JPH10277983A - ロボットハンド - Google Patents
ロボットハンドInfo
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- JPH10277983A JPH10277983A JP8929497A JP8929497A JPH10277983A JP H10277983 A JPH10277983 A JP H10277983A JP 8929497 A JP8929497 A JP 8929497A JP 8929497 A JP8929497 A JP 8929497A JP H10277983 A JPH10277983 A JP H10277983A
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- Japan
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- motor
- robot hand
- elastic body
- coil spring
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Abstract
(57)【要約】
【課題】力制御が不可能な駆動源を用いながら、フィン
ガの把持力を制御することができるロボットハンドを提
供する。 【解決手段】物品を把持するためのフィンガ５４ａ,５
４ｂと、このフィンガを駆動するための超音波モータの
出力軸１６と、この超音波モータの駆動力出力部４０と
カム円板４４の間に介設されたバネ４８と、このバネの
変形量を検出するセンサ６０とを具備する。
ガの把持力を制御することができるロボットハンドを提
供する。 【解決手段】物品を把持するためのフィンガ５４ａ,５
４ｂと、このフィンガを駆動するための超音波モータの
出力軸１６と、この超音波モータの駆動力出力部４０と
カム円板４４の間に介設されたバネ４８と、このバネの
変形量を検出するセンサ６０とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はロボットに用いられ
るロボットハンドに関するものである。
るロボットハンドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、把持力制御等の力制御を行うロボ
ットハンドにおいては、アクチュエータにＤＣモータや
ソレノイド等の力制御可能なものを用いることによっ
て、把持力制御等の力制御を実現していた。
ットハンドにおいては、アクチュエータにＤＣモータや
ソレノイド等の力制御可能なものを用いることによっ
て、把持力制御等の力制御を実現していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来例で用いられているＤＣモータやソレノイド等のアク
チュエータでは、実用的な把持力を得るために減速機等
が必要となり、ロボットハンドが小形化できないという
問題点があった。そこで、新しいアクチュエータとし
て、低回転数でも大トルクが得られる超音波モータ（Ｕ
ＳＭ）が開発されロボットハンドへの応用が検討されて
いる。しかし、超音波モータの欠点として力制御が事実
上行えないという問題があり、把持力制御等を必要とす
るロボットハンドにおいては使用することがこれまで不
可能であった。
来例で用いられているＤＣモータやソレノイド等のアク
チュエータでは、実用的な把持力を得るために減速機等
が必要となり、ロボットハンドが小形化できないという
問題点があった。そこで、新しいアクチュエータとし
て、低回転数でも大トルクが得られる超音波モータ（Ｕ
ＳＭ）が開発されロボットハンドへの応用が検討されて
いる。しかし、超音波モータの欠点として力制御が事実
上行えないという問題があり、把持力制御等を必要とす
るロボットハンドにおいては使用することがこれまで不
可能であった。
【０００４】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、力制御が不可能な駆動
源を用いながら、フィンガの把持力を制御することがで
きるロボットハンドを提供することである。
されたものであり、その目的は、力制御が不可能な駆動
源を用いながら、フィンガの把持力を制御することがで
きるロボットハンドを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わるロボットハンド
は、物品を把持するためのフィンガと、該フィンガを駆
動するための力制御が不可能な駆動源と、該駆動源の駆
動力出力部と前記フィンガの間に介設された弾性体と、
該弾性体の変形量を検出するセンサとを具備することを
特徴としている。
目的を達成するために、本発明に係わるロボットハンド
は、物品を把持するためのフィンガと、該フィンガを駆
動するための力制御が不可能な駆動源と、該駆動源の駆
動力出力部と前記フィンガの間に介設された弾性体と、
該弾性体の変形量を検出するセンサとを具備することを
特徴としている。
【０００６】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記駆動源はモータであり、前記フィンガは、
前記モータの回転運動を直進運動に変換するカムにより
開閉駆動されることを特徴としている。
おいて、前記駆動源はモータであり、前記フィンガは、
前記モータの回転運動を直進運動に変換するカムにより
開閉駆動されることを特徴としている。
【０００７】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記モータの出力軸にはアームが取り付けられ
ており、該アームと前記カムの間に前記弾性体が介設さ
れていることを特徴としている。。
おいて、前記モータの出力軸にはアームが取り付けられ
ており、該アームと前記カムの間に前記弾性体が介設さ
れていることを特徴としている。。
【０００８】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記モータは超音波モータであることを特徴と
している。
おいて、前記モータは超音波モータであることを特徴と
している。
【０００９】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記弾性体は圧縮コイルバネであることを特徴
としている。
おいて、前記弾性体は圧縮コイルバネであることを特徴
としている。
【００１０】また、本発明に係わるロボットハンドは、
物品を把持するためのフィンガと、該フィンガを駆動す
るための力制御が不可能な駆動源と、該駆動源の駆動力
出力部と前記フィンガの間に介設された弾性体と、該弾
性体が変形し始めたか否かを検出するセンサとを具備す
ることを特徴としている。
物品を把持するためのフィンガと、該フィンガを駆動す
るための力制御が不可能な駆動源と、該駆動源の駆動力
出力部と前記フィンガの間に介設された弾性体と、該弾
性体が変形し始めたか否かを検出するセンサとを具備す
ることを特徴としている。
【００１１】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記駆動源はモータであり、前記フィンガは、
前記モータの回転運動を直進運動に変換するカムにより
開閉駆動されることを特徴としている。
おいて、前記駆動源はモータであり、前記フィンガは、
前記モータの回転運動を直進運動に変換するカムにより
開閉駆動されることを特徴としている。
【００１２】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記モータの出力軸にはアームが取り付けられ
ており、該アームと前記カムの間に前記弾性体が介設さ
れていることを特徴としている。
おいて、前記モータの出力軸にはアームが取り付けられ
ており、該アームと前記カムの間に前記弾性体が介設さ
れていることを特徴としている。
【００１３】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記モータは超音波モータであることを特徴と
している。
おいて、前記モータは超音波モータであることを特徴と
している。
【００１４】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記モータはその回転角度を検出するエンコー
ダを有し、前記センサが前記弾性体が変形し始めたこと
を検出した直後からの前記モータの回転角度を検出する
ことを特徴としている。
おいて、前記モータはその回転角度を検出するエンコー
ダを有し、前記センサが前記弾性体が変形し始めたこと
を検出した直後からの前記モータの回転角度を検出する
ことを特徴としている。
【００１５】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記弾性体が変形し始めた直後からの前記モー
タの回転角度に基づいて、前記弾性体の変形量を算出
し、該変形量から前記フィンガが前記物品を把持してい
る把持力を演算する演算手段を更に具備することを特徴
としている。
おいて、前記弾性体が変形し始めた直後からの前記モー
タの回転角度に基づいて、前記弾性体の変形量を算出
し、該変形量から前記フィンガが前記物品を把持してい
る把持力を演算する演算手段を更に具備することを特徴
としている。
【００１６】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記演算手段により算出された前記把持力が所
望の把持力になるように前記モータの回転角度を制御す
る制御手段を更に具備することを特徴としている。
おいて、前記演算手段により算出された前記把持力が所
望の把持力になるように前記モータの回転角度を制御す
る制御手段を更に具備することを特徴としている。
【００１７】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記弾性体は圧縮コイルバネであることを特徴
としている。
おいて、前記弾性体は圧縮コイルバネであることを特徴
としている。
【００１８】また、この発明に係わるロボットハンドに
おいて、前記センサはマイクロスイッチであることを特
徴としている。
おいて、前記センサはマイクロスイッチであることを特
徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係わるロボットハンド１０の構成を示す側
断面図であり、図２は図１を下方から見た平面図であ
り、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。さらに、図４は
図３において圧縮コイルバネが変位した状態を示した図
である。図１乃至図４を参照してロボットハンド１０の
構成について説明する。
の実施形態に係わるロボットハンド１０の構成を示す側
断面図であり、図２は図１を下方から見た平面図であ
り、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。さらに、図４は
図３において圧縮コイルバネが変位した状態を示した図
である。図１乃至図４を参照してロボットハンド１０の
構成について説明する。
【００２１】図１乃至図４において、ロボットハンド１
０は、その外郭部として上ハウジング１２と下ハウジン
グ１４とを備えている。上ハウジング１２と下ハウジン
グ１４の中央部には、回転軸１６がベアリング１８,２
０を介して回転自在に支持されている。上ハウジング１
２には、ロボットハンド１０のフィンガ２２ａ,２２ｂ
を矢印Ｘ方向に開閉させる駆動源となる超音波モータ２
４が配置されている。超音波モータ２４の固定子２６は
上ハウジング１２に固定されており、回転子２８は回転
軸１６のフランジ部１６ａに固定されている。従って、
回転軸１６は超音波モータ２４が駆動されることによ
り、上下のハウジング１２,１４に対して回転駆動され
る。
０は、その外郭部として上ハウジング１２と下ハウジン
グ１４とを備えている。上ハウジング１２と下ハウジン
グ１４の中央部には、回転軸１６がベアリング１８,２
０を介して回転自在に支持されている。上ハウジング１
２には、ロボットハンド１０のフィンガ２２ａ,２２ｂ
を矢印Ｘ方向に開閉させる駆動源となる超音波モータ２
４が配置されている。超音波モータ２４の固定子２６は
上ハウジング１２に固定されており、回転子２８は回転
軸１６のフランジ部１６ａに固定されている。従って、
回転軸１６は超音波モータ２４が駆動されることによ
り、上下のハウジング１２,１４に対して回転駆動され
る。
【００２２】回転軸１６の上部には、フランジ部材３０
を介して、外周部に多数のスリットが形成された円板部
材３２が固定されている。上ハウジング１２上には、こ
の円板部材３２を上下から挟むようにフォトインタラプ
タ３４が配置されており、このフォトインタラプタ３４
は一方の端部３４ａから発せられた光を他方の端部３４
ｂに配置されたフォトダイオードで受光するようになさ
れている。一方の端部３４ａから発せられた光は、円板
部材３２のスリットにより、円板部材３２の回転にとも
なって透過する状態と遮られる状態が交互に切り替えら
れるため、フォトインタラプタ３４からは、回転軸１６
の回転にともなってパルス信号が発せられる。このパル
ス信号をカウントすることにより回転軸１６の回転量を
検出することができる。
を介して、外周部に多数のスリットが形成された円板部
材３２が固定されている。上ハウジング１２上には、こ
の円板部材３２を上下から挟むようにフォトインタラプ
タ３４が配置されており、このフォトインタラプタ３４
は一方の端部３４ａから発せられた光を他方の端部３４
ｂに配置されたフォトダイオードで受光するようになさ
れている。一方の端部３４ａから発せられた光は、円板
部材３２のスリットにより、円板部材３２の回転にとも
なって透過する状態と遮られる状態が交互に切り替えら
れるため、フォトインタラプタ３４からは、回転軸１６
の回転にともなってパルス信号が発せられる。このパル
ス信号をカウントすることにより回転軸１６の回転量を
検出することができる。
【００２３】回転軸１６の下部には、キー３６を介し
て、フランジ部材３８が固定されている。フランジ部材
３８の上部には、アーム部材４０が固定されている。一
方、フランジ部材３８の外周部には、ベアリング４２を
介してカム円板４４がフランジ部材３８に対して相対的
に回転自在に支持されている。カム円板４４の上面に
は、図３に示すように直立した受け面４６が形成されて
おり、この受け面４６とアーム部材４０の間には圧縮コ
イルバネ４８が配設されている。従って、回転軸１６の
回転力は、圧縮コイルバネ４８を介してカム円板４４に
伝達され、カム円板が回転軸１６と同じ回転方向に回転
駆動される。
て、フランジ部材３８が固定されている。フランジ部材
３８の上部には、アーム部材４０が固定されている。一
方、フランジ部材３８の外周部には、ベアリング４２を
介してカム円板４４がフランジ部材３８に対して相対的
に回転自在に支持されている。カム円板４４の上面に
は、図３に示すように直立した受け面４６が形成されて
おり、この受け面４６とアーム部材４０の間には圧縮コ
イルバネ４８が配設されている。従って、回転軸１６の
回転力は、圧縮コイルバネ４８を介してカム円板４４に
伝達され、カム円板が回転軸１６と同じ回転方向に回転
駆動される。
【００２４】カム円板４４の外周部には、螺旋状のカム
溝５０ａ,５０ｂが形成されている。カム溝５０ａ,５０
ｂには、フィンガ２２ａ,２２ｂの本体部５２ａ,５２ｂ
に固定されたカムピン５４ａ,５４ｂが挿入されてい
る。一方、フィンガ２２ａ,２２ｂの本体部５２ａ,５２
ｂは、図２に示すようにその両脇を円筒コロ５８が内蔵
されたリニアガイド５６により支持されており、矢印Ｘ
方向に直動可能になされている。従って、カム円板４４
が回転すると、図３に示すようにカムピン５４ａ,５４
ｂが螺旋状のカム溝５０ａ,５０ｂに沿って内周方向あ
るいは外周方向（矢印Ｘ方向）に移動し、それにともな
って、フィンガ２２ａ,２２ｂが図１の矢印Ｘ方向に開
閉駆動されることとなる。
溝５０ａ,５０ｂが形成されている。カム溝５０ａ,５０
ｂには、フィンガ２２ａ,２２ｂの本体部５２ａ,５２ｂ
に固定されたカムピン５４ａ,５４ｂが挿入されてい
る。一方、フィンガ２２ａ,２２ｂの本体部５２ａ,５２
ｂは、図２に示すようにその両脇を円筒コロ５８が内蔵
されたリニアガイド５６により支持されており、矢印Ｘ
方向に直動可能になされている。従って、カム円板４４
が回転すると、図３に示すようにカムピン５４ａ,５４
ｂが螺旋状のカム溝５０ａ,５０ｂに沿って内周方向あ
るいは外周方向（矢印Ｘ方向）に移動し、それにともな
って、フィンガ２２ａ,２２ｂが図１の矢印Ｘ方向に開
閉駆動されることとなる。
【００２５】また、図１及び図３に示すようにカム円板
４４上には、変位センサ６０が固定されており、カム円
板４４に対するアーム部材４０の相対回転量を検出する
ことができる様になされている。
４４上には、変位センサ６０が固定されており、カム円
板４４に対するアーム部材４０の相対回転量を検出する
ことができる様になされている。
【００２６】次に、上記のように構成されるロボットハ
ンドの動作について説明する。
ンドの動作について説明する。
【００２７】まず、回転軸１６が図３における時計回転
方向に回転すると、それに固定されたアーム部材４０も
時計回転方向に回転し、この回転力が圧縮コイルバネ４
８を介してカム円板４４に伝達される。これにより、カ
ム円板４４も時計回転方向に回転し、カムピン５４ａ,
５４ｂをカム溝５０ａ,５０ｂに沿って内周方向に移動
させ、フィンガ２２ａ,２２ｂを閉じる方向に移動させ
る。
方向に回転すると、それに固定されたアーム部材４０も
時計回転方向に回転し、この回転力が圧縮コイルバネ４
８を介してカム円板４４に伝達される。これにより、カ
ム円板４４も時計回転方向に回転し、カムピン５４ａ,
５４ｂをカム溝５０ａ,５０ｂに沿って内周方向に移動
させ、フィンガ２２ａ,２２ｂを閉じる方向に移動させ
る。
【００２８】このとき、フィンガ２２ａ,２２ｂが把持
しようとするワークＷに当接するまでは、アーム部材４
０は、圧縮コイルバネ４８により変位センサ６０側に押
し付けられているので、アーム部材４０とカム円板４４
の相対位置が保たれ、アーム部材４０とカム円板４４は
一体的に回転する。
しようとするワークＷに当接するまでは、アーム部材４
０は、圧縮コイルバネ４８により変位センサ６０側に押
し付けられているので、アーム部材４０とカム円板４４
の相対位置が保たれ、アーム部材４０とカム円板４４は
一体的に回転する。
【００２９】しかしながら、フィンガ２２ａ,２２ｂが
ワークＷに接触した後で更に回転軸１６が同一方向に回
転すると、図４に示すように動力伝達系の中で剛性の最
も小さい圧縮コイルバネ４８が変位し始め、その変位Δ
ｄに応じた把持力Δｆが圧縮コイルバネ４８のバネ定数
に応じて発生する。このとき変位Δｄを変位センサ６０
で検出し、必要とされる把持力Δｆが発生した時点で超
音波モータ２４の駆動を停止すればフィンガ２２ａ,２
２ｂに所望の把持力Δｆを発生させることができる。ま
た、この把持力Δｆは圧縮コイルバネ４８の変位Δｄと
ほぼ比例関係を持つため、圧縮コイルバネ４８の変位を
変位センサ６０で検出し、一定の目標値に保つフィード
バック制御を行うことによって把持力制御が行える。
ワークＷに接触した後で更に回転軸１６が同一方向に回
転すると、図４に示すように動力伝達系の中で剛性の最
も小さい圧縮コイルバネ４８が変位し始め、その変位Δ
ｄに応じた把持力Δｆが圧縮コイルバネ４８のバネ定数
に応じて発生する。このとき変位Δｄを変位センサ６０
で検出し、必要とされる把持力Δｆが発生した時点で超
音波モータ２４の駆動を停止すればフィンガ２２ａ,２
２ｂに所望の把持力Δｆを発生させることができる。ま
た、この把持力Δｆは圧縮コイルバネ４８の変位Δｄと
ほぼ比例関係を持つため、圧縮コイルバネ４８の変位を
変位センサ６０で検出し、一定の目標値に保つフィード
バック制御を行うことによって把持力制御が行える。
【００３０】図５は把持力と圧縮コイルバネ４８の変位
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【００３１】このグラフにおいて横軸は変位Δｄ、縦軸
は把持力Δｆを示す。変位ΔｄがΔｄ1よりΔｄ2へと変
位すると、把持力ΔｆはΔｆ1よりΔｆ2へと遷移する。
同様にΔｄ2よりΔｄ3への変位に伴い把持力ΔｆはΔｆ
2よりΔｆ3に遷移する。つまり圧縮コイルバネ４８のバ
ネ定数で決まるグラフの傾きによって、変位Δｄと把持
力Δｆの関係が決定される。
は把持力Δｆを示す。変位ΔｄがΔｄ1よりΔｄ2へと変
位すると、把持力ΔｆはΔｆ1よりΔｆ2へと遷移する。
同様にΔｄ2よりΔｄ3への変位に伴い把持力ΔｆはΔｆ
2よりΔｆ3に遷移する。つまり圧縮コイルバネ４８のバ
ネ定数で決まるグラフの傾きによって、変位Δｄと把持
力Δｆの関係が決定される。
【００３２】ここでグラフが０より始まらずΔｆ0より
始まるのは圧縮コイルバネ４８を自由長より圧縮して組
み込んでいるためである。このような方法を採る理由と
してはベアリング１８,２０やリニアガイド５６の摩擦
及び機構部のガタ等による把持力の不安定を防止するた
めであり、このような要因が無視できる場合には、予圧
は加えなくても良い。
始まるのは圧縮コイルバネ４８を自由長より圧縮して組
み込んでいるためである。このような方法を採る理由と
してはベアリング１８,２０やリニアガイド５６の摩擦
及び機構部のガタ等による把持力の不安定を防止するた
めであり、このような要因が無視できる場合には、予圧
は加えなくても良い。
【００３３】図６は、本実施形態のロボットハンドの制
御部の構成を示すブロック図である。
御部の構成を示すブロック図である。
【００３４】図６に示すように、変位センサ６０の出力
信号がＣＰＵ１０１に入力され、ＣＰＵ１０１は、変位
センサ６０の値が所望の把持力を発生させる値となるよ
うに、超音波モータ２４の回転を制御する。なお、エン
コーダ３４の出力は、フィンガの把持力の制御には直接
的には必要でないが、把持力のフィードバック制御が暴
走したときなどにモータの回転位置を検出しておき、モ
ータが必要以上に回転しないように監視する役割を果た
している。
信号がＣＰＵ１０１に入力され、ＣＰＵ１０１は、変位
センサ６０の値が所望の把持力を発生させる値となるよ
うに、超音波モータ２４の回転を制御する。なお、エン
コーダ３４の出力は、フィンガの把持力の制御には直接
的には必要でないが、把持力のフィードバック制御が暴
走したときなどにモータの回転位置を検出しておき、モ
ータが必要以上に回転しないように監視する役割を果た
している。
【００３５】以上説明したように、上記の実施形態によ
れば、駆動源である超音波モータとフィンガの移動機構
の間にバネを介在させることにより、力の制御が不可能
な超音波モータを用いても、フィンガの把持力を自在に
制御することが可能となる。（第２の実施形態）この第
２の実施形態のロボットハンドは、第１の実施形態にお
ける変位センサ６０の代わりに、ＯＮ・ＯＦＦのみを検
出する２値検出スイッチを用いたものであり、他の構成
は第１の実施形態と同様であるので、同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
れば、駆動源である超音波モータとフィンガの移動機構
の間にバネを介在させることにより、力の制御が不可能
な超音波モータを用いても、フィンガの把持力を自在に
制御することが可能となる。（第２の実施形態）この第
２の実施形態のロボットハンドは、第１の実施形態にお
ける変位センサ６０の代わりに、ＯＮ・ＯＦＦのみを検
出する２値検出スイッチを用いたものであり、他の構成
は第１の実施形態と同様であるので、同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
【００３６】上記の第１の実施形態では、圧縮コイルバ
ネの変位を検出するセンサとして変位に比例した出力が
得られるセンサを使用したが、この場合以下のような不
都合が発生することが考えられる。 （１）変位センサの構造が複雑になりやすく、そのセン
サを組み込んだロボットハンドを小形化することが難し
くなる。 （２）変位センサの出力がアナログ信号であるため、ノ
イズ等の影響を受け易い。 （３）ロボットハンドのコントローラはＣＰＵを使用し
てデジタル制御を行っているため、変位センサのアナロ
グ信号を取り込むためにはＡ／Ｄ変換器が必要となりコ
ストアップの要因となる。
ネの変位を検出するセンサとして変位に比例した出力が
得られるセンサを使用したが、この場合以下のような不
都合が発生することが考えられる。 （１）変位センサの構造が複雑になりやすく、そのセン
サを組み込んだロボットハンドを小形化することが難し
くなる。 （２）変位センサの出力がアナログ信号であるため、ノ
イズ等の影響を受け易い。 （３）ロボットハンドのコントローラはＣＰＵを使用し
てデジタル制御を行っているため、変位センサのアナロ
グ信号を取り込むためにはＡ／Ｄ変換器が必要となりコ
ストアップの要因となる。
【００３７】従って、この第２の実施形態では、上記の
ように変位に比例した出力を発生するセンサではなく、
ＯＮ・ＯＦＦの２値信号のみを出力するセンサを用いて
上記のような課題を解決している。
ように変位に比例した出力を発生するセンサではなく、
ＯＮ・ＯＦＦの２値信号のみを出力するセンサを用いて
上記のような課題を解決している。
【００３８】図７は、第２の実施形態の構成を示す図で
あり、第１の実施形態における図３に対応する図であ
る。この第２の実施形態では、第１の実施形態における
変位センサ６０の代わりに、圧縮コイルバネ４８の変位
に応じてＯＮ／ＯＦＦするマイクロスイッチ７０をカム
円板４４上に配置している。
あり、第１の実施形態における図３に対応する図であ
る。この第２の実施形態では、第１の実施形態における
変位センサ６０の代わりに、圧縮コイルバネ４８の変位
に応じてＯＮ／ＯＦＦするマイクロスイッチ７０をカム
円板４４上に配置している。
【００３９】次に上記のロボットハンドの動作について
説明する。
説明する。
【００４０】超音波モータ２４で発生された回転力は圧
縮コイルバネ４８を経由してカム円板４４に伝達され、
カム円板４４のカム溝５０ａ,５０ｂに係合されたフィ
ンガ２２ａ,２２ｂをリニアガイド５６にそって動作さ
せる（図１参照）。
縮コイルバネ４８を経由してカム円板４４に伝達され、
カム円板４４のカム溝５０ａ,５０ｂに係合されたフィ
ンガ２２ａ,２２ｂをリニアガイド５６にそって動作さ
せる（図１参照）。
【００４１】ワークＷをフィンガ２２ａ,２２ｂで、あ
る把持力ｆ1でつかむ動作について説明する。
る把持力ｆ1でつかむ動作について説明する。
【００４２】図７において、回転軸１６が時計方向に回
転することによって、圧縮コイルバネ４８を経由してカ
ム円板４４に回転力が伝達されフィンガ２２ａ,２２ｂ
を閉じる方向に駆動させる。
転することによって、圧縮コイルバネ４８を経由してカ
ム円板４４に回転力が伝達されフィンガ２２ａ,２２ｂ
を閉じる方向に駆動させる。
【００４３】ここでフィンガ２２ａ,２２ｂがワークＷ
に接触するまでの期間は圧縮コイルバネ４８にはほとん
ど変位が発生せず、フィンガ２２ａ,２２ｂに把持力は
発生しない。この時のコイルバネの状態を図７に示す。
しかし、フィンガ２２ａ,２２ｂがワークＷに接触した
後で更に回転軸１６が同一方向に回転すると、動力伝達
系の中で剛性の最も小さい圧縮コイルバネ４８に力が加
わる。圧縮コイルバネ４８には予め予圧が加えられてお
り、この予圧に打ち勝つだけの把持力ｆ0が発生した時
に圧縮コイルバネ４８が変位しアーム部材４０も同時に
移動する。
に接触するまでの期間は圧縮コイルバネ４８にはほとん
ど変位が発生せず、フィンガ２２ａ,２２ｂに把持力は
発生しない。この時のコイルバネの状態を図７に示す。
しかし、フィンガ２２ａ,２２ｂがワークＷに接触した
後で更に回転軸１６が同一方向に回転すると、動力伝達
系の中で剛性の最も小さい圧縮コイルバネ４８に力が加
わる。圧縮コイルバネ４８には予め予圧が加えられてお
り、この予圧に打ち勝つだけの把持力ｆ0が発生した時
に圧縮コイルバネ４８が変位しアーム部材４０も同時に
移動する。
【００４４】この時のコイルバネの状態を図８に示す。
このときアーム部材４０の位置を検出しているマイクロ
スイッチ７０が動作し、図１０に示すコントローラ２０
０にマイクロスイッチ７０のＯＮ情報を伝える。コント
ローラ２００はＣＰＵ２０１の動作によってエンコーダ
３４からのパルス信号をカウントして超音波モータ２４
の回転位置を制御しており、このＯＮ信号がセンサ入力
Ｉ／Ｆ２０５より入力された時点での位置カウンタ２０
４の値をＰinとしてＲＡＭ２０３に保存する。その後で
ｆ1−ｆ0の把持力を発生させるために必要な圧縮コイル
バネ４８の変位Δｄ1を計算によって求めその変位が発
生するようにエンコーダ３４よりの信号をカウントしな
がら超音波モータ２４を更に時計方向に回転させる。こ
の時の圧縮コイルバネ４８の状態を図９に示す。
このときアーム部材４０の位置を検出しているマイクロ
スイッチ７０が動作し、図１０に示すコントローラ２０
０にマイクロスイッチ７０のＯＮ情報を伝える。コント
ローラ２００はＣＰＵ２０１の動作によってエンコーダ
３４からのパルス信号をカウントして超音波モータ２４
の回転位置を制御しており、このＯＮ信号がセンサ入力
Ｉ／Ｆ２０５より入力された時点での位置カウンタ２０
４の値をＰinとしてＲＡＭ２０３に保存する。その後で
ｆ1−ｆ0の把持力を発生させるために必要な圧縮コイル
バネ４８の変位Δｄ1を計算によって求めその変位が発
生するようにエンコーダ３４よりの信号をカウントしな
がら超音波モータ２４を更に時計方向に回転させる。こ
の時の圧縮コイルバネ４８の状態を図９に示す。
【００４５】ここでワークＷの剛性が圧縮コイルバネ４
８の剛性に比較して十分に大きければ、変位は圧縮コイ
ルバネ４８が主体となるため、超音波モータの回転量と
圧縮コイルバネ４８のバネ定数で決定される把持力がフ
ィンガ２２ａ,２２ｂに発生することになる。
８の剛性に比較して十分に大きければ、変位は圧縮コイ
ルバネ４８が主体となるため、超音波モータの回転量と
圧縮コイルバネ４８のバネ定数で決定される把持力がフ
ィンガ２２ａ,２２ｂに発生することになる。
【００４６】図１１は把持力と圧縮コイルバネ４８の変
位の関係を示すグラフである。このグラフにおいて横軸
はコイルバネの変位ｄ、縦軸は把持力ｆを示す。変位ｄ
が０よりΔｄ1ヘと変位すると把持力ｆはｆ0よりｆ1ヘ
と遷移する。つまりコイルバネ４８のバネ定数で決まる
グラフの傾きによって、変位ｄと把持力ｆの関係が決定
される。ここでグラフが０より始まらずｆ0より始まる
のは圧縮コイルバネ４８を自由長より圧縮して組み込ん
でいるためである。
位の関係を示すグラフである。このグラフにおいて横軸
はコイルバネの変位ｄ、縦軸は把持力ｆを示す。変位ｄ
が０よりΔｄ1ヘと変位すると把持力ｆはｆ0よりｆ1ヘ
と遷移する。つまりコイルバネ４８のバネ定数で決まる
グラフの傾きによって、変位ｄと把持力ｆの関係が決定
される。ここでグラフが０より始まらずｆ0より始まる
のは圧縮コイルバネ４８を自由長より圧縮して組み込ん
でいるためである。
【００４７】なお、本実施形態ではセンサ７０としてマ
イクロスイッチを用いているが、このセンサはＯＮ／Ｏ
ＦＦの２値状態が検出できるものであれば他のどのよう
な形式のセンサでも使用できることは言うまでもない。
イクロスイッチを用いているが、このセンサはＯＮ／Ｏ
ＦＦの２値状態が検出できるものであれば他のどのよう
な形式のセンサでも使用できることは言うまでもない。
【００４８】また、上記の実施形態では、超音波モータ
の回転を検出する構成としてフォトインタラプタとスリ
ット板を組合わせたものを示したが、超音波モータの回
転量を検出できるものであれば、これに限定されること
なく、他の構成のエンコーダを用いてもよい。
の回転を検出する構成としてフォトインタラプタとスリ
ット板を組合わせたものを示したが、超音波モータの回
転量を検出できるものであれば、これに限定されること
なく、他の構成のエンコーダを用いてもよい。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
力制御が不可能なアクチュエータを用いたロボットハン
ドにおいて、動力伝達部に弾性体及び弾性体の変位を検
出するセンサを設けることによって、把持力制御等の力
制御が可能となった。
力制御が不可能なアクチュエータを用いたロボットハン
ドにおいて、動力伝達部に弾性体及び弾性体の変位を検
出するセンサを設けることによって、把持力制御等の力
制御が可能となった。
【００５０】また、アクチュエータとして超音波モータ
を使用することによって、減速機等が不要となり、小型
・軽量のロボットハンドを実現することが可能となっ
た。また超音波モータの特徴として非駆動時には保持力
が発生するため、ワークを把持している期間は超音波モ
ータを駆動する必要がなくなり、消費電力を低減するこ
とが可能となった。
を使用することによって、減速機等が不要となり、小型
・軽量のロボットハンドを実現することが可能となっ
た。また超音波モータの特徴として非駆動時には保持力
が発生するため、ワークを把持している期間は超音波モ
ータを駆動する必要がなくなり、消費電力を低減するこ
とが可能となった。
【００５１】また、動力伝達部に弾性体及び弾性体の変
位を検出するセンサを設けたロボットハンドにおいて、
ＯＦ／ＯＦＦの２値信号を出力するセンサを使用した場
合においても任意の把持力を発生させることが可能とな
った。
位を検出するセンサを設けたロボットハンドにおいて、
ＯＦ／ＯＦＦの２値信号を出力するセンサを使用した場
合においても任意の把持力を発生させることが可能とな
った。
【００５２】また、変位センサの出力信号がＯＮ／ＯＦ
Ｆのデジタル信号であるため、ロボットハンドのコント
ローラにＡ／Ｄ変換器が不要となりコストダウンが可能
となった。
Ｆのデジタル信号であるため、ロボットハンドのコント
ローラにＡ／Ｄ変換器が不要となりコストダウンが可能
となった。
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるロボットハン
ドの構成を示す側断面図である。
ドの構成を示す側断面図である。
【図２】図１を下方から見た平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３において圧縮コイルバネが変位した状態を
示した図である。
示した図である。
【図５】把持力とコイルバネの変位量の関係を示す図で
ある。
ある。
【図６】第１の実施形態のロボットハンドの制御部の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態の構成を示す図である。
【図８】マイクロスイッチがＯＮになった瞬間の状態を
示す図である。
示す図である。
【図９】フィンガに所望の把持力が発生している状態を
示す図である。
示す図である。
【図１０】第２の実施形態のロボットハンドの制御部の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図１１】把持力とコイルバネの変位量の関係を示す図
である。
である。
【符号の説明】 １０ ロボットハンド １２ 上ハウジング １４ 下ハウジング １６ 回転軸 １８,２０ ベアリング ２２ａ,２２ｂ フィンガ ２４ 超音波モータ ２６ 固定子 ２８ 回転子 ３０ フランジ部材 ３２ 円板部材 ３４ フォトインタラプタ ３６ キー ３８ フランジ部材 ４０ アーム部材 ４２ ベアリング ４４ カム円板 ４６ 受け面 ４８ 圧縮コイルバネ ５０ａ,５０ｂ カム溝 ５２ａ,５２ｂ フィンガ本体 ５４ａ,５４ｂ カムピン ５６ リニアガイド ５８ 円筒コロ ６０ 変位センサ ７０ センサ
Claims (14)
- 【請求項１】 物品を把持するためのフィンガと、 該フィンガを駆動するための力制御が不可能な駆動源
と、 該駆動源の駆動力出力部と前記フィンガの間に介設され
た弾性体と、 該弾性体の変形量を検出するセンサとを具備することを
特徴とするロボットハンド。 - 【請求項２】 前記駆動源はモータであり、前記フィン
ガは、前記モータの回転運動を直進運動に変換するカム
により開閉駆動されることを特徴とする請求項１に記載
のロボットハンド。 - 【請求項３】 前記モータの出力軸にはアームが取り付
けられており、該アームと前記カムの間に前記弾性体が
介設されていることを特徴とする請求項２に記載のロボ
ットハンド。 - 【請求項４】 前記モータは超音波モータであることを
特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。 - 【請求項５】 前記弾性体は圧縮コイルバネであること
を特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。 - 【請求項６】 物品を把持するためのフィンガと、 該フィンガを駆動するための力制御が不可能な駆動源
と、 該駆動源の駆動力出力部と前記フィンガの間に介設され
た弾性体と、 該弾性体が変形し始めたか否かを検出するセンサとを具
備することを特徴とするロボットハンド。 - 【請求項７】 前記駆動源はモータであり、前記フィン
ガは、前記モータの回転運動を直進運動に変換するカム
により開閉駆動されることを特徴とする請求項６に記載
のロボットハンド。 - 【請求項８】 前記モータの出力軸にはアームが取り付
けられており、該アームと前記カムの間に前記弾性体が
介設されていることを特徴とする請求項７に記載のロボ
ットハンド。 - 【請求項９】 前記モータは超音波モータであることを
特徴とする請求項７に記載のロボットハンド。 - 【請求項１０】 前記モータはその回転角度を検出する
エンコーダを有し、前記センサが前記弾性体が変形し始
めたことを検出した直後からの前記モータの回転角度を
検出することを特徴とする請求項７に記載のロボットハ
ンド。 - 【請求項１１】 前記弾性体が変形し始めた直後からの
前記モータの回転角度に基づいて、前記弾性体の変形量
を算出し、該変形量から前記フィンガが前記物品を把持
している把持力を演算する演算手段を更に具備すること
を特徴とする請求項１０に記載のロボットハンド。 - 【請求項１２】 前記演算手段により算出された前記把
持力が所望の把持力になるように前記モータの回転角度
を制御する制御手段を更に具備することを特徴とする請
求項１１に記載のロボットハンド。 - 【請求項１３】 前記弾性体は圧縮コイルバネであるこ
とを特徴とする請求項６に記載のロボットハンド。 - 【請求項１４】 前記センサはマイクロスイッチである
ことを特徴とする請求項６に記載のロボットハンド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8929497A JPH10277983A (ja) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | ロボットハンド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8929497A JPH10277983A (ja) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | ロボットハンド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10277983A true JPH10277983A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=13966672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8929497A Withdrawn JPH10277983A (ja) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | ロボットハンド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10277983A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006035329A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Toyota Motor Corp | 物体把持装置 |
| CN100340379C (zh) * | 2005-11-14 | 2007-10-03 | 哈尔滨工业大学 | 空间机器人手爪 |
| JP2008100317A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Toyota Industries Corp | 物体ハンドリング装置 |
| JP2008207263A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Works Ltd | ロボットハンド |
| JP2011218554A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Gimatic Spa | 電気アクチュエータから始まる握持または運動ツールを作動するための装置 |
| WO2012098813A1 (ja) * | 2011-01-18 | 2012-07-26 | シーケーディ株式会社 | クランプ装置 |
| JP2020157405A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | 駆動装置、ハンドおよび駆動装置の制御方法 |
-
1997
- 1997-04-08 JP JP8929497A patent/JPH10277983A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006035329A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Toyota Motor Corp | 物体把持装置 |
| CN100340379C (zh) * | 2005-11-14 | 2007-10-03 | 哈尔滨工业大学 | 空间机器人手爪 |
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| WO2012098813A1 (ja) * | 2011-01-18 | 2012-07-26 | シーケーディ株式会社 | クランプ装置 |
| JP5216166B2 (ja) * | 2011-01-18 | 2013-06-19 | Ｃｋｄ株式会社 | クランプ装置 |
| KR101284661B1 (ko) * | 2011-01-18 | 2013-07-10 | 시케이디 가부시키가이샤 | 클램프 장치 |
| CN103328163A (zh) * | 2011-01-18 | 2013-09-25 | 喜开理株式会社 | 夹持装置 |
| CN103328163B (zh) * | 2011-01-18 | 2014-05-07 | 喜开理株式会社 | 夹持装置 |
| TWI455805B (zh) * | 2011-01-18 | 2014-10-11 | Ckd Corp | 夾持裝置 |
| JP2020157405A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | 駆動装置、ハンドおよび駆動装置の制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |