JP6481791B1 - Electric hand and target object gripping method - Google Patents
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Abstract
【課題】適切な把持力で対象物体を把持することができる電動ハンド及び対象物体の把持方法を提供する。
【解決手段】電動ハンド1は、回転モータ10と、回転運動部材40と、複数の並進運動部材50と、案内部30と、トルクセンサ20と、を備える。回転運動部材40は、回転モータ10の回転子12に連結されている。並進運動部材50は、回転運動部材40の回転に伴って、回転運動部材40の回転軸AXを中心とする円周の接線方向に並進運動する。案内部30は、複数の並進運動部材50をその並進運動の方向に案内する。トルクセンサ20は、案内部30と回転モータ10の固定子11との間に生じるトルクを検出する。
【選択図】図2An electric hand capable of gripping a target object with an appropriate gripping force and a target object gripping method are provided.
An electric hand includes a rotary motor, a rotary motion member, a plurality of translational motion members, a guide unit, and a torque sensor. The rotary motion member 40 is connected to the rotor 12 of the rotary motor 10. The translational motion member 50 translates in the tangential direction of the circumference around the rotational axis AX of the rotational motion member 40 as the rotational motion member 40 rotates. The guide unit 30 guides the plurality of translational movement members 50 in the direction of the translational movement. The torque sensor 20 detects torque generated between the guide unit 30 and the stator 11 of the rotary motor 10.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、電動ハンド及び対象物体の把持方法に関する。 The present invention relates to an electric hand and a method of grasping a target object.
2つのフィンガーを電動モータにより開閉して対象物体(ワーク)を把持する電動ハンドが開示されている(例えば、特許文献1参照)。この電動ハンドは、電動モータ、ねじ軸、ナット、一対の揺動アーム、一対のフィンガー(把持部)がこの順に連結された構成を有している。電動モータにより回転駆動されるねじ軸に嵌合されたナットがねじ軸の軸方向に往復移動すると、一対の揺動アームが揺動し、一対のフィンガーが互いに接近して対象物体を把持する。 An electric hand that holds a target object (work) by opening and closing two fingers with an electric motor is disclosed (for example, refer to Patent Document 1). This electric hand has a configuration in which an electric motor, a screw shaft, a nut, a pair of swing arms, and a pair of fingers (gripping portions) are connected in this order. When the nut fitted to the screw shaft that is rotationally driven by the electric motor reciprocates in the axial direction of the screw shaft, the pair of swing arms swings, and the pair of fingers approach each other to grip the target object.
電動ハンドで対象物体をその形を保持したまま把持するには、電動モータの出力トルクを制御して電動ハンドの把持力を適切な値とする必要がある。しかしながら、上記特許文献1に開示された電動ハンドには、対象物体を把持する機構として、ねじ軸、ナット、一対の揺動アーム及び一対のフィンガーから成るリンク機構のような複雑な機構が組み込まれている。電動ハンドと対象物体を把持するフィンガーとの間に上述のような複雑な機構が介在していると、電動モータの出力トルクが複雑な機構の動作に消費されてしまい、電動モータのトルクをロスなくフィンガーに伝えるのが困難になる。また、出力トルクと電動ハンドの把持力との関係はその機構の状態に大きく左右される。
In order to hold the target object while holding its shape with the electric hand, it is necessary to control the output torque of the electric motor to set the holding force of the electric hand to an appropriate value. However, the electric hand disclosed in
このような状況では、電動ハンドの把持力を直接検出しても、その検出値に基づいて電動モータの出力トルクを制御して適切な把持力で対象物体を把持するのが困難になる。また、電動モータの出力トルクを検出し、その検出値で電動モータを制御しても、適切な把持力で対象物体を把持するのが困難になる。上記特許文献1に開示される電動ハンドでは、例えば豆腐のような軟らかいものを、形を保持したまま把持するのは困難である。
In such a situation, even if the gripping force of the electric hand is directly detected, it becomes difficult to control the output torque of the electric motor based on the detected value and grip the target object with an appropriate gripping force. Even if the output torque of the electric motor is detected and the electric motor is controlled with the detected value, it becomes difficult to grip the target object with an appropriate gripping force. In the electric hand disclosed in
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、適切な把持力で対象物体を把持することができる電動ハンド及び対象物体の把持方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electric hand and a target object gripping method that can grip a target object with an appropriate gripping force.
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係る電動ハンドは、
回転モータと、
前記回転モータの回転子に連結された回転運動部材と、
前記回転運動部材の回転に伴って、前記回転運動部材の回転軸を中心とする円周の接線方向に並進運動して対象物体を把持する複数の並進運動部材と、
前記回転運動部材及び前記対象物体から力を受けて並進運動以外の運動をしないように前記複数の並進運動部材を保持しつつ、前記複数の並進運動部材をその並進運動の方向に案内する案内部と、
前記案内部と前記回転モータの固定子との間に設けられ、前記複数の並進運動部材が前記対象物体を把持する把持力の反力と線形関係にあるトルクのみを検出するトルクセンサと、
を備える。
In order to achieve the above object, an electric hand according to the first aspect of the present invention provides:
A rotary motor;
A rotary motion member coupled to a rotor of the rotary motor;
A plurality of translational motion members that grip a target object by translationally moving in a tangential direction of the circumference around the rotation axis of the rotational motion member as the rotational motion member rotates.
Before SL rotational motion member and while holding the plurality of translation member to prevent movement of non-translational motion by receiving a force from the object, the guide for guiding the plurality of translational motion member in the direction of its translation And
A torque sensor that is provided between the guide portion and the stator of the rotary motor, and that detects only torque that is linearly related to a reaction force of a gripping force with which the plurality of translational members grip the target object;
Is provided.
この場合、前記複数の並進運動部材は、
前記回転運動部材の回転軸を中心に、回転対称に配置されている、
こととしてもよい。
In this case, the plurality of translational members are
Centered on the rotation axis of the rotary motion member, it is arranged rotationally symmetrically,
It is good as well.
前記案内部には、直動レールが設けられ、
前記複数の並進運動部材には、
前記直動レールに案内されるブロックと、
並進運動により、対象物体に接近又は離隔する爪部と、
がそれぞれ設けられている、
こととしてもよい。
The guide portion is provided with a linear motion rail,
In the plurality of translational movement members,
A block guided by the linear motion rail;
A claw portion that approaches or moves away from the target object by translational motion;
Are provided,
It is good as well.
同一の前記直動レールが、2つの前記ブロックを案内する、
こととしてもよい。
The same linear motion rail guides the two blocks;
It is good as well.
前記回転運動部材には、前記回転モータの回転子が連結されていない端部にピニオンギアが設けられ、
前記並進運動部材には、前記ピニオンギアと噛み合うラックギアが設けられている、
こととしてもよい。
The rotary motion member is provided with a pinion gear at an end portion to which the rotor of the rotary motor is not connected,
The translational movement member is provided with a rack gear that meshes with the pinion gear.
It is good as well.
本発明の第2の観点に係る対象物体の把持方法は、
回転モータの回転子を駆動して回転運動部材を回転し、
前記回転運動部材の回転に伴って、前記回転運動部材の回転軸を中心とする円周の接線方向に複数の並進運動部材を並進させて対象物体を把持させ、
前記回転運動部材及び前記対象物体から力を受けて並進運動以外の運動をしないように前記複数の並進運動部材を保持しつつ、前記複数の並進運動部材をその並進運動の方向に案内する案内部と、前記回転モータの固定子との間に設けられたトルクセンサで、前記複数の並進運動部材が前記対象物体を把持する把持力の反力と線形関係にあるトルクのみを検出し、
検出されたトルクに基づいて、前記回転モータの回転を調整しつつ、前記複数の並進運動部材により、前記対象物体を把持する。
A target object gripping method according to a second aspect of the present invention includes:
Drive the rotor of the rotary motor to rotate the rotary motion member,
Along with the rotation of the rotational motion member, a plurality of translational motion members are translated in the tangential direction of the circumference around the rotation axis of the rotational motion member, and the target object is gripped,
Before SL rotational motion member and while holding the plurality of translation member to prevent movement of non-translational motion by receiving a force from the object, the guide for guiding the plurality of translational motion member in the direction of its translation A torque sensor provided between the rotary motor and the stator of the rotary motor, and detects only the torque that is linearly related to the reaction force of the gripping force with which the plurality of translational members grip the target object,
Based on the detected torque, the target object is gripped by the plurality of translational members while adjusting the rotation of the rotary motor.
本発明によれば、回転モータの回転子と回転運動部材とが連結され、回転運動部材の回転に伴って並進運動する複数の並進運動部材により、対象物体が把持される。また、トルクセンサは、回転運動部材の回転力を受ける複数の並進運動部材を並進運動の方向に案内する案内部と、回転モータの固定子との間に生じるトルクを検出する。複数の並進運動部材が対象物体を把持すると、その把持力の反力が対象物体から並進運動部材へ加えられ、回転運動部材、回転モータの回転子及び固定子に伝えられる。この反力は、回転モータの固定子と案内部との間に生じるトルクとなってトルクセンサにより検出される。 According to the present invention, the rotor and the rotary motion member of the rotary motor are connected, and the target object is gripped by the plurality of translational motion members that translate in accordance with the rotation of the rotary motion member. Further, the torque sensor detects torque generated between a guide portion that guides the plurality of translational motion members that receive the rotational force of the rotational motion member in the direction of translational motion, and the stator of the rotary motor. When a plurality of translational motion members grip the target object, a reaction force of the gripping force is applied from the target object to the translational motion member and transmitted to the rotary motion member, the rotor of the rotary motor, and the stator. This reaction force becomes torque generated between the stator of the rotary motor and the guide portion and is detected by the torque sensor.
この構成であれば、回転モータの出力トルクをロスなく並進運動部材に伝えて対象物体を把持することができるうえ、案内部を基準として、並進運動部材が対象物体を把持する把持力の反力に相当するトルクをトルクセンサで検出することができる。これにより、対象物体を把持する把持力に相当するトルクを検出し、そのトルクに基づいて把持力を正確に制御することができる。この結果、適切な把持力で対象物体を把持することができる。 With this configuration, the output torque of the rotary motor can be transmitted to the translation member without loss to grip the target object, and the reaction force of the gripping force with which the translation member grips the target object based on the guide unit. Can be detected by a torque sensor. Thereby, a torque corresponding to the gripping force for gripping the target object can be detected, and the gripping force can be accurately controlled based on the torque. As a result, the target object can be gripped with an appropriate gripping force.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。全図において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号が付されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.
図1(A)、図1(B)及び図1(C)に示すように、本実施の形態に係る電動ハンド1の一部は、外部カバー2で覆われている。外部カバー2の+z側には、回転モータ10の固定子11が露出している。また、外部カバー2の−z側には、一対の把持部3が張り出している。電動ハンド1では、一対の把持部3が対象物体Mを挟み込んで、適切な把持力により把持する。ここで、適切な把持力とは、把持部3と対象物体Mとの静止摩擦係数と対象物体Mとの積の力を上回り、対象物体Mを変形させることなく保持できる力のことである。本実施の形態では、把持部3が動く方向をx軸方向として説明を行う。
As shown in FIGS. 1A, 1 </ b> B, and 1 </ b> C, a part of the
図1(B)のA−A断面である図2と、図1(C)のB−B断面である図3に示すように、電動ハンド1は、駆動源である回転モータ10と、トルクを検出するトルクセンサ20と、把持部3(図1(A))を把持する方向に案内する案内部30と、回転運動を行う回転運動部材40と、並進運動を行う一対の並進運動部材50と、を備える。
As shown in FIG. 2 which is an AA cross section of FIG. 1B and FIG. 3 which is a BB cross section of FIG. 1C, the
回転モータ10は、固定子11と、回転子12とを備える。固定子11は、直方体状の筐体を有しており、その内部に回転子12を回転可能に保持している。なお、固定子11の筐体は、直方体状でなくてもよい。回転子12は、固定子11から−z方向に延びている。図2及び図3では、回転軸AXがz軸方向と平行になっている。回転モータ10には、外部から電力が供給されている。回転子12は、供給された電力に応じたトルクで、固定子11に対して回転軸AXを中心に回転する。
The
トルクセンサ20の+z側の端部は、回転モータ10の固定子11にボルト締めで固定されている。一方、トルクセンサ20の−z側の端部は、案内部30を構成するベースプレート31にボルト締めで固定されている。トルクセンサ20は、回転モータ10の固定子11と、案内部30(ベースプレート31)との間に生じる回転軸AX回りのトルクを検出する。
The + z side end of the
トルクセンサ20には、回転軸AXを中心軸とする円柱状の貫通孔20aが設けられている。回転モータ10の回転子12は、この貫通孔20a内に回転可能な状態で挿入される。
The
案内部30は、並進運動部材50(図1(A)の把持部3)を、その並進運動の方向、すなわちx軸方向に案内する。言い換えると、案内部30は、x軸方向以外の方向への並進運動部材50の動きを規制する。案内部30は、ベースプレート31と、ハウジング32と、直動レール33と、を備える。
The
ベースプレート31は、金属で形成された平板状の部材である。ベースプレート31は、図示しない他の部材と接続されており、案内部30の基板となる部材である。ベースプレート31には、回転軸AXを中心軸とする円柱状の貫通孔31aが設けられている。この貫通孔31aがトルクセンサ20の貫通孔20aと同軸に配置された状態で、ベースプレート31がトルクセンサ20に取り付けられている。トルクセンサ20で検出されるトルクは、このベースプレート31を基準として、回転モータ10の固定子11に生じるトルクとなる。
The
ハウジング32は、ベースプレート31の−z側の面に取り付けられている。ベースプレート31とハウジング32とで、内部空間32aが形成される。
The
直動レール33は、ハウジング32の−z側の面に取り付けられている。直動レール33は、回転軸AXに直交するx軸方向に延びている。図3に示すように、直動レール33の側面には、一対の把持部3(並進運動部材50)と係合し、これを案内するための溝部33aがx軸方向に延びている。
The
回転運動部材40は、回転モータ10の回転子12に連結されている。回転運動部材40は、回転本体41と、ピニオンギア42(図4参照)とを備える。回転本体41は、金属で形成された円柱状の部材であり、回転モータ10の回転子12に連結され、回転軸AXの方向に延びている。回転本体41は、トルクセンサ20の貫通孔20a及びベースプレート31の貫通孔31aを通って、ハウジング32の内部空間32aに進入している。
The
ハウジング32には、回転軸AXを中心に凹部32bが設けられており、凹部32bにベアリング32cが挿入されている。回転本体41の−z側の端部は、ベアリング32cに嵌め込まれている。回転本体41は、回転子12の回転に合わせて回転軸AX回りに回転する。
The
ピニオンギア42は、回転モータ10の回転子12が固定されていない端部、すなわちハウジング32の内部空間32aに進入する回転運動部材40(回転本体41)の端部に設けられている。図4に示すように、ピニオンギア42は、回転軸AXを中心に回転する円形歯車である。したがって、回転モータ10の回転子12が回転すると、回転本体41が回転し、ピニオンギア42が回転する。
The
一対の並進運動部材50は、図1の一対の把持部3に対応する。図4に示すように、並進運動部材50は、回転運動部材40の回転軸AXを中心に2回回転対称に配置されている。並進運動部材50は、回転運動部材40の回転に伴って、回転運動部材40の回転軸AXを中心とする円周(図4の仮想円弧C)の接線方向に並進運動する。
The pair of
並進運動部材50は、並進本体51と、ラックギア52と、ブロック53と、爪部54と、をそれぞれ備える。
The
並進本体51は、x軸方向に並進運動を行う並進運動部材50の本体である。図3に示すように、ハウジング32における直動レール33のy軸方向の両側には、貫通孔32dがそれぞれ設けられている。並進本体51は、ハウジング32の内部空間32aから貫通孔32dを通って−z方向に張り出している。貫通孔32dは、並進本体51のx軸方向の移動を妨げないように、x軸方向を長手方向としている。
The translation
より具体的には、並進本体51は、図4に示すように、ハウジング32の内部空間32aではx軸方向に延びており、その延びた部分の端部から−z方向に折れ曲がって貫通孔32dを通ってハウジング32の外部に張り出している。ハウジング32の外部に張り出した端部は、xy平面に平行な平板状の部材となっている。
More specifically, as shown in FIG. 4, the translation
ラックギア52は、直線方向に歯切りをした直線状の部材である、図4に示すように、ラックギア52は、並進本体51のハウジング32の内部空間32a内のx軸方向に延びた部分に取り付けられている。ラックギア52は、ピニオンギア42と噛み合っており、ピニオンギア42の回転により並進本体51をx軸方向に並進運動させる。より具体的には、ピニオンギア42が回転すると、一対のラックギア52は、逆方向に駆動され、一対の並進本体51同士は、接近又は離隔する。
As shown in FIG. 4, the
ブロック53は、並進本体51のハウジング32の外部に張り出した平板状の部分の+z側の面に接続されている。また、ブロック53は、図3に示すように、直動レール33の溝部33aに嵌め込まれ、案内部30の直動レール33と、x軸方向に摺動可能に連結されている。ブロック53は、直動レール33にx軸方向に案内される。並進本体51がx軸方向に並進運動すると、ブロック53も、直動レール33に案内されたx軸方向に並進運動する。本実施の形態では、同一の直動レール33が、2つのブロック53を案内する。
The
爪部54は、並進本体51の下方の端部に設けられている。爪部54は、もう一方の爪部54と、x軸方向に対向するように配置されている。一対の爪部54は、並進運動により、対象物体Mに接近又は離隔する。
The
上述のような構成を有する本実施の形態に係る電動ハンド1の動作について説明する。図5に示すように、電動ハンド1を実際に使用するには、回転モータ10を制御する制御装置60と、回転モータ10を駆動する駆動装置70とが必要になる。
The operation of the
ここで、回転モータ10がステッピングモータであるものとする。対象物体Mを把持する場合には、制御装置60は、トルクセンサ20のセンサ検出値をモニタリングしつつ、駆動装置70にパルス指令を出力する。駆動装置70は、入力されたパルス指令に従って、回転モータ10を駆動する。
Here, it is assumed that the
例えば、図6(A)に示すように、パルス指令に従って回転モータ10の回転子12がトルクT1で回転駆動すると、回転運動部材40(ピニオンギア42)が回転する。回転運動部材40の回転に伴って、一対の並進運動部材50(ラックギア52)は、回転運動部材40(ピニオンギア42)から力F1を受け、回転運動部材40の回転軸を中心とする円周(図4の仮想円弧C)の接線方向に並進させる。並進運動部材50は、互いに接近する方向に移動する。
For example, as shown in FIG. 6A, when the
図6(B)に示すように、一対の並進運動部材50の爪部54の間に対象物体Mがない場合には、並進運動部材50は対象物体Mから反力を受けることなく並進運動を行う。トルクセンサ20は、案内部30と、回転モータ10の固定子11との間に生じるトルクを検出する。ここでは、回転運動部材40は、並進運動部材50から反力F1’を受ける。トルクセンサ20で検出されるトルクは、回転モータ10の固定子11が回転子12、回転運動部材40及び並進運動部材50を駆動するトルクT1の反トルクT1’となる。
As shown in FIG. 6B, when there is no target object M between the
図7(A)に示すように、一対の爪部54が対象物体Mに接触すると、一対の爪部54は対象物体Mから反力F2’を受け、その把持力は、力F1よりも大きいF2となる(F2>F1)。把持力F2で対象物体Mを把持すると、図7(B)に示すように、この反力F2’は、並進運動部材50から回転運動部材40に伝えられ、回転運動部材40は、回転モータ10の回転子12の回転方向とは逆向きのトルクT2’を並進運動部材50から受ける。
As shown in FIG. 7A, when the pair of
図8(A)に示すように、反力F2’による回転運動部材40が受けるトルクTとは逆向きのトルクT2’は、回転運動部材40、回転モータ10の回転子12を介して、回転モータ10の固定子11に伝えられる。案内部30のベースプレート31は不図示の外部部材に固定されており、その位置及び姿勢は一定である。このため、回転モータ10の固定子11と、案内部30(ベースプレート31)との間にトルクT2’が生じる。トルクセンサ20は、このトルクT2’を検出する。
As shown in FIG. 8A, the torque T2 ′ opposite to the torque T received by the
本実施の形態に係る電動ハンド1では、回転モータ10と、並進運動部材50との間には、回転運動部材40が挿入されているだけで、リンク機構のような複雑な機構は設けられていない。したがって、トルクセンサ20で検出されるトルクT2’は、対象物体Mを把持する把持力の反力F2’によるものとなる。図8(B)に示すように、把持力の反力とトルクセンサ20で検出されるトルクT2’の間には線形の関係がある。例えば、反力がF1’であるときには、トルクセンサ20のトルク検出値はT1’となり、反力がF2’であるときには、トルクセンサ20のトルク検出値はT2’となる。
In the
制御装置60は、トルクセンサ20で検出されるトルクがT2’に達すると、駆動装置70を介して回転モータ10の回転を停止させる。これにより、一対の把持部3は、把持力F2を維持した状態で対象物体Mを把持する。このように、この電動ハンド1によれば、対象物体Mの把持力と線形関係のあるトルクを検出し、そのトルクを制御して、把持力を適切に調整することができる。
When the torque detected by the
このようにすれば、対象物体Mが軟らかくつぶれやすい対象物体Mであり、対象物体Mをつぶさずに把持する把持力がF2である場合でも、対象物体Mを把持する把持力はF2以上とはならないので、対象物体Mをつぶさずに把持することができる。 In this way, even when the target object M is the target object M that is soft and easily crushed, and the gripping force for gripping the target object M without crushing is F2, the gripping force for gripping the target object M is F2 or more. Therefore, the target object M can be gripped without being crushed.
なお、制御装置60は、対象物体Mを把持する際に、フィードバック制御を行って制御するようにしてもよい。この場合、制御装置60は、トルクセンサ20のセンサ検出値をモニタリングしつつ、把持力F2を目標値としてフィードバック制御を行い、パルス指令を駆動装置70に出力する。駆動装置70は、パルス指令に基づいて、駆動電力を回転モータ10に供給する。回転モータ10は、供給された駆動電力で回転子12及び回転運動部材40を回転させる。これにより一対の並進運動部材50が並進運動し、一対の爪部54が互いに接近する方向に移動する。
Note that the control device 60 may perform feedback control when gripping the target object M. In this case, the control device 60 performs feedback control using the gripping force F <b> 2 as a target value while monitoring the sensor detection value of the
一対の爪部54で対象物体Mを把持すると、トルクセンサ20では、その把持力F2の反力F2’によるトルクT2’が検出される。制御装置60は、トルクセンサ20のセンサ検出値をモニタリングしつつ、把持力がF2となるような、すなわちトルクセンサ20のセンサ検出値がT2’に維持されるようなパルス指令を駆動装置70に出力し、駆動装置70が回転モータ10を回転駆動する。これにより、対象物体Mが軟らかくつぶれやすいものであっても、つぶれないような把持力F2で、対象物体Mを把持することができる。
When the target object M is gripped by the pair of
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、回転モータ10の回転子12と回転運動部材40とが連結され、回転運動部材40の回転に伴って並進運動する複数の並進運動部材50により、対象物体Mが把持される。また、トルクセンサ20は、回転運動部材40の回転力を受ける複数の並進運動部材50を並進運動の方向に案内する案内部30と、回転モータ10の固定子11との間に生じるトルクを検出する。
As described above in detail, according to the present embodiment, the
複数の並進運動部材50が対象物体Mを把持すると、その把持力F2の反力F2’が対象物体Mから並進運動部材50へ加えられ、回転運動部材40、回転モータ10の回転子12及び固定子11に伝えられる。この反力F2’は、回転モータ10の固定子11と案内部30との間に生じるトルクT2’となってトルクセンサ20により検出される。
When the plurality of
この構成であれば、回転モータ10の出力トルクをロスなく並進運動部材50に伝えて対象物体Mを把持することができるうえ、案内部30を基準として、並進運動部材50が対象物体Mを把持する把持力F2の反力F2’に相当するトルクT2’を検出することができる。これにより、対象物体Mを把持する把持力を検出し、そのトルクT2’に基づいて把持力を正確に制御することができる。この結果、適切な把持力で対象物体Mを把持することができる。
With this configuration, the output torque of the
本実施の形態によれば、例えば、豆腐のような軟らかい対象物体Mを持った場合でも、把持力を、対象物体Mをつぶさないような値に保つことができる。この結果、対象物体Mを変形させずに、把持することができる。 According to the present embodiment, for example, even when a soft target object M such as tofu is held, the gripping force can be maintained at a value that does not crush the target object M. As a result, the target object M can be gripped without being deformed.
なお、上記実施の形態では、回転運動部材40の回転軸AXを中心に、2回回転対称に並進運動部材50を配置したが、本発明はこれには限られない。図9(A)に示すように、並進運動部材50を3回回転対称に配列するようにしてもよい。この場合、図9(B)に示すように、対象物体Mは、3つの爪部54で把持される。並進運動部材50は、4回回転対称又はそれ以上に配列することもできる。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態では、1本の直動レール33に、2つのブロック53を摺動可能とした。これにより、直動レール33をブロック53毎に備える必要がなくなるので、電動ハンド1を小型化することができる。
In the above embodiment, the two
もちろん、2本の直動レール33を設け、各直動レール33にブロック53を1つずつ摺動可能に取り付けるようにしてもよい。また、図9(A)に示すように、3つの並進運動部材50を3回回転対称に配列する場合には、並進運動部材50それぞれに、直動レール33を設けるようになる。
Of course, two linear motion rails 33 may be provided, and one
また、上記実施の形態では、回転運動部材40にピニオンギア42が設けられ、並進運動部材50にラックギア52が設けられて、回転モータ10の回転子12の回転運動を、並進運動部材50の並進運動に変換した。しかしながら、本発明はこれには限られない。例えば、他のギア機構、例えば遊星歯車機構で把持部3を駆動するようにしてもよい。溝カム又はヨークカムのようなカム方式で把持部3を駆動するようにしてもよい。ただし、電動ハンド1では、回転モータの回転力の回転運動から対象物体Mを把持する直線運動へ1段階で変換するだけのより簡単な機構で構成されるのが望ましい。
In the above embodiment, the
なお、回転モータ10の種類に特に制限はない。回転モータ10は、誘導モータであってもよいし、同期モータであってもよい。また、回転モータ10は、交流モータであってもよいし、直流モータであってもよい。また、回転モータ10は、単相モータであってもよいし、三相モータであってもよい。上記実施の形態では、回転モータ10はステッピングモータであったため、回転モータ10に出力する指令はパルス指令であったが、回転モータ10に加えられる指令は、電圧指令、電流指令等、回転モータ10の種類に応じたものとなる。
There are no particular restrictions on the type of
また、ベースプレート31、ハウジング32及び直動レール33は一体の部材から構成されるようにしてもよい。
Further, the
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 Various embodiments and modifications can be made to the present invention without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiments are for explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention. In other words, the scope of the present invention is shown not by the embodiments but by the claims. Various modifications within the scope of the claims and within the scope of the equivalent invention are considered to be within the scope of the present invention.
本発明は、電動ハンドに適用することができ、特に、軟らかい対象物体を把持する電動ハンドに適用することができる。 The present invention can be applied to an electric hand, and in particular, can be applied to an electric hand that holds a soft target object.
1 電動ハンド、2 外部カバー、3 把持部、10 回転モータ、11 固定子、12 回転子、20 トルクセンサ、20a 貫通孔、30 案内部、31 ベースプレート、31a 貫通孔、32 ハウジング、32a 内部空間、32b 凹部、32c ベアリング、32d 貫通孔、33 直動レール、33a 溝部、40 回転運動部材、41 回転本体、42 ピニオンギア、50 並進運動部材、51 並進本体、52 ラックギア、53 ブロック、54 爪部、60 制御装置、70 駆動装置、AX 回転軸、C 仮想円弧、M 対象物体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転モータの回転子に連結された回転運動部材と、
前記回転運動部材の回転に伴って、前記回転運動部材の回転軸を中心とする円周の接線方向に並進運動して対象物体を把持する複数の並進運動部材と、
前記回転運動部材及び前記対象物体から力を受けて並進運動以外の運動をしないように前記複数の並進運動部材を保持しつつ、前記複数の並進運動部材をその並進運動の方向に案内する案内部と、
前記案内部と前記回転モータの固定子との間に設けられ、前記複数の並進運動部材が前記対象物体を把持する把持力の反力と線形関係にあるトルクのみを検出するトルクセンサと、
を備える電動ハンド。 A rotary motor;
A rotary motion member coupled to a rotor of the rotary motor;
A plurality of translational motion members that grip a target object by translationally moving in a tangential direction of the circumference around the rotation axis of the rotational motion member as the rotational motion member rotates.
Before SL rotational motion member and while holding the plurality of translation member to prevent movement of non-translational motion by receiving a force from the object, the guide for guiding the plurality of translational motion member in the direction of its translation And
A torque sensor that is provided between the guide portion and the stator of the rotary motor, and that detects only torque that is linearly related to a reaction force of a gripping force with which the plurality of translational members grip the target object;
Electric hand equipped with.
前記回転運動部材の回転軸を中心に、回転対称に配置されている、
請求項1に記載の電動ハンド。 The plurality of translational members are:
Centered on the rotation axis of the rotary motion member, it is arranged rotationally symmetrically,
The electric hand according to claim 1.
前記複数の並進運動部材には、
前記直動レールに案内されるブロックと、
並進運動により、対象物体に接近又は離隔する爪部と、
がそれぞれ設けられている、
請求項1に記載の電動ハンド。 The guide portion is provided with a linear motion rail,
In the plurality of translational movement members,
A block guided by the linear motion rail;
A claw portion that approaches or moves away from the target object by translational motion;
Are provided,
The electric hand according to claim 1.
請求項3に記載の電動ハンド。 The same linear motion rail guides the two blocks;
The electric hand according to claim 3.
前記並進運動部材には、前記ピニオンギアと噛み合うラックギアが設けられている、
請求項1から4のいずれか一項に記載の電動ハンド。 The rotary motion member is provided with a pinion gear at an end portion to which the rotor of the rotary motor is not connected,
The translational movement member is provided with a rack gear that meshes with the pinion gear.
The electric hand according to any one of claims 1 to 4.
前記回転運動部材の回転に伴って、前記回転運動部材の回転軸を中心とする円周の接線方向に複数の並進運動部材を並進させて対象物体を把持させ、
前記回転運動部材及び前記対象物体から力を受けて並進運動以外の運動をしないように前記複数の並進運動部材を保持しつつ、前記複数の並進運動部材をその並進運動の方向に案内する案内部と、前記回転モータの固定子との間に設けられたトルクセンサで、前記複数の並進運動部材が前記対象物体を把持する把持力の反力と線形関係にあるトルクのみを検出し、
検出されたトルクに基づいて、前記回転モータの回転を調整しつつ、前記複数の並進運動部材により、前記対象物体を把持する、
対象物体の把持方法。 Drive the rotor of the rotary motor to rotate the rotary motion member,
Along with the rotation of the rotational motion member, a plurality of translational motion members are translated in the tangential direction of the circumference around the rotation axis of the rotational motion member, and the target object is gripped,
Before SL rotational motion member and while holding the plurality of translation member to prevent movement of non-translational motion by receiving a force from the object, the guide for guiding the plurality of translational motion member in the direction of its translation A torque sensor provided between the rotary motor and the stator of the rotary motor, and detects only the torque that is linearly related to the reaction force of the gripping force with which the plurality of translational members grip the target object,
The target object is gripped by the plurality of translational motion members while adjusting the rotation of the rotary motor based on the detected torque.
A method for gripping a target object.
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