JPH08197467A - Motion control device and motion control method in link device, and motion control device and motion control method in artificial hand - Google Patents

Motion control device and motion control method in link device, and motion control device and motion control method in artificial hand

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JPH08197467A
JPH08197467A JP7008930A JP893095A JPH08197467A JP H08197467 A JPH08197467 A JP H08197467A JP 7008930 A JP7008930 A JP 7008930A JP 893095 A JP893095 A JP 893095A JP H08197467 A JPH08197467 A JP H08197467A
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links
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Abstract

PURPOSE: To unify force control and position (or speed) control so as to realize the skillful motion of a link connected body with much simpler control rules in a link device provided with the link connected body formed by connecting plural links in the relatively movable state and a motor for imparting operating force to at least one of the links so as to generate optional contact motion with an object in the external world to the link connected body. CONSTITUTION: A first index representing the moving speed of a link connected body is detected by a first detecting means 85, and a second index representing external force applied to the link connected body is detected by a second detecting means PS. A motor M is controlled by a driving control means 81 so that a third index determined on the basis of the first and second indexes coincides with a specified target index.

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、複数のリンクが相対運
動可能に結合されて成るリンク結合体と、前記リンクの
少なくとも1つに作動力を与えて前記リンク結合体に外
界の物体との任意の接触運動を生じさせるモータとを備
えるリンク装置、ならびに該リンク装置を適用した人工
ハンドにおいて、外界の物体との任意の接触運動を制御
するための運動制御装置および運動制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a link coupling body in which a plurality of links are coupled so that they can move relative to each other, and an actuating force is applied to at least one of the links to provide an external object to the link coupling body. The present invention relates to a motion control device and a motion control method for controlling a contact motion with an external object in a link device including a motor that causes a contact motion, and an artificial hand to which the link device is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボットなど多数のリンクの結合体の制
御において、位置制御や速度制御は公知公用に供されて
いる。また外界の物体との接触を主として力の面から最
適に制御するものとして、力制御の概念も実用化されて
いる。実際に器用なロボットを実現する場合には、位置
(または速度) 制御と力制御とを使い分けて、ロボット
が物体に接触するまでは位置 (または速度) 制御を行
い、物体と接触した後は、力センサなどの情報を用いて
力制御を加味した運動制御を行っている。
2. Description of the Related Art Position control and speed control are publicly known for controlling a combination of many links such as a robot. In addition, the concept of force control has been put into practical use as a means for optimally controlling contact with an external object mainly from the viewpoint of force. When actually realizing a dexterous robot, the position
(Or velocity) control and force control are used separately, position (or velocity) control is performed until the robot contacts the object, and after contact with the object, force control is added using information from force sensors. The movement is controlled.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】力制御を行う場合に
は、仮想的なばねを計算機上で作りだし、ばね特性を利
用して位置変化を力の変化に置き換えて制御するのであ
るが、ばねの仮想モデルを作るには、より大きな計算機
資源を必要とするし、結果としてできたモデルを制御す
るにも、より高速で大型の計算機を必要とする。もしこ
こで力制御と位置 (または速度) 制御が単純な理論で融
和でき、ロボットの運動がよりシンプルな制御式で記述
できれば、それだけ安価なコンピュータでロボットを器
用に動かすことができる。また従来のように違う2つの
理論を使い分けると、その切替え時のロボットの動きを
滑らかには行い難いと言う欠点もあったが、同一の理論
で制御ができれば、より滑らかなロボットの運動が実現
できる。
When performing force control, a virtual spring is created on a computer, and the position change is controlled by changing the force using the spring characteristic. Creating a virtual model requires more computer resources, and controlling the resulting model also requires a faster, larger computer. If force control and position (or velocity) control can be integrated by a simple theory and the robot motion can be described by a simpler control equation, the robot can be dexterously moved by an inexpensive computer. Also, if two different theories are used as in the past, it is difficult to smoothly move the robot when switching between them, but if the same theory can be used for control, a smoother robot movement can be realized. it can.

【0004】このような問題を解決するための技術が、
たとえば特公平5−66610号公報等で開示されてい
るが、そのような先行技術でもなお制御則が複雑であ
る。
A technique for solving such a problem is
For example, as disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 5-66610, the control law is still complicated even in such a prior art.

【0005】本発明は、力制御および位置(または速
度)制御の統一を行い、より一層単純な制御則でリンク
結合体および人工ハンドの器用な運動を実現することを
第1の目的とする。
A first object of the present invention is to unify force control and position (or speed) control, and to realize a dexterous motion of a link joint and an artificial hand with a simpler control law.

【0006】ところで、従来の力制御では、リンクを駆
動するためのモータの電流を検知するセンサや接触セン
サを別に設け、そのセンサ出力を利用してモータへの電
流値を制御するものが公知である。しかるに電流の検知
だけに頼る方式は、モータ以降の減速機などが持つフリ
クション抵抗が大きなシステムでは、その精度が極端に
悪くなると言う欠点をもつ。これに対して力センサは精
度の点で優れているが、現在実用化されている力センサ
は、歪みゲージを正確に貼った形式や外力で抵抗値の変
わる高分子材料などを用いた高価なものであるために、
使用例が極めて限られているのが現状である。また、ロ
ボットが作業をするときには長いアームをかなりの速度
で動かさなければならず、効率よくかつ高速でアームを
駆動するにはアームの先端質量はできるだけ軽いことが
望まれる。これに対し、力センサを指などの先端部に設
けることは、それだけ質量増加をもたらし、作業能率を
低下させることになる。またセンサを先端部に設けれ
ば、複雑な動きをするリンクにセンサからの情報伝達の
ための経路 (たとえば電気配線) を配置する必要が生
じ、結果的にリンクの寸法重量を増加させることにな
る。したがってセンサはできるだけ軽く、かつその設置
場所も先端部から遠く離れた腕の中や胴体部に収納でき
る方が望ましい。
By the way, in the conventional force control, it is known that a sensor for detecting the current of the motor for driving the link and a contact sensor are separately provided and the current value to the motor is controlled by utilizing the sensor output. is there. However, the method relying only on the detection of the current has a drawback that the accuracy thereof becomes extremely poor in a system in which a reduction gear after the motor has a large friction resistance. On the other hand, the force sensor is superior in terms of accuracy, but the force sensor currently in practical use is expensive because it uses a strain gauge accurately attached type or a polymer material whose resistance value changes with external force. To be
At present, the use cases are extremely limited. Further, when the robot works, a long arm must be moved at a considerable speed, and it is desired that the tip mass of the arm is as light as possible in order to drive the arm efficiently and at high speed. On the other hand, providing the force sensor at the tip of a finger or the like causes an increase in mass and reduces work efficiency. Also, if the sensor is provided at the tip, it becomes necessary to arrange a path (for example, electrical wiring) for transmitting information from the sensor in a link that moves in a complicated manner, resulting in an increase in dimensional weight of the link. Become. Therefore, it is desirable that the sensor be as light as possible and that it be installed at a place where it can be housed in the arm or the body that is far away from the tip.

【0007】本発明は、減速機などを使用するリンク結
合体や人工ハンドの制御にも使用し得る高精度で安価な
力センサを用いるとともに、その設置場所に大きな自由
度を持たせ得るようにすることを第2の目的とする。
The present invention uses a highly accurate and inexpensive force sensor that can also be used for controlling a link joint using a speed reducer or an artificial hand, and has a great degree of freedom in its installation location. The second purpose is to do so.

【0008】上記第1の目的を実現するにあたって、力
制御および位置(または速度)制御の統一手段が高価で
あっては、第2の目的を実現したことにはならない。
In realizing the first object, if the unity means for the force control and the position (or speed) control is expensive, the second object cannot be achieved.

【0009】そこで本発明は、力制御および位置(また
は速度)制御の統一を行うことのできる安価で確実な手
法を提供することを第3の目的とする。
Therefore, a third object of the present invention is to provide an inexpensive and reliable method capable of unifying force control and position (or speed) control.

【0010】またリンク結合体の運動制御にあたって、
物体と接触した後に次の動作制御をを行うことがあり、
その場合、物体との接触を確実に検知する必要がある。
In controlling the motion of the link combination,
The following motion control may be performed after contact with an object,
In that case, it is necessary to reliably detect the contact with the object.

【0011】本発明の第4の目的は、リンク結合体の物
体への接触を確実にかつ容易に検知し得るようにするこ
とである。
A fourth object of the present invention is to make it possible to reliably and easily detect the contact of the link assembly with an object.

【0012】また知能ロボットの制御にあたっては、ロ
ボット周辺の世界について、ある程度の知識を人間側で
用意し、ロボットは指令に基づいてこれらの知識を参照
しつつ最適な行動を起こすことが、ロボットの知能化の
一つの方向である。この概念に基づく場合、ロボットに
与える知識はできるだけ詳細に記述することが、ロボッ
トの行動の知性を左右することになるが、詳細に世界環
境を記述するには、膨大な時間と労力とを必要とする。
そこで人間は簡単な記述を行い、ロボットが行動を繰り
返す中でその詳細な属性を獲得して、人間の記述したも
のを補強・改訂していくことがより現実的と思われる。
In controlling the intelligent robot, the human side prepares a certain amount of knowledge about the world around the robot, and the robot refers to such knowledge based on a command to take an optimal action. This is one direction of intelligence. Based on this concept, it is necessary to describe the knowledge given to the robot in as much detail as possible, which affects the intelligence of the robot's behavior, but it takes a great deal of time and effort to describe the world environment in detail. And
Therefore, it seems more realistic for a human to make a simple description, acquire detailed attributes of the robot as he repeats his actions, and reinforce or revise what the human has described.

【0013】本発明の第5の目的は、ロボットの周辺に
あってロボットが掴む対象物体の硬さに関して上記の概
念を適用し、その結果、人間は凡その硬さを記述してお
くだけで良く、ロボットがその物体に触れることで硬さ
のレベルを更に詳細に検知し、検知した結果を環境モデ
ル内の物体の本当の硬さとして書換え可能とすることで
ある。
A fifth object of the present invention is to apply the above concept to the hardness of a target object which is around the robot and is grasped by the robot. As a result, a human only needs to describe the hardness. Well, the robot can detect the hardness level in more detail by touching the object and rewrite the detection result as the true hardness of the object in the environment model.

【0014】さらにまた、ハンドはアームの先端に設け
られて物体に近づくわけであるが、アーム先端部(手
首)の位置決めにはティーチングによる手法や、少し高
度になると、外界センサを用いた手法などが公知公用に
供されている。しかしいずれの手法を用いても物体に対
する手首の位置(方向も含めて)の精度には必ず誤差を
伴う。ハンド側にこの誤差を吸収できる仕組を用意する
ことができれば、それだけ手首の位置精度が甘くても初
期の目的を達成できることになる。
Furthermore, the hand is provided at the tip of the arm to approach the object. For positioning the tip of the arm (wrist), a teaching method is used, or at a slightly higher level, an external sensor is used. Is publicly known. However, whichever method is used, the accuracy of the wrist position (including the direction) with respect to the object always involves an error. If a mechanism that can absorb this error can be prepared on the hand side, the initial purpose can be achieved even if the wrist position accuracy is poor.

【0015】そこで、本発明の第6の目的は、多少手首
の位置決め精度が甘くてもその誤差を吸収して目標物を
確実に掴むことができるようにすることである。
Therefore, a sixth object of the present invention is to make it possible to reliably grasp a target object by absorbing the error even if the positioning accuracy of the wrist is somewhat unsatisfactory.

【0016】さらにまた、上記の特長を持つハンドで
も、アームの駆動システム側にその誤差の程度が効率よ
く伝われば、場合によってはアーム側で実時間的に目標
位置を修正し、ハンド側の負担を軽減することもできる
し、実時間ではなくても、今回の誤差をフィードバック
することで、アーム側システムのパラメーターを修正す
ることで、次回からはより精度の高い位置決めを行うよ
うに学習する機能を持たせることも可能になる。
Further, even in the hand having the above-mentioned characteristics, if the degree of the error is efficiently transmitted to the arm drive system side, the arm side may correct the target position in real time in some cases, so that the hand side is burdened. Can be reduced, and even if it is not real time, the parameter of the arm side system is corrected by feeding back the error this time, and the function to learn to perform more accurate positioning from the next time It is also possible to have.

【0017】本発明の第7の目的は、物を把持したとき
に目標物とハンドとの位置のずれ量を検出し、このずれ
の程度を上部の制御部にフィードバックして教えること
ができる手法を提供することにある。
A seventh object of the present invention is to detect the amount of deviation between the position of the target object and the hand when the object is gripped, and feed back the degree of this deviation to the upper control unit for teaching. To provide.

【0018】さらに物を把持した状態で、物に加わる外
力が変化したときには、その外力変化に応じてハンド側
で適切な制御を行うことが必要である。
Further, when the external force applied to the object changes while the object is gripped, it is necessary to perform appropriate control on the hand side according to the external force change.

【0019】本発明の第8の目的は、物に加わる外力変
化に応じてハンド側を適切に制御し得るようにすること
である。
An eighth object of the present invention is to enable the hand side to be appropriately controlled according to changes in external force applied to an object.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、請求項1記載の発明は、複数のリンクが相対
運動可能に結合されて成るリンク結合体と、前記リンク
の少なくとも1つに作動力を与えて前記リンク結合体に
外界の物体との任意の接触運動を生じさせるモータとを
備えるリンク装置において、リンク結合体の運動速度を
代表する第1の指標を検出する第1検出手段と、リンク
結合体に加わる外力を代表する第2の指標を検出する第
2検出手段と、第1および第2の指標に基づいて定めた
第3の指標を所定の目標指標に一致させるようにモータ
を駆動する駆動制御手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the first object, the invention according to claim 1 is a link coupling body in which a plurality of links are coupled so as to be capable of relative movement, and at least one of the links. A link device including a motor for applying an actuating force to one of them to cause the link combination to make an arbitrary contact movement with an external object; a first index for detecting a first index representing the movement speed of the link combination; The detection means, the second detection means for detecting the second index representing the external force applied to the link combination, and the third index determined based on the first and second indexes are made to match a predetermined target index. Drive control means for driving the motor as described above.

【0021】また上記第3の目的を達成するために、請
求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の構成に加え
て、統一された物理単位で表現される第1および第2の
指標に基づいて第3の指標を定めるべく、第1および第
2の指標のいずれか一方の物理単位を他方の物理単位に
変換する物理単位変換手段を備えることを特徴とする。
Further, in order to achieve the above-mentioned third object, the invention according to claim 2 is the same as the invention according to claim 1, in addition to the first and second inventions expressed by a unified physical unit. In order to determine the third index based on the index, a physical unit conversion means for converting one physical unit of the first index and the second physical unit to the other physical unit is provided.

【0022】上記第2の目的を達成するために、請求項
3記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能に結合さ
れて成るリンク結合体と、該リンク結合体に外界の物体
との任意の接触運動をさせるべく前記リンクの少なくと
も1つに連結される流体圧アクチュエータと、モータの
作動に応じた流体圧の作動流体を前記流体圧アクチュエ
ータに供給する流体圧源とを備えるリンク装置におい
て、流体圧アクチュエータに供給される作動流体の流速
を検出して第1の指標を生成する第1検出手段と、流体
圧アクチュエータに供給される作動流体の圧力を検出し
て第2の指標を生成する第2検出手段と、第1および第
2の指標に基づいて定めた第3の指標と所定の目標指標
を比較するとともにその比較結果に応じて前記モータの
作動量を制御する駆動制御手段とを備えることを特徴と
する。
In order to achieve the above-mentioned second object, the invention according to claim 3 is such that a plurality of links are connected to each other so that they can move relative to each other, and an external object is attached to the link connection. And a fluid pressure actuator connected to at least one of the links to cause contact movement of the fluid, and a fluid pressure source that supplies a working fluid having a fluid pressure corresponding to the operation of a motor to the fluid pressure actuator, First detection means for detecting a flow velocity of the working fluid supplied to the fluid pressure actuator to generate a first index, and pressure for the working fluid supplied to the fluid pressure actuator to generate a second index. A drive means for comparing the second detection means with a third target index determined based on the first and second indices and a predetermined target index, and controlling the operation amount of the motor according to the comparison result. And a controlling unit.

【0023】上記第3の目的を達成するために、請求項
4記載の発明は、請求項3記載の発明の構成に加えて、
流体圧源および流体圧アクチュエータ間を結ぶ流体管路
には絞り手段が設けられ、第1および第2検出手段を兼
ねる圧力センサが、流体圧力に置換された流体流速を検
出可能として絞り手段の上流側で流体管路に配設される
ことを特徴とする。
In order to achieve the third object, the invention according to claim 4 is the same as the invention according to claim 3,
Throttling means is provided in a fluid conduit connecting the fluid pressure source and the fluid pressure actuator, and a pressure sensor also serving as the first and second detecting means is capable of detecting the fluid flow velocity replaced with the fluid pressure and upstream of the throttling means. It is characterized in that it is arranged in the fluid line on the side.

【0024】第1の目的に加えて第4の目的を達成する
ために、請求項5記載の発明は、複数のリンクが相対運
動可能に結合されて成るリンク結合体と、前記リンクの
少なくとも1つに作動力を与えて前記リンク結合体に外
界の物体との任意の接触運動を生じさせるモータとを備
えるリンク装置において、リンク結合体の運動速度を代
表する第1の指標と、リンク結合体に加わる外力を代表
する第2の指標とをそれぞれ検出するとともに、検出し
た第1および第2の指標を利用してモータを駆動し、前
記第1および第2の指標の増減関係に基づいて、リンク
結合体と外界の物体との接触開始または終了を検知する
ことを特徴とする。
In order to achieve a fourth object in addition to the first object, a fifth aspect of the present invention is a link combination body in which a plurality of links are movably connected to each other, and at least one of the links. A link device comprising a motor for applying an actuating force to one of them to cause the link combination to make an arbitrary contact movement with an external object, a first index representative of the movement speed of the link combination, and the link combination. And a second index representing an external force applied to the motor, and driving the motor using the detected first and second indexes, based on the increase / decrease relationship of the first and second indexes, It is characterized by detecting the start or end of contact between the link combination and an external object.

【0025】第1の目的に加えて、第4および第5の目
的を達成するために、請求項6記載の発明は、複数のリ
ンクが相対運動可能に結合されて成るリンク結合体と、
前記リンクの少なくとも1つに作動力を与えて前記リン
ク結合体に外界の物体との任意の接触運動を生じさせる
モータとを備えるリンク装置において、リンク結合体の
運動速度を代表する第1の指標と、リンク結合体に加わ
る外力を代表する第2の指標と、リンクの作動変位量と
をそれぞれ検出し、検出した第1および第2の指標を利
用してモータを駆動し、前記第1または第2の指標の変
化から当該リンクの物体との接触の開始を検知し、接触
開始以降の前記第2の指標ならびに当該リンクの作動変
位量検出値に基づいて当該物体の剛性を推定することを
特徴とする。
In order to achieve the fourth and fifth objects in addition to the first object, the invention according to claim 6 is a link assembly in which a plurality of links are connected so that they can move relative to each other.
A link device, comprising: a motor for applying an actuating force to at least one of the links to cause the link combination to make an arbitrary contact movement with an external object, a first index representing the movement speed of the link combination. And a second index representative of an external force applied to the link combination and an operation displacement amount of the link, respectively, and the detected first and second indexes are used to drive the motor, thereby The start of contact with the object of the link is detected from the change of the second index, and the rigidity of the object is estimated based on the second index after the contact start and the operation displacement detection value of the link. Characterize.

【0026】第1および第6の目的を達成するために請
求項7記載の発明は、相対運動可能に結合される複数の
リンクと、それらのリンクの少なくとも1つに連結され
るアクチュエータとをそれぞれ有して相互に対向し得る
位置に配置される少なくとも2本の指を備え、物体の把
持または保持が可能な人工ハンドにおいて、各指の運動
速度を代表する第1の指標を検出する第1検出手段と、
各指に加わる外力を代表する第2の指標を検出する第2
検出手段と、第1および第2の指標に基づいて定めた第
3の指標が所定の目標値と一致するようにアクチュエー
タの作動量を定める駆動制御手段とを備えることを特徴
とする。
In order to achieve the first and sixth objects, the invention according to claim 7 includes a plurality of links movably coupled to each other and an actuator connected to at least one of the links. In an artificial hand that has at least two fingers that are arranged at positions that can oppose each other, and that detects a first index that represents the motion speed of each finger in an artificial hand that can hold or hold an object, Detection means,
Second detection of a second index representing the external force applied to each finger
It is characterized by comprising a detection means and a drive control means for setting the operation amount of the actuator so that the third index determined based on the first and second indexes matches a predetermined target value.

【0027】第6の目的に加えて第2の目的を達成する
ために、請求項8記載の発明は、上記請求項7記載の発
明の構成に加えて、アクチュエータは、モータの作動に
応じた流体圧を発生する流体圧源が接続される流体圧ア
クチュエータであり、第1検出手段は、前記モータに機
械的に係合するエンコーダの出力を微分して速度情報を
作りだす微分回路であり、第2検出手段は流体圧源から
アクチュエータに供給される作動流体の圧力を検出する
圧力センサであることを特徴とする。
In order to achieve the second object in addition to the sixth object, the invention according to claim 8 is the structure of the invention according to claim 7, in which the actuator responds to the operation of the motor. A fluid pressure actuator to which a fluid pressure source that generates fluid pressure is connected, and the first detection means is a differentiation circuit that differentiates the output of an encoder that mechanically engages with the motor to generate speed information. The 2 detection means is a pressure sensor for detecting the pressure of the working fluid supplied from the fluid pressure source to the actuator.

【0028】第6の目的に加えて第3の目的を達成する
ために、請求項9記載の発明は、請求項7記載の発明の
構成に加えて、アクチュエータは、モータの作動に応じ
た流体圧を発生する流体圧源が接続される流体圧アクチ
ュエータであり、流体圧源およびアクチュエータ間を結
ぶ流体管路には流体圧を絞る絞り手段が設けられ、第2
検出手段は、絞り手段を作動流体が通過するときに生ず
る圧力損失が流体流速を代表するとともに流体圧力が外
力を代表することに基づいて、絞り手段の上流側で前記
流体管路に設けられることを特徴とする。
In order to achieve the third object in addition to the sixth object, the invention according to claim 9 is the structure of the invention according to claim 7, wherein the actuator is a fluid corresponding to the operation of the motor. A fluid pressure actuator to which a fluid pressure source that generates pressure is connected, and a fluid pipe connecting the fluid pressure source and the actuator is provided with throttle means for reducing the fluid pressure.
The detection means is provided in the fluid conduit upstream of the throttle means based on the fact that the pressure loss generated when the working fluid passes through the throttle means represents the fluid flow velocity and the fluid pressure represents the external force. Is characterized by.

【0029】第8の目的を達成するために、請求項10
記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能に結合され
て成るとともに特定位置に配置される少なくとも1本の
特定指と、複数のリンクがそれぞれ相対運動可能に結合
されて成るとともに物体の把持動作を含む動作を前記特
定指と共働して行うべく特定位置に対向する対向位置に
配置される複数の対向指と、特定指および対向指をそれ
ぞれ構成するリンクの少なくとも1つにそれぞれ連結さ
れるアクチュエータとを備える人工ハンドにおいて、複
数の対向指のうち少なくとも1本である第1対向指の作
動変位量を代表する作動変位量代表指標を検出する検出
手段と、各対向指のうち第1対向指とは異なる少なくと
も1本の第2対向指に加わる外力を代表する外力代表指
標を検出する検出手段と、把持した物体に特定位置およ
び対向位置間に沿う方向の外力が加わるときに作動変位
量代表指標が設定目標値に一致するように第1対向指を
作動せしめるとともに外力代表指標が他の設定目標値に
一致するように第2対向指を作動せしめるべくアクチュ
エータの作動を制御する駆動制御手段とを備えることを
特徴とする。
In order to achieve the eighth object, the invention as set forth in claim 10
The invention described above comprises at least one specific finger, which is formed by coupling a plurality of links so as to be capable of relative movement, and is arranged at a specific position; And a plurality of opposing fingers arranged at opposing positions opposed to the specific position so as to perform an action including the specific finger in cooperation with the specific finger, and at least one of links forming the specific finger and the opposing finger, respectively. In an artificial hand including an actuator, a detection unit that detects a working displacement amount representative index that represents a working displacement amount of at least one of the plurality of facing fingers, and a first facing of the facing fingers. A detection unit that detects an external force representative index that represents an external force applied to at least one second opposing finger that is different from the finger, and a detecting unit that detects a force between the specific position and the opposing position of the grasped object. When the external force in the direction is applied, the first opposing finger is operated so that the operation displacement representative index matches the set target value, and the second opposing finger is operated so that the external force representative index matches the other set target value. Therefore, a drive control means for controlling the operation of the actuator is provided.

【0030】第8の目的を達成するために、請求項11
記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能に結合され
て成るとともに特定位置に配置される少なくとも1本の
特定指と、複数のリンクがそれぞれ相対運動可能に結合
されて成るとともに物体の把持動作を含む動作を前記特
定指と共働して行うべく特定位置に対向する対向位置に
配置される複数の対向指と、特定指および対向指をそれ
ぞれ構成するリンクの少なくとも1つにそれぞれ連結さ
れるアクチュエータとを備える人工ハンドにおいて、複
数の対向指のうち少なくとも1本である第1対向指に加
わる外力を代表する指標を検出する検出手段と、各対向
指のうち第1対向指とは異なる少なくとも1本の第2対
向指に加わる外力を代表する指標を検出する検出手段
と、前記両指標がそれぞれの設定目標値に一致するよう
に前記第1および第2対向指を作動せしめるべくアクチ
ュエータの作動を制御するとともに把持した物体に特定
位置および対向位置間に沿う方向への外力が加わるとき
に当該外力の増大を検知または予め察知して該外力の増
大時に前記両設定目標値の少なくとも一方を増大させる
駆動制御手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the eighth object, claim 11
The invention described above comprises at least one specific finger, which is formed by coupling a plurality of links so as to be capable of relative movement, and is arranged at a specific position; And a plurality of opposing fingers arranged at opposing positions opposed to the specific position so as to perform an action including the specific finger in cooperation with the specific finger, and at least one of links forming the specific finger and the opposing finger, respectively. In an artificial hand including an actuator, a detection unit that detects an index representing an external force applied to at least one first opposing finger of a plurality of opposing fingers, and at least a first opposing finger different from each of the opposing fingers. Detecting means for detecting an index representative of the external force applied to one second opposing finger, and the first and the first indexes so that both indexes match their respective set target values. When the external force in the direction along the specific position and the opposing position is applied to the grasped object by controlling the operation of the actuator to operate the opposing finger, the increase in the external force is detected or previously detected, and when the external force increases, the Drive control means for increasing at least one of both set target values.

【0031】第8の目的を達成するために、請求項12
記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能に結合され
て成るとともに特定位置に配置される少なくとも1本の
特定指と、複数のリンクがそれぞれ相対運動可能に結合
されて成るとともに物体の把持動作を前記特定指と共働
して行うべく特定位置に対向する対向位置に配置される
少なくとも1本の対向指と、特定指および対向指をそれ
ぞれ構成するリンクの少なくとも1つにそれぞれ連結さ
れるアクチュエータとを備える人工ハンドにおいて、特
定指および対向指のうち少なくとも一方の指に加わる外
力を代表する指標を検出する検出手段と、前記指標が設
定目標値と一致するように前記少なくとも一方の指を作
動せしめるべくアクチュエータの作動を制御するととも
に把持した物体に特定位置および対向位置間に沿う方向
への外力が加わった状態でいずれか一方の指の把持力の
減少を検知または予め察知して把持力の減少する側の指
の位置を固定するようにアクチュエータの作動を制御す
ることを可能とした駆動制御手段とを備えることを特徴
とする。
In order to achieve the eighth object, the invention according to claim 12
The invention described above comprises at least one specific finger, which is formed by coupling a plurality of links so as to be capable of relative movement, and is arranged at a specific position; At least one facing finger arranged at a facing position facing the specific position to cooperate with the specific finger and at least one of links forming the specific finger and the facing finger, respectively. In an artificial hand comprising: a detection unit that detects an index representing an external force applied to at least one of the specific finger and the counter finger, and actuates the at least one finger so that the index matches a set target value. The operation of the actuator is controlled so that the gripped object receives an external force in the direction between the specific position and the facing position. Drive control means capable of detecting the decrease in the gripping force of one of the fingers in the state or detecting it in advance and controlling the operation of the actuator so as to fix the position of the finger on the side where the gripping force decreases. It is characterized by being provided.

【0032】第8の目的を達成するために、請求項13
記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能に結合され
て成るとともに特定位置に配置される少なくとも1本の
特定指と、複数のリンクがそれぞれ相対運動可能に結合
されて成るとともに物体の把持動作を前記特定指と共働
して行うべく特定位置に対向する対向位置に配置される
少なくとも1本の対向指と、特定指および対向指をそれ
ぞれ構成するリンクの少なくとも1つにそれぞれ連結さ
れるアクチュエータとを備える人工ハンドにおいて、特
定指および対向指のうち少なくとも一方の指に加わる外
力を代表する指標を検出する検出手段と、前記指標が設
定目標値と一致するように前記少なくとも一方の指を作
動せしめるべくアクチュエータの作動を制御するととも
に把持した物体に特定位置および対向位置間に沿う方向
への外力が加わった状態でいずれか一方の指の把持力の
減少を検知または予め察知したときに上記指標の減少に
応じて上記設定目標値を減少させる駆動制御手段とを備
えることを特徴とする。
In order to achieve the eighth object, the invention according to claim 13
The invention described above comprises at least one specific finger, which is formed by coupling a plurality of links so as to be capable of relative movement, and is arranged at a specific position; At least one facing finger arranged at a facing position facing the specific position to cooperate with the specific finger and at least one of links forming the specific finger and the facing finger, respectively. In an artificial hand comprising: a detection unit that detects an index representing an external force applied to at least one of the specific finger and the counter finger, and actuates the at least one finger so that the index matches a set target value. The operation of the actuator is controlled so that the gripped object receives an external force in the direction between the specific position and the facing position. Characterized in that it comprises a drive control means for reducing the set target value according to the decrease of the index when detecting or pre perceive a reduction in the gripping force of one finger in the state.

【0033】第4の目的を達成するために、請求項14
記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能にそれぞれ
結合されて成るとともに相互に対向し得る位置に配置さ
れる少なくとも2本の指を備え、それらの指を構成する
リンクの少なくとも1つを流体圧で駆動することにより
物体の把持または保持が可能な人工ハンドにおいて、駆
動流体の圧力変化を検出して当該指が物体と接触し始め
たことを認識することを特徴とする。
In order to achieve the fourth object, claim 14
The invention described above includes at least two fingers, each of which is formed by coupling a plurality of links so that they can move relative to each other, and is arranged at a position where they can face each other, and at least one of the links forming the fingers is fluidized. An artificial hand capable of gripping or holding an object by driving with pressure is characterized by detecting a change in pressure of a driving fluid and recognizing that the finger has started contact with the object.

【0034】第4および第6の目的を達成するために、
請求項15記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能
にそれぞれ結合されて成るとともに相互に対向し得る位
置に配置される少なくとも2本の指を備え、それらの指
を構成するリンクの少なくとも1つを駆動することによ
り物体の把持または保持が可能な人工ハンドにおいて、
指の運動速度を代表する第1の指標と、指に加わる外力
を代表する第2の指標とを検出し、第1および第2の指
標を利用してリンクを駆動し、当該指が当該物体を把持
または保持するとき、第1の指標が実質的に0となった
ことを検出して、把持または保持動作が終了したことを
検知することを特徴とする。
In order to achieve the fourth and sixth objects,
The invention as set forth in claim 15 is provided with at least two fingers which are formed by coupling a plurality of links so as to be capable of relative movement and are arranged at positions capable of facing each other, and at least one of the links constituting the fingers. In an artificial hand that can hold or hold an object by driving two
The first index that represents the speed of movement of the finger and the second index that represents the external force applied to the finger are detected, the link is driven using the first and second indexes, and the finger is used to move the object. When gripping or holding, the first index is detected to be substantially 0, and the end of the gripping or holding operation is detected.

【0035】第6および第7の目的を達成するために、
請求項16記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能
にそれぞれ結合されて成るとともに相互に対向し得る位
置に配置される少なくとも2本の指を備え、それらの指
を構成するリンクの少なくとも1つを駆動することによ
り物体の把持または保持が可能な人工ハンドにおいて、
指の運動速度を代表する第1の指標と、指に加わる外力
を代表する第2の指標とを検出し、第1および第2の指
標を利用してリンクを駆動し、当該指が当該物体を把持
または保持するとき、第1または第2の指標の変化から
各々の指と当該物体との接触開始を検知し、各々の指が
当該物体と接触を開始した時刻に差があるときにはその
差分を基に人工ハンドおよび当該物体間の相対位置ずれ
を推定することを特徴とする。
In order to achieve the sixth and seventh objects,
According to a sixteenth aspect of the present invention, a plurality of links are coupled to each other so that they can move relative to each other, and at least two fingers arranged at positions capable of facing each other are provided, and at least one of the links forming the fingers is provided. In an artificial hand that can hold or hold an object by driving two
The first index that represents the speed of movement of the finger and the second index that represents the external force applied to the finger are detected, the link is driven using the first and second indexes, and the finger is used to move the object. When gripping or holding, the start of contact between each finger and the object is detected from the change in the first or second index, and when there is a difference in the time when each finger starts contact with the object, the difference The relative position deviation between the artificial hand and the object is estimated based on

【0036】第5および第6の目的を達成するために、
請求項17記載の発明は、複数のリンクが相対運動可能
にそれぞれ結合されて成るとともに相互に対抗し得る位
置に配置される少なくとも2本の指を備え、それらの指
を構成するリンクの少なくとも1つを駆動することによ
り物体の把持または保持が可能な人工ハンドにおいて、
指の運動速度を代表する第1の指標と、指に加わる外力
を代表する第2の指標と、当該指の位置を代表する指標
とを検出し、第1および第2の指標を利用してリンクを
駆動するとともに、当該指の少なくとも1つが当該物体
と接触するとき、第1または第2の指標の変化に基づい
て各々の指と当該物体との接触の有無を検知し、接触開
始後の第2の指標ならびに当該指の位置を代表する指標
に基づいて当該物体の剛性値を推定し、前記剛性値に基
づいて前記目標指標を変更することを特徴とする。
In order to achieve the fifth and sixth objects,
According to a seventeenth aspect of the present invention, a plurality of links are coupled to each other so that they can move relative to each other, and at least two fingers arranged at positions that can oppose each other are provided, and at least one of the links forming the fingers is provided. In an artificial hand that can hold or hold an object by driving two
A first index that represents the speed of movement of the finger, a second index that represents the external force applied to the finger, and an index that represents the position of the finger are detected, and the first and second indices are used. While driving the link, when at least one of the fingers contacts the object, the presence or absence of contact between each finger and the object is detected based on the change in the first or second index, and after the contact is started, The rigidity value of the object is estimated based on the second index and the index representing the position of the finger, and the target index is changed based on the rigidity value.

【0037】[0037]

【実施例】以下、図面によりリンク装置をロボットの人
工ハンドに適用したときの実施例について説明するが、
人間の手を模しているこの人工ハンドの構造の説明にあ
たって、各部の名称を次のように定義する。 (1)親指を第1指と名付け、以下順に小指まで第5指
とする。 (2)骨に相当するリンクの名称も解剖学に準拠して、
手の甲に一部が収納されるリンクを中手リンクと呼び、
親指のものを第1中手リンクとする。したがって小指の
ものは第5中手リンクと呼ぶ。 (3)中手リンクに連結されるリンクを、それぞれ第1
基節リンク、第2基節リンク……第5基節リンクと呼称
する。 (4)各基節リンクに連結されるリンクを、それぞれ第
2中節リンク、第3中節リンク……第5中節リンクと呼
ぶ。但し第1指については、中節リンクは存在しない。 (5)最先端のリンクを、それぞれ第1末節リンク、第
2末節リンク……第5末節リンクと呼ぶ。 (6)自由度とは、制御的に完全に独立して動作を決定
できる関節を意味し、この明細書において共通の流体圧
を用いて駆動される複数のアクチュエータは、自由度が
「1」であるとする。すなわちアクチュエータの個数が
自由度を意味するものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which a link device is applied to a robot artificial hand will be described below with reference to the drawings.
In describing the structure of this artificial hand that imitates a human hand, the names of each part are defined as follows. (1) The thumb is named as the first finger, and the fifth finger up to the little finger is referred to in order. (2) The name of the link corresponding to the bone also conforms to the anatomy,
The link part of which is stored in the back of the hand is called the middle hand link,
The thumb one is the first middle link. Therefore, the one with the little finger is called the fifth middle-hand link. (3) The links that are linked to the middle link are the first
Base link, 2nd base link ... Called as 5th base link. (4) Links linked to each base link are called a second middle link, a third middle link ... A fifth middle link, respectively. However, there is no middle link for the first finger. (5) The most advanced links are called the first end clause link, the second end clause link, ... The fifth end clause link, respectively. (6) The degree of freedom means a joint whose movements can be controlled completely independently, and in this specification, a plurality of actuators driven using a common fluid pressure have a degree of freedom of “1”. Suppose That is, the number of actuators does not mean the degree of freedom.

【0038】図1ないし図9は本発明の第1実施例を示
すものであり、図1は本発明の適用に最適なロボットの
外観図、図2はロボットのハンド(右手)の機構を手の
甲側から見た平面図、図3はハンドの駆動回路図、図4
はロボット全体の制御ブロック図、図5はハンドの制御
ブロック図、図6は制御アルゴリズムの一部を示す図、
図7は制御アルゴリズムの残部を示す図、図8はハンド
が物体を掴む際の物体の硬さに応じた反力の変化を示す
図、図9はハンドが物体を把持しようとする際の説明図
である。
FIGS. 1 to 9 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an external view of a robot most suitable for application of the present invention, and FIG. 2 shows the mechanism of the robot's hand (right hand) on the back of the hand. 4 is a plan view seen from the side, FIG. 3 is a hand drive circuit diagram, FIG.
Is a control block diagram of the entire robot, FIG. 5 is a control block diagram of the hand, FIG. 6 is a diagram showing a part of the control algorithm,
7 is a diagram showing the rest of the control algorithm, FIG. 8 is a diagram showing changes in reaction force according to the hardness of the object when the hand grasps the object, and FIG. 9 is an explanation when the hand tries to grasp the object. It is a figure.

【0039】先ず図1において、この2足2腕型の作業
ロボットでの2足の駆動機構は、複数の関節a(i)を
モータなどで適切に駆動することにより左右の足を交互
に動かしして任意形状の地形上を移動するように構成さ
れるものである。その構成の詳細については、本出願人
の出願が既に開示(特開平3−184782号)されて
おり、本発明の主要な構成要素をなすものではないた
め、ここでは、それ以上の説明をしない。
First, in FIG. 1, the two-leg drive mechanism in this two-leg two-arm work robot moves the left and right legs alternately by appropriately driving a plurality of joints a (i) with a motor or the like. Then, it is configured to move on an arbitrarily shaped terrain. Regarding the details of the configuration, the applicant's application has already been disclosed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-184782) and does not form a main component of the present invention, and therefore, no further description will be given here. .

【0040】また2腕の部分は、複数の関節b(i)を
モータ等で適切に駆動することにより、与えられた作業
に適した位置および方向に左右の手首を移動せしめるよ
うに構成されるものであり、このような腕の制御は産業
用ロボット等で既に公知公用に供されているので、これ
以上の説明は不要と思われる。
The two-arm portion is constructed so that the right and left wrists can be moved to positions and directions suitable for a given work by appropriately driving a plurality of joints b (i) with a motor or the like. Since such arm control is already publicly known and used by industrial robots and the like, further explanation is considered unnecessary.

【0041】手首の先には、本発明のリンク結合体であ
る一対の人工ハンドH,Hが設けられるが、説明の単純
化のために、以下、片側(右側)の人工ハンドHについ
てのみ説明する。
At the tip of the wrist, a pair of artificial hands H, H, which are the link combination of the present invention, are provided. However, for simplification of description, only one side (right side) artificial hand H will be described below. To do.

【0042】図2において、この人工ハンドHは、リン
ク結合体である第1ないし第5指F 1 〜F5 が基部8に
連結されて成るものであり、基部8に対して、第1指F
1 の第1中手リンク11は軸15のまわりに回動可能
に、第2指F2 の第2中手リンク21は軸25のまわり
に回動可能に、また第5指F5 の第5中手リンク51は
軸55のまわりに回動可能にそれぞれ連結される。さら
に第3指F3 の第3中手リンク31および第4指F4
第4中手リンク41は基部8に一体に設けられる。
In FIG. 2, this artificial hand H is
The first to fifth fingers F, which are the combined body 1~ FFiveOn the base 8
The first finger F is connected to the base 8.
1The first middle-hand link 11 of is rotatable about an axis 15.
And the second finger F2The second middle link 21 of is around the axis 25
It can be rotated to the 5th finger FFiveThe fifth middle link 51 of
The shafts 55 are pivotally connected to each other. Further
To the third finger F3Third middle-hand link 31 and fourth finger F ofFourof
The fourth middle link 41 is provided integrally with the base 8.

【0043】第1指F1 は、軸15のまわりに回動可能
な第1中手リンク11と、第1中手リンク11の先端部
に軸16を介して回動可能に連結される第1基節リンク
12と、第1基節リンク12の先端部に軸18を介して
回動可能に連結される第1末節リンク14とから成る。
これらのリンク11,12,14をそれぞれの軸15,
16,18のまわりに回動させるために、シリンダー形
式の流体圧アクチュエータA10,A11,A13が用意され
ており、流体圧アクチュエータA10は基部8および第1
中手リンク11間に、流体圧アクチュエータA11は第1
中手リンク11および第1基節リンク12間に、流体圧
アクチュエータA13は第1基節リンク12および第1末
節リンク14間にそれぞれ配設される。而して流体圧ア
クチュエータA10が伸展作動すると、第1中手リンク1
1は軸15のまわりに回動し、第1指F1 が図2で紙面
の奥側すなわち掌側に屈曲される。また流体圧アクチュ
エータA11が伸展作動すると、第1中手リンク11に対
して第1基節リンク12は図2の軸16のまわりに時計
方向に回動する。さらに流体圧アクチュエータA13が伸
展作動すると、第1末節リンク14は第1基節リンク1
2に対して図2の軸18のまわりに時計方向に回動す
る。回動した各リンク11,12,14を元の状態に戻
すには、流体圧アクチュエータA10,A11,A13に作用
している流体圧を解放すればよく、そうすれば、第1中
手リンク11はばね19による機械的な復元力で戻さ
れ、第1基節および末節リンク12,14は図示しない
ばねによる機械的な復元力で戻される。
The first finger F 1 is rotatably connected to a first middle-hand link 11 which is rotatable about a shaft 15 and a tip portion of the first middle-hand link 11 via a shaft 16. It is composed of a one-base-joint link 12 and a first end-joint link 14 rotatably connected to a tip portion of the first-base-joint link 12 via a shaft 18.
These links 11, 12, and 14 are connected to respective shafts 15,
Cylinder type fluid pressure actuators A 10 , A 11 and A 13 are provided for rotating around 16, 18 and the fluid pressure actuator A 10 includes a base portion 8 and a first portion.
The fluid pressure actuator A 11 is the first between the middle hand links 11.
The fluid pressure actuator A 13 is arranged between the middle link 11 and the first base link 12, and between the first base link 12 and the first end link 14. When the fluid pressure actuator A 10 is extended, the first middle link 1
1 rotates about the shaft 15, and the first finger F 1 is bent to the back side of the paper surface, that is, the palm side in FIG. When the fluid pressure actuator A 11 is extended, the first base link 12 rotates clockwise about the shaft 16 in FIG. 2 with respect to the first metacarpal link 11. When the fluid pressure actuator A 13 is further extended, the first end link 14 is moved to the first base link 1.
Rotate clockwise about axis 18 in FIG. 2 with respect to 2. In order to return the rotated links 11, 12, and 14 to their original states, the fluid pressure acting on the fluid pressure actuators A 10 , A 11 , and A 13 may be released. The hand link 11 is returned by the mechanical restoring force of the spring 19, and the first base node and the end node links 12, 14 are returned by the mechanical restoring force of the spring (not shown).

【0044】第2指F2 は、基部8に連結される第2中
手リンク21と、第2中手リンク21の先端部に軸26
を介して回動可能に連結される第2基節リンク22と、
第2基節リンク22の先端部に軸27を介して回動可能
に連結される第2中節リンク23と、第2中節リンク2
3の先端部に軸28を介して回動可能に連結される第2
末節リンク24とから成り、第2中手リンク21は詳細
な説明を省略するが、第3指F3 に対して近接・離反す
る方向に軸25のまわりに回動することを許容されて基
部8に機械的に結合されている。第2基節、中節および
末節リンク22,23,24を各軸26,27,28の
まわりに回動駆動するために、シリンダー形式の流体圧
アクチュエータA21,A22,A23が用意されており、こ
れらの流体圧アクチュエータA221,A22,A23は、流
体圧の作用に応じて進展作動し、それにより第2指F2
が掌側に屈曲される。而して第2指F2 を元の位置に戻
すには、各流体圧アクチュエータA21,A22,A23の流
体圧を解放すればよく、第1指F1 の場合と同様に、図
示しないばねによる機械的な復元力で第2指F2 が元の
位置に戻る。
The second finger F 2 has a second middle link 21 connected to the base 8 and a shaft 26 at the tip of the second middle link 21.
A second base link 22 rotatably connected via
A second middle link link 23, which is rotatably connected to the tip of the second base link link 22 via a shaft 27, and a second middle link link 2.
2 rotatably connected to the tip of 3 via a shaft 28
The second middle link 21 is composed of the end link 24, and the detailed description thereof is omitted. However, the second middle link 21 is allowed to rotate around the shaft 25 in the direction of approaching and separating from the third finger F 3 , and the base portion. Mechanically coupled to 8. Cylinder type fluid pressure actuators A 21 , A 22 and A 23 are provided to drive the second base, middle and end links 22, 23 and 24 about the respective shafts 26, 27 and 28. Accordingly, these fluid pressure actuators A2 21 , A 22 , and A 23 are expanded and actuated in response to the action of fluid pressure, whereby the second finger F 2
Is bent to the palm side. Thus To return the second finger F 2 to the original position may be released to the fluid pressure of each hydraulic actuator A 21, A 22, A 23 , as in the first finger F 1, shown The second finger F 2 returns to its original position by the mechanical restoring force of the spring.

【0045】第3指F3 、第4指F4 および第5指F5
の構成もほぼ第2指F2 と同じである。すなわち第3指
3 は、基部8に一体化される第3中手リンク31、第
3基節リンク32、第3中節リンク33および第3末節
リンク34を有し、第3基節、中節および末節リンク3
2,33,34を軸36,37,38のまわりにそれぞ
れ回動駆動するために、シリンダー形式の流体圧アクチ
ュエータA31,A32,A33が設けられる。また第4指F
4 は、基部8に一体化される第4中手リンク41、第4
基節リンク42、第4中節リンク43および第4末節リ
ンク44を有し、第4基節、中節および末節リンク4
2,43,44を軸46,47,48のまわりにそれぞ
れ回動駆動するために、シリンダー形式の流体圧アクチ
ュエータA 41,A42,A43が設けられる。さらに第5指
5 は、第2指F2 と同様にして軸55を介して基部8
に機械的に結合される第5中手リンク51、第5基節リ
ンク52、第5中節リンク53および第5末節リンク5
4を有し、第5基節、中節および末節リンク52,5
3,54を軸56,57,58のまわりにそれぞれ回動
駆動するために、シリンダー形式の流体圧アクチュエー
タA51,A52,A53が設けられる。
Third finger F3, 4th finger FFourAnd the fifth finger FFive
The configuration of is almost the second finger F2Is the same as. Ie the third finger
F3Is a third middle-hand link 31, which is integrated with the base 8,
3 base link 32, 3rd middle link 33 and 3rd end link
Has a link 34 and has a third base, middle and end link 3
2, 33, 34 around axes 36, 37, 38 respectively
Cylinder type fluid pressure actuation
Player A31, A32, A33Is provided. Also the fourth finger F
FourIs a fourth middle link 41, which is integrated with the base 8,
The base link 42, the fourth middle link 43, and the fourth end link
Link 44, fourth base, middle and end link 4
2, 43, 44 around axes 46, 47, 48 respectively
Cylinder type fluid pressure actuation
Player A 41, A42, A43Is provided. And the fifth finger
FFiveIs the second finger F2In the same manner as the base 8 through the shaft 55.
5th middle link 51 mechanically coupled to the
Link 52, fifth middle link 53, and fifth end link 5
4 and has fifth base, middle and end links 52,5
Rotate 3,54 about axes 56,57,58 respectively
Cylinder type hydraulic actuator to drive
Type A51, A52, A53Is provided.

【0046】而して物体を把持する際に、特定位置に在
る第1指F1 に対して、第2ないし第5指F2 〜F
5 は、特定位置に対向する対向位置に配置可能となる。
When grasping an object, the second to fifth fingers F 2 to F 2 are applied to the first finger F 1 located at a specific position.
5 can be arranged at a facing position facing a specific position.

【0047】ところで、各流体圧アクチュエータA10
11,A13,A21〜A23,A31〜A 33,A41〜A43,A
51〜A53に作動流体を供給する供給パイプは、5本の指
1〜F5 から関節自由度の分だけ集められ、手首の関
節を介して前腕部に到達する。実際には末節リンク1
4,24,34,44,54および中節リンク23,3
3,43,53は個別に動くことは少なく、実用的なハ
ンドでは同じ圧力源から同圧の作動流体を供給されて、
均等な力で物を把持する場合が多い。たとえば特開昭5
4−157967号公報にもこの考えは開示されてい
る。したがって実用的にはアクチュエータの数よりも少
ない供給パイプが手首関節を通ることになる。
By the way, each fluid pressure actuator ATen,
A11, A13, Atwenty one~ Atwenty three, A31~ A 33, A41~ A43, A
51~ A53The supply pipe that supplies the working fluid to the
F1~ FFiveThe amount of joint freedom is collected from the
Reach the forearm via the knot. Actually the last link 1
4, 24, 34, 44, 54 and middle link 23, 3
3,43,53 rarely move individually, and practical
The same pressure source supplies the same pressure working fluid,
In many cases, objects are held with even force. For example, JP-A-5
This idea is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-157967.
It Therefore, it is practically less than the number of actuators.
No supply pipe will go through the wrist joint.

【0048】図3において、第1指F1 の第1中手リン
ク11および基部8間に設けられる流体圧アクチュエー
タA10には、第1流体圧源S1が接続され、第1指F1
における第1中手および基節リンク11,12間ならび
に第1基節および末節リンク12,14間にそれぞれ設
けられている流体圧アクチュエータA11,A13には第2
流体圧源S2が接続され、第2指F2 の第2中手および
基節リンク21,22間に設けられている流体圧アクチ
ュエータA21には第3流体圧源S3が接続され、第2指
2 における第2基節および中節リンク22,23間な
らびに第2中節および末節リンク23,24間にそれぞ
れ設けられている流体圧アクチュエータA22,A23には
第4流体圧源S4が接続され、第3指F3 の各流体圧ア
クチュエータA31,A32,A33には第5流体圧源S5が
接続され、第4および第5指F4,F5 の各流体圧アク
チュエータA41〜A43,A51〜A53には第6流体圧源S
6が接続される。
[0048] In FIG. 3, the hydraulic actuator A 10 which is provided between the first first metacarpal link 11 and the base 8 of the finger F 1, first fluid pressure source S1 is connected, a first finger F 1
In the second embodiment, the fluid pressure actuators A 11 and A 13 provided between the first middle joint and the base joint links 11 and 12 and between the first base joint and the end joint links 12 and 14 respectively have the second joint.
Fluid pressure source S2 is connected, to the hydraulic actuator A 21 which is provided between the second second metacarpal and Motobushi links 21, 22 of the finger F 2 is connected to the third fluid pressure source S3, the second A fourth fluid pressure source S4 is provided to the fluid pressure actuators A 22 and A 23 provided between the second base link and the middle link links 22 and 23 and between the second middle link and the last link links 23 and 24 of the finger F 2 , respectively. Is connected to each of the fluid pressure actuators A 31 , A 32 and A 33 of the third finger F 3 , and the fifth fluid pressure source S 5 is connected to each of the fluid pressure actuators of the fourth and fifth fingers F 4 and F 5. The sixth fluid pressure source S is provided for A 41 to A 43 and A 51 to A 53.
6 is connected.

【0049】第1ないし第6流体圧源S1〜S6は基本
的に同一の構成を有するものであり、代表して第2流体
圧源S2の構成を説明する。而して第2流体圧源S2
は、モータMと、モータMの作動に応じて流体圧を出力
するマスタシリンダ60とを備えるものであり、モータ
Mの回転出力は歯車機構61を介してナット62に伝達
され、該ナット62にスクリュウ軸63が螺合される。
而してスクリュウ軸63は、スクリュウ軸63の軸線方
向に沿って延びて固定位置に在る案内溝(図示せず)に
精度よく噛合される矩形の係止部64を備えるものであ
り、スクリュウ軸63の軸線まわりの回転は阻止される
が軸線方向に沿う移動は許容されている。したがってナ
ット62の回転に応じてスクリュウ軸63はその軸線に
沿う左右に駆動されることになり、ナット62の回転に
応じてスクリュウ軸63が図3の左側に押し出される
と、マスタシリンダ60に摺動可能に嵌合されたプラン
ジャ65が、マスタシリンダ60内の圧力室66を加圧
し、マスタシリンダ60から流体圧が出力されることに
なる。
The first to sixth fluid pressure sources S1 to S6 have basically the same configuration, and the configuration of the second fluid pressure source S2 will be described as a representative. Thus, the second fluid pressure source S2
Includes a motor M and a master cylinder 60 that outputs a fluid pressure according to the operation of the motor M. The rotation output of the motor M is transmitted to a nut 62 via a gear mechanism 61, and the nut 62 is transferred to the nut 62. The screw shaft 63 is screwed.
Thus, the screw shaft 63 is provided with a rectangular locking portion 64 that extends along the axial direction of the screw shaft 63 and is accurately meshed with a guide groove (not shown) located at a fixed position. Rotation around the axis of the shaft 63 is prevented, but movement along the axis is allowed. Therefore, according to the rotation of the nut 62, the screw shaft 63 is driven to the left and right along the axis thereof, and when the screw shaft 63 is pushed out to the left side in FIG. 3 according to the rotation of the nut 62, the screw shaft 63 slides on the master cylinder 60. The movably fitted plunger 65 pressurizes the pressure chamber 66 in the master cylinder 60, and fluid pressure is output from the master cylinder 60.

【0050】モータMにはその回転角度を精度よく検知
するエンコーダ87が付設されており、またマスタシリ
ンダ60には、圧力室66の流体圧を検出する圧力セン
サPSが取付けられる。
An encoder 87 for accurately detecting the rotation angle of the motor M is attached to the motor M, and a pressure sensor PS for detecting the fluid pressure in the pressure chamber 66 is attached to the master cylinder 60.

【0051】ところで、図示の構成では第4および第5
指F4 ,F5 における6個の流体圧アクチュエータA41
〜A43,A51〜A53が第6流体圧源S6に共通に接続さ
れており、第6流体圧源S6から流体圧が出力されたと
きには、6個の流体圧アクチュエータA41〜A43,A51
〜A53が同時に動こうとする。しかるに、どの関節がど
の程度動くかは、関節にかかっている負荷によって異な
るものであり、同一圧力で駆動されているので一番負荷
の小さな関節が一番大きく曲がることになる。この特性
は物体を均一な力で掴む上で大変便利な特性となってい
るが、この点に関しては後ほど説明する。
By the way, in the illustrated configuration, the fourth and fifth
Six fluid pressure actuators A 41 on fingers F 4 and F 5
~A 43, A 51 ~A 53 are connected in common to a sixth fluid pressure source S6, when the fluid pressure from the sixth fluid pressure source S6 is outputted, the six hydraulic actuators A 41 to A 43 , A 51
~ A 53 tries to move at the same time. However, which joint moves to what extent depends on the load applied to the joint. Since the joints are driven by the same pressure, the joint with the smallest load bends the most. This characteristic is very convenient for grasping an object with a uniform force, and this point will be described later.

【0052】図1に示すロボット全体を制御するための
構成について、図4を参照して簡単に説明すると、オペ
レーターからの命令は、ロボットの行動計画を司る行動
計画部71に適切なインターフェイス70を通じて与え
られるものであり、インターフェイス70は、必要な操
作子70aと、正しく命令を下したかどうか確認できる
表示器70bとを備える。而して操作子70aとして
は、例えばジョイスティックやキーボード等が公知であ
る。
The configuration for controlling the entire robot shown in FIG. 1 will be briefly described with reference to FIG. 4. Instructions from the operator are sent to the action planning unit 71 which controls the action plan of the robot through an appropriate interface 70. The interface 70 is provided with a necessary manipulator 70a and a display 70b capable of confirming whether or not a proper command is given. As the operator 70a, for example, a joystick, a keyboard, etc. are known.

【0053】行動計画部71では、受けた命令に基づい
て、環境、物体および作業等に関すする知識を予め入力
されている知識ベース72を参照して作業計画がたてら
れ、知識ベース32に含まれていない情報については、
視覚センサ、触覚センサおよび匂いセンサ等の外界セン
サ73を用いた情報の補充がなされる。而して行動計画
部71での行動計画完成後には、その結果が行動計画部
71から統合制御部74に送られ、統合制御部74によ
り行動が起動されるとともに途中の行動が監視される。
すなわち、統合制御部74からは、移動を司る移動制御
部75、アームの軌道制御を司るアーム制御部76、な
らびに指の動作を司るハンド制御部77の各サブブロッ
クに、それぞれが担当する指令が送られ、行動途中の状
態が各制御部75,76,77から統合制御部74に送
られる。またハンド制御部77でのゲイン設定値はゲイ
ン設定部78から与えられ、外界センサ73による検出
値は表示器79で表示され、統合制御部74による制御
状態は表示器80で表示される。さらに各制御部75,
76,77相互間で簡単なタイミングなどの信号を授受
するために、二点鎖線で示す別系統の通信回路が設けら
れていてもよい。この図4に示すブロック図の概念は、
一般に良く知られており、また本発明の主要な部分を構
成するものでもないから、ここではこれ以上の説明をし
ない。
The action planning unit 71 makes a work plan based on the received command by referring to the knowledge base 72 in which the knowledge about the environment, the object, the work, etc. is input in advance, and the knowledge base 32 stores the work plan. For information not included,
Information is supplemented using the external sensor 73 such as a visual sensor, a tactile sensor, and an odor sensor. After the action plan is completed by the action plan unit 71, the result is sent from the action plan unit 71 to the integrated control unit 74, the action is activated by the integrated control unit 74, and the action on the way is monitored.
That is, from the integrated control unit 74, the respective sub-blocks of the movement control unit 75 that controls the movement, the arm control unit 76 that controls the trajectory of the arm, and the hand control unit 77 that controls the movement of the finger are instructed to take charge of their own. The state in the middle of action is sent from each control unit 75, 76, 77 to the integrated control unit 74. Further, the gain setting value in the hand control unit 77 is given from the gain setting unit 78, the detection value by the external sensor 73 is displayed on the display 79, and the control state by the integrated control unit 74 is displayed on the display 80. Furthermore, each control unit 75,
In order to exchange signals such as simple timing between 76 and 77, a communication circuit of another system indicated by a chain double-dashed line may be provided. The concept of the block diagram shown in FIG. 4 is as follows.
It is generally well known and does not form a major part of the present invention and will not be described further here.

【0054】本発明の主要部をなすサブブロックである
ハンド制御部77の詳細について図5を参照しながら説
明すると、ハンド制御部77は、駆動制御手段としての
中央演算回路81と、ハンドHの自由度が「6」である
ことに基づき図3で示した6つの流体圧源S1〜S6に
対応した6つのモータ回路MC1〜MC6とを備える。
各モータ回路MC1〜MC6は、基本的に同一の構成を
有するものであり、代表してモータ回路MC1の構成に
ついて述べると、該モータ回路MC1は、モータトルク
に対応して中央演算回路81から出力される電流デジタ
ル値をアナログ値に変換するD/A変換器83と、D/
A変換器83からの信号を増幅してモータMに与える増
幅器84と、モータMの作動量すなわち回転角度を検出
するエンコーダ87と、エンコーダ87の検出値を微分
する第1検出手段としての微分回路85と、モータMの
作動に応じてマスタシリンダ80で発生する流体圧を検
出する第2検出手段としての圧力センサPSと、圧力セ
ンサPSで得られたアナログ値をデジタル値に変換する
A/D変換器86とを備える。而してエンコーダ87で
得られたモータMの作動量Ct(作動角度θt)と、微
分回路85で得られる微分値ωtすなわち第1指F1
掌側への屈曲作動速度を代表する第1の指標と、第1指
1 に加わる外力を代表する第2の指標として圧力セン
サPSで得られた流体圧Pt(外力Ft)とが、中央演
算回路81に入力される。
The details of the hand control unit 77, which is a sub-block forming the main part of the present invention, will be described with reference to FIG. 5. The hand control unit 77 includes a central processing circuit 81 as drive control means and a hand H. It has six motor circuits MC1 to MC6 corresponding to the six fluid pressure sources S1 to S6 shown in FIG. 3 based on the degree of freedom being “6”.
Each of the motor circuits MC1 to MC6 basically has the same configuration. To describe the configuration of the motor circuit MC1 as a representative, the motor circuit MC1 outputs from the central processing circuit 81 in response to the motor torque. A D / A converter 83 for converting a digital current value to an analog value,
An amplifier 84 for amplifying the signal from the A converter 83 and giving it to the motor M, an encoder 87 for detecting the operation amount of the motor M, that is, a rotation angle, and a differentiation circuit as a first detection means for differentiating the detection value of the encoder 87. 85, a pressure sensor PS as a second detecting means for detecting the fluid pressure generated in the master cylinder 80 according to the operation of the motor M, and an A / D for converting an analog value obtained by the pressure sensor PS into a digital value. And a converter 86. Thus, the operation amount Ct (operating angle θt) of the motor M obtained by the encoder 87 and the differential value ωt obtained by the differentiating circuit 85, that is, the first bending operation speed of the first finger F 1 toward the palm side are represented. And the fluid pressure Pt (external force Ft) obtained by the pressure sensor PS as a second index representing the external force applied to the first finger F 1 are input to the central processing circuit 81.

【0055】次に中央演算回路81に設定されている制
御アルゴリズムについて説明するが、その際、人工ハン
ドの振る舞いとして、 特定の姿勢をとる 物を把持する (掴む/保持する) 相対的に動く物体を第2〜5指を使って動かす 相対的に動く物体を第1指を使って動かす の4つに限定して説明することにする。
Next, the control algorithm set in the central processing circuit 81 will be described. At that time, as the behavior of the artificial hand, an object that takes a specific posture is grasped (grasped / held) A relatively moving object Are to be moved using the 2nd to 5th fingers. An object that moves relatively is to be moved using the 1st finger.

【0056】ここで「特定の姿勢をとる」とは必ずしも
一つの姿勢を意味しないものとする。例えば「気を付
け」の姿勢をとるときのように、各指F1 〜F5 を真っ
直ぐ延ばした姿勢を意味するし、またバッグの吊り革を
握りに行くときのように、第2〜5指F2 〜F5 を揃え
て若干曲げた状態にするとともに第1指F1 も少し曲げ
た状態をも意味するものとする。これを説明の簡単化の
為に「特定の姿勢をとる」と呼称しているのである。
Here, "taking a specific posture" does not necessarily mean one posture. For example, it means a posture in which the fingers F 1 to F 5 are straightened, as in the case of taking a "careful" posture, and the second to fifth fingers are in the same manner as when going to grasp the hanging leather of the bag. It means that F 2 to F 5 are aligned and slightly bent, and the first finger F 1 is slightly bent. This is called "taking a specific posture" for the sake of simplicity.

【0057】また、物を把持するとは、掴む動作、なら
びに掴んだまま保持するような動作を意味している。保
持の例としては手すりに掴まって立っている状態があ
る。
Further, grasping an object means an operation of grasping and an operation of holding the object while grasping. An example of holding is a state where the user holds the handrail and stands up.

【0058】上記の事例としては、例えば紐でできた
把手のついたバッグなどを下げて運ぶ場合が該当する。
この際、バッグの重みで紐は撓み、或る特定の指(例え
ば第3指F3 )よりも外側の指は、多少後退して、緩ん
だ紐の形状に馴染んだ形態をとる。また運んでいる最中
にはバッグが揺れるので、指全体の形状は紐の形状変化
に追従して時々刻々変化する。ロボットが運搬する場合
にも、指の形状が人間の場合と同じように変化できれ
ば、それだけ紐には負担がかからず、長持ちできるし、
指の側の負担も均一化されて好都合である。この場合の
制御としては、ハンド全体としてはバッグの重みに耐え
ていなければならないし、紐に追従する指としては重み
に対し、ある程度後退するしなやかさが求められる。し
かし、重みに耐える指は後退を許されない。このとき、
第1指F1 はどうなっているかを考察すると、バッグを
持ち上げる過程では重みが除かれていく方向なので、把
持したときのような制御則では、減少する荷重を追いか
けて指は握る方向にどんどん変形していくだろう。これ
では握りしめる力ばかりが増えて、エネルギー的にも不
経済である。これを人間が行えば、親指の握り力を抜い
て自然体にし、上記のような不合理はおきない。ハンド
の制御でも不合理を回避する制御則が要る。
The above example corresponds to the case where a bag with a handle made of a string is lowered and carried.
At this time, the string bends due to the weight of the bag, and a finger outside a specific finger (for example, the third finger F 3 ) slightly recedes, and takes a form familiar with the shape of the loose string. Also, since the bag shakes while it is being carried, the shape of the entire finger changes from moment to moment, following the shape change of the string. Even if the robot carries it, if the shape of the finger can be changed in the same way as in the case of humans, the string will not be burdened that much, and it can last a long time,
This is convenient because the burden on the finger side is evened out. As a control in this case, the hand as a whole must bear the weight of the bag, and the finger following the string is required to have some flexibility to retreat with respect to the weight. However, the fingers that bear the weight are not allowed to retreat. At this time,
Considering what happens to the first finger F 1 , the weight is removed in the process of lifting the bag. Therefore, according to the control law such as when grasping the bag, the finger is gradually grasped in the direction of chasing the decreasing load. It will transform. This increases squeezing power and is uneconomical in terms of energy. If this is done by a human being, the grip force of the thumb will be removed to make it a natural body, and the above irrationality will not occur. Even with hand control, a control law that avoids irrationality is necessary.

【0059】さらに上記の事例としては、例えば石臼
をひくときには各指に交互に押し引きの力が現れるが、
この押し動作のときなどが該当する。このときも、親指
と相手の物体とは相対的に運動をしつつ、且つ全体とし
ては指で相手を押して移動させている。
Further, as an example of the above, when pulling a stone mill, for example, pushing and pulling force appears alternately on each finger,
This is the case when this pushing operation is performed. At this time as well, the thumb and the object of the opponent are relatively moving, and as a whole, the opponent is pushed and moved by the finger.

【0060】図6および図7を参照して、制御アルゴリ
ズムについて説明するが、この図6および図7におい
て、符号「i」は自由度の区別番号であり、「t」はサ
ンプリング周期を示すものである。
The control algorithm will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In FIG. 6 and FIG. 7, the symbol "i" is a discrimination number of the degree of freedom, and "t" is a sampling period. Is.

【0061】先ず図6において、STEP−101〜1
06では、ゲイン設定値Ksi,ksi,Kgi,β,
Khi,khiおよび目標指標Fjiなどの読み込み、
統合制御部74(図4参照)からの指令読み込み、なら
びにモータ回路MC1〜MC6からのモータ作動量検出
値Cti、圧力検出値Ptiおよびモータ作動速度ωt
iの読み込がなされる。
First, in FIG. 6, STEP-101 to STEP-1
At 06, the gain setting values Ksi, ksi, Kgi, β,
Read Khi, khi and target index Fji,
Command reading from the integrated control unit 74 (see FIG. 4), and motor operating amount detection value Cti, pressure detection value Pti, and motor operating speed ωt from the motor circuits MC1 to MC6
i is read.

【0062】次のSTEP−110において、特定の姿
勢をとることを統合制御部74から指令されていること
が確認されたときには、STEP−111〜114にお
いて、統合制御部74から与えられたモータ作動量目標
値Csiに向けた位置制御が実行される。すなわちST
EP−111では、図6で示すような計算式に従ってモ
ータトルクTsiが算出され、得られたモータトルクT
siがSTEP−112で出力され、STEP−113
でモータ作動量目標値Csiとモータ作動量Ctiとの
差が比較的小さい設定値C0 未満となったことが確認さ
れたときにSTEP−114で統合制御部74に動作完
了が通知される。而して(Csi−Cti)がC0 未満
となるまでは、STEP−150,151を経由してS
TEP−105に戻ることになる。
In the next STEP-110, when it is confirmed that the integrated control unit 74 instructs to take a specific posture, in STEP-111 to 114, the motor operation given from the integrated control unit 74 is performed. The position control toward the quantity target value Csi is executed. Ie ST
In EP-111, the motor torque Tsi is calculated according to the calculation formula shown in FIG. 6, and the obtained motor torque Tsi
si is output in STEP-112, STEP-113
When it is confirmed that the difference between the motor operation amount target value Csi and the motor operation amount Cti is less than the set value C 0 which is relatively small, the integrated control unit 74 is notified of the operation completion in STEP-114. Then, until (Csi-Cti) becomes less than C 0 , S is passed through STEP-150 and 151.
Return to TEP-105.

【0063】なお、この実施例では最終ゴールの位置の
みが目標値として与えられる場合を例示しているが、途
中の複数の通過点の位置を目標値として与えるやり方も
公知である。またモータトルクの計算としては、公知の
位置制御そのものであり、STEP−111の計算過程
に特に新規性はない。
In this embodiment, only the position of the final goal is given as the target value, but a method of giving the positions of a plurality of passing points on the way as the target value is also known. Further, the calculation of the motor torque is a known position control itself, and the calculation process of STEP-111 is not particularly novel.

【0064】次にSTEP−120で、物を把持するこ
とを統合制御部74から指令されていることが確認され
た場合について図7を参照しながら説明する。この際、
把持命令と同時に統合制御部74から把持のレベルが伝
達されているものとする。たとえば柔らかい物を把持す
る場合には、行動計画部71は知識ベース72から対象
物が柔らかいと言う情報を獲得することができ、「そっ
と」把持するように指令することができる。また行動計
画部71が指令する代わりに、それより上位にあるオペ
レータが「そっと掴め」と入力することも勿論可能であ
る。本発明ではオペレータが指令しようが、行動計画部
71が指令を作りだそうが、いずれでもかまわない。
Next, a case in which it is confirmed in STEP-120 that the integrated control section 74 has instructed to grasp an object will be described with reference to FIG. On this occasion,
It is assumed that the level of grip is transmitted from the integrated control unit 74 at the same time as the grip command. For example, when gripping a soft object, the action planning unit 71 can acquire information that the object is soft from the knowledge base 72, and can instruct the object to "softly" grip. In addition, instead of the action planning unit 71 issuing an instruction, it is also possible for an operator above it to input "gentle grasp". In the present invention, it does not matter whether the operator gives a command or the action planning unit 71 makes a command.

【0065】いずれにせよ、把持の強さが与えられるの
で、STEP−121ではその強さに応じた目標指標F
jiが設定される。ここでは強い把持力のときは目標指
標Fjiも大きいものとする。
In any case, since the strength of gripping is given, in STEP-121, the target index F corresponding to the strength is grasped.
ji is set. Here, when the gripping force is strong, the target index Fji is also large.

【0066】次のSTEP−122ではモータトルクが
算出され、算出されたモータトルクがSTEP−123
で出力される。すなわちSTEP−122では、圧力検
出値Ptiに、モータ作動速度ωtiをβ倍したものを
加えた値 (Pti+βωti) が、目標指標Fjiに比
べてどの程度足りないかを計算、その差分に適正ゲイン
Kgiを乗じたものがモータトルクTgiとして算出さ
れる。なお、ωtiは微分値ではあるが、コンピュータ
のサンプリング時間が一定である性質を利用して、ωt
i=Cti−C(t−1)iとおくこともできる。
In the next STEP-122, the motor torque is calculated, and the calculated motor torque is calculated in STEP-123.
Is output. That is, in STEP-122, how much the value (Pti + βωti) obtained by adding the value obtained by multiplying the motor operating speed ωti by β to the pressure detection value Pti is less than the target index Fji is calculated, and the appropriate gain Kgi is calculated based on the difference. The value obtained by multiplying by is calculated as the motor torque Tgi. Note that ωti is a differential value, but by utilizing the property that the sampling time of the computer is constant,
It is also possible to set i = Cti-C (t-1) i.

【0067】ここで、指が物体と接触するまでのモータ
作動量Ctiおよび圧力検出値Ptiの変化を示すと、
図8のようになる。物体と接触するまでは圧力は基本的
に「0」であるが、本実施例では関節の戻し力を機械的
なばねに頼っているので、そのばね力に抗して関節を曲
げるための圧力が発生している。最初は電流値が高い
が、その結果モータMが回転し、エンコーダ87の出力
を微分した速度信号ωtiが増加し、やがて電流指令値
は低減して一定の値に収斂する。したがって指が物を掴
む速度も一定の速さとなる。この状態で指が対象物に接
触すると、圧力検出値Ptiは急速に立ち上がる。この
ときの立ち上がり方は指の側の剛性が低い程、また相手
の物体の剛性が低い程なだらかに立ち上がる。圧力検出
値Ptiが増大することにより、 (Pti+βωti)
も大きくなり、今までの均衡は破られる。それにより
{Fji− (Pti+βωti) }の値も小さくなるの
で電流指令値は小さくなり、結果的にωtiは小さく
(遅く)なる。最後にPtiがほぼFjiに等しくなっ
たときにモータMの回転は停止し、把持動作が完了する
ことになる。
Here, the changes in the motor operation amount Cti and the pressure detection value Pti until the finger comes into contact with the object are shown as follows.
It becomes like FIG. The pressure is basically "0" until it comes into contact with an object, but in this embodiment, the mechanical spring is used for the return force of the joint, so the pressure for bending the joint against the spring force. Is occurring. Initially, the current value is high, but as a result, the motor M rotates, the speed signal ωti that differentiates the output of the encoder 87 increases, and eventually the current command value decreases and converges to a constant value. Therefore, the speed at which the finger grips an object also becomes constant. When the finger contacts the object in this state, the pressure detection value Pti rapidly rises. At this time, the lower the rigidity of the finger side is, and the lower the rigidity of the object of the other party is, the more gently the person stands up. As the pressure detection value Pti increases, (Pti + βωti)
Also becomes larger, and the balance up to now is broken. As a result, the value of {Fji- (Pti + βωti)} also becomes small, so the current command value becomes small, and as a result, ωti becomes small (slow). Finally, when Pti becomes substantially equal to Fji, the rotation of the motor M is stopped and the gripping operation is completed.

【0068】このように、速度を代表する第1の指標ω
tiと、接触圧力を代表する第2の指標Ptiとを使っ
て第3の指標 (Pti+βωti) を作成し、目標指標
Fjiと当該第3の指標 (Pti+βωti) とを比較
することで、簡単に位置制御(または速度制御)と力制
御とを融合することができる。しかも力の検出には広く
用いられている安価な圧力センサPSを利用できるの
で、従来のように高価でデリケートなロードセルや6軸
力センサを用いる必要がなく、しかも圧力センサSP
は、マスタシリンダ60から流体圧アクチュエータ
10,A11,A13,A21〜A23,A31〜A33,A41〜A
43,A51〜A53までの流体管路のいずれに接続可能であ
り、設置位置の自由度が増大する。
Thus, the first index ω representing the velocity
By using ti and the second index Pti representing the contact pressure to create a third index (Pti + βωti) and comparing the target index Fji with the third index (Pti + βωti), the position can be easily calculated. Control (or speed control) and force control can be combined. Moreover, since an inexpensive pressure sensor PS widely used for force detection can be used, there is no need to use an expensive and delicate load cell or a 6-axis force sensor as in the conventional case, and the pressure sensor SP
From the master cylinder 60 to the fluid pressure actuators A 10 , A 11 , A 13 , A 21 to A 23 , A 31 to A 33 , A 41 to A.
It can be connected to any of the fluid pipes 43 , A 51 to A 53 , and the degree of freedom of the installation position increases.

【0069】ところで、物を掴む場合、対象物が把持運
動の中心にあるとは限らない。例えば図9で示すよう
に、ロボットの手首の位置及び方向が多少狂っていて、
把持運動の中心に物体Oが二点鎖線で示す場所にあるも
のと思って把持したら、実際には実線の位置に物体Oが
あったので、第1指F1 よりも先に第2指F2 が物体O
と接触を始めたとしよう。このようなことは人間でもし
ばしば経験する。しかし本実施例では、第1指F1 およ
び第2指F2 とは同じ制御則で制御されており、力制御
が加味されているために、初めに接触を開始した第2指
2 の運動速度は低下し、やがて第1指F1 の移動が追
いついて最後には実線の位置の物体Oを同じ力で掴むこ
とが可能となり、物体Oの位置と手首の位置との間に多
少のずれがある場合でも、上手に掴むことができる。
By the way, when grasping an object, the object is not always at the center of the grasping motion. For example, as shown in FIG. 9, the position and direction of the wrist of the robot are slightly different,
When the object O was grasped at the position indicated by the chain double-dashed line at the center of the grasping motion, the object O was actually located at the position indicated by the solid line. Therefore, the second finger F precedes the first finger F 1. 2 is object O
Let's say you start contacting with. Such things are often experienced by humans. However, in the present embodiment, the first finger F 1 and a second finger F 2 are controlled by the same control law, in order to force control is taken into account, the second finger F 2 which started initially contact The movement speed decreases, and eventually the movement of the first finger F 1 catches up, and finally it becomes possible to grasp the object O at the position indicated by the solid line with the same force, and a little between the position of the object O and the position of the wrist. Even if there is a gap, you can grasp it well.

【0070】このフローの最中に、今まで一定であった
圧力レベルが増大した時点を検知し、且つ把持が完了し
た時点を検知することで、相手物体の剛性値を確認可能
である。その剛性確認の処理は次の通りである。先ず図
8で示す直線の傾き{Pti−P(t−1)i}/ωt
iが有意に増大して基準値αth以上となったかどうか
がSTEP−124で検討される。この際、物体と指と
が接触する迄は圧力レベルは前述の通り概ね一定であ
り、物体と接触した時点で、圧力は上昇を始めることに
なる。すなわち傾き{Pti−P(t−1)i}/ωt
iが始めてαth以上となったときが物体と接触した時
点である。STEP−124ではこの接触の有無が判断
され、接触が検知できた場合には、STEP−125に
おいてそのときの圧力がPthi、モータ作動量がCt
hiとして記憶される。把持が完了した時点はPti≒
Fjiであったから、これを逆に言えばωti≒0であ
る。したがって把持が完了するときには、ωtiが極め
て小さい正の値ω0 以下となったかどうかを調べれば判
るものであり、それがSTEP−126で判断される。
而して初めてωti≦ω0 となったときの圧力がPei、
モータ作動量がCeiとしてSTEP−127で記憶さ
れる。ここで(Pei−Pthi)/(Cei−Cth
i)を計算すれば、この値は図8の立ち上がり曲線の平
均傾きを表している。これは相手の物体と自分のハンド
の剛性の総和に他ならず、STEP−128で剛性値I
がI=(Pei−Pthi)/(Cei−Cthi)と
して演算される。
During this flow, the rigidity value of the mating object can be confirmed by detecting the time when the pressure level, which has been constant until now, increases and the time when the gripping is completed. The rigidity confirmation process is as follows. First, the slope of the straight line shown in FIG. 8 {Pti−P (t−1) i} / ωt
It is examined in STEP-124 whether i is significantly increased and becomes equal to or larger than the reference value αth. At this time, the pressure level is substantially constant as described above until the object and the finger come into contact with each other, and the pressure starts to rise when the object comes into contact with the finger. That is, the slope {Pti−P (t−1) i} / ωt
The time when i first becomes equal to or larger than αth is the time when the object comes into contact with the object. In STEP-124, the presence or absence of this contact is determined, and if the contact can be detected, in STEP-125, the pressure at that time is Pthi and the motor operation amount is Ct.
stored as hi. When gripping is completed, Pti≈
Since it was Fji, conversely, ωti≈0. Therefore, when gripping is completed, it can be known by examining whether or not ωti becomes a very small positive value ω 0 or less, which is determined in STEP-126.
Then, when the first time ωti ≦ ω 0 , the pressure is Pei,
The motor operation amount is stored in STEP-127 as Cei. Where (Pei-Pthi) / (Cei-Cth)
If i) is calculated, this value represents the average slope of the rising curve of FIG. This is nothing but the sum of the rigidity of the opponent's object and the hand, and the rigidity value I in STEP-128.
Is calculated as I = (Pei-Pthi) / (Cei-Cthi).

【0071】次のSTEP−129では、各指(i:1
〜n)についての剛性値Iの単純平均値が演算され、そ
の平均剛性値Σi/nが物体の平均剛性値として、行動
計画部71にフィードバックされる。而して行動計画部
71において上記フィードバック情報が知識ベース72
に登録処理することで、この次に掴むときの指令レベル
が改善される。例えば、最初に対象物体の硬さが判らな
い時には用心の為に「そっと」掴め、と言う指令を与え
たとしても、一回目の試行で相手の硬さが硬いと判れ
ば、次からは早く掴むことを指令できる。また最初に人
間が与えた知識が間違っていたといしても、一度掴め
ば、その間違いを正すことも可能になる。
In the next STEP-129, each finger (i: 1
The simple average value of the rigidity values I for n) is calculated, and the average rigidity value Σi / n is fed back to the action planning unit 71 as the average rigidity value of the object. Then, in the action planning unit 71, the feedback information is converted into the knowledge base 72.
By performing the registration processing in the, the command level for the next grip is improved. For example, if you don't know the hardness of the target object at first, even if you give a command to gently "grasp" it as a precaution, if you know that the hardness of the opponent is hard in the first trial, the next step will be faster. Can command to grab. Moreover, even if the knowledge given by humans was wrong at first, it is possible to correct the mistake once it is grasped.

【0072】なお、STEP−122において算出され
るトルクTh1は、把持が完了した時点から第1指F1
全体の位置制御を行って把持状態を保持するためのトル
クであり、このトルクThiもSTEP−123で出力
される。
The torque Th1 calculated in STEP-122 is the first finger F 1 from the time when the gripping is completed.
This torque is for controlling the entire position and holding the gripped state, and this torque Thi is also output in STEP-123.

【0073】次にSTEP−130において、相対的に
動くものを引きつける場合であると判断された場合につ
いて説明する。この場合のモータトルクはSTEP−1
31で算出されるが、例えば第1指F1 全体および第3
指F3 と、第3指F3 以外の指F2 ,F4 ,F5 とでは
異なる計算式により、STEP−131においてモータ
トルクが算出される。すなわち特定位置に在る特定指で
ある第1指F1 全体(i=1)と、特定位置に対向する
対向位置に位置する複数の対向指である第2ないし第4
指F2 〜F5 のうちの第1対向指である第3指F3 (i
=5)とは、モータ作動量Ctiが目標値Ceiとなる
ような位置制御が実行されて把持したときの位置を保持
するが、第2対向指である第2指F2 (i=3,4)、
第4および第5指F4 ,F5 (i=6)については、そ
れらの第2対向指に作用する外力を代表する指標Pti
を含む制御則(STEP−122においてTgiを得る
計算式)が継続される。但しゲインKgiは保持に適し
た別のゲインKhiに変更される。また目標指標Fji
はSTEP−121で定められた値が引き続き用いられ
る。而して得られたモータトルクはSTEP−132で
出力される。
Next, the case where it is determined in STEP-130 that a relatively moving object is attracted will be described. The motor torque in this case is STEP-1
31 is calculated, for example, the entire first finger F 1 and the third finger F 1
The finger F 3, with different formulas in the third finger F 3 other finger F 2, F 4, F 5 , the motor torque is calculated in STEP-131. That is, the entire first finger F 1 (i = 1), which is a specific finger at a specific position, and the second to fourth multiple fingers, which are a plurality of opposing fingers located at opposing positions facing the specific position.
The third finger F 3 (i.e., the first opposing finger of the fingers F 2 to F 5 )
= 5) means that the position at which the motor operation amount Cti becomes the target value Cei is executed and the position when the grip is held is held, but the second finger F 2 (i = 3, which is the second opposing finger). 4),
For the fourth and fifth fingers F 4 , F 5 (i = 6), an index Pti representing the external force acting on those second opposing fingers.
The control law (calculation formula for obtaining Tgi in STEP-122) including is continued. However, the gain Kgi is changed to another gain Khi suitable for holding. Also, the target index Fji
The value defined in STEP-121 is continuously used. The motor torque thus obtained is output in STEP-132.

【0074】この状態で物体を持ち上げると第3指F3
以外の指F2 ,F4 ,F5 には撓んだ紐から過大な力が
かかり、Ptiが大きくなるので、モータMiは逆回転
し、全部の指F2 〜F5 に均等な荷重がかかるようにな
る。
When the object is lifted in this state, the third finger F 3
Finger F 2, F 4, F 5 takes excessive force from cord bent in a non because Pti increases, the motor Mi is reversely rotated, load is evenly distributed over the whole of the finger F 2 to F 5 It will be like this.

【0075】また上記動作では、第1指F1 (親指)の
負荷が減少して、ほっておけば荷重Pt2を維持しよう
としてモータM2が追従運動を初め、結果的にその荷重
は他の指F2 ,F3 ,F4 ,F5 を伸展させる無駄な動
きを誘発する。これを防止するために、STEP−13
3では第1指F1 を駆動するモータM2の作動速度ωt
2が極小に設定された設定値ω20 を超えるかどうかが
判定され、ωt2>ω20 であったときには上記負荷の
減少に応じてモータM2が作動しているとして、STE
P−134で当該モータM2についてのみ目標指標Fj
2が小さく修正される。すなわち、この実施例では一定
量ΔFを減じて目標指標Fj2が弱められる。尚、目標
指標Fj2を弱める手法としては、上述のように一定量
ΔFを減じる以外にも、10%とか一定の割合で弱める
手法などをとってもよく、その場合にも同様な効果をも
たらし得ることは明白である。
Further, in the above operation, the load of the first finger F 1 (thumb) is reduced, and the motor M2 starts the follow-up motion in order to keep the load Pt2 if left unattended, and as a result, the load is applied to the other finger. It induces useless movements that extend F 2 , F 3 , F 4 , and F 5 . In order to prevent this, STEP-13
3, the operating speed ωt of the motor M2 that drives the first finger F 1
It is determined whether or not 2 exceeds the minimum set value ω2 0 , and when ωt2> ω2 0 , it is determined that the motor M2 is operating according to the decrease in the load, and the STE
In P-134, the target index Fj only for the motor M2
2 is corrected small. That is, in this embodiment, the target index Fj2 is weakened by reducing the fixed amount ΔF. As a method of weakening the target index Fj2, other than reducing the fixed amount ΔF as described above, a method of weakening the target index Fj2 at a fixed rate of 10% or the like may be used. In that case, the same effect can be obtained. It's obvious.

【0076】このようにして目標指標Fj2は、モータ
M2の正回転持続に伴って順次弱められ、それにより第
1指F1 の追従運動が停止される。
In this way, the target index Fj2 is gradually weakened as the motor M2 continues to rotate normally, and the follow-up movement of the first finger F 1 is stopped.

【0077】ところで、第1指F1 の追従運動を阻止す
るのは、第3実施例で後述するように、第1指F1 を位
置制御として現在位置を保持するように制御することで
も達成可能である。而して、そのような位置制御で保持
するときには追従運動が全く生じない利点があるのに対
し、ここで開示した方法で第1指F1 の追従運動を阻止
した場合には、第1指F1 の位置を保持するための電流
が実質的に「0」となり、省エネルギー化を図ることが
可能となる。
By the way, the following movement of the first finger F 1 can be prevented by controlling the first finger F 1 so as to hold the current position as position control, as will be described later in the third embodiment. It is possible. Thus, while there is an advantage that no follow-up motion occurs when the position is controlled by such position control, when the follow-up motion of the first finger F 1 is blocked by the method disclosed herein, The electric current for holding the position of F 1 is substantially “0”, and energy saving can be achieved.

【0078】STEP−130において、動くものを引
きつける動作ではないと判定されたときには、STEP
−141〜144の処理に進み、相対的に動くものを第
1指F1 で押すことになる。これらのSTEP−141
〜144では、第1指F1 と、その他の指F2 〜F4
で異なる計算式によりモータトルクが算出され、モータ
Mi(i=3〜6)が設定値ωi0 (i=3〜6)を超
えたときにモータiが作動しているとして、目標指標F
ji(i=3〜6)が小さく修正される。
If it is determined in STEP-130 that the action is not to attract moving objects, STEP-
Proceeding to the processing of -141 to 144, the relatively moving object is pushed by the first finger F 1 . These STEP-141
1 to 144, the motor torque is calculated by different calculation formulas for the first finger F 1 and the other fingers F 2 to F 4, and the motor Mi (i = 3 to 6) sets the set value ω i 0 (i = 3 to). If the motor i is operating when the value exceeds 6), the target index F
ji (i = 3 to 6) is corrected to be small.

【0079】この第1実施例によれば、速度を代表する
第1の指標ωtiと、接触圧力を代表する第2の指標P
tiとを単純に加算するだけで、第3の指標(Pti+
βωti)を合成し、これを目標指標Fjiと比較する
ことで、位置制御(または速度制御)と力制御とを融合
することができ、しかもその計算式は極めて単純なもの
であるから、計算機資源を小さなもので間に合わせるこ
とができる。
According to this first embodiment, the first index ωti representative of the speed and the second index P representative of the contact pressure are obtained.
By simply adding ti to the third index (Pti +
By combining βωti) and comparing this with the target index Fji, position control (or speed control) and force control can be fused, and the calculation formula is extremely simple. Can be made with a small one.

【0080】また人工ハンドと相対的に運動するような
物体を動かすとき、注目する指だけを位置制御で制御
し、残りの指をそのまま力と位置の合成指標で制御する
ので、相手によく馴染んだ姿勢をとることができる。相
手の物体がハンドに対して相対的に動くような場合、各
指F1 〜F5 が均一な力で負担を分担できる利点があ
る。
When moving an object that moves relative to the artificial hand, only the target finger is controlled by the position control and the remaining fingers are controlled by the combined index of force and position as they are. You can take a posture. When the object of the other party moves relative to the hand, there is an advantage that the fingers F 1 to F 5 can share the load with a uniform force.

【0081】図10ないし図13は本発明の第2実施例
を示すものであり、上記第1実施例に対応する部分には
同一の参照符号を付す。
FIGS. 10 to 13 show a second embodiment of the present invention, in which parts corresponding to those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.

【0082】先ず図10において、ハンド制御部77´
は、中央演算回路81と、6つの流体圧源S1〜S6に
対応した6つのモータ回路MC1´〜MC6´とを備え
るものである。図5で示した第1実施例のモータ回路M
C1〜MC6に対して、各モータ回路MC1´〜MC6
´が異なる点は、マスターシリンダ60と指関節の流体
圧アクチュエータA10,A11,A13,A21〜A23,A31
〜A33,A41〜A43,A51〜A53との間に、適切な大き
さの絞り90が設けられることである。この絞り90に
より、マスターシリンダ60から送りだされる作動流体
の量が単位時間当たり多ければ(即ち流速が速けれ
ば)、絞り90の前後に圧力差を生じさせることがで
き、圧力センサPSはその差圧分だけ高い圧力を検出す
ることになる。これを指の運動の立場から見れば、指の
握る運動速度が速いほど、実際の指を駆動する圧力より
も高い圧力を圧力センサPSは検出することになる。
First, in FIG. 10, the hand controller 77 '.
Includes a central processing circuit 81 and six motor circuits MC1 'to MC6' corresponding to the six fluid pressure sources S1 to S6. The motor circuit M of the first embodiment shown in FIG.
With respect to C1 to MC6, each motor circuit MC1 'to MC6
??? is different in that the fluid pressure actuators A 10 , A 11 , A 13 , A 21 to A 23 , A 31 of the master cylinder 60 and the finger joint are different.
Between ~A 33, A 41 ~A 43, A 51 ~A 53, is that the aperture 90 of suitable size is provided. With this throttle 90, if the amount of working fluid sent out from the master cylinder 60 is large per unit time (that is, the flow velocity is high), a pressure difference can be generated before and after the throttle 90, and the pressure sensor PS can A pressure as high as the differential pressure will be detected. From the viewpoint of the movement of the finger, the pressure sensor PS detects a pressure higher than the pressure for actually driving the finger, as the movement speed of the finger is higher.

【0083】ところで、第1実施例では、エンコーダ8
7が検出したモータMの回転速度と圧力センサPSが検
出した圧力値とを加算したのであるが、この第2実施例
では、既に圧力センサPSの検出した量にモータMの回
転速度の情報が含まれていることになる。したがって中
央演算回路81側で二つの情報を加算する必要はなくな
る。
By the way, in the first embodiment, the encoder 8
The rotation speed of the motor M detected by 7 and the pressure value detected by the pressure sensor PS are added. In the second embodiment, the information on the rotation speed of the motor M is already added to the amount detected by the pressure sensor PS. It will be included. Therefore, it is not necessary to add two pieces of information on the side of the central processing circuit 81.

【0084】この第2実施例における制御アルゴリズム
は図11および図12で示される。而してこの第2実施
例では、ハンドの運動が、「特定の姿勢をとる」、「把
持する」、「保持する」、ならびに一度把持したものを
放す「開放する」の4つの運動しかとらせないものとし
ている。
The control algorithm in this second embodiment is shown in FIGS. 11 and 12. Thus, in the second embodiment, the movements of the hand are taken as four movements of "taking a specific posture", "holding", "holding", and "releasing" once released. I will not do it.

【0085】図11で示すアルゴリズムは、図6で示し
た第1実施例のアルゴリズムと基本的に同一であり、S
TEP−201〜206では、ゲイン設定値Ksi,k
si,Kgi,β,Khi,khi,Kri,kriお
よび目標指標Fjiなどの読み込み、統合制御部74
(図4参照)からの指令読み込み、ならびにモータ回路
MC1〜MC6からのモータ作動量検出値Cti、圧力
検出値Ptiおよびモータ作動速度ωtiの読み込がな
される。
The algorithm shown in FIG. 11 is basically the same as the algorithm of the first embodiment shown in FIG.
In TEP-201 to 206, the gain setting value Ksi, k
Reading of si, Kgi, β, Khi, khi, Kri, kri, target index Fji, etc., and integrated control unit 74
The command reading from FIG. 4 and the motor operation amount detection value Cti, the pressure detection value Pti, and the motor operation speed ωti from the motor circuits MC1 to MC6 are read.

【0086】またSTEP−210において、特定の姿
勢をとることを統合制御部74から指令されていること
が確認されたときには、STEP−211〜214にお
いて、統合制御部74から与えられたモータ作動量目標
値Csiに向けた位置制御が実行され、(Csi−Ct
i)がC0 未満となるまでは、STEP−250,15
1を経由してSTEP−105に戻る処理が繰り返して
実行されることになる。
When it is confirmed in STEP-210 that the integrated control unit 74 has instructed to take a specific posture, in STEP-211 to 214, the motor operation amount given from the integrated control unit 74 is determined. Position control toward the target value Csi is executed, and (Csi-Ct
Until i) becomes less than C 0 , STEP-250,15
The process of returning to STEP-105 via 1 is repeatedly executed.

【0087】図12において、STEP−220で把持
することが選択されたときには、STEP−221〜2
30の処理が実行される。この際、圧力センサPSによ
る圧力検出値Ptiは既に速度成分を含んでいるので、
STEP−222でのモータトルクの算出にあたって計
算式には速度情報量は入ってこず、単純に目標指標Fj
iと圧力検出値Ptiとの差分に、適切なゲインKgi
を乗じた量がモータトルクTgiとして得られることに
なる。
In FIG. 12, when gripping is selected in STEP-220, STEP-221 to 221-2
30 processes are performed. At this time, since the pressure detection value Pti detected by the pressure sensor PS already contains a velocity component,
When calculating the motor torque in STEP-222, the speed information amount is not included in the calculation formula, and the target index Fj is simply included.
i to the difference between the detected pressure value Pti and the appropriate gain Kgi
The amount multiplied by is obtained as the motor torque Tgi.

【0088】ところで、この第2実施例では、物体の剛
性値を計算する為の別の技術が示されている。即ち図1
3で明らかなように、モータ作動速度ωtiは、物体と
接触するまでは実質的に一定であるが、物体と接触が始
まると急速に低下し、やがては0となる。したがってS
TEP−224では、いずれかの指が物体と接触したど
うか、すなわち図13の曲線が初めて負となったかどう
かが判定される。この際、誤差を考慮して、{ωti−
ω(t−1)i}が設定値「−ε(εは正)」以下とな
ったかどうかによってモータ作動速度ωtiを示す曲線
の勾配が負になったかどうかを確認することが望まし
い。
By the way, in the second embodiment, another technique for calculating the rigidity value of the object is shown. That is, FIG.
As is clear from No. 3, the motor operating speed ωti is substantially constant until it comes into contact with the object, but it rapidly decreases when it comes into contact with the object, and eventually becomes zero. Therefore S
In TEP-224, it is determined whether any finger has come into contact with the object, that is, whether the curve in FIG. 13 becomes negative for the first time. At this time, considering the error, {ωti-
It is desirable to confirm whether or not the slope of the curve indicating the motor operating speed ωti becomes negative depending on whether or not ω (t−1) i} is equal to or less than the set value “−ε (ε is positive)”.

【0089】STEP−224でいずれかの指が物体と
接触したことが確認されたときには、その指に対応する
モータのモータ作動量Cthおよび時刻TthがSTE
P−225で記憶される。また以前にいずれかの指が物
体と接触していたことがSTEP−226で確認された
ときにはSTEP−225を迂回してSTEP−226
に至る。
When it is confirmed in STEP-224 that one of the fingers comes into contact with the object, the motor operation amount Cth and the time Tth of the motor corresponding to the finger are STE.
It is stored in P-225. When it is confirmed in STEP-226 that one of the fingers is in contact with the object before, it bypasses STEP-225, and STEP-226 is bypassed.
Leading to.

【0090】その後、STEP−227〜230の処理
が実行されるが、初めてωti≦ω0となったことがST
EP−227で確認されたときに、そのときのモータ作
動量がCe、時刻がTeとしてSTEP−228で記憶
され、STEP−228で剛性値IがI=(Te−Tt
h)/(Ce−Cth)として演算される。すなわち各
指から検出されたIを単純平均するのではなく初めに接
触した指が検出した剛性値Iをもって当該物体の剛性値
が代表されることになる。その後、STEP−230で
は、剛性値Iが行動計画部71にフィードバックされ、
行動計画部71では上記フィードバック情報が知識ベー
ス72に登録処理される。
[0090] Thereafter, the processing of STEP-227~230 is executed, it became the first ωti ≦ ω 0 ST
When it is confirmed in EP-227, the motor operation amount at that time is Ce and the time is stored as Te in STEP-228. In STEP-228, the rigidity value I is I = (Te-Tt
h) / (Ce-Cth). That is, instead of simply averaging the I detected from each finger, the rigidity value I detected by the first contacting finger represents the rigidity value of the object. After that, in STEP-230, the stiffness value I is fed back to the action planning unit 71,
In the action planning unit 71, the feedback information is registered in the knowledge base 72.

【0091】次に把持しないことが選択されると、ST
EP−231において、把持したものを運んだり、移動
したりするための「保持する」を選択するかしないかの
選別がなされる。而して「保持する」が選択されると、
STEP−232でモータトルクが算出され、STEP
−233で算出されたモータトルクが算出される。
Next, if it is selected not to grip, ST
In EP-231, a selection is made as to whether or not “hold” is selected for carrying or moving a gripped object. When "Hold" is selected,
The motor torque is calculated in STEP-232, and STEP
The motor torque calculated in −233 is calculated.

【0092】ところで、この実施例では保持の姿勢は全
ての指についてとられる。したがって第1実施例で説明
したバッグのようなものを運ぶ場合には、ハンド全体の
形は把持したときのままであるから、紐の変形に追従し
たものとはならない欠点を持つが、制御そのものは第1
実施例より簡潔である。この際の目標値としては、把持
したときの最後に検出したモータ作動量Ce が採用され
る。
By the way, in this embodiment, the holding posture is taken for all fingers. Therefore, when carrying something like the bag described in the first embodiment, the shape of the entire hand remains the same as when it was gripped, so it does not follow the deformation of the string, but the control itself Is the first
It is simpler than the example. As the target value at this time, the motor actuation amount Ce detected last when gripping is adopted.

【0093】STEP−231で、保持することも選択
されなかったときには、STEP−241〜244の処
理が実行され、把持状態を解除する運動が自動的に選択
される。ところで、把持状態を解除するためのポーズ
は、「特定の姿勢」の一つであるが、この例では特に解
除姿勢を特定している。而してSTEP−241ではそ
の姿勢に特有の目標置Criが与えられ、この目標値に
追従するように、既存の位置制御を働かせている。目標
値Criは、例えば「気を付け」のときの人間の姿勢の
ように、各指を真っ直ぐに伸ばした時のモータ位置が適
切な事例の一つである。
If it is not selected to hold in STEP-231, the processing of STEP-241 to 244 is executed, and the movement for releasing the gripped state is automatically selected. By the way, the pose for releasing the gripped state is one of the "specific postures", but in this example, the release posture is particularly specified. Then, in STEP-241, the target position Cri peculiar to the posture is given, and the existing position control is operated so as to follow this target value. The target value Cri is one of the cases in which the motor position when each finger is straightened is appropriate, such as the posture of a human being when being careful.

【0094】この第2実施例で特筆すべきは、関節の駆
動速度を絞り90による流体の絞り抵抗で置換したこと
であり、この置換により、速度情報と力情報とが同じ物
理単位となり、検出が一つのセンサPSで行えるように
なることである。例示のものは、微分回路85で得られ
たモータ作動速度ωやカウンター値を用いているが、こ
れは剛性の推定などに用いる為のものであり、関節の制
御そのものには無用となっている。
What is remarkable in the second embodiment is that the driving speed of the joint is replaced by the throttling resistance of the fluid by the throttling 90. By this replacement, the velocity information and the force information become the same physical unit, and the detection is performed. Can be performed with one sensor PS. In the example, the motor operating speed ω and the counter value obtained by the differentiating circuit 85 are used, but this is for use in estimating the rigidity and is not necessary for joint control itself. .

【0095】尚、絞り90は特定の絞りであってもよい
し、また管路全体の抵抗値で代用することもあり、後者
の場合には視覚的に認識できる形状的な絞りは不要とな
る。
It should be noted that the diaphragm 90 may be a specific diaphragm or may be substituted by the resistance value of the entire conduit. In the latter case, a visually recognizable geometric diaphragm is unnecessary. .

【0096】図14および図15は本発明の第3実施例
の制御アルゴリズムを示すものであり、このアルゴリズ
ムで開示する技術は、図9で説明したような不具合が生
じたときに、その不具合を上位の制御部に通知しておく
ことで、少なくとも次回からは手首の位置(および方
向)をより正確に制御できる技術である。またこのアル
ゴリズムが適用されるハンド制御部は、図10で示され
たものである。
FIGS. 14 and 15 show a control algorithm of the third embodiment of the present invention. The technique disclosed in this algorithm causes a malfunction as described in FIG. 9 to occur. By notifying the upper control unit in advance, it is a technique that can control the position (and direction) of the wrist more accurately from the next time at least. The hand controller to which this algorithm is applied is the one shown in FIG.

【0097】この制御アルゴリズムでは、図14におけ
るSTEP−301〜306、STEP−310〜31
4,STEP−350,351は、図11で示した第2
実施例の制御アルゴリズムにおけるSTEP−201〜
206,STEP−210〜214、STEP−25
0,251とほぼ同一である。
In this control algorithm, STEP-301 to 306, STEP-310 to 31-31 in FIG.
4, STEP-350, 351 is the second shown in FIG.
STEP-201 in the control algorithm of the embodiment
206, STEP-210 to 214, STEP-25
It is almost the same as 0,251.

【0098】図15において、STEP−320で把持
するモードが選択されたときには、STEP−321〜
329の処理が実行されるが、STEP−320〜32
3の処理は図12で示した第2実施例の制御アルゴリズ
ムにおけるSTEP−220〜223と同一である。
In FIG. 15, when the gripping mode is selected in STEP-320, STEP-321 to
The processing of 329 is executed, but STEP-320 to STEP-320
The processing of No. 3 is the same as that of STEP-220 to 223 in the control algorithm of the second embodiment shown in FIG.

【0099】STEP−324では、圧力Ptiが初め
て設定値Pth以上となったかどうかにより、いずれか
の指が物体と接触したかどうかが確認され、いずれかの
指が初めて物体と接触したことが確認されたときには、
STEP−325において、その時の各指の位置が記憶
される。すなわちSTEP−325では、いずれかの指
が物体と接触したときに、接触時点における各指につい
て、駆動しているモータMの自由度区別番号「i」とモ
ータ作動量Cthi−1とが記憶される。また以前にい
ずれかの指が物体と接触していたことがSTEP−32
6で確認されたときにはSTEP−325を迂回してS
TEP−327に至る。
In STEP-324, it is confirmed whether or not any finger has come into contact with the object depending on whether or not the pressure Pti exceeds the set value Pth for the first time, and it is confirmed that any finger has come into contact with the object for the first time. When
In STEP-325, the position of each finger at that time is stored. That is, in STEP-325, when one of the fingers comes into contact with the object, the degree-of-freedom distinction number “i” of the driving motor M and the motor actuation amount Cthi-1 are stored for each finger at the time of contact. It In addition, STEP-32 indicates that one of the fingers had previously touched the object.
When confirmed in 6, bypass STEP-325 and perform S
Reach TEP-327.

【0100】STEP−327では、初めて物体と接触
した指と対向位置に在る指が物体と接触したかどうか
が、圧力Pti≦Pthとなったかどうかにより確認さ
れる。例えば第2〜5指のいずれかが最初に対象物体と
接触した場合、対向位置にある指とは第1指(親指)の
ことである。而してSTEP−328では、対向位置に
ある指の位置が記憶される。例えば第2〜5指のいずれ
かが最初に対象物体と接触した場合、対向位置にある指
とは第1指(親指)のことであり、STEP−328で
は、その対向指を駆動するモータの作動量Cthi−2
(この例ではi=2)が記憶される。
In STEP-327, it is confirmed whether or not a finger at a position opposite to the finger that first comes into contact with the object comes into contact with the object by whether pressure Pti≤Pth. For example, when one of the second to fifth fingers first contacts the target object, the finger at the facing position is the first finger (thumb). Thus, in STEP-328, the position of the finger at the facing position is stored. For example, when any of the second to fifth fingers first comes into contact with the target object, the finger at the facing position is the first finger (thumb), and in STEP-328, the motor for driving the facing finger is used. Working amount Cthi-2
(I = 2 in this example) is stored.

【0101】而してSTEP−329では、前回記憶し
た当該対向位置にある指の位置と今回計測された同じ指
の位置との差が、手首関節の位置ずれの程度を表すもの
として算出され、差分Eが上位制御部にフィードバック
される。上位の制御部では、前記差分Eをもとに、実施
例時間で手首位置を修正することもできるし、あるいは
今回の修正は行わず、次回、同じように物体を掴む時、
この誤差を考慮した位置に手首を持ってくることもでき
る。本発明では、この誤差をどのように利用するか迄は
議論していない。掴む物体は今回と同じでも、違ってい
ても構わない。要するに位置決めのプロセスに誤差が内
在していたことを意味しているので、誤差を生じている
事実、及びその誤差の程度を検知できる手法を提供して
いるのである。
Then, in STEP-329, the difference between the position of the finger at the facing position stored last time and the position of the same finger measured this time is calculated as a value representing the degree of displacement of the wrist joint, The difference E is fed back to the host controller. The upper control unit can correct the wrist position based on the difference E in the embodiment time, or does not perform the correction this time and the next time when the object is similarly grasped,
You can also bring your wrist to a position that takes this error into account. The present invention does not discuss how to use this error. The object to be grabbed may be the same as this time or different. In short, it means that an error was inherent in the positioning process, and therefore, a method capable of detecting the fact that an error has occurred and the degree of the error is provided.

【0102】以上で述べた手法は、図9に示すような二
次元平面内のずれの検出に有効であるが、この技術は、
次のように三次元空間内でのずれの検出にも拡大利用可
能である。すなわち図9に示した対象物体が長い棒状の
ものであり、その棒状物体がハンドに対して傾いている
場合でも、その傾き誤差の検出が可能となるものであ
る。その際、三次元空間内での位置ずれ検出には、たと
えば第2指F2 が最初に対象物体に接触し、第5指F5
が最後に接触したとすれば、最初に第2指F2 が接触し
たときの第5指F5 の位置と、接触したときの第5指F
5 の位置との差分から、前記棒状物体に対するハンドの
傾き誤差を推定し得ることは当該技術分野の技術者には
容易に理解できよう。
The method described above is effective for detecting a shift in a two-dimensional plane as shown in FIG. 9, but this technique is
As described below, it can be expanded and used for detecting a shift in a three-dimensional space. That is, even if the target object shown in FIG. 9 is a long rod-shaped object and the rod-shaped object is tilted with respect to the hand, the tilt error can be detected. At that time, for detecting the positional deviation in the three-dimensional space, for example, the second finger F 2 first contacts the target object, and the fifth finger F 5
If is touched last, the position of the fifth finger F 5 when the second finger F 2 is touched first and the position of the fifth finger F 5 when touched
Those skilled in the art can easily understand that the tilt error of the hand with respect to the rod-shaped object can be estimated from the difference from the position of 5 .

【0103】さらにこの第3実施例では、前述のように
バッグを下げたときの特定の指(先の説明では第3指)
が重さに耐えきれず後退することを防止する別の技術が
開示されている。STEP−320で把持モードが否定
されると、この実施例ではSTEP−331〜334の
「保持」モードに自動的に移行する。而してSTEP−
331では、第1指F1 は、その追従運動を防止する手
段として、把持で最終的に安定したとき作動量Ceiを
目標とする位置制御が実行され、他の指はそのまま力制
御とする。但しゲインは保持の場合に適したゲインKh
iに変更されている。
Further, in the third embodiment, the specific finger (the third finger in the above description) when the bag is lowered as described above.
Another technique has been disclosed for preventing the vehicle from withstanding the weight and retracting. When the gripping mode is denied in STEP-320, in this embodiment, the mode automatically shifts to the "holding" mode in STEP-331 to 334. Then STEP-
In 331, as a means for preventing the follow-up movement of the first finger F 1 , the position control targeting the actuation amount Cei is finally executed when the first finger F 1 is stabilized by gripping, and the other fingers are force-controlled as they are. However, the gain is the gain Kh suitable for holding.
It has been changed to i.

【0104】次のSTEP−332では、STEP−3
31で得られたトルクが出力される。またSTEP−3
33では、第3指F3 にのみ注目し、第3指F3 に関連
するモータM5が逆転していてωtiが負と検出されれ
ば、目標指標Fj5が小さ過ぎたので、これを一定量Δ
Fだけ補強する。しかしωt5が負を示さなければ、持
っているバッグの重さは十分に軽いのであると判断し、
何もしない。ΔFの補強が十分かどうかは1サイクル実
行してみた上で判断し、足りなければ更にΔFの補強を
行う。こうして遂にはωt5の値は負を示さなくなるか
ら、あらゆるバッグの重さに対応できる。この例では第
3指F3 に注目したが、他の指でも構わないし、場合に
よっては第2、第3指の2本を監視して後退防止しても
構わない。
In the next STEP-332, STEP-3
The torque obtained at 31 is output. Moreover, STEP-3
In 33, only focused on the third finger F 3, if the third finger F 3 to have reversed to motor M5 is related ωti is detected as negative, since the target index Fj5 is too small, a certain amount of this Δ
Reinforce only F. However, if ωt5 does not show a negative value, it is judged that the weight of the bag you have is sufficiently light,
do nothing. Whether or not the reinforcement of ΔF is sufficient is judged after executing one cycle, and if it is not sufficient, the reinforcement of ΔF is further performed. In this way, the value of ωt5 finally does not show a negative value, so that the weight of any bag can be dealt with. In this example, the third finger F 3 is focused on, but other fingers may be used, and in some cases, the second and third fingers may be monitored to prevent the backward movement.

【0105】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行うことが可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is possible.

【0106】たとえば、上記実施例で例示したリンク結
合体はいずれも指であるが、開示した技術のうちのいく
つかはアームの制御にも応用可能なものである。何故な
ら、アームと指とは寸法的に違うことを除けば、基本的
に同じ制御則が使えるからである。また指の本数は5本
の例を示したが、本数の多寡は技術内容を基本的に制約
するものでもない。指を動かすアクチュエータも直線運
動形式のものを例示しているが、これも本質的なもので
はなく、例えば回転式のアクチュエータを使用しても本
発明は適用可能である。
For example, although the link coupling bodies illustrated in the above embodiments are all fingers, some of the disclosed techniques can also be applied to control of the arm. This is because basically the same control law can be used except that the arm and the finger are different in size. Further, although the example in which the number of fingers is 5 is shown, the number of fingers does not basically limit the technical content. Although the actuator for moving the finger also exemplifies the linear motion type, this is not essential either, and the present invention can be applied even if a rotary actuator is used.

【0107】[0107]

【発明の効果】以上のように請求項1記載の発明によれ
ば、リンク結合体の運動速度を代表する第1の指標を検
出する第1検出手段と、リンク結合体に加わる外力を代
表する第2の指標を検出する第2検出手段と、第1およ
び第2の指標に基づいて定めた第3の指標を所定の目標
指標に一致させるようにモータを駆動する駆動制御手段
とを備えることにより、力制御および位置(または速
度)制御を統一した極めて単純な制御則でリンク結合体
の器用な運動を実現することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the first detecting means for detecting the first index representing the movement speed of the link coupling body and the external force applied to the link coupling body are represented. A second detection means for detecting the second index; and a drive control means for driving the motor so that the third index determined based on the first and second indexes matches a predetermined target index. Thus, the dexterous movement of the link combination can be realized by an extremely simple control law in which the force control and the position (or speed) control are unified.

【0108】また請求項2記載の発明によれば、上記請
求項1記載の発明の構成に加えて、統一された物理単位
で表現される第1および第2の指標に基づいて第3の指
標を定めるべく、第1および第2の指標のいずれか一方
の物理単位を他方の物理単位に変換する物理単位変換手
段を備えることにより、力制御および位置(または速
度)制御を物理単位変換手段で容易に統一し、安価で確
実な制御装置を提供することができる。
According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of the invention described in claim 1, the third index based on the first and second indexes expressed in a unified physical unit. In order to determine, the physical unit conversion means for converting one of the first and second physical units into the other physical unit is provided, and force control and position (or velocity) control are performed by the physical unit conversion means. It is possible to provide an inexpensive and reliable control device that is easily unified.

【0109】請求項3記載の発明によれば、流体圧アク
チュエータに供給される作動流体の流速を検出して第1
の指標を生成する第1検出手段と、流体圧アクチュエー
タに供給される作動流体の圧力を検出して第2の指標を
生成する第2検出手段と、第1および第2の指標に基づ
いて定めた第3の指標と所定の目標指標を比較するとと
もにその比較結果に応じて前記モータの作動量を制御す
る駆動制御手段とを備えることにより、高精度で安価な
力センサとして圧力センサを用いることにより該センサ
の設置場所に大きな自由度を持たせることができる。
According to the third aspect of the invention, the flow velocity of the working fluid supplied to the fluid pressure actuator is detected to make the first
Of the first index and the second detection means for detecting the pressure of the working fluid supplied to the fluid pressure actuator to generate the second index, and the second index is defined based on the first and second indexes. A pressure sensor is used as a highly accurate and inexpensive force sensor by providing a drive control means for comparing the third index with a predetermined target index and controlling the operation amount of the motor according to the comparison result. Thus, it is possible to give the installation place of the sensor a great degree of freedom.

【0110】請求項4記載の発明によれば、請求項3記
載の発明の構成に加えて、流体圧源および流体圧アクチ
ュエータ間を結ぶ流体管路には絞り手段が設けられ、第
1および第2検出手段を兼ねる圧力センサが、流体圧力
に置換された流体流速を検出可能として絞り手段の上流
側で流体管路に配設されることにより、圧力センサによ
り第1および第2の指標の物理単位を容易に統一し、安
価で確実な制御装置を提供することができる。
According to the fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of the third aspect of the invention, a throttling means is provided in the fluid pipeline connecting the fluid pressure source and the fluid pressure actuator, and the first and second aspects are provided. (2) The pressure sensor, which also serves as the detection means, is capable of detecting the fluid flow velocity replaced with the fluid pressure, and is disposed in the fluid conduit upstream of the throttle means, so that the physical quantity of the first and second indicators is determined by the pressure sensor. The unit can be easily unified, and an inexpensive and reliable control device can be provided.

【0111】請求項5記載の発明によれば、複数のリン
クが相対運動可能に結合されて成るリンク結合体と、前
記リンクの少なくとも1つに作動力を与えて前記リンク
結合体に外界の物体との任意の接触運動を生じさせるモ
ータとを備えるリンク装置において、リンク結合体の運
動速度を代表する第1の指標と、リンク結合体に加わる
外力を代表する第2の指標とをそれぞれ検出するととも
に、検出した第1および第2の指標を利用してモータを
駆動し、前記第1および第2の指標の増減関係に基づい
て、リンク結合体と外界の物体との接触開始または終了
を検知するので、リンク結合体の作動結果に伴う第1お
よび第2の指標の変化により、リンク結合体の物体への
接触を確実にかつ容易に検知することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, a link coupling body in which a plurality of links are coupled so as to be capable of relative movement, and an actuating force is applied to at least one of the links to provide an external object to the link coupling body. In a link device including a motor that causes an arbitrary contact movement with the first link, a first index that represents the movement speed of the link assembly and a second index that represents the external force applied to the link assembly are detected. At the same time, the motor is driven by using the detected first and second indexes, and based on the increase / decrease relationship of the first and second indexes, the start or end of contact between the link combination and the external object is detected. Therefore, it is possible to reliably and easily detect the contact of the link combination with the object by the change of the first and second indexes according to the operation result of the link combination.

【0112】請求項6記載の発明によれば、リンク結合
体の運動速度を代表する第1の指標と、リンク結合体に
加わる外力を代表する第2の指標と、リンクの作動変位
量とをそれぞれ検出し、検出した第1および第2の指標
を利用してモータを駆動し、前記第1または第2の指標
の変化から当該リンクの物体との接触の開始を検知し、
接触開始以降の前記第2の指標ならびに当該リンクの作
動変位量検出値に基づいて当該物体の剛性を推定するの
で、力制御および位置(または速度)制御を統一した極
めて単純な制御則でリンク結合体の器用な運動を実現す
るとともに、リンク結合体の物体への接触を確実にかつ
容易に検知し、リンク結合体が物体に触れることで物体
の剛性を詳細に検知し、その検知結果を次の制御に活か
すことが可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, the first index representative of the movement speed of the link combination, the second index representative of the external force applied to the link combination, and the operation displacement amount of the link are calculated. Each is detected, the motor is driven by using the detected first and second indexes, and the start of contact with the object of the link is detected from the change in the first or second indexes,
Since the rigidity of the object is estimated based on the second index after the start of contact and the detected value of the operating displacement of the link, link coupling is performed with an extremely simple control law that unifies force control and position (or speed) control. While realizing a dexterous movement of the body, the contact of the link combination with the object can be detected reliably and easily, and the rigidity of the object is detected in detail by the contact of the link combination with the object. Can be used to control the.

【0113】請求項7記載の発明によれば、各指の運動
速度を代表する第1の指標を検出する第1検出手段と、
各指に加わる外力を代表する第2の指標を検出する第2
検出手段と、第1および第2の指標に基づいて定めた第
3の指標が所定の目標値と一致するようにアクチュエー
タの作動量を定める駆動制御手段とを備えることによ
り、手首の位置決め精度が甘くてもその誤差を吸収して
目標物を確実に掴むことができる。
According to the invention described in claim 7, first detecting means for detecting the first index representing the movement speed of each finger,
Second detection of a second index representing the external force applied to each finger
By providing the detection means and the drive control means that determines the operation amount of the actuator so that the third index determined based on the first and second indexes matches the predetermined target value, the positioning accuracy of the wrist is improved. Even if it is sweet, the error can be absorbed and the target object can be reliably grasped.

【0114】請求項8記載の発明によれば、上記請求項
7記載の発明の構成に加えて、アクチュエータは、モー
タの作動に応じた流体圧を発生する流体圧源が接続され
る流体圧アクチュエータであり、第1検出手段は、前記
モータに機械的に係合するエンコーダの出力を微分して
速度情報を作りだす微分回路であり、第2検出手段は流
体圧源からアクチュエータに供給される作動流体の圧力
を検出する圧力センサであるので、安価な圧力センサお
よび微分回路を用いることにより安価で確実な制御装置
を提供することができる。
According to the invention described in claim 8, in addition to the structure of the invention described in claim 7, the actuator is a fluid pressure actuator to which a fluid pressure source for generating fluid pressure according to the operation of the motor is connected. The first detection means is a differentiation circuit that differentiates the output of the encoder mechanically engaged with the motor to generate speed information, and the second detection means is the working fluid supplied from the fluid pressure source to the actuator. Since it is a pressure sensor that detects the pressure of 1, the inexpensive and reliable control device can be provided by using an inexpensive pressure sensor and a differentiating circuit.

【0115】請求項9記載の発明によれば、請求項7記
載の発明の構成に加えて、アクチュエータは、モータの
作動に応じた流体圧を発生する流体圧源が接続される流
体圧アクチュエータであり、流体圧源およびアクチュエ
ータ間を結ぶ流体管路には流体圧を絞る絞り手段が設け
られ、第2検出手段は、絞り手段を作動流体が通過する
ときに生ずる圧力損失が流体流速を代表するとともに流
体圧力が外力を代表することに基づいて、絞り手段の上
流側で前記流体管路に設けられるので、第2検出手段に
より第1指標を含んだ第2指標を検出することにより、
安価で確実な制御装置を提供することができる。
According to the invention of claim 9, in addition to the structure of the invention of claim 7, the actuator is a fluid pressure actuator to which a fluid pressure source for generating fluid pressure according to the operation of the motor is connected. In the fluid pipeline connecting the fluid pressure source and the actuator, throttling means for throttling the fluid pressure is provided, and in the second detecting means, the pressure loss generated when the working fluid passes through the throttling means represents the fluid flow velocity. Also, since the fluid pressure is provided in the fluid pipeline on the upstream side of the throttle means based on the fact that the fluid pressure represents the external force, by detecting the second index including the first index by the second detection means,
An inexpensive and reliable control device can be provided.

【0116】請求項10記載の発明によれば、複数の対
向指のうち少なくとも1本である第1対向指の作動変位
量を代表する作動変位量代表指標を検出する検出手段
と、各対向指のうち第1対向指とは異なる少なくとも1
本の第2対向指に加わる外力を代表する外力代表指標を
検出する検出手段と、把持した物体に特定位置および対
向位置間に沿う方向の外力が加わるときに第1の指標が
設定目標値に一致するように第1対向指を作動せしめる
とともに第2の指標が他の設定目標値に一致するように
第2対向指を作動せしめるべくアクチュエータの作動を
制御する駆動制御手段とを備えることにより、物体に作
用する外力変化に応じて各指に均等な荷重を作用させる
ことができる。
According to the tenth aspect of the present invention, the detecting means for detecting the working displacement amount representative index representing the working displacement amount of at least one first facing finger of the plurality of facing fingers, and each facing finger. At least one of which is different from the first opposing finger
Detecting means for detecting an external force representative index representative of the external force applied to the second opposing finger of the book, and the first index is set to a set target value when an external force in a direction along the specific position and the opposing position is applied to the grasped object. By providing the drive control means for controlling the operation of the actuator so as to operate the first opposing finger so as to coincide with each other and operate the second opposing finger so that the second index coincides with another set target value, An equal load can be applied to each finger according to a change in external force applied to the object.

【0117】請求項11記載の発明によれば、複数の対
向指のうち少なくとも1本である第1対向指に加わる外
力を代表する指標を検出する検出手段と、各対向指のう
ち第1対向指とは異なる少なくとも1本の第2対向指に
加わる外力を代表する指標を検出する検出手段と、前記
両指標がそれぞれの設定目標値に一致するように前記第
1および第2対向指を作動せしめるべくアクチュエータ
の作動を制御するとともに把持した物体に特定位置およ
び対向位置間に沿う方向への外力が加わるときに当該外
力の増大を検知または予め察知して該外力の増大時に前
記両設定目標値の少なくとも一方を増大させる駆動制御
手段とを備えることにより、外力に対抗する力を指に与
えることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the detecting means for detecting the index representative of the external force applied to at least one of the plurality of opposing fingers, the first opposing finger, and the first opposing finger of each of the opposing fingers. Detecting means for detecting an index representative of an external force applied to at least one second opposing finger different from the finger, and actuating the first and second opposing fingers so that both indicators match their respective set target values. When the external force in the direction along the specific position and the opposing position is applied to the gripped object while controlling the operation of the actuator, the increase in the external force is detected or detected in advance, and both the set target values are set when the external force increases. By providing the drive control means for increasing at least one of the above, it is possible to apply a force against the external force to the finger.

【0118】請求項12記載の発明によれば、特定指お
よび対向指のうち少なくとも一方の指に加わる外力を代
表する指標を検出する検出手段と、前記指標が設定目標
値と一致するように前記少なくとも一方の指を作動せし
めるべくアクチュエータの作動を制御するとともに把持
した物体に特定位置および対向位置間に沿う方向への外
力が加わった状態でいずれか一方の指の把持力の減少を
検知または予め察知して把持力の減少する側の指の位置
を固定するようにアクチュエータの作動を制御すること
を可能とした駆動制御手段とを備えることにより、物体
に作用する外力の減少に応じた指の追従運動を防止する
ことができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, the detecting means for detecting the index representative of the external force applied to at least one of the specific finger and the opposing finger, and the index so that the index coincides with the set target value. Controls the operation of the actuator to activate at least one finger, and detects a decrease in the grasping force of one of the fingers when an external force is applied to the grasped object in the direction along the specific position and the facing position or in advance. By providing a drive control unit capable of controlling the operation of the actuator so as to fix the position of the finger on the side where the grasping force is reduced by detecting it, the finger corresponding to the decrease in the external force acting on the object is provided. The following movement can be prevented.

【0119】請求項13記載の発明によれば、特定指お
よび対向指のうち少なくとも一方の指に加わる外力を代
表する指標を検出する検出手段と、前記指標が設定目標
値と一致するように前記少なくとも一方の指を作動せし
めるべくアクチュエータの作動を制御するとともに把持
した物体に特定位置および対向位置間に沿う方向への外
力が加わった状態でいずれか一方の指の把持力の減少を
検知または予め察知したときに上記指標の減少に応じて
上記設定目標値を減少させる駆動制御手段とを備えるこ
とにより、物体に作用する外力の減少に応じた指の追従
運動を防止することができる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the detecting means for detecting an index representative of the external force applied to at least one of the specific finger and the opposing finger, and the index so as to match the set target value with the detecting means. Controls the operation of the actuator to activate at least one finger, and detects a decrease in the grasping force of one of the fingers when an external force is applied to the grasped object in the direction along the specific position and the facing position or in advance. By providing the drive control means for reducing the set target value in response to the decrease in the index when it is sensed, it is possible to prevent the finger following movement in accordance with the decrease in the external force acting on the object.

【0120】請求項14記載の発明によれば、駆動流体
の圧力変化を検出して当該指が物体と接触し始めたこと
を認識するようにしたので、指の物体への接触を確実に
かつ容易に検知することができる。
According to the fourteenth aspect of the invention, the change in the pressure of the driving fluid is detected to recognize that the finger has begun to come into contact with the object. Therefore, the finger can be reliably brought into contact with the object. It can be easily detected.

【0121】請求項15記載の発明によれば、指の運動
速度を代表する第1の指標と、指に加わる外力を代表す
る第2の指標とを検出し、第1および第2の指標を利用
してリンクを駆動し、当該指が当該物体を把持または保
持するとき、第1の指標が実質的に0となったことを検
出して、把持または保持動作が終了したことを検知する
ので、目標物を確実に掴むことを可能とした上で、指の
物体への接触を確実に検知することができる。
According to the fifteenth aspect of the invention, the first index representative of the speed of movement of the finger and the second index representative of the external force applied to the finger are detected, and the first and second indexes are determined. When the finger is gripped or held by the finger by using the link, the fact that the first index becomes substantially 0 is detected and the end of the gripping or holding operation is detected. In addition, it is possible to reliably grasp the target object and to reliably detect the contact of the finger with the object.

【0122】請求項16記載の発明によれば、指の運動
速度を代表する第1の指標と、指に加わる外力を代表す
る第2の指標とを検出し、第1および第2の指標を利用
してリンクを駆動し、当該指が当該物体を把持または保
持するとき、第1または第2の指標の変化から各々の指
と当該物体との接触開始を検知し、各々の指が当該物体
と接触を開始した時刻に差があるときにはその差分を基
に人工ハンドおよび当該物体間の相対位置ずれを推定す
るので、目標物を確実に掴むことを可能とした上で、目
標物とハンドとの位置のずれ量を検出して次の制御に活
かすことができる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, the first index representative of the movement speed of the finger and the second index representative of the external force applied to the finger are detected, and the first and second indexes are determined. When the finger is held or held by the finger by using the link, the start of contact between each finger and the object is detected from the change in the first or second index, and each finger is touched by the object. When there is a difference in the time when the contact is started, the relative position deviation between the artificial hand and the object is estimated based on the difference, so that it is possible to reliably grasp the target object and It is possible to detect the amount of positional deviation of the position and utilize it for the next control.

【0123】さらに請求項17記載の発明によれば、指
の運動速度を代表する第1の指標と、指に加わる外力を
代表する第2の指標と、当該指の位置を代表する指標と
を検出し、第1および第2の指標を利用してリンクを駆
動するとともに、当該指の少なくとも1つが当該物体と
接触するとき、第1または第2の指標の変化に基づいて
各々の指と当該物体との接触の有無を検知し、接触開始
後の第2の指標ならびに当該指の位置を代表する指標に
基づいて当該物体の剛性値を推定し、前記剛性値に基づ
いて前記目標指標を変更するので、目標物を確実に掴む
ことを可能とした上で、指が物体に触れることで物体の
剛性を詳細に検知し、その検知結果を次の制御に活かす
ことが可能となる。
Further, according to the seventeenth aspect of the present invention, the first index representing the speed of movement of the finger, the second index representing the external force applied to the finger, and the index representing the position of the finger are provided. Detecting and driving the link using the first and second indicators, and when at least one of the fingers makes contact with the object, each finger and the corresponding one of the fingers are detected based on the change of the first or second indicator. The presence or absence of contact with the object is detected, the rigidity value of the object is estimated based on the second index after the start of contact and the index representing the position of the finger, and the target index is changed based on the rigidity value. Therefore, it becomes possible to reliably grasp the target object, and to detect the rigidity of the object in detail by touching the object with a finger, and use the detection result for the next control.

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

【図1】第1実施例を適用したロボットの外観図であ
る。
FIG. 1 is an external view of a robot to which a first embodiment is applied.

【図2】ロボットのハンド(右手)の機構を手の甲側か
ら見た平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a mechanism of a robot hand (right hand) as viewed from the back side of the hand.

【図3】ハンドの駆動回路図である。FIG. 3 is a drive circuit diagram of a hand.

【図4】ロボット全体の制御ブロック図である。FIG. 4 is a control block diagram of the entire robot.

【図5】ハンドの制御ブロック図である。FIG. 5 is a control block diagram of a hand.

【図6】制御アルゴリズムの一部を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a part of a control algorithm.

【図7】制御アルゴリズムの残部を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the rest of the control algorithm.

【図8】ハンドが物体を掴む際の物体の硬さに応じた反
力の変化を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a change in reaction force according to hardness of an object when a hand grips the object.

【図9】ハンドが物体を把持しようとする際の説明図で
ある。
FIG. 9 is an explanatory diagram when the hand tries to grip an object.

【図10】第2実施例のハンドの制御ブロック図であ
る。
FIG. 10 is a control block diagram of the hand of the second embodiment.

【図11】制御アルゴリズムの一部を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a part of a control algorithm.

【図12】制御アルゴリズムの残部を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the rest of the control algorithm.

【図13】物体への接触時の駆動速度の変化を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing a change in driving speed at the time of contact with an object.

【図14】第3実施例の制御アルゴリズムの一部を示す
図である。
FIG. 14 is a diagram showing a part of a control algorithm of the third embodiment.

【図15】制御アルゴリズムの残部を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the rest of the control algorithm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12,14,21〜24,31〜34,41〜4
4,51〜54・・・リンク 81・・・駆動制御手段としての中央演算回路 85・・・検出手段としての微分回路 87・・・検出手段としてのエンコーダ 90・・・物理単位変換手段としての絞り A10,A11,A13,A21〜A23,A31〜A33,A41〜A
43,A51〜A53・・・流体圧アクチュエータ F1 〜F5 ・・・リンク結合体としての指 H・・・ハンド PS・・・検出手段としての圧力センサ M・・・モータ S1〜S6・・・流体圧源
11, 12, 14, 21-24, 31-34, 41-4
4, 51-54 ... Link 81 ... Central arithmetic circuit as drive control means 85 ... Differentiating circuit as detecting means 87 ... Encoder as detecting means 90 ... As physical unit converting means Apertures A 10 , A 11 , A 13 , A 21 to A 23 , A 31 to A 33 , A 41 to A
43 , A 51 to A 53 ... Fluid pressure actuator F 1 to F 5 ... Finger as link coupling H ... Hand PS ... Pressure sensor as detecting means M ... Motor S1-S6 ... Fluid pressure source

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のリンク(11,12,14,21
〜24,31〜34,41〜44,51〜54)が相対
運動可能に結合されて成るリンク結合体(F 1 〜F5
と、前記リンクの少なくとも1つに作動力を与えて前記
リンク結合体に外界の物体との任意の接触運動を生じさ
せるモータ(M)とを備えるリンク装置において、リン
ク結合体(F1 〜F5 )の運動速度を代表する第1の指
標を検出する第1検出手段(85,PS)と、リンク結
合体(F1 〜F5 )に加わる外力を代表する第2の指標
を検出する第2検出手段(PS)と、第1および第2の
指標に基づいて定めた第3の指標を所定の目標指標に一
致させるようにモータを駆動する駆動制御手段(81)
とを備えることを特徴とするリンク装置における運動制
御装置。
1. A plurality of links (11, 12, 14, 21)
~ 24,31-34,41-44,51-54) are relative
A link coupling body (F 1~ FFive)
And applying an actuating force to at least one of the links
The link joint is not subject to any contact motion with the external body.
A link device having a motor (M) for
KU combination (F1~ FFive) The first finger representing the movement speed of
Link with the first detecting means (85, PS) for detecting the target
Coalescence (F1~ FFive) A second index representing the external force applied to
And a second detection means (PS) for detecting
The third index determined based on the index is set as the predetermined target index.
Drive control means (81) for driving the motor so that
And a motion control in a link device including:
Your device.
【請求項2】 統一された物理単位で表現される第1お
よび第2の指標に基づいて第3の指標を定めるべく、第
1および第2の指標のいずれか一方の物理単位を他方の
物理単位に変換する物理単位変換手段(90)を備える
ことを特徴とする請求項1記載のリンク装置における運
動制御装置。
2. In order to determine the third index based on the first and second indices expressed in a unified physical unit, one of the physical units of the first and second indices is replaced by the other physical unit. 2. The motion control device for a link device according to claim 1, further comprising a physical unit conversion means (90) for converting into a unit.
【請求項3】 複数のリンク(11,12,14,21
〜24,31〜34,41〜44,51〜54)が相対
運動可能に結合されて成るリンク結合体(F 1 〜F5
と、該リンク結合体に外界の物体との任意の接触運動を
させるべく前記リンクの少なくとも1つに連結される流
体圧アクチュエータ(A10,A11,A 13,A21〜A23
31〜A33,A41〜A43,A51〜A53)と、モータ
(M)の作動に応じた流体圧の作動流体を前記流体圧ア
クチュエータに供給する流体圧源(S1〜S6)とを備
えるリンク装置において、流体圧アクチュエータに供給
される作動流体の流速を検出して第1の指標を生成する
第1検出手段(85,PS)と、流体圧アクチュエータ
に供給される作動流体の圧力を検出して第2の指標を生
成する第2検出手段(PS)と、第1および第2の指標
に基づいて定めた第3の指標と所定の目標指標を比較す
るとともにその比較結果に応じて前記モータ(M)の作
動量を制御する駆動制御手段(81)とを備えることを
特徴とするリンク装置における運動制御装置。
3. A plurality of links (11, 12, 14, 21)
~ 24,31-34,41-44,51-54) are relative
A link coupling body (F 1~ FFive)
And any contact movement of the link combination with an external object
A flow coupled to at least one of the links to
Body pressure actuator (ATen, A11, A 13, Atwenty one~ Atwenty three,
A31~ A33, A41~ A43, A51~ A53) And the motor
The working fluid having the fluid pressure corresponding to the operation of (M) is
Equipped with fluid pressure sources (S1 to S6) to supply to the actuator
Supply to the fluid pressure actuator in the link device
To detect the flow velocity of the working fluid to generate the first index
First detection means (85, PS) and fluid pressure actuator
The second index is generated by detecting the pressure of the working fluid supplied to
Second detecting means (PS) to be formed and first and second indicators
Compare the 3rd index defined based on
And the operation of the motor (M) according to the comparison result.
A drive control means (81) for controlling the amount of movement.
A motion control device in a characteristic link device.
【請求項4】 流体圧源(S1〜S6)および流体圧ア
クチュエータ(A10,A11,A13,A21〜A23,A31
33,A41〜A43,A51〜A53)間を結ぶ流体管路には
絞り手段(90)が設けられ、第1および第2検出手段
を兼ねる圧力センサ(PS)が、流体圧力に置換された
流体流速を検出可能として絞り手段(90)の上流側で
流体管路に配設されることを特徴とする請求項3記載の
リンク装置における運動制御装置。
4. A fluid pressure source (S1 to S6) and the fluid pressure actuator (A 10, A 11, A 13, A 21 ~A 23, A 31 ~
A fluid passage connecting the A 33 , A 41 to A 43 , A 51 to A 53 ) is provided with a throttling means (90), and the pressure sensor (PS), which also serves as the first and the second detecting means, acts as a fluid pressure sensor. 4. The motion control device in a link device according to claim 3, wherein the flow velocity of the fluid replaced with is detected and disposed in the fluid pipe upstream of the throttle means (90).
【請求項5】 複数のリンク(11,12,14,21
〜24,31〜34,41〜44,51〜54)が相対
運動可能に結合されて成るリンク結合体(F 1 〜F5
と、前記リンクの少なくとも1つに作動力を与えて前記
リンク結合体に外界の物体との任意の接触運動を生じさ
せるモータ(M)とを備えるリンク装置において、リン
ク結合体(F1 〜F5 )の運動速度を代表する第1の指
標と、リンク結合体(F1 〜F5 )に加わる外力を代表
する第2の指標とをそれぞれ検出するとともに、検出し
た第1および第2の指標を利用してモータを駆動し、前
記第1および第2の指標の増減関係に基づいて、リンク
結合体(F1 〜F5 )と外界の物体との接触開始または
終了を検知することを特徴とするリンク装置における運
動制御方法。
5. A plurality of links (11, 12, 14, 21)
~ 24,31-34,41-44,51-54) are relative
A link coupling body (F 1~ FFive)
And applying an actuating force to at least one of the links
The link joint is not subject to any contact motion with the external body.
A link device having a motor (M) for
KU combination (F1~ FFive) The first finger representing the movement speed of
Mark and link combination (F1~ FFive) Represents the external force applied to
And the second indicator that does
Drive the motor using the first and second indicators,
Link based on the increase / decrease relationship of the first and second indicators
Combination (F1~ FFive) Starts contacting with an external object or
A link device characterized by detecting the end
Dynamic control method.
【請求項6】 複数のリンク(11,12,14,21
〜24,31〜34,41〜44,51〜54)が相対
運動可能に結合されて成るリンク結合体(F 1 〜F5
と、前記リンクの少なくとも1つに作動力を与えて前記
リンク結合体に外界の物体との任意の接触運動を生じさ
せるモータ(M)とを備えるリンク装置において、リン
ク結合体の運動速度を代表する第1の指標と、リンク結
合体に加わる外力を代表する第2の指標と、リンクの作
動変位量とをそれぞれ検出し、検出した第1および第2
の指標を利用してモータを駆動し、前記第1または第2
の指標の変化から当該リンクの物体との接触の開始を検
知し、接触開始以降の前記第2の指標ならびに当該リン
クの作動変位量検出値に基づいて当該物体の剛性を推定
することを特徴とするリンク装置における運動制御方
法。
6. A plurality of links (11, 12, 14, 21)
~ 24,31-34,41-44,51-54) are relative
A link coupling body (F 1~ FFive)
And applying an actuating force to at least one of the links
The link joint is not subject to any contact motion with the external body.
A link device having a motor (M) for
The first index that represents the moving speed of the link and the link
The second index that represents the external force applied to the coalescence and the link
The first and second detected by respectively detecting the dynamic displacement amount and
Drive the motor using the index of
From the change in the index of
The second indicator after the contact start and the phosphorus
Estimate the rigidity of the object based on the detected displacement value
Motion control method in a link device characterized by:
Law.
【請求項7】 相対運動可能に結合される複数のリンク
(11,12,14,21〜24,31〜34,41〜
44,51〜54)と、それらのリンクの少なくとも1
つに連結されるアクチュエータ(A10,A11,A13,A
21〜A23,A 31〜A33,A41〜A43,A51〜A53)とを
それぞれ有して相互に対向し得る位置に配置される少な
くとも2本の指(F1 〜F5 )を備え、物体の把持また
は保持が可能な人工ハンドにおいて、各指の運動速度を
代表する第1の指標を検出する第1検出手段(85,P
S)と、各指に加わる外力を代表する第2の指標を検出
する第2検出手段(PS)と、第1および第2の指標に
基づいて定めた第3の指標が所定の目標値と一致するよ
うにアクチュエータの作動量を定める駆動制御手段(8
1)とを備えることを特徴とする人工ハンドにおける運
動制御装置。
7. A plurality of links movably coupled to each other
(11, 12, 14, 21-24, 31-34, 411-
44, 51-54) and at least one of those links
Actuator (ATen, A11, A13, A
twenty one~ Atwenty three, A 31~ A33, A41~ A43, A51~ A53) And
A small number that each has a position that can face each other
At least two fingers (F1~ FFive) For grasping or
Is an artificial hand that can hold the movement speed of each finger.
First detection means (85, P) for detecting a representative first index
S) and a second index representing the external force applied to each finger is detected.
To the second detection means (PS) and the first and second indicators
The third index determined based on this matches the specified target value.
Drive control means (8
1) and the luck in an artificial hand characterized by comprising
Dynamic control device.
【請求項8】 前記アクチュエータ(11,12,1
4,21〜24,31〜34,41〜44,51〜5
4)は、モータ(M)の作動に応じた流体圧を発生する
流体圧源(S1〜S6)が接続される流体圧アクチュエ
ータであり、第1検出手段(85)は、前記モータ
(M)に機械的に係合するエンコーダ(E)の出力を微
分して速度情報を作りだす微分回路であり、第2検出手
段は流体圧源からアクチュエータに供給される作動流体
の圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする請
求項7記載の人工ハンドにおける運動制御装置。
8. The actuator (11, 12, 1)
4, 21-24, 31-34, 41-44, 51-5
4) is a fluid pressure actuator to which fluid pressure sources (S1 to S6) that generate fluid pressure according to the operation of the motor (M) are connected, and the first detecting means (85) is the motor (M). Is a differentiation circuit that differentiates the output of the encoder (E) mechanically engaged with the to generate speed information, and the second detection means is a pressure sensor that detects the pressure of the working fluid supplied from the fluid pressure source to the actuator. The motion control device for an artificial hand according to claim 7, wherein the motion control device is provided.
【請求項9】 前記アクチュエータ(11,12,1
4,21〜24,31〜34,41〜44,51〜5
4)は、モータ(M)の作動に応じた流体圧を発生する
流体圧源(S1〜S6)が接続される流体圧アクチュエ
ータであり、流体圧源およびアクチュエータ間を結ぶ流
体管路には流体圧を絞る絞り手段(90)が設けられ、
第2検出手段(PS)は、絞り手段(90)を作動流体
が通過するときに生ずる圧力損失が流体流速を代表する
とともに流体圧力が外力を代表することに基づいて、絞
り手段(90)の上流側で前記流体管路に設けられるこ
とを特徴とする請求項7記載の人工ハンドにおける運動
制御装置。
9. The actuator (11, 12, 1)
4, 21-24, 31-34, 41-44, 51-5
4) is a fluid pressure actuator to which fluid pressure sources (S1 to S6) that generate fluid pressure according to the operation of the motor (M) are connected, and fluid is connected to the fluid pressure source and the actuator. Throttling means (90) for throttling the pressure is provided,
The second detection means (PS) is based on the fact that the pressure loss generated when the working fluid passes through the throttling means (90) represents the fluid flow velocity and the fluid pressure represents the external force. The motion control device for an artificial hand according to claim 7, wherein the motion control device is provided on the upstream side in the fluid conduit.
【請求項10】 複数のリンク(11,12,14)が
相対運動可能に結合されて成るとともに特定位置に配置
される少なくとも1本の特定指(F1 )と、複数のリン
ク(21〜24,31〜34,41〜44,51〜5
4)がそれぞれ相対運動可能に結合されて成るとともに
物体の把持動作を含む動作を前記特定指と共働して行う
べく特定位置に対向する対向位置に配置される複数の対
向指(F 2 〜F5 )と、特定指および対向指をそれぞれ
構成するリンクの少なくとも1つにそれぞれ連結される
アクチュエータ(A10,A11,A13,A21〜A23,A31
〜A33,A41〜A43,A51〜A53)とを備える人工ハン
ドにおいて、複数の対向指のうち少なくとも1本である
第1対向指(F3 )の作動変位量を代表する作動変位量
代表指標を検出する検出手段(87)と、各対向指のう
ち第1対向指とは異なる少なくとも1本の第2対向指
(F2 ,F4 ,F5 )に加わる外力を代表する外力代表
指標を検出する検出手段(PS)と、把持した物体に特
定位置および対向位置間に沿う方向の外力が加わるとき
に作動変位量代表指標が設定目標値に一致するように第
1対向指を作動せしめるとともに外力代表指標が他の設
定目標値に一致するように第2対向指を作動せしめるべ
くアクチュエータの作動を制御する駆動制御手段(8
1)とを備えることを特徴とする人工ハンドにおける運
動制御装置。
10. A plurality of links (11, 12, 14)
Combined so that they can move relative to each other and placed at a specific position
At least one specific finger (F1) And multiple phosphorus
KU (21-24, 31-34, 41-44, 51-5
4) are connected so that they can move relative to each other
Performs an operation including an object gripping operation in cooperation with the specific finger
Multiple pairs that are placed at opposite positions to face a specific position
Finger (F 2~ FFive) And the specific finger and the
Is connected to at least one of the constituent links
Actuator (ATen, A11, A13, Atwenty one~ Atwenty three, A31
~ A33, A41~ A43, A51~ A53) And an artificial han equipped with
, At least one of the plurality of facing fingers
First opposing finger (F3) Amount of displacement that represents the amount of displacement
Detecting means (87) for detecting the representative index,
At least one second opposing finger different from the first opposing finger
(F2, FFour, FFive) External force representative of external force applied to
The detection means (PS) that detects the index and the
When an external force is applied in the direction between the fixed position and the facing position
Make sure that the representative index of operating displacement matches the set target value.
1 Operate the opposite finger and set the external force representative index to another setting.
Be sure to operate the second opposite finger so that it matches the fixed target value.
Drive control means (8) for controlling the operation of the actuator.
1) and the luck in an artificial hand characterized by comprising
Dynamic control device.
【請求項11】 複数のリンク(11,12,14)が
相対運動可能に結合されて成るとともに特定位置に配置
される少なくとも1本の特定指(F1 )と、複数のリン
ク(21〜24,31〜34,41〜44,51〜5
4)がそれぞれ相対運動可能に結合されて成るとともに
物体の把持動作を含む動作を前記特定指と共働して行う
べく特定位置に対向する対向位置に配置される複数の対
向指(F 2 〜F5 )と、特定指および対向指をそれぞれ
構成するリンクの少なくとも1つにそれぞれ連結される
アクチュエータ(A10,A11,A13,A21〜A23,A31
〜A33,A41〜A43,A51〜A53)とを備える人工ハン
ドにおいて、複数の対向指のうち少なくとも1本である
第1対向指(F3 )に加わる外力を代表する指標を検出
する検出手段(PS)と、各対向指のうち第1対向指と
は異なる少なくとも1本の第2対向指(F2 ,F4 ,F
5 )に加わる外力を代表する指標を検出する検出手段
(PS)と、前記両指標がそれぞれの設定目標値に一致
するように前記第1および第2対向指を作動せしめるべ
くアクチュエータの作動を制御するとともに把持した物
体に特定位置および対向位置間に沿う方向への外力が加
わるときに当該外力の増大を検知または予め察知して該
外力の増大時に前記両設定目標値の少なくとも一方を増
大させる駆動制御手段(81)とを備えることを特徴と
する人工ハンドにおける運動制御装置。
11. A plurality of links (11, 12, 14)
Combined so that they can move relative to each other and placed at a specific position
At least one specific finger (F1) And multiple phosphorus
KU (21-24, 31-34, 41-44, 51-5
4) are connected so that they can move relative to each other
Performs an operation including an object gripping operation in cooperation with the specific finger
Multiple pairs that are placed at opposite positions to face a specific position
Finger (F 2~ FFive) And the specific finger and the
Is connected to at least one of the constituent links
Actuator (ATen, A11, A13, Atwenty one~ Atwenty three, A31
~ A33, A41~ A43, A51~ A53) And an artificial han equipped with
, At least one of the plurality of facing fingers
First opposing finger (F3) Detects an index that represents the external force applied to
Detecting means (PS) that performs
Is different from at least one second opposite finger (F2, FFour, F
Five) Detecting means for detecting an index representative of the external force applied to
(PS) and both of the above indicators match their respective set target values
To actuate the first and second opposite fingers to
Controls the operation of the actuator and holds the object
External force is applied to the body in a direction along the specified position and the facing position.
If the external force increases,
When the external force increases, increase at least one of the above set target values.
Drive control means (81) for enlarging
Motion control device for artificial hand.
【請求項12】 複数のリンク(11,12,14)が
相対運動可能に結合されて成るとともに特定位置に配置
される少なくとも1本の特定指(F1 )と、複数のリン
ク(21〜24,31〜34,41〜44,51〜5
4)がそれぞれ相対運動可能に結合されて成るとともに
物体の把持動作を前記特定指と共働して行うべく特定位
置に対向する対向位置に配置される少なくとも1本の対
向指(F 2 〜F5 )と、特定指および対向指をそれぞれ
構成するリンクの少なくとも1つにそれぞれ連結される
アクチュエータ(A10,A11,A13,A21〜A23,A31
〜A33,A41〜A43,A51〜A53)とを備える人工ハン
ドにおいて、特定指および対向指のうち少なくとも一方
の指に加わる外力を代表する指標を検出する検出手段
(PS)と、前記指標が設定目標値と一致するように前
記少なくとも一方の指を作動せしめるべくアクチュエー
タの作動を制御するとともに把持した物体に特定位置お
よび対向位置間に沿う方向への外力が加わった状態でい
ずれか一方の指の把持力の減少を検知または予め察知し
て把持力の減少する側の指の位置を固定するようにアク
チュエータの作動を制御することを可能とした駆動制御
手段(81)とを備えることを特徴とする人工ハンドに
おける運動制御装置。
12. A plurality of links (11, 12, 14)
Combined so that they can move relative to each other and placed at a specific position
At least one specific finger (F1) And multiple phosphorus
KU (21-24, 31-34, 41-44, 51-5
4) are connected so that they can move relative to each other
A specific position is required to perform an object gripping operation in cooperation with the specific finger.
At least one pair arranged at opposite positions facing each other
Finger (F 2~ FFive) And the specific finger and the
Is connected to at least one of the constituent links
Actuator (ATen, A11, A13, Atwenty one~ Atwenty three, A31
~ A33, A41~ A43, A51~ A53) And an artificial han equipped with
At least one of the specific finger and the opposite finger
Detecting means for detecting an index representing the external force applied to the human finger
(PS) and before the index matches the set target value
Note Actuator to activate at least one finger
Control the operation of
And an external force is applied in the direction along the facing position.
Detects or detects in advance that the gripping force of one finger is misaligned
Action to fix the position of the finger on the side where the gripping force decreases.
Drive control that makes it possible to control the operation of the cheater
An artificial hand characterized by comprising means (81)
Motion control device.
【請求項13】 複数のリンク(11,12,14)が
相対運動可能に結合されて成るとともに特定位置に配置
される少なくとも1本の特定指(F1 )と、複数のリン
ク(21〜24,31〜34,41〜44,51〜5
4)がそれぞれ相対運動可能に結合されて成るとともに
物体の把持動作を前記特定指と共働して行うべく特定位
置に対向する対向位置に配置される少なくとも1本の対
向指(F 2 〜F5 )と、特定指および対向指をそれぞれ
構成するリンクの少なくとも1つにそれぞれ連結される
アクチュエータ(A10,A11,A13,A21〜A23,A31
〜A33,A41〜A43,A51〜A53)とを備える人工ハン
ドにおいて、特定指および対向指のうち少なくとも一方
の指に加わる外力を代表する指標を検出する検出手段
(PS)と、前記指標が設定目標値と一致するように前
記少なくとも一方の指を作動せしめるべくアクチュエー
タの作動を制御するとともに把持した物体に特定位置お
よび対向位置間に沿う方向への外力が加わった状態でい
ずれか一方の指の把持力の減少を検知または予め察知し
たときに上記指標の減少に応じて上記設定目標値を減少
させる駆動制御手段(81)とを備えることを特徴とす
る人工ハンドにおける運動制御装置。
13. A plurality of links (11, 12, 14)
Combined so that they can move relative to each other and placed at a specific position
At least one specific finger (F1) And multiple phosphorus
KU (21-24, 31-34, 41-44, 51-5
4) are connected so that they can move relative to each other
A specific position is required to perform an object gripping operation in cooperation with the specific finger.
At least one pair arranged at opposite positions facing each other
Finger (F 2~ FFive) And the specific finger and the
Is connected to at least one of the constituent links
Actuator (ATen, A11, A13, Atwenty one~ Atwenty three, A31
~ A33, A41~ A43, A51~ A53) And an artificial han equipped with
At least one of the specific finger and the opposite finger
Detecting means for detecting an index representing the external force applied to the human finger
(PS) and before the index matches the set target value
Note Actuator to activate at least one finger
Control the operation of
And an external force is applied in the direction along the facing position.
Detects or detects in advance that the gripping force of one finger is misaligned
The above set target value is reduced according to the decrease in the above index
Drive control means (81) for controlling
Motion control device for artificial hands.
【請求項14】 複数のリンク(11,12,14,2
1〜24,31〜34,41〜44,51〜54)が相
対運動可能にそれぞれ結合されて成るとともに相互に対
向し得る位置に配置される少なくとも2本の指(F1
5 )を備え、それらの指(F1 〜F5 )を構成するリ
ンク(11,12,14,21〜24,31〜34,4
1〜44,51〜54)の少なくとも1つを流体圧で駆
動することにより物体の把持または保持が可能な人工ハ
ンドにおいて、駆動流体の圧力変化を検出して当該指
(F1 〜F5 )が物体と接触し始めたことを認識するこ
とを特徴とする人工ハンドにおける運動制御方法。
14. A plurality of links (11, 12, 14, 2)
1 to 24, 31 to 34, 41 to 44, 51 to 54 are movably coupled to each other, and at least two fingers (F 1 to
Comprising a F 5), links constituting their finger (F 1 ~F 5) (11,12,14,21~24,31~34,4
1 to 44, 51 to 54) in an artificial hand capable of gripping or holding an object by driving at least one of the fingers (F 1 to F 5 ) by fluid pressure. A method for controlling motion in an artificial hand, which is characterized in that a person starts to contact an object.
【請求項15】 複数のリンク(11,12,14,2
1〜24,31〜34,41〜44,51〜54)が相
対運動可能にそれぞれ結合されて成るとともに相互に対
向し得る位置に配置される少なくとも2本の指(F1
5 )を備え、それらの指(F1 〜F5 )を構成するリ
ンク(11,12,14,21〜24,31〜34,4
1〜44,51〜54)の少なくとも1つを駆動するこ
とにより物体の把持または保持が可能な人工ハンドにお
いて、指(F1 〜F5 )の運動速度を代表する第1の指
標と、指(F1 〜F5 )に加わる外力を代表する第2の
指標とを検出し、第1および第2の指標を利用してリン
ク(11,12,14,21〜24,31〜34,41
〜44,51〜54)を駆動し、当該指(F1 〜F5
が当該物体を把持または保持するとき、第1の指標が実
質的に0となったことを検出して、把持または保持動作
が終了したことを検知することを特徴とする人工ハンド
における運動制御方法。
15. A plurality of links (11, 12, 14, 2)
1 to 24, 31 to 34, 41 to 44, 51 to 54 are movably coupled to each other, and at least two fingers (F 1 to
Comprising a F 5), links constituting their finger (F 1 ~F 5) (11,12,14,21~24,31~34,4
1 to 44, 51 to 54), an artificial hand capable of gripping or holding an object by driving at least one of the index ( 1 ) to (f 1 to F 5 ) and A second index representative of the external force applied to (F 1 to F 5 ) is detected, and the links (11, 12, 14, 21 to 24, 31 to 34, 41 are utilized by using the first and second indexes.
~44,51~54) drives, the finger (F 1 to F 5)
When holding or holding the object, detecting that the first index has become substantially 0 to detect the end of the holding or holding operation, the motion control method in the artificial hand. .
【請求項16】 複数のリンク(11,12,14,2
1〜24,31〜34,41〜44,51〜54)が相
対運動可能にそれぞれ結合されて成るとともに相互に対
向し得る位置に配置される少なくとも2本の指(F1
5 )を備え、それらの指(F1 〜F5 )を構成するリ
ンク(11,12,14,21〜24,31〜34,4
1〜44,51〜54)の少なくとも1つを駆動するこ
とにより物体の把持または保持が可能な人工ハンドにお
いて、指(F1 〜F5 )の運動速度を代表する第1の指
標と、指(F1 〜F5 )に加わる外力を代表する第2の
指標とを検出し、第1および第2の指標を利用してリン
ク(11,12,14,21〜24,31〜34,41
〜44,51〜54)を駆動し、当該指(F1 〜F5
が当該物体を把持または保持するとき、第1または第2
の指標の変化から各々の指(F1 〜F5 )と当該物体と
の接触開始を検知し、各々の指(F1 〜F 5 )が当該物
体と接触を開始した時刻に差があるときにはその差分を
基に人工ハンドおよび当該物体間の相対位置ずれを推定
することを特徴とする人工ハンドにおける運動制御方
法。
16. A plurality of links (11, 12, 14, 2)
1 to 24, 31 to 34, 41 to 44, 51 to 54) are phases
Pairs are movably coupled and paired with each other.
At least two fingers (F1~
FFive) And those fingers (F1~ FFive)
Rank (11, 12, 14, 21-24, 31-34, 4
Driving at least one of 1 to 44, 51 to 54)
With an artificial hand that can hold or hold objects by
And finger (F1~ FFive) The first finger representing the movement speed of
Mark and finger (F1~ FFive) The second representative of the external force applied to
And the index is detected and the first and second indexes are used to
KU (11, 12, 14, 21-24, 31-34, 41
~ 44, 51-54) to drive the finger (F1~ FFive)
When holding or holding the object, the first or second
From the change in the index of each finger (F1~ FFive) And the object
The start of contact of each finger (F1~ F Five) Is the item
If there is a difference in the time when contact with the body starts, the difference is
Estimate the relative displacement between the artificial hand and the object based on
Motion control method in artificial hand characterized by
Law.
【請求項17】 複数のリンク(11,12,14,2
1〜24,31〜34,41〜44,51〜54)が相
対運動可能にそれぞれ結合されて成るとともに相互に対
抗し得る位置に配置される少なくとも2本の指(F1
5 )を備え、それらの指(F1 〜F5 )を構成するリ
ンク(11,12,14,21〜24,31〜34,4
1〜44,51〜54)の少なくとも1つを駆動するこ
とにより物体の把持または保持が可能な人工ハンドにお
いて、指(F1 〜F5 )の運動速度を代表する第1の指
標と、指(F1 〜F5 )に加わる外力を代表する第2の
指標と、当該指の位置を代表する指標とを検出し、第1
および第2の指標を利用してリンク(11,12,1
4,21〜24,31〜34,41〜44,51〜5
4)を駆動するとともに、当該指(F1 〜F5 )の少な
くとも1つが当該物体と接触するとき、第1または第2
の指標の変化に基づいて各々の指と当該物体との接触の
有無を検知し、接触開始後の第2の指標ならびに当該指
の位置を代表する指標に基づいて当該物体の剛性値を推
定し、前記剛性値に基づいて前記目標指標を変更するこ
とを特徴とする人工ハンドにおける運動制御方法。
17. A plurality of links (11, 12, 14, 2)
1 to 24, 31 to 34, 41 to 44, 51 to 54 are movably coupled to each other, and at least two fingers (F 1 to
Comprising a F 5), links constituting their finger (F 1 ~F 5) (11,12,14,21~24,31~34,4
1 to 44, 51 to 54), an artificial hand capable of gripping or holding an object by driving at least one of the index ( 1 ) to (f 1 to F 5 ) and The second index representative of the external force applied to (F 1 to F 5 ) and the index representative of the position of the finger are detected, and the first index is detected.
And link using the second index (11, 12, 1
4, 21-24, 31-34, 41-44, 51-5
4) driving the first finger or the second finger when at least one of the fingers (F 1 to F 5 ) contacts the object.
The presence / absence of contact between each finger and the object is detected based on the change in the index, and the rigidity value of the object is estimated based on the second index after the start of contact and the index representing the position of the finger. A motion control method in an artificial hand, characterized in that the target index is changed based on the rigidity value.
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