JPH10264072A - 把持物体計測装置 - Google Patents
把持物体計測装置Info
- Publication number
- JPH10264072A JPH10264072A JP9078520A JP7852097A JPH10264072A JP H10264072 A JPH10264072 A JP H10264072A JP 9078520 A JP9078520 A JP 9078520A JP 7852097 A JP7852097 A JP 7852097A JP H10264072 A JPH10264072 A JP H10264072A
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- Japan
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- finger
- clamping
- hand
- measuring device
- fingers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 システムの構成が簡単で計算処理量の少な
い、把持物体の作業空間内での位置計測装置を提供す
る。 【解決手段】 それぞれの先端に力覚センサ３を備えた
三本以上の指を設けた多指ハンド２の把持物体計測装置
において、多指ハンド２が円柱状の物体を把持し各指の
力覚センサからの出力信号があらかじめ与えられた閾値
を越えたときに多指ハンド２による物体の把持が完了し
たことを検知する制御手段４と、物体の把持完了時点で
の各指の先端位置の位置信号を出力する位置検出手段６
と、この位置検出手段６の出力信号に基づいて物体の中
心位置及び外径を計測する手段６とを設けた把持物体計
測装置。これにより、把持動作の結果から直接把持物体
の中心位置を導出でき、新たなセンサを必要とせずに、
単純な計算によって少ない計算処理で物体の中心位置が
計測可能となり、容易に環境情報の修正が可能である。
い、把持物体の作業空間内での位置計測装置を提供す
る。 【解決手段】 それぞれの先端に力覚センサ３を備えた
三本以上の指を設けた多指ハンド２の把持物体計測装置
において、多指ハンド２が円柱状の物体を把持し各指の
力覚センサからの出力信号があらかじめ与えられた閾値
を越えたときに多指ハンド２による物体の把持が完了し
たことを検知する制御手段４と、物体の把持完了時点で
の各指の先端位置の位置信号を出力する位置検出手段６
と、この位置検出手段６の出力信号に基づいて物体の中
心位置及び外径を計測する手段６とを設けた把持物体計
測装置。これにより、把持動作の結果から直接把持物体
の中心位置を導出でき、新たなセンサを必要とせずに、
単純な計算によって少ない計算処理で物体の中心位置が
計測可能となり、容易に環境情報の修正が可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三本以上の指を有
する多指ハンドに関し、多指ハンドを用いて物体の中心
位置及び外径を計測する装置に関する。
する多指ハンドに関し、多指ハンドを用いて物体の中心
位置及び外径を計測する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボットが作業対象となる物体を
把持する方法として、図４のような三本以上の指を備え
た多指ハンドをロボットの手先に装着し、これを開閉す
ることによって物体を把持する方法がある。同図におい
て、ロボット１の手先には三本の指を持つ多指ハンド２
が取り付けられている。ロボット１を用いて円柱状の物
体を把持させる場合、ロボット制御部５はあらかじめ与
えられた作業環境の情報に基づいてロボット１の姿勢を
変更し、多指ハンド２を物体の把持が可能な位置へ移動
させ、多指ハンド制御部４に物体を把持する指令を送
る。
把持する方法として、図４のような三本以上の指を備え
た多指ハンドをロボットの手先に装着し、これを開閉す
ることによって物体を把持する方法がある。同図におい
て、ロボット１の手先には三本の指を持つ多指ハンド２
が取り付けられている。ロボット１を用いて円柱状の物
体を把持させる場合、ロボット制御部５はあらかじめ与
えられた作業環境の情報に基づいてロボット１の姿勢を
変更し、多指ハンド２を物体の把持が可能な位置へ移動
させ、多指ハンド制御部４に物体を把持する指令を送
る。
【０００３】図２に示すように多指ハンド２の各指の先
端には力覚センサ３が取り付けられている。多指ハンド
制御部４は各指を物体に徐々に近付けながら一定時間間
隔で力覚センサ３からの入力を受け取る。各指の力覚セ
ンサ３からの入力があらかじめ与えられた閾値を越える
と、多指ハンド制御部４はその指が物体と接触したもの
とし、その指に対して停止信号を送る。すべての指が物
体と接触した時点で把持が完了したものとする。把持が
完了すると、多指ハンド制御部４はロボット制御部５に
把持が完了した信号を送る。このように、三本以上の指
を持つ多指ハンドを用いて、物体を三点以上で把持する
ことにより、安定した把持を行うことができる。
端には力覚センサ３が取り付けられている。多指ハンド
制御部４は各指を物体に徐々に近付けながら一定時間間
隔で力覚センサ３からの入力を受け取る。各指の力覚セ
ンサ３からの入力があらかじめ与えられた閾値を越える
と、多指ハンド制御部４はその指が物体と接触したもの
とし、その指に対して停止信号を送る。すべての指が物
体と接触した時点で把持が完了したものとする。把持が
完了すると、多指ハンド制御部４はロボット制御部５に
把持が完了した信号を送る。このように、三本以上の指
を持つ多指ハンドを用いて、物体を三点以上で把持する
ことにより、安定した把持を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の手法では、あら
かじめ与えられた作業環境に関する情報に誤差が含まれ
る場合や把持動作の途中で物体との摩擦により物体を把
持する指の位置が変化した場合などには、把持した物体
の作業空間内での正確な位置を決定することができな
い。そのため、たとえば物体を穴へ挿入する動作を行わ
せる場合に、穴と物体との位置を正確にあわせることが
困難となる。これを補正するために、特開平６−１４３
１８２号公報には、超音波センサや視覚センサ等の非接
触型の位置検出器を用いることにより物体の位置を計測
する方法が開示されているが、処理システムの構成が複
雑になりシステム作成にかかるコストが大きくなるとい
う問題がある。そこで、本発明ではシステムの構成が簡
単で計算処理量の少ない、把持物体の作業空間内での位
置計測装置を提供することを目的とする。
かじめ与えられた作業環境に関する情報に誤差が含まれ
る場合や把持動作の途中で物体との摩擦により物体を把
持する指の位置が変化した場合などには、把持した物体
の作業空間内での正確な位置を決定することができな
い。そのため、たとえば物体を穴へ挿入する動作を行わ
せる場合に、穴と物体との位置を正確にあわせることが
困難となる。これを補正するために、特開平６−１４３
１８２号公報には、超音波センサや視覚センサ等の非接
触型の位置検出器を用いることにより物体の位置を計測
する方法が開示されているが、処理システムの構成が複
雑になりシステム作成にかかるコストが大きくなるとい
う問題がある。そこで、本発明ではシステムの構成が簡
単で計算処理量の少ない、把持物体の作業空間内での位
置計測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、それぞれの先端に力覚センサを備えた三
本以上の指を設けた多指ハンドの把持物体計測装置にお
いて、前記多指ハンドが円柱状の物体を把持し各指の力
覚センサからの出力信号があらかじめ与えられた閾値を
越えたときに多指ハンドによる前記物体の把持が完了し
たことを検知する制御手段と、前記物体の把持完了時点
での各指の先端位置の位置信号を出力する位置検出手段
と、この位置検出手段の出力信号に基づいて前記物体の
中心位置及び外径を計測する手段とを設けたものであ
る。
に、本発明は、それぞれの先端に力覚センサを備えた三
本以上の指を設けた多指ハンドの把持物体計測装置にお
いて、前記多指ハンドが円柱状の物体を把持し各指の力
覚センサからの出力信号があらかじめ与えられた閾値を
越えたときに多指ハンドによる前記物体の把持が完了し
たことを検知する制御手段と、前記物体の把持完了時点
での各指の先端位置の位置信号を出力する位置検出手段
と、この位置検出手段の出力信号に基づいて前記物体の
中心位置及び外径を計測する手段とを設けたものであ
る。
【０００６】
【発明の実施の態様】以下、本発明の実施の態様を、図
１に基づいて説明する。図１は概念ブロック図である。
ロボット１の手先には三本の指を持つ多指ハンド２が取
り付けられている。以下、ロボット１を用いて円柱状の
物体を把持し、穴へ挿入する作業をさせる場合を例にと
って説明する。ロボット制御部５はあらかじめ与えられ
た作業環境の情報に基づいてロボット１の姿勢を変更
し、多指ハンド２を物体の把持が可能な位置へ移動さ
せ、多指ハンド制御部４に物体を把持する指令を送る。
図２に示すように多指ハンド２の各指の先端には力覚セ
ンサ３が取り付けられている。多指ハンド制御部４は各
指を物体に徐々に近付けながら一定時間間隔で力覚セン
サ３からの入力を受け取る。各指の力覚センサ３からの
入力があらかじめ与えられた閾値を越えると、多指ハン
ド制御部４は把持が完了したものとして多指ハンド２に
停止信号を送り、ロボット制御部５に把持が完了した信
号を送り、位置計算部に各指の先端位置の座標を送る。
１に基づいて説明する。図１は概念ブロック図である。
ロボット１の手先には三本の指を持つ多指ハンド２が取
り付けられている。以下、ロボット１を用いて円柱状の
物体を把持し、穴へ挿入する作業をさせる場合を例にと
って説明する。ロボット制御部５はあらかじめ与えられ
た作業環境の情報に基づいてロボット１の姿勢を変更
し、多指ハンド２を物体の把持が可能な位置へ移動さ
せ、多指ハンド制御部４に物体を把持する指令を送る。
図２に示すように多指ハンド２の各指の先端には力覚セ
ンサ３が取り付けられている。多指ハンド制御部４は各
指を物体に徐々に近付けながら一定時間間隔で力覚セン
サ３からの入力を受け取る。各指の力覚センサ３からの
入力があらかじめ与えられた閾値を越えると、多指ハン
ド制御部４は把持が完了したものとして多指ハンド２に
停止信号を送り、ロボット制御部５に把持が完了した信
号を送り、位置計算部に各指の先端位置の座標を送る。
【０００７】この時点での物体と指先端位置の関係を図
３に示す。このとき、各指８，９，１０の先端は円柱７
の半径Ｒと指８，９，１０の半径ｒの和を半径とする円
周上に位置する。このことを用いて円柱７の中心位置Ｐ
Ｃ（ｘC，ｙC）と外径を求める方法を以下に示す。指８
の先端位置Ｐ０を基準とし、この点からみた指９と指１
０の先端位置をＰ１（ｘ1，ｙ1）、Ｐ2（ｘ2，ｙ2）と
し、円柱状物体７の中心位置をＰC（ｘC，ｙC）とする
と、これらの座標間の関係は式（１）（２）で表され
る。
３に示す。このとき、各指８，９，１０の先端は円柱７
の半径Ｒと指８，９，１０の半径ｒの和を半径とする円
周上に位置する。このことを用いて円柱７の中心位置Ｐ
Ｃ（ｘC，ｙC）と外径を求める方法を以下に示す。指８
の先端位置Ｐ０を基準とし、この点からみた指９と指１
０の先端位置をＰ１（ｘ1，ｙ1）、Ｐ2（ｘ2，ｙ2）と
し、円柱状物体７の中心位置をＰC（ｘC，ｙC）とする
と、これらの座標間の関係は式（１）（２）で表され
る。
【数１】
【数２】 そこでＣの逆行列を求めることによりＰC（ｘC，ｙC）
を決定することができる。多指ハンドの指が三本の場合
は単純な連立方程式となり簡単に解を求めることができ
る。
を決定することができる。多指ハンドの指が三本の場合
は単純な連立方程式となり簡単に解を求めることができ
る。
【０００８】指がｎ本（ｎ＞３）になった場合にはそれ
ぞれの関係は式（３）（４）となるが、このときのＣの
逆行列を求めることはできない。そこで、最小二乗法を
利用した疑似逆行列を用いて解を求める。Ｃの擬似逆行
列は式（５）で表される。
ぞれの関係は式（３）（４）となるが、このときのＣの
逆行列を求めることはできない。そこで、最小二乗法を
利用した疑似逆行列を用いて解を求める。Ｃの擬似逆行
列は式（５）で表される。
【数３】
【数４】
【数５】
【０００９】以上のようにして、円柱の中心座標
（ｘC，ｙC）が求まれば、円柱７の外径をＲ、指８，
９，１０の外径をｒとすると円柱７の外径Ｒは式（６）
で表わされる。
（ｘC，ｙC）が求まれば、円柱７の外径をＲ、指８，
９，１０の外径をｒとすると円柱７の外径Ｒは式（６）
で表わされる。
【数６】 図１の位置計算部６では、以上の手法を用いて指８の先
端位置からみた円柱７の外径Ｒを求め、作業空間内での
指９，１０の先端位置から作業空間内での円柱７の中心
座標（ｘC，ｙC）を求め、これらをロボット制御部５へ
送る。そこでロボット制御部５は、まず外径Ｒの計算結
果と予め与えられた作業の対象となる物体の情報とを比
較し、外径の値が一致しなければ物体が違っているとし
て作業を中断する。外径が一致するならば、これをもと
にロボットの手先からの円柱７の中心位置の相対的な位
置情報を修正し、円柱を挿入する穴の座標と円柱の中心
位置が一致するようにロボットの手先の位置と姿勢を制
御し、挿入動作を行う。
端位置からみた円柱７の外径Ｒを求め、作業空間内での
指９，１０の先端位置から作業空間内での円柱７の中心
座標（ｘC，ｙC）を求め、これらをロボット制御部５へ
送る。そこでロボット制御部５は、まず外径Ｒの計算結
果と予め与えられた作業の対象となる物体の情報とを比
較し、外径の値が一致しなければ物体が違っているとし
て作業を中断する。外径が一致するならば、これをもと
にロボットの手先からの円柱７の中心位置の相対的な位
置情報を修正し、円柱を挿入する穴の座標と円柱の中心
位置が一致するようにロボットの手先の位置と姿勢を制
御し、挿入動作を行う。
【００１０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明はロボットの
手先に取り付けた多指ハンドによって円柱状の物体の把
持を行う際に、その各指の先端位置から物体の中心位置
と外径を計算するようにしたので、従来の手法に比べ
て、把持動作の結果から直接把持物体の中心位置を導出
することが可能であり、多指ハンドでの把持が可能なロ
ボットシステムならば新たなセンサを必要とせずに、単
純な計算によって少ない計算処理で物体の中心位置が計
測可能となり、容易に環境情報の修正が可能であるとい
う効果がある。
手先に取り付けた多指ハンドによって円柱状の物体の把
持を行う際に、その各指の先端位置から物体の中心位置
と外径を計算するようにしたので、従来の手法に比べ
て、把持動作の結果から直接把持物体の中心位置を導出
することが可能であり、多指ハンドでの把持が可能なロ
ボットシステムならば新たなセンサを必要とせずに、単
純な計算によって少ない計算処理で物体の中心位置が計
測可能となり、容易に環境情報の修正が可能であるとい
う効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示すシステムの構成図であ
る。
る。
【図２】 三本指を備えた多指ハンドの例を示す説明図
である。
である。
【図３】 多指ハンドによる物体把持の例を示す説明図
である。
である。
【図４】 従来の物体把持システムの構成図である。
１ ロボット、２ 多指ハンド、３ 力覚センサ、４
多指ハンド制御部、５ロボット制御部、６ 位置計算
部、７ 円柱状の把持対象物体、８，９，１０指
多指ハンド制御部、５ロボット制御部、６ 位置計算
部、７ 円柱状の把持対象物体、８，９，１０指
Claims (1)
- 【請求項１】 それぞれの先端に力覚センサを備えた三
本以上の指を設けた多指ハンドの把持物体計測装置にお
いて、前記多指ハンドが円柱状の物体を把持し各指の力
覚センサからの出力信号があらかじめ与えられた閾値を
越えたときに多指ハンドによる前記物体の把持が完了し
たことを検知する制御手段と、前記物体の把持完了時点
での各指の先端位置の位置信号を出力する位置検出手段
と、この位置検出手段の出力信号に基づいて前記物体の
中心位置及び外径を計測する手段とを設けたことを特徴
とする把持物体計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07852097A JP3786305B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 把持物体計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07852097A JP3786305B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 把持物体計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10264072A true JPH10264072A (ja) | 1998-10-06 |
| JP3786305B2 JP3786305B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=13664217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07852097A Expired - Fee Related JP3786305B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 把持物体計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3786305B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012240182A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Seiko Epson Corp | ロボットハンド、およびロボット |
| CN107289887A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-10-24 | 杭州电子科技大学 | 一种手套式关节臂坐标测量机及其测量方法 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP07852097A patent/JP3786305B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012240182A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Seiko Epson Corp | ロボットハンド、およびロボット |
| CN107289887A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-10-24 | 杭州电子科技大学 | 一种手套式关节臂坐标测量机及其测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3786305B2 (ja) | 2006-06-14 |
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Legal Events
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