JP2016047583A

JP2016047583A - Robot hand

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Publication number: JP2016047583A
Application number: JP2014173640A
Authority: JP
Inventors: 康寿松浦; Yasuhisa Matsuura; 真也浅井; Shinya Asai; 亮介小関; Ryosuke Koseki; 村田　卓也; Takuya Murata; 卓也村田; 合田　泰之; Yasuyuki Aida; 泰之合田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-04-07

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot hand which includes a plurality of finger parts and in which contact of the finger parts having no stocked item detection sensors with an object can be determined.SOLUTION: A robot hand 1 comprises: finger parts 3A-3C; ultrasonic motors 30A-30C for operating the finger parts 3A-3C; a stocked item detection sensor 32 provided in the finger part 3A; and an ECU 100. The ECU 100 performs feedback control on each of command voltages SA-SC to the ultrasonic motors 30A-30C so that movement speeds VA-VC of the respective finger parts 3A-3C become reference speeds V1-V3 when gripping the object. The ECU 100 determines that the finger part 3A contacts the object when output of the stocked item detection sensor 32 exceeds a threshold Fsh, determines that the finger part 3B contacts the object when the command voltage SB exceeds a threshold α, and determines that the finger part 3C contacts the object when the command voltage SC exceeds a threshold β.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、２本以上の指部を備えるロボットハンドに関する。 The present invention relates to a robot hand provided with two or more fingers.

特開２０１３−１３６１４１号公報（特許文献１）には、対象物（ワーク）を挟んで把持するための複数の指部と、複数の指部を制御する制御部とを備えるロボットハンドが開示されている。複数の指部のうちの１本の指部には、対象物に接触したことを検出するためのセンサ（以下「在荷検出センサ」ともいう）が設けられる。この在荷検出センサは、外部から受けた力を押付力として出力する。制御部は、在荷検出センサの出力（押付力）がしきい値を超えた場合に対象物と接触したと判定する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2013-136141 (Patent Document 1) discloses a robot hand including a plurality of finger units for holding and holding an object (workpiece) and a control unit for controlling the plurality of finger units. ing. One of the plurality of fingers is provided with a sensor (hereinafter also referred to as “stock detection sensor”) for detecting contact with the object. This inventory detection sensor outputs a force received from the outside as a pressing force. A control part determines with having contacted the target object, when the output (pressing force) of a stock detection sensor exceeds a threshold value.

特開２０１３−１３６１４１号公報JP 2013-136141 A

しかしながら、特許文献１のように複数の指部のうちの１本の指部のみに在荷検出センサが設けられる場合、在荷検出センサが設けられていない残りの指部が対象物に接触したことを在荷検出センサの出力から検出することはできない。そのため、在荷検知センサの出力がしきい値を超えた場合であっても、残りの指部の一部が対象物に接触しておらず、把持対象物を安定して把持することができない可能性がある。この対策として、すべての指部に在荷検出センサを設けると、コストアップに繋がるとともに、すべての指部が太くなって作業性が悪化するなどの弊害が生じるおそれがある。 However, when a stock detection sensor is provided on only one finger portion of the plurality of finger portions as in Patent Document 1, the remaining finger portions that are not provided with the stock detection sensor are in contact with the object. This cannot be detected from the output of the stock detection sensor. Therefore, even when the output of the presence detection sensor exceeds the threshold value, a part of the remaining finger portions are not in contact with the object, and the object to be grasped cannot be stably grasped. there is a possibility. As countermeasures against this, if the presence detection sensors are provided on all the finger parts, this leads to an increase in cost, and there is a risk that all the finger parts become thick and the workability deteriorates.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の指部を備えるロボットハンドにおいて、在荷検出センサが設けられていない指部が対象物に接触したことを判定可能にすることである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a robot hand having a plurality of fingers, which is in contact with an object on which a finger detection sensor is not provided. It is to be able to determine that.

この発明に係るロボットハンドは、複数の指部によって対象物を把持するロボットハンドであって、複数の指部をそれぞれ作動させる複数のアクチュエータと、複数の指部をそれぞれ作動させるための複数の指令電圧を複数のアクチュエータにそれぞれ出力する制御部とを備える。制御部は、複数の指部によって対象物を把持する際、複数の指部を対象物に向けてそれぞれ移動させるとともに、各指部の移動速度がそれぞれに対応する予め定められた速度となるように複数の指令電圧をそれぞれフィードバック制御する。制御部は、複数の指令電圧のうちの少なくともいずれかの指令電圧がしきい値を超えた場合、しきい値を超えた指令電圧に対応する指部が対象物に接触したと判定する。 A robot hand according to the present invention is a robot hand that grips an object with a plurality of fingers, and a plurality of actuators that respectively operate the plurality of fingers, and a plurality of commands that respectively operate the plurality of fingers. And a controller that outputs voltages to the plurality of actuators. When the control unit grips the object with the plurality of finger parts, the control unit moves the plurality of finger parts toward the object, respectively, and the moving speed of each finger part becomes a predetermined speed corresponding to each of the finger parts. Each of the plurality of command voltages is feedback controlled. When at least one of the plurality of command voltages exceeds a threshold value, the control unit determines that the finger corresponding to the command voltage exceeding the threshold value has touched the object.

好ましくは、複数の指部は、対象物との接触を検出するセンサを備える指部と、センサを備えない指部とを含む。センサを備える指部とセンサを備えない指部とは、対象物を挟んで互いに反対側の位置に配置される。制御部は、センサの出力に基づいてセンサを備える指部が対象物と接触したか否かを判定する。制御部は、センサを備えない指部に対応する指令電圧がしきい値を超えた場合に、複数の指部による前記対象物の把持が完了したと判定する。 Preferably, the plurality of finger parts include a finger part including a sensor that detects contact with an object and a finger part not including the sensor. The finger part including the sensor and the finger part not including the sensor are arranged at positions opposite to each other with the object interposed therebetween. A control part determines whether the finger | toe part provided with a sensor contacted the target object based on the output of a sensor. The control unit determines that the gripping of the object by the plurality of finger units is completed when the command voltage corresponding to the finger unit not including the sensor exceeds a threshold value.

好ましくは、制御部は、センサを備える指部が対象物と接触したと判定された場合であって、かつセンサを備えない指部に対応する指令電圧がしきい値を超えた場合に、しきい値を超えた指令電圧に対応する指部が対象物に接触したと判定する。 Preferably, the control unit performs the processing when it is determined that the finger portion including the sensor has contacted the object and the command voltage corresponding to the finger portion not including the sensor exceeds a threshold value. It is determined that the finger corresponding to the command voltage exceeding the threshold has touched the object.

好ましくは、アクチュエータは、超音波モータである。制御部は、複数の指部によって対象物を把持する際、複数の指部のそれぞれに対応して設けられた複数の超音波モータをそれぞれ作動させた後、各指部が対象物に接触したと判定された時点で対象物に接触したと判定された指部に対応する超音波モータを停止する。 Preferably, the actuator is an ultrasonic motor. When the control unit grips the object with the plurality of finger parts, each of the finger parts comes into contact with the object after activating each of the plurality of ultrasonic motors provided corresponding to each of the plurality of finger parts. The ultrasonic motor corresponding to the finger portion determined to be in contact with the object at the time when it is determined to be stopped is stopped.

本発明によれば、複数の指部を備えるロボットハンドにおいて、在荷検出センサが設けられていない指部が対象物に接触したことを判定可能にすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the robot hand provided with a some finger part, it can make it possible to determine that the finger part in which the stock detection sensor is not provided contacted the target object.

ロボットハンドの斜視図である。It is a perspective view of a robot hand. ３本の指部３Ａ〜３Ｃの制御に関する構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure regarding control of three finger part 3A-3C. 指部３Ａと対象物との接触を判定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which determines the contact of 3 A of finger parts, and a target object. 指部３Ｂと対象物との接触を判定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which determines the contact of the finger | toe part 3B and a target object. 指部３Ｃと対象物との接触を判定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which determines the contact of the finger | toe part 3C and a target object. 対象物を把持したか否かを判定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which determines whether the target object was hold | gripped. 対象物を把持する際の各指部３Ａ〜３Ｃの移動速度ＶＡ〜ＶＣ、在荷検出センサの出力（押付力Ｆ）、指令電圧ＳＢ，ＳＣの変化態様の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change speed of moving speed VA-VC of each finger part 3A-3C at the time of hold | gripping a target object, the output (pressing force F) of a stock detection sensor, and command voltage SB, SC.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図１は、本実施の形態によるロボットハンド１の斜視図である。ロボットハンド１は、掌部２と、３本の指部３Ａ〜３Ｃとを含む。なお、指部の本数は３本に限定されず複数（２本以上）であればよい。 FIG. 1 is a perspective view of a robot hand 1 according to the present embodiment. The robot hand 1 includes a palm part 2 and three finger parts 3A to 3C. Note that the number of finger portions is not limited to three and may be plural (two or more).

指部３Ａは、指先部１０Ａと、指基部２０Ａとを含む。指基部２０Ａは、第１指基部２１Ａと第２指基部２２Ａとに分割されている。指先部１０Ａは、第１指基部２１Ａに対して回転軸Ｓ１を中心軸として回動可能に連結される。第１指基部２１Ａは、第２指基部２２Ａに対して回転軸Ｓ２を中心軸として回動可能に連結される。第２指基部２２Ａは、掌部２に対して回転軸Ｓ３を中心軸として回動可能に連結される。 The finger portion 3A includes a fingertip portion 10A and a finger base portion 20A. The finger base portion 20A is divided into a first finger base portion 21A and a second finger base portion 22A. The fingertip portion 10A is connected to the first finger base portion 21A so as to be rotatable about the rotation axis S1. The first finger base portion 21A is coupled to the second finger base portion 22A so as to be rotatable about the rotation axis S2. The second finger base portion 22A is connected to the palm portion 2 so as to be rotatable about the rotation axis S3.

指部３Ａの各関節部（指先部１０Ａと第１指基部２１Ａとの連結部分、第１指基部２１Ａと第２指基部２２Ａとの連結部分、第２指基部２２Ａと掌部２との連結部分）には、それぞれアクチュエータが設けられる。指部３Ａは、各関節部にそれぞれ設けられたアクチュエータを駆動させることによって動作する。以下では、アクチュエータの一例として、超音波モータを用いる場合を説明する。 Each joint part of finger part 3A (the connection part between fingertip part 10A and first finger base part 21A, the connection part between first finger base part 21A and second finger base part 22A, and the connection between second finger base part 22A and palm part 2 Each part) is provided with an actuator. The finger portion 3A operates by driving an actuator provided in each joint portion. Below, the case where an ultrasonic motor is used as an example of an actuator is demonstrated.

指部３Ｂ，３Ｃは、指部３Ａと対向するように配置される。３本の指部３Ａ〜３Ｃの間の領域にある対象物を把持する際には、指部３Ａと指部３Ｂ，３Ｃとは、対象物を挟んで互いに反対側の位置に配置される。指部３Ｂ，３Ｃの構成は、基本的に指部３Ａと同じである。すなわち、指部３Ｂは、指先部１０Ｂと、指基部２０Ｂ（第１指基部２１Ｂおよび第２指基部２２Ｂ）とを含み、各関節部にそれぞれ設けられた超音波モータを駆動させることによって動作する。同様に、指部３Ｃは、指先部１０Ｃと、指基部２０Ｃ（第１指基部２１Ｃおよび第２指基部２２Ｃ）とを含み、各関節部にそれぞれ設けられた超音波モータを駆動させることによって動作する。 The finger portions 3B and 3C are arranged to face the finger portion 3A. When gripping an object in the region between the three finger parts 3A to 3C, the finger part 3A and the finger parts 3B and 3C are arranged at positions opposite to each other with the object interposed therebetween. The configuration of the finger portions 3B and 3C is basically the same as that of the finger portion 3A. That is, the finger part 3B includes a fingertip part 10B and a finger base part 20B (first finger base part 21B and second finger base part 22B), and operates by driving an ultrasonic motor provided in each joint part. . Similarly, the finger part 3C includes a fingertip part 10C and a finger base part 20C (first finger base part 21C and second finger base part 22C), and operates by driving an ultrasonic motor provided in each joint part. To do.

ロボットハンド１は、３本の指部３Ａ〜３Ｃの動作を制御することによって、３本の指部３Ａ〜３Ｃの間の領域にある対象物を、１本の指部３Ａと、残りの２本の指部３Ｂ，３Ｃとで挟んで把持することができる。 The robot hand 1 controls the operation of the three finger portions 3A to 3C, thereby moving the object in the area between the three finger portions 3A to 3C to the one finger portion 3A and the remaining two. It can be held between the fingers 3B and 3C of the book.

図２は、３本の指部３Ａ〜３Ｃの制御に関する構造を模式的に示す図である。ロボットハンド１は、各指部３Ａ〜３Ｃを動作させるためのアクチュエータ部３０Ａ〜３０Ｃと、速度センサ部３１Ａ〜３１Ｃと、在荷検出センサ３２と、アクチュエータ部３０Ａ〜３０Ｃの駆動を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a structure related to the control of the three finger portions 3A to 3C. The robot hand 1 is an ECU that controls driving of the actuator units 30A to 30C, the speed sensor units 31A to 31C, the load detection sensor 32, and the actuator units 30A to 30C for operating the finger units 3A to 3C. Electronic Control Unit) 100.

アクチュエータ部３０Ａは、指部３Ａの各関節部にそれぞれ設けられた超音波モータを含む。同様に、アクチュエータ部３０Ｂは指部３Ｂの各関節部にそれぞれ設けられた超音波モータを含み、アクチュエータ部３０Ｃは指部３Ｃの各関節部にそれぞれ設けられた超音波モータを含む。 The actuator part 30A includes an ultrasonic motor provided at each joint part of the finger part 3A. Similarly, the actuator part 30B includes an ultrasonic motor provided at each joint part of the finger part 3B, and the actuator part 30C includes an ultrasonic motor provided at each joint part of the finger part 3C.

速度センサ部３１Ａ〜３１Ｃは、指部３Ａ〜３Ｃにそれぞれ設けられ、各指部３Ａ〜３Ｃの移動速度ＶＡ〜ＶＣをそれぞれ検出してＥＣＵ１００に出力する。なお、速度センサ部３１Ａ〜３１Ｃは、たとえば、各指部の各関節部にそれぞれ設けられたエンコーダ（角度センサ）によって実現することができる。 The speed sensor units 31A to 31C are provided in the finger units 3A to 3C, respectively, detect the moving speeds VA to VC of the finger units 3A to 3C, and output them to the ECU 100. The speed sensor units 31A to 31C can be realized, for example, by encoders (angle sensors) provided at the joint portions of the finger portions.

在荷検出センサ３２は、３本の指部３Ａ〜３Ｃのうちの１本の指部３Ａに設けられ、指部３Ａが外部から受けた力を押付力Ｆとして検出してＥＣＵ１００に出力する。なお、在荷検出センサ３２は、たとえば、指部３Ａの把持面に設けられる接触センサによって実現することができる。なお、指部３Ａが対象物と接触したことによって伸縮するベルトがたとえば指部３Ａの根元付近に設けられる場合には、そのベルトの伸縮を検出するエンコーダ（角度センサ）によって在荷検出センサ３２を実現するようにしてもよい。 The stock detection sensor 32 is provided on one finger part 3A among the three finger parts 3A to 3C, detects the force received from the outside by the finger part 3A as a pressing force F, and outputs it to the ECU 100. The in-stock detection sensor 32 can be realized by, for example, a contact sensor provided on the grip surface of the finger portion 3A. When a belt that expands and contracts when the finger 3A comes into contact with the object is provided, for example, near the base of the finger 3A, the load detection sensor 32 is set by an encoder (angle sensor) that detects the expansion and contraction of the belt. It may be realized.

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報、速度センサ部３１Ａ〜３１Ｃおよび在荷検出センサ３２の出力などに基づいてアクチュエータ部３０Ａ〜３０Ｃを駆動する。 The ECU 100 includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory (not shown), and drives the actuator units 30A to 30C based on information stored in the memory, outputs of the speed sensor units 31A to 31C, the stock detection sensor 32, and the like. To do.

ＥＣＵ１００は、指部３Ａを制御する第１制御部１１０と、指部３Ｂを制御する第２制御部１２０と、指部３Ｃを制御する第３制御部１３０とを含む。 The ECU 100 includes a first control unit 110 that controls the finger unit 3A, a second control unit 120 that controls the finger unit 3B, and a third control unit 130 that controls the finger unit 3C.

第１制御部１１０〜第３制御部１３０は、指部３Ａ〜３Ｃの動作をそれぞれ作動させるための指令電圧ＳＡ〜ＳＣをアクチュエータ部３０Ａ〜３０Ｂ（超音波モータ）にそれぞれ出力する。 The first control unit 110 to the third control unit 130 output command voltages SA to SC for activating the operations of the finger units 3A to 3C to the actuator units 30A to 30B (ultrasonic motors), respectively.

第１制御部１１０〜第３制御部１３０は、３本の指部３Ａ〜３Ｃの間の領域にある対象物を把持する際、指部３Ａ〜３Ｃを対象物に向けてそれぞれ移動させるとともに、各指部３Ａ〜３Ｃの移動速度ＶＡ〜ＶＣがそれぞれに対応する予め定められた基準速度Ｖ１〜Ｖ３となるように指令電圧ＳＡ〜ＳＣをそれぞれフィードバック制御する処理（以下「定速制御」ともいう）を実行する。なお、各基準速度Ｖ１〜Ｖ３の値は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。たとえば、指部３Ａを他の指部３Ｂ，３Ｃよりも早く対象物に接触させたい場合には、基準速度Ｖ１を他の基準速度Ｖ２，Ｖ３よりも大きい値にすればよい。 The first control unit 110 to the third control unit 130 move the finger units 3A to 3C toward the target object when gripping the target object in the region between the three finger units 3A to 3C, respectively. Processing (hereinafter also referred to as “constant speed control”) in which the command voltages SA to SC are respectively feedback-controlled so that the moving speeds VA to VC of the finger portions 3A to 3C become predetermined reference speeds V1 to V3 respectively corresponding thereto. ). The values of the reference speeds V1 to V3 may be the same value or different values. For example, when it is desired to bring the finger part 3A into contact with the object earlier than the other finger parts 3B and 3C, the reference speed V1 may be set to a value larger than the other reference speeds V2 and V3.

第１制御部１１０〜第３制御部１３０は、指部３Ａ〜３Ｃの定速制御中に指部３Ａ〜３Ｃが対象物に接触したか否かをそれぞれ判定し、各指部３Ａ〜３Ｃが対象物に接触したと判定された時点で対象物に接触したと判定された指部に対応するアクチュエータ部（超音波モータ）を停止する。これにより、対象物に接触したと判定された指部の定速制御は停止される。なお、超音波モータは、一般的に、停止時（非通電時）には、ロータがステータに面接触して摩擦保持される。したがって、対象物は、３本の指部３Ａ〜３Ｃの各超音波モータ停止時の摩擦保持力によって把持される。 The first control unit 110 to the third control unit 130 determine whether or not the finger units 3A to 3C are in contact with the object during the constant speed control of the finger units 3A to 3C, and the finger units 3A to 3C are respectively determined. When it is determined that the object has been touched, the actuator unit (ultrasonic motor) corresponding to the finger that has been determined to have touched the object is stopped. Thereby, the constant speed control of the finger part determined to be in contact with the object is stopped. In general, when the ultrasonic motor is stopped (when no power is supplied), the rotor is brought into surface contact with the stator and frictionally held. Therefore, the object is gripped by the frictional holding force when the ultrasonic motors of the three finger portions 3A to 3C are stopped.

本実施の形態においては、指部３Ａには在荷検出センサ３２が設けられている。そのため、在荷検出センサ３２の出力（押付力Ｆ）に基づいて指部３Ａが対象物と接触したか否かが判定される、具体的には、第１制御部１１０は、在荷検出センサ３２の出力（押付力Ｆ）が予め定められたしきい値Ｆｓｈを超えた場合に、指部３Ａが対象物と接触したと判定する。 In the present embodiment, a stock detection sensor 32 is provided on the finger 3A. Therefore, it is determined whether or not the finger 3A has come into contact with the object based on the output (pressing force F) of the presence detection sensor 32. Specifically, the first control unit 110 includes the presence detection sensor. When the output (pressing force F) of 32 exceeds a predetermined threshold value Fsh, it is determined that the finger portion 3A has contacted the object.

一方、指部３Ｂ，３Ｃには在荷検出センサ３２が設けられていない。しかしながら、対象物を安定して把持するためには、指部３Ｂ，３Ｃが対象物に接触したか否かをそれぞれ判定することが望ましい。 On the other hand, the presence detection sensor 32 is not provided in the finger parts 3B and 3C. However, in order to stably hold the object, it is preferable to determine whether or not the finger portions 3B and 3C have contacted the object.

そこで、本実施の形態による第２制御部１２０および第３制御部１３０は、定速制御によってフィードバック制御される指令電圧ＳＢ，ＳＣに基づいて、指部３Ｂ，３Ｃが対象物と接触したか否かをそれぞれ判定する。 Therefore, the second control unit 120 and the third control unit 130 according to the present embodiment determine whether or not the finger units 3B and 3C have contacted the object based on the command voltages SB and SC that are feedback-controlled by constant speed control. Respectively.

指部３Ｂが対象物に接触していない場合は、定速制御によって指部３Ｂは基準速度Ｖ２で対象物に向かって移動する。指部３Ｂが対象物に接触し、かつ指部３Ａが対象物に接触している場合は、指部３Ａの反力によって指部３Ｂはそれ以上移動することができないため、指部３Ｂの移動速度ＶＢは基準速度Ｖ２未満に低下する。移動速度ＶＢが基準速度Ｖ２未満に低下すると、定速制御のフィードバック作用によって指令電圧ＳＢは増加する。しかしながら、上述のように指部３Ａの反力によって指部３Ｂはそれ以上移動することができず移動速度ＶＢは低下し続けるため、定速制御のフィードバック作用によって指令電圧ＳＢは増加し続ける。このような現象が生じた場合、指部３Ｂが対象物に接触したと推測される。そこで、第２制御部１２０は、指令電圧ＳＢが予め定められたしきい値αを超えた場合に、指部３Ｂが対象物に接触したと判定する。 When the finger 3B is not in contact with the object, the finger 3B moves toward the object at the reference speed V2 by constant speed control. When the finger 3B is in contact with the object and the finger 3A is in contact with the object, the finger 3B cannot move any more due to the reaction force of the finger 3A. The speed VB falls below the reference speed V2. When the moving speed VB falls below the reference speed V2, the command voltage SB increases due to the feedback action of the constant speed control. However, as described above, the finger 3B cannot move any more due to the reaction force of the finger 3A, and the moving speed VB continues to decrease. Therefore, the command voltage SB continues to increase due to the feedback action of the constant speed control. When such a phenomenon occurs, it is presumed that the finger 3B has contacted the object. Therefore, the second control unit 120 determines that the finger 3B has contacted the object when the command voltage SB exceeds a predetermined threshold value α.

指令電圧ＳＣについても同様の現象が生じるため、指部３Ｂと同様の手法で、指部３Ｃが対象物に接触したか否かが判定される。すなわち、第３制御部１３０は、指令電圧ＳＣが予め定められたしきい値βを超えた場合に、指部３Ｃが対象物に接触したと判定する。なお、しきい値βの値は、しきい値αと同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。 Since the same phenomenon occurs with respect to the command voltage SC, it is determined whether or not the finger portion 3C has contacted the object by a method similar to that for the finger portion 3B. That is, the third controller 130 determines that the finger 3C has contacted the object when the command voltage SC exceeds a predetermined threshold value β. Note that the value of the threshold value β may be the same value as the threshold value α or a different value.

ＥＣＵ１００は、すべての指部３Ａ〜３Ｃが対象物に接触したと判定された場合、指部３Ａ〜３Ｃによる対象物の把持が完了したと判定する。なお、対象物の把持が完了したと判定された後は、ＥＣＵ１００は、たとえば対象物を目標位置に移動させるなどの次の処理を実行する。 When it is determined that all the finger parts 3A to 3C have contacted the target object, the ECU 100 determines that the gripping of the target object by the finger parts 3A to 3C has been completed. Note that after it is determined that the gripping of the object has been completed, the ECU 100 executes the following processing such as moving the object to the target position, for example.

図３は、指部３Ａと対象物との接触を判定する手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、指部３Ａの定速制御中（指部３Ａが対象物に向けて基準速度Ｖ１で移動するように指令電圧ＳＡをフィードバック制御している最中）に所定周期で繰り返し実行される。 FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for determining contact between the finger portion 3A and the object. This flowchart is repeatedly executed at a predetermined cycle during constant speed control of the finger 3A (while the command voltage SA is feedback controlled so that the finger 3A moves toward the object at the reference speed V1). .

Ｓ１０にて、ＥＣＵ１００は、押付力Ｆ（在荷検出センサ３２の出力）が上述のしきい値Ｆｓｈを超えているか否かを判定する。押付力Ｆがしきい値Ｆｓｈを超えていない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１にて指部３Ａの移動（定速制御）を継続する。 In S10, the ECU 100 determines whether or not the pressing force F (output of the presence detection sensor 32) exceeds the above-described threshold value Fsh. If pressing force F does not exceed threshold value Fsh (NO in S10), ECU 100 continues to move finger portion 3A (constant speed control) in S11.

押付力Ｆがしきい値Ｆｓｈを超えている場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１２にて指部３Ａが対象物に接触したと判定し、Ｓ１３にて指部３Ａに対応するアクチュエータ部３０Ａ（超音波モータ）を停止する。 If pressing force F exceeds threshold value Fsh (YES in S10), ECU 100 determines that finger 3A has contacted the object in S12, and actuator unit corresponding to finger 3A in S13. 30A (ultrasonic motor) is stopped.

図４は、指部３Ｂと対象物との接触を判定する手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、指部３Ｂの定速制御中（指部３Ｂが対象物に向けて基準速度Ｖ２で移動するように指令電圧ＳＢをフィードバック制御している最中）に所定周期で繰り返し実行される。 FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for determining contact between the finger part 3B and the object. This flowchart is repeatedly executed at a predetermined cycle during constant speed control of the finger 3B (while the command voltage SB is feedback controlled so that the finger 3B moves toward the object at the reference speed V2). .

Ｓ２０にて、ＥＣＵ１００は、指令電圧ＳＢが上述のしきい値αを超えているか否かを判定する。指令電圧ＳＢがしきい値αを超えていない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２１にて指部３Ｂの移動（定速制御）を継続する。 In S20, ECU 100 determines whether or not command voltage SB exceeds threshold value α described above. If command voltage SB does not exceed threshold value α (NO in S20), ECU 100 continues to move finger portion 3B (constant speed control) in S21.

指令電圧ＳＢがしきい値αを超えている場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２２にて指部３Ｂが対象物に接触したと判定し、Ｓ２３にて指部３Ｂに対応するアクチュエータ部３０Ｂ（超音波モータ）を停止する。 If command voltage SB exceeds threshold value α (YES in S20), ECU 100 determines that finger 3B has come into contact with the object in S22, and actuator unit corresponding to finger 3B in S23. 30B (ultrasonic motor) is stopped.

図５は、指部３Ｃと対象物との接触を判定する手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、指部３Ｃの定速制御中（指部３Ｃが対象物に向けて基準速度Ｖ３で移動するように指令電圧ＳＣをフィードバック制御している最中）に所定周期で繰り返し実行される。 FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for determining contact between the finger 3C and the object. This flowchart is repeatedly executed at a predetermined cycle during constant speed control of the finger 3C (while the command voltage SC is feedback controlled so that the finger 3C moves toward the object at the reference speed V3). .

Ｓ３０にて、ＥＣＵ１００は、指令電圧ＳＣが上述のしきい値βを超えているか否かを判定する。指令電圧ＳＣがしきい値βを超えていない場合（Ｓ３０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３１にて指部３Ｃの移動（定速制御）を継続する。 In S30, ECU 100 determines whether or not command voltage SC exceeds threshold value β described above. If command voltage SC does not exceed threshold value β (NO in S30), ECU 100 continues to move finger portion 3C (constant speed control) in S31.

指令電圧ＳＣがしきい値βを超えている場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３２にて指部３Ｃが対象物に接触したと判定し、Ｓ３３にて指部３Ｃに対応するアクチュエータ部３０Ｃ（超音波モータ）を停止する。 When command voltage SC exceeds threshold value β (YES in S30), ECU 100 determines in S32 that finger 3C has contacted the object, and in S33, the actuator unit corresponding to finger 3C. 30C (ultrasonic motor) is stopped.

図６は、指部３Ａ〜３Ｃによる対象物の把持が完了したか否かを判定する手順を示すフローチャートである。Ｓ４０にて、ＥＣＵ１００は、すべての指部３Ａ〜３Ｃが対象物に接触したと判定されたか否かを判定する。すべての指部３Ａ〜３Ｃが対象物に接触したと判定された場合（Ｓ４０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ４１にて指部３Ａ〜３Ｃによる対象物の把持が完了したと判定する。 FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for determining whether or not the gripping of the object by the finger portions 3A to 3C is completed. In S40, ECU 100 determines whether or not it has been determined that all finger portions 3A to 3C have contacted the object. When it is determined that all the finger parts 3A to 3C have contacted the object (YES in S40), ECU 100 determines that the gripping of the object by the finger parts 3A to 3C has been completed in S41.

図７は、対象物を把持する際の各指部３Ａ〜３Ｃの移動速度ＶＡ〜ＶＣ、在荷検出センサ３２の出力（押付力Ｆ）、指令電圧ＳＢ，ＳＣの変化態様の一例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of changes in the movement speeds VA to VC of the finger portions 3A to 3C, the output (pressing force F) of the presence detection sensor 32, and the command voltages SB and SC when the object is gripped. It is.

上述したように、対象物を把持する際には、各指部３Ａ〜３Ｃの定速制御が実行される。すなわち、各指部３Ａ〜３Ｃが対象物に向けてそれぞれ基準速度Ｖ１〜Ｖ３で移動するように指令電圧ＳＡ〜ＳＣがそれぞれフィードバック制御される。 As described above, when the object is gripped, the constant speed control of the finger portions 3A to 3C is executed. That is, the command voltages SA to SC are feedback-controlled so that the finger portions 3A to 3C move toward the target at the reference speeds V1 to V3, respectively.

時刻ｔ１にて指部３Ａが対象物に接触すると、在荷検出センサ３２が対象物から力を受けるため、在荷検出センサ３２の出力（押付力Ｆ）が増加し始める。これにより、時刻ｔ２にて押付力Ｆがしきい値Ｆｓｈを超えると、指部３Ａが対象物に接触したと判定されて指部３Ａの移動が停止される。この際、他の指部３Ｂ、３Ｃは対象物に接触したと判定されていないため、指部３Ｂ，３Ｃの定速制御は継続される。そのため、指部３Ｂ，３Ｃの移動速度ＶＢ，ＶＣはそれぞれ基準速度Ｖ２，Ｖ３に維持される。 When the finger portion 3A comes into contact with the object at time t1, the occupancy detection sensor 32 receives a force from the object, so that the output (pressing force F) of the occupancy detection sensor 32 starts to increase. Accordingly, when the pressing force F exceeds the threshold value Fsh at time t2, it is determined that the finger portion 3A is in contact with the object, and the movement of the finger portion 3A is stopped. At this time, since it is not determined that the other fingers 3B and 3C are in contact with the object, the constant speed control of the fingers 3B and 3C is continued. Therefore, the moving speeds VB and VC of the finger portions 3B and 3C are maintained at the reference speeds V2 and V3, respectively.

その後の時刻ｔ３にて指部３Ｂが対象物に接触すると、既に指部３Ａが対象物に接触しており指部３Ａの反力によって指部３Ｂはそれ以上移動することができないため、指部３Ｂの移動速度ＶＢは基準速度Ｖ２未満に低下する。移動速度ＶＢが基準速度Ｖ２未満に低下すると、定速制御のフィードバック作用によって指令電圧ＳＢは増加する。しかしながら、上述のように指部３Ａの反力によって指部３Ｂはそれ以上移動することができず移動速度ＶＢは低下し続けるため、定速制御のフィードバック作用によって指令電圧ＳＢは増加し続ける。このような現象が生じた場合、指部３Ｂが対象物に接触したと推測される。 When the finger part 3B comes into contact with the object at a subsequent time t3, the finger part 3A is already in contact with the object, and the finger part 3B cannot move any more due to the reaction force of the finger part 3A. The moving speed VB of 3B falls below the reference speed V2. When the moving speed VB falls below the reference speed V2, the command voltage SB increases due to the feedback action of the constant speed control. However, as described above, the finger 3B cannot move any more due to the reaction force of the finger 3A, and the moving speed VB continues to decrease. Therefore, the command voltage SB continues to increase due to the feedback action of the constant speed control. When such a phenomenon occurs, it is presumed that the finger 3B has contacted the object.

そこで、時刻ｔ４にて指令電圧ＳＢがしきい値αに達すると、ＥＣＵ１００は、指部３Ｂが対象物に接触したと判定し、指部３Ｂの移動を停止する。このように、本実施の形態においては、在荷検出センサ３２が設けられていない指部３Ｂが対象物に接触したことを、指令電圧ＳＢに基づいて判定することができる。 Therefore, when the command voltage SB reaches the threshold value α at time t4, the ECU 100 determines that the finger portion 3B has come into contact with the object, and stops the movement of the finger portion 3B. As described above, in the present embodiment, it can be determined based on the command voltage SB that the finger 3B not provided with the stock detection sensor 32 has contacted the object.

時刻ｔ４においては、指部３Ｃは対象物に接触したと判定されていないため、指部３Ｃの定速制御は継続される。そのため、指部３Ｃの移動速度ＶＣは基準速度Ｖ３に維持される。 At time t4, since it is not determined that the finger 3C is in contact with the object, the constant speed control of the finger 3C is continued. Therefore, the moving speed VC of the finger part 3C is maintained at the reference speed V3.

その後の時刻ｔ５にて指部３Ｃが対象物に接触すると、指部３Ｂと同様の現象、すなわち定速制御のフィードバック作用によって指令電圧ＳＣが増加し続ける現象が生じる。そこで、時刻ｔ６にて指令電圧ＳＣがしきい値βに達すると、ＥＣＵ１００は、指部３Ｃが対象物に接触したと判定し、指部３Ｃの移動を停止する。このように、本実施の形態においては、在荷検出センサ３２が設けられていない指部３Ｃが対象物に接触したことを、指令電圧ＳＣに基づいて判定することができる。 When the finger portion 3C comes into contact with the object at time t5 thereafter, a phenomenon similar to that of the finger portion 3B, that is, a phenomenon in which the command voltage SC continues to increase due to the feedback action of constant speed control occurs. Therefore, when the command voltage SC reaches the threshold value β at time t6, the ECU 100 determines that the finger portion 3C has come into contact with the object, and stops the movement of the finger portion 3C. Thus, in the present embodiment, it can be determined based on the command voltage SC that the finger portion 3C not provided with the stock detection sensor 32 has contacted the object.

そして、時刻ｔ６にて、すべての指部３Ａ〜３Ｃが対象物に接触したと判定されたため、ＥＣＵ１００は、指部３Ａ〜３Ｃによる対象物の把持が完了したと判定する。そのため、たとえばその後に対象物を目標位置に移動させる際、把持対象物を安定して把持することができる。 At time t6, since it is determined that all the finger parts 3A to 3C are in contact with the object, the ECU 100 determines that gripping of the object by the finger parts 3A to 3C is completed. Therefore, for example, when the object is subsequently moved to the target position, the object to be grasped can be stably grasped.

以上のように、本実施の形態によるロボットハンド１においては、在荷検出センサ３２が設けられていない指部３Ｂ，３Ｃが対象物に接触したことを、定速制御によってフィードバック制御される指令電圧ＳＢ，ＳＣに基づいて判定することができる。 As described above, in the robot hand 1 according to the present embodiment, the command voltage that is feedback-controlled by the constant speed control that the fingers 3B and 3C that are not provided with the stock detection sensor 32 are in contact with the object. The determination can be made based on SB and SC.

また、本実施の形態によるロボットハンド１においては、在荷検出センサ３２を備える指部３Ａを含むすべての指部３Ａ〜３Ｃが対象物に接触したと判定された場合に、対象物の把持が完了したと判定する。そのため、一部の指部が対象物に接触していないにも関わらず対象物の把持が完了したと判定することを回避でき、対象物を安定して把持することができる。 Further, in the robot hand 1 according to the present embodiment, when it is determined that all the finger parts 3A to 3C including the finger part 3A including the stock detection sensor 32 are in contact with the object, the object is not gripped. Determine that completed. Therefore, it can be determined that the gripping of the object is completed even though some of the fingers are not in contact with the object, and the object can be stably gripped.

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、指部３Ｂ，３Ｃが対象物に接触したと判定する条件をそれぞれ「指令電圧ＳＢがしきい値αを超えている場合（図４のＳ２０参照）」、「指令電圧ＳＣがしきい値βを超えている場合（図５のＳ３０参照）」とした。 <Modification>
In the above-described embodiment, the conditions for determining that the fingers 3B and 3C are in contact with the object are “when the command voltage SB exceeds the threshold value α (see S20 in FIG. 4)” and “command The voltage SC exceeds the threshold value β (see S30 in FIG. 5) ”.

これに対し、それぞれの条件に「指部３Ａが対象物と接触したと判定された場合（在荷検出センサ３２の出力がしきい値Ｆｓｈを超えた場合）」という条件を加えるようにしてもよい。すなわち、指部３Ｂ，３Ｃが対象物に接触したと判定する条件をそれぞれ「指部３Ａが対象物と接触したと判定された場合であって、かつ指令電圧ＳＢがしきい値αを超えている場合」、「指部３Ａが対象物と接触したと判定された場合であって、かつ指令電圧ＳＣがしきい値βを超えている場合」としてもよい。 On the other hand, a condition “when it is determined that the finger 3A has contacted the object (when the output of the presence detection sensor 32 exceeds the threshold value Fsh)” is added to each condition. Good. That is, the condition for determining that the finger parts 3B and 3C are in contact with the object is “the case where it is determined that the finger part 3A is in contact with the object and the command voltage SB exceeds the threshold value α. Or “when it is determined that the finger 3A is in contact with the object and the command voltage SC exceeds the threshold value β”.

このようにすると、たとえば指部３Ｂ，３Ｃが対象物以外の障害物に接触したことによって指令電圧ＳＢ，ＳＣがしきい値α、βを超えているとしても、在荷検出センサ３２によって指部３Ａが対象物に接触したと判定されない限り、指部３Ｂ，３Ｃが対象物に接触したとは判定されない。そのため、指部３Ｂ，３Ｃが対象物に接触したと判定する精度をより高めることができる。 In this way, for example, even if the command voltages SB and SC exceed the threshold values α and β due to the finger portions 3B and 3C coming into contact with an obstacle other than the object, Unless it is determined that 3A is in contact with the object, it is not determined that the fingers 3B and 3C are in contact with the object. Therefore, the accuracy of determining that the finger portions 3B and 3C are in contact with the object can be further increased.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１ロボットハンド、２掌部、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ指部、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ指先部、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ指基部、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ第１指基部、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ第２指基部、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃアクチュエータ部、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ速度センサ部、３２在荷検出センサ、１００ＥＣＵ、１１０第１制御部、１２０第２制御部、１３０第３制御部。 1 robot hand, 2 palm part, 3A, 3B, 3C finger part, 10A, 10B, 10C fingertip part, 20A, 20B, 20C finger base part, 21A, 21B, 21C first finger base part, 22A, 22B, 22C second finger Base part, 30A, 30B, 30C Actuator part, 31A, 31B, 31C Speed sensor part, 32 Stock detection sensor, 100 ECU, 110 1st control part, 120 2nd control part, 130 3rd control part.

Claims

複数の指部によって対象物を把持するロボットハンドであって、
前記複数の指部をそれぞれ作動させる複数のアクチュエータと、
前記複数の指部をそれぞれ作動させるための複数の指令電圧を前記複数のアクチュエータにそれぞれ出力する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の指部によって前記対象物を把持する際、前記複数の指部を前記対象物に向けてそれぞれ移動させるとともに、各前記指部の移動速度がそれぞれに対応する予め定められた速度となるように前記複数の指令電圧をそれぞれフィードバック制御し、
前記制御部は、前記複数の指令電圧のうちの少なくともいずれかの指令電圧がしきい値を超えた場合、前記しきい値を超えた指令電圧に対応する指部が前記対象物に接触したと判定する、ロボットハンド。 A robot hand that grips an object with a plurality of fingers,
A plurality of actuators each actuating the plurality of fingers,
A control unit that outputs a plurality of command voltages for operating the plurality of finger units to the plurality of actuators, respectively.
When the control unit grips the object with the plurality of finger units, the control unit moves each of the plurality of finger units toward the target, and the movement speed of each of the finger units corresponds to a predetermined value. Feedback control of each of the plurality of command voltages so as to achieve a predetermined speed,
When at least one of the plurality of command voltages exceeds a threshold, the control unit is configured such that a finger corresponding to the command voltage exceeding the threshold has contacted the object. Judge the robot hand.

前記複数の指部は、前記対象物との接触を検出するセンサを備える指部と、前記センサを備えない指部とを含み、
前記センサを備える指部と前記センサを備えない指部とは、前記対象物を挟んで互いに反対側の位置に配置され、
前記制御部は、前記センサの出力に基づいて前記センサを備える指部が前記対象物と接触したか否かを判定し、
前記制御部は、前記センサを備えない指部に対応する指令電圧が前記しきい値を超えた場合に、前記しきい値を超えた指令電圧に対応する指部が前記対象物に接触したと判定する、請求項１に記載のロボットハンド。 The plurality of finger parts include a finger part provided with a sensor for detecting contact with the object, and a finger part not provided with the sensor,
The finger part provided with the sensor and the finger part not provided with the sensor are arranged at positions opposite to each other across the object,
The control unit determines whether or not a finger unit including the sensor is in contact with the object based on the output of the sensor;
When the command voltage corresponding to a finger portion that does not include the sensor exceeds the threshold value, the control portion is configured such that the finger portion corresponding to the command voltage that exceeds the threshold value contacts the object. The robot hand according to claim 1, wherein the determination is made.

前記制御部は、前記センサを備える指部が前記対象物と接触したと判定された場合であって、かつ前記センサを備えない指部に対応する指令電圧が前記しきい値を超えた場合に、前記複数の指部による前記対象物の把持が完了したと判定する、請求項２に記載のロボットハンド。 The control unit is a case where it is determined that a finger part including the sensor is in contact with the object, and a command voltage corresponding to a finger part not including the sensor exceeds the threshold value. The robot hand according to claim 2, wherein it is determined that gripping of the object by the plurality of finger parts is completed.

前記アクチュエータは、超音波モータであり、
前記制御部は、前記複数の指部によって前記対象物を把持する際、前記複数の指部のそれぞれに対応して設けられた複数の超音波モータをそれぞれ作動させた後、各前記指部が前記対象物に接触したと判定された時点で前記対象物に接触したと判定された指部に対応する超音波モータを停止する、請求項１〜３のいずれかに記載のロボットハンド。 The actuator is an ultrasonic motor;
When the control unit grips the object with the plurality of finger units, each of the finger units operates after operating a plurality of ultrasonic motors provided corresponding to each of the plurality of finger units. The robot hand according to any one of claims 1 to 3, wherein an ultrasonic motor corresponding to a finger portion determined to be in contact with the object is stopped when it is determined to be in contact with the object.