Ｆyd と表わすことができ、計算が簡略化される。
ところで、第２図や第１０図(a)〜(c)で説明したもの
は、把持部３ａの中心点Ｏａと把持部３ｂの中心点Ｏｂ
とを結んだ線の上に被把持物体１の重心Ｇがあるが、
重心Ｇが上記線上にない場合、例えば、第５図(a)に
示すように線よりもｙ方向に距離ｙｏだけ、換言する
とずれ量ｙｏだけ線より上方に重心Ｇが位置する場合
には、被把持物体１をつかんだ後の搬送姿勢も考慮しな
くてはならない。
は、把持部３ａの中心点Ｏａと把持部３ｂの中心点Ｏｂ
とを結んだ線の上に被把持物体１の重心Ｇがあるが、
重心Ｇが上記線上にない場合、例えば、第５図(a)に
示すように線よりもｙ方向に距離ｙｏだけ、換言する
とずれ量ｙｏだけ線より上方に重心Ｇが位置する場合
には、被把持物体１をつかんだ後の搬送姿勢も考慮しな
くてはならない。
すなわち、把持装置の姿勢を常に一定い保って把持物体
１を運搬すれば、被把持物体１の重量の作用線が常に把
持指の把持中心位置ｏを通るので、各一対の把持部３
ａと３ｃおよび３ｂと３ｄでそれぞれ分担される荷重Ｗ
１，Ｗ２は変化せず、安定した搬送が行なえる。ところ
が、把持装置の姿勢が途中で変化する時、例えば第５図
(b)に示すように把持部３ａと３ｂとを結ぶ線が傾く
場合には、各一対の把持部３ａと３ｃおよび３ｂと３ｄ
の荷重分担Ｗ１，Ｗ２が変わってしまう。
１を運搬すれば、被把持物体１の重量の作用線が常に把
持指の把持中心位置ｏを通るので、各一対の把持部３
ａと３ｃおよび３ｂと３ｄでそれぞれ分担される荷重Ｗ
１，Ｗ２は変化せず、安定した搬送が行なえる。ところ
が、把持装置の姿勢が途中で変化する時、例えば第５図
(b)に示すように把持部３ａと３ｂとを結ぶ線が傾く
場合には、各一対の把持部３ａと３ｃおよび３ｂと３ｄ
の荷重分担Ｗ１，Ｗ２が変わってしまう。
従って、搬送途中に把持装置の姿勢が変わる場合には、
次のような演算に基づいて、把持部３ａおよび３ｂの各
中心点ＯａとＯｂとを結んだ線上に被把持物体１の重
心Ｇが位置するようにｙ方向につかみ直すことも必要と
なる。
次のような演算に基づいて、把持部３ａおよび３ｂの各
中心点ＯａとＯｂとを結んだ線上に被把持物体１の重
心Ｇが位置するようにｙ方向につかみ直すことも必要と
なる。
この場合の演算手段５による演算例を次に述べる。
第５図(b)を参照するに、線が傾いた場合、把持部３
ａおよび３ｂの各中心点ＯａおよびＯｂから重心Ｇまで
の距離１および２は、１ ＋２＝Ｌ×cosθ と表わせるから、上記(4)式は、 と表わせる。(6)式のＷ１およびＷ２はｚ方向の力の成
分であり、ｘおよびｙ方向の２軸荷重を検出するように
したピン形ロードセル４ａ〜４ｄではｚ方向の力成分を
検出することができないが、第５図(b)において、Ｗ
１′およびＷ２′で示したｙ軸方向の荷重はピン形ロー
ドセル４ａ〜４ｄのｙ軸方向検出出力からわかり、その
荷重Ｗ１′およびＷ２′について、 Ｗ１′＝Ｗ１×cosθ，Ｗ２′＝Ｗ２×cosθ が成り立つから、上記(6)式は、 と表わすことができ、ピン形ロードセル４ａ〜４ｄから
のｙ軸方向検出出力に基づいて検出されたＷ１′，Ｗ
２′を用いて距離１を計算することができる。また、
同様に距離２も と表わすことができる。
ａおよび３ｂの各中心点ＯａおよびＯｂから重心Ｇまで
の距離１および２は、１ ＋２＝Ｌ×cosθ と表わせるから、上記(4)式は、 と表わせる。(6)式のＷ１およびＷ２はｚ方向の力の成
分であり、ｘおよびｙ方向の２軸荷重を検出するように
したピン形ロードセル４ａ〜４ｄではｚ方向の力成分を
検出することができないが、第５図(b)において、Ｗ
１′およびＷ２′で示したｙ軸方向の荷重はピン形ロー
ドセル４ａ〜４ｄのｙ軸方向検出出力からわかり、その
荷重Ｗ１′およびＷ２′について、 Ｗ１′＝Ｗ１×cosθ，Ｗ２′＝Ｗ２×cosθ が成り立つから、上記(6)式は、 と表わすことができ、ピン形ロードセル４ａ〜４ｄから
のｙ軸方向検出出力に基づいて検出されたＷ１′，Ｗ
２′を用いて距離１を計算することができる。また、
同様に距離２も と表わすことができる。
従って、第５図(c)から、線から重心Ｇまでのｙ方向
の距離ｙｏについて、 が成り立つので、距離ｙｏは、 と表わすことができる。なお、把持部３ａ〜３ｄの各中
心点Ｏａ〜Ｏｄを含む面の傾き角度θは、マニピュレー
タ等の把持装置の各関節角から計算することができる。
の距離ｙｏについて、 が成り立つので、距離ｙｏは、 と表わすことができる。なお、把持部３ａ〜３ｄの各中
心点Ｏａ〜Ｏｄを含む面の傾き角度θは、マニピュレー
タ等の把持装置の各関節角から計算することができる。
このようにして、上記距離ｙｏが求められるので、ｙｏ
が零となるように把持部３ａ〜３ｄによる把持装置を変
更すれば、重心Ｇが線上に位置し、把持装置による被
把持物体１の把持姿勢が変わっても、各一対の把持部３
ａと３ｃおよび３ｂと３ｄによる荷重分担は一定であ
り、安定した把持ができる。
が零となるように把持部３ａ〜３ｄによる把持装置を変
更すれば、重心Ｇが線上に位置し、把持装置による被
把持物体１の把持姿勢が変わっても、各一対の把持部３
ａと３ｃおよび３ｂと３ｄによる荷重分担は一定であ
り、安定した把持ができる。
この場合の手順を、第６図に示すフローチャートを用い
て説明する。なお、第６図に示す手順は第４図に示した
手順によりｚ方向の重心位置の補正を終えた後に実行す
るものである。
て説明する。なお、第６図に示す手順は第４図に示した
手順によりｚ方向の重心位置の補正を終えた後に実行す
るものである。
まず、把持物体１をつかんで僅かに持ち上げ、ｙ−ｚ面
内で予め設定した角度θだけ把持指２ａ〜２ｄを回転さ
せ、ロードセル４ａ〜４ｄからの検出信号により各方向
の荷重Ｆxa〜ＦxdおよびＦya〜Ｆydを検出する。
内で予め設定した角度θだけ把持指２ａ〜２ｄを回転さ
せ、ロードセル４ａ〜４ｄからの検出信号により各方向
の荷重Ｆxa〜ＦxdおよびＦya〜Ｆydを検出する。
そして、これらの検出した値に基づいて、Ｗ１′および
Ｗ２′をそれぞれ(1)式により計算して求め、この計算
結果を用いて、(10)式により距離ｙｏを計算する。そし
て、算出されたｙｏの絶対値と設定値Ｋ２とを比較し、
｜ｙｏ｜＜Ｋ２であれば、被把持物体１をそのまま所定
の位置まで移動させる。また、｜ｙｏ｜＜Ｋ２でない場
合には、被把持物体１を元に戻すべく回動角θだけ回転
させてからいったんおろし、求めた距離ｙｏだけアクチ
ュエータにより把持部３ａ〜３ｄによる把持位置を補正
して再び把持する。そして、｜ｙｏ｜＜Ｋ２が満足され
るまで同様の手順を繰り返すことになる。
Ｗ２′をそれぞれ(1)式により計算して求め、この計算
結果を用いて、(10)式により距離ｙｏを計算する。そし
て、算出されたｙｏの絶対値と設定値Ｋ２とを比較し、
｜ｙｏ｜＜Ｋ２であれば、被把持物体１をそのまま所定
の位置まで移動させる。また、｜ｙｏ｜＜Ｋ２でない場
合には、被把持物体１を元に戻すべく回動角θだけ回転
させてからいったんおろし、求めた距離ｙｏだけアクチ
ュエータにより把持部３ａ〜３ｄによる把持位置を補正
して再び把持する。そして、｜ｙｏ｜＜Ｋ２が満足され
るまで同様の手順を繰り返すことになる。
次に、第４図に示す手順と第６図に示す手順とを同時に
実行、上記ｚ方向のずれ量ｚｏとｙ方向の距離ｙｏとを
同時に演算して同時に補正する手順について説明する。
実行、上記ｚ方向のずれ量ｚｏとｙ方向の距離ｙｏとを
同時に演算して同時に補正する手順について説明する。
この場合の演算方法についてまず以下説明する。
第７図(a)に示すｚ方向のずれ量ｚｏの値は、前述した
(5)式より計算することができる。そして、第７図(c)か
ら、距離ｙｏについて、 が成り立つから、距離ｙｏは、 と表わされ、これにより距離ｙｏを計算することができ
る。
(5)式より計算することができる。そして、第７図(c)か
ら、距離ｙｏについて、 が成り立つから、距離ｙｏは、 と表わされ、これにより距離ｙｏを計算することができ
る。
このようにして、ｚｏおよびｙｏが求められるから、こ
れらの値が零となるように把持部３ａ〜３ｄによる把持
位置をｙ方向およびｚ方向についてアクチュエータによ
り並行して変更すれば、ｚｏおよびｙｏの補正が一度に
できる。
れらの値が零となるように把持部３ａ〜３ｄによる把持
位置をｙ方向およびｚ方向についてアクチュエータによ
り並行して変更すれば、ｚｏおよびｙｏの補正が一度に
できる。
この場合の手順について第８図に示すフローチャートを
参照して説明する。まずずれ量ｚｏの値を求め、次に被
把持物体１を所定角θだけ傾けてずれ量ｙｏを計算して
求める。これら各値の絶対値｜ｚｏ｜，｜ｙｏ｜の値を
設定値Ｋ１およびＫ２と比較し、両者が設定値Ｋ１およ
びＫ２よりも小さいと判定された後に被把持物体１を搬
送する。｜ｚｏ｜および／または｜ｙｏ｜がＫ１および
／またはＫ２よりもそれぞれ大きい場合には、｜ｚｏ｜
＜Ｋ１および，｜ｙｏ｜＜Ｋ２となるまで同じ手順を繰
り返す。
参照して説明する。まずずれ量ｚｏの値を求め、次に被
把持物体１を所定角θだけ傾けてずれ量ｙｏを計算して
求める。これら各値の絶対値｜ｚｏ｜，｜ｙｏ｜の値を
設定値Ｋ１およびＫ２と比較し、両者が設定値Ｋ１およ
びＫ２よりも小さいと判定された後に被把持物体１を搬
送する。｜ｚｏ｜および／または｜ｙｏ｜がＫ１および
／またはＫ２よりもそれぞれ大きい場合には、｜ｚｏ｜
＜Ｋ１および，｜ｙｏ｜＜Ｋ２となるまで同じ手順を繰
り返す。
以上の実施例では把持指が４本の場合について説明した
が、３本あるいは５本以上の把持指を備えた把持装置の
場合も、各把持部の荷重の分担率から被把持物体の重心
を求めることができるので、重心が各把持指の把持中心
に位置するように把持位置を補正することにより、上述
したと同様に安定した搬送が可能となる。
が、３本あるいは５本以上の把持指を備えた把持装置の
場合も、各把持部の荷重の分担率から被把持物体の重心
を求めることができるので、重心が各把持指の把持中心
に位置するように把持位置を補正することにより、上述
したと同様に安定した搬送が可能となる。
Ｇ．発明の効果 以上説明したように、この発明に係る把持装置では、被
把持物体の重心位置と把持指の把持中心位置とのずれを
二次元的に測定し、この測定結果に基づいて被把持物体
の重心位置を把持指の把持中心位置に二次元的に一致さ
せて搬送するようにしたので、被把持物体の重心が各把
持指間の中心に位置した状態で被把持物体を把持でき、
安定した把持状態を確保することができる。特に、搬送
作業中に被把持物体の搬送姿勢が変化した場合でも、搬
送位置変化によって把持指への分担荷重が変化すること
がなく、被把持物体の搬送姿勢によらず極めて安定した
把持状態を維持することができる。
把持物体の重心位置と把持指の把持中心位置とのずれを
二次元的に測定し、この測定結果に基づいて被把持物体
の重心位置を把持指の把持中心位置に二次元的に一致さ
せて搬送するようにしたので、被把持物体の重心が各把
持指間の中心に位置した状態で被把持物体を把持でき、
安定した把持状態を確保することができる。特に、搬送
作業中に被把持物体の搬送姿勢が変化した場合でも、搬
送位置変化によって把持指への分担荷重が変化すること
がなく、被把持物体の搬送姿勢によらず極めて安定した
把持状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明に係る物体把持装置の一実施例の制
御系統を示すブロック図、第２図は把持物体を把持した
状態にある一対の把持部の正面図で水平状態にある場合
を示しており、第３図は同じく正面図で傾いた状態にあ
る場合を示し、第４図は本発明の一実施例における処理
手順例を示すフローチャート、第５図(a)乃至第５図(c)
はｙ方向のずれ量の演算方向を説明する図、第６図はそ
の処理手順例を示すフローチャート、第７図(a)乃至第
７図(c)はｙおよびｚ方向のずれ量の演算方法を説明す
る図、第８図はその処理手順例を示すフローチャート、
第９図は、被把持物体が把持指によって把持された状態
の斜視図、第１０図(a)〜(c)は従来の把持装置の問題点
を説明するための図であると共に、ｚ方向のずれ量の演
算方法を説明するための図である。 １：把持物体、２ａ〜２ｄ：把持指 ３ａ〜３ｄ：把持部、４ａ〜４ｄ：ロードセル ６：アクチュエータ制御手段 ７：アクチュエータ群 ８：シーケンス制御手段
御系統を示すブロック図、第２図は把持物体を把持した
状態にある一対の把持部の正面図で水平状態にある場合
を示しており、第３図は同じく正面図で傾いた状態にあ
る場合を示し、第４図は本発明の一実施例における処理
手順例を示すフローチャート、第５図(a)乃至第５図(c)
はｙ方向のずれ量の演算方向を説明する図、第６図はそ
の処理手順例を示すフローチャート、第７図(a)乃至第
７図(c)はｙおよびｚ方向のずれ量の演算方法を説明す
る図、第８図はその処理手順例を示すフローチャート、
第９図は、被把持物体が把持指によって把持された状態
の斜視図、第１０図(a)〜(c)は従来の把持装置の問題点
を説明するための図であると共に、ｚ方向のずれ量の演
算方法を説明するための図である。 １：把持物体、２ａ〜２ｄ：把持指 ３ａ〜３ｄ：把持部、４ａ〜４ｄ：ロードセル ６：アクチュエータ制御手段 ７：アクチュエータ群 ８：シーケンス制御手段
Claims (1)
- 【請求項１】被把持物体を両側から挟むように配置され
た少なくとも３本の把持指を、アクチュエータにより前
記被把持物体の両側から押圧してこの被把持物体を把持
する把持装置において、 前記把持指に設けられその把持指が把持している前記被
把持物体における前記各把持指の分担荷重を検出する荷
重検出手段と、 その検出結果から前記被把持物体の重心の水平方向に沿
った位置を算出するとともに、前記複数の把持指による
把持の中心位置と前記被把持物体の重心位置との水平方
向のずれ量を算出する第１の演算手段と、 前記水平方向のずれ量を算出した姿勢に対して前記被把
持物体を傾けたときに前記荷重検出手段により検出され
た前記各把持指の分担荷重の値と、前記水平方向のずれ
量を算出したときに前記荷重検出手段により検出された
前記各把持指の分担荷重の値とに基づいて、前記被把持
物体の重心の垂直方向に沿った位置を算出するととも
に、前記複数の把持指による把持の中心位置と前記被把
持物体の重心位置との垂直方向のずれ量を算出する第２
の演算手段と、 前記水平方向および垂直方向のずれ量が所定値以上のと
きに前記把持指による前記被把持物体の把持を解除し、
前記水平方向および垂直方向のずれ量だけ把持中心位置
を移動させて前記把持指により前記被把持物体を再度把
持するアクチュエータ制御手段と、を具備したことを特
徴とする把持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293968A JPH0643036B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 把持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293968A JPH0643036B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 把持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62152686A JPS62152686A (ja) | 1987-07-07 |
| JPH0643036B2 true JPH0643036B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=17801521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60293968A Expired - Lifetime JPH0643036B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 把持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643036B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140316572A1 (en) * | 2013-04-18 | 2014-10-23 | Fanuc Corporation | Control device for robot for conveying workpiece |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5594132B2 (ja) * | 2010-12-28 | 2014-09-24 | トヨタ自動車株式会社 | 把持装置 |
| JP5828740B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2015-12-09 | 本田技研工業株式会社 | 搬送時負荷算出方法及び搬送時負荷算出システム |
| JP6007636B2 (ja) * | 2012-07-20 | 2016-10-12 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御システム及びロボット制御装置 |
| KR101438971B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-09-15 | 현대자동차주식회사 | 로봇그리퍼 및 그 제어방법 |
| JP7028092B2 (ja) * | 2018-07-13 | 2022-03-02 | オムロン株式会社 | 把持姿勢評価装置及び把持姿勢評価プログラム |
| JP6966401B2 (ja) | 2018-08-31 | 2021-11-17 | ファナック株式会社 | ロボットハンド |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5976795A (ja) * | 1982-10-23 | 1984-05-01 | 落合 芳博 | マニピユレ−タ |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP60293968A patent/JPH0643036B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140316572A1 (en) * | 2013-04-18 | 2014-10-23 | Fanuc Corporation | Control device for robot for conveying workpiece |
| DE102014005434B4 (de) * | 2013-04-18 | 2016-03-17 | Fanuc Corporation | Steuerungseinrichtung für einen Roboter zur Beförderung eines Werkstücks |
| US9296103B2 (en) * | 2013-04-18 | 2016-03-29 | Fanuc Corporation | Control device for robot for conveying workpiece |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62152686A (ja) | 1987-07-07 |
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