JPS6362690A

JPS6362690A - ハンドの把持確認方法

Info

Publication number: JPS6362690A
Application number: JP20756886A
Authority: JP
Inventors: 真司神田; 次人丸山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-09-03
Filing date: 1986-09-03
Publication date: 1988-03-18

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】〔目　次〕概要産業上の利用分野従来の技術発明が解決しようとする問題点問題点を解決するための手段（第１図）作用実施例（ａ）　　一実施例の説明（第２図、第３図、第４図、第５図）（１））　　他の実施例の説明（Ｃ）別の実施例の説明発明の効果〔概　要〕圧電素子をアクチュエータとして用いたノ・ンドの把持
確認方法において、ハンドに設けた力センサの検出出力
を監視し、検出出力と圧電素子の駆動信号による蓄積電
荷量との関係から対象物体の把持を確認するようにして
、簡易な構成で把持確認を行なえるようにしたものであ
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、圧電素子をアクチュエータとして用いたハン
ドのための把持確認方法に関し、ハンドを大型化せずに
且つ簡易に把持確認を行なうことのできるハンドの把持
確認方法に関する。

近年ロボットが行なう作業の高機能化が要求されておシ
、特に微小物体に対する作業が求められている。

例えば、数百ミクロン程度のきわめて細く切れ易い線材
などを把持し、止め具などへ挿入、固定する作業など２
人間の作業でやっかいなものに対する作業が要求されて
いる。

このような作業を行なうには、ハンド自体も小型化する
必要があり、アクチュエータとして、モータやマグネッ
ト等を用いることは小型化が不可能である。このため、
変位量は少ないが小型化できる圧電素子をアクチュエー
タとして用いたハンドが提案されている。

係るハンドにおいては、対象物体が微少なものであるこ
とから、自動的に把持を確認できる方法が望まれている
。

〔従来の技術〕

一般に、ハンドの把持を確認する方法としては。

視覚センサを用いる方法と、変位センサを用いる方法が
知られている。

視覚センサを用いる方法は、カメラなどによってハンド
の状態を撮像し２画像処理によって把持を検出するもの
である。

一方、変位センザを用いる方法は、力センサ又は接触セ
ンサを併用し、力センサ又は接触センサの出力発生時の
変位センサによる変位と、ハンドが完全に閉じた時のハ
ンドの変位との比較によって把持を確認するものである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、視覚センサを用いる方法は、いわゆる視
覚認識システムを設けることから、構成が複雑化し且つ
高価とならざるをえないという問題がある。

一方、変位センサを用いる方法は２把持力、引張力、押
付力の検出のための力センサの他に、変位センサを必要
とする問題がある他に、一般に変位センサは、形状の小
型なものがなく、ハンドに取付けると、ハンドの形状が
大となるという問題があシ、微小物体への作業に不向き
である。

本発明は、ハンドを小型化でき且つ容易に把持確認可能
なハンドの把持確認方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

図中、１はハンドであり２図では一対のベース１０ａ　
、１０ｂの各々に一対の圧電素子１１ａ、ｌｌｂがアク
チュエータとして設けられ、ベース１０ａ。

１０ｂに軸１３ａ、１３ｂを中心に回動可能な逆り字形
形状の指部１２ａ、１２ｂが設けられ、指部１２ａ。

１２ｂは作用点で圧電素子１１ａ、ｌｌｂに駆動されて
開閉動作を行なうものである。２は力センサであシ、指
部１２Ｈに設けられ、ノ・ント″／７．（指部１２ａ）
に加わる力を検出するものであり２例えば。

平行バネと歪ゲージで構成されているものである。

３は制御部であシ、圧電素子１１ａ、ｌｌｂを電圧又は
電流の駆動信号ＤＳを与え、駆動するとともに。

力センサ２の検出出力ＦＳを監視するものである。

本発明では１把持のために駆動信号Ｄ８を与えた時の検
出出力ＦＳを監視することによって、検出出力ＦＳと駆
動信号ＤＳによる圧電素子１１ａ。

１１ｂ　　の蓄積電荷量の関係から把持を確認するもの
である。

〔作　用〕

本発明では、圧電素子１１　ａ　、　１１．　ｂの蓄積
電荷量と変位は第１図（１３）に示す如くほぼ線形であ
ることを利用して、駆動信号ＤＳによる蓄積電荷量によ
って変位を推定できる。例えば、電圧駆動なら。

駆動電圧の大きさが、電流駆動なら駆動電流の積分量が
蓄積電荷量となる。

従って、駆動信号による蓄積電荷量と力センサ２の検出
出力によって、物体を把持したか否かを確認できる。

即ち、力センサ２の検出出力発生時の蓄積電荷量（即ち
変位）がハンド閉時の蓄積電荷量以下なら９把持成功と
し、逆に、物体の把持に要する蓄積電荷量（変位）を与
えた時に力センサ２の検出出力が有れば２把持成功、無
ければ把持失敗と判定できる。

〔実施例〕

（ａ）　　一実施例の説明第２図は本発明の一実施例構成図であり、′ｔＭ、圧駆
動の例を示しである。

図中、第１図で示したものと同一のものは同一の記号で
示してあり、３０はアンプであり、力センサ２の検出出
力電圧■を増幅するもの、３１はアナログ／デシタルコ
ンバータ（以下Ａ／Ｄコンバータと称す）であり、アン
プ３０の出力電圧■をデジタル値に変換するもの、３２
はプロセッサ（以下ＣＰＵと称す）であシ、後述する如
く圧電素子１１ａ、ｌｌｂを駆動し２把持確認を行なう
ものであり、メモリ３２ａを有するもの、３３はデジタ
ル／アナログコンバータ（以下Ｄ／Ａコンバータと称す
）であり、ＣＰＵ３２の駆動電圧をアナログ量に変換す
るもの、３４はアンプであり、アナログの駆動電圧ＶＩ
Ｎを増幅して、圧電素子１１ａ、１１ｂに与えるもので
ある。

第３図は圧電素子の入力電圧−変位特性図である０ハンド１の圧電素子１１ａ、ｌｌｂは、電圧に比例して
素子自身が伸びる。即ち変位する。入力電圧と変位の関
係は、ヒステリシスを有しているが。

第３図の如くほぼ線形である。一般に圧電素子１１ａ、
ｌｌｂはコンデンサと考えられるから、Ｑ＝Ｃ■によっ
て蓄積電荷量Ｑは入力電圧■に比例し。

従って蓄積電荷量Ｑは変位と比例する。

従って、入力電圧Ｖを高めれば、圧電素子１１ａ、１１
ｂは第２図の矢印方向に伸び指部１２ａ。

１２ｂを軸１３ａ、１３ｂを中心に回転し、指部１２ａ
、１２ｂの先端を第２図の如く回転し、物体の把持を可
能とする。

第４図は第２図構成における初期設定動作フロー図であ
る。

■　ＣＰＵ３２は、無把持状態において、力センサ２の
出力電圧Ｖｏをアンプ３０．Ａ／Ｄコンバータ３１を介
して取込み、メモリ３２ａに格納する。

■　次に、ＣＰＵ３２は、ハンド１を閉方向に駆動すべ
く、入力電圧■ＩＮを２例えば２０ボルトステツプで変
化させ、Ｄ／Ａコンバータ３３．アンプ３４を介し圧電
素子１．１．　ａ　、　１１１３を駆動する０入力端子ＶＩＮの変化毎に、力センサ２の出力電圧■１
を取込み、■ｌ：Ｖｏ＋△■となったかを判定し。

■、＜■。十△■なら、入力電圧ＶＩＮを１ステツプ上
昇し、同様に出力電圧■ｌの判定を行々う。

■　ＣＰＵ３２は出力電圧■１が（Ｖｏ十△■）と一致
したと判定すると、との時の圧電素子ＶＩ　Ｎ　Ｉをメ
モリ３２ａに記憶する。

即ち、ハンド１が完全に閉じた時に生じる力センサ２の
出力■１と、無把持状態である力センサ３の出力電圧Ｖ
。（通常篤＝０）との電圧差が予定の△■になった時の
圧電素子１１．　ａ　、　１　ｌ　ｂへの入力電圧Ｖ、
Ｎ、を記憶しておく。この△■は把持力に相当する。

■　そして、ＣＰＵ３２は入力電圧ＶＩＮをオフとし、
ハンド１を初期状態に戻し、初期設定を終了する。

このようにして、ハンド１が完全に閉じた時の入力電圧
ＶＩＮ＋（即ち、蓄積電荷量）を測定する。

次に、実際の把持動作を行なう。

第５図は第２図構成における把持確認フロー図である。

■　ＣＰＵ３２は２例えば２０ボルトステツプで入力電
圧■ＩＮを出力し、Ｄ／Ａコンバータ３３゜アンプ３４
を介し圧電素子１１．　ａ　、　１１　ｂを駆動する。

Ｃｌ”　Ｕ　３２は、入力電圧ｖＸＮの変化毎に、力セ
ンサ２の出力電圧■１を取り込み、Ｖ、＝Ｖｏ十△■に
なったかを判定する。

Ｖ＋　＜　Ｖｏ十△■なら、入力電圧Ｖ’＋Ｎを１スデ
ツブ上昇し、同様に出力電圧■１の判定を行なう。

■　ＣＰＵ３２は、力センサ２の出力電圧■１が（■ｏ
＋Δ■）と一致したと判定すると、その時の圧電素子１
１ａ、ｌｌｂの入力電圧ＶＩＮ２と第４図で測定したハ
ンド１の完全閉時の入力電圧ＶＴ　Ｎ　ｌとを比較する
。

■　ＣＰＵ３２は、　ＶＩＮＩ　＞　ＶＩＮ２なら、ハ
ンド１の完全閉時前の入力電圧、即ち変位で、力センサ
２から所定の把持力△■が検出されているから。

把持成功とする。

逆に、　ＶＩＮＩ　＝　ＶＩＮ２なら、ハンド１の完全
閉時であるから、ハンド１の完全閉時として把持失敗と
判定する。

即ち、対象物体の把持に成功すれば、圧電素子１１ａ、
ｌｌｂに加える入力電圧が、完全にノ・ンド１を閉じさ
せるのに必要となる電圧Ｖ’ｌＮ１よシ低いものである
から、これを利用しているのである。

このようにして、力センサ２の出力と圧電素子１１ａ、
ｌｌｂへの入力電圧との関係から、ノ・ンド１の把持の
成功、失敗を確認できる０又、この実施例では、対象物
体の太さ又は大きさによらず２把持確認が可能となる。

（ｂ）　　他の実施例の説明上述の実施例では、電圧駆動形のもので説明したが、電
流駆動形のものも同様に適用できる。圧電素子は、電流
積分量と変位の関係は、第２図の電圧−変位の関係よシ
一層線型を示すので、精度を高めることができる。

この場合は、電流は、パルス状に与え、電流パルスの個
数によって積分量を入力電圧ＶＩＮＩ　ｔ　ＶＩＮ２の
代りに得れば、第４図、第５図と同一のフローで実現で
きる。

（Ｃ）　　別の実施例の説明ハンド１が把持する対象物の太さや大きさが一定の場合
には、前述の如く、ステップ状の入力電圧を変化させた
り、入力電流パルスを順次与えなから力センサ２の出力
電圧を監視２判定しなくてもよい。

この場合には、予じめ、ノ・ンド１で対象物体を把持せ
しめた時の入力電圧Ｖ、、、又は電流積分値を測定して
おく。そして、対象物体の把持に際し。

測定した入力電圧ＶＩＮ２又は電流積分値をＤ／Ａコン
バータ３３．アンプ３４を介し圧電素子１１ａ。

１１ｂに与えた時の力センサ２の出力Ｖ＋＝　（Ｖｏ十
Δ■）となれば２把持成功、逆にそうでなければ把持失
敗と判定できる。

又、ハンド１は、第１図及び第２図の構成のものに限ら
れず、要するにアクチュエータとして圧電素子を用いた
ものであればよい。

以上本発明を実施例により説明したが２本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり。

本発明からこれらを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に２本発明によれば、力センサの出力と
圧電素子への駆動信号による蓄積電荷量から把持確認を
行っているので、ノ・ンドを大型化する必要がないとい
う効果を奏し、特に微小物体の作業に好適である。

又２把持確認も簡単に実現できるという効果を奏し、容
易に把持確認機能を付与することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図。第２図は本発明の一実施例構成図。第３図は圧電素子の入力電圧−変位特性図。第４図は第２図における初期設定動作フロー図。第５図は第２図における把持確認動作フロー図である。図中、１・・・ハンド。２・・・力センサ。３・・・制御部。１１ａ、ｌｌｂ・・・圧電素子。

Claims

【特許請求の範囲】蓄積電荷量と変位が比例する圧電素子（１１ａ、１１ｂ
）をアクチュエータとして用い、制御部（３）の駆動信
号によつて該圧電素子（１１ａ、１１ｂ）を変位させて
対象物体を把持するハンド（１）のための把持確認方法
において、該ハンドに加わる力を検出する力センサ（２）の検出出
力を該制御部（３）が監視し、該検出出力と、該駆動信号による蓄積電荷量との関係か
ら該対象物体の把持を確認することを特徴とするハンド
の把持確認方法。