WO2023022195A1 - 把持装置及び把持装置の制御方法 - Google Patents

把持装置及び把持装置の制御方法 Download PDF

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WO2023022195A1
WO2023022195A1 PCT/JP2022/031208 JP2022031208W WO2023022195A1 WO 2023022195 A1 WO2023022195 A1 WO 2023022195A1 JP 2022031208 W JP2022031208 W JP 2022031208W WO 2023022195 A1 WO2023022195 A1 WO 2023022195A1
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WO
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command value
value
unit
force
gripping
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/031208
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊輝 木村
友佑 青木
玲治 山▲崎▼
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members

Definitions

  • the present disclosure relates to a gripping device and a gripping device control method.
  • a gripping device called a manipulator or gripper is used to grip objects to be gripped, such as mechanical and electrical parts.
  • Patent Document 1 an article gripping position of an article gripped by a hand portion of an assembly robot is detected, and the article gripping position is compared with a preset reference article gripping reference position to determine both positions.
  • a control method for driving and controlling the article assembling robot based on the amount of deviation is disclosed.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 includes a comparison means that compares the detection result of the force information detection means in the work state during normal assembly operation in advance with the current force information detected by the force information detection means.
  • a force control system for an assembly robot is disclosed.
  • Patent document 2 discloses that when the current force information does not match the target value of the corresponding stage as a comparison result of a comparison means, a correction signal is generated to move the assembly robot in the direction of making them match, and the robot is controlled. It is disclosed to provide a correction means that outputs to the means.
  • Patent document 3 discloses control for detecting the actual contact position with respect to the object based on the output of a fingertip force sensor of a multi-fingered hand unit, and correcting the position information of the object based on the detected contact position information.
  • a robotic device is disclosed that includes a unit.
  • the present disclosure provides a gripping device capable of gripping a gripping object without crushing it.
  • a drive unit including a motor and a detection unit that detects the position and speed of a rotating shaft of the motor; a motor drive unit for detecting a current value of a current supplied to the motor, a first finger, and a second finger; A gripping portion that grips an object with the first finger portion and the second finger portion at different intervals, and when the object is gripped with the first finger portion and the second finger portion, the first finger portion and the second finger portion grip the object.
  • a force detection unit for detecting a gripping force with which the first finger and the second finger grip the object; a control unit for outputting the current operation value to the control unit, the control unit including a force control calculation unit, a position command value generation unit, a contact determination unit, a switching unit, a position/speed calculation unit, and a current calculation wherein the force control calculation unit converts the force command value into a first position command value, the position command value generation unit generates a second position command value, and the contact determination unit
  • the switching unit detects that the first finger or the second finger touches the object, and the switching unit determines whether the contact determination unit determines whether the first finger or the second finger touches the object.
  • the gripping device is provided in which the control unit sets the first position command value to the position detection value detected by the detection unit when switching from the second position command value to the first position command value.
  • the gripping target can be gripped without being crushed.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a grasping device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the functional configuration of the grasping device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the functional configuration of an arithmetic processing unit included in the control unit of the gripping device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration of an operation value calculation section of an arithmetic processing section included in the control section of the gripping device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration of an admittance control calculation section of a calculation processing section included in the control section of the gripping apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the functional configuration of the position/velocity calculation section of the calculation processing section of the control section of the gripping apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the functional configuration of a current calculation section of a calculation processing section included in the control section of the gripping device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the functional configuration of a position command value generation unit of an arithmetic processing unit included in the control unit of the gripping device according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the grasping device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the gripping device of the comparative example.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the gripping device according to the first embodiment and the gripping device of the comparative example.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the gripping device according to the first embodiment and the gripping device of the comparative example.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a functional configuration of an arithmetic processing unit included in a control unit of a gripping device according to the second embodiment;
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining the processing of the force command generation unit of the arithmetic processing unit of the control unit of the gripping device according to the second embodiment.
  • 15A and 15B are diagrams for explaining the operation of the grasping device according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining the processing of the force command generation unit of the arithmetic processing unit of the control unit of the gripping device according to the third embodiment.
  • 17A and 17B are diagrams for explaining the operation of the grasping device according to the third embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart for explaining the processing of the force command generation unit of the arithmetic processing unit of the control unit of the gripping device according to the fourth embodiment.
  • 19A and 19B are diagrams for explaining the operation of the gripping device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a gripping device 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the functional configuration of the gripping device 1 according to this embodiment.
  • FIG. 1 is set with a virtual three-dimensional coordinate system (XYZ orthogonal coordinate system) consisting of mutually orthogonal X-, Y-, and Z-axes (XYZ axes).
  • XYZ orthogonal coordinate system consisting of mutually orthogonal X-, Y-, and Z-axes (XYZ axes).
  • the coordinate system is defined for explanation and does not limit the orientation of the gripping device 1 .
  • the X-axis direction is the direction in which the first finger portion 21a and the second finger portion 21b extend.
  • the Y-axis direction is the direction in which the first finger portion 21a and the second finger portion 21b move.
  • the Z-axis is a direction perpendicular to the X-axis and the Y-axis.
  • the gripping device 1 for example, is attached to the tip of the arm of the robot and grips the gripping target TGT. Specifically, the gripping device 1 grips the gripping target TGT between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • the gripping device 1 includes a driving section 10 , a gripping section 20 , a force detecting section 30 , a motor driving section 40 and a control section 50 . Each element of the gripping device 1 will be described in detail.
  • control unit 50 and the motor driving unit 40 are connected by a wiring Lm1. Further, the motor driving section 40 and the driving section 10, more specifically, the motor driving section 40 and the power section 11 (motor 11m) of the driving section 10 are connected by a wiring Lm2. Furthermore, the control unit 50 and the driving unit 10, more specifically, the power unit 11 (encoder 11e) of the driving unit 10 are connected by a wiring Lm3.
  • the drive unit 10 changes the distance between the first finger 21a and the second finger 21b. Specifically, the drive unit 10 moves the first finger 21a and the second finger 21b in opposite directions in the Y-axis direction.
  • the drive unit 10 includes a power unit 11 and a motion conversion unit 12. Details of each of the power unit 11 and the motion conversion unit 12 will be described.
  • the power unit 11 rotates the rotary shaft based on electric power supplied from the motor drive unit 40 via the wiring Lm2.
  • the power unit 11 converts the electric power into rotational motion and transmits it to the motion conversion unit 12 .
  • the power unit 11 includes a motor 11m and an encoder 11e.
  • the motor 11m is, for example, an AC (Alternating Current) motor or a stepping motor.
  • the motor 11m rotates the rotating shaft based on the electric power (supplied power Pd) supplied from the motor driving section 40 .
  • the supplied power Pd is determined based on the current manipulation value MVi. Therefore, the motor 11m rotates based on the current manipulation value MVi.
  • the motor 11m has a configuration known as a motor such as a rotating shaft, a stator, and a rotor.
  • the encoder 11e detects the position and rotation speed of the rotating shaft of the motor 11m.
  • the encoder 11e outputs the detected result to the control section 50 via the wiring Lm3.
  • the encoder 11e is an example of a detection unit.
  • the motion converter 12 converts the rotational motion transmitted from the motor 11m into linear motion in the Y-axis direction.
  • the motion conversion unit 12 is configured by mechanical parts such as gears, worm gears, and cams, for example.
  • the motion converting section 12 includes a moving section 12a and a moving section 12b protruding from the housing 12c. Each of the moving part 12a and the moving part 12b is movable with respect to the housing 12c.
  • the motion conversion unit 12 converts the rotary motion transmitted from the motor 11m into linear motion for moving the moving units 12a and 12b in the Y-axis direction with respect to the housing 12c.
  • the moving part 12a moves in the +Y direction in the Y-axis direction.
  • the moving part 12a moves in the -Y direction in the Y-axis direction.
  • the moving portion 12b moves in the -Y direction in the Y-axis direction.
  • the moving part 12b moves in the +Y direction in the Y-axis direction.
  • the moving parts 12a and 12b move in opposite directions in the Y-axis direction, specifically, in directions away from each other in the Y-axis direction. Therefore, when the motor 11m rotates in one direction, the distance between the moving parts 12a and 12b increases. Further, when the motor 11m rotates in the opposite direction, the moving parts 12a and 12b move in opposite directions in the Y-axis direction, specifically, in directions in which they approach each other in the Y-axis direction. Therefore, when the motor 11m rotates in the opposite direction, the distance between the moving parts 12a and 12b is narrowed.
  • the driving section 10 can change the distance between the moving section 12a and the moving section 12b by rotating the motor 11m.
  • the gripping part 20 grips the gripping target TGT between the first finger part 21a and the second finger part 21b by the driving part 10 .
  • the grip portion 20 includes a first finger portion 21a and a first holding portion 22a that holds the first finger portion 21a on the +Y side in the Y-axis direction with respect to the central axis Ac.
  • the first finger portion 21a is fixed to the first holding portion 22a.
  • the first holding portion 22a is fixed to the moving portion 12a via a first force sensor 31a, which will be described later.
  • the gripping device 1 includes a fixing portion 15a for fixing the first force sensor 31a to the moving portion 12a.
  • the grip portion 20 includes a second finger portion 21b and a second holding portion 22b that holds the second finger portion 21b on the -Y side in the Y-axis direction with respect to the central axis Ac.
  • the second finger portion 21b is fixed to the second holding portion 22b.
  • the second holding portion 22b is fixed to the moving portion 12b via a second force sensor 31b, which will be described later.
  • the gripping device 1 includes a fixing portion 15b for fixing the second force sensor 31b to the moving portion 12b.
  • the first finger portion 21a moves in the Y-axis direction together with the movement of the moving portion 12a in the Y-axis direction.
  • the second finger 21b moves in the Y-axis direction together with the movement of the moving part 12b in the Y-axis direction. Therefore, when the distance between the moving parts 12a and 12b changes, the distance D between the first finger part 21a and the second finger part 21b changes. By narrowing the distance D between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b, the gripping portion 20 grips the gripping target TGT with the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • the gripping of the gripping target TGT by the gripping portion 20 is not limited to the case of sandwiching the gripping target TGT between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • a ring-shaped object to be grasped may be grasped by inserting fingers inside the ring and opening the fingers from the inside to the outside.
  • the force detection unit 30 detects the force (gripping force) applied between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b when the gripping portion 20 grips the gripping target TGT.
  • the force detection unit 30 includes a first force sensor 31a and a second force sensor 31b.
  • Each of the first force sensor 31a and the second force sensor 31b is, for example, a six-axis force sensor.
  • the first force sensor 31a is connected to the control unit 50 via wiring La. Also, the second force sensor 31b is connected to the control unit 50 via the wiring Lb.
  • the force detection unit 30 uses the detection result regarding the force in the Y-axis direction in the output of the 6-axis force sensor.
  • the first force sensor 31a is fixed to the first holding portion 22a that holds the first finger portion 21a. Further, the first force sensor 31a is fixed to the moving portion 12a via the fixing portion 15a. The first force sensor 31a detects the force with which the gripping object TGT presses the first finger portion 21a when the gripping portion 20 grips the gripping object TGT.
  • the second force sensor 31b is fixed to the second holding portion 22b that holds the second finger portion 21b. Also, the second force sensor 31b is fixed to the moving portion 12b via the fixing portion 15b. The second force sensor 31b detects the force with which the gripping object TGT presses the second finger portion 21b when the gripping portion 20 grips the gripping object TGT.
  • the gripping device 1 includes the force detection unit 30 between the driving unit 10 and the gripping unit 20.
  • the force detection unit 30 is provided between the driving unit 10 and the gripping unit 20 is not limited to
  • the gripping device 1 may include the first force sensor 31a and the second force sensor 31b at the tips of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b, respectively.
  • the type of force sensor is not limited as long as it can detect the gripping force applied between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensor capable of detecting force may be used, or a piezoelectric element or a strain gauge may be used.
  • a MEMS sensor or a strain gauge a strain-generating body that generates strain by an external force may be used in order to detect the sense of force, or a part of the grip part 20 may be used as the strain-generating body.
  • the force detection unit 30 includes the first force sensor 31a and the second force sensor 31b, but only one of the first force sensor 31a and the second force sensor 31b is used. You may prepare. That is, only one of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b may be provided with the force sensor.
  • the motor drive unit 40 supplies power (supplied power Pd) to the drive unit 10, more specifically, the motor 11m based on an operation command (current control signal Ip) from the control unit 50.
  • the driving section 10 is driven by electric power supplied from the motor driving section 40 .
  • the drive unit 10 is driven by the electric power supplied from the motor drive unit 40 , so that the drive unit 10 operates according to the operation command from the control unit 50 .
  • the motor driving unit 40 outputs the current value (driving current value Im) of the power supplied to the driving unit 10 to the control unit 50 .
  • the control unit 50 controls the driving unit 10 using the current value of the current supplied to the driving unit 10 by the motor driving unit 40 .
  • Control unit 50 controls the driving unit 10 so that the gripping force (the first gripping force value Fma and the second gripping force value Fmb) detected by the force detection unit 30 becomes a desired gripping force. Further, the control unit 50 uses the position (position information ⁇ m) and rotation speed (speed information vm) of the rotary shaft detected by the encoder 11e and the current signal (drive current value Im) from the motor drive unit 40. to control.
  • the control unit 50 is composed of, for example, a microprocessing unit including a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory).
  • the control unit 50 performs processing by having the CPU expand a program recorded in the ROM into the RAM and execute the program.
  • the control unit 50 includes an arithmetic processing unit 51, a motor control unit 52, a motor operation data acquisition unit 53, and a force measurement data acquisition unit 54.
  • the arithmetic processing unit 51 outputs the current manipulation value MVi to the motor control unit 52 .
  • the motor operation data acquisition unit 53 obtains a current detection value PVi that is the current value of the drive current supplied from the motor drive unit 40 to the power unit 11 (motor 11m), a position detection value PV ⁇ of the rotating shaft of the motor 11m, and a position of the rotating shaft
  • the speed detection value PVv is output to the arithmetic processing unit 51 .
  • the force measurement data acquisition unit 54 outputs the gripping force detection value PVf of the gripping force F received from the gripping object TGT detected by the force detection unit 30 to the arithmetic processing unit 51 . Details of each element are described below.
  • the arithmetic processing unit 51 calculates an operation value for operating the driving unit 10 so that the control value becomes the target value. Specifically, the arithmetic processing unit 51 calculates the current manipulation value MVi so that the gripping force detection value PVf, which is the control value, becomes the gripping force value of the target value. Details of the arithmetic processing unit 51 will be described later. In addition, in the arithmetic processing unit 51 according to the present embodiment, the current manipulation value MVi is output as the manipulation value.
  • the motor control unit 52 outputs an operation value for operating the power unit 11, specifically the motor 11m, to the motor drive unit 40.
  • the motor control unit 52 may output an analog signal such as a voltage signal or a current signal, or may output a digital signal as long as it can be input to the motor driving unit 40. .
  • the motor driving section 40 supplies the power supply Pd to the motor 11m of the power section 11 based on the current control signal Ip.
  • the motor operation data acquisition unit 53 acquires motor operation data regarding the operating state of the power unit 11 from the power unit 11 and the motor drive unit 40 . Specifically, the motor operation data acquisition unit 53 acquires from the motor drive unit 40 the drive current value Im of the supply power Pd supplied to the power unit 11 by the motor drive unit 40 . Further, the motor operation data acquisition unit 53 acquires position information ⁇ m and speed information vm of the rotation shaft of the motor 11m from the encoder 11e.
  • the motor operation data acquisition unit 53 may acquire the drive current value Im from the motor drive unit 40, for example, as an analog signal or as a digital signal. Similarly, the motor operation data acquisition unit 53 may acquire each of the position information ⁇ m and the speed information vm from the encoder 11e using, for example, analog signals or digital signals.
  • the motor operation data acquisition unit 53 outputs the current detection value PVi to the arithmetic processing unit 51 based on the acquired driving current value Im. Further, the motor operation data acquisition unit 53 outputs the position detection value PV ⁇ to the arithmetic processing unit 51 based on the acquired position information ⁇ m. Furthermore, the motor operation data acquisition unit 53 outputs the speed detection value PVv to the arithmetic processing unit 51 based on the acquired speed information vm.
  • the force measurement data acquisition unit 54 acquires measurement data of the gripping force F from the force detection unit 30 . Specifically, the force measurement data acquisition unit 54 acquires the first gripping force value Fma from the first force sensor 31a. The force measurement data acquisition unit 54 also acquires the second gripping force value Fmb from the second force sensor 31b.
  • the force measurement data acquisition unit 54 may acquire the first gripping force value Fma from the first force sensor 31a, for example, as an analog signal or as a digital signal. Similarly, the force measurement data acquisition unit 54 may acquire the second gripping force value Fmb from the second force sensor 31b as an analog signal or a digital signal, for example.
  • the force measurement data acquisition unit 54 outputs the gripping force detection value PVf to the arithmetic processing unit 51 based on the acquired first gripping force value Fma and second gripping force value Fmb. For example, the force measurement data acquisition unit 54 may output an average gripping force value of the first gripping force value Fma and the second gripping force value Fmb as the detected gripping force value PVf.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the functional configuration of the arithmetic processing section 51 included in the control section 50 of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • constituent elements outside the arithmetic processing unit 51 are collectively shown as an object OBJ controlled by the arithmetic processing unit 51 .
  • the controlled object OBJ includes, for example, the drive unit 10, the force detection unit 30, the motor drive unit 40, the motor control unit 52, the motor operation data acquisition unit 53, and the force measurement data acquisition unit .
  • the gripping apparatus 1 performs position/speed control until the gripping target TGT is contacted in order to perform high-speed operations until the gripping target TGT is contacted. After contact, control is performed by force control.
  • the arithmetic processing unit 51 determines the force command value SVf of the gripping force F. Further, the arithmetic processing unit 51 calculates the current manipulation value MVi so that the gripping force detection value PVf becomes the force command value SVf. Note that the arithmetic processing unit 51 uses the current detection value PVi, the position detection value PV ⁇ , and the speed detection value PVv to calculate the current manipulation value MVi.
  • the calculation processing unit 51 includes an operation value calculation unit 51a and a force command generation unit 51b.
  • the operation value calculation unit 51a calculates the current operation value MVi so that the gripping force detection value PVf becomes the force command value SVf set by the force command generation unit 51b.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the functional configuration of the operation value calculation section 51a of the calculation processing section 51 included in the control section 50 of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • "1/s" means integration.
  • the operation value calculation unit 51a includes an admittance control calculation unit 51a1, an integration calculation unit 51a2, a position/speed calculation unit 51a3, a current calculation unit 51a4, a position command value generation unit 51a5, a contact determination unit 51a6, and a switching unit 51a7. and a value holding unit 51a8.
  • the operation value calculator 51a further includes an addition/subtraction block A61. Each calculation unit will be described.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the functional configuration of the admittance control calculation section 51a1 of the calculation processing section 51 of the control section 50 of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • the admittance control calculation unit 51a1 adjusts the parameters of the virtual spring-mass-damper system by solving the differential equation shown in Equation 1.
  • ⁇ F is the difference between the force command value SVf and the gripping force detection value PVf
  • M (gain K11) is the mass
  • C (gain K12) is the damper damping coefficient
  • K (gain K13) is the spring constant
  • x is the displacement.
  • the admittance control calculation unit 51a1 calculates the difference between the force command value SVf and the gripping force detection value PVf using the addition/subtraction block A11. Then, the result calculated by the calculated integration block B11 (gain K11) is calculated by the gain block B13 (gain K12) and fed back to the addition/subtraction block A13. Further, the result calculated by the integration block B11 is calculated by the integration block B12, the calculated result is calculated by the gain block B14 (gain K13), and fed back to the addition/subtraction block A12. Then, the calculated result is output as the displacement command value SVd.
  • force control that uses only the spring constant K to calculate the displacement command value SVd from the gripping force detection value PVf may be performed.
  • the admittance control calculator 51a1 is an example of a force control calculator that converts the force command value SVf into the displacement command value SVd.
  • the method of converting the force command value SVf into the displacement command value SVd in the force control calculation section is not limited to the admittance control calculation section 51a1, and various methods can be applied.
  • the integration calculation section 51a2 integrates the displacement command value SVd output from the admittance control calculation section 51a1 and converts it into a position command value SV ⁇ .
  • the positions of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b are adjusted by the admittance control calculation section 51a1 and the integration calculation section 51a2 so that the gripping force detection value PVf balances with the force command value SVf.
  • the position/velocity calculator 51a3 calculates and outputs a current command value SVi such that the first finger 21a and the second finger 21b are placed at the position of the position command value SV ⁇ i output from the addition/subtraction block A1.
  • the position/velocity calculator 51a3 calculates (generates) the current command value SVi such that the position detection value PV ⁇ matches the position command value SV ⁇ i.
  • the position/velocity calculator 51a3 performs P (Proportional) control on position and PI (Proportional-Integral) control on velocity.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the functional configuration of the position/velocity calculation section 51a3 of the calculation processing section 51 of the control section 50 of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • the position/velocity calculation unit 51a3 obtains the difference between the position command value SV ⁇ i and the position detection value PV ⁇ using the addition/subtraction block A21. Then, the position/velocity calculator 51a3 performs calculation with the gain block B21 (gain K21) and calculates the difference from the speed detection value PVv with the addition/subtraction block A22. Then, the position/velocity calculator 51a3 calculates the obtained difference in a gain block B22 (gain K22) and an integration block B23 (gain K23), and adds the calculated results in an addition/subtraction block A23. Then, the position/velocity calculator 51a3 outputs the current command value SVi. Note that gains such as the gain K21 are appropriately determined in consideration of system response and the like.
  • the current calculator 51a4 converts the current command value SVi output from the position/velocity calculator 51a3 into a current manipulation value MVi.
  • the current calculator 51a4 calculates (generates) the current manipulation value MVi such that the current detection value PVi matches the current command value SVi.
  • the current calculator 51a4 performs PI control on the current.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the functional configuration of the current calculation section 51a4 of the calculation processing section 51 included in the control section 50 of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • the current calculation unit 51a4 obtains the difference between the current command value SVi and the current detection value PVi using the addition/subtraction block A31. Then, the current calculator 51a4 calculates the obtained difference in the gain block B31 (gain K31) and the integration block B32 (gain K32), and adds the calculated results in the addition/subtraction block A32. Then, the current calculator 51a4 outputs the current manipulated value MVi.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the functional configuration of the position command value generation section 51a5 of the operation value calculation section 51a included in the control section of the gripping device according to the second embodiment.
  • the position command value generator 51a5 calculates a position command value SV ⁇ 2 from the position displacement command value SVd ⁇ .
  • the positional displacement command value SVd.theta. corresponds to differentiation of the positional command value SV.theta.2.
  • Position command value SV ⁇ 2 increases in proportion to time.
  • the position command value SV ⁇ 2 represents the distance between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b. As the position command value SV ⁇ 2 increases, the distance between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b becomes narrower. The value changes until the first finger 21a and the second finger 21b finally come into contact with each other, that is, until the distance between the first finger 21a and the second finger 21b becomes zero.
  • the position command value generator 51a5 integrates the position displacement command value SVd ⁇ in the integration block B41. Then, the limit block B42 is set to a certain value or less, specifically, a value at which the first finger portion 21a and the second finger portion 21b come into contact with each other. Then, the position command value SV ⁇ 2 is output.
  • the method of generating the position command value SV ⁇ 2 in the position command value generation unit 51a5 described above is an example of the method of generating the position command value SV ⁇ 2, and the position command value SV ⁇ 2 may be generated using another method.
  • the contact determination unit 51a6 determines whether or not the gripping object TGT is in contact with the first finger 21a and the second finger 21b based on the gripping force detection value PVf. Then, the determination result is output as the switch signal SW to the switching section 51a7 and the value holding section 51a8.
  • switching portion 51a7 Based on the switch signal SW, the switching unit 51a7 outputs either the position command value SV ⁇ or the position command value SV ⁇ 2 as the position command value SV ⁇ i to the position/velocity calculation unit 51a3.
  • One of the inputs of the switching unit 51a7 is connected to the integration calculation unit 51a2, and the other is connected to the position command value generation unit 51a5.
  • the output of the switching unit 252a7 is connected to the position/velocity calculation unit 51a3.
  • the contact determination section 51a6 and the switching section 51a7 switch control before and after the first finger portion 21a and the second finger portion 21b come into contact with the gripping object TGT. Specifically, until the first finger portion 21a and the second finger portion 21b come into contact with the gripping object TGT, the switching portion 51a7 changes the position command value SV ⁇ 2 output by the position command value generating portion 51a5 to the position command value SV ⁇ i. is input to the position/velocity calculator 51a3. Therefore, until the first finger portion 21a and the second finger portion 21b contact the gripped object TGT, the gripping device 1 according to the first embodiment controls the driving portion 10 by position/speed control.
  • the gripping device 1 controls the drive unit 10 by position/speed control until the first finger 21a and the second finger 21b come into contact with the gripping object TGT. 21a and the second finger 21b can be moved.
  • the gripping device 1 controls the driving portion 10 by force control.
  • the gripping device 1 controls the drive unit 10 by force control after the first finger portions 21a and the second finger portions 21b contact the gripped object TGT. By slowly moving the second finger portion 21b, the grip target TGT can be delicately gripped.
  • the value holding unit 51a8 Based on the switch signal SW, the value holding unit 51a8 outputs the position detection value PV ⁇ when the gripping object TGT contacts the first finger portion 21a and the second finger portion 21b as the position command value SV ⁇ 0.
  • the addition/subtraction block A61 adds the position command value SV ⁇ output from the integral calculation unit 51a2 and the position command value SV ⁇ 0 output from the value holding unit 51a8, and outputs the position command value SV ⁇ i to the position/velocity calculation unit 51a3.
  • the force command generator 51b outputs a constant force command value SVf.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • the vertical axis in FIG. 9 represents position values such as the position command value SV ⁇ and the position detection value PV ⁇ . The same applies to the vertical axes in FIGS. 10, 11 and 12.
  • FIG. The horizontal axis in FIG. 9 represents time after the start of the operation. The same applies to the horizontal axes of FIGS. 10, 11 and 12.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • the vertical axis in FIG. 9 represents position values such as the position command value SV ⁇ and the position detection value PV ⁇ . The same applies to the vertical axes in FIGS. 10, 11 and 12.
  • FIG. 9 represents time after the start of the operation. The same applies to the horizontal axes of FIGS. 10, 11 and 12.
  • the line Lsv indicates the position command value SV ⁇ i input to the position/speed calculator 51a3, and the line Lpv indicates the detected position value PV ⁇ .
  • a time td indicates a time during which the first finger portion 21a and the second finger portion 21b are in contact with the gripping object TGT.
  • the operation value calculation unit 51a changes the position command value SV ⁇ to the position detection value PV ⁇ at time td at time td when the first finger 21a and second finger 21b contact the gripping object TGT. That is, as indicated by arrow A in FIG. 9, position command value SV ⁇ is changed to position detection value PV ⁇ at time td.
  • the operation value calculator 51a By changing the position command value SV ⁇ at time td to the position detection value PV ⁇ at time td by the operation value calculator 51a, the fluctuation of the position detection value PV ⁇ can be reduced as shown by Ra. Also, the convergence of the detected position value PV ⁇ can be hastened.
  • the position command value SV ⁇ is not changed.
  • the line Lsvz indicates the position command value SV ⁇ i input to the position/velocity calculator 51a3 of the gripping device of the comparative example
  • the line Lpvz indicates the position detection value PV ⁇ of the gripping device of the comparative example.
  • FIG. 11 shows a graph summarizing the position command values SV ⁇ of the gripping device 1 according to the first embodiment and the gripping device of the comparative example.
  • FIG. 12 shows a graph summarizing the position detection values PV ⁇ of the gripping device 1 according to the first embodiment and the gripping device of the comparative example.
  • the gripping device 1 according to the first embodiment it is possible to suppress hunting when switching control compared to the gripping device of the comparative example. By suppressing hunting, the gripping device 1 according to the first embodiment can grip the gripping target TGT without crushing it significantly after gripping the gripping target TGT. Further, according to the gripping device 1 according to the first embodiment, convergence after switching control can be made faster than the gripping device of the comparative example.
  • ⁇ Action/effect> According to the grasping apparatus 1 according to the first embodiment, control having both high-speed position/speed control and delicacy of force control can be performed. According to the gripping device 1 according to the first embodiment, when the first finger portion 21a and the second finger portion 21b contact the gripping object TGT, the position detection value PV ⁇ when the position command value SV ⁇ i is touched. By doing so, it is possible to prevent the gripping target TGT from being crushed when the gripping target TGT is gripped.
  • the gripping device 1 by performing control using the gripping force detection value PVf detected by the force detection unit 30, it is possible to stably grip the gripping target TGT with a constant gripping force. . Further, according to the gripping device 1 according to the first embodiment, by performing control using the gripping force detection value PVf detected by the force detection unit 30, it is possible to stably grip with a low gripping force.
  • the change in the gripping positions of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b becomes large, and the influence of the cogging torque that depends on the position of the magnet and the iron core of the motor is reduced. Even if it is greatly affected, the influence of the cogging torque of the motor, which is a position-dependent disturbance, can be compensated for by controlling using the admittance control calculation unit 51a1.
  • the position command value SV ⁇ is an example of the first position command value
  • the position command value SV ⁇ 2 is an example of the second position command value.
  • the gripping device according to the second embodiment includes an arithmetic processing unit 251 instead of the arithmetic processing unit 51 of the gripping device 1 according to the first embodiment. Further, the gripping apparatus according to the second embodiment includes a force command generating section 251b instead of the force command generating section 51b of the gripping apparatus 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the functional configuration of the arithmetic processing section 251 included in the control section of the gripping device according to the second embodiment.
  • the force command generation unit 251b generates a force command value SVf based on the gripping force detection value PVf.
  • FIG. 14 is a flow chart for explaining the processing of the force command generation section 251b of the arithmetic processing section 251 of the control section of the gripping device according to the second embodiment.
  • 15A and 15B are diagrams for explaining the operation of the gripping device 1 according to the second embodiment.
  • the vertical axis in FIG. 15 represents the force value of the force command value SVf or the gripping force detection value PVf.
  • the horizontal axis of FIG. 15 represents the time after contact is detected.
  • Step S10 the force command generation unit 251b determines whether contact of the first finger 21a and the second finger 21b of the gripping unit 20 to the gripping object TGT has been detected.
  • the force command generator 251b determines that the first finger 21a and the second finger 21b of the grip 20 have come into contact, for example, when the gripping force detection value PVf is greater than a predetermined value.
  • step S10 When the force command generator 251b detects that the first finger 21a and the second finger 21b are in contact with the grasped object TGT (Yes in step S10), the force command generator 251b proceeds to step S20. If the force command generator 251b does not detect contact of the first finger 21a and the second finger 21b with the grasped object TGT (No in step S10), the force command generator 251b repeats step S10. .
  • Step S20 Next, the force command generator 251b outputs the reference command value F0 to the operation value calculator 51a as the force command value SVf.
  • the manipulated value calculator 51a calculates the current manipulated value MVi using the reference command value F0 as the force command value SVf.
  • Step S30 the force command generator 251b starts time measurement. It is desirable that step S30 be performed at the same time as step S20 or as soon as possible after step S20 is performed.
  • the force command generator 251b determines whether the absolute value of the difference between the gripping force detection value PVf and the reference response value is less than the threshold.
  • the reference response value is the gripping force detection value PVf with respect to the time from contact when gripping the gripping object TGT having the reference hardness.
  • the reference response value may be an actually measured value or a theoretically obtained value. Any value may be set as the reference response value.
  • FIG. 15 shows the value of the reference response value with respect to time by the line Lpn. If the grip force detection value PVf is larger than the line Lpn, it is estimated that the grip target TGT is harder than the reference hardness. Also, if the grip force detection value PVf is smaller than the line Lpn, it is estimated that the grip target TGT is softer than the reference hardness.
  • the line Lph represents the gripping force detection value PVf when gripping the gripping target TGT having a hardness higher than the reference hardness.
  • a line Lps represents the gripping force detection value PVf when the gripping target TGT having a softer hardness than the reference hardness is gripped.
  • step S40 When the absolute value of the difference between the grip force detection value PVf and the reference response value is less than the threshold (Yes in step S40), the force command generation unit 251b proceeds to step S50. When the absolute value of the difference between the gripping force detection value PVf and the reference response value is equal to or greater than the threshold (No in step S40), the force command generation unit 251b proceeds to step S60.
  • Step S50 the force command generation unit 251b determines whether or not the elapsed time from detection of the contact is equal to or longer than the threshold time ta. If the elapsed time from detection of the contact is equal to or longer than the threshold time ta (Yes in step S50), the force command generator 251b ends the process. When the elapsed time from detection of contact is less than the threshold time ta (No in step S50), the force command generation unit 251b returns to step S40 and repeats the process.
  • Step S60 If the absolute value of the difference between the gripping force detection value PVf and the reference response value is equal to or greater than the threshold value (No in step S40), the force command generation unit 251b changes the force command value SVf to an update command value and outputs it. .
  • the force command generation unit 251b increases the update command value in the case of the gripping target TGT that is harder than the reference gripping target TGT.
  • the force command generation unit 251b lowers the update command value in the case of the gripping target object TGT that is softer than the reference gripping target object TGT. By setting the update command value lower than the reference command value, the gripping device 1 can gently grip the soft gripping target TGT.
  • Line Lpn shows the time response of the reference response values.
  • the line Lph represents the gripping force detection value PVf when the gripping target TGT harder than the standard is gripped
  • the line Lps represents the gripping force detection value PVf when the gripping target TGT softer than the standard is gripped.
  • a line Lsn represents the reference command value.
  • the line Lsh represents the force command value SVf when gripping the gripping target TGT harder than the standard
  • the line Lss represents the force command value SVf when gripping the gripping target TGT softer than the standard. Note that the line Lsh and the line Lss are shown shifted up and down in order to clarify the difference from the line Lsn at the reference command value F0.
  • the gripping force detection value PVf increases as time passes.
  • the gripping force detection value PVf increases faster than the reference response value (line Lph).
  • the gripping force detection value PVf is smaller than the reference response value (line Lps).
  • the force command generator 251b changes the force command value SVf from the reference command value F0 to the update command value F1 in step S60, as indicated by the line Lsh.
  • force command generator 251b changes force command value SVf from reference command value F0 to update command value F2 in step S60, as indicated by line Lss.
  • the threshold time ta may be determined in consideration of processing time, response, and the like.
  • a value may be set for each case of being harder and softer than the reference, or may be changed according to the time until the difference exceeds the threshold.
  • the gripping force can be changed according to the hardness of the gripping target TGT.
  • a hard gripping target TGT can be strongly gripped, and a soft gripping target TGT can be gripped gently. Therefore, according to the gripping device 1 according to the second embodiment, it is possible to accurately and stably hold gripping objects having different hardnesses.
  • the gripping device according to the second embodiment is suitable for gripping a gripping target TGT having a large difference in hardness.
  • the gripping device according to the third embodiment differs from the gripping device according to the second embodiment in the processing in the force command generation unit 251b.
  • FIG. 16 is a flow diagram for explaining the processing of the force command generation section 251b of the arithmetic processing section 251 of the control section of the gripping device according to the third embodiment.
  • 17A and 17B are diagrams for explaining the operation of the grasping device according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a flow diagram for explaining the processing of the force command generation section 251b of the arithmetic processing section 251 of the control section of the gripping device according to the third embodiment.
  • 17A and 17B are diagrams for explaining the operation of the grasping device according to the third embodiment.
  • the vertical axis in FIG. 17 represents the force value of the force command value SVf or the gripping force detection value PVf.
  • the horizontal axis of FIG. 17 represents the time after contact is detected.
  • Steps S10, S20, and S30 are the same as the processing in the force command generation unit 251b of the gripping device according to the second embodiment, so description thereof will be omitted.
  • Step S140 The force command generator 251b determines whether or not the elapsed time from detection of contact is equal to or greater than the threshold time tb. In other words, the force command generator 251b determines whether or not the predetermined time has passed.
  • the force command generation unit 251b proceeds to step S150. In other words, the force command generation unit 251b proceeds to step S150 after a predetermined time has elapsed since the contact was detected. If the elapsed time from detection of the contact is less than the threshold time tb (No in step S140), the force command generator 251b repeats the process of step S140.
  • the threshold time tb may be appropriately determined within a range that can be determined.
  • Step S150 The force command generator 251b outputs an update command value based on the gripping force detection value PVf at the threshold time. For example, when the grip force detection value PVf in the threshold time is large, it is determined that the grip target TGT is hard. Then, the force command generator 251b sets the update command value higher than the reference command value as the force command value SVf. Also, when the grip force detection value PVf in the threshold time is small, it is determined that the grip target TGT is softer than the reference hardness. Then, the force command generation unit 251b sets the update command value lower than the standard command value as the force command value SVf. When the process of step S150 ends, the force command generator 251b ends the process.
  • a line Lpn1 indicates the gripping force detection value PVf when the gripping target TGT with standard hardness is gripped. Further, the line Lph represents the gripping force detection value PVf when the gripping target TGT harder than the standard is gripped, and the line Lps represents the gripping force detection value PVf when the gripping target TGT softer than the standard is gripped.
  • a line Lsn represents the reference command value. The line Lsh represents the force command value SVf when gripping the gripping target TGT harder than the standard, and the line Lss represents the force command value SVf when gripping the gripping target TGT softer than the standard. Note that the line Lsh and the line Lss are shown shifted up and down in order to clarify the difference from the line Lsn at the reference command value F0.
  • the gripping force detection value PVf increases as time passes.
  • the gripping force detection value PVf increases faster than the reference response value (line Lph).
  • the gripping force detection value PVf is smaller than the reference response value (line Lps).
  • the force command generator 251b changes the force command value SVf to an updated command value according to the gripping force detection value PVf at the threshold time tb. For example, when gripping an object TGT that is harder than the standard hardness, the gripping force detection value PVf increases during the threshold time tb. Therefore, the force command generator 251b updates the force command value SVf from the reference command value F0 to an update command value F11 larger than the reference command value F0. For example, when gripping an object TGT that is softer than the standard hardness, the gripping force detection value PVf decreases at the threshold time tb. Therefore, the force command generator 251b updates the force command value SVf from the reference command value F0 to an update command value F12 smaller than the reference command value F0.
  • the first update command value is 0.4 times the reference command value F0. If it is twice or less, it may be set as the second update command value. If it is more than 0.4 times the reference command value F0 and less than 0.8 times, the reference command value F0 may be used as the update command value without being changed.
  • the value of the update command value may be calculated according to the gripping force detection value PVf at the threshold time tb, for example.
  • the value of the update command value may be calculated using Equation 2.
  • F0 represents the value of the reference command value
  • PVf represents the value of the gripping force detection value PVf at the threshold time tb.
  • the gripping device according to the fourth embodiment differs from the gripping devices according to the second and third embodiments in the processing in the force command generation unit 251b.
  • FIG. 18 is a flow diagram for explaining the processing of the force command generation section 251b of the arithmetic processing section 251 of the control section of the gripping device according to the fourth embodiment.
  • 19A and 19B are diagrams for explaining the operation of the gripping device according to the fourth embodiment.
  • the vertical axis in FIG. 19 represents the force value of the force command value SVf or the gripping force detection value PVf.
  • the horizontal axis of FIG. 19 represents the time after contact is detected.
  • Steps S10, S20, and S30 are the same as the processing in the force command generation unit 251b of the gripping device according to the second embodiment, so description thereof will be omitted.
  • step S20 as the reference command value, the reference command value F20, which is the gripping force detection value PVf when gripping the gripping target TGT (first gripping target) which is assumed to be the hardest among the assumed gripping targets, is used.
  • Step S240 The force command generator 251b determines whether or not the elapsed time from detection of the contact is equal to or greater than the threshold time tc. In other words, the force command generator 251b determines whether or not the predetermined time has passed.
  • the force command generation unit 251b proceeds to step S250. In other words, the force command generation unit 251b proceeds to step S250 after a predetermined time has elapsed since the contact was detected. If the elapsed time from detection of the contact is less than the threshold time tc (No in step S240), the force command generator 251b repeats the process of step S240.
  • the threshold time tc may be appropriately determined within a range that can be determined.
  • Step S250 The force command generator 251b outputs the gripping force detection value PVf at the threshold time tc as an update command value.
  • the force command generator 251b ends the process.
  • a line Lp1 indicates the gripping force detection value PVf when gripping the gripping target TGT (first gripping target) assumed to be the hardest. Further, the line Lp2 is the gripping force detection value PVf when the gripping target TGT (second gripping target) that is softer than the first gripping target is gripped, and the line Lp3 is the gripping target that is softer than the second gripping target. It represents a gripping force detection value PVf when the TGT (third gripping target) is gripped.
  • the line Ls1 is the force command value SVf when the first gripping object is gripped
  • the line Ls2 is the force command value SVf when the second gripping object is gripped
  • the line Ls3 is the force command value SVf when the third gripping object is gripped. represents the force command value SVf of .
  • the line Ls2 is shifted between the reference command value F20 and the threshold time tc to clarify the difference between the lines.
  • the reference command value F20 is shifted to clarify the difference between the lines.
  • the gripping force detection value PVf increases as time passes.
  • the force command generator 251b outputs the gripping force detection value PVf at the threshold time tc as an update command value of the force command value SVf.
  • the gripping force detection value PVf is substantially equal to the reference command value F20 at the threshold time tc, so the force command generation unit 251b updates the reference command value F20. Output as a command value.
  • the force command generator 251b outputs an update command value F21 that is the gripping force detection value PVf at the threshold time tc.
  • the force command generator 251b outputs an update command value F22 that is the gripping force detection value PVf at the threshold time tc.

Landscapes

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Abstract

モータと、前記モータの回転軸の位置及び速度を検出する検出部と、を備える駆動部と、電流操作値に応じて前記モータを駆動する電力を供給し、前記モータに供給する電流の電流値を検出するモータ駆動部と、第１指部と、第２指部と、を備え把持部と、前記第１指部と前記第２指部とで前記対象物を把持した時に、前記第１指部及び前記第２指部が前記対象物を把持する把持力を検出する力検出部と、前記力検出部が検出した把持力検出値が力指令値と一致するように前記モータ駆動部に前記電流操作値を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出したときに、位置指令値を、前記検出部が検出した位置検出値とする把持装置。

Description

把持装置及び把持装置の制御方法
　本開示は、把持装置及び把持装置の制御方法に関する。
　製品の製造ラインをロボット等により自動化する際に、機械部品や電気部品等の把持対象物を把持するために、マニピュレータ又はグリッパと呼ばれる把持装置が用いられる。
　特許文献１には、組付ロボットのハンド部に把持された物品の物品把持位置を検出し、該物品把持位置と、予め設定された基準となる物品把持基準位置とを比較して、両位置のずれ量に基づいて上記物品組付ロボットを駆動制御する制御方法が開示されている。
　特許文献２には、予め正常な組立動作時における作業状態時の力覚情報検出手段の検出結果と、前記力覚情報検出手段によって検出された現在の力覚情報とを比較する比較手段を備える組立用ロボットの力制御装置が開示されている。特許文献２には、比較手段の比較結果として現在の力覚情報が対応する段階の目標値と一致しないときに、それらを一致させる方向に組立用ロボットを動作させる補正信号を作出し、ロボット制御手段に出力する補正手段を備えることが開示されている。
　特許文献３には、多指ハンド部の指先力センサの出力に基づいて前記対象物に対する実際の接触位置を検出し、検出した前記接触位置の情報に基づいて対象物の位置情報を修正する制御部を備えるロボット装置が開示されている。
特開平０６－２７７９５９号公報 特許第３２８７１５１号公報 特許第５５０５１３８号公報
　把持装置で特に柔らかい把持対象物を把持する際に、把持対象物を潰さずに把持することが求められている。
　本開示は、把持対象物を潰さずに把持可能な把持装置を提供する。
　本開示の一態様では、モータと、前記モータの回転軸の位置及び速度を検出する検出部と、を備える駆動部と、電流操作値に応じて前記モータを駆動する電力を供給し、前記モータに供給する電流の電流値を検出するモータ駆動部と、第１指部と、第２指部と、を備え、前記モータの回転に応じて前記第１指部と前記第２指部との間隔を変えて、前記第１指部と前記第２指部とで対象物を把持する把持部と、前記第１指部と前記第２指部とで前記対象物を把持した時に、前記第１指部及び前記第２指部が前記対象物を把持する把持力を検出する力検出部と、前記力検出部が検出した把持力検出値が力指令値と一致するように前記モータ駆動部に前記電流操作値を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、力制御演算部と、位置指令値生成部と、接触判定部と、切替部と、位置速度演算部と、電流演算部と、を備え、前記力制御演算部は、前記力指令値を第１位置指令値に変換し、前記位置指令値生成部は、第２位置指令値を生成し、前記接触判定部は、前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出し、前記切替部は、前記接触判定部が前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出したときに、前記第２位置指令値から前記第１位置指令値に切り替えて、前記位置速度演算部に出力し、前記位置速度演算部は、前記切替部から入力された前記第１位置指令値又は前記第２位置指令値のいずれかを、電流指令値に変換し、前記電流演算部は、前記電流値が前記電流指令値に一致するように、前記電流操作値を出力し、前記制御部は、前記第２位置指令値から前記第１位置指令値に切り替えるときに、前記第１位置指令値を、前記検出部が検出した位置検出値とする把持装置が提供される。
　本開示の把持装置によれば、把持対象物を潰さずに把持できる。
図１は、第１実施形態に係る把持装置の構成例を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る把持装置の機能構成を説明する図である。 図３は、第１実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の機能構成を説明する図である。 図４は、第１実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の操作値演算部の機能構成を説明する図である。 図５は、第１実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部のアドミタンス制御演算部の機能構成を説明する図である。 図６は、第１実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の位置速度演算部の機能構成を説明する図である。 図７は、第１実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の電流演算部の機能構成を説明する図である。 図８は、第１実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の位置指令値生成部の機能構成を説明する図である。 図９は、第１実施形態に係る把持装置の動作を説明する図である。 図１０は、比較例の把持装置の動作を説明する図である。 図１１は、第１実施形態に係る把持装置及び比較例の把持装置の動作を説明する図である。 図１２は、第１実施形態に係る把持装置及び比較例の把持装置の動作を説明する図である。 図１３は、第２実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の機能構成を説明する図である。 図１４は、第２実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の力指令生成部の処理を説明するフロー図である。 図１５は、第２実施形態に係る把持装置の動作を説明する図である。 図１６は、第３実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の力指令生成部の処理を説明するフロー図である。 図１７は、第３実施形態に係る把持装置の動作を説明する図である。 図１８は、第４実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部の力指令生成部の処理を説明するフロー図である。 図１９は、第４実施形態に係る把持装置の動作を説明する図である。
　<<第１実施形態>>
　＜把持装置１＞
　以下、図面を参照して、本実施形態に係る把持装置について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る把持装置１の構成例を示す図である。図２は、本実施形態に係る把持装置１の機能構成を説明する図である。
　なお、図１には、説明の便宜のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸（ＸＹＺ軸）からなる仮想三次元座標系（ＸＹＺ直交座標系）が設定される。ただし、当該座標系は、説明のために定めるものであって、把持装置１の姿勢について限定するものではない。
　図１では、Ｘ軸方向は第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれの延びる方向とする。また、Ｙ軸方向は第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれが移動する方向とする。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向とする。
　把持装置１は、例えば、ロボットのアームの先端に取り付けられ把持対象物ＴＧＴを把持する。具体的には、把持装置１は、第１指部２１ａと第２指部２１ｂの間に把持対象物ＴＧＴを把持する。把持装置１は、駆動部１０と、把持部２０と、力検出部３０と、モータ駆動部４０と、制御部５０と、を備える。把持装置１の各要素について詳細を説明する。
　なお、制御部５０とモータ駆動部４０とは、配線Ｌｍ１により接続されている。また、モータ駆動部４０と駆動部１０とは、より具体的には、モータ駆動部４０と駆動部１０の動力部１１（モータ１１ｍ）とは、配線Ｌｍ２により接続されている。さらに、制御部５０と駆動部１０とは、より具体的には、制御部５０と駆動部１０の動力部１１（エンコーダ１１ｅ）とは、配線Ｌｍ３により接続されている。
　［駆動部１０］
　駆動部１０は、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間の間隔を変更する。具体的には、駆動部１０は、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれを、Ｙ軸方向であって互いに逆向きに移動させる。
　駆動部１０は、動力部１１と、運動変換部１２と、を備える。動力部１１及び運動変換部１２のそれぞれの詳細について説明する。
　（動力部１１）
　動力部１１は、モータ駆動部４０から配線Ｌｍ２を介して供給される電力に基づいて回転軸を回転する。動力部１１は、電力を回転運動に変換して、運動変換部１２に伝達する。
　動力部１１は、モータ１１ｍと、エンコーダ１１ｅを備える。モータ１１ｍは、例えば、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータやステッピングモータである。モータ１１ｍは、モータ駆動部４０から供給される電力（供給電力Ｐｄ）に基づいて、回転軸を回転させる。後述するように、供給電力Ｐｄは、電流操作値ＭＶｉに基づいて定められる。したがって、モータ１１ｍは、電流操作値ＭＶｉに基づいて回転する。具体的には、モータ１１ｍは、回転軸、ステータ及びロータ等のモータとして周知の構成を備える。
　エンコーダ１１ｅは、モータ１１ｍの回転軸の位置及び回転速度を検出する。エンコーダ１１ｅは、検出した結果を、配線Ｌｍ３を介して制御部５０に出力する。なお、エンコーダ１１ｅは、検出部の一例である。
　（運動変換部１２）
　運動変換部１２は、モータ１１ｍから伝達された回転運動を、Ｙ軸方向の直線運動に変換する。運動変換部１２は、例えば、歯車、ウォームギヤ、カム等の機構部品により構成される。運動変換部１２は、筐体１２ｃから突き出た移動部１２ａ及び移動部１２ｂを備える。移動部１２ａ及び移動部１２ｂのそれぞれは、筐体１２ｃに対して移動可能になっている。運動変換部１２は、モータ１１ｍから伝達された回転運動を、筐体１２ｃに対してＹ軸方向に移動部１２ａ及び移動部１２ｂを移動させる直線運動に変換する。
　モータ１１ｍが一方の方向に回ると、例えば、移動部１２ａがＹ軸方向における＋Ｙ向きに移動する。モータ１１ｍが逆の方向に回ると、例えば、移動部１２ａがＹ軸方向における－Ｙ向きに移動する。また、モータ１１ｍが一方の方向に回ると、例えば、移動部１２ｂがＹ軸方向における－Ｙ向きに移動する。モータ１１ｍが逆の方向に回ると、例えば、移動部１２ｂがＹ軸方向における＋Ｙ向きに移動する。
　すなわち、モータ１１ｍが一方の方向に回ると、移動部１２ａ及び移動部１２ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向における互いに逆の向き、具体的には、Ｙ軸方向に互いに離れる向き、に移動する。したがって、モータ１１ｍが一方の方向に回ると、移動部１２ａと移動部１２ｂとの間隔は広がる。また、モータ１１ｍが逆の方向に回ると、移動部１２ａ及び移動部１２ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向における互いに逆の向き、具体的には、Ｙ軸方向に互いに近づく向き、に移動する。したがって、モータ１１ｍが逆の方向に回ると、移動部１２ａと移動部１２ｂとの間隔は狭まる。
　上述のように、駆動部１０は、モータ１１ｍが回転することにより、移動部１２ａと移動部１２ｂとの間隔を変更できる。
　［把持部２０］
　把持部２０は、駆動部１０により、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間に把持対象物ＴＧＴを把持する。
　把持部２０は、中心軸Ａｃに対してＹ軸方向の＋Ｙ側に、第１指部２１ａと、第１指部２１ａを保持する第１保持部２２ａと、を備える。第１指部２１ａは、第１保持部２２ａに固定される。第１保持部２２ａは、後述する第１力覚センサ３１ａを介して、移動部１２ａに固定される。なお、把持装置１では、移動部１２ａに第１力覚センサ３１ａを固定するために、固定部１５ａを備える。
　把持部２０は、中心軸Ａｃに対してＹ軸方向の－Ｙ側に、第２指部２１ｂと、第２指部２１ｂを保持する第２保持部２２ｂと、を備える。第２指部２１ｂは、第２保持部２２ｂに固定される。第２保持部２２ｂは、後述する第２力覚センサ３１ｂを介して、移動部１２ｂに固定される。なお、把持装置１では、移動部１２ｂに第２力覚センサ３１ｂを固定するために、固定部１５ｂを備える。
　第１指部２１ａは、移動部１２ａがＹ軸方向に移動すると、一緒にＹ軸方向に移動する。同様に、第２指部２１ｂは、移動部１２ｂがＹ軸方向に移動すると、一緒にＹ軸方向に移動する。したがって、移動部１２ａ及び移動部１２ｂの間隔が変化すると、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔Ｄが変化する。第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔Ｄを狭くすることにより、把持部２０は、把持対象物ＴＧＴを第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂにより把持する。
　なお、把持部２０により把持対象物ＴＧＴを把持する場合には、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間に把持対象物ＴＧＴを挟む場合に限らない。例えば、リング状の把持対象物において、リング内側に指部を挿入し、内側から外側に向かって指部を開くことで把持してもよい。
　［力検出部３０］
　力検出部３０は、把持部２０が把持対象物ＴＧＴを把持した時における第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間にかかる力（把持力）を検出する。力検出部３０は、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂを備える。第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂのそれぞれは、例えば、６軸の力覚センサである。
　第１力覚センサ３１ａは、配線Ｌａを介して制御部５０に接続される。また、第２力覚センサ３１ｂは、配線Ｌｂを介して制御部５０に接続される。力検出部３０においては、６軸の力覚センサの出力におけるＹ軸方向の力に関する検出結果を用いる。
　第１力覚センサ３１ａは、第１指部２１ａを保持する第１保持部２２ａに固定される。また、第１力覚センサ３１ａは、固定部１５ａを介して移動部１２ａに固定される。第１力覚センサ３１ａは、把持部２０が把持対象物ＴＧＴを把持する際に、把持対象物ＴＧＴが第１指部２１ａを押す力を検出する。
　第２力覚センサ３１ｂは、第２指部２１ｂを保持する第２保持部２２ｂに固定される。また、第２力覚センサ３１ｂは、固定部１５ｂを介して移動部１２ｂに固定される。第２力覚センサ３１ｂは、把持部２０が把持対象物ＴＧＴを把持する際に、把持対象物ＴＧＴが第２指部２１ｂを押す力を検出する。
　なお、本実施形態に係る把持装置１は、駆動部１０と把持部２０との間に力検出部３０を備えるが、力検出部３０を備える場所は、駆動部１０と把持部２０との間に限らない。例えば、把持装置１は、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂを、それぞれ第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれの先端に備えてもよい。
　また、力覚センサの種類は、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間にかかる把持力を検出できれば限定されない。力覚センサとして、例えば、力覚を検出可能なＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサを用いてもよいし、圧電素子又はひずみゲージを用いてもよい。なお、例えば、ＭＥＭＳセンサ又はひずみゲージを用いる場合は、力覚を検出するために、外力により歪を発生させる起歪体を用いてもよいし、把持部２０の一部を起歪体として用いてもよい。
　なお、本実施形態に係る力検出部３０は、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂを備えるが、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂのいずれか一方をのみを備えるようにしてもよい。すなわち、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれか一方のみに力覚センサを備えるようにしてもよい。
　［モータ駆動部４０］
　モータ駆動部４０は、制御部５０からの動作指令（電流制御信号Ｉｐ）に基づいて、駆動部１０、より具体的にはモータ１１ｍ、に電力（供給電力Ｐｄ）を供給する。駆動部１０は、モータ駆動部４０から供給された電力により駆動される。駆動部１０がモータ駆動部４０から供給された電力により駆動されることにより、駆動部１０は、制御部５０からの動作指令にそった動作を行う。
　モータ駆動部４０は、駆動部１０に供給した電力の電流値（駆動電流値Ｉｍ）を制御部５０に出力する。制御部５０は、モータ駆動部４０が駆動部１０に供給した電流の電流値を用いて、駆動部１０の制御を行う。
　［制御部５０］
　制御部５０は、力検出部３０で検出された把持力（第１把持力値Ｆｍａ及び第２把持力値Ｆｍｂ）が所望の把持力になるように、駆動部１０を制御する。また、制御部５０は、エンコーダ１１ｅで検出された回転軸の位置（位置情報θｍ）及び回転速度（速度情報ｖｍ）と、モータ駆動部４０からの電流信号（駆動電流値Ｉｍ）と、を用いて制御する。
　制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）を備えるマイクロプロセッシングユニットにより構成される。制御部５０は、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより処理を行う。
　制御部５０は、演算処理部５１と、モータ制御部５２と、モータ稼働データ取得部５３と、力計測データ取得部５４と、を備える。演算処理部５１は、モータ制御部５２に電流操作値ＭＶｉを出力する。モータ稼働データ取得部５３は、モータ駆動部４０から動力部１１（モータ１１ｍ）に供給する駆動電流の電流値である電流検出値ＰＶｉと、モータ１１ｍの回転軸の位置検出値ＰＶθ及び回転軸の速度検出値ＰＶｖを、演算処理部５１に出力する。力計測データ取得部５４は、力検出部３０で検出した把持対象物ＴＧＴから受ける把持力Ｆの把持力検出値ＰＶｆを、演算処理部５１に出力する。各要素の詳細について以下に説明する。
　　（演算処理部５１）
　演算処理部５１は、制御値が目標値になるように、駆動部１０を操作するための操作値を算出する。具体的には、演算処理部５１は、制御値である把持力検出値ＰＶｆが、目標値の把持力値になるように、電流操作値ＭＶｉを算出する。演算処理部５１の詳細については、後述する。なお、本実施形態に係る演算処理部５１においては、電流操作値ＭＶｉを操作値として出力しているが、制御対象に応じて電流に限らず電力、電圧等を操作値としてもよい。
　　（モータ制御部５２）
　モータ制御部５２は、動力部１１、具体的には、モータ１１ｍ、を操作するための操作値をモータ駆動部４０に出力する。具体的には、モータ制御部５２は、演算処理部５１が出力した電流操作値ＭＶｉに基づいて、モータ駆動部４０に入力可能な電流制御信号Ｉｐに変換する。そして、モータ制御部５２は、変換した電流制御信号Ｉｐをモータ駆動部４０に出力する。
　モータ制御部５２は、電流制御信号Ｉｐとして、モータ駆動部４０に入力可能であれば、例えば、電圧信号、電流信号等のアナログ信号を出力してもよいし、デジタル信号を出力してもよい。モータ駆動部４０は、電流制御信号Ｉｐに基づいて、動力部１１のモータ１１ｍに供給電力Ｐｄを供給する。
　　（モータ稼働データ取得部５３）
　モータ稼働データ取得部５３は、動力部１１及びモータ駆動部４０から、動力部１１の稼働状態に関するモータ稼働データを取得する。具体的には、モータ稼働データ取得部５３は、モータ駆動部４０から、モータ駆動部４０が動力部１１に供給した供給電力Ｐｄの駆動電流値Ｉｍを取得する。また、モータ稼働データ取得部５３は、エンコーダ１１ｅからモータ１１ｍの回転軸の位置情報θｍ及び速度情報ｖｍのそれぞれを取得する。
　モータ稼働データ取得部５３は、駆動電流値Ｉｍを、モータ駆動部４０から、例えば、アナログ信号により取得してもよいし、デジタル信号により取得してもよい。同様に、モータ稼働データ取得部５３は、位置情報θｍ及び速度情報ｖｍのそれぞれを、エンコーダ１１ｅから、例えば、アナログ信号により取得してもよいし、デジタル信号により取得してもよい。
　モータ稼働データ取得部５３は、取得した駆動電流値Ｉｍに基づいて、電流検出値ＰＶｉを演算処理部５１に出力する。また、モータ稼働データ取得部５３は、取得した位置情報θｍに基づいて、位置検出値ＰＶθを演算処理部５１に出力する。さらに、モータ稼働データ取得部５３は、取得した速度情報ｖｍに基づいて、速度検出値ＰＶｖを演算処理部５１に出力する。
　　（力計測データ取得部５４）
　力計測データ取得部５４は、力検出部３０から、把持力Ｆの計測データを取得する。具体的には、力計測データ取得部５４は、第１力覚センサ３１ａから第１把持力値Ｆｍａを取得する。また、力計測データ取得部５４は、第２力覚センサ３１ｂから第２把持力値Ｆｍｂを取得する。
　力計測データ取得部５４は、第１把持力値Ｆｍａを、第１力覚センサ３１ａから、例えば、アナログ信号により取得してもよいし、デジタル信号により取得してもよい。同様に、力計測データ取得部５４は、第２把持力値Ｆｍｂを、第２力覚センサ３１ｂから、例えば、アナログ信号により取得してもよいし、デジタル信号により取得してもよい。
　力計測データ取得部５４は、取得した第１把持力値Ｆｍａ及び第２把持力値Ｆｍｂに基づいて、把持力検出値ＰＶｆを演算処理部５１に出力する。例えば、力計測データ取得部５４は、第１把持力値Ｆｍａと第２把持力値Ｆｍｂとの平均の把持力値を、把持力検出値ＰＶｆとして出力してもよい。
　＜演算処理部５１の処理の詳細＞
　演算処理部５１の処理、いいかえると、把持装置１の制御方法において実行される各工程の詳細について説明する。図３は、第１実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の機能構成を説明する図である。なお、図３では、演算処理部５１の外部の構成要素をまとめて、演算処理部５１の制御対象ＯＢＪとして示す。制御対象ＯＢＪは、例えば、駆動部１０、力検出部３０及びモータ駆動部４０と、モータ制御部５２、モータ稼働データ取得部５３及び力計測データ取得部５４と、を含む。
　第１実施形態に係る把持装置１は、把持対象物ＴＧＴを接触するまでの動作を高速に行うために、把持対象物ＴＧＴに接触するまでは位置速度制御により制御を行い、把持対象物ＴＧＴに接触後は、力制御により制御を行う。
　演算処理部５１は、把持力Ｆの力指令値ＳＶｆを決定する。また、演算処理部５１は、把持力検出値ＰＶｆが力指令値ＳＶｆとなるように、電流操作値ＭＶｉを算出する。なお、演算処理部５１は、電流操作値ＭＶｉを算出するのに、電流検出値ＰＶｉ、位置検出値ＰＶθ及び速度検出値ＰＶｖを用いる。
　演算処理部５１は、操作値演算部５１ａと、力指令生成部５１ｂと、を備える。
　　［操作値演算部５１ａ］
　操作値演算部５１ａは、把持力検出値ＰＶｆが力指令生成部５１ｂにより設定された力指令値ＳＶｆになるように、電流操作値ＭＶｉを算出する。図４は、第１実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の操作値演算部５１ａの機能構成を説明する図である。なお、ブロック図のブロックにおいて、「１／ｓ」は積分を意味する。
　操作値演算部５１ａは、アドミタンス制御演算部５１ａ１と、積分演算部５１ａ２と、位置速度演算部５１ａ３と、電流演算部５１ａ４と、位置指令値生成部５１ａ５と、接触判定部５１ａ６と、切替部５１ａ７と、値保持部５１ａ８と、を備える。また、操作値演算部５１ａは、加減算ブロックＡ６１を更に備える。各演算部について説明する。
　　（アドミタンス制御演算部５１ａ１）
　アドミタンス制御演算部５１ａ１は、力指令値ＳＶｆを変位指令値ＳＶｄに変換する。アドミタンス制御演算部５１ａ１は、把持力検出値ＰＶｆが力指令値ＳＶｆと一致するように、変位指令値ＳＶｄを算出（生成）する。図５は、第１実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１のアドミタンス制御演算部５１ａ１の機能構成を説明する図である。
　アドミタンス制御演算部５１ａ１は、式１に示す微分方程式を解くことにより、仮想バネ・マス・ダンパ系のパラメータを調整する。なお、ΔＦは、力指令値ＳＶｆと把持力検出値ＰＶｆとの差分、Ｍ（ゲインＫ１１）は質量、Ｃ（ゲインＫ１２）はダンパの減衰係数、Ｋ（ゲインＫ１３）はバネのばね定数、ｘは変位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　アドミタンス制御演算部５１ａ１は、加減算ブロックＡ１１により力指令値ＳＶｆと把持力検出値ＰＶｆとの差分を算出する。そして、演算した積分ブロックＢ１１（ゲインＫ１１）で演算した結果を、ゲインブロックＢ１３（ゲインＫ１２）で演算して加減算ブロックＡ１３にフィードバックする。また、積分ブロックＢ１１で演算した結果を積分ブロックＢ１２で演算し、演算した結果をゲインブロックＢ１４（ゲインＫ１３）で演算して加減算ブロックＡ１２にフィードバックする。そして、演算した結果を変位指令値ＳＶｄとして出力する。なお、上述したアドミタンス制御演算部５１ａ１によるアドミタンス制御以外にも、例えば、ばね定数Ｋのみを用いて把持力検出値ＰＶｆから変位指令値ＳＶｄを演算する力制御を行ってもよい。
　アドミタンス制御演算部５１ａ１は、力指令値ＳＶｆを変位指令値ＳＶｄに変換する力制御演算部の一例である。力制御演算部における、力指令値ＳＶｆを変位指令値ＳＶｄに変換する方法については、アドミタンス制御演算部５１ａ１に限らず、様々な方法を適用可能である。
　　（積分演算部５１ａ２）
　積分演算部５１ａ２は、アドミタンス制御演算部５１ａ１から出力された変位指令値ＳＶｄを積分して、位置指令値ＳＶθに変換する。アドミタンス制御演算部５１ａ１と積分演算部５１ａ２により、把持力検出値ＰＶｆが力指令値ＳＶｆと釣り合うところに、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂの位置が調整される。
　　（位置速度演算部５１ａ３）
　位置速度演算部５１ａ３は、加減算ブロックＡ１から出力された位置指令値ＳＶθｉの位置に第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが配置されるような電流指令値ＳＶｉを演算して出力する。位置速度演算部５１ａ３は、位置検出値ＰＶθが位置指令値ＳＶθｉと一致するように電流指令値ＳＶｉを算出（生成）する。具体的には、位置速度演算部５１ａ３は、位置に関してＰ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）制御、速度に対してＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を行う。図６は、第１実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の位置速度演算部５１ａ３の機能構成を説明する図である。
　位置速度演算部５１ａ３は、加減算ブロックＡ２１により、位置指令値ＳＶθｉと位置検出値ＰＶθとの差分を求める。そして、位置速度演算部５１ａ３は、ゲインブロックＢ２１（ゲインＫ２１）で演算して、加減算ブロックＡ２２により、速度検出値ＰＶｖとの差分を演算する。そして、位置速度演算部５１ａ３は、求めた差分をゲインブロックＢ２２（ゲインＫ２２）及び積分ブロックＢ２３（ゲインＫ２３）で演算し、演算した結果を加減算ブロックＡ２３で加算する。そして、位置速度演算部５１ａ３は、電流指令値ＳＶｉを出力する。なお、ゲインＫ２１等のゲインについては、システムの応答等を考慮して適宜定める。
　　（電流演算部５１ａ４）
　電流演算部５１ａ４は、位置速度演算部５１ａ３から出力された電流指令値ＳＶｉを電流操作値ＭＶｉに変換する。電流演算部５１ａ４は、電流検出値ＰＶｉが電流指令値ＳＶｉと一致するように電流操作値ＭＶｉを算出（生成）する。具体的には、電流演算部５１ａ４は、電流に対してＰＩ制御を行う。図７は、第１実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の電流演算部５１ａ４の機能構成を説明する図である。
　電流演算部５１ａ４は、加減算ブロックＡ３１により、電流指令値ＳＶｉと電流検出値ＰＶｉとの差分を求める。そして、電流演算部５１ａ４は、求めた差分をゲインブロックＢ３１（ゲインＫ３１）及び積分ブロックＢ３２（ゲインＫ３２）で演算し、演算した結果を加減算ブロックＡ３２で加算する。そして、電流演算部５１ａ４は、電流操作値ＭＶｉを出力する。
　　（位置指令値生成部５１ａ５）
　位置指令値生成部５１ａ５は、位置制御を行うための位置指令値ＳＶθ２を生成する。位置指令値生成部５１ａ５は、一定の値まで一定の変化率で変化する位置指令値ＳＶθ２を算出（生成）する。図８は、第２実施形態に係る把持装置の制御部が有する操作値演算部５１ａの位置指令値生成部５１ａ５の機能構成を説明する図である。
　位置指令値生成部５１ａ５は、位置変位指令値ＳＶｄθから位置指令値ＳＶθ２を算出する。位置変位指令値ＳＶｄθは、位置指令値ＳＶθ２の微分に相当する。位置指令値ＳＶθ２は、時間に対して比例して増加する。位置指令値ＳＶθ２は、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔を表す。位置指令値ＳＶθ２が増加すると、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔が狭くなる。そして、最終的は第１指部２１ａと第２指部２１ｂとが接触するまで、すなわち、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔が零になるまで、値が変化する。
　位置指令値生成部５１ａ５は、位置変位指令値ＳＶｄθを積分ブロックＢ４１で積分する。そして、制限ブロックＢ４２によって、一定の値以下、具体的には、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとが接触する値以下になるようにする。そして、位置指令値ＳＶθ２を出力する。
　なお、上述の位置指令値生成部５１ａ５における位置指令値ＳＶθ２の生成方法は、位置指令値ＳＶθ２の生成方法の一例であって、位置指令値ＳＶθ２を別の方法を用いて生成してもよい。
　　（接触判定部５１ａ６）
　接触判定部５１ａ６は、把持力検出値ＰＶｆの値に基づいて、把持対象物ＴＧＴが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂに接触したかどうかを判定する。そして、判定結果をスイッチ信号ＳＷとして、切替部５１ａ７及び値保持部５１ａ８に出力する。
　　（切替部５１ａ７）
　切替部５１ａ７は、スイッチ信号ＳＷに基づいて、位置指令値ＳＶθ及び位置指令値ＳＶθ２のいずれかを位置指令値ＳＶθｉとして位置速度演算部５１ａ３に出力する。切替部５１ａ７は、入力の一方が積分演算部５１ａ２に、他方が位置指令値生成部５１ａ５に接続する。また、切替部２５２ａ７は、出力が位置速度演算部５１ａ３に接続する。
　第１実施形態に係る把持装置１は、接触判定部５１ａ６及び切替部５１ａ７により、第１指部２１ａと第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴに接触する前後で制御が切り替わる。具体的には、第１指部２１ａと第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴに接触するまでは、切替部５１ａ７により、位置指令値生成部５１ａ５が出力した位置指令値ＳＶθ２が位置指令値ＳＶθｉとして位置速度演算部５１ａ３に入力される。したがって、第１指部２１ａと第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴに接触するまでは、第１実施形態に係る把持装置１は、位置速度制御により駆動部１０を制御する。
　第１実施形態に係る把持装置１が、第１指部２１ａと第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴに接触するまで位置速度制御によって駆動部１０を制御することにより、高速に第１指部２１ａと第２指部２１ｂを移動することができる。
　また、第１指部２１ａと第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴに接触してからは、切替部５１ａ７により、積分演算部５１ａ２が出力した位置指令値ＳＶθが位置指令値ＳＶθｉとして位置速度演算部５１ａ３に入力される。したがって、第１指部２１ａと第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴに接触してからは、第１実施形態に係る把持装置１は、力制御により駆動部１０を制御する。
　第１実施形態に係る把持装置１が、第１指部２１ａと第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴに接触してから力制御によって駆動部１０を制御することにより、第１指部２１ａと第２指部２１ｂをゆっくり移動させて、繊細に把持対象物ＴＧＴを把持できる。
　　（値保持部５１ａ８）
　値保持部５１ａ８は、スイッチ信号ＳＷに基づいて、把持対象物ＴＧＴが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂに接触したときの位置検出値ＰＶθを位置指令値ＳＶθ０として出力する。
　　（加減算ブロックＡ６１）
　加減算ブロックＡ６１は、積分演算部５１ａ２が出力した位置指令値ＳＶθと、値保持部５１ａ８が出力した位置指令値ＳＶθ０と、を加算して、位置指令値ＳＶθｉを位置速度演算部５１ａ３に出力する。
　　［力指令生成部５１ｂ］
　力指令生成部５１ｂは、一定の値の力指令値ＳＶｆを出力する。
　＜第１実施形態に係る把持装置１の動作＞
　第１実施形態に係る把持装置１の動作について説明する。図９は、第１実施形態に係る把持装置１の動作を説明する図である。図９の縦軸は、位置指令値ＳＶθ、位置検出値ＰＶθ等の位置の値を表す。なお、図１０、図１１及び図１２の縦軸についても同様である。図９の横軸は、動作を開始してからの時間を表す。なお、図１０、図１１及び図１２の横軸についても同様である。
　図９において、線Ｌｓｖは位置速度演算部５１ａ３に入力される位置指令値ＳＶθｉ、線Ｌｐｖは位置検出値ＰＶθ、を示す。時間ｔｄは、把持対象物ＴＧＴに、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが接触した時間を示す。
　操作値演算部５１ａは、把持対象物ＴＧＴに、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが接触した時間ｔｄに、位置指令値ＳＶθを時間ｔｄにおける位置検出値ＰＶθに変更する。すなわち、図９において、矢印Ａに示すように、位置指令値ＳＶθを時間ｔｄにおける位置検出値ＰＶθに変更する。操作値演算部５１ａが時間ｔｄに位置指令値ＳＶθを時間ｔｄにおける位置検出値ＰＶθに変更することにより、Ｒａに示すように、位置検出値ＰＶθの変動を小さくできる。また、位置検出値ＰＶθの収束を早めることができる。
　一方、当該位置指令値ＳＶθの変更を行わない場合について、図１０の比較例の把持装置を用いて説明する。比較例の把持装置においては、位置指令値ＳＶθの変更を行わない。図１０において、線Ｌｓｖｚは比較例の把持装置の位置速度演算部５１ａ３に入力される位置指令値ＳＶθｉ、線Ｌｐｖｚは比較例の把持装置の位置検出値ＰＶθ、を示す。
　第１実施形態に係る把持装置１と比較例の把持装置の位置指令値ＳＶθをまとめたグラフを図１１に示す。また、第１実施形態に係る把持装置１と比較例の把持装置の位置検出値ＰＶθをまとめたグラフを図１２に示す。
　比較例の把持装置においては、位置指令値ＳＶθが時間ｔｄにおいて大きくなっていることから、位置検出値ＰＶθがＲｂに示すように大きくハンチングしている。また、位置検出値ＰＶθの収束も遅くなる。
　第１実施形態に係る把持装置１によれば、比較例の把持装置と比較して、制御を切り替えたときのハンチングを抑えることができる。第１実施形態に係る把持装置１は、ハンチングを抑えることにより、把持対象物ＴＧＴを把持した後に、把持対象物ＴＧＴを大きく潰すことなく把持できる。また、第１実施形態に係る把持装置１によれば、比較例の把持装置と比較して、制御を切り替えた後の収束を早くできる。
　＜作用・効果＞
　第１実施形態に係る把持装置１によれば、位置速度制御の高速性と力制御の繊細さを併せ持つ制御ができる。そして、第１実施形態に係る把持装置１によれば、把持対象物ＴＧＴに第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが接触したときに、位置指令値ＳＶθｉを接触したときの位置検出値ＰＶθにすることにより把持対象物ＴＧＴを把持した時に把持対象物ＴＧＴを潰すのを防止できる。
　また、第１実施形態に係る把持装置１によれば、力検出部３０により検出した把持力検出値ＰＶｆを用いて制御することにより、一定の把持力によって安定して把持対象物ＴＧＴを把持できる。また、第１実施形態に係る把持装置１によれば、力検出部３０により検出した把持力検出値ＰＶｆを用いて制御することにより、低い把持力で安定して把持できる。
　さらに、第１実施形態に係る把持装置１によれば、第１指部２１ａ、第２指部２１ｂの把持位置の変化が大きくなり、モータの磁石と鉄心の位置に依存するコギングトルクの影響を大きく受けることがあっても、アドミタンス制御演算部５１ａ１を用いて制御することにより、位置依存の外乱であるモータのコギングトルクの影響を補償できる。
　なお、位置指令値ＳＶθが第１位置指令値の一例、位置指令値ＳＶθ２が第２位置指令値の一例である。
　<<第２実施形態>>
　第２実施形態に係る把持装置は、第１実施形態に係る把持装置１の演算処理部５１に換えて、演算処理部２５１を備える。また、第２実施形態に係る把持装置は、第１実施形態に係る把持装置１の力指令生成部５１ｂに換えて、力指令生成部２５１ｂを備える。図１３は、第２実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部２５１の機能構成を説明する図である。
　　［力指令生成部２５１ｂ］
　力指令生成部２５１ｂは、把持力検出値ＰＶｆに基づいて、力指令値ＳＶｆを生成する。図１４は、第２実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部２５１の力指令生成部２５１ｂの処理を説明するフロー図である。図１５は、第２実施形態に係る把持装置１の動作を説明する図である。
　図１５の縦軸は、力指令値ＳＶｆ又は把持力検出値ＰＶｆの力の値を表す。図１５の横軸は、接触を検出してからの時間を表す。
　（ステップＳ１０）
　最初に、力指令生成部２５１ｂは、把持部２０の第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂの把持対象物ＴＧＴへの接触を検出したかどうかについて判断する。力指令生成部２５１ｂは、例えば、把持力検出値ＰＶｆが所定の値より大きい場合に、把持部２０の第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが接触したと判断する。
　力指令生成部２５１ｂが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂの把持対象物ＴＧＴへの接触を検出した場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）は、力指令生成部２５１ｂは、ステップＳ２０に進む。力指令生成部２５１ｂが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂの把持対象物ＴＧＴへの接触を検出しなかった場合（ステップＳ１０のＮｏ）は、力指令生成部２５１ｂは、ステップＳ１０を繰り返す。
　（ステップＳ２０）
　次に、力指令生成部２５１ｂは、力指令値ＳＶｆとして、操作値演算部５１ａに基準指令値Ｆ０を出力する。操作値演算部５１ａは、基準指令値Ｆ０を力指令値ＳＶｆとして電流操作値ＭＶｉを演算する。
　（ステップＳ３０）
　次に、力指令生成部２５１ｂは、時間計測を開始する。なお、ステップＳ３０は、ステップＳ２０と同時又はステップＳ２０を実行してから可能な範囲ですぐに行われることが望ましい。
　（ステップＳ４０）
　次に、力指令生成部２５１ｂは、把持力検出値ＰＶｆと基準応答値との差分の絶対値が閾値未満であるかどうか判定する。ここで、基準応答値とは、基準の硬さの把持対象物ＴＧＴを把持するときの接触してからの時間に対する把持力検出値ＰＶｆである。例えば、基準応答値は、実際に測定した値を用いてもよいし、理論的に求めた値を用いてもよい。なお、基準応答値としては、任意の値を設定してもよい。
　図１５は、基準応答値の時間に対する値を線Ｌｐｎで示す。線Ｌｐｎより把持力検出値ＰＶｆが大きければ、把持対象物ＴＧＴが基準の硬さより硬いと推定される。また、線Ｌｐｎより把持力検出値ＰＶｆが小さければ、把持対象物ＴＧＴが基準の硬さより柔らかいと推定される。
　例えば、図１５において、線Ｌｐｈは、基準の硬さより硬い把持対象物ＴＧＴを把持した時の把持力検出値ＰＶｆを表す。また、線Ｌｐｓは、基準の硬さより柔らかい把持対象物ＴＧＴを把持した時の把持力検出値ＰＶｆを表す。
　力指令生成部２５１ｂは、把持力検出値ＰＶｆと基準応答値との差分の絶対値が閾値未満である場合（ステップＳ４０のＹｅｓ）は、ステップＳ５０に進む。力指令生成部２５１ｂは、把持力検出値ＰＶｆと基準応答値との差分の絶対値が閾値以上である場合（ステップＳ４０のＮｏ）は、ステップＳ６０に進む。
　（ステップＳ５０）
　次に、力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔａ以上であるかどうか判定する。力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔａ以上である場合（ステップＳ５０のＹｅｓ）は、処理を終了する。力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔａ未満である場合（ステップＳ５０のＮｏ）は、ステップＳ４０に戻って処理を繰り返す。
　（ステップＳ６０）
　力指令生成部２５１ｂは、把持力検出値ＰＶｆと基準応答値との差分の絶対値が閾値以上である場合（ステップＳ４０のＮｏ）は、力指令値ＳＶｆを更新指令値に変更して出力する。例えば、力指令生成部２５１ｂは、更新指令値を、基準の把持対象物ＴＧＴより硬い把持対象物ＴＧＴの場合は高くする。更新指令値を、基準指令値より高くすることにより、把持装置１は、硬い把持対象物ＴＧＴを強く把持できる。また、力指令生成部２５１ｂは、更新指令値を基準の把持対象物ＴＧＴより柔らかい把持対象物ＴＧＴの場合は低くする。更新指令値を基準指令値より低くすることにより、把持装置１は、柔らかい把持対象物ＴＧＴを優しく把持できる。
　図１５を用いて、第２実施形態に係る把持装置１の動作を説明する。線Ｌｐｎは、基準応答値の時間応答を示している。また、線Ｌｐｈは、標準より硬い把持対象物ＴＧＴを把持した時の把持力検出値ＰＶｆ、線Ｌｐｓは、標準より柔らかい把持対象物ＴＧＴを把持した時の把持力検出値ＰＶｆ、を表す。また、線Ｌｓｎは、基準指令値を表す。線Ｌｓｈは、標準より硬い把持対象物ＴＧＴを把持した時の力指令値ＳＶｆ、線Ｌｓｓは、標準より柔らかい把持対象物ＴＧＴを把持した時の力指令値ＳＶｆ、を表す。なお、線Ｌｓｈ及び線Ｌｓｓについて、基準指令値Ｆ０において、線Ｌｓｎとの違いを明確にするために、上下にずらして示す。
　把持対象物ＴＧＴに第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが接触すると、把持力検出値ＰＶｆは、時間が経過するのにつれて大きくなる。ここで、基準の硬さより硬い把持対象物ＴＧＴの場合は、基準応答値に対して早く把持力検出値ＰＶｆが大きくなる（線Ｌｐｈ）。また、基準の硬さより柔らかい把持対象物ＴＧＴの場合は、基準応答値に対して把持力検出値ＰＶｆが小さくなる（線Ｌｐｓ）。
　ここで、時間ｔ１において、線Ｌｐｈと線Ｌｐｎとの差分の絶対値、すなわち、把持力検出値ＰＶｆと基準応答値との差分の絶対値が閾値Δｆ以上になったとする。すると、力指令生成部２５１ｂは、線Ｌｓｈに示すように、ステップＳ６０において、力指令値ＳＶｆを基準指令値Ｆ０から更新指令値Ｆ１に変更する。
　また、時間ｔ２において、線Ｌｐｓと線Ｌｐｎとの差分の絶対値、すなわち、把持力検出値ＰＶｆと基準応答値との差分の絶対値が閾値Δｆ以上になったとする。すると、力指令生成部２５１ｂは、線Ｌｓｓに示すように、ステップＳ６０において、力指令値ＳＶｆを基準指令値Ｆ０から更新指令値Ｆ２に変更する。
　さらに、閾値時間ｔａは、例えば、基準指令値Ｆ０の０．８倍の値である判定値Ｆａ（＝０．８×Ｆ０）として、基準応答値が判定値Ｆａとなる時間とする。時間までに、把持力検出値ＰＶｆと基準応答値との差分の絶対値が閾値Δｆ以上にならなかった場合は、ステップＳ５０において、力指令生成部２５１ｂは処理を終了して、力指令値ＳＶｆを基準指令値Ｆ０に保持する。なお、閾値時間ｔａについては、処理時間や応答等を考慮して定めてよい。
　なお、更新指令値の値については、例えば、基準より硬い場合及び柔らかい場合でそれぞれ値を設定してもよいし、差分が閾値を超えるまでの時間に応じて変更してもよい。
　＜作用・効果＞
　第２実施形態に係る把持装置によれば、第１実施形態に係る把持装置の作用・効果に加えて把持対象物ＴＧＴの硬さに応じて、把持力を変えることができる。具体的には、第２実施形態に係る把持装置によれば、硬い把持対象物ＴＧＴは強く、柔らかい把持対象物ＴＧＴは優しく、把持できる。したがって、第２実施形態に係る把持装置１によれば、硬さの異なる把持対象物を正確に安定して保持できる。特に第２実施形態に係る把持装置は、硬さの違いが大きい把持対象物ＴＧＴを把持する場合に適している。
　<<第３実施形態>>
　第３実施形態に係る把持装置は、力指令生成部２５１ｂにおける処理が、第２実施形態に係る把持装置とは異なる。
　図１６は、第３実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部２５１の力指令生成部２５１ｂの処理を説明するフロー図である。図１７は、第３実施形態に係る把持装置の動作を説明する図である。
　図１７の縦軸は、力指令値ＳＶｆ又は把持力検出値ＰＶｆの力の値を表す。図１７の横軸は、接触を検出してからの時間を表す。
　ステップＳ１０、ステップＳ２０及びステップＳ３０については、第２実施形態に係る把持装置の力指令生成部２５１ｂにおける処理と同じであることから説明を省略する。
　（ステップＳ１４０）
　力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔｂ以上であるかどうかを判定する。いいかえると、力指令生成部２５１ｂは、定められた時間経過したがどうかを判断する。力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔｂ以上である場合（ステップＳ１４０のＹｅｓ）は、ステップＳ１５０に進む。いいかえると、力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してから定められた時間経過後にステップＳ１５０に進む。力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔｂ未満である場合（ステップＳ１４０のＮｏ）は、ステップＳ１４０の処理を繰り返す。なお、閾値時間ｔｂについては、判定できる範囲で適宜定めてよい。
　（ステップＳ１５０）
　力指令生成部２５１ｂは、閾値時間における把持力検出値ＰＶｆに基づいて、更新指令値を出力する。例えば、閾値時間における把持力検出値ＰＶｆが大きい場合は、把持対象物ＴＧＴが硬いと判定する。そして、力指令生成部２５１ｂは力指令値ＳＶｆとして基準指令値より高い更新指令値とする。また、閾値時間における把持力検出値ＰＶｆが小さい場合は、把持対象物ＴＧＴが基準の硬さより柔らかいと判定する。そして、力指令生成部２５１ｂは力指令値ＳＶｆとして標準指令値より低い更新指令値とする。ステップＳ１５０の処理が終了すると、力指令生成部２５１ｂは、処理を終了する。
　図１７を用いて、第３実施形態に係る把持装置１の動作を説明する。線Ｌｐｎ１は、標準的な硬さの把持対象物ＴＧＴを把持した時の把持力検出値ＰＶｆを示す。また、線Ｌｐｈは、標準より硬い把持対象物ＴＧＴを把持した時の把持力検出値ＰＶｆ、線Ｌｐｓは、標準より柔らかい把持対象物ＴＧＴを把持した時の把持力検出値ＰＶｆ、を表す。また、線Ｌｓｎは、基準指令値を表す。線Ｌｓｈは、標準より硬い把持対象物ＴＧＴを把持した時の力指令値ＳＶｆ、線Ｌｓｓは、標準より柔らかい把持対象物ＴＧＴを把持した時の力指令値ＳＶｆ、を表す。なお、線Ｌｓｈ及び線Ｌｓｓについて、基準指令値Ｆ０において、線Ｌｓｎとの違いを明確にするために、上下にずらして示す。
　把持対象物ＴＧＴに第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが接触すると、把持力検出値ＰＶｆは、時間が経過するのにつれて大きくなる。ここで、基準の硬さより硬い把持対象物ＴＧＴの場合は、基準応答値に対して早く把持力検出値ＰＶｆが大きくなる（線Ｌｐｈ）。また、基準の硬さより柔らかい把持対象物ＴＧＴの場合は、基準応答値に対して把持力検出値ＰＶｆが小さくなる（線Ｌｐｓ）。
　力指令生成部２５１ｂは、閾値時間ｔｂにおける把持力検出値ＰＶｆに応じて、力指令値ＳＶｆを更新指令値に変更する。例えば、標準の硬さより硬い把持対象物ＴＧＴを把持した時は、閾値時間ｔｂにおいて把持力検出値ＰＶｆが大きくなる。したがって、力指令生成部２５１ｂは、力指令値ＳＶｆを基準指令値Ｆ０から基準指令値Ｆ０より大きい更新指令値Ｆ１１に更新する。例えば、標準の硬さより柔らかい把持対象物ＴＧＴを把持した時は、閾値時間ｔｂにおいて把持力検出値ＰＶｆが小さくなる。したがって、力指令生成部２５１ｂは、力指令値ＳＶｆを基準指令値Ｆ０から基準指令値Ｆ０より小さい更新指令値Ｆ１２に更新する。
　なお、更新指令値の値については、例えば、閾値時間ｔｂにおける把持力検出値ＰＶｆが、基準指令値Ｆ０の０．８倍以上であれば第１更新指令値、基準指令値Ｆ０の０．４倍以下であれば第２更新指令値としてもよい。そして、基準指令値Ｆ０の０．４倍より大きく０．８倍未満であれば変更せずに基準指令値Ｆ０を更新指令値としてもよい。
　また、更新指令値の値については、例えば、閾値時間ｔｂにおける把持力検出値ＰＶｆに応じて算出してもよい。例えば、更新指令値の値を式２により算出してもよい。ただし、式２において、Ｆ０は基準指令値の値、ＰＶｆは閾値時間ｔｂにおける把持力検出値ＰＶｆの値を表す。
　　Ｆ０＋係数×（ＰＶｆ－０．５×Ｆ０）　　　・・・（式２）
　＜作用・効果＞
　第３実施形態に係る把持装置によれば、第２実施形態に係る把持装置と同様の作用・効果が得られる。
　<<第４実施形態>>
　第４実施形態に係る把持装置は、力指令生成部２５１ｂにおける処理が、第２実施形態及び第３実施形態に係る把持装置とは異なる。
　図１８は、第４実施形態に係る把持装置の制御部が有する演算処理部２５１の力指令生成部２５１ｂの処理を説明するフロー図である。図１９は、第４実施形態に係る把持装置の動作を説明する図である。
　図１９の縦軸は、力指令値ＳＶｆ又は把持力検出値ＰＶｆの力の値を表す。図１９の横軸は、接触を検出してからの時間を表す。
　ステップＳ１０、ステップＳ２０及びステップＳ３０については、第２実施形態に係る把持装置の力指令生成部２５１ｂにおける処理と同じであることから説明を省略する。
　なお、ステップＳ２０において、基準指令値としては、想定される中で最も硬いと想定される把持対象物ＴＧＴ（第１把持対象物）を把持した時の把持力検出値ＰＶｆである基準指令値Ｆ２０を用いる。
　（ステップＳ２４０）
　力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔｃ以上であるかどうかを判定する。いいかえると、力指令生成部２５１ｂは、定められた時間経過したがどうかを判断する。力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔｃ以上である場合（ステップＳ２４０のＹｅｓ）は、ステップＳ２５０に進む。いいかえると、力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してから定められた時間経過後にステップＳ２５０に進む。力指令生成部２５１ｂは、接触を検出してからの経過時間が閾値時間ｔｃ未満である場合（ステップＳ２４０のＮｏ）は、ステップＳ２４０の処理を繰り返す。なお、閾値時間ｔｃについては、判定できる範囲で適宜定めてよい。
　（ステップＳ２５０）
　力指令生成部２５１ｂは、閾値時間ｔｃにおける把持力検出値ＰＶｆを更新指令値として出力する。ステップＳ２５０の処理が終了すると、力指令生成部２５１ｂは、処理を終了する。
　図１９を用いて、第４実施形態に係る把持装置の動作を説明する。線Ｌｐ１は、想定される中で最も硬いと想定される把持対象物ＴＧＴ（第１把持対象物）を把持した時の把持力検出値ＰＶｆを示す。また、線Ｌｐ２は、第１把持対象物より柔らかい把持対象物ＴＧＴ（第２把持対象物）を把持した時の把持力検出値ＰＶｆ、線Ｌｐ３は、第２把持対象物より更に柔らかい把持対象物ＴＧＴ（第３把持対象物）を把持した時の把持力検出値ＰＶｆ、を表す。また、線Ｌｓ１は第１把持対象物を把持した時の力指令値ＳＶｆ、線Ｌｓ２は第２把持対象物を把持した時の力指令値ＳＶｆ、線Ｌｓ３は第３把持対象物を把持した時の力指令値ＳＶｆ、を表す。なお、線Ｌｓ２について、基準指令値Ｆ２０と閾値時間ｔｃにおいて、線の違いを明確にするためにずらして示す。線Ｌｓ３について、基準指令値Ｆ２０において、線の違いを明確にするためにずらして示す。
　把持対象物ＴＧＴに第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが接触すると、把持力検出値ＰＶｆは、時間が経過するのにつれて大きくなる。力指令生成部２５１ｂは、閾値時間ｔｃにおける把持力検出値ＰＶｆを、力指令値ＳＶｆの更新指令値として出力する。
　例えば、第１把持対象物を把持した時は、閾値時間ｔｃにおいて把持力検出値ＰＶｆは、基準指令値Ｆ２０とほぼ等しくなっていることから、力指令生成部２５１ｂは、基準指令値Ｆ２０を更新指令値として出力する。第２把持対象物を把持した時は、力指令生成部２５１ｂは、閾値時間ｔｃにおける把持力検出値ＰＶｆである更新指令値Ｆ２１を出力する。第３把持対象物を把持した時は、力指令生成部２５１ｂは、閾値時間ｔｃにおける把持力検出値ＰＶｆである更新指令値Ｆ２２を出力する。
　＜作用・効果＞
　第４実施形態に係る把持装置によれば、第２実施形態に係る把持装置と同様の作用・効果が得られる。また、特に第４実施形態については、力指令生成部２５１ｂにおける処理が簡便となる。
　以上、把持装置を実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
　本願は、日本特許庁に２０２１年８月２０日に出願された基礎特許出願２０２１－１３５１６０号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
１　把持装置
１０　駆動部
１１　動力部
１１ｅ　エンコーダ
１１ｍ　モータ
１２　運動変換部
２０　把持部
２１ａ　第１指部
２１ｂ　第２指部
３０　力検出部
３１ａ　第１力覚センサ
３１ｂ　第２力覚センサ
４０　モータ駆動部
５０　制御部
５１　演算処理部
５１ａ　操作値演算部
５１ａ１　アドミタンス制御演算部
５１ａ２　積分演算部
５１ａ３　位置速度演算部
５１ａ４　電流演算部
５１ａ５　位置指令値生成部
５１ａ６　接触判定部
５１ａ７　切替部
５１ａ８　値保持部
５１ｂ　力指令生成部
５２　モータ制御部
５３　モータ稼働データ取得部
５４　力計測データ取得部
１５１ａ　操作値演算部
２５１　演算処理部
２５１ｂ　力指令生成部
２５２ａ７　切替部

Claims (5)

  1. 　モータと、前記モータの回転軸の位置及び速度を検出する検出部と、を備える駆動部と、
    　電流操作値に応じて前記モータを駆動する電力を供給し、前記モータに供給する電流の電流値を検出するモータ駆動部と、
    　第１指部と、第２指部と、を備え、前記モータの回転に応じて前記第１指部と前記第２指部との間隔を変えて、前記第１指部と前記第２指部とで対象物を把持する把持部と、
    　前記第１指部と前記第２指部とで前記対象物を把持した時に、前記第１指部及び前記第２指部が前記対象物を把持する把持力を検出する力検出部と、
    　前記力検出部が検出した把持力検出値が力指令値と一致するように前記モータ駆動部に前記電流操作値を出力する制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、力制御演算部と、位置指令値生成部と、接触判定部と、切替部と、位置速度演算部と、電流演算部と、を備え、
    　前記力制御演算部は、前記力指令値を第１位置指令値に変換し、
    　前記位置指令値生成部は、第２位置指令値を生成し、
    　前記接触判定部は、前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出し、
    　前記切替部は、前記接触判定部が前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出したときに、前記第２位置指令値から前記第１位置指令値に切り替えて、前記位置速度演算部に出力し、
    　前記位置速度演算部は、前記切替部から入力された前記第１位置指令値又は前記第２位置指令値のいずれかを、電流指令値に変換し、
    　前記電流演算部は、前記電流値が前記電流指令値に一致するように、前記電流操作値を出力し、
    　前記制御部は、前記第２位置指令値から前記第１位置指令値に切り替えるときに、前記第１位置指令値を、前記検出部が検出した位置検出値とする、
    把持装置。
  2. 　前記位置指令値生成部は、一定の値まで一定の変化率で変化する前記第２位置指令値を生成する、
    請求項１に記載の把持装置。
  3. 　前記位置速度演算部は、前記検出部が検出した前記回転軸の位置検出値が前記切替部から入力された前記第１位置指令値又は前記第２位置指令値のいずれかと一致するように、前記電流指令値を生成する、
    請求項１又は請求項２のいずれかに記載の把持装置。
  4. 　前記力制御演算部はアドミタンス制御演算部であり、前記アドミタンス制御演算部は前記把持力検出値が前記力指令値と一致するように、前記第１位置指令値を生成する、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の把持装置。
  5. 　モータと、前記モータの回転軸の位置及び速度を検出する検出部と、を備える駆動部と、
    　電流操作値に応じて前記モータを駆動する電力を供給し、前記モータに供給する電流の電流値を検出するモータ駆動部と、
    　第１指部と、第２指部と、を備え、前記モータの回転に応じて前記第１指部と前記第２指部との間隔を変えて、前記第１指部と前記第２指部とで対象物を把持する把持部と、
    　前記第１指部と前記第２指部とで前記対象物を把持した時に、前記第１指部及び前記第２指部が前記対象物を把持する把持力を検出する力検出部と、
    を備え、前記力検出部が検出した把持力検出値が力指令値と一致するように前記モータ駆動部に前記電流操作値を制御する把持装置の制御方法であって、
    　力指令値を第１位置指令値に変換する工程と、
    　第２位置指令値を生成する工程と、
    　前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出する工程と、
    　前記第１位置指令値又は前記第２位置指令値のいずれかを、電流指令値に変換する工程であって、前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出する前は、前記第２位置指令値を前記電流指令値に変換し、前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出した後は、前記第１位置指令値を前記電流指令値に変換する工程と、
    　前記電流値が前記電流指令値に一致するように、前記電流操作値を出力する工程と、
    　前記第１指部又は前記第２指部が前記対象物に接触したことを検出したときに、前記第２位置指令値を、前記検出部が検出した位置検出値とする工程と、を含む、
    把持装置の制御方法。
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