JPH03281188A - Grasping device for robot having finger having rotation body - Google Patents
Grasping device for robot having finger having rotation bodyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ロボットにおける把持装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a gripping device for a robot.
従来の技術
ロボットの把持装置は、人間の手の動きによく似た機能
を有し、物体を把持し、その物体を作業に合わせて操り
を行う自動装置として作られているが、その多くは開閉
専用型のハンドで、単につかむという機能しかなく、従
って把持物体を作業に合わせて持ち換えを行うためには
、把持した物体をいったん外部環境に置いて持ち換える
必要があった。しかし、極限作業環境のように整備され
ていない環境下では、外部環境は不確実な状態にあり、
把持物体を外部環境に置くと物体の置かれている状態が
変化するおそれがあり、そのような中での持ち換え操作
は困難になるのを免れなかった。さらには、ドライバ、
鉛筆のように長細い物体を縦に置く場合や底面が平面で
ない場合には把持物体を外部環境に置く動作自体が幾何
学的に困難となるのを免れなかった。Conventional technology The grasping devices of robots have functions similar to the movements of human hands, and are made as automatic devices that grasp objects and manipulate them according to the task. It is a hand that is only used for opening and closing, and its only function is to grasp it. Therefore, in order to change the gripped object according to the task, it is necessary to place the gripped object in an external environment and then change the grip. However, in an unprepared environment such as an extreme work environment, the external environment is uncertain.
When a gripped object is placed in an external environment, there is a risk that the state in which the object is placed may change, and it is inevitable that the gripping operation in such a situation will be difficult. Furthermore, the driver,
When placing a long and thin object such as a pencil vertically or when the bottom surface is not flat, the operation of placing the gripped object in the external environment itself becomes geometrically difficult.
また、作業環境が狭あいな空間ではロボットのアームを
十分に動かすことができないので、このような空間での
作業は一般的に困難とされていた。Additionally, the robot's arm cannot move sufficiently in a confined space, so working in such a space is generally considered difficult.
このため、上記開閉専用のものに代って、近年、把持物
体を能動的に操ることができる多指ハンドが開発されて
いるが、この多指ハンドは機構が大変複雑であり、その
制御はいまだ確立されておらず、かつこれら多指ハンド
の多くはワイヤー駆動型となっており、ワイヤーを通す
蛇管から大きな摩擦を受ける。実作業において、この摩
擦の影響は無視できないものとなっており、プログラム
で多指ハンドを制御した場合作業エラーの第一の原因と
なっている。この摩擦の影響は指の姿勢によっても変化
するため、多指ハンドでの作業は一層困難なものとなる
。For this reason, in recent years, multi-fingered hands that can actively manipulate the object they are holding have been developed in place of the above-mentioned dedicated opening/closing hands, but these multi-fingered hands have a very complex mechanism and their control is difficult. This has not yet been established, and many of these multi-fingered hands are wire-driven, subject to large amounts of friction from the flexible tubes through which the wires pass. In actual work, the effect of this friction cannot be ignored, and is the primary cause of work errors when a multi-fingered hand is controlled by a program. The effect of this friction changes depending on the posture of the fingers, making work with a multi-fingered hand even more difficult.
このことから、さらに最近、ハンドの指が前後にも動く
ロボットハンドが開発され、このハンドを使うとロボッ
トのアームを動かすことなくナツトなどは比較的簡単に
回すことができるが、このハンドでは把持物体の把持姿
勢を自由に変えることはできず、同じくロボットのアー
ムを動かすことなく筒の中から長い棒状のものを引き出
すことはできない。For this reason, more recently, a robot hand has been developed in which the fingers of the hand can move back and forth.With this hand, it is possible to turn nuts and other objects relatively easily without moving the robot's arm. It is not possible to freely change the gripping posture of an object, and similarly, it is not possible to pull out a long rod-shaped object from a cylinder without moving the robot's arm.
また、ハンドの指にスライダを設け、そのスライダを前
後に移動させることで把持物体の把持姿勢を変えること
ができるハンドも開発されているが、このものはスライ
ダのストロークが小さいため把持姿勢の変化はごくわず
かなものにすぎないし、また、ロボットのアームを動か
すことなくネ＝３
ジを回すことは不可能であり、同じく筒の中から長い棒
状のものを引き出すこともできない。In addition, a hand that has a slider on the finger of the hand and can change the gripping posture of an object by moving the slider back and forth has also been developed, but this type of hand does not change the gripping posture because the slider stroke is small. It is only a small amount, and it is impossible to turn a screw without moving the robot's arm, and similarly, it is impossible to pull out a long rod-like object from a cylinder.
他方、ロボットが物体を把持する場合、物体の置かれて
いる環境の制約を受けるため、把持した姿勢が必ずしも
作業上望ましい状態であるとは限らない。また、作業実
行中にエラーが生じて把持姿勢が変わってしまい、作業
の続行を不可能にすることもある。さらに、物体を把持
したものの、このままでは障害物を回避できないという
状況も生じうるなど多くの問題がある。On the other hand, when a robot grasps an object, it is subject to constraints from the environment in which the object is placed, so the posture in which the robot grasps the object is not necessarily in a desirable state for work. Additionally, an error may occur during the execution of a task and the gripping posture may change, making it impossible to continue the task. Furthermore, there are many other problems, such as a situation in which the user is unable to avoid an obstacle even though he or she has grasped an object.
発明が解決しようとする課題
本発明は、このような従来のロボットのハンドリング装
置のもつ欠点を克服し、簡単かつ自在に把持物体を持ち
換え、目的に合った把持姿勢にとることが可能なハンド
リング装置を提供することを目的としてなされＩこもの
である。Problems to be Solved by the Invention The present invention overcomes the drawbacks of such conventional robot handling devices, and provides a handling device that can easily and freely change the gripped object and take a gripping posture that suits the purpose. This is a product made for the purpose of providing a device.
課題を解決するための手段
本発明者らは、前記の好ましい性質を有するハンドリン
グ装置を開発するために種々研究を重ねた結果、ハンド
リング装置の指先に回転機構を設け、その回転体を駆動
することにより、物体を把持したまま作業しやすい姿勢
に持ち換えたり、ロボットのアームを動かすことなくネ
ジを回したり、筒の中から長い物体を引き出したり、あ
る拘束面に沿って物体を移動させるなどの簡単な作業を
遂行でき、その目的を達成しうろことを見出し、この知
見に基づいて本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted various studies in order to develop a handling device having the above-mentioned preferable properties. As a result, the present inventors provided a rotating mechanism at the fingertip of the handling device to drive the rotating body. This allows you to change the position of an object while holding it, turn a screw without moving the robot's arm, pull out a long object from a cylinder, move an object along a certain constraint surface, etc. It was discovered that the object could be achieved by performing a simple task, and based on this knowledge, the present invention was completed.
すなわち、本発明は、先端内面を対向して開閉する一対
の指部を有し、かつ指部に握力検出部を備えたハンドリ
ング装置において、これら指部の先端内面には互いに対
向して各別に正逆回動可能の回転体が付設されているロ
ボットの把持装置を提供するものである。That is, the present invention provides a handling device that has a pair of finger parts whose distal inner surfaces face each other to open and close, and in which the finger parts are equipped with a grip force detection section. The present invention provides a gripping device for a robot that is equipped with a rotating body that can rotate forward and backward.
以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.
本発明の把持装置の１例を図面により説明すると、第１
図、第２図に示すように、全体は把持基部１１この把持
基部の先端に突設された指部２，２、各指部２，２先端
に付設された回転部３．３で構成されている。One example of the gripping device of the present invention will be explained with reference to the drawings.
As shown in FIG. 2, the entire structure consists of a grip base 11, finger parts 2, 2 protruding from the tip of the grip base, and rotating parts 3.3 attached to the tips of each of the finger parts 2, 2. ing.
この指部２，２は、基部１内に設けられた開閉用モータ
４のビニオン５を図において上下から挟んでかみ合わさ
れ、それぞれ左右に移動する２個１組のラック６．６に
連なるスプラインナツト７．７の先端に固着されている
とともに、指部２，２の基底部は基部内に横設されたボ
ールスプライン８に係合されているため、これら指部２
，２は常に一定状態を保って左右（こ移動し開閉が行わ
れる。なお、この指の開閉機構としては、モータの回転
を歯車を介してボールネジを回し、ポールネジ軸上を直
線移動するナツトに直結した指を開閉する方法、モータ
の回転をビニオン、ラックによって直線運動に変換して
ラックに直結した指を開閉する方法、ソレノイドあるい
はモータの回転をビニオン、ラック等により直線運動に
変換してロッドを前後させ、ロッドの先端に直結した平
行リンクを回転させることにより指を動かす方法等によ
るものであってもよい。These finger parts 2, 2 are engaged with the pinion 5 of the opening/closing motor 4 provided in the base 1 from above and below in the figure, and are connected to spline nuts connected to a set of two racks 6.6 that move from side to side, respectively. 7.7, and the bases of the finger parts 2, 2 are engaged with the ball spline 8 installed horizontally in the base, so these finger parts 2
, 2 is opened and closed by always moving from side to side while maintaining a constant state.The opening/closing mechanism for this finger uses a motor that rotates a ball screw through gears, and a nut that moves linearly on the pole screw axis. A method of opening and closing a finger that is directly connected to the rack. A method of opening and closing a finger that is directly connected to the rack by converting the rotation of a motor into linear motion using a pinion or rack. A method of opening and closing a finger that is directly connected to the rack by converting the rotation of a solenoid or motor into linear motion using a pinion or rack. Alternatively, the finger may be moved by moving the finger forward and backward and rotating a parallel link directly connected to the tip of the rod.
上記指部２，２は、その２個所に変形可能の握力検出部
９．９が設けられ、この部分に歪ゲージ１０．１０が接
着剤で貼着されている。この歪ゲージにより歪を計測す
ることによって指に加わる力が計測できる。この力を指
の開閉用モータ４にフィードバックすることにより、ハ
ンドの握力を力制御することができるようになっており
、いわゆる感覚付きハンドに形成されている。The finger portions 2, 2 are provided with deformable grip force detection portions 9.9 at two locations, and strain gauges 10.10 are adhered to these portions with adhesive. By measuring the strain with this strain gauge, the force applied to the finger can be measured. By feeding back this force to the finger opening/closing motor 4, the gripping force of the hand can be force-controlled, forming a so-called sensory hand.
次に、回転部３，３は第３図の拡大図に明らかなように
、回転体１１を回転するための回転体アクチュエータ１
２、回転角を検出するためのエンコーダ１３、及び実際
に把持物体と接触し物体に回転運動を与えるターンテー
ブル１１により構成される。エンコーダの信号はＦ／Ｖ
変換器を用いることにより回転角速度も検出できる。タ
ーンテーブルはエンコーダの信号を超音波モータにフィ
ードバックすることにより、位置制御あるいは速度制御
でコントロールされる。なお、上記回転体アクチュエー
タ１２は、この実施例においては超音波モータ、すなわ
ち圧電素子よりなるステータに円板状のロータが圧設さ
れ、圧電素子に交流を印加して発生する超音波振動によ
りロータが回転されるモータが採用されている。Next, as is clear from the enlarged view of FIG.
2. It is composed of an encoder 13 for detecting a rotation angle, and a turntable 11 that actually contacts the gripped object and gives rotational motion to the object. Encoder signal is F/V
Rotational angular velocity can also be detected by using a transducer. The turntable is controlled by position control or speed control by feeding back encoder signals to the ultrasonic motor. In this embodiment, the rotary actuator 12 is an ultrasonic motor, in other words, a disc-shaped rotor is pressed onto a stator made of a piezoelectric element, and the rotor is driven by ultrasonic vibrations generated by applying alternating current to the piezoelectric element. A motor is used to rotate the
なお、第１図、第３図において、１５は導線を示す。ま
た、前記モータ４にはエンコーダが取り付けられており
、モータの回転角及び回転角速度が検出できるようにな
っており、エンコーダの信号をモータにフィードバック
することにより、ハンドの開閉を位置制御又は速度制御
でコントロールできるようになっている。In addition, in FIG. 1 and FIG. 3, 15 indicates a conducting wire. Furthermore, an encoder is attached to the motor 4 so that the rotation angle and rotation angular velocity of the motor can be detected, and by feeding back the encoder signal to the motor, the opening and closing of the hand can be controlled in position or speed. It can be controlled with.
発明の作用、効果
本発明の把持装置は、上記の構成より成り、第４図、第
５図、第６図に示すように使用される。Functions and Effects of the Invention The gripping device of the present invention has the above configuration and is used as shown in FIGS. 4, 5, and 6.
また、第４図に示すように左右の指の回転体１１゜１１
を同方向、同速度で駆動すると、ターンテーブルを介し
て把持物体ａは回転体の回転軸回りに回転することとな
り、その結果、把持物体ａの把持姿勢を変えることがで
きる。また、この場合、外部環境の拘束面を利用すると
、その拘束面に沿った運動を生成することができる。例
えば、テーブル上に置かれたブロックを回転体周縁部で
把持し、回転体ＩＩ、ＩＩを同方向、同速度で駆動する
と、ブロックはブロックと接している部分の回転体円周
を
方向に力をうけるためロボットはアームを動かすことな
く、このブロックをテーブル上で直線的に動かすことが
できる。In addition, as shown in FIG.
When they are driven in the same direction and at the same speed, the gripped object a rotates around the rotation axis of the rotating body via the turntable, and as a result, the gripping posture of the gripped object a can be changed. Furthermore, in this case, if a constraint surface in the external environment is used, motion along the constraint surface can be generated. For example, if a block placed on a table is gripped by the periphery of the rotating body and rotating bodies II and II are driven in the same direction and at the same speed, the block will exert a force in the direction of the circumference of the rotating body in the part that is in contact with the block. In order to receive this, the robot can move this block linearly on the table without moving its arm.
また、第５図に示すように長い筒の中に入った棒状の物
すを指部２，２でつかみ、同様に回転体１１゜１１を駆
動すると、ロボットはアームを動かすことなく、この棒
すを筒から引き出すことができる。Furthermore, as shown in Fig. 5, if a rod-shaped object housed in a long tube is grasped with the fingers 2, 2 and the rotating body 11° 11 is driven in the same way, the robot can hold this object without moving the arm. can be pulled out from the tube.
従来の方法でこのような動作を行わせるためには２本の
アームが必要であった。Conventional methods require two arms to perform such operations.
さらに、第６図に示すように把持物体Ｃを回転体周縁部
で把持し、回転体１１．１１を反対方向、同速度で駆動
する。この把持物体Ｃは回転体の回転軸と直交する軸回
りにモーメントをうけることになり、その結果ロボット
のアームを動かすことなくネジ等を回すことができる。Furthermore, as shown in FIG. 6, the gripped object C is gripped at the peripheral edge of the rotating body, and the rotating bodies 11 and 11 are driven in the opposite direction at the same speed. This grasped object C receives a moment about an axis perpendicular to the rotation axis of the rotating body, and as a result, a screw or the like can be turned without moving the arm of the robot.
また、握力制御することにより断面形状がだ円形のもの
や、角のあるものも回転させることができる。Furthermore, by controlling the grip force, objects with an oval cross-sectional shape or objects with corners can be rotated.
以上のように、本発明装置は、指部の先端に取り付けら
れた回転体を回転させることにより、簡単に把持物体を
作業しやすい姿勢に持ち換えることができ、エラーリカ
バリー、障害物回避にも適用できる。As described above, by rotating the rotating body attached to the tip of the finger, the device of the present invention can easily change the gripped object to a posture that is easy to work with, and is also useful for error recovery and obstacle avoidance. Applicable.
また、狭い空間で作業する場合、ロボットのアームを十
分に動かすことができないので作業効率が低下したり、
あるいは作業できないという状況が生じうる。このよう
な状況でも、本グリッパはロボットのアームを動かすこ
となく作業を実行できるので、ロボットの作業効率を大
幅に向上させることができ、ロボットに新たな機能を付
加することになる。Also, when working in a narrow space, the robot's arm cannot move sufficiently, which may reduce work efficiency.
Alternatively, a situation may arise where you are unable to work. Even in such situations, this gripper can perform work without moving the robot's arm, greatly improving the robot's work efficiency and adding new functionality to the robot.
第１図は本発明の装置の１例の正面図、第２図は第１図
Ａ−Ａ位置における一部断面側面図、第３図は回転部の
拡大図、第４図、第５図、第６図はそれぞれ把持物体を
保持する状態を示す説明図である。
■・・・基部、２・・・指部、３・・・回転部、４・・
・開閉用モータ、５・・・ピニオン、６・・・ラック、
７・・・スプラインナツト、８・・・ボールスプライン
、９・・・握力検出部、ＩＯ・・・歪ゲージ、１１・・
・回転体、１２・・・回転体アクチュエータ、
１３・・・エンコーダ、
ａ、ｂ、ｃ・・・
把持物体FIG. 1 is a front view of an example of the device of the present invention, FIG. 2 is a partially sectional side view taken along the line A-A in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of the rotating part, and FIGS. 4 and 5. , and FIG. 6 are explanatory diagrams each showing a state in which a grasped object is held. ■... Base, 2... Finger part, 3... Rotating part, 4...
・Opening/closing motor, 5... pinion, 6... rack,
7...Spline nut, 8...Ball spline, 9...Grip force detection unit, IO...Strain gauge, 11...
・Rotating body, 12... Rotating body actuator, 13... Encoder, a, b, c... Gripping object
Claims (1)
つ指部に握力検出部を備えた把持装置において、これら
指部の先端内面には互いに対向して各別に正逆回動可能
の回転体が付設されているロボットの把持装置。1. In a gripping device that has a pair of fingers that open and close the inner surfaces of the tips facing each other and that are equipped with a grip force detection section in the fingers, the inner surfaces of the tips of these fingers can be rotated forward and backward individually while facing each other. A robot gripping device equipped with a rotating body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7998790A JPH03281188A (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Grasping device for robot having finger having rotation body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7998790A JPH03281188A (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Grasping device for robot having finger having rotation body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03281188A true JPH03281188A (en) | 1991-12-11 |
Family
ID=13705664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7998790A Pending JPH03281188A (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Grasping device for robot having finger having rotation body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03281188A (en) |
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