JP2003236786A - Sensing method and sensing device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensing method and a sensing device capable of accurately detecting a force by correcting a sensor output value also for an elastic sensor such as a conductive rubber sensor causing a non-linear output, a hysteresis characteristic, a residual stress, and a temperature drift and allowing to use the conductive rubber sensor having a high freedom degree of design when the sensor is buried in a hand and manufactured at a rather low cost without using a strain gauge system having a structural body in which a proper strain generating position is designed particularly when used for detecting the holding force of the robot hand. <P>SOLUTION: This sensing method and sensing device handle by grasping and holding a work and detect a force and a pressure by a hand device performing the conveyance, assembly, and disassembly of the work. Sensors formed of elastic bodies capable of detecting forces and pressures are installed in and outside the hand device finger parts or hand device claw parts thereof forming portions in contact with the work. During the operation, sensor outputs from the force detection sensors are observed at all times and, by using the sensor outputs, the forces from the sensors are obtained by calculation. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、組立、分解、搬
送、検査などを自動で行う方法及び装置のうち、マニピ
ュレータに取り付けるエンドエフェクタ、もしくはロボ
ットハンドを用いた方法及び装置に関するものであり、
ハンドリング時に把持力計測や把持ハンド接触計測を行
い、把持後の作業時には組立力計測、分解力計測を行
い、把持制御や力制御や位置決めなどを容易に実施する
ことが可能な産業用における生産設備、生産機器に応用
される発明である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for automatically performing assembly, disassembly, transportation, inspection, etc. using an end effector attached to a manipulator or a robot hand.
Industrial production equipment that can perform gripping force measurement and gripping hand contact measurement during handling, assembly force measurement and disassembly force measurement during work after gripping, and can easily perform gripping control, force control, positioning, etc. , An invention applied to production equipment.

【０００２】[0002]

【従来の技術】この発明に関連する従来技術として、特
開平７−３１９６１８号公報に記載されている「操作入
力装置」がある。このものは、図１１に示すように、圧
力検出センサ２Ｈ、２Ｖの初期抵抗値のバラツキの影響
を受けず、センサ２Ｈ、２Ｖの抵抗値微小変化を正確に
読み取る操作入力装置を提供することを目的とするもの
であり、スティック型操作部１と、スティック型操作部
１の横方向及び縦方向の押圧力を検出する圧力検出セン
サ２Ｈ、２Ｖと、少なくとも１方向におけるセンサ２
Ｈ、２Ｖからの検出出力と初期補正値に基づく初期検出
値を出力する検出出力手段３Ｈ、３Ｖと、初期検出値が
予め定められた基準範囲内にあるか否かを判断し、基準
範囲を逸脱していると判断したときに限り、その逸脱の
方向及び逸脱の度合いにそれぞれ応じた極性及び大きさ
の次期補正値を出力する比較制御手段（ＣＰＵ）とから
なり、検出出力手段３Ｈ、３Ｖに検出出力と次期補正値
を入力し、検出出力手段３Ｈ、３Ｖの出力に得られる検
出値が基準範囲内に入るようにオフセットするものであ
る。2. Description of the Related Art As a prior art related to the present invention, there is an "operation input device" described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-319618. As shown in FIG. 11, this device is not affected by variations in the initial resistance values of the pressure detection sensors 2H, 2V, and provides an operation input device for accurately reading minute changes in the resistance values of the sensors 2H, 2V. It is intended, and the stick type operation unit 1, pressure detection sensors 2H and 2V for detecting the pressing force of the stick type operation unit 1 in the horizontal and vertical directions, and the sensor 2 in at least one direction.
The detection output means 3H and 3V for outputting the initial detection value based on the detection output from H and 2V and the initial correction value, and whether or not the initial detection value is within a predetermined reference range are determined, and the reference range is set. Only when it is determined that the vehicle deviates, a comparison control unit (CPU) that outputs a next correction value having a polarity and a magnitude corresponding to the direction and the degree of the departure is provided, and the detection output unit 3H, 3V. The detection output and the next correction value are input to and the detection values obtained at the outputs of the detection output means 3H and 3V are offset so that they fall within the reference range.

【０００３】他に関連する従来技術として、特開平０７
−１８６０７８号公報に記載されている「ロボットハン
ドの制御装置」、特開平１３−０８８０７９号公報に記
載されている「マニピュレータの接触検知装置」があ
る。ところで、従来、ロボットハンドによる部品の把持
を行う際に、ロボットハンドの指先接触面に導電性のゴ
ムセンサを取り付けて把持力を検知できるようにし、部
品の把持力調節や部品の把持の完了検出などを行ってい
た。導電性ゴムのような弾性体の力検出センサ用いた場
合には、ゴム特有の弾性変形によるヒステリシス特性が
あり、またその出力は非線型であり、さらに残留応力な
どにより、荷重をかけた後その荷重が除去されたとして
も、長い時間もとの値には収束しないという問題があ
る。また、その把持力検知特性が温度によっても変化す
る性質があり、その温度ドリフトは微小な変化ではある
がオフセットを持ってしまう問題がある。導電性ゴムセ
ンサを用いる場合には絶対値として力を検出することは
困難である。従来技術として、特開平７−３１９６１８
号公報に、歪ゲージまたは抵抗検出または容量検出また
は導電性ゴムセンサによる圧力検出を行うデバイスにつ
いて、初期値抵抗値のバラツキの影響を受けずに抵抗値
微小力変化を正確に読み取ることができると記載されて
いる。そしてこの従来方法では、初期値のバラツキやド
リフトを、１ｓｅｃ〜１．５ｓｅｃという短い単位時間
毎に、現在値がオフセット許容範囲内であるならばオフ
セットし、現在値をオフセット基準値にするものであ
る。その際、測定に用いる出力基準値を設けてあり、あ
るタイマによりオフセットとは別に変更されていく。ま
た、上記公報には、オフセット許容範囲以外の瞬間的な
外乱や温度ドリフトについては影響を受けない旨記載さ
れているが、オフセット値の変更のタイミングと出力基
準値の更新のタイミングについては記載されていないか
ら、更新のタイミングによっては出力基準値がオフセッ
ト許容範囲以外に設定されてしまうことも予想される。As another related art related to the invention, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 07
There is a "robot hand control device" described in Japanese Patent No. 186078, and a "manipulator contact detection device" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 13-0888079. By the way, conventionally, when gripping a part by a robot hand, a conductive rubber sensor is attached to the fingertip contact surface of the robot hand so that the gripping force can be detected, and the gripping force of the part is adjusted or the completion of gripping the part is detected. Was going on. When a force detection sensor of an elastic body such as conductive rubber is used, there is a hysteresis characteristic due to elastic deformation peculiar to rubber, and its output is nonlinear, and after applying a load due to residual stress, etc. Even if the load is removed, there is a problem that it does not converge to the original value for a long time. Further, the gripping force detection characteristic has a property that it also changes depending on temperature, and there is a problem that the temperature drift has an offset although it is a minute change. When using a conductive rubber sensor, it is difficult to detect force as an absolute value. As a conventional technique, Japanese Patent Laid-Open No. 7-319618
In the publication, it is stated that it is possible to accurately read small changes in resistance value of a device that detects strain gauge, resistance detection, capacitance detection, or pressure detection by a conductive rubber sensor without being affected by variations in initial value resistance value. Has been done. In this conventional method, the variation or drift of the initial value is offset every short unit time of 1 sec to 1.5 sec if the current value is within the offset allowable range, and the current value is used as the offset reference value. is there. At that time, an output reference value used for measurement is provided, and is changed separately from the offset by a certain timer. In addition, although the above publication describes that it is not affected by momentary disturbances and temperature drifts other than the offset allowable range, the timing of changing the offset value and the timing of updating the output reference value are described. Therefore, it is expected that the output reference value may be set outside the offset allowable range depending on the update timing.

【０００４】力の入力が無い場合は、温度ドリフトの影
響を１秒毎にオフセットして０にしているように見受け
られないではないが、実際の抵抗値の変化分を補正して
はいないので、抵抗値ドリフトが蓄積して、これが誤差
要因になる可能性がある。また、瞬間的な力の入力では
なく、操作入力時の力の入力がオフセット許容範囲以外
の値で単位時間以上の間に推移したときには、オフセッ
トを除去できずに出力してしまう。そのために、出力後
の値がオフセット許容範囲に入らない可能性もある。ま
た、導電性ゴムを使用した場合にはヒステリシスが生じ
るが、ヒステリシスに対しての補正が無いので、出力値
がどれだけ正確であるかは必ずしも明確でない。When there is no force input, it does not seem that the effect of temperature drift is offset to zero every second, but since the actual change in resistance is not corrected, The resistance value drift accumulates, which may cause an error. Further, when the force input at the time of the operation input changes for a unit time or more with a value other than the offset allowable range, not the momentary force input, the offset cannot be removed and is output. Therefore, the value after output may not fall within the offset allowable range. Further, when conductive rubber is used, hysteresis occurs, but since there is no correction for the hysteresis, it is not always clear how accurate the output value is.

【０００５】一般的な導電性ゴムセンサのような導電材
料でかつ弾性体で構成される圧力センサが存在する。こ
れは、形状を自由に設計でき、小型にすることができ、
また廉価であり、また、抵抗変化によるものであるから
電圧出力、電流出力、周波数出力など出力のアナログ回
路設計の自由度が高いという利点がある。特に、小型に
できることにより、生産設備などのロボットワークやロ
ボットアーム、その他の手動操作の組み付け冶具など、
その適用範囲が広く、生産現場では数多く用いられるケ
ースが多い。しかし、それらのセンサの問題点として、
（１）非線形出力であり、（２）ヒステリシス特性を持
ち、（３）残留応力により長時間（数分〜数十分）のド
リフト現象が生じ、さらに、（４）温度ドリフトも存在
しているという問題があり、このため、ＯＮ／ＯＦＦス
イッチとしてのタッチセンサとして使用されたり、力の
検出精度が要求されない場所での力検出にその用途が限
られるのが一般的である。There is a pressure sensor made of a conductive material and an elastic body such as a general conductive rubber sensor. It can be designed in any shape, can be small,
Further, there is an advantage that it is inexpensive and has a high degree of freedom in designing analog output circuits such as voltage output, current output and frequency output because it is due to resistance change. In particular, by being able to make it small, robot work such as production equipment and robot arms, other manually operated assembly jigs, etc.
Its application range is wide and it is often used in many production sites. However, the problem with those sensors is that
(1) Non-linear output, (2) Hysteresis characteristics, (3) Residual stress causes a long-time (several minutes to several tens of minutes) drift phenomenon, and (4) Temperature drift also exists. Therefore, it is generally used as a touch sensor as an ON / OFF switch, and its application is generally limited to force detection in a place where force detection accuracy is not required.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、非線形出力、ヒステリシス特性、残留応力、温度ド
リフトが生じる導電性ゴムセンサのような弾性体センサ
においてもセンサ出力値を補正して、精度の高い力検出
を可能にするセンシング方法及び装置を提供することで
あり、特にロボットハンドの把持力検知などに使用する
際に、適正歪が発生する箇所を設計した構造体を有する
歪ゲージ方式を用いることなく、ハンドにセンサを埋め
込む際の設計自由度が高く、かつ比較的安価な導電性ゴ
ムセンサを使用したセンシング方法及び装置を提供する
ことである。さらに具体的な課題は、次の課題１乃至課
題６のとおりである。Therefore, an object of the present invention is to correct the sensor output value even in an elastic body sensor such as a conductive rubber sensor in which a nonlinear output, a hysteresis characteristic, a residual stress, and a temperature drift are generated, and the accuracy is improved. The present invention is to provide a sensing method and device that enable high force detection, and particularly when used for detecting the gripping force of a robot hand, etc., a strain gauge method having a structure designed to generate a proper strain is provided. It is to provide a sensing method and device using a conductive rubber sensor that is relatively inexpensive and has a high degree of freedom in designing when a sensor is embedded in a hand without using the sensor. More specific problems are as the following problems 1 to 6.

【０００７】〔課題１〕課題１は、センサ出力値を連続
的に測定し、その出力値を演算することにより、そのセ
ンサにかかっている力の検出（力検出）を行うことによ
り、ハンドに搭載している把持センサの場合、把持の開
始、完了など、部品などのワークとの接触状態である作
業状態を判断するセンシング方法及び装置を提供するこ
とである（請求項１、請求項２に対応する課題）。[Problem 1] A problem 1 is to measure a sensor output value continuously and calculate the output value to detect the force applied to the sensor (force detection). In the case of a grip sensor installed, it is to provide a sensing method and device for determining a work state such as a start or completion of gripping, which is a contact state with a work such as a component (claims 1 and 2). Corresponding issues).

【０００８】〔課題２〕課題２は、センサ出力の変位量
の方向から、センサに荷重がかかっている状態か、荷重
を抜いている状態かを判断することにより、連続動作と
して把持動作中か離脱動作中かを判断するセンシング方
法及び装置を提供することである（請求項３、請求項４
に対応する課題）。[Problem 2] The problem 2 is whether a gripping operation is being performed as a continuous operation by judging from the direction of the displacement amount of the sensor output whether the sensor is loaded or unloaded. It is to provide a sensing method and apparatus for determining whether a leaving operation is in progress (claims 3 and 4).
Corresponding to).

【０００９】〔課題３〕荷重をかけている状態と荷重を
抜いている状態の既知の傾きデータから力の出力を演算
することにより、導電性ゴムセンサ特有のヒステリシス
の影響を除去し、初期変動の影響を除去した力検出を可
能にし、把持完了の検出と同様に把持状態から部品を放
した状態を検知して、組立動作などの作業完了後の次ス
テップへの動作を迅速に行えるセンシング方法及び装置
を提供することである（請求項５、請求項６に対応する
課題）。[Problem 3] The effect of hysteresis peculiar to the conductive rubber sensor is removed by calculating the force output from the known inclination data in the state where the load is applied and the state where the load is removed, and the initial fluctuation of A sensing method that enables force detection with the influence removed, detects the state of releasing a component from the gripped state in the same manner as the detection of gripping completion, and can quickly perform the operation to the next step after completion of work such as assembly operation, and the like. It is to provide a device (problems corresponding to claims 5 and 6).

【００１０】〔課題４〕センサ出力の時間的変化から、
残留応力によるセンサ出力のドリフトの影響を除去した
力検出を行うセンシング方法及び装置を提供することで
ある（請求項７、請求項８に対応する課題）。[Problem 4] From the temporal change of the sensor output,
It is an object of the present invention to provide a sensing method and device that perform force detection while eliminating the influence of sensor output drift due to residual stress (problems corresponding to claims 7 and 8).

【００１１】〔課題５〕センサ出力の時間的変化と温度
変化量との関係から演算することにより、センサ出力の
温度ドリフトによる影響を除去した力検出を行うセンシ
ング方法及び装置を提供することである（請求項９、請
求項１０に対応する課題）。[Problem 5] To provide a sensing method and apparatus for performing force detection by removing the influence of the temperature drift of the sensor output by calculating from the relationship between the temporal change of the sensor output and the temperature change amount. (Problems corresponding to claims 9 and 10).

【００１２】〔課題６〕センサに荷重がかかっていない
状態（無負荷時）においても当該センサに荷重がかかる
ように初期値設定することにより、出力変化の大きいセ
ンサ無負荷状態（センサ抵抗値＝∞）の部分を使用する
ことなく、直線性を向上させたセンシング方法及び装置
を提供することである（請求項１１、請求項１２に対応
する課題）。[Problem 6] By setting an initial value so that a load is applied to the sensor even when the load is not applied to the sensor (when no load is applied), the sensor is unloaded (sensor resistance value = The object of the present invention is to provide a sensing method and device with improved linearity, without using the part (∞) (problems corresponding to claims 11 and 12).

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【解決手段１】（請求項１、請求項２に対応）解決手段
１は上記課題１を解決するための手段であり、ワークを
把持、保持してハンドリングし、そのワークの搬送、組
立、分解等の作業を行うハンド装置における力や圧力を
検知するセンシング方法又は装置を前提として、次の
（イ）（ロ）によるものである。 （イ）ワークと接触する部分であるハンド装置指部もし
くは爪部の内部や外部に力や圧力を検知可能な弾性体か
らなるセンサを取り付けておき、作業時に、上記センサ
からのセンサ出力を常時観測し、（ロ）上記センサ出力
から上記センサにかかっている力を演算で求めること。SOLUTION 1 (corresponding to claim 1 and claim 2) Solution means 1 is a means for solving the above-mentioned problem 1, gripping, holding and handling a work, and transporting, assembling and disassembling the work. This is based on the following (a) and (b) on the premise of a sensing method or device for detecting force or pressure in a hand device that performs such work. (B) A sensor made of an elastic body that can detect force or pressure is attached inside or outside the finger or claw of the hand device, which is the part that comes into contact with the work, and the sensor output from the sensor is always available during work. Observe and (b) Calculate the force applied to the sensor from the output of the sensor.

【００１４】[0014]

【作用】本手段によれば、ハンド装置に取り付けてあ
り、ワークと接触する部分であるハンド装置指部若しく
は爪部の内部や外部に取り付けられているセンサ、すな
わち、力や圧力を検知可能なセンサを設けたハンド装置
による作業時に、弾性体で構成された上記センサからの
センサ出力を常に観測するので、作業時に、当該センサ
の出力が常時コンピュータに入力され、さらに、入力さ
れたセンサ出力をコンピュータで演算して前記把持セン
サにかかっている力が検出される。これにより、ハンド
のワークに対する接触状態、即ち、把持の開始、完了な
どの作業状態が常時監視される。According to the present means, a sensor attached to the hand device and attached to the inside or outside of the finger or claw portion of the hand device, which is the part in contact with the work, that is, the force or pressure can be detected. Since the sensor output from the above-mentioned sensor made of an elastic body is constantly observed during work by the hand device provided with the sensor, the output of the sensor is constantly input to the computer during work, and the input sensor output is The force applied to the grip sensor is detected by a computer. As a result, the contact state of the hand with the work, that is, the work state such as the start and completion of gripping is constantly monitored.

【００１５】[0015]

【解決手段２】（請求項３、請求項４に対応）解決手段
２は、上記課題２を解決するための手段であり、ワーク
を把持、保持してハンドリングし、そのワークの搬送、
組立、分解等の作業を行うハンド装置における力や圧力
を検知するセンシング方法又は装置を前提として、次の
（イ）（ロ）によるものである。 （イ）力や圧力などのセンサ出力を常に観測し、その変
化量を連続で取得し、連続した少なくとも２つ以上の複
数個の出力値から変位量の方向を算出し、（ロ）上記変
位方向から荷重をかけている状態か、荷重を抜いている
状態かのセンサへの作業状態を判断すること。A solution means 2 (corresponding to claim 3 and claim 4) is a means for solving the above-mentioned problem 2, and grips, holds and handles a work, and conveys the work.
This is based on the following (a) and (b) on the premise of a sensing method or device for detecting force and pressure in a hand device that performs work such as assembly and disassembly. (A) The sensor output such as force or pressure is constantly observed, the amount of change is continuously acquired, and the direction of the displacement is calculated from a plurality of continuous output values of at least two. Determine the working status of the sensor whether the load is applied or the load is removed from the direction.

【００１６】[0016]

【作用】本手段によれば、力や圧力などのセンサ出力を
常に観測し、その変化量を連続で取得し、連続した少な
くとも２つ以上の複数の出力値から変位量の方向を算出
するので、例えば、この変位量の方向が増大する方向で
あれば荷重をかけている状態であり、反対に変位量の方
向が減少する方向であれば荷重を抜いている状態である
ことが判断される。これにより連続動作として把持動作
中か離脱動作中かが判断される。According to the present means, the sensor output such as force or pressure is constantly observed, the change amount thereof is continuously acquired, and the direction of the displacement amount is calculated from at least two or more continuous output values. For example, it is determined that the load is applied when the direction of the displacement amount increases, and the load is removed when the direction of the displacement amount decreases. . Thus, it is determined whether the gripping operation or the releasing operation is being performed as a continuous operation.

【００１７】[0017]

【解決手段３】（請求項５、請求項６に対応）解決手段
３は、上記課題３を解決するための手段であり、ワーク
を把持、保持してハンドリングし、そのワークの搬送、
組立、分解等の作業を行うハンド装置における力や圧力
を検知するセンシング方法又は装置を前提として、次の
（イ）（ロ）によるものである。 （イ）予め複数サンプルのセンサに対して、荷重をかけ
た時のセンサ出力と荷重を抜いた時のセンサ出力を測定
しておき、荷重をかけた時のセンサ出力と抜いた時のセ
ンサ出力から演算される傾きの関係を求めておき、
（ロ）上記解決手段２のセンシング方法で荷重状態を判
断し、サンプル測定から求まる既知の傾きを用いて力検
出を行い、演算すること。Solution means 3 (corresponding to claim 5 and claim 6) Solution means 3 is means for solving the above-mentioned problem 3, and grips, holds and handles a work, and conveys the work.
This is based on the following (a) and (b) on the premise of a sensing method or device for detecting force and pressure in a hand device that performs work such as assembly and disassembly. (A) The sensor output when the load is applied and the sensor output when the load is removed are measured in advance for the sensors of multiple samples, and the sensor output when the load is applied and the sensor output when the load is removed The relationship of the slope calculated from
(B) The load state is determined by the sensing method of the solving means 2, and force detection is performed using a known inclination obtained from sample measurement, and calculation is performed.

【００１８】[0018]

【作用】本手段によれば、予め複数サンプルのセンサに
対して、荷重が一定の状態でかかっているときのセンサ
出力を、温度条件をパラメータにして測定しておき、上
記センサ出力の温度変化量を把握するとともに荷重がか
かっていく状態のときと荷重がかかりきって一定荷重と
なった状態のときの時間的変化量の関係を求めておくの
で、荷重が一定状態でかかっているときのセンサ出力の
温度ドリフトの影響の実体を加味した前記関係（傾き関
係）が予め記憶され、実作業において、センサ出力の変
化量から、センサ部分の温度測定情報に基づいて演算さ
れるセンサ出力の温度変化分を加減算し、これにより温
度の影響を除去するので、センサ出力の温度ドリフトに
よる影響を除去した力検出がなされる。したがって、様
々な温度環境下でもその影響を受けない高精度な力検出
が行われる。According to this means, the sensor output when a load is applied to a plurality of sample sensors under a constant load is measured in advance using the temperature condition as a parameter, and the temperature change amount of the sensor output is measured. The output of the sensor when the load is applied in a constant state is obtained because the relationship between the amount of change over time when the load is applied and the condition in which the load is applied The relationship (inclination relationship) taking into account the effect of the temperature drift of is stored in advance, and in the actual work, the temperature change amount of the sensor output calculated from the change amount of the sensor output based on the temperature measurement information of the sensor part Is added and subtracted, and thereby the influence of temperature is removed, so force detection is performed with the influence of temperature drift of the sensor output removed. Therefore, highly accurate force detection that is not affected even under various temperature environments is performed.

【００１９】[0019]

【解決手段４】（請求項７、請求項８に対応）解決手段
４は、上記課題４を解決するための手段であり、ワーク
を把持、保持してハンドリングし、そのワークの搬送、
組立、分解等の作業を行うハンド装置における力や圧力
を検知するセンシング方法又は装置を前提として、次の
（イ）（ロ）（ハ）によるものである。 （イ）予め複数サンプルのセンサに対して、荷重が一定
の状態でかかっている時のセンサ出力の時間的変化量を
測定しておき、荷重がかかっていく状態のときと、かか
りきって一定荷重となった状態のときとの時間的変化量
の関係を求めておき、（ロ）初期状態のセンサ出力値か
ら一定時間毎にセンサ出力を観測し、そのデータを追跡
しておき、（ハ）上記センサ出力の時間的変化とセンサ
出力値の傾きから荷重の状態を演算すること。Solution means 4 (corresponding to claim 7 and claim 8) Solution means 4 is means for solving the above-mentioned problem 4, and grips, holds and handles a work, and conveys the work.
This is based on the following (a), (b), and (c) on the premise of a sensing method or device for detecting force and pressure in a hand device that performs work such as assembly and disassembly. (B) For a sensor of multiple samples, measure the amount of change over time in the sensor output when the load is applied in a constant state, and when the load is applied, apply a constant load. (B) Observe the sensor output from the sensor output value in the initial state at regular intervals and trace the data, and (c) To calculate the state of the load from the change in the sensor output with time and the slope of the sensor output value.

【００２０】[0020]

【作用】本手段によれば、予め複数サンプルのセンサに
対して荷重が一定状態でかかっている時のセンサ出力の
時間的変化量を測定しておき、荷重がかかっていく状態
のときと、かかりきって一定荷重となった状態のときと
の時間的変化量の関係を求めておくので、荷重が一定状
態でかかっているときの残留応力によるセンサ出力のド
リフト影響の実体を加味した前記関係（傾き関係）が予
め記憶され、実作業において、初期状態のセンサ出力値
から一定時間毎にセンサ出力（圧力や力）を観測してそ
のデータを追跡しておき、前記センサ出力の時間的変化
とセンサ出力値の傾きから荷重の状態を演算するので、
センサ出力の時間的変化から残留応力によるセンサ出力
のドリフトの影響を除去した力検出がなされる。これに
より、力検出が安定的に行われる。According to the present means, the time change amount of the sensor output when the load is applied to the sensors of a plurality of samples in a constant state is measured in advance, and when the load is applied and when the load is applied. Since the relationship between the amount of change over time and the time when the load is constant is obtained, the above relationship (gradient) that takes into consideration the substance of the drift effect of the sensor output due to residual stress when the load is applied in a constant state is calculated. (Relationship) is stored in advance, and in actual work, the sensor output (pressure and force) is observed from the sensor output value in the initial state at regular time intervals and the data is tracked, and the temporal change of the sensor output and the sensor Since the load state is calculated from the slope of the output value,
The force detection is performed by removing the influence of the drift of the sensor output due to the residual stress from the temporal change of the sensor output. Thereby, the force detection is stably performed.

【００２１】[0021]

【解決手段５】（請求項９、請求項１０に対応）解決手
段５は上記課題５を解決するための手段であり、ワーク
を把持、保持するなどしてハンドリングし、そのワーク
の搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装置による力
や圧力を検知するセンシング方法又は装置を前提とし
て、次の（イ）（ロ）（ハ）（ニ）によるものである。 （イ）予め複数サンプルのセンサに対して、荷重が一定
の状態でかかっている時のセンサ出力を、温度条件をパ
ラメータにして測定し、（ロ）上記センサ出力の温度変
化量を把握するとともに、荷重がかかっていく状態のと
きと、荷重がかかりきって一定荷重となった状態のとき
との時間的変化量の関係を求めておき、（ハ）初期状態
のセンサ出力値から一定時間毎にセンサ出力を観測し、
（ニ）そのセンサ出力の変化量から、センサ部分の温度
測定情報から演算されるセンサ出力の温度変化量分を加
減算し、温度の影響を除去して荷重の状態を演算するこ
と。Solution means 5 (corresponding to claim 9 and claim 10) Solution means 5 is a means for solving the above-mentioned problem 5, and handles a work by gripping, holding, etc., and transporting and assembling the work. The following (a), (b), (c), and (d) are based on a sensing method or device that detects force and pressure by a hand device that performs work such as disassembly. (A) The sensor output when a load is applied to a sensor of a plurality of samples in a constant state is measured in advance using a temperature condition as a parameter, and (b) the temperature change amount of the sensor output is grasped, and The relationship between the amount of change over time between when the load is applied and when the load is constant and the load is constant is obtained in advance. Observe the sensor output,
(D) The amount of change in temperature of the sensor output calculated from the temperature measurement information of the sensor portion is added to or subtracted from the amount of change in the sensor output, the influence of temperature is removed, and the load state is calculated.

【００２２】[0022]

【作用】本手段によれば、予め複数サンプルのセンサに
対して、荷重が一定の状態でかかっているときのセンサ
出力を、温度条件をパラメータにして測定し、上記セン
サ出力の温度変化量を把握するとともに、荷重がかかっ
ていく状態のときと、荷重がかかりきって一定荷重とな
った状態のときの時間的変化量の関係を求めておくの
で、荷重が一定状態でかかっているときのセンサ出力の
温度ドリフトの影響の実体を加味した前記関係（傾き関
係）が予め記憶され、実作業において、センサ出力の変
化量からセンサ部分の温度測定情報から演算されるセン
サ出力の温度変化分を加減算し温度の影響を除去するの
で、センサ出力の温度ドリフトによる影響を除去した力
検出がなされる。これにより、様々な温度環境下でもそ
の影響を受けない高精度な力検出が行われる。According to the present means, the sensor output when a load is applied to a plurality of sample sensors in a constant state is measured in advance using the temperature condition as a parameter, and the temperature change amount of the sensor output is grasped. In addition, the relationship between the amount of change over time when the load is applied and when the load is applied to a constant load is obtained, so the sensor output when the load is applied is constant. The relationship (inclination relationship) that takes into account the effect of the temperature drift of is stored in advance, and in actual work, the temperature change amount of the sensor output calculated from the temperature measurement information of the sensor part is added or subtracted from the change amount of the sensor output. Since the influence of temperature is removed, force detection is performed without the influence of temperature drift of the sensor output. As a result, highly accurate force detection that is not affected by various temperature environments is performed.

【００２３】[0023]

【解決手段６】（請求項１１、請求項１２に対応）解決
手段６は上記課題６を解決するための手段であり、ワー
クを把持、保持するなどしてハンドリングし、そのワー
クの搬送や組立や分解を行うハンド装置による力や圧力
を検知するセンシング方法又は装置を前提として、次の
（イ）によるものである。 （イ）ハンド指の初期状態（無負荷時）においても力検
知センサに所定の荷重がかかるよう当該力検知センサを
ハンド指の根元に埋め込んで行うこと。Solution means 6 (corresponding to claim 11 and claim 12) Solution means 6 is a means for solving the above-mentioned problem 6, and handles a work by gripping, holding, etc., and transporting or assembling the work. Assuming a sensing method or device for detecting a force or pressure by a hand device for disassembling or disassembling, it is based on the following (a). (A) The force detection sensor is embedded in the base of the hand finger so that a predetermined load is applied to the force detection sensor even in the initial state of the hand finger (when there is no load).

【００２４】[0024]

【作用】本手段によれば、ハンド指の初期状態状態（無
負荷時）においても当該センサに所定の荷重がかかるよ
うに初期値設定をすることができ、出力変化の大きいセ
ンサ無負荷状態（センサ抵抗値＝∞）の部分を使用せ
ず、直線性の向上を図ったセンシング方法及び装置にす
ることができる。According to the present means, the initial value can be set so that a predetermined load is applied to the sensor even in the initial state of the hand finger (when there is no load), and the sensor no-load state where the output change is large ( It is possible to provide a sensing method and apparatus that improves linearity without using the part of (sensor resistance value = ∞).

【００２５】[0025]

【実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。図１に、センシング装置を組み込んだ
ハンドを搭載したマニピュレータ１を示している。本発
明のセンシング装置を組み込んだ把持ハンド（以下、
「センシングハンド」という）を６軸多関節マニピュレ
ータに搭載し、このセンシングハンド２を動作させ、作
業対象物（製品）の組立や分解、搬送などを行うもので
ある。センシングハンド２により製品に組み立てる部品
を搬送する際、部品の把持力検知を行い、センサ出力を
連続的に取り込むことにより、部品の脱落や、組み立て
完了時の把持状態からの部品離脱を検出することで、搬
送、組立を高速かつ確実に行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a manipulator 1 equipped with a hand incorporating a sensing device. A gripping hand incorporating the sensing device of the present invention (hereinafter,
"Sensing hand") is mounted on a 6-axis articulated manipulator, and this sensing hand 2 is operated to assemble, disassemble, and convey a work target (product). When a component to be assembled into a product is conveyed by the sensing hand 2, the gripping force of the component is detected, and the sensor output is continuously taken in to detect the detachment of the component or the detachment of the component from the gripped state at the completion of assembly. Thus, the transportation and assembly are performed at high speed and reliably.

【００２６】図２に導電性ゴムセンサを用いた把持セン
シング装置であるセンシングハンド２の実施例１を示し
ている。FIG. 2 shows a first embodiment of a sensing hand 2 which is a grip sensing device using a conductive rubber sensor.

【００２７】センシングハンド２の部品を把持するハン
ド指４部分において、指の先端部分に導電性ゴムセンサ
５を貼りつけることによって、部品を把持する際にセン
サ出力値から部品と接触したことを検知することが可能
になる。導電性ゴムセンサ５は負荷がかかると電気抵抗
値が減少するので、その接触圧を電圧値や電流値に変換
して、その出力値をセンシングハンド２の制御に利用す
ることができる。無負荷状態においては抵抗値が∞に近
付いて、ほぼ絶縁状態になり、無負荷状態から荷重を加
えると抵抗値が減少していく。そして、この抵抗値変化
から電圧出力を得るための構成を図３に示している。抵
抗値を増幅変換するアンプ回路６を構成しており、抵抗
値ＲΔの導電性ゴムセンサ５が回路上に接続される。基
準電圧Ｖ（７）を導電性ゴムセンサ５に入力し、反転増
幅器９による反転増幅回路で導電性ゴムセンサ５の出力
値を増幅する。一般的に導電性ゴムセンサ５は非線形出
力（図４）の性質を持つため、増幅回路の増幅率を決定
する際に帰還抵抗部分に配置するより、入力抵抗部分に
構成するようにすると、線形に近い出力を得ることがで
きる（図５）。従来技術における「（１）非線形出力」
の問題は、アンプ回路である増幅回路により解決でき
る。アンプ回路から出力される電圧出力をＡＤ変換ボー
ド１０に入力することにより、コンピュータ１１に入力
することが可能になり、演算が容易になる。By attaching a conductive rubber sensor 5 to the tip portion of the finger of the hand 4 of the sensing hand 2 that grips the component, it is possible to detect the contact with the component from the sensor output value when gripping the component. It will be possible. Since the electrical resistance value of the conductive rubber sensor 5 decreases when a load is applied, it is possible to convert the contact pressure into a voltage value or a current value and use the output value for controlling the sensing hand 2. In the no-load state, the resistance value approaches ∞, becoming almost insulated, and when a load is applied from the no-load state, the resistance value decreases. A configuration for obtaining a voltage output from this change in resistance value is shown in FIG. An amplifier circuit 6 for amplifying and converting the resistance value is configured, and a conductive rubber sensor 5 having a resistance value RΔ is connected on the circuit. The reference voltage V (7) is input to the conductive rubber sensor 5, and the output value of the conductive rubber sensor 5 is amplified by the inverting amplifier circuit by the inverting amplifier 9. In general, the conductive rubber sensor 5 has a property of non-linear output (FIG. 4), and therefore, when it is configured in the input resistance part rather than in the feedback resistance part when determining the amplification factor of the amplifier circuit, it becomes linear. A close output can be obtained (Fig. 5). “(1) Non-linear output” in the prior art
The problem of can be solved by an amplifier circuit which is an amplifier circuit. By inputting the voltage output output from the amplifier circuit to the AD conversion board 10, it becomes possible to input the voltage output to the computer 11, which facilitates the calculation.

【００２８】実際に導電性ゴム方式のセンサの複数個測
定を行って特性を評価した。その結果、図３の回路構成
の荷重−出力電圧の特性は、回帰直線からの誤差が−４
％〜＋７％程度に収まることが確認された（図６）。A plurality of conductive rubber type sensors were actually measured to evaluate the characteristics. As a result, the load-output voltage characteristic of the circuit configuration of FIG. 3 has an error of −4 from the regression line.
It was confirmed that the value was within the range of%-+ 7% (Fig. 6).

【００２９】次に従来技術の問題点、「（２）ヒステリ
シス」の解決手段３の実施例を説明する。まず、導電性
ゴムセンサ５のヒステリシスは図３に示すアンプ回路に
より線形出力を得ることができても、導電性ゴムセンサ
５に負荷がかかっているときと、負荷がかかっていない
ときでは、傾きが異なる特性を持つ（図７）。負荷をか
けているときは直線１２の傾きを持ち、負荷がかかって
いないときは直線１３の傾きを持つ。これから、負荷を
かけているときの方が小さい傾きの特性を持つことが明
らかである。予め複数個のセンサについて負荷時、無負
荷時の特性直線の傾きを計測し、その平均値とバラツキ
を求めておく。このデータをコンピュータ１１のメモリ
（ＲＯＭなどの不揮発性メモリ）に記憶しておく。そし
て、図２に示すハンドにより負荷を把持した際にセンサ
出力を連続的に計測することにより、その出力変位の方
向からセンシングハンド２が把持状態なのか離脱状態な
のかが判別される。そして、把持状態ならば図７の直線
１２の傾きにより力検出を行い、負荷の離脱状態ならば
直線１３の傾きにより力検出を行う。Next, an embodiment of means 3 for solving the problem of the prior art, "(2) Hysteresis" will be described. First, although the hysteresis of the conductive rubber sensor 5 can obtain a linear output by the amplifier circuit shown in FIG. 3, the inclination is different between when the conductive rubber sensor 5 is loaded and when it is not loaded. It has characteristics (Fig. 7). When the load is applied, the slope of the straight line 12 is provided, and when the load is not applied, the slope of the straight line 13 is provided. From this, it is clear that under load, it has a smaller slope characteristic. The slopes of the characteristic straight lines with and without load are measured in advance for a plurality of sensors, and the average value and variations thereof are obtained. This data is stored in the memory (nonvolatile memory such as ROM) of the computer 11. Then, by continuously measuring the sensor output when the load is gripped by the hand shown in FIG. 2, it is determined from the direction of the output displacement whether the sensing hand 2 is in the gripped state or the detached state. Then, in the gripping state, the force is detected by the inclination of the straight line 12 in FIG. 7, and in the detached state of the load, the force is detected by the inclination of the straight line 13.

【００３０】次に従来技術の課題、「（３）残留応力に
より長時間（数分〜数十分）のドリフト現象」は、時間
変化量の推移から解決することができる。センシングハ
ンド２の動作が把持状態〜定常状態〜離脱状態に、時間
的に変化した際の出力の時間特性は、図８のようにな
る。把持状態１４の時は時間的な変化が大きい傾きにな
り、定常状態１５では時間的には徐々に出力が増大して
いくように傾きが小さく変化し、離脱状態１６の時は把
持状態より傾きが急峻に変化して出力が減少する。この
時間的な傾きを出力の連続測定から判別することでき、
定常状態におけるドリフト１７についても、予め測定し
たデータ（このデータはコンピュータ１１のメモリ（Ｒ
ＯＭなどの不揮発性メモリ）に記憶しておく）をもとに
演算されたドリフトの傾きを用いることにより、ドリフ
ト現象を補正することができる。Next, the problem of the prior art, "(3) Drift phenomenon for a long time (several minutes to several tens of minutes due to residual stress)" can be solved from the transition of the amount of change over time. FIG. 8 shows the time characteristic of the output when the operation of the sensing hand 2 changes with time from the holding state to the steady state to the detached state. In the gripping state 14, the slope changes greatly with time, in the steady state 15, the slope changes gradually so that the output gradually increases, and in the disengagement state 16, the slope changes from the gripping state. Changes sharply and the output decreases. This temporal slope can be determined from continuous measurement of output,
Also for the drift 17 in the steady state, data measured in advance (this data is stored in the memory (R
It is possible to correct the drift phenomenon by using the slope of the drift calculated based on (stored in a non-volatile memory such as OM).

【００３１】最後の問題点の「（４）温度ドリフト」に
関しても、温度パラメータから測定する温度ドリフトの
傾きを予め求めておくことにより（このデータはコンピ
ュータ１１のメモリ（ＲＯＭなどの不揮発性メモリ）に
記憶しておく）、残留応力によるドリフトと共に出力の
補正を行うことができる。以上の一連の動作により、負
荷を把持するセンシングハンド２に搭載したセンサとし
て力の検出が可能になり、把持完了の検出や離脱完了の
検出、または把持力の制御などにも応用できる。Regarding the last problem, "(4) Temperature drift", the slope of the temperature drift measured from the temperature parameter is obtained in advance (this data is the memory of the computer 11 (nonvolatile memory such as ROM)). It is possible to correct the output together with the drift due to the residual stress. With the series of operations described above, it is possible to detect force as a sensor mounted on the sensing hand 2 that grips the load, and it can be applied to detection of gripping completion, separation completion, or control of gripping force.

【００３２】以下、本発明によるセンシング動作につい
て説明する。部品を把持して組立を行うなどの作業を行
い、作業完了後に部品を離脱する（解放する）一連の動
作についての、力検出フローを図９に示している。この
フローの「スタート」の前に、部品を把持できる場所ま
でハンドを移動させる前工程が存在する。ハンドを所定
位置に移動して、把持動作に入る前に、その時点でのセ
ンサ初期値を取り込む（Ｓｔｅｐ１）。このセンサ初期
値が部品に触れていない状態、すなわち無負荷時の初期
値となる。次にハンド把持動作を開始し（Ｓｔｅｐ
２）、センサ出力の連続取り込みを行う（Ｓｔｅｐ
３）。その時間的変化を判断し（Ｓｔｅｐ４）、定常状
態と同じ傾きの時は把持対象部品に未接触であり（Ｓｔ
ｅｐ５）、その時間的変化が把持状態と同じ傾きになっ
た瞬間が部品と接触する瞬間である。その時間的変化の
判断と並行して、出力変化の向きを検出し（Ｓｔｅｐ
６）、負方向の向きの時はエラー処理を行う（Ｓｔｅｐ
７）。通常の把持動作は常に正方向動作である。部品に
接触してから把持動作中（Ｓｔｅｐ８）に、把持完了の
判断となる規定の出力（規定の把持力）になっているか
どうか判断し（Ｓｔｅｐ９）、規定出力に達成したら再
び時間的変化を判断し（Ｓｔｅｐ１０）、把持状態の傾
きから定常状態の傾きに推移するまで判断処理を行う。
この部分のフローはμｓｅｃ〜ｍｓｅｃの短時間の間に
行われる。把持動作完了後（時間的変化が定常状態）
（Ｓｔｅｐ１１）に搬送、組立などの作業を行う（Ｓｔ
ｅｐ１２）。作業完了後（Ｓｔｅｐ１３）、部品を離脱
する（解放する）動作を行うのであるが、まずセンサ値
の取り込みを行い（Ｓｔｅｐ１４）、離脱時の初期値設
定を行う。そして離脱動作を開始し（Ｓｔｅｐ１５）、
センサ出力の連続取り込みを行う（Ｓｔｅｐ１６）。そ
して、時間的変化を判断（Ｓｔｅｐ１７）しつつ定常状
態（部品を把持したままの状態）（Ｓｔｅｐ１８）の傾
きから離脱状態の傾きに変化したときに離脱動作中（Ｓ
ｔｅｐ２１）となる。その時間的変化と並行して出力変
化の向きを検出し（Ｓｔｅｐ１９）、正方向の向きの時
はエラー処理を行う（Ｓｔｅｐ２０）。通常の離脱動作
は常に負方向動作である。部品の離脱動作中に離脱完了
の判断となる規定の出力（規定の把持力＝ほぼ０）にな
っているかどうかの判断を行い（Ｓｔｅｐ２２）、規定
出力に達成したら再び時間的変化を判断し（Ｓｔｅｐ２
３）、離脱状態の傾きから定常状態の傾きに推移するま
で判断処理を行う。時間的変化が定常状態に達したら離
脱動作完了（Ｓｔｅｐ２４）となり、次の部品投入場所
へとハンドの移動が可能な状態になる。The sensing operation according to the present invention will be described below. FIG. 9 shows a force detection flow for a series of operations for performing work such as gripping and assembling components, and releasing (releasing) the component after the work is completed. Before the “start” of this flow, there is a pre-process of moving the hand to a place where the component can be gripped. Before the hand is moved to a predetermined position and the gripping operation is started, the sensor initial value at that time is fetched (Step 1). This sensor initial value is the initial value when no component is touched, that is, when there is no load. Next, start the hand gripping operation (Step
2) Continuously capture the sensor output (Step
3). The change over time is judged (Step 4), and when the inclination is the same as in the steady state, there is no contact with the grip target component (St
ep5), the moment when the change with time has the same inclination as the gripped state is the moment of contact with the component. In parallel with the determination of the temporal change, the direction of the output change is detected (Step
6) If the direction is the negative direction, error processing is performed (Step)
7). Normal gripping movements are always forward movements. During the gripping operation (Step 8) after the contact with the parts, it is judged whether or not the specified output (specified gripping force) for judging the completion of gripping is reached (Step 9), and when the specified output is achieved, the temporal change is made again. A determination is made (Step 10), and the determination process is performed until the inclination of the grip state changes to the inclination of the steady state.
The flow of this portion is performed in a short time of μsec to msec. After completion of gripping operation (temporal change is in steady state)
Work such as transportation and assembly is performed at (Step 11) (St
ep12). After the work is completed (Step 13), the operation of releasing (releasing) the component is performed. First, the sensor value is taken in (Step 14), and the initial value at the time of detachment is set. Then, the disengagement operation is started (Step 15),
The sensor output is continuously captured (Step 16). Then, when the inclination of the steady state (the state in which the component is held) (Step 18) changes from the inclination of the disengaged state while determining the temporal change (Step 17), the disengagement operation is in progress (S
Step 21). In parallel with the temporal change, the direction of the output change is detected (Step 19), and when the direction is the positive direction, error processing is performed (Step 20). Normal disengagement movements are always negative movements. It is judged whether or not the specified output (specified gripping force = almost 0), which is the judgment of completion of the removal, is made during the parting operation of the parts (Step 22), and when the specified output is achieved, the temporal change is judged again ( Step2
3) The determination process is performed until the inclination of the detached state changes to the inclination of the steady state. When the temporal change reaches the steady state, the disengagement operation is completed (Step 24), and the hand can be moved to the next component loading place.

【００３３】図１０にセンシングハンド２の実施例２を
示している。この例では、導電性ゴムセンサ１８をハン
ド指１９の根元に埋め込んであり、負荷が無い状態（無
負荷時）においても導電性ゴムセンサ１８に負荷がかか
っているように初期値設定することができ、出力変化の
大きいセンサ無負荷状態（センサ抵抗値＝∞）の部分を
使用することなくセンサを設置できるので、直線性を向
上させることができる。A second embodiment of the sensing hand 2 is shown in FIG. In this example, the conductive rubber sensor 18 is embedded in the base of the hand finger 19, and the initial value can be set so that the conductive rubber sensor 18 is under load even when there is no load (when there is no load). Since the sensor can be installed without using the part in the sensor unloaded state (sensor resistance value = ∞) where the output change is large, the linearity can be improved.

【００３４】[0034]

【発明の効果】１．請求項１、請求項２に係る発明の効
果 センサ出力値を連続的に測定し、その出力値を演算する
ことにより、そのセンサに加わっている力の状態を判断
し、ハンドに搭載している把持センサの場合、把持の開
始、完了などの部品との接触状態である作業状態を判断
することにより、搬送や組立や分解などの作業をより高
速に行うことができる。Effect of the Invention The effect of the invention according to claim 1 and claim 2 is measured by continuously measuring the output value of the sensor, and by calculating the output value, the state of the force applied to the sensor is determined and mounted on the hand. In the case of the grip sensor, the work such as transportation, assembling, and disassembling can be performed at a higher speed by determining the work state that is the contact state with the component such as the start and the completion of the grip.

【００３５】２．請求項３、請求項４に係る発明の効果 センサ出力の変位量の方向からセンサへの荷重（負荷）
がかかっている状態か、荷重を抜いている状態かを判断
することにより、連続動作として把持動作中か離脱動作
中かを判断することができる。2. Effect of the Invention According to Claims 3 and 4 Load on the Sensor from the Direction of Displacement of Sensor Output
It is possible to determine whether the gripping operation or the releasing operation is being performed as a continuous operation by determining whether the load is applied or the load is removed.

【００３６】３．請求項５、請求項６に係る発明の効果 荷重をかけている状態と荷重を抜いている状態の既知の
傾きデータから力の出力を演算することにより、導電性
ゴムセンサ特有のヒステリシスの影響を除去し、初期変
動の影響を除去した力検出が可能になり、把持完了の検
出と同様に把持状態から部品を放した状態を検知して、
組立動作などの作業完了後の次ステップへの動作を高速
に行うことができる。3. Effect of the invention according to claim 5 and claim 6 The effect of hysteresis peculiar to the conductive rubber sensor is removed by calculating the output of force from the known inclination data in the loaded state and the unloaded state. Then, it becomes possible to detect the force without the influence of the initial fluctuation, and the state of releasing the part from the gripped state is detected in the same way as the detection of the gripping completion,
The operation to the next step can be performed at high speed after the completion of the work such as the assembling operation.

【００３７】４．請求項７、請求項８に係る発明の効果 センサ出力の時間的変化から、残留応力によるセンサ出
力のドリフトの影響を除去した力検出を行うことによ
り、力検出を安定的に行うことができる。4. Effects of the Invention According to Claims 7 and 8 Force detection can be stably performed by performing force detection by removing the influence of the sensor output drift due to residual stress from the temporal change of the sensor output.

【００３８】５．請求項９、請求項１０に係る発明の効
果 センサ出力の時間的変化と温度変化量との関係から演算
することにより、センサ出力の温度ドリフトによる影響
を除去した力検出を行うことで、様々な温度環境でも影
響を受けずに、高精度で力検出を行うことができる。5. The effects of the inventions according to claims 9 and 10 are calculated by the relationship between the temporal change of the sensor output and the amount of temperature change, thereby performing various force detections by removing the influence of the temperature drift of the sensor output. Force detection can be performed with high accuracy without being affected by the temperature environment.

【００３９】６．請求項１１、請求項１２に係る発明の
効果 センサに負荷が無い状態（無負荷時）においても当該セ
ンサに負荷がかかるように初期値設定することにより、
出力変化の大きいセンサ無負荷状態（センサ抵抗値＝
∞）の部分を使用せずに、直線性の向上を図ることがで
きる。6. The effect of the invention according to claim 11 and claim 12, by setting the initial value so that the sensor is loaded even when there is no load (no load),
Unloaded sensor with large output change (sensor resistance value =
The linearity can be improved without using the part (∞).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】は、センシングハンド搭載マニピュレータ装置
の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a manipulator device equipped with a sensing hand.

【図２】は、センシングハンドの実施例１の平面図であ
る。FIG. 2 is a plan view of Example 1 of the sensing hand.

【図３】は、本発明の実施例の電圧出力構成図である。FIG. 3 is a voltage output configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図４】は、導電性ゴムセンサの非線形出力線図であ
る。FIG. 4 is a non-linear output diagram of a conductive rubber sensor.

【図５】は、アンプ回路による出力特性線図である。FIG. 5 is an output characteristic diagram of the amplifier circuit.

【図６】は、回帰直線からの誤差を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an error from a regression line.

【図７】は、荷重状態の違いによるセンサ出力の違いを
示す線図である。FIG. 7 is a diagram showing a difference in sensor output due to a difference in load state.

【図８】は、把持状態での時間的変化とセンサ出力との
相関を示す線図である。FIG. 8 is a diagram showing a correlation between a temporal change in a gripping state and a sensor output.

【図９】は、把持、作業、離脱の一連の動作フロー図で
ある。FIG. 9 is a series of operation flow charts of gripping, working, and releasing.

【図１０】は、センシングハンドの実施例２の平面図で
ある。FIG. 10 is a plan view of Embodiment 2 of the sensing hand.

【図１１】は、従来技術における入力操作装置のブロッ
ク図である。FIG. 11 is a block diagram of an input operation device in the related art.

【符号の説明】 １ マニピュレータ ２ センシングハンド ３ 作業対象製品 ４ ハンド指 ５ 導電性ゴムセンサ ６ アンプ回路 ７ 基準電圧Ｖ ９ 反転増幅器 １０ ＡＤ変換ボード １１ コンピュータ １２ 荷重をかけている時の傾き １３ 荷重を抜いている時の傾き １４ 把持状態時のセンサ出力の時間的変化 １５ 定常状態時のセンサ出力の時間的変化 １６ 離脱状態時のセンサ出力の時間的変化 １７ 定常状態におけるドリフト １８ 導電性ゴムセンサ １９ ハンド指[Explanation of symbols] 1 manipulator 2 Sensing hand 3 Work target products 4 hand fingers 5 Conductive rubber sensor 6 amplifier circuit 7 Reference voltage V 9 Inverting amplifier 10 AD conversion board 11 computer 12 Tilt when a load is applied 13 Tilt when unloading 14 Temporal change in sensor output when gripped 15 Temporal change in sensor output during steady state 16 Temporal change in sensor output when disconnected 17 Drift in steady state 18 Conductive rubber sensor 19 hand fingers

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 拓也 東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会 社リコー内 Ｆターム(参考） 2F051 AA10 AB07 AC04 BA05 3C007 KS30 KS33 KV04 KW00 KW03 KX08 MT04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takuya Uchida             1-3-3 Nakamagome Stock Market, Ota-ku, Tokyo             Inside Ricoh F term (reference) 2F051 AA10 AB07 AC04 BA05                 3C007 KS30 KS33 KV04 KW00 KW03                       KX08 MT04

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】ワークを把持、保持してハンドリングし、
そのワークの搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装
置における力や圧力を検知するセンシング方法であっ
て、ワークと接触する部分であるハンド装置指部もしく
は爪部の内部や外部に力や圧力を検知可能な弾性体から
なるセンサを取り付けてあり、作業時に、上記検知セン
サからのセンサ出力を常時観測し、上記センサ出力から
前記センサにかかっている力を演算で求めることを特徴
とするセンシング方法。1. A workpiece is gripped, held and handled,
A sensing method for detecting force and pressure in a hand device that carries out work such as transporting, assembling, and disassembling the work. A sensor made of an elastic body capable of detecting the above is attached, the sensor output from the detection sensor is constantly observed during work, and the force applied to the sensor is calculated from the sensor output by a calculation. Method. 【請求項２】ワークを把持、保持してハンドリングし、
そのワークの搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装
置における力や圧力を検知するセンシング装置であっ
て、ワークと接触する部分である指部もしくは爪部の内
部や外部に弾性体で構成され、力や圧力を検知可能なセ
ンサを取り付けたハンド装置と、作業時に前記センサか
らのセンサ出力を常時観測するセンサ出力観測手段と、
上記センサ出力観測手段で観測したセンサ出力から上記
センサにかかっている力を演算で求める演算手段を有す
ることを特徴とするセンシング装置。2. A workpiece is gripped, held, and handled,
A sensing device that detects force and pressure in a hand device that performs work such as transporting, assembling, and disassembling the work, and is configured by an elastic body inside or outside a finger portion or a claw portion that is in contact with the work. A hand device equipped with a sensor capable of detecting force and pressure, and a sensor output observation means for constantly observing the sensor output from the sensor during work,
A sensing device comprising a calculation means for calculating a force applied to the sensor from a sensor output observed by the sensor output observation means. 【請求項３】ワークを把持、保持してハンドリングし、
そのワークの搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装
置における力や圧力を検知するセンシング方法であっ
て、力や圧力などのセンサ出力を常に観測し、その変化
量を連続で取得し、連続した少なくとも２つ以上の複数
個の出力値から変位量の方向を算出し、上記変位方向か
ら荷重をかけている状態か、荷重を抜いている状態かの
作業状態を判断することを特徴とするセンシング方法。3. A workpiece is gripped, held, and handled,
It is a sensing method that detects force and pressure in a hand device that performs work such as transporting, assembling, and disassembling the work.It constantly observes sensor output such as force and pressure and continuously acquires the amount of change, It is characterized in that the direction of the displacement amount is calculated from at least two or more output values, and the working state is judged from the displacement direction such that the load is applied or the load is removed. Sensing method. 【請求項４】ワークを把持、保持してハンドリングし、
そのワークの搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装
置における力や圧力を検知するセンシング装置であっ
て、力や圧力などのセンサ出力を常に観測するセンサ出
力観測手段と、その変化量を連続で取得し、連続した少
なくとも２つ以上の複数個の出力値から変位量の方向を
算出するとともに、該変位方向から荷重をかけている状
態か、荷重を抜いている状態かの作業状態を判断する作
業状態判断手段とを有することを特徴とするセンシング
装置。4. A workpiece is gripped, held and handled,
It is a sensing device that detects force and pressure in a hand device that carries out work such as transporting, assembling, and disassembling the work, and it continuously measures the sensor output observation means that constantly observes the sensor output such as force and pressure and the amount of change. And calculates the direction of the displacement amount from at least two or more continuous output values, and determines the working state of the load applied or the load removed from the displacement direction. And a working state determining means for performing the sensing operation. 【請求項５】ワークを把持、保持してハンドリングし、
そのワークの搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装
置における力や圧力を検知するセンシング方法であっ
て、予め複数サンプルのセンサに対して荷重をかけた時
のセンサ出力と荷重を抜いた時のセンサ出力を測定し、
荷重をかけた時のセンサ出力と抜いた時のセンサ出力か
ら演算される傾きの関係を求めておき、請求項３の方法
で作業状態を判断し、前記サンプル測定から求めた既知
の傾きを用いて力検出を行い、演算することを特徴とし
たセンシング方法。5. A workpiece is gripped, held, and handled,
A sensing method that detects the force and pressure in a hand device that performs work such as transporting, assembling, and disassembling the work, and when the load is applied to the sensors of multiple samples in advance and when the load is removed. The sensor output of
The relationship between the inclination calculated from the sensor output when the load is applied and the sensor output when the load is removed is obtained, the work state is judged by the method of claim 3, and the known inclination obtained from the sample measurement is used. A sensing method characterized by performing force detection and calculation. 【請求項６】ワークを把持、保持してハンドリングし、
そのワークの搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装
置における力や圧力を検知するセンシング装置であっ
て、力や圧力などのセンサ出力を常に観測するセンサ出
力観測手段と、請求項３の方法で作業状態を判断し、予
め複数サンプルのセンサに対して荷重をかけた時のセン
サ出力と荷重を抜いた時のセンサ出力を測定して、荷重
をかけた時のセンサ出力と抜いた時のセンサ出力から演
算して求めた既知の傾きの関係を用いて力検出を行い、
演算する力検出／演算手段を有することを特徴としたセ
ンシング装置。6. A workpiece is gripped, held, and handled,
A sensor output observing means for constantly observing a sensor output such as a force or a pressure, which is a sensing device for detecting a force or a pressure in a hand device for carrying out a work such as carrying, assembling or disassembling the work, and the method according to claim 3. Work status is judged by measuring the sensor output when a load is applied to the sensors of multiple samples and the sensor output when a load is removed in advance, and the sensor output when a load is applied and the sensor output when a load is removed. Force detection is performed using the relationship of the known inclination calculated from the sensor output,
A sensing device having a force detecting / calculating means for calculating. 【請求項７】ワークを把持、保持してハンドリングし、
そのワークの搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装
置における力や圧力を検知するセンシング方法であっ
て、予め複数サンプルのセンサに対して荷重が一定の状
態でかかっている時のセンサ出力の時間的変化量を測定
し、荷重がかかっていく状態のときと、かかりきって一
定荷重となった状態のときとの時間的変化量の関係を求
めておき、初期状態のセンサ出力値から一定時間毎にセ
ンサ出力を観測し、そのデータを追跡しておき、そのセ
ンサ出力の時間的変化とセンサ出力値の傾きから荷重の
状態を演算することを特徴とするセンシング方法。7. A workpiece is gripped, held and handled,
It is a sensing method that detects the force and pressure in a hand device that carries out work such as transporting, assembling, and disassembling the work, and the sensor output time when the load is applied to a plurality of sample sensors in a constant state in advance. The amount of change over time is measured, and the relationship of the amount of change over time between when the load is applied and when the load is applied to a constant load is obtained in advance. A sensing method characterized by observing the sensor output for each time, tracking the data, and calculating the load state from the temporal change of the sensor output and the slope of the sensor output value. 【請求項８】ワークを把持、保持してハンドリングし、
そのワークの搬送、組立、分解等の作業を行うハンド装
置における力や圧力を検知するセンシング装置であっ
て、そのセンサ出力を常に観測するセンサ出力観測手段
と、予め複数サンプルのセンサに対して荷重が一定の状
態でかかっている時のセンサ出力の時間的変化量を測定
し、荷重がかかっていく状態のときと、かかりきって一
定荷重となった状態のときとの時間的変化量の関係を求
めたデータを記憶する記憶手段と、前記センサ出力観測
手段により初期状態から一定時間毎に取得したセンサ出
力の時間的変化（センサ出力値の時間軸に対する傾き）
並びに作業前に前記記憶手段に記憶してある前記データ
とから、荷重の状態を演算する演算手段を有することを
特徴とするセンシング装置。8. A workpiece is gripped, held, and handled,
A sensing device that detects force and pressure in a hand device that performs work such as transporting, assembling, and disassembling the work, and a sensor output observing means that constantly observes the sensor output, and a load applied to a plurality of sample sensors in advance. Of the sensor output with a constant load is measured, and the relationship between the amount of change with time when the load is applied and when the load is applied to a constant load is shown. A storage unit that stores the obtained data, and a temporal change in the sensor output acquired by the sensor output observation unit from the initial state at regular intervals (inclination of the sensor output value with respect to the time axis).
In addition, the sensing device is provided with a calculation unit that calculates a load state from the data stored in the storage unit before work. 【請求項９】予め複数サンプルのセンサに対して、荷重
が一定の状態でかかっている時のセンサ出力を、温度条
件をパラメータにして測定し、そのセンサ出力の温度変
化量を把握するとともに、荷重がかかっていく状態のと
きと、荷重がかかりきって一定荷重となった状態のとき
とのセンサ出力の時間的変化量の関係を求めておき、初
期状態のセンサ出力値から一定時間毎にセンサ出力を観
測し、そのセンサ出力の変化量から、センサ部分の温度
測定情報に基づいて演算されるセンサ出力の温度変化量
分を加減算し、温度の影響を除去して荷重の状態を演算
することを特徴とする請求項７のセンシング方法。9. A sensor output when a load is applied to a plurality of sample sensors in a constant state is measured in advance using a temperature condition as a parameter, and the temperature change amount of the sensor output is grasped. The relationship between the amount of change over time in the sensor output between when the load is applied and when the load is constant and the load is constant is obtained in advance. Observing the output, adding and subtracting the temperature change amount of the sensor output calculated based on the temperature measurement information of the sensor part from the change amount of the sensor output, removing the influence of temperature and calculating the load state The sensing method according to claim 7, wherein: 【請求項１０】センサ部分の温度を測定する温度測定手
段を有し、前記記憶手段は、予め複数サンプルのセンサ
に対して荷重が一定の状態でかかっている時のセンサ出
力を、温度条件をパラメータにして測定し、そのセンサ
出力の温度変化量を加味して、荷重がかかっていく状態
のときと、荷重がかかりきって一定荷重となった状態の
ときとのセンサ出力の時間的変化量の関係をデータとし
て予め記憶するものであり、前記演算手段は、前記セン
サ出力観測手段で観測されたセンサ出力から、前記温度
測定手段で測定された温度情報に基づく温度的変化量分
を加減算し、温度の影響を除去して荷重の状態を演算す
ることを特徴とする請求項８のセンシング装置。10. A temperature measuring means for measuring the temperature of a sensor portion, wherein the memory means preliminarily stores a sensor output when a load is applied to a plurality of sample sensors in a constant state as a parameter of a temperature condition. In consideration of the temperature change amount of the sensor output, the time change amount of the sensor output between when the load is applied and when the load is applied The relationship is to be stored in advance as data, the calculation means, from the sensor output observed by the sensor output observation means, add or subtract the amount of temperature change based on the temperature information measured by the temperature measuring means, 9. The sensing device according to claim 8, wherein the influence of temperature is removed to calculate the load state. 【請求項１１】ハンド指の初期状態（無負荷時）におい
ても上記センサに所定の荷重がかかるよう当該センサを
ハンド指の根元に埋め込んでいることを特徴とする、請
求項１、請求項３、請求項５、請求項７又は請求項９の
センシング方法。11. The sensor according to claim 1, wherein the sensor is embedded in the base of the hand finger so that a predetermined load is applied to the sensor even in the initial state of the hand finger (when there is no load). The sensing method according to claim 5, claim 7, or claim 9. 【請求項１２】ハンド指の初期状態（無負荷時）におい
ても力検知センサに所定の荷重がかかるよう当該力検知
センサをハンド指の根元に埋め込んでいることを特徴と
する、請求項２、請求項４、請求項６、請求項８又は請
求項１０のセンシング装置。12. The force detection sensor is embedded at the base of the hand finger so that a predetermined load is applied to the force detection sensor even in the initial state (when no load is applied) of the hand finger. The sensing device according to claim 4, claim 6, claim 8, or claim 10.