JP2012045204A - Article holding device and prize obtaining game apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体把持装置および景品取得ゲーム装置に関する。 The present invention relates to an object gripping device and a prize acquisition game device.
筐体の内部に収納された景品の獲得を目的とするクレーンゲーム機のような景品取得ゲーム装置は、その操作に面白味があるとともに、人気のあるキャラクタ等を景品に用いることでプレーヤの挑戦意欲をそそるため、アミューズメント施設はもちろんのこと、一般の店舗やショッピングモール等にも多く設置されている。従来、このような景品取得ゲーム装置として様々なものが提案され、商品化されている（例えば、下記特許文献１および特許文献２参照）。このような景品取得ゲーム装置では、景品を保持して持ち上げる物体把持装置のアームの把持力が、景品の取得率に大きな影響を与えるため、把持力を調整する仕組みが必要となる。
A prize acquisition game device such as a crane game machine for the purpose of acquiring a prize stored inside the case is interesting in its operation, and the player's willingness to challenge by using popular characters as prizes Therefore, many are installed not only in amusement facilities but also in general stores and shopping malls. Conventionally, various types of prize acquisition game devices have been proposed and commercialized (for example, see
特許文献１に記載の物体把持装置では、アームと閉方向駆動機構とを引っ張りばねで連結し、閉方向駆動機構の閉め込み位置を調整することで把持力を変化させている。しかしながら、特許文献１に記載の物体把持装置では、ばねが閉方向に付勢しない状態でアームが閉じられても、アームの自重によって把持力が発生してしまうため、景品の重さや形状によっては景品が容易に取得されてしまい、難易度の調整が困難であった。
In the object gripping device described in
一方、特許文献２に記載の物体把持装置は、電動モータでアームを直接駆動することにより、アームの自重を打ち消している。
On the other hand, the object gripping device described in
ところで、特許文献２に記載の物体把持装置では、アームの自重を打ち消すために、高出力で微小なトルク制御を行っている。しかしながら、このようなトルク制御を行う場合には、高出力で慣性モーメントが小さい小型のモータを備える必要があり、このような小型のモータは、一般に高価である。また、高出力で微小なトルク制御は発熱が伴うため連続して行うことは困難であり、モータの寿命が短くなる要因にもなり得る。
By the way, in the object gripping device described in
そこで、本発明は、従来よりも安価な電動機でアームの自重による把持力よりも弱い把持力を実現することができる物体把持装置および景品取得ゲーム装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an object gripping device and a prize acquisition game device that can realize a gripping force that is weaker than the gripping force due to the weight of the arm with an electric motor that is less expensive than before.
上述した課題を解決するため、本発明に係る物体把持装置は、可動式のベース部に取り付け可能であり、物体を把持するためのアームを含む、１つまたは複数のアーム部と、前記１つまたは複数のアーム部に対応する１つまたは複数の駆動機構と、前記アーム部と前記駆動機構とを連結する弾性体と、前記アーム部が回動する際のアーム軸の位置を検出するアーム軸位置検出部と、前記駆動機構の位置を検出する駆動機構位置検出部と、前記アーム軸の位置および前記駆動機構の位置に基づいて、前記駆動機構の駆動を制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an object gripping device according to the present invention is attachable to a movable base portion, and includes one or a plurality of arm portions including an arm for gripping an object, and the one Alternatively, one or a plurality of drive mechanisms corresponding to a plurality of arm portions, an elastic body that connects the arm portions and the drive mechanism, and an arm shaft that detects the position of the arm shaft when the arm portions rotate. A position detection unit; a drive mechanism position detection unit that detects the position of the drive mechanism; and a drive control unit that controls the drive of the drive mechanism based on the position of the arm shaft and the position of the drive mechanism. It is characterized by that.
この発明によれば、弾性体が駆動機構とアーム部とを連結するため、駆動機構から付与される力によって変形する弾性体がアーム部に力を与えることでアーム部に開閉動作を行わせることができる。これにより、アーム軸の位置および駆動機構の位置に基づいて駆動機構を制御することができるため、位置制御を行うことでアーム部に開閉動作を行わせることが可能となる。それゆえに、トルク制御に必要な電動機よりも安価な、例えばステッピングモータやＤＣモータ等の電動機を使用することが可能となり、トルク制御に用いることができない、例えば超音波モータ等の電動機を使用することが可能となる。また、電動機の慣性モーメントがアーム軸に与える影響を低減することができるため、慣性モーメントの大きい電動機を使用することが可能となる。さらに、駆動時に発生する微振動を弾性体である程度吸収することができるため、精度の低い電動機を使用した場合であっても、アーム部側への影響を抑制することが可能となる。 According to this invention, since the elastic body connects the drive mechanism and the arm portion, the elastic body deformed by the force applied from the drive mechanism applies a force to the arm portion, thereby causing the arm portion to perform an opening / closing operation. Can do. As a result, the drive mechanism can be controlled based on the position of the arm shaft and the position of the drive mechanism, so that the arm portion can be opened and closed by performing position control. Therefore, it becomes possible to use an electric motor such as a stepping motor or a DC motor that is less expensive than an electric motor required for torque control, and cannot use an electric motor such as an ultrasonic motor that cannot be used for torque control. Is possible. In addition, since the influence of the inertia moment of the motor on the arm shaft can be reduced, it is possible to use a motor having a large inertia moment. Further, since the micro-vibration generated at the time of driving can be absorbed to some extent by the elastic body, the influence on the arm portion side can be suppressed even when a low-precision motor is used.
上記物体把持装置において、上記駆動制御部は、予め測定した前記アーム軸の位置に対して均衡する前記駆動機構の出力軸の位置である均衡位置を用いて前記駆動機構の駆動を制御し、前記弾性体は、前記駆動機構の駆動に応じて変形し、前記アーム部は、前記弾性体の変形により付加される力で把持力を発生させることができる。 In the object gripping device, the drive control unit controls driving of the drive mechanism using a balanced position that is a position of an output shaft of the drive mechanism that balances with respect to a position of the arm axis measured in advance, The elastic body is deformed in accordance with the drive of the drive mechanism, and the arm portion can generate a gripping force with a force applied by the deformation of the elastic body.
これにより、アーム部の自重を加味して測定された均衡位置を基準にしてアーム部の動作を制御することができるため、アーム部の自重による把持力を打ち消した状態でアーム部を開閉させることが可能となる。 As a result, it is possible to control the operation of the arm part based on the measured equilibrium position with the weight of the arm part taken into account, so that the arm part can be opened and closed while the gripping force due to the weight of the arm part is canceled. Is possible.
上記物体把持装置において、上記駆動制御部は、前記駆動機構の出力軸の目標位置として、前記均衡位置に予め設定した値を加えた位置を設定し、前記駆動機構の駆動を制御することができる。 In the object gripping apparatus, the drive control unit can set a position obtained by adding a preset value to the balanced position as a target position of the output shaft of the drive mechanism, and can control driving of the drive mechanism. .
これにより、均衡位置に所望の値を加えて制御することができるため、アームの自重による把持力よりも弱い把持力から、強い把持力まで、様々な強さの把持力を自在に発生させることが可能となる。 As a result, the balance position can be controlled by adding a desired value, so that various gripping forces can be freely generated from gripping force weaker than the gripping force due to the weight of the arm to strong gripping force. Is possible.
上記物体把持装置において、上記予め設定した値は、前記アーム軸の複数の位置ごとに設定することができる。 In the object gripping device, the preset value can be set for each of a plurality of positions of the arm shaft.
これにより、様々な特性を有するアーム部を実現することが可能となる。 Thereby, it is possible to realize an arm portion having various characteristics.
上記物体把持装置において、上記均衡位置を測定する均衡位置測定部を、さらに備え、前記均衡位置測定部は、前記アーム部の回動が停止する位置を用いて前記アーム部の可動範囲を決定し、前記アーム部の可動範囲内における前記均衡位置を測定することができる。 The object gripping apparatus further includes an equilibrium position measurement unit that measures the equilibrium position, and the equilibrium position measurement unit determines a movable range of the arm unit using a position where the rotation of the arm unit stops. The equilibrium position within the movable range of the arm portion can be measured.
上記物体把持装置において、上記均衡位置測定部は、前記アームが異なる種別に交換されるたびに前記均衡位置を測定することができる。 In the object gripping apparatus, the balanced position measuring unit can measure the balanced position every time the arm is replaced with a different type.
上記物体把持装置において、上記アーム部の可動範囲内における前記均衡位置に基づいて、前記アーム部の可動範囲外における前記均衡位置を推定する均衡位置推定部を、さらに備えることができる。 The object gripping apparatus may further include a balanced position estimating unit that estimates the balanced position outside the movable range of the arm unit based on the balanced position within the movable range of the arm unit.
これにより、アーム部の可動範囲が変わった場合であっても、均衡位置の再測定を不要にすることが可能となる。 As a result, even when the movable range of the arm portion is changed, it is possible to eliminate the need for re-measurement of the equilibrium position.
上記物体把持装置において、上記アーム部の回動動作を急変動させた後の前記アーム軸の位置変化の特性を算出し、予め記憶した既知の前記アームの前記位置変化の特性と比較して前記アームの種別を判定するアーム種別判定部を、さらに備えることができる。 In the object gripping device, the position change characteristic of the arm shaft after abruptly changing the rotation operation of the arm unit is calculated, and compared with a previously stored characteristic of the position change of the arm. An arm type determination unit that determines the type of the arm can be further provided.
上記物体把持装置において、上記アームの種別に基づいて、少なくとも前記ベース部の稼働範囲、稼働速度または稼働方式のいずれか一つを変更する稼働制御部を、さらに備えることができる。 The object gripping device may further include an operation control unit that changes at least one of an operation range, an operation speed, and an operation method of the base unit based on the type of the arm.
上記物体把持装置において、上記アーム部の回動動作を急変動させた後の前記アーム軸の位置変化の特性を算出し、前記アームの重さと重心の偏りを推定する推定部を、さらに備えることができる。 The object gripping apparatus further includes an estimation unit that calculates a characteristic of a position change of the arm shaft after suddenly changing a rotation operation of the arm unit and estimates a weight of the arm and a deviation of the center of gravity. Can do.
上記物体把持装置において、上記アームの重さと重心の偏りに基づいて、少なくとも前記ベース部の稼働範囲、稼働速度または稼働方式のいずれか一つを変更する稼働制御部を、さらに備えることができる。 The object gripping device may further include an operation control unit that changes at least one of the operation range, the operation speed, and the operation method of the base unit based on the weight of the arm and the deviation of the center of gravity.
上記物体把持装置において、上記駆動機構は少なくとも電動機を含み、上記駆動制御部は前記電動機の駆動を制御することとしてもよい。 In the object gripping apparatus, the drive mechanism may include at least an electric motor, and the drive control unit may control driving of the electric motor.
本発明によれば、従来よりも安価な電動機でアームの自重による把持力よりも弱い把持力を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a gripping force that is weaker than the gripping force due to the weight of the arm with an electric motor that is less expensive than the conventional one.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。最初に、景品取得ゲーム装置の概略構成について説明する。図１は、実施形態における景品取得ゲーム装置の外観構成を示す斜視図である。図２は、実施形態における景品取得ゲーム装置を上部方向から見た場合の斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the prize acquisition game device will be described. FIG. 1 is a perspective view illustrating an external configuration of a prize acquisition game device according to the embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the prize acquisition game device according to the embodiment when viewed from above.
図１に示すように、景品取得ゲーム装置１００は、直方体の基台１と、基台１の上に設けられた箱型の収容部２とから構成される。収容部２には、ぬいぐるみ等の景品３が収容される。収容部２の底部には、景品３を受けるための景品投入部４が設けられている。
As shown in FIG. 1, the prize
収容部２の内部上面には、物体把持装置５が吊り下げられている。物体把持装置５は、内部上面から鉛直方向に吊り下げられた伸縮パイプからなる支持部６と、支持部６の下端に設けられたベース部７と、ベース部７に取り付けられた２本のアーム部８とを有する。２本のアーム部８は、通常は閉じた状態となっているが、景品を掴む際に開くように構成されている。ベース部７は、カバーで覆われている。
An
基台１には、プレーヤがプレイするための操作卓１２が設けられている。操作卓１２には、物体把持装置５を所望の景品３に対応する位置に停止させるためのボタンスイッチ１３が設けられている。基台１の下方には、景品の取出口１５と、開閉扉１６とが設けられている。開閉扉１６の内側には、店舗の管理者が景品取得ゲーム装置１００の各種設定を行うための操作ボタン、操作ダイヤルおよび液晶パネル等のインタフェース（不図示）が設けられている。店舗の管理者が操作ボタン等を操作して各種設定を行うと、基台１内部に設けられたコンピュータが、その設定に基づいて景品取得ゲーム装置１００を制御する。
The
図２に示すように、収容部２の内部上面には、物体把持装置５が走行するための横行用固定レール９と、縦行用可動レール１０とが設けられている。支持部６は、物体把持装置用基台１１を介して縦行用可動レール１０に配置されている。支持部６は、駆動源を含む稼働機構（不図示）によって横行用固定レール９および縦行用可動レール１０上を走行可能に構成され、かつ上下方向にも伸縮可能に構成されている。
As shown in FIG. 2, a transverse fixed rail 9 and a longitudinal
以下、本実施形態における景品取得ゲーム装置１００の物体把持装置５について説明する。最初に、物体把持装置５の外観構成について説明する。図３は、カバーを外した状態の物体把持装置の外観構成を示す斜視図である。図４は、図３に示す物体把持装置の一部を分解した状態で示す斜視図である。
Hereinafter, the
物体把持装置５のアーム部８は、景品を把持するためのアーム８１と、アーム８１をベース部７に取り付ける基端部８２と、景品を把持し易くする爪８３とを有する。基端部８２は、アーム部８が回動する際の軸となるアーム軸８２ａと、ベース部７の弾性体７３の一部を基端部８２に固定するための弾性体固定部８２ｂと、を有する。
The
物体把持装置５のベース部７は、ギアボックス７１、ギア７５およびモータ７７を含んで構成する駆動機構７０と、駆動機構７０の出力軸７５ａの位置を検出する駆動機構位置検出部７２と、アーム部８と駆動機構７０とを連結する弾性体７３（例えばトーションバネ）と、アーム部８が回動する際のアーム軸８２ａの位置を検出するアーム軸位置検出部７４と、を有する。駆動機構７０は、各アーム部８に対応して設けられる。
The
上記出力軸７５ａやアーム軸８２ａの位置としては、例えば、各軸の基準位置からの回転角度や距離等を用いることができる。本実施形態では、各軸の位置として、基準位置からの回転角度を用いて説明する。また、基準位置として、アーム部が開方向リミット位置に位置するときの各軸の位置を用いて説明する。つまり、アーム部が開方向リミット位置に位置するときの各軸の位置（角度）を基準位置（例えば０）とし、アーム部が閉じるにつれて、各軸の位置（角度）が大きくなり、アーム部が閉方向リミット位置に到達したときに、各軸の位置（角度）が最大となる。
As the positions of the
なお、本実施形態では、回動式の駆動機構７０を用いて説明するが、これに限定されず、直動式の駆動機構を用いることとしてもよい。また、キアボックス７１およびギア７５を介することなく、モータ７７の軸（不図示）を弾性体７３に直結することとしてもよい。
In the present embodiment, the description will be made using the
物体把持装置５のアーム部８の開閉動作は、以下のしくみで行われる。駆動機構７０のモータ７７を駆動すると、駆動機構７０の出力軸７５ａに連結する歯車７５および留め具７６と弾性体固定部８２ｂとで固定されている弾性体７３が変形する。続いて、弾性体７３の変形に応じて弾性体７３からアーム部８に力が加えられ、アーム部８が開閉動作を行う。弾性体７３の力がアーム部８を押し下げる方向（アーム部８の内転方向）に作用する場合には、アーム部８が閉方向に動作し、弾性体７３の力がアーム部８を引き上げる方向（アーム部８の外転方向）に作用する場合には、アーム部８が開方向に動作する。
The opening / closing operation of the
駆動機構位置検出部７２の検出値θｍおよびアーム軸位置検出部７４の検出値θａは、駆動機構７０が弾性体７３に力を付与する際や、出力軸とアーム軸との位置関係を確認して把持力制御を行う際に使用される。
The detection value θm of the drive mechanism
本実施形態では、アーム部８と駆動機構７０とが弾性体７３を介して連結されているため、駆動機構７０の出力軸７５ａの可動範囲を、アーム部８のアーム軸８２ａ可動範囲よりも大きくすることが可能となる。つまり、アーム部８がストッパ部材や物等に当接して停止した後も、弾性体７３が変形可能な間は、出力軸７５ａをそのまま回転し続けることが可能となる。
In the present embodiment, since the
次に、物体把持装置５の機能構成について説明する。図５は、物体把持装置の機能構成を示すブロック図である。物体把持装置５は、制御部５０として、例えば、駆動制御部５１と、均衡位置測定部５２と、均衡位置推定部５３と、アーム種別判定部５４と、稼働制御部５５と、を有する。
Next, the functional configuration of the
駆動制御部５１は、駆動機構７０に含まれるモータを駆動させることで、アーム部８の開閉動作を制御する。
The
具体的に、駆動制御部５１は、アーム軸８２ａの位置に対して均衡する駆動機構７０の出力軸７５ａの位置（以下、「均衡位置」という。）を用い、出力軸７５ａの目標位置を、均衡位置からずらした位置に設定することで、アーム部８の開閉を制御する。均衡位置は予め測定され、記憶部１８に記憶されている。
Specifically, the
出力軸７５ａの目標位置を均衡位置よりも、どの程度ずらすのかによって、アーム部８の把持力を決めることができる。ずらしの度合は、例えば把持力値ｐとして表すことができる。この把持力値ｐを、所望する把持力に応じて設定する。例えばアーム部８が閉じる動作をしている際に物に当接して動かなくなった場合、出力軸７５ａの目標位置がその時点の均衡位置よりも把持力値ｐに応じた角度だけ大きくなるように制御することで、所望する把持力を実現することができる。
The gripping force of the
なお、把持力値ｐは、一定の値であってもよいし、アーム軸８２ａの位置に応じて変動させることとしてもよい。把持力値ｐを一定の値にすることで、アーム部８の状態に関わらず一定の把持力を発揮させることができる。一方、把持力値ｐをアーム軸８２ａの位置に応じて変動させることで、様々な特性を有するアーム部を実現することが可能となる。例えば、アーム部８が開く方向に動作するのに応じて把持力値ｐが大きくなるようにすれば、ばねで引っ張られているような従来技術のアーム部と同様の特性を実現することができる。
Note that the gripping force value p may be a constant value or may be varied according to the position of the
駆動制御部５１は、出力軸７５ａの目標位置として、均衡位置に把持力値ｐを加えた位置を設定してモータを駆動することで、アーム部８に所望の把持力を発生させる。
The
駆動制御部５１は、駆動機構位置検出部７２の検出値θｍが目標位置の値よりも大きな値を示す場合には、アーム部８が開く方向にモータを駆動させ、検出値θｍが目標位置の値よりも小さな値を示す場合には、アーム部８が閉じる方向にモータを駆動させる。なお、モータの駆動方向を決定する際の判定基準となる目標位置に、マージンとして敏感度ｓを加えることとしてもよい。敏感度ｓを加算することで、検出値θｍに誤差が含まれている場合や、モータの速度制御の精度が低い場合に生じ得るアーム部８の開閉動作の発振現象を抑制することが可能となる。
When the detection value θm of the drive mechanism
均衡位置測定部５２は、アーム部８の回動が停止する位置を測定してアーム部８の可動範囲を決定し、アーム部８の可動範囲内における均衡位置を測定する。均衡位置は、アーム軸８２ａの位置に応じて、そのときのアーム軸８２ａの位置と均衡している駆動機構７０の出力軸７５ａの位置を測定していくことで求めることができる。測定した均衡位置は、記憶部１８に記憶する。なお、均衡位置の測定は、アーム８１が異なる種別のアーム８１に交換されるたびに実行することとしてもよい。これにより、未知のアームに交換された場合であっても測定し直した均衡位置を用いて対応することが可能となる。また、複数の既知のアームの均衡位置を予め登録しておき、アームを交換したときに、登録されている複数の均衡位置の中から、交換後のアームに対応する均衡位置をスイッチ等を用いて選択することとしてもよい。
The balanced
均衡位置推定部５３は、既に測定済みのアーム部８の可動範囲内における均衡位置に基づいて、アーム部８の可動範囲外における均衡位置を推定する。これは、物体把持装置５では、アーム８１の形状や爪８３の形状に応じて、アーム部８の閉まる位置を変更することができ、アーム部８の閉まる位置を変更した場合には、アーム部８の可動範囲が変わるため、これに対応できるようにしたものである。つまり、アーム部８の可動範囲が変わっても、均衡位置の再測定を不要とするために、予めアーム部８の可動範囲外における均衡位置も算出しておくこととしたものである。
The equilibrium
アーム種別判定部５４は、アーム部８の回動動作を急変動させた後のアーム軸８２ａの位置変化の特性を算出し、予め記憶部１８に記憶されている既知のアームの位置変化の特性と比較してアーム８１の種別を判定する。回動動作の急変動としては、例えば、アーム部８を急加速させることや、駆動機構７０の出力軸７５ａを急制動させることが該当する。アーム部８を急加速させると、アーム軸８２ａの加速の遅延度合に基づいて、アーム８１の重さや重心の偏りの特性を推定することができる。また、出力軸７５ａを急制動させると、アーム軸８２ａが停止するまでの位置変化に基づいて、アーム８１の重さや重心の偏りの特性を推定することができる。
The arm
アーム軸８２ａの位置変化の特性は、例えば、アーム部８の回動動作を急変動させた後のアーム軸８２ａの位置と出力軸７５ａの位置との間の変化の相関関係に基づいて算出することができる。図６に、その相関関係を表すグラフを例示する。図６に示すＬは種別が大サイズのアームの特性グラフであり、Ｍは種別が中サイズのアームの特性グラフであり、Ｓは種別が小サイズのアームの特性グラフである。
The characteristic of the position change of the
図６に示すように、特性グラフごとに、Δθａ＝０となる特徴点（極値）の個数や位置が相違する。このような相違は、アームの自重や重心の位置によって変動する慣性モーメントの相違により現れる。したがって、アーム種別判定部５４は、Δθａ＝０となる特徴点の個数や位置を比較することで、アームの種別を判定することが可能となる。
As shown in FIG. 6, the number and position of feature points (extreme values) where Δθa = 0 are different for each characteristic graph. Such a difference appears due to a difference in moment of inertia that varies depending on the weight of the arm and the position of the center of gravity. Therefore, the arm
なお、アーム軸８２ａの位置変化の特性は、上記相関関係に基づいて算出することには限定されない。例えば、急変動中の均衡位置とのずれ具合や、急変動後のアーム軸８２ａの位置の時間変化に基づいて算出してもよい。図７に、アーム部８の回動動作を急変動させた前後の経過時間に対するアーム軸８２ａの位置変化を表すグラフを例示する。この場合も、アーム種別判定部５４は、Δθａ＝０となる特徴点の個数や位置を比較することで、アーム８１の種別を判定することができる。
The characteristic of the position change of the
稼働制御部５５は、アーム８１の種別に基づいて、ベース部７の稼働範囲や稼働速度、稼働方式を変更する。なお、稼働範囲、稼働速度、稼働方式のうちのいずれか一つを変更することとしてもよい。また、アーム８１の種別に基づいて、予め記憶部１８に記憶されている均衡位置を変更することとしてもよい。また、変更する際の判定基準は、アーム８１の種別に基づくことには限定されず、例えば、アーム８１の重さと重心の偏りに基づいて変更することとしてもよい。この場合には、例えば、アーム部８の回動動作を急変動させた後のアーム軸８２ａの位置変化の特性を算出し、アーム８１の重さと重心の偏りを推定する推定部を備えることとすればよい。
The
次に、物体把持装置５の動作について説明する。最初に、図８および図９を参照して、アーム部８の可動範囲を決定する際の動作について説明する。
Next, the operation of the
最初に、駆動制御部５１は、アーム部８がリミット位置以外に位置するようにモータを駆動させる（ステップＳ１０１）。
First, the
続いて、駆動制御部５１は、アーム部８が閉じる方向にモータを駆動させ（ステップＳ１０２）、アーム軸位置検出部７４の検出値θａに基づいてアーム部８が停止したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）に、駆動制御部５１は、アーム部８が停止するまでモータを駆動させる。
Subsequently, the
一方、上記ステップＳ１０３の判定でアーム部８が停止したと判定された場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）に、均衡位置測定部５２は、この時点のアーム軸位置検出部７４の検出値θａを、第１閉方向リミット位置として記憶部１８に記憶させる（ステップＳ１０４）。
On the other hand, when it is determined in step S103 that the
続いて、駆動制御部５１は、アーム部８が開く方向にモータを駆動させ（ステップＳ１０５）、アーム軸位置検出部７４の検出値θａに基づいてアーム部８が開動作を開始したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）に、駆動制御部５１は、アーム部８が開動作を開始するまでモータを駆動させる。
Subsequently, the
一方、上記ステップＳ１０６の判定でアーム部８が開動作を開始したと判定された場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）に、均衡位置測定部５２は、この時点のアーム軸位置検出部７４の検出値θａを、第２閉方向リミット位置として記憶部１８に記憶させる（ステップＳ１０７）。
On the other hand, when it is determined in the determination in step S106 that the
続いて、均衡位置測定部５２は、第１閉方向リミット位置と第２閉方向リミット位置との平均値を算出し、算出した平均値を閉方向リミット位置として記憶部１８に記憶させる（ステップＳ１０８）。
Subsequently, the equilibrium
続いて、駆動制御部５１は、アーム部８が開く方向にモータを駆動させ（ステップＳ１０９）、アーム軸位置検出部７４の検出値θａに基づいてアーム部８が停止したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）に、駆動制御部５１は、アーム部８が停止するまでモータを駆動させる。
Subsequently, the
一方、上記ステップＳ１１０の判定でアーム部８が停止したと判定された場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）に、均衡位置測定部５２は、この時点のアーム軸位置検出部７４の検出値θａを、第１開方向リミット位置として記憶部１８に記憶させる（ステップＳ１１１）。
On the other hand, when it is determined in step S110 that the
続いて、駆動制御部５１は、アーム部８が閉じる方向にモータを駆動させ（ステップＳ１１２）、アーム軸位置検出部７４の検出値θａに基づいてアーム部８が閉動作を開始したか否かを判定する（ステップＳ１１３）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ１１３；ＮＯ）に、駆動制御部５１は、アーム部８が閉動作を開始するまでモータを駆動させる。
Subsequently, the
一方、上記ステップＳ１１３の判定でアーム部８が閉動作を開始したと判定された場合（ステップＳ１１３；ＹＥＳ）に、均衡位置測定部５２は、この時点のアーム軸位置検出部７４の検出値θａを、第２開方向リミット位置として記憶部１８に記憶させる（ステップＳ１１４）。
On the other hand, when it is determined in step S113 that the
続いて、均衡位置測定部５２は、第１開方向リミット位置と第２開方向リミット位置との平均値を算出し、算出した平均値を開方向リミット位置として記憶部１８に記憶させる（ステップＳ１１５）。
Subsequently, the equilibrium
続いて、均衡位置測定部５２は、上記ステップＳ１０８で記憶させた閉方向リミット位置と、上記ステップＳ１１５で記憶させた開方向リミット位置とを用い、アーム部８の可動範囲を決定する（ステップＳ１１６）。
Subsequently, the equilibrium
このように、アーム部８の可動範囲を求めておくことで、アーム部８を動作させるたびにアーム部８が可動範囲を超えてストッパ部材等に衝突してしまう事態を回避することが可能となる。
Thus, by obtaining the movable range of the
なお、この動作例では、アーム部８のリミット位置として、第１リミット位置と第２リミット位置との平均値を用いているが、第１リミット位置か第２リミット位置のいずれか一方をアーム部８のリミット位置としてもよい。
In this operation example, the average value of the first limit position and the second limit position is used as the limit position of the
次に、図１０を参照して、アーム軸８２ａと出力軸７５ａとの均衡時における位置関係を測定する際の動作について説明する。
Next, with reference to FIG. 10, the operation | movement at the time of measuring the positional relationship at the time of the equilibrium of the
最初に、駆動制御部５１は、モータを駆動してアーム部８を開方向リミット位置に移動させる（ステップＳ２０１）。
First, the
続いて、駆動制御部５１は、アーム部８が閉じる方向にモータを駆動させる（ステップＳ２０２）。
Subsequently, the
続いて、均衡位置測定部５２は、同時点の駆動機構位置検出部７２の検出値θｍとアーム軸位置検出部７４の検出値θａとを組にして記憶部１８に記憶させる（ステップＳ２０３）。
Subsequently, the equilibrium
続いて、駆動制御部５１は、アーム軸位置検出部７４の検出値θａに基づいてアーム部８が閉方向リミット位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。この判定がＮＯである場合（ステップＳ２０４；ＮＯ）には、上記ステップＳ２０２に処理を移行する。
Subsequently, the
一方、上記ステップＳ２０４の判定でアーム部８が閉方向リミット位置に到達したと判定された場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）に、駆動制御部５１は、モータの駆動を停止させる（ステップＳ２０５）。
On the other hand, when it is determined in step S204 that the
続いて、均衡位置測定部５２は、記憶部１８に記憶させた検出値θｍと検出値θａとの各組に基づいて、θｍとθａとの相関関係を表す関数“θｍ＝ｆ（θａ）”を算出し、この関数を記憶部１８に記憶させる（ステップＳ２０６）。
Subsequently, the equilibrium
なお、この動作例では、モータを駆動させながら均衡時の位置関係を測定しているが、均衡時の位置関係を測定する際に各測定点でモータの駆動を停止させてもよい。各測定点でモータの駆動を停止させることで、均衡時の位置関係を測定する際の精度を向上させることができる。 In this operation example, the positional relationship at equilibrium is measured while driving the motor. However, when measuring the positional relationship at equilibrium, the driving of the motor may be stopped at each measurement point. By stopping the driving of the motor at each measurement point, it is possible to improve the accuracy when measuring the positional relationship at the time of equilibrium.
また、この動作例では、アーム部８が閉じる方向にモータを駆動させながら均衡時の位置関係を測定しているが、アーム部８が開く方向にモータを駆動させながら均衡時の位置関係を測定してもよい。ただし、アーム部８が閉じる方向にモータを駆動させながら均衡時の位置関係を測定した方が、アーム部８が開く方向にモータを駆動させながら均衡時の位置関係を測定した場合よりも高精度に測定することができる。アーム部８が閉じる方向にモータを駆動させた方が、弾性体７３の状態が本来の均衡状態により近づくためである。
In this operation example, the positional relationship at the time of equilibrium is measured while driving the motor in the direction in which the
また、均衡時の位置関係の測定点を、特定のアーム軸の位置に対する測定点に限定し、測定点間の値を直線的に補完することで関数“θｍ＝ｆ（θａ）”を算出してもよい。これにより、測定精度が低い場合に生じ得る測定値のばらつきを抑えることができるため、制御時の安定性を向上させることができる。 Further, the function “θm = f (θa)” is calculated by limiting the measurement point of the positional relationship at the time of equilibrium to the measurement point with respect to the position of the specific arm axis and linearly complementing the value between the measurement points. May be. As a result, variations in measured values that can occur when the measurement accuracy is low can be suppressed, so that stability during control can be improved.
次に、図１１を参照して、アーム部８を開閉する際の動作について説明する。
Next, with reference to FIG. 11, the operation | movement at the time of opening and closing the
最初に、駆動制御部５１は、駆動機構位置検出部７２の検出値θｍが目標位置の値よりも大きな値であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）に、駆動制御部５１は、アーム部８が開く方向にモータを駆動させ（ステップＳ３０２）、処理を上記ステップＳ３０１に移行する。
First, the
一方、上記ステップＳ３０１の判定で検出値θｍが目標位置の値よりも大きな値ではないと判定された場合（ステップＳ３０１；ＮＯ）に、駆動制御部５１は、駆動機構位置検出部７２の検出値θｍが目標位置の値よりも小さな値であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。この判定がＹＥＳである場合（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）に、駆動制御部５１は、アーム部８が閉じる方向にモータを駆動させ（ステップＳ３０４）、処理を上記ステップＳ３０１に移行する。
On the other hand, when it is determined in step S301 that the detection value θm is not larger than the target position value (step S301; NO), the
一方、上記ステップＳ３０３の判定で検出値θｍが目標位置の値よりも小さな値ではないと判定された場合（ステップＳ３０３；ＮＯ）に、駆動制御部５１は、モータの駆動を停止させ（ステップＳ３０５）、処理を上記ステップＳ３０１に移行する。
On the other hand, when it is determined in step S303 that the detected value θm is not smaller than the target position (step S303; NO), the
次に、図１２を参照して、アーム８１の種別を判定する際の動作について説明する。この動作は、アーム８１を取り付けた後に行う。
Next, with reference to FIG. 12, an operation for determining the type of the
最初に、駆動制御部５１は、モータを駆動してアーム部８を閉方向リミット位置に移動させる（ステップＳ４０１）。
First, the
続いて、駆動制御部５１は、アーム部８が開く方向にモータの駆動を急加速させて（ステップＳ４０２）から、モータの駆動を急停止させる（ステップＳ４０３）。
Subsequently, the
続いて、アーム種別判定部５４は、モータを急停止させた後の駆動機構位置検出部７２の検出値θｍとアーム軸位置検出部７４の検出値θａとの変化の相関関係に基づいて、特徴点を算出する（ステップＳ４０４）。
Subsequently, the arm
続いて、アーム種別判定部５４は、上記ステップＳ４０４で算出した特徴点の特性と、予め記憶部１８に記憶されている既知のアームの特徴点の特性とを比較して、アーム８１の種別を判定する（ステップＳ４０５）。
Subsequently, the arm
このように、アーム８１の種別を、上記特徴点の特性に基づいて判定することで、アーム８１の種別を認識させるためのスイッチやセンサを不要にすることが可能となる。
Thus, by determining the type of the
以上のように、本実施形態における景品取得ゲーム装置１００の物体把持装置５によれば、弾性体７３が駆動機構７０とアーム部８とを連結するため、駆動機構７０のモータから付与される力によって変形する弾性体７３がアーム部８に力を与えることでアーム部８に開閉動作を行わせることができる。具体的には、アーム８１の自重を加味して測定された均衡位置を基準にしてアーム部８の動作を制御することで、アーム８１の自重による把持力を打ち消した状態でアーム部８を開閉させることが可能となる。また、均衡位置に所望の把持力値ｐを加えて制御することができるため、アームの自重による把持力よりも弱い把持力から、強い把持力まで、様々な強さの把持力を自在に発生させることが可能となる。
As described above, according to the
これにより、アーム軸８２ａの位置および出力軸７５ａの位置に基づいてモータの駆動を制御することができるため、位置制御を行うことでアーム部８に開閉動作を行わせることができる。それゆえに、トルク制御に必要なモータよりも安価な、例えばステッピングモータやＤＣモータを使用することが可能となる。また、トルク制御に用いることができない、例えば超音波モータ等の電動機を使用することも可能となる。
Thereby, since the drive of the motor can be controlled based on the position of the
また、モータ７７の軸の慣性モーメントがアーム軸８２ａに与える影響を低減することができるため、慣性モーメントの大きいモータを使用することも可能となる。さらに、モータ駆動時に発生する微振動を弾性体７３である程度吸収することができるため、精度の低いモータを使用した場合であっても、アーム部８側への影響を抑制することが可能となる。
Further, since the influence of the moment of inertia of the shaft of the
なお、上述した実施形態では、２本のアーム部８を備えているが、アーム部の本数はこれに限定されず、１本や３本以上のアーム部を備えることとしてもよい。
In addition, in embodiment mentioned above, although the two
１…基台、２…収容部、５…物体把持装置、６…支持部、７…ベース部、８…アーム部、１８…記憶部、５０…制御部、５１…駆動制御部、５２…均衡位置測定部、５３…均衡位置推定部、５４…アーム種別判定部、５５…稼働制御部、７０…駆動機構、７１…ギアボックス、７２…駆動機構位置検出部、７３…弾性体、７４…アーム軸位置検出部、７５…ギア、７５ａ…出力軸、７７…モータ、８１…アーム、８２…基端部、８２ａ…アーム軸、８２ｂ…弾性体固定部、８３…爪、１００…景品取得ゲーム装置。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記１つまたは複数のアーム部に対応する１つまたは複数の駆動機構と、
前記アーム部と前記駆動機構とを連結する弾性体と、
前記アーム部が回動する際のアーム軸の位置を検出するアーム軸位置検出部と、
前記駆動機構の位置を検出する駆動機構位置検出部と、
前記アーム軸の位置および前記駆動機構の位置に基づいて、前記駆動機構の駆動を制御する駆動制御部と、
を備えることを特徴とする物体把持装置。 One or more arm portions that are attachable to a movable base portion and include an arm for gripping an object;
One or more drive mechanisms corresponding to the one or more arm portions;
An elastic body connecting the arm part and the drive mechanism;
An arm axis position detection unit for detecting the position of the arm axis when the arm part rotates;
A drive mechanism position detector for detecting the position of the drive mechanism;
A drive control unit that controls the drive of the drive mechanism based on the position of the arm shaft and the position of the drive mechanism;
An object gripping device comprising:
前記均衡位置測定部は、前記アーム部の回動が停止する位置を用いて前記アーム部の可動範囲を決定し、前記アーム部の可動範囲内における前記均衡位置を測定することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の物体把持装置。 An equilibrium position measuring unit for measuring the equilibrium position;
The balanced position measuring unit determines a movable range of the arm unit using a position where the rotation of the arm unit stops, and measures the balanced position within the movable range of the arm unit. Item 5. The object gripping apparatus according to any one of Items 2 to 4.
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