JPH04322989A - 把持装置 - Google Patents

把持装置

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JPH04322989A
JPH04322989A JP8827291A JP8827291A JPH04322989A JP H04322989 A JPH04322989 A JP H04322989A JP 8827291 A JP8827291 A JP 8827291A JP 8827291 A JP8827291 A JP 8827291A JP H04322989 A JPH04322989 A JP H04322989A
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JP
Japan
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force
gripping
holding
hardness
hand
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8827291A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetoshi Nogo
野吾 英俊
Nobuhiko Onda
信彦 恩田
Akihiko Yabuki
彰彦 矢吹
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04322989A publication Critical patent/JPH04322989A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、把持装置に係り、詳し
くは、工場の組立作業の自動化等の分野に用いて好適な
、関節型ロボットのハンド部分を構成する把持装置に関
する。
【0002】近年、工場の組立作業では、比較的安価で
稼動範囲の広い、スカラ型ロボットと呼ばれる関節型ロ
ボットが多用されており、これに伴って、把持装置が数
多く開発されている。
【0003】これは、力覚センサを有するハンドで把持
力を制御することにより、予め設定された把持力で、例
えば、制御対象となる物体を把持するものである。しか
し、物体に加える把持力が大きすぎる場合、つまり、予
め設定された把持力に耐えるだけの強度が物体にない場
合、ハンドによって物体の損傷を招くこととなる。
【0004】そこで、物体の耐え得る力の範囲内で把持
力を設定する把持装置が要求される。
【0005】
【従来の技術】従来のこの種の把持装置としては、例え
ば、図3に示すようなブロック構成のものがある。
【0006】図3に示す把持装置は、大別して、コマン
ド入力部1、コマンド解析部2、移動制御部3、把持力
設定部4、力比較部5、タイマ6、時間比較部7、硬度
判定時間設定部8、硬度判定部9、カウンタI/F10
、モータ出力I/F11、力覚センサI/F12から構
成されている。
【0007】コマンド入力部1は、オペレータからのコ
マンドの入力を行うためのキーボードやコンソールの制
御部であり、コマンド解析部2は、コマンド入力部1に
入力されたコマンドを解析し、必要な処理を起動するも
のである。
【0008】移動制御部3は、コマンドとして与えられ
る動作指令を実行するものであり、具体的には、カウン
タI/F10、及びモータ出力I/F11を介して、図
4〜6に示す第1把持指13、及び第2把持指14の動
作を制御し、物体Mを把持するものである。なお、第1
把持指13、及び第2把持指14にはそれぞれ力覚セン
サ15が設けられている。
【0009】把持力設定部4は、予め設定された把持力
の値を格納するものであり、力比較部5は、力覚センサ
I/F12を介して得られる力覚センサ15の検出値と
、把持力設定部4に設定された値とを比較し、力覚セン
サ15の検出値が把持力設定部4に設定された値を越え
た時点でタイマ6に信号を出力するものである。
【0010】タイマ6は、力比較部5から出力された信
号により、力覚センサ15に出力が発生してから把持力
が把持力設定部4に設定された値になるまでの時間Tを
計測するものである。
【0011】時間比較部7は、硬度判定時間設定部8に
予め設定された、基準となる硬度の物体Mref を把
持した場合の把持力が把持力設定部4に設定された値に
なるまでの時間Tref と、前述の時間Tとを比較す
るものである。
【0012】硬度判定部9は、時間比較部7での比較結
果に基づき、物体Mの硬度を判定するものであり、具体
的には、時間Tref ≦時間Tの場合、物体Mは柔ら
かいと判定し、また一方、時間Tref ≧時間Tの場
合、物体Mは硬いと判定するものである。
【0013】以上の構成において、図4に示すように、
まず、第1把持指13、及び第2把持指14が一定の速
度で物体Mに対して閉じる方向に駆動され、図5に示す
ように、第1把持指13、及び第2把持指14のいずれ
か一方の把持指が物体Mに接触した時点で、物体Mに接
した把持指(この場合、第1把持指)が位置制御により
固定される。そして、図6に示すように、物体Mに接し
た把持指と異なる他の把持指(この場合、第2把持指)
によって設定された把持力になるまで力が加えられ、所
定の把持力で物体Mが把持される。
【0014】ここで、把持指が物体Mに接触した時点か
ら力覚センサ15による把持力の出力が検出されるが、
この時間経過と力覚センサの出力との関係は図7に示さ
れるようなものとなる。
【0015】グラフの立ち上がりは、把持する物体Mの
硬度により変化する。これは、物体Mが柔らかいもので
あれば、物体自身の変形により力の発生が抑えられるた
めである。すなわち、物体Mの硬度を調べる場合、ある
設定した出力値が得られるまでの時間を計測し、この時
間を比較値とすることにより硬度が調べられる。
【0016】すなわち、これを詳しく説明すると、例え
ば、硬度の異なる2つの物体MA ,MB を区別する
場合、まず、どちらの物体MA ,MB にも損傷を与
えない程度の力Ft が設定され、その力になるまでの
時間が計測される。
【0017】ここで、硬い方の物体MA が力Ft と
なるまでの時間はTh 、柔らかい方の物体MB が力
Ft となるまでの時間はTs とすると、時間Th 
と時間Ts との間の所定の時間Tref が閾値とし
て設定されることにより、前述の硬度の異なる2つの物
体MA ,MB の内のいずれかが把持された場合の計
測時間Th ,Ts と時間Tref とが比較されて
硬度が識別され、それぞれの硬度に対応した把持力で物
体が把持される。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の把持装置にあっては、物体を把持していく過
程での第1把持指13、及び第2把持指14に設けられ
た力覚センサ15の出力の過渡応答を検出し、その立ち
上がり時間から物体Mの硬度を判定するという構成とな
っていたため、ある設定された硬度の物体Mref と
の比較から、この硬度より硬いか柔らかいかという判定
は可能であるが、物体Mの硬度が未知数である場合は、
適切な把持力による物体Mの把持ができないという問題
点があった。
【0019】これは、予め計測された値を、硬度判定の
ための基準値とするためであり、従来例では、任意の物
体Mの硬度を測定することはできない。したがって、硬
度の基準となる物体Mref よりも物体Mの硬度が極
端に低い場合などは、設定された把持力で物体Mを把持
すると、物体Mに変形が生じてしまい、損傷が生じるこ
とがあるという問題点があった。
【0020】[目的]そこで本発明は、硬度が未知の物
体であっても、物体の耐え得る力の範囲内で把持力を設
定する把持装置を提供することを目的としている。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明による把持装置は
上記目的達成のため、第1把持指と第2把持指とからな
るハンドを有し、該ハンドに任意の把持力を設定して所
定の制御対象を把持する把持装置であって、前記制御対
象が受ける把持力を検出する力検出手段と、前記第1,
2把持指の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出
手段により該第1,2把持指が前記制御対象に接触した
ときの位置情報を保持する位置情報保持手段と、該位置
情報保持手段に保持された位置情報と該位置検出手段に
よる現在の位置情報とを比較することにより、前記ハン
ドによって該制御対象に把持力が加えられた際の該制御
対象の変形を検出する変形検出手段と、該変形検出手段
により該制御対象の変形を検出したときの該力検出手段
が検出する力情報を保持する力情報保持手段とを備え、
前記ハンドは、前記力情報保持手段に保持された力情報
よりも小さな把持力で前記制御対象を把持するように構
成している。
【0022】
【作用】本発明では、位置情報保持手段により、第1,
2把持指が制御対象に接触したときの位置情報が保持さ
れ、この保持された位置情報と位置検出手段による現在
の位置情報とが比較されて力情報保持手段により制御対
象の変形が検出されたときの力検出手段が検出する力情
報が保持される。
【0023】すなわち、力情報保持手段に保持された力
情報よりも小さな把持力で制御対象がハンドによって把
持され、硬度が未知の制御対象であっても、制御対象の
耐え得る力の範囲内でハンドに把持力が設定される。
【0024】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明に係る把持装置の一実施例を示す図である。 なお、ハンドは図4〜6に示す従来例のハンドと同一で
ある。
【0025】まず、構成を説明する。
【0026】図1において、図3に示した従来例に付さ
れた番号と同一番号は同一部分を示す。本実施例の把持
装置は、大別して、コマンド入力部1、コマンド解析部
2、移動制御部3、接触位置情報格納部16、比較演算
変位検知部17、把持力演算部18、力制御演算部19
、レジスタ20,21、変位発生時力データ格納部22
、カウンタI/F10、モータ出力I/F11、力覚セ
ンサI/F12から構成されている。
【0027】接触位置情報格納部16は、力データによ
り第1把時指13、及び第2把時指14が物体Mに接触
したときの第1把時指13、及び第2把持指14の位置
情報が格納されるものであり、比較演算変位検知部17
は、接触位置情報格納部16に格納された位置情報とカ
ウンタI/F10を介して得られる現在の第1把時指1
3、及び第2把持指14の位置情報とを比較し、変位の
有無を検知するものである。
【0028】把持力演算部18は、コマンド解析部2に
よりレジスタ20,21にそれぞれ格納された把持力の
増分データと最大発生力のデータとに基づいて必要な把
持力を演算するものであり、力制御演算部19は、把持
力演算部18によって演算された把持力に基づいてハン
ドの力制御を行うべく移動制御部3に制御信号を出力す
るものである。
【0029】そして、変位発生時力データ格納部22は
、比較演算変位検知部17から変位検知の信号を受けた
際の第1把時指13、及び第2把持指14の物体Mへの
把持力を力データとして格納するものである。
【0030】次に作用を説明する。物体Mの把持が行わ
れる際、まず、コマンド入力部1、及びコマンド解析部
2により把持力の増分、及び最大発生力が決定され、把
持力演算部18、力制御演算部19、移動制御部3によ
り第1把持指13、及び第2把持指14が一定の速度で
物体Mに対して閉じる方向に移動が開始される(S1)
【0031】第1把持指13、及び第2把持指14のい
ずれか一方の把持指が物体Mに接触した時点で、物体M
に接した把持指が位置制御により固定され、物体Mに接
した把持指と異なる他の把持指が物体Mに接触するまで
移動される(S2〜5)。
【0032】以下、説明を容易にするため、物体Mに対
して最初に接触した把時指が第1把持指13、次に接触
した把持指が第2把持指であるとして説明すると、第2
把持指14が物体Mに接触した時点で、第2把時指14
が力制御に変更され(S6)、比較演算変位検知部17
によって移動が生じたかどうかが調べられ(S7)、移
動が生じた場合、変位発生時力データ格納部22により
変位が生じたときの把持力が記憶される(S8)。
【0033】移動が生じない場合は、レジスタ20に記
憶された把持力増分だけ把持力が増され(S9)、レジ
スタ21に記憶された把持力の設定最大値を越えない範
囲で新しい把持力が設定される(S10,11)。そし
て、把持力がレジスタ21の値よりも大きい場合、物体
Mは剛体とみなされる(S12)。
【0034】以上の手続きにより物体Mの硬度が決定さ
れ(S13)、物体Mの硬度が調べられる。
【0035】これにより、物体Mが柔らかい場合は小さ
な力で変形を生じ、硬い場合は大きな力でも変形を生じ
ないため、変形が発生しない範囲の力で物体Mの把持力
が設定される。
【0036】したがって、物体Mが変形を始めた瞬間に
把持力の印加が停止できるため、物体Mに損傷を与える
ことなく硬度が測定され、物体Mの把持力は変形を生じ
る力以下となるように設定される。
【0037】このように本実施例では、接触位置情報格
納部16によって第1,2把持指が物体Mに接触したと
きの位置情報を保持し、この保持された位置情報とカウ
ンタによる現在の位置情報とを比較することにより、変
位発生時力データ格納部22により物体Mの変形を検出
したときの力覚センサ15の検出する力情報を保持でき
る。
【0038】したがって、変位発生時力データ格納部2
2に保持された力情報よりも小さな把持力で物体Mを把
持でき、例えば、物体Mの硬度が未知の状態であっても
、物体Mの耐え得る力の範囲内でハンドに把持力を設定
できる。
【0039】
【発明の効果】本発明では、位置情報保持手段によって
第1,2把持指が制御対象に接触したときの位置情報を
保持し、この保持された位置情報と位置検出手段による
現在の位置情報とを比較することによって、力情報保持
手段により制御対象の変形を検出したときの力検出手段
の検出する力情報を保持できる。
【0040】したがって、力情報保持手段に保持された
力情報よりも小さな把持力で制御対象を把持でき、例え
ば、制御対象の硬度が未知の状態であっても、制御対象
の耐え得る力の範囲内でハンドに把持力を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施例の要部構成を示すブロック図で
ある。
【図2】本発明一実施例の動作例を説明するためのフロ
ーチャートである。
【図3】従来例の要部構成を示すブロック図である。
【図4】従来例のハンドの動作例を示す図である。
【図5】従来例のハンドの動作例を示す図である。
【図6】従来例のハンドの動作例を示す図である。
【図7】ハンドの把持力発生の時間経過と力覚センサの
出力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1    コマンド入力部 2    コマンド解析部 3    移動制御部 4    把持力設定部 5    力比較部 6    タイマ 7    時間比較部 8    硬度判定時間設定部 9    硬度判定部 10    カウンタI/F 11    モータ出力I/F 12    力覚センサI/F 13    第1把持指 14    第2把時指 15    力覚センサ(力検出手段)16    接
触位置情報格納部(位置情報保持手段)17    比
較演算変位検知部(変位検出手段)18    把持力
演算部 19    力制御演算部 20,21    レジスタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  第1把持指と第2把持指とからなるハ
    ンドを有し、該ハンドに任意の把持力を設定して所定の
    制御対象を把持する把持装置であって、前記制御対象が
    受ける把持力を検出する力検出手段と、前記第1,2把
    持指の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段
    により該第1,2把持指が前記制御対象に接触したとき
    の位置情報を保持する位置情報保持手段と、該位置情報
    保持手段に保持された位置情報と該位置検出手段による
    現在の位置情報とを比較することにより、前記ハンドに
    よって該制御対象に把持力が加えられた際の該制御対象
    の変形を検出する変形検出手段と、該変形検出手段によ
    り該制御対象の変形を検出したときの該力検出手段が検
    出する力情報を保持する力情報保持手段と、を備え、前
    記ハンドは、前記力情報保持手段に保持された力情報よ
    りも小さな把持力で前記制御対象を把持することを特徴
    とする把持装置。
JP8827291A 1991-04-19 1991-04-19 把持装置 Withdrawn JPH04322989A (ja)

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JP8827291A JPH04322989A (ja) 1991-04-19 1991-04-19 把持装置

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JP (1) JPH04322989A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5676938A (en) * 1992-09-29 1997-10-14 Toshiba Silicone Co., Ltd. Cosmetic composition
JP2006035329A (ja) * 2004-07-22 2006-02-09 Toyota Motor Corp 物体把持装置
WO2023022194A1 (ja) * 2021-08-20 2023-02-23 ミネベアミツミ株式会社 把持装置及び把持装置の制御方法

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A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

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Effective date: 19980711