JP6704576B2 - Hand robot control method - Google Patents

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Description

本発明は、隣接する節部間の関節を屈曲・伸展させるようにしたハンドロボットの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a method for controlling a hand robot that bends/extends a joint between adjacent nodes.

従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されるもののように、複数の指体を備えたハンドロボットがある。このハンドロボットは、各指体を構成する複数の節部（リンク）や、複数のギヤや減速機、モータ等を備え、前記モータを駆動することによって各指体を曲げたり伸ばしたりする。 Conventionally, this type of invention includes a hand robot including a plurality of fingers, such as the one described in Patent Document 1, for example. This hand robot includes a plurality of nodes (links) forming each finger, a plurality of gears, a speed reducer, a motor, and the like, and bends or extends each finger by driving the motor.

特開２００７−１５２５２８号公報JP, 2007-152528, A

ところで、前記従来技術では、図７に例示するように、複数の節部（リンク）を、隣接する節部間の関節で屈曲・伸展するように接続しており、関節毎に対応するように複数のモータが設けられる。
このような従来のハンドロボットでは、全ての関節のトルク（曲げ力）によって指先力を発生するように、前記複数のモータを適宜に選定する必要がある。そして、最大指先力は、前記複数のモータのうち、最小の曲げ力を発生するモータのトルクに依存する。
通常、指の根本側ほど必要とされる関節のトルク（曲げ力）が大きくなるため、機構が大型化し易い。
また、複数の指体によって把持対象物を把持した場合に、その把持状態を維持するには、前記複数のモータへの電力供給を継続する必要がある。
そこで、各関節に、モータ側からの駆動力を出力側に伝達可能で且つ出力側から力が加わった際にはロックする一方向動力伝達機構を設けて、前記モータの非通電状態で各関節をロックするようにしたハンドロボットが求められるが、特殊な機構になるため、良好な把持性能を得るためには、制御上の工夫を要する。 By the way, in the above-mentioned conventional technique, as illustrated in FIG. 7, a plurality of joints (links) are connected so as to bend/extend at joints between adjacent joints, so that each joint corresponds to each joint. Multiple motors are provided.
In such a conventional hand robot, it is necessary to appropriately select the plurality of motors so that the fingertip force is generated by the torque (bending force) of all joints. The maximum fingertip force depends on the torque of the motor that generates the minimum bending force among the plurality of motors.
Usually, the torque (bending force) of the joint required increases toward the base side of the finger, so that the mechanism tends to increase in size.
Further, when the object to be grasped is grasped by a plurality of fingers, in order to maintain the grasped state, it is necessary to continue the power supply to the plurality of motors.
Therefore, each joint is provided with a one-way power transmission mechanism capable of transmitting the driving force from the motor side to the output side and locking when a force is applied from the output side, so that each joint can be operated when the motor is not energized. A hand robot that locks the robot is required, but since it has a special mechanism, ingenuity in control is required to obtain good gripping performance.

このような課題に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
複数の関節をそれぞれ屈曲及び伸展させる指体と、前記関節毎に設けられたモータと、該モータ毎に設けられモータ側から入力部に加わる動力を出力部に伝達可能で且つ出力側から前記出力部に力が加わった際には前記出力部をロックする一方向動力伝達機構と、前記出力部の動力によって対応する前記関節を屈曲及び伸展させる屈伸機構と、前記指体が把持対象物を把持した際に把持力が作用する部分に設けられた弾性部と、前記関節毎に設けられて該関節が屈曲した際の反力を受けるのを感知する触覚センサ手段とが具備されたハンドロボットの制御方法であって、前記指体の複数のモータを所定の順番で通電することにより、各モータに対応する前記関節を屈曲させる第１ステップと、前記触覚センサ手段による感知がある毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にする第２ステップと、全てのモータが非通電になったことを条件に、所定のモータを通電して該モータに対応する関節を屈曲させる第３ステップと、前記触覚センサ手段の検出値に基づく把持力が目標把持力になったことを条件に、前記所定のモータを含む全てのモータを非通電にして、全ての関節をロック状態にする第４ステップとを含むことを特徴とするハンドロボットの制御方法。 In view of such a problem, the present invention has the following configurations.
Fingers for bending and extending a plurality of joints, a motor provided for each joint, and a power provided for each motor and applied to the input unit from the motor side can be transmitted to the output unit, and the output side outputs the output. One-way power transmission mechanism that locks the output unit when a force is applied to the portion, a bending and extending mechanism that bends and extends the corresponding joint by the power of the output unit, and the finger grips an object to be grasped. Of a hand robot provided with an elastic portion provided in a portion to which a gripping force is applied when it is performed, and a tactile sensor means provided for each joint to detect a reaction force when the joint is bent. A control method, wherein a first step of bending the joint corresponding to each motor by energizing a plurality of motors of the finger body in a predetermined order, and each time there is a detection by the tactile sensor means, On the condition that the motor of the joint corresponding to the sensed tactile sensor means is de-energized and the joint is locked by the one-way power transmission mechanism, and all the motors are de-energized. , The third motor is energized to bend the joint corresponding to the motor, and the predetermined motor is operated under the condition that the gripping force based on the detection value of the tactile sensor means reaches the target gripping force. And a fourth step of putting all the motors in a non-energized state to lock all the joints.

本発明は、以上説明したように構成されているので、省電力で良好な把持性能を得ることができる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to save power and obtain good gripping performance.

ハンドロボットの一例を示す構造図である。It is a structural diagram showing an example of a hand robot. ハンド部の一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of a hand part. 指体の要部構造図である。It is a principal part structural drawing of a finger. 本発明に係るハンドロボットの制御方法の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of the control method of the hand robot concerning the present invention. 指体の動作の一例を（I）〜（III）に順次に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of operation|movement of a finger body in order to (I)-(III). ハンドロボットの他例における指体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the finger in other examples of a hand robot. 従来のロボットハンドにおける指体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the finger body in the conventional robot hand.

本実施の形態の第１の特徴は、複数の関節をそれぞれ屈曲及び伸展させる指体と、前記関節毎に設けられたモータと、該モータ毎に設けられモータ側から入力部に加わる動力を出力部に伝達可能で且つ出力側から前記出力部に力が加わった際には前記出力部をロックする一方向動力伝達機構と、前記出力部の動力によって対応する前記関節を屈曲及び伸展させる屈伸機構と、前記指体が把持対象物を把持した際に把持力が作用する部分に設けられた弾性部と、前記関節毎に設けられて該関節が屈曲した際の反力を受けるのを感知する触覚センサ手段とが具備されたハンドロボットの制御方法であって、前記指体の複数のモータを所定の順番で通電することにより、各モータに対応する前記関節を屈曲させる第１ステップと、前記触覚センサ手段による感知がある毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にする第２ステップと、全てのモータが非通電になったことを条件に、所定のモータを通電して該モータに対応する関節を屈曲させる第３ステップと、前記触覚センサ手段の検出値に基づく把持力が目標把持力になったことを条件に、前記所定のモータを含む全てのモータを非通電にして、全ての関節をロック状態にする第４ステップとを含む（図４のステップ３〜９参照）。
ここで、前記「一方向動力伝達機構」における一方向とは、前記入力部から前記出力部へ向かう動力伝達の方向を意味する。
また、前記「該関節が屈曲した際の反力」には、前記関節の屈曲により前記指体が把持対象物に押圧させた際の反力や、前記関節が可動限界まで屈曲した際の反力などを含む。
また、前記「所定のモータ」は、その数は限定されず、必要な把持力や把持対象物の形状等に応じて、単数又は複数とすることができる。 The first feature of the present embodiment is that fingers that bend and extend a plurality of joints, a motor provided for each joint, and a power provided for each motor and applied to the input unit from the motor side are output. One-way power transmission mechanism that can be transmitted to the output portion and locks the output portion when a force is applied to the output portion from the output side, and a bending and extension mechanism that bends and extends the corresponding joint by the power of the output portion. And an elastic portion provided in a portion to which a gripping force acts when the finger grips a gripping object, and senses that it is provided for each joint and receives a reaction force when the joint bends. A method of controlling a hand robot provided with tactile sensor means, comprising: a first step of bending the joint corresponding to each motor by energizing a plurality of motors of the finger body in a predetermined order; Every time there is a detection by the tactile sensor means, the motor of the joint corresponding to the detected tactile sensor means is de-energized, and the joint is locked by the one-way power transmission mechanism. The third step of energizing a predetermined motor to bend the joint corresponding to the motor on condition that the motor is de-energized, and the gripping force based on the detection value of the tactile sensor means become the target gripping force. On the condition that all the motors including the predetermined motor are de-energized, all joints are locked (see steps 3 to 9 in FIG. 4).
Here, the one direction in the “one-way power transmission mechanism” means a direction of power transmission from the input unit to the output unit.
The "reaction force when the joint is bent" means the reaction force when the finger body presses the object to be grasped by the bending of the joint or the reaction force when the joint is bent to the movable limit. Including power etc.
The number of the "predetermined motors" is not limited, and may be a single or a plurality depending on the required gripping force, the shape of the object to be gripped, and the like.

第２の特徴として、前記指体は、前記各関節を屈曲させた際の可動限界を有し、前記第２ステップでは、前記触覚センサ手段が、前記可動限界による反力、又は前記指体が把持対象物に押圧させた際の反力を受けるのを感知する毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にする。 As a second feature, the finger body has a movable limit when the respective joints are bent, and in the second step, the tactile sensor means detects a reaction force due to the movable limit or the finger body is Each time it detects that it receives a reaction force when it is pressed against the object to be grasped, the motor of the joint corresponding to the sensed tactile sensor means is de-energized and the joint is locked by the one-way power transmission mechanism. Put in a state.

第３の特徴としては、把持対象物の初期位置を検出する初期位置検出手段と、複数の前記指体が具備されたハンド部を移動するハンド移動機構とを備え、前記第１ステップよりも前に、前記初期位置検出手段により把持対象物の初期位置を認識し、該初期位置に応じて前記ハンド移動機構を動作させて、前記ハンド部を、前記把持対象物を把持可能な位置に移動する（図１及び図４のステップ１〜２参照）。 As a third feature, an initial position detecting means for detecting an initial position of an object to be grasped and a hand moving mechanism for moving a hand part provided with a plurality of the finger bodies are provided, which is before the first step. In addition, the initial position detection means recognizes the initial position of the gripping target object, operates the hand moving mechanism according to the initial position, and moves the hand unit to a position where the gripping target object can be gripped. (See steps 1-2 of FIGS. 1 and 4).

第４の特徴は、特にハンド部に比較して大きめの把持対象物を把持するのに好ましい態様として、前記第１ステップでは、前記指体における複数のモータを指根本側から順番に通電することにより、前記指体の関節を指根本側から順番に屈曲させてゆく（図５参照）。 A fourth feature is that, in the first step, a plurality of motors in the finger body are energized in order from the finger root side as a preferable mode for gripping an object to be gripped which is larger than the hand part. Thus, the joints of the fingers are sequentially bent from the base of the finger (see FIG. 5).

第５の特徴としては、特にハンド部に比較して小さめの把持対象物を把持するのに好ましい態様として、前記指体における複数のモータを指先側から順番に通電することにより、前記指体の関節を指先側から順番に屈曲させてゆく。 As a fifth feature, as a preferable mode for gripping an object to be gripped which is particularly small as compared with the hand part, by energizing a plurality of motors in the finger body in order from the fingertip side, Bend the joints from the fingertip side in order.

第６の特徴としては、前記指体に対する把持対象物の相対的な移動を検出する移動検出手段を備え、前記第４ステップの後、前記移動検出手段により把持対象物の移動があるか否かを判断し、移動がある場合にはその移動に応じて前記目標把持力を大きくなるように補正し、前記第３ステップに処理を戻す（図４のステップ１１以降参照）。 A sixth feature is that a movement detecting means for detecting a relative movement of the grasped object with respect to the finger body is provided, and whether or not the grasped object is moved by the movement detecting means after the fourth step. If there is a movement, the target gripping force is corrected so as to increase according to the movement, and the process is returned to the third step (see step 11 and subsequent steps in FIG. 4).

＜具体的実施態様＞
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るハンドロボットＡの一例を模式的に示している。
このハンドロボットＡは、基台１１上に固定された支持杆１２に、関節部１３を介して複数のアーム１４を屈曲伸展可能に接続してなるハンド移動機構１０と、このハンド移動機構１０の最先端側のアーム１４に接続されたハンド部２０と、これらハンド移動機構１０及びハンド部２０を制御する制御部３０と、把持対象物Ｘの初期位置や移動等を検出する把持対象物検出手段４０とを備える。 <Specific Embodiment>
Next, specific embodiments having the above characteristics will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an example of a hand robot A according to the present invention.
The hand robot A includes a hand moving mechanism 10 in which a plurality of arms 14 are flexibly and extendably connected to a support rod 12 fixed on a base 11 via joints 13, and a hand moving mechanism 10 of the hand moving mechanism 10. A hand unit 20 connected to the most distal arm 14, a control unit 30 that controls the hand moving mechanism 10 and the hand unit 20, and a gripping target object detection unit that detects the initial position and movement of the gripping target object X. And 40.

複数のアーム１４は、図示しないモータ及びギヤ機構等により隣接するアーム間や、アーム１４と支持杆１２との間を屈曲・伸展させるように構成される。
これらのアーム１４のうち、その一部又は全部は、屈曲伸展運動の他、必要に応じて、長手方向を軸とした回転運動をするようにしてもよい。同様に、支持杆１２も、必要に応じて、長手方向を軸とした回転運動をするようにしてもよい。 The plurality of arms 14 are configured to bend/extend between adjacent arms and between the arm 14 and the support rod 12 by a motor and a gear mechanism (not shown).
Some or all of these arms 14 may perform not only flexion and extension motions but also rotational motions about the longitudinal direction as necessary. Similarly, the support rod 12 may also be rotated about the longitudinal direction, if necessary.

なお、ハンド移動機構１０は、ハンド部２０を目標とする位置まで移動する機構であれば図示例に限定されず、他例としては、関節部１３及びアーム１４の数が図示のものと異なる態様や、人腕型に構成された態様、図示しない周知のＸＹテーブルやリンク機構等を組み合わせた態様等とすることが可能である。 Note that the hand moving mechanism 10 is not limited to the illustrated example as long as it is a mechanism that moves the hand part 20 to a target position, and as another example, a mode in which the numbers of the joint parts 13 and the arms 14 are different from those illustrated. Alternatively, it is possible to adopt a mode in which it is configured as a human arm type, a mode in which a well-known XY table, a link mechanism, and the like (not shown) are combined.

上記ハンド移動機構１０における複数のアーム１４の最先端部には、ハンド部２０が接続される。このハンド部２０は、必要に応じて、アーム１４に対し屈曲伸展あるいは回転駆動するように設けられる。 The hand unit 20 is connected to the most distal end of the plurality of arms 14 in the hand moving mechanism 10. The hand portion 20 is provided so as to be bent/extended or rotationally driven with respect to the arm 14 as necessary.

ハンド部２０は、複数の関節を屈曲及び伸展させる複数の指体２１と、これら指体２１を支持する掌部２２とから構成される。
ここで、関節とは、指体２１の根本と掌部２２が連結された部分、各指体２１において隣接する節部１，２同士が連結された部分を意味するものとする。 The hand portion 20 is composed of a plurality of finger bodies 21 that bend and extend a plurality of joints, and a palm portion 22 that supports these finger bodies 21.
Here, the joint means a portion where the base of the finger body 21 and the palm portion 22 are connected, and a portion where the adjacent node portions 1 and 2 of each finger body 21 are connected.

指体２１は、物体の把持のために最低３本必要であり、本実施の形態の好まし態様では、把持操作性を向上するために４本設けている。
これら指体２１は、それぞれ、屈曲方向を掌部２２中央側へ向けるようにして掌部２２に連結されている。 At least three fingers 21 are required for gripping an object, and four fingers 21 are provided in order to improve gripping operability in a preferred mode of the present embodiment.
Each of these fingers 21 is connected to the palm portion 22 so that the bending direction is directed toward the center of the palm portion 22.

これら指体２１により３次元の任意の力を発生するには、図２に示すように、１指について、少なくとも能動な３つの回転軸ａ，ｂ，ｃを設けることが好ましい。
回転軸ａは、指体２１の最も根本側の関節に設けられ、隣接する指体２１を互いに近づける方向へ内転したり、その逆方向へ外転したりする。
回転軸ｂは、指体２１の最も根本側の関節に設けられ、指体２１を掌部２２中心側へ屈曲させたり、その逆方向へ伸展させたりする。
回転軸ｃは、指体２１の隣接する節部１，２間の関節に設けられ、節部１に相対し節部２を掌部２２中心側へ屈曲させたり、その逆方向へ伸展させたりする。 In order to generate a three-dimensional arbitrary force by these finger bodies 21, it is preferable to provide at least three active rotation axes a, b, c for one finger as shown in FIG.
The rotation axis a is provided at the most proximal joint of the finger body 21, and rotates inward in a direction in which the adjacent finger bodies 21 are brought closer to each other or abducts in the opposite direction.
The rotation axis b is provided at the most proximal joint of the finger body 21 and bends the finger body 21 toward the center of the palm portion 22 or extends it in the opposite direction.
The rotation axis c is provided at the joint between the adjacent knuckles 1 and 2 of the finger body 21 and can bend the knuckle 2 toward the center of the palm 22 or extend it in the opposite direction relative to the knuckle 1. To do.

各指体２１は、図２及び図３に例示するように、節部１，２内において、関節毎に、駆動源となるモータ２１ａと、モータ２１ａの回転力を調整して伝達する調速機構２１ｂと、一方向のみに動力を伝達する一方向動力伝達機構２１ｃと、一方向動力伝達機構２１ｃの動力によって対応する関節を屈曲及び伸展させる屈伸機構２１ｄと、当該指体２１が把持対象物Ｘを把持した際に把持力が作用する部分（図示例によれば指先側）に設けられた弾性部２１ｅとを具備している。 As illustrated in FIGS. 2 and 3, each of the fingers 21 has a motor 21a serving as a drive source for each joint in the joints 1 and 2, and a speed control for adjusting and transmitting the rotational force of the motor 21a. The mechanism 21b, the one-way power transmission mechanism 21c that transmits power only in one direction, the bending and stretching mechanism 21d that bends and extends the corresponding joint by the power of the one-way power transmission mechanism 21c, and the finger 21 holds the target object. The elastic portion 21e is provided at a portion (a fingertip side in the illustrated example) on which a gripping force acts when gripping X.

隣接する節部１，２は、内部が中空の略筒状の部材であればよく、その一方に対し他方が回動するように接続されている。
これら節部１，２は、剛性材料から形成してもよいが、把持対象物Ｘを把持した際の密着性を向上する観点からは弾性材料（例えば、ゴムやエラストマー樹脂、その他の弾性樹脂材料等）から形成するのが好ましい。 The adjacent knuckles 1 and 2 may be any substantially cylindrical member having a hollow interior, and one of them is connected so as to rotate.
The nodes 1 and 2 may be formed of a rigid material, but an elastic material (for example, rubber, an elastomer resin, or another elastic resin material is used from the viewpoint of improving the adhesion when the object X to be gripped is gripped. Etc.) is preferable.

モータ２１ａは、出力軸を突出させた電動の回転式モータである。このモータ２１ａの具体例としては、回転角を制御するようにしたステッピングモータや、ＤＣブラシレスモータ等が挙げられる。 The motor 21a is an electric rotary motor with an output shaft protruding. Specific examples of the motor 21a include a stepping motor that controls the rotation angle and a DC brushless motor.

調速機構２１ｂは、モータ２１ａの出力軸の回転を、予め設定された適宜な比率で減速し、一方向動力伝達機構２１ｃの入力部に伝達する機構であり、例えば、遊星歯車機構により構成される。
この調速機構２１ｂの他例としては、複数の歯車を適宜に組み合わせた機構や、直動ねじ機構、ハーモニックドライブ（登録商標）を用いた機構、これらの機構を適宜に組み合わせた機構等とすることも可能である。 The speed control mechanism 21b is a mechanism that reduces the rotation of the output shaft of the motor 21a at an appropriate ratio set in advance and transmits it to the input section of the one-way power transmission mechanism 21c, and is configured by, for example, a planetary gear mechanism. It
Other examples of the speed control mechanism 21b include a mechanism in which a plurality of gears are appropriately combined, a direct-acting screw mechanism, a mechanism using HarmonicDrive (registered trademark), a mechanism in which these mechanisms are appropriately combined, and the like. It is also possible.

一方向動力伝達機構２１ｃは、モータ２１ａの出力軸から入力部に加わる双方向の回転力を出力部に伝達可能で且つ出力側から前記出力部に回転力が加わった際には前記出力部をロックする機構であり、前記出力部の回転力により、対応する関節（図３によれば節部１，２間）を屈曲させる。
この一方向動力伝達機構２１ｃには、例えば、再公表特許ＷＯ２０１３／１３３１６２号公報に開示される発明を用いることが可能である。
なお、一方向動力伝達機構２１ｃの他例としては、ウォームギア機構や、すべりねじ機構、あるいは、これらの機構を適宜に組み合わせた態様等とすることも可能である。 The one-way power transmission mechanism 21c can transmit a bidirectional rotational force applied from the output shaft of the motor 21a to the input section to the output section, and when the rotational force is applied to the output section from the output side, the one-way power transmission mechanism 21c operates the output section. This is a mechanism for locking, and the corresponding joint (between the nodes 1 and 2 in FIG. 3) is bent by the rotational force of the output portion.
For the one-way power transmission mechanism 21c, for example, the invention disclosed in the republished patent WO 2013/133162 can be used.
As another example of the one-way power transmission mechanism 21c, a worm gear mechanism, a slide screw mechanism, or a mode in which these mechanisms are appropriately combined can be used.

屈伸機構２１ｄは、一方向動力伝達機構２１ｃの出力部の回転力により各関節を屈曲させる機構であり、図３に示す一例によれば、一方向動力伝達機構２１ｃの回転力により回転するギヤ２１ｄ１及び雄ネジ状部材２１ｄ２、雄ネジ状部材２１ｄ２に螺合されたナット状部材２１ｄ３、ナット状部材２１ｄ３に枢支されたリンク部材２１ｄ４、リンク部材２１ｄ４の進退により回動するパラレルリンク機構２１ｄ５等から構成される。
この屈伸機構２１ｄは、各関節を屈曲伸展させる機構であれば、図示例以外の周知の機構とすることが可能である。 The bending/extending mechanism 21d is a mechanism that bends each joint by the rotational force of the output portion of the one-way power transmission mechanism 21c, and according to the example shown in FIG. 3, the gear 21d1 that is rotated by the rotational force of the one-way power transmission mechanism 21c. And a male screw member 21d2, a nut member 21d3 screwed to the male screw member 21d2, a link member 21d4 pivotally supported by the nut member 21d3, and a parallel link mechanism 21d5 that rotates by advancing and retracting the link member 21d4. Composed.
The bending/extending mechanism 21d may be a known mechanism other than the illustrated example as long as it is a mechanism for bending and extending each joint.

弾性部２１ｅは、指体２１の最先端側における指腹部寄りに配置され、屈伸機構２１ｄの先端側に枢支された受け部材２１ｆに固定されている。
この弾性体２１ｅは、例えば、ニトリルゴムや、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等、適宜な弾性を有し、且つ把持対象物Ｘを滑らせないように適宜な摩擦係数の材料が選定される。
この弾性体２１ｅは、指体２１全体のバックラッシュによる変位量と、指体２１全体において弾性体２１ｅよりも駆動源側の弾性変形の量とを加えた変化量よりも大きい必要最小限の弾性変形をするように、その弾性率が適宜に設定されている。 The elastic portion 21e is arranged on the most distal side of the finger body 21 near the finger pad and is fixed to the receiving member 21f pivotally supported on the tip side of the bending/extending mechanism 21d.
For the elastic body 21e, for example, a material having appropriate elasticity, such as nitrile rubber, silicon resin, urethane resin, or the like, and having an appropriate friction coefficient so as not to slip the grasped object X, is selected.
The elastic body 21e has a necessary minimum elasticity larger than a change amount obtained by adding a displacement amount of the entire finger body 21 due to backlash and an elastic deformation amount of the entire finger body 21 on the drive source side of the elastic body 21e. The elastic modulus is appropriately set so as to deform.

なお、図示を省略するが、指体２１の最根本側と掌部２２の間には、上述したのと同様の機構により指体２１を回転軸ａ周りで屈曲及び伸展させる駆動機構や、指体２１を回転軸ｂ周りで内転及び外転させる周知の駆動機構が設けられ、これら各機構の駆動源であるモーターが制御部３０によって制御されている。 Although not shown, between the most proximal side of the finger body 21 and the palm portion 22, a drive mechanism for bending and extending the finger body 21 around the rotation axis a by the same mechanism as described above, and a finger Well-known drive mechanisms for rotating the body 21 inward and outward around the rotation axis b are provided, and the motors that are the drive sources of these mechanisms are controlled by the control unit 30.

制御部３０は、例えば、電源、モータドライバ等を含む制御回路、及びコンピュータ等によって構成され、記憶装置に記憶したプログラムに基づき、ハンド移動機構１０及びハンド部２０等の動作を制御する。 The control unit 30 includes, for example, a power supply, a control circuit including a motor driver, and a computer, and controls the operations of the hand moving mechanism 10, the hand unit 20, and the like based on a program stored in a storage device.

この制御部３０は、モータ２１ａ毎に負荷電流に応じた信号を出力する電流センサ（図示せず）と協働することで、各指体２１の各関節が屈曲した際の反力を受けるのを感知する触覚センサ手段として機能する。
また、この制御部３０は、把持対象物検出手段４０から転送されるデータに基づき、把持対象物Ｘの初期位置を検出する初期位置検出手段として機能し、さらに、指体２１に対する把持対象物Ｘの相対的な移動を検出する移動検出手段としても機能する。 The control unit 30 cooperates with a current sensor (not shown) that outputs a signal corresponding to the load current for each motor 21a to receive a reaction force when each joint of each finger 21 is bent. It functions as a tactile sensor means for sensing the.
In addition, the control unit 30 functions as an initial position detection unit that detects an initial position of the grip target X based on the data transferred from the grip target detection unit 40, and further, the grip target X for the finger 21. Also functions as movement detecting means for detecting relative movement of the.

把持対象物検出手段４０は、単数又は複数の撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）であり、把持対象物Ｘ及びハンド部２０等を撮像し、その位置座標や姿勢（角度）等のデータを制御部３０へ転送する。 The gripping target detection unit 40 is a single or a plurality of image pickup devices (for example, CCD, CMOS, etc.), images the gripping target X, the hand unit 20, and the like, and obtains data such as position coordinates and orientation (angle) thereof. Transfer to the control unit 30.

なお、この把持対象物検出手段４０の他例としては、赤外線センサや超音波センサ等の非接触センサを用いた態様や、ハンド部２０の掌部２２や、その他の部分に配置された態様とすることも可能である。 Other examples of the gripping target detecting means 40 include a mode using a non-contact sensor such as an infrared sensor and an ultrasonic sensor, a mode arranged on the palm section 22 of the hand section 20 and other sections. It is also possible to do so.

次に、上記構成のハンドロボットＡの制御方法について、図４に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。
先ず、制御部３０は、把持対象物検出手段４０によって把持対象物Ｘの初期位置と、ハンド部２０の初期位置とを検出する（ステップ１）。そして、その検出値に応じてハンド移動機構１０を動作させて、ハンド部２０によって把持対象物Ｘを把持可能な相対的位置関係になるまで、ハンド部２０を移動する（ステップ２）。
なお、前記相対的位置関係は、予め計算又は実験等により求められ、制御部３０の記憶装置に記憶してある。 Next, a control method of the hand robot A having the above configuration will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the control unit 30 detects the initial position of the grip target X and the initial position of the hand unit 20 by the grip target detection unit 40 (step 1). Then, the hand moving mechanism 10 is operated according to the detected value, and the hand unit 20 is moved until the relative positional relationship in which the gripping target X can be gripped by the hand unit 20 (step 2).
The relative positional relationship is obtained in advance by calculation or experiment, and is stored in the storage device of the control unit 30.

次のステップ３では、各指体２１の複数のモータ２１ａを所定の順番で通電することにより、各モータ２１ａに対応する関節を屈曲させる。
なお、指体２１は、複数又は全部を動作させることが好ましいが、例えば、一本の指体２１のみを動作させる態様とすることも可能であり、この場合、この一本指体２１と、他の動作しない指体２１との間に把持対象物Ｘを把持することになる。 In the next step 3, the plurality of motors 21a of each finger 21 are energized in a predetermined order to bend the joint corresponding to each motor 21a.
Although it is preferable to operate a plurality or all of the finger bodies 21, for example, it is possible to adopt a mode in which only one finger body 21 is operated, and in this case, the one finger body 21 and The gripping target X is gripped between the finger body 21 and the other non-actuated fingers 21.

前記順番については、図５（I）〜（III）に例示する態様によれば、各指体２１における関節毎の複数のモータ２１ａを指根本側から順番に通電することにより、この指体２１の関節を指根本側から順番に屈曲させてゆく。 Regarding the order, according to the embodiment illustrated in FIGS. 5(I) to (III), the plurality of motors 21a for each joint in each finger 21 are sequentially energized from the finger root side, so that the finger 21 Bend the joints in order from the base of the fingers.

ステップ４では、同指体２１におけるモータ２１ａ毎に、触覚センサ手段による感知があるのを待ち、感知がある場合には次のステップ５へ処理を進める。
詳細に説明すれば、制御部３０は、同指体２１におけるモータ２１ａ毎に、モータ２１ａの負荷電流を電流センサによって監視しており、該負荷電流に特定の変化がある場合（例えば負荷電流が所定の閾値を超えた場合等）に、前記触覚センサ手段による感知があったものとみなし、次のステップ５へ処理を進める。ここで、前記「負荷電流に特定の変化がある場合」の状態には、モータ２１ａに対応する関節の先側の節部２（又は１）が把持対象物Ｘの外表面に押圧された状態や、該関節が可動限界まで屈曲した状態等を含む。 In step 4, the detection by the tactile sensor means is waited for each motor 21a of the finger 21, and if there is detection, the process proceeds to the next step 5.
More specifically, the control unit 30 monitors the load current of the motor 21a for each motor 21a in the finger body 21 by a current sensor, and when there is a specific change in the load current (for example, when the load current is When it exceeds a predetermined threshold value), it is considered that the tactile sensor means has sensed it, and the process proceeds to the next step 5. Here, in the above-mentioned "when there is a specific change in the load current", the node 2 (or 1) on the front side of the joint corresponding to the motor 21a is pressed against the outer surface of the gripping target X. And a state in which the joint is bent to the movable limit.

ステップ５では、ステップ４にて触覚センサ手段による感知がある毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータ２１ａを非通電にして、該関節を一方向動力伝達機構２１ｃによりロック状態にする。 In step 5, every time the tactile sensor means senses in step 4, the motor 21a of the joint corresponding to the sensed tactile sensor means is de-energized, and the joint is locked by the one-way power transmission mechanism 21c. Put in a state.

ステップ３〜５について、図示例に基づいてより具体的に説明すれば、先ず、指体２１の最も根本側のモータ２１ａを駆動させることで、節部１を屈曲方向へ回動させる。そして、節部１が把持対象物Ｘに当接して、節部１の根本側の関節に対応する触覚センサ手段による感知があった場合には、この感知に応じて、モータ２１ａを非通電にし、節部１の根本側の関節を、該関節に対応する一方向動力伝達機構２１ｃによってロック状態にする（図５（I）〜（II）参照）。
次に、指根本側から２番目のモータ２１ａを駆動させることで、節部２を屈曲方向へ回動する。そして、節部２が把持対象物Ｘに当接して、節部１，２間の関節に対応する触覚センサ手段による感知があった場合には、この感知に応じて、モータ２１ａを非通電にし、節部１，２間の関節を、該関節に対応する一方向動力伝達機構２１ｃによってロック状態にする（図５（II）〜（III）参照）。 More specifically, the steps 3 to 5 will be described in more detail with reference to the illustrated example. First, the knuckle 1 is rotated in the bending direction by driving the motor 21a closest to the root of the finger 21. Then, when the knot portion 1 comes into contact with the grasped object X and the tactile sensor means corresponding to the joint on the root side of the knot portion 1 senses it, the motor 21a is de-energized in response to this sensing. , The joint on the base side of the joint 1 is locked by the one-way power transmission mechanism 21c corresponding to the joint (see FIGS. 5(I) to (II)).
Next, by driving the second motor 21a from the finger root side, the node 2 is rotated in the bending direction. When the knot 2 comes into contact with the object X to be grasped and is sensed by the tactile sensor means corresponding to the joint between the knots 1 and 2, the motor 21a is de-energized in response to the sensing. , The joint between the joints 1 and 2 is locked by the one-way power transmission mechanism 21c corresponding to the joint (see FIGS. 5(II) to (III)).

これらの動作の後、制御部３０は、全てのモータ２１ａが非通電になったか否かを判断し（ステップ６）、全て非通電であれば次のステップ７へ処理を進め、そうでなければ、ステップ４へ処理を戻す。
なお、全てのモータ２１ａが非通電になることにより、全ての関節が同時にロック状態になる時間は、１秒未満の極短い時間とする。 After these operations, the control unit 30 determines whether or not all the motors 21a have been de-energized (step 6). If all the motors 21a are de-energized, the process proceeds to the next step 7, otherwise. , And returns the processing to step 4.
Note that the time during which all the joints are locked at the same time when all the motors 21a are de-energized is an extremely short time of less than 1 second.

次に、ステップ７では、所定のモータ２１ａを通電して、該モータに対応する関節を屈曲させながら、処理を次のステップ８へ移行する。
ここで、前記所定のモータ２１ａは、把持対象物Ｘの形状や、弾性等に応じて予め決められた位置のモータとすればよい。
なお、前記所定のモータ２１ａは、複数のモータ２１ａのうちの一つに限定されるものでなく、複数のモータ２１ａのうちの一部や全部とすることが可能である。 Next, in step 7, the predetermined motor 21a is energized to bend the joint corresponding to the motor and the process proceeds to the next step 8.
Here, the predetermined motor 21a may be a motor at a predetermined position according to the shape, elasticity, etc. of the object to be grasped X.
The predetermined motor 21a is not limited to one of the plurality of motors 21a, and may be a part or all of the plurality of motors 21a.

次に、制御部３０は、前記所定のモータ２１ａに対応する前記触覚センサ手段の検出値に基づき、把持力を算出し、この把持力が目標把持力になるのを待つ（ステップ８）。
そして、制御部３０は、前記把持力が目標把持力になったら、前記所定のモータ２１ａを含む全てのモータ２１ａを非通電にして、全ての関節をロックする（ステップ９）。
上記ステップにおいて、前記把持力が目標把持力になるまでの指体２１の把持動作は、モータ２１ａをＰＩＤ制御することにより、素早く且つ高精度に行われる。 Next, the control unit 30 calculates the gripping force based on the detection value of the tactile sensor means corresponding to the predetermined motor 21a, and waits until the gripping force reaches the target gripping force (step 8).
Then, when the gripping force reaches the target gripping force, the control unit 30 deenergizes all the motors 21a including the predetermined motor 21a and locks all joints (step 9).
In the above step, the gripping operation of the finger body 21 until the gripping force reaches the target gripping force is performed quickly and accurately by PID control of the motor 21a.

次のステップ１０では、ハンドロボットＡの動作を終了する終了指令があるか否かを判断し、終了指令がある場合には当該フローチャートの全ての処理を終了し、そうでなければ、ステップ１１へ処理を進める。 In the next step 10, it is determined whether or not there is an end command to end the operation of the hand robot A. If there is an end command, all the processes in the flowchart are ended, and if not, to step 11. Proceed with processing.

ここで、前記終了指令は、例えば、ハンドロボットＡの外部から制御部３０に入力される信号や、図示しない終了ボタンの操作に応じて制御部３０に入力される信号等とすることができる。
また、前記終了指令の他例としては、前記ステップ９の後に経過時間が所定時間に達したことを条件に自動的に発せられた信号や、後述するステップ１１以降の処理が所定回数行われたことを条件に自動的に発せられる信号などとすることも可能である。 Here, the end command may be, for example, a signal input to the control unit 30 from the outside of the hand robot A, a signal input to the control unit 30 in response to an operation of an end button (not shown), or the like.
Further, as another example of the end command, a signal that is automatically issued on condition that the elapsed time has reached a predetermined time after step 9 or the processing after step 11 described later is performed a predetermined number of times. It is also possible to use a signal or the like that is automatically generated on the condition.

次のステップ１１では、制御部３０が、把持対象物検出手段４０を用いて、ハンド部２０に相対する把持対象物Ｘの移動（位置変化）を検出する。
ここで、前記「移動」は、具体的には、把持対象物Ｘの移動量（位置変化量）や移動速度等とすることが可能である。この「移動」は、ハンド部２０が把持対象物Ｘを把持し前記ステップ９により全ての関節をロックした後に、把持対象物検出手段４０によって検出される把持対象物Ｘの位置座標や姿勢（角度）の変化に基づき、制御部３０によって算出される。 In the next step 11, the control unit 30 detects the movement (positional change) of the gripping target X relative to the hand unit 20 using the gripping target detection unit 40.
Here, the “movement” can be specifically the movement amount (position change amount) or movement speed of the gripping target X. This “movement” is the position coordinate and posture (angle) of the gripping target X detected by the gripping target detection unit 40 after the hand unit 20 grips the gripping target X and locks all the joints in step 9. ) Is calculated by the control unit 30.

次のステップ１２では、前記移動があったか否かを判断し、前記移動があった場合にはステップ１３へ処理を移行し、そうでなければ当該フローチャートによる処理を終了する。 In the next step 12, it is determined whether or not the movement has occurred. If the movement has occurred, the process proceeds to step 13; otherwise, the process according to the flowchart ends.

ステップ１３では、前記移動に応じて、前記目標把持力（ステップ８参照）を大きくなるように補正し、処理をステップ６へ戻す。
この際の補正は、例えば、把持対象物Ｘの重力方向への移動が検出された場合に、その移動量又は移動速度に応じて前記目標保持力を大きくする。
また、例えば、把持対象物Ｘの姿勢変化（回転）が検出された場合に、その回転量又は角速度に応じて前記目標保持力を大きくする。
また、把持対象物Ｘの移動方向が、例えば、掌部２２側へ向かう方向等、落下可能性の少ない特定方向である場合には、前記補正を行わないようにする。 In step 13, the target gripping force (see step 8) is corrected so as to increase in accordance with the movement, and the process returns to step 6.
In the correction at this time, for example, when the movement of the grasped object X in the gravity direction is detected, the target holding force is increased according to the movement amount or the movement speed.
Further, for example, when a posture change (rotation) of the grasped object X is detected, the target holding force is increased according to the rotation amount or the angular velocity.
Further, when the moving direction of the grasped object X is a specific direction that is less likely to be dropped, such as a direction toward the palm portion 22 side, the correction is not performed.

なお、フローチャートを省略するが、把持対象物検出手段４０の検出値に基づく把持対象物Ｘの移動方向や移動角度等に応じて、指体２１を回転軸ａにて内転又は外転させ、その後に、前記ステップ６へ処理を戻し、ハンド部２０による把持対象物Ｘの把持を再実行するようにしてもよい。 Although not shown in the flow chart, the finger body 21 is rotated inward or outward on the rotation axis a in accordance with the moving direction or the moving angle of the grip target X based on the detection value of the grip target detection unit 40. After that, the process may be returned to step 6 and the gripping of the gripping target X by the hand unit 20 may be performed again.

よって、上記構成のハンドロボットＡによれば、指体２１を根本側の関節から順番に屈曲させて、把持対象物Ｘを包み込むように把持するため、把持動作によって把持対象物Ｘに局部的な強い刺激が加わるようなことを防ぐとともに、ソフトで確実な把持動作を期待することができる。
しかも、一旦把持された把持対象物Ｘが、自重や振動、他の物体との当接等により、最初の把持位置から移動した場合でも、その移動が継続することのないように、指体２１を再動作させて、把持対象物Ｘをより強く把持することができる。
その上、ハンド部２０により把持対象物Ｘを把持した後は、モータ２１ａを非通電にするため、消費電力を低減することができる。 Therefore, according to the hand robot A having the above-described configuration, since the finger body 21 is bent in order from the joint on the base side and grips the gripping target X so as to wrap it, the gripping operation locally applies to the gripping target X. It is possible to prevent a strong stimulus from being applied and to expect a soft and reliable gripping operation.
Moreover, even if the gripping target X once gripped moves from the initial gripping position due to its own weight, vibration, contact with another object, etc., the movement of the finger 21 is prevented. Can be re-operated to grip the gripping target X more strongly.
In addition, since the motor 21a is de-energized after the gripping target X is gripped by the hand unit 20, power consumption can be reduced.

また、従来技術のように、指体の根本側に行くにしたがってモータトルクを大きくする必要がないので、各指体２１及びハンド部２０全体を小型化することができる。
例えば、図６に例示する指体２１’のように、一番指先側の関節に最もトルクが大きいモータＭ４を設け、他の関節には、略同等のトルクのモータＭ３．Ｍ２，Ｍ１を設け、これらモータにそれぞれ一方向動力伝達機構２１ｃを具備した態様とすることも可能である。
この指体２１’によれば、指根本側のモータＭ３．Ｍ２，Ｍ１を屈曲させた後、比較的制御領域の大きいモータＭ４を高精度に制御して動作させることができ、上記ステップ７以降の制御をきめ細かに行うことができる。 Further, unlike the prior art, it is not necessary to increase the motor torque toward the base side of the finger body, so that each finger body 21 and the entire hand unit 20 can be downsized.
For example, like a finger body 21′ illustrated in FIG. 6, a motor M4 having the largest torque is provided in the joint on the fingertip side, and motors M3. It is also possible to provide M2 and M1 and to equip these motors with the one-way power transmission mechanism 21c.
According to this finger body 21', the motor M3. After bending M2 and M1, the motor M4 having a relatively large control area can be controlled and operated with high accuracy, and the control after step 7 can be finely performed.

＜他の変形例＞
なお、上記実施態様によれば、弾性部２１ｅを指体２１の最先端側に単数設けたが、この弾性部２１ｅは、掌部２２から指体２１最先端部までの間で指体２１が把持対象物Ｘを把持した際に把持力が作用する部分に設ければよく、他例としては、隣接する節部１，２間の関節に設けた態様、節部２と掌部２２の間の関節に設けた態様、指体２１の先端部以外の動力伝達経路中に設けた態様、複数箇所に弾性部２１ｅを設けた態様等とすることが可能である。
さらに、他例としては、指体２１の機構や節部１，２等の弾性のみを弾性部とし、弾性材料からなる弾性部２１ｅを省いた態様とすることも可能である。 <Other modifications>
In addition, according to the above-mentioned embodiment, although the elastic portion 21e is provided singularly on the most distal end side of the finger body 21, the elastic portion 21e has the finger body 21 between the palm portion 22 and the most distal end portion of the finger body 21. It may be provided in a portion where a grasping force acts when grasping the object to be grasped X. As another example, a mode in which it is provided in a joint between the adjacent joints 1 and 2, between the joint 2 and the palm 22 It is possible to adopt a mode in which it is provided in the joint, a mode in which it is provided in the power transmission path other than the tip portion of the finger 21, a mode in which elastic portions 21e are provided at a plurality of locations, and the like.
Further, as another example, it is possible to adopt a mode in which only the elasticity of the mechanism of the finger body 21 or the joints 1 and 2 is used as the elastic portion and the elastic portion 21e made of an elastic material is omitted.

また、上記実施態様によれば、特にハンド部２０に比較して大きめの把持対象物Ｘを包み込むように把持するのに好ましい態様として、指体２１における複数のモータ２１ａを指根本側から順番に通電するようにしたが、把持対象物Ｘの大きさや形状等に応じて前記順番を適宜に変更することが可能である。
例えば、特にハンド部２０に比較して小さめの把持対象物Ｘを把持するのに好ましい態様としては、各指体２１における複数のモータ２１ａを指先側から指根本側に順番に通電することにより、各指体２１の関節を指先側から指根本側にかけて順番に屈曲させてゆく。
さらに他例としては、複数のモータ２１ａを、予め設定された前記以外の順番で通電するようにした態様等とすることも可能である。 Further, according to the above-described embodiment, as a preferable mode for gripping the gripping target X so as to wrap around the gripping object X that is larger than the hand unit 20, the plurality of motors 21a in the finger body 21 are sequentially arranged from the finger root side. Although the power is turned on, the order can be appropriately changed according to the size and shape of the grip target X.
For example, as a preferable mode for gripping a gripping target X that is particularly small compared to the hand unit 20, by energizing a plurality of motors 21a in each finger body 21 in order from the fingertip side to the finger root side, The joint of each finger 21 is bent in order from the fingertip side to the finger root side.
As still another example, it is possible to adopt a mode in which the plurality of motors 21a are energized in a preset order other than the above.

また、上記実施態様において、触覚センサ手段は、モータ２１ａの負荷電流から屈曲時の反力を感知する態様としたが、この触覚センサの他例としては、モータ２１ａの負荷電流を検知するものではなく、別体のトルクセンサによりモータ２１ａの負荷トルクを測定して屈曲時の反力を感知する態様とすることも可能である。
さらに、触覚センサ手段の他例としては、圧力センサ、ひずみゲージ、角度センサ、触覚センサ、又は力覚センサなどを用いた態様とすることも可能であり、例えば、各節部１（又は２）の指腹部側の表面に、把持対象物Ｘに対し押圧されたことを感知する周知の触覚センサを設けた態様等とすることが可能である。 Further, in the above embodiment, the tactile sensor means detects the reaction force at the time of bending from the load current of the motor 21a. However, as another example of this tactile sensor, the tactile sensor means does not detect the load current of the motor 21a. Alternatively, it is also possible to adopt a mode in which the load torque of the motor 21a is measured by a separate torque sensor to detect the reaction force at the time of bending.
Further, as another example of the tactile sensor means, a mode using a pressure sensor, a strain gauge, an angle sensor, a tactile sensor, a force sensor, or the like can be used. For example, each node 1 (or 2) It is possible to adopt a mode in which a well-known tactile sensor for sensing that the object to be grasped X is pressed is provided on the surface of the finger pad side of the above.

また、上記実施態様によれば、把持対象物検出手段４０を用いてハンド部２０に対する把持対象物Ｘの移動を検出する構成としたが、他例としては、ハンド部２０における掌部２２や指腹部の接触圧力を触覚センサにより検出し、その接触圧力分布に応じて、把持対象物Ｘの移動を認識する態様とすることも可能である。
さらに、他例としては、ハンド部２０とアーム１４の接続部分や指体２１等の動力伝達経路中の力やモーメントを、トルクセンサや負荷電流値等から検出し、その検出値に基づき把持対象物Ｘの移動を認識する態様とすることも可能である。 Further, according to the above-described embodiment, the gripping target object detection means 40 is used to detect the movement of the gripping target object X with respect to the hand unit 20, but as another example, the palm part 22 or the finger of the hand unit 20 may be used. It is also possible to adopt a mode in which the contact pressure on the abdomen is detected by a tactile sensor and the movement of the grasped object X is recognized according to the contact pressure distribution.
Furthermore, as another example, the force or moment in the power transmission path of the hand portion 20 and the arm 14 or the finger 21 is detected from the torque sensor or the load current value, and the object to be gripped is detected based on the detected value. It is also possible to adopt a mode in which the movement of the object X is recognized.

また、本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１，２：節部
１０：ハンド移動機構
２０：ハンド部
２１：指体
２１ａ：モータ
２１ｂ：調速機構
２１ｃ：一方向動力伝達機構
２１ｄ：屈伸機構
２２：掌部
３０：制御部
４０：把持対象物検出手段
ａ，ｂ，ｃ：回転軸
Ａ：ハンドロボット 1, 2: Knot part 10: Hand moving mechanism 20: Hand part 21: Finger body 21a: Motor 21b: Speed control mechanism 21c: One-way power transmission mechanism 21d: Bending/extending mechanism 22: Palm part 30: Control part 40: Gripping target Object detection means a, b, c: rotation axis A: hand robot

Claims (6)

複数の関節をそれぞれ屈曲及び伸展させる指体と、前記関節毎に設けられたモータと、該モータ毎に設けられモータ側から入力部に加わる動力を出力部に伝達可能で且つ出力側から前記出力部に力が加わった際には前記出力部をロックする一方向動力伝達機構と、前記出力部の動力によって対応する前記関節を屈曲及び伸展させる屈伸機構と、前記指体が把持対象物を把持した際に把持力が作用する部分に設けられた弾性部と、前記関節毎に設けられて該関節が屈曲した際の反力を受けるのを感知する触覚センサ手段とが具備されたハンドロボットの制御方法であって、
前記指体の複数のモータを所定の順番で通電することにより、各モータに対応する前記関節を屈曲させる第１ステップと、
前記触覚センサ手段による感知がある毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にする第２ステップと、
全てのモータが非通電になったことを条件に、所定のモータを通電して該モータに対応する関節を屈曲させる第３ステップと、
前記触覚センサ手段の検出値に基づく把持力が目標把持力になったことを条件に、前記所定のモータを含む全てのモータを非通電にして、全ての関節をロック状態にする第４ステップとを含むことを特徴とするハンドロボットの制御方法。 Fingers for bending and extending a plurality of joints, a motor provided for each joint, and a power provided for each motor and applied to the input unit from the motor side can be transmitted to the output unit, and the output side outputs the output. One-way power transmission mechanism that locks the output unit when a force is applied to the portion, a bending and extending mechanism that bends and extends the corresponding joint by the power of the output unit, and the finger grips an object to be grasped. Of a hand robot provided with an elastic portion provided in a portion to which a gripping force is applied when it is performed, and a tactile sensor means provided for each joint to detect a reaction force when the joint is bent. A control method,
A first step of bending the joint corresponding to each motor by energizing a plurality of motors of the finger body in a predetermined order;
Every time the tactile sensor means senses, a second step of deactivating the motor of the joint corresponding to the sensed tactile sensor means to lock the joint by the one-way power transmission mechanism;
A third step of energizing a predetermined motor to bend a joint corresponding to the motor on condition that all the motors are de-energized;
On condition that the gripping force based on the detection value of the tactile sensor means has reached the target gripping force, all the motors including the predetermined motor are de-energized and all joints are locked. A method for controlling a hand robot, comprising: 前記指体は、前記各関節を屈曲させた際の可動限界を有し、
前記第２ステップでは、前記触覚センサ手段が、前記可動限界による反力、又は前記指体が把持対象物に押圧させた際の反力を受けるのを感知する毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にすることを特徴とする請求項１記載のハンドロボットの制御方法。 The finger has a movable limit when the joints are bent,
In the second step, each time the tactile sensor means senses a reaction force due to the movable limit or a reaction force when the finger body presses an object to be grasped, the tactile sense is detected. 2. The method for controlling a hand robot according to claim 1, wherein the motor of the joint corresponding to the sensor means is de-energized to lock the joint by the one-way power transmission mechanism. 把持対象物の初期位置を検出する初期位置検出手段と、複数の前記指体が具備されたハンド部を移動するハンド移動機構とを備え、
前記第１ステップよりも前に、前記初期位置検出手段により把持対象物の初期位置を認識し、該初期位置に応じて前記ハンド移動機構を動作させて、前記ハンド部を、前記把持対象物を把持可能な位置に移動することを特徴とする請求項１又は２記載のハンドロボットの制御方法。 An initial position detecting means for detecting an initial position of an object to be grasped, and a hand moving mechanism for moving a hand part provided with the plurality of fingers are provided.
Prior to the first step, the initial position detecting means recognizes the initial position of the gripping target object, and the hand moving mechanism is operated according to the initial position to move the hand part to the gripping target object. The hand robot control method according to claim 1, wherein the hand robot is moved to a grippable position. 前記第１ステップでは、前記指体における複数のモータを指根本側から順番に通電することにより、前記指体の関節を指根本側から順番に屈曲させてゆくことを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のハンドロボットの制御方法。 In the first step, a plurality of motors in the finger body are sequentially energized from the finger root side to bend the joints of the finger body in order from the finger root side. 3. A method for controlling the hand robot according to any one of 3 above. 前記第１ステップでは、前記指体における複数のモータを指先側から順番に通電することにより、前記指体の関節を指先側から順番に屈曲させてゆくことを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のハンドロボットの制御方法。 4. In the first step, the joints of the finger are bent in order from the fingertip side by sequentially energizing a plurality of motors in the finger body from the fingertip side. 2. A method for controlling a hand robot according to item 1. 前記指体に対する把持対象物の相対的な移動を検出する移動検出手段を備え、前記第４ステップの後、前記移動検出手段により把持対象物の移動があるか否かを判断し、移動がある場合にはその移動に応じて前記目標把持力を大きくなるように補正し、前記第３ステップに処理を戻すことを特徴とする請求項１〜５何れか１項記載のハンドロボットの制御方法。 A movement detection unit that detects a relative movement of the grasped object with respect to the finger body is provided, and after the fourth step, the movement detection unit determines whether or not the grasped object moves, and the movement occurs. In some cases, the target gripping force is corrected so as to increase in accordance with the movement, and the process is returned to the third step, and the method for controlling a hand robot according to claim 1.
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