JPS63256383A - ロボツトの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 本発明は、ハンドを用いて物体を把持するためのロボッ
トの制御方法において、把持しようとする物体を動かす
ことなく、且つ、ハンドの決まった位置で物体を把持す
ることができるようにするために、一方の可動指体の内
面が物体に当接するまでハンドを第１方向に移動させた
後他方の可動指体の内面が物体に当接するまでハンドを
第１方向と逆の第２方向に移動させ、その後、第２方向
のハンド移動距離の半分の距離だけハンドを第１方向に
移動させることにより、物体を一対の可動Ｉ旨体の中央
に位置させ、その後、ハンドベースの手の平部が物体に
当接するまでハンドを第１方向及び第２方向と直交する
第３方向に移動させ、その後、一対の可動指体を閉動作
させて物体を把持させるようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明はロボットの制御方法に関し、更に詳しくは、ロ
ボットのハンドで物体を把持する際の制御方法に関する
。

２台以上のロボットがアーム先端のハンドでワーク、工
具等の物体の受渡しを行ったり、テレビカメラ等を用い
た視覚システムによって物体の位置を計測した後その物
体をロボットのハンドで把持したり、人間が置いた物体
をロボットのハンドで把持したりする場合、物体の把持
動作中に物体やロボットに無理な力が加わったり、物体
が動いたりすることを避ける必要があり、また、把持さ
れた物体の位置を正確に計算できるようにするために、
ハンドに対し決まった位置で物体を把持させる必要があ
る。

〔従来技術とその問題点〕

従来、２台以上のロボットでワーク、工具等の物体の受
渡しを行なう場合、引渡し側のロボットのハンドの決ま
った位置に物体が把持されていない場合には、物体の位
置からずれた位置で受取り側のロボットの把持動作が行
なわれることとなり、物体やロボットに無理な力が加わ
り、物体やロボットが破損する虞れがあった。このため
、作業条件がハンドの決まった位置で物体を把持できる
場合に限定されたり、物体を決まった位置で把持できる
ようにハンドの形状を物体の形状に合わせる必要がある
等の問題が生じていた。

一方、テレビカメラ等を用いた視覚システムによって物
体の位置を計測した後その物体をロボットで把持しに行
く場合、カメラから遠く離れた物体は画面上で小さな撮
像となるため、物体の中心位置を正確に計算することが
できなくなる。また、画面上の端の近傍に写し出された
物体は斜めに撮像されているため、同様に物体の中心位
置を正確に計算することができなくなる。このため、ロ
ボットのハンドの把持動作位置と実際の物体の位置とが
ずれてしまうことがあり、把持動作中に物体が動いてし
まうこととなる。このため、作業対象物が把持動作中に
動いても差支えない物体に制限されるという問題が生じ
ていた。

更に、人間が運んで来た物体をロボットが把持する場合
、人間の目測のみでは正確に物体を所定の位置に置くこ
とが困難なため、把持すべき物体が振動を与えてはいけ
ないものの場合には物体を正確に位置決めするための特
殊な治具を用いる必要があった。

更に、ハンドの決まった位置で物体を把持できない場合
にはロボットに対する物体の位置を正確に計算すること
ができなくなるため、その後のロボ・ノドによる物体の
組立て等の作業を行なうことができなくなるという問題
が生じていた。

したがって、本発明の目的は、把持しようとする物体の
位置にばらつきがあっても、物体を動かすことなく、且
つ、ハンドの決まった位置で物体を把持することができ
るようにするためのロボットの制御方法を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、アームの先端に設けられたハンドベー
スと、ハンドベースに取り付けられて開閉動作を行なう
一対の可動指体と、各可動指体の内面及びハンドベース
の手の平部にそれぞれ設けられた少なくとも３系統の感
圧センサとを有するハンドを用いて物体を把持するため
のロボットの制御方法において、開状態の一対の可動指
体間に配置された物体に一方の可動指体の内面が当接す
るまでハンドを第１方向に移動させた後他方の可動指体
の内面が物体に当接するまでハンドを第１方向と逆の第
２方向に移動させ、その後、第２方向のハンド移動距離
の半分の距離だけハンドを第１方向に移動させることに
より、物体を一対の可動指体の中央に位置させ、その後
、ハンドベースの手の平部が物体に当接するまでハンド
を第１方向及び第２方向と直交する第３方向に移動させ
、その後、一対の可動指体を閉動作させて物体を把持さ
せることを特徴とするロボットの制御方法が提供される
。

〔作　用〕

本発明によるロボットの制御方法においては、一対の可
動指体間に配置された物体が一対の可動指体間の中央に
位置するようにハンドの位置が調整されるので、その後
の可動指体の閉動作により物体を把持するときに、一対
の可動指体の内面が同時に物体に接触することとなり、
物体を動かすことなく把持することができるようになる
。しかも、物体が一対の可動指体間の中央に位置した後
、物体がハンドベースの手の平部に当接するまでハンド
を移動させ、その後、一対の可動指体を閉動作させるの
で、物体は必ずハンドベースの手の平部に当接した状態
で一対の可動指体により把持されることとなり、物体が
常にハンドの決まった位置で把持されることとなる。し
たがって、ロボットに対する物体の位置を正確に計算す
ることができるようになる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明方法に使用されるハンドの基本的構成例
を示し′たものである。ハンド１はロボットアームの先
端２に取り付けられるハンドベース３と、ハンドベース
３に取り付けられて開閉動作を行なう一対の可動指体４
，５と、これら可動指体４，５の内面及びハンドベース
３の手の平部に設けられた少なくとも３系統の感圧セン
サ６．７゜８とを有している。

第２図は上述したハンド１を備えた６軸間節型ロボット
９とロボット制御装置１１０の構成例を概略的に示した
ものである。第２図において、１１１は中央演算処理装
置（ＣＰＵ）　、１１スはディスプレイを備えた入出力
装置、１１３はフロッピディスクコントローラ、１１４
はプログラム、データ等を記憶するメモリ、１１５はテ
ィーチングボックス１１６のための制御回路、１１７は
テレビカメラ１１９を備えた視覚システム１１８のため
のコミュニケーションボード、１２０はロボット９の第
１関節駆動用サーボ回路、１２１はロボット９の第６関
節駆動用サーボ回路、１２２はハンド１の駆動用サーボ
回路、１２３はシステムバスである。なお、この図では
、ロボット９の第２関節ないし第５関節用のサーボ回路
は省略されている。ハンド１の感圧センサ６、　７．　
８　（第１図）から出力される感圧信号（アナログ信号
）は増幅器１２４により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１
２５によりディジタル信号に変換されてロボット制御装
置１１０に送られる。

第３図は第２図に示すロボットシステムによって物体を
把持するときの動作制御の流れを示したものであり、第
４図は把持動作中のハンド１の動きを示したものである
。これらの図を参照すると、可動指体４．５を全開状態
としたハンド１は、ロボットアームの駆動により、まず
物体Ｗが置かれている目標位置へと動かされる（第３図
中ステップ１３０）。このロボットシステムにおいては
目標位置を視覚システム１１８による物体Ｗの位置計測
に基づいて決定することができるが、作業に応じて、予
め設定された位置を目標位置とすることもできる。ハン
ドｌが目標位置に到達したとき、第４図（ａ）に示すよ
うに、′物体Ｗはハンド１の可動指体４．５の把持中心
位置にある必要はなく、可動指体４．５の間のどこかに
あればよい。

次に、一対の可動指体４，５のうちの一方、例えば第４
図ｔａｌ中右側の可動指体４の内面が物体Ｗに当接する
まで、すなわち可動指体４の内面の感圧センサ６が圧力
を感知するまでハンド１が第１方向（図中Ｙ方向）に動
かされる。このとき、ロボット制御装置１１０では動作
の所定ステップごとに感圧センサθが圧力を感知したか
否かを判断しく第３図中ステップ１３１）、感知してい
ない場合には、ハンド１の移動量が可動指体４，５の最
大開き幅に相当する量に達したか否かを判断し（第３図
中ステップ１３２）、ハンド１の移動量が最大開き幅に
達している場合には何も把持できなかったことを上位制
御部へ知らせる（第３図中ステップ１３３）、一方、ハ
ンド１の移動量が最大開き幅よりも小さいときには、ハ
ンドｌを更にＹ方向に移動させて（第３図中ステップ１
３４）ステップ１３１に戻る。この動作を繰り返した後
、第４図（ｂ）に示すように可動指体４の内面が物体Ｗ
に当接して可動指体４の感圧センサ６が圧力を感知する
と、ロボット９がその位置に停止される（第３図中ステ
ップ１３５）。

次に、第４図（Ｃ１に示すように、左側の可動指体５の
内面が物体Ｗに当接して可動指体５の内面に設けられて
いる感圧センサ７が圧力を感知するまでハンド１が第１
方向と逆の第２方向（図中−Ｙ方向）に動かされ、この
ときのハンド１の移動量Δｄがメモリ１１４に記憶され
る。そして、その後、第４図（ｄ＋に示すように、再び
ハンド１が第１方向（Ｙ方向）にΔｄ／２だけ動かされ
る（第３図中ステップ１３６）。これにより、物体Ｗは
全開状態の可動指体４．５の中央に位置することとなる
。

次に、第４図（ｅ）に示すように、ハンドベース３の手
の平部に設けられた感圧センサ８が圧力を感知するまで
ハンド１が第１及び第２方向に直角な第３方向（図中Ｘ
方向）に動かされる。このとき、ロボット制御装置１１
０では動作の所定ステップごとに感圧センサ８が圧力を
感知したか否かを判断しく第３図中′１３７）、感知し
ない場合にはハンドｌを更に第３方向（Ｘ方向）に移動
させて（第３図中ステップ１３８）ステップ１３６に戻
る。この動作を繰り返した後、感圧センサ８が圧力を感
知したらロボット９をその位置に停止させる（第３図中
ステップ１３９）。

次に、第４図（ｆ）に示すように、感圧センサ６゜７が
指定圧力（把持圧力）を感知するまで一対の可動指体４
，５を閉動作させ（第３図中ステップ１４０）、感圧セ
ンサ６．７の感知圧力が指定圧力に達したときに可動指
体４．５を停止させるとともに、物体Ｗを把持したこと
を上位制御部に知らせ（第３図中ステップ１４１）る。

以上により把持動作が終了する。

・　　以上のように、上記ロボットの制御方法において
は、一対の可動指体４，５間に配置された物体Ｗが一対
の可動指体４，５間の中央に位置するようにハンド１の
位置が調整されるので、その後の可動指体４，５の閉動
作により物体Ｗを動かすことなく把持することができる
。しかも、物体Ｗは必ずハンドベース３の手の平部に当
接した状態で一対の可動指体４，５により把持されるの
で、物体Ｗが常にハンド１の決まった位置で把持される
こととなる。したがって、ロボット９に対する物体Ｗの
位置を正確に計算することができるようになる。

第５図ないし第１２図は本発明によるロボットの制御方
法に用いられるハンドの具体的構成例を示したものであ
る。第５図ないし第８図を参照すると、ハンド１０はロ
ボットのアーム先端に取り付けられるハンドベース１１
を備えており、ハンドベース１１には第１ないし第３の
可動指体１２〜１４が取り付けられており、ハンドベー
ス１１の内部にはこれら可動指体１２〜１４を作動させ
るためのアクチェエータ１５が設けられている。

第２及び第３の可動指体１３．１４は第１の可動指体１
２に対向している。また、第２及び第３の可動指体１３
．１４は同一の動作をするように互いに連結されている
。すなわち、このハンド１０では、一方の第１の可動指
体１２と他方の第２及び第３可動指体１３．１４とが一
対となって物体の把持動作を行なう。

第５図、第６図及び第８図を参照すると、第１の可動指
体１２は、例えばねじ１６によってハンドベース１１に
固定された一対の平行な第１指節骨部１７と、第１指節
骨部１７の先端に第１関節軸１８を介して連結された一
対の平行な第２指節骨部１９と、第２指節骨部１９に一
対の第２関節軸２０を介して連結された平行な一対の第
３指節骨部２１と、第１指節骨部１７と第３指節骨部２
１とに連結ピン２２と一対の連結ピン２３を介して連結
された一対の平行な連結杆２４と、アクチュエータ１５
と第２指節骨部１９とに連結ビン２５．２６を介して連
結された作動杆２７とを有している。

第５図、第７図及び第８図を参照すると、第２及び第３
の可動指体１３．１４の第１指節骨部２８．２９は互い
に平行に配設されて例えばねし３０．３１でハンドベー
ス１１に固定されており、可動指体１３．１４の第２指
節骨部３２．３３は互いに平行に配設されて共通の第１
関節軸３４を介して第１指節骨部２８．２９の先端に連
結されており、可動指体１３，１４の第３指節骨部３５
゜３６は互いに平行に配設されて同軸上に位置する第２
関節軸３７．３８を介してそれぞれ第２指節骨部３２，
３３に連結されており、可動指体１３゜１４の連結杆３
９．４０の後端は共通の連゛結ビン４１を介して第１指
節骨部２８，２９に連結されており、連結杆３９．４０
の先端は同軸上に位置する連結ビン４２．４３を介して
それぞれ第３指節骨部３５．３６に連結されている。ま
た、可動指体１３．１４の第２指節骨部３２．３３は共
通の連結ビン４４を介して共通の作動杆４５の先端に連
結されており、作動杆４５の後端は連結ビン４６を介し
てアクチュエータ１５に連結されている。

第５図、第８図ないし第１１図を参照すると、アクチュ
エータ１５は駆動用モータ４７を備えており、モータ４
７の出力軸には駆動ギア４８が固定すれている。ハンド
ベース１１にはねじ軸（ボールねじ軸）４９が軸受５０
，５１を介して回転可能に支持されており、ねじ軸４９
には駆動ギア４８と噛み合う従動ギア５２が固定されて
いる。

ねじ軸４９と平行に延びるガイドバー５３．５４にはブ
ロック５５が摺動可能に支持されており、ブロック５５
にはねじ軸４９に螺合するナツト（ポールナツト）５６
が固定されている。アクチュエータ１５のブロック５５
には上述した作動杆２７．４５がそれぞれ連結ビン２５
．４６を介して連結されている。

第５図、第８図及び第１０図に示すように、ハンドベー
ス１１にはブロック５５が摺動ストロークの両路端に到
達したことを検出するための一対の検出器（ここではフ
ォトセンサ）５７．５８が設けられており、更に、ハン
ドベース１１には駆動モータ４７の回転数を検出するた
めのロータリエンコーダ５９が設けられており、ロータ
リエンコーダ５９の入力軸に固定されたギア６０は従動
ギア５２に噛み合っている。

第５図ないし第７図を参照すると、第１の可動指体１２
の第１ないし第３指節骨部１７，１９゜２１にはそれぞ
れ第１ないし第３の指カバー６１゜６２．６３が設けら
れている。一方、第２及び第３の可動指体１３．１４の
第１指節骨部２８゜２９には共通の第１指カバー６４が
設けられており、第２及び第３の可動指体１３．１４の
第２指節骨部３２，３３にはそれぞれ第２指カバー６５
゜６６が設けられており、第２及び第３の可動指体１３
．１４の第３指節骨部３５，３６にはそれぞれ第３指カ
バー６７．６８が設けられている。

第５図及び第７図に示すように、第１の可動指体１２の
第２及び第３指カバー６２．６３の内面すなわち把持面
には第１感圧センサ６９が取り付けられている。一方、
第５図及び第６図に示すように、第２の可動指体１３の
第２及び第３指カバー６５．６７の内面すなわち把持面
には第２感圧センサ７０が取り付けられており、同様に
、第３の可動指体１４の第２及び第３指カバー６６゜６
８の内面すなわち把持面には第３感圧センサ７１が取り
付けられている。また、第５図に示すように、ハンドベ
ース１１の手の平部１１ａには第４感圧センサ７２が取
り付けられている。

第１ないし第４感圧センサ６９〜７２は第２図に示した
実施例と同様に、増幅器及びＡ／Ｄ変換器を介してロボ
ット制御装置に接続される。

このハンド１０を用いて物体を把持する場合も上述した
制御方法と同様の方法を用いることができる。この場合
、第２及び第３可動指体１３．１４が一組となって第１
可動指体１２と対称的に開閉動作を行なう。すなわち、
モータ４７の駆動力によってねじ軸４９を回転させると
、ブロック５５がねじ軸４９の軸線方向に移動する。可
動指体１２〜１４の第２指節骨部１９．３２．３３は作
動杆２７．４５を介してブロック５５に連結されている
ので、ブロック５５の移動に応じて可動指体１２〜１４
の第２指節骨部１９．３２．３３が第１関節軸１８．３
４を支点にして回動する。更に、第２指節骨部１９，３
２．３３に第２関節軸２０．３７を介して連結されてい
る第３指節骨部２１．３５．３６は連結杆２４．３９．
４０を介して第１指節骨部１７．２８．２９にも連結さ
れているので、第２指節骨部１９．３２．３３の動きに
連動して第３指節骨部２１，３５．３６が第２関節軸２
０．３７．１８を支点として回動する。

したがって、第１２図（ａ）、　（ｂ）から判るように
、このハンドｌ用いた場合には、関節を有する３本の可
動指体１２〜１４とハンドベース１１の手の平部１１ａ
とによって寸法形状の異なる各種物体Ｗをしっかり把持
することができる。また、物体Ｗを把持したときに、各
感圧センサ６９ないし７２によって４系統の圧力を感知
することができるので、把持された物体Ｗのハンドに対
する位置をより正確に計算することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によるロボット
の制御方法によれば、一対の可動指体間に配置された物
体が一対の可動指体間の中央に位置するようにハンドの
位置が調整されるので、その後の可動指体の閉動作によ
り物体を動かすことなく把持することができるようにな
る。しかも、一対の可動指体を閉動作させる前に、物体
がハンドベースの手の平部に当接するまでノ１ンドを移
動させるので、物体は必ずハンドベースの手の平部に当
接した状態で一対の可動指体により把持されることとな
り、物体が常にハンドの決まった位置で把持されること
となる。したがって、ロボットに対する物体の位置を正
確に計算することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用されるハンドの構成例を概略
的に示す斜視図、 第２図は本発明方法に使用されるロボット及びロボット
制御装置の構成例を示す構成図、第３図は本発明方法の
一実施例を示す物体把持動作の流れ図、 第４図（ａ）〜（ｆ）は第３図の方法による把持動作中
の物体とハンドとの位置関係を示す平面図、第５図は本
発明方法で使用されるロボット用ハンドの別の構成例を
示す断面側面図、 第６図は第５図に示すロボット用ハンドの要部平面図、 第７図は第５図に示すロボット用ハンドの要部底面図、 第８図は第５図に示すロボット用ハンドの要部正面図、 第９図は第８図中Ｃ−Ｃ線に沿った断面図°、第１０図
は第８図中Ｃ−Ｃ線に沿った断面図、第１１図は第８図
中Ｃ−Ｃ線に沿った断面図、第１２図（ａ）、　（ｂ）
はそれぞれ第５図に示すロボット用ハンドの動作を示す
線図である。 図において、１，１０はハンド、３はハンド１のハンド
ベース、４．５はハンド１の可動指体、６．７．８はハ
ンド１の感圧センサ、９はロボット、１１はハンド１０
のハンドベース、１１ａは手ノ平部、１２〜１４はハン
ド１０の可動指体、１５はアクチュエータ、１７．２８
．２９は第１指節骨部、１８．３４は第１関節軸、１９
．３２゜３３は第２指節骨部、２０，３７．３８は第２
関節軸、２１．３５．３６は第３指節骨部、２４゜３９
．４０は連結杆、２７．４５は作動杆、６９〜７２はハ
ンド１０の感圧センサをそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボットアームの先端に設けられたハンドベース（
   ３：１１）と、ハンドベースに取り付けられて開閉動作
   を行なう一対の可動指体（４、５：１２〜１４）と、各
   可動指体の内面及びハンドベースの手の平部にそれぞれ
   設けられた少なくとも３系統の感圧センサ（６〜８：６
   ９〜７２）とを有するハンドを用いて物体を把持するた
   めのロボットの制御方法において、 開状態の一対の可動指体（４、５：１２〜１４）間に配
   置された物体に一方の可動指体の内面が当接するまでハ
   ンド（１：１０）を第１方向に移動させ、 次に他方の可動指体の内面が物体に当接するまでハンド
   （１：１０）を第１方向と逆の第２方向に移動させ、 次に第２方向のハンド移動距離の半分の距離だけハンド
   （１：１０）を第１方向に移動させることにより、物体
   を一対の可動指体（４、５：１２〜１４）の中央に位置
   させ、 次にハンドベース（３：１１）の手の平部が物体に当接
   するまでハンド（１：１０）を第１方向及び第２方向と
   直交する第３方向に移動させ、次に一対の可動指体（４
   、５：１２〜１４）を閉動作させて物体を把持させるこ
   とを特徴とするロボットの制御方法。