JPH08323678A - Soft object grip device - Google Patents
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- JPH08323678A JPH08323678A JP15238195A JP15238195A JPH08323678A JP H08323678 A JPH08323678 A JP H08323678A JP 15238195 A JP15238195 A JP 15238195A JP 15238195 A JP15238195 A JP 15238195A JP H08323678 A JPH08323678 A JP H08323678A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、球形、円柱状、或いは
これらと近似した形状を有する柔軟な物体を把持して持
ち上げる柔軟物体把持装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flexible object gripping device for gripping and lifting a flexible object having a spherical shape, a cylindrical shape, or a shape similar to these.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、西瓜等の略球形の果物や、弾力
性を有するボール等を把持する際、従来は、ロボットハ
ンド等のマニピュレータの出力部に、複数本の指片を具
えた把持機構を装備すると共に、各指片の対象物体との
接触部には圧力覚センサを取り付け、該圧力覚センサの
出力信号に基づいて、指片の開閉動作をフィードバック
制御する方式が採られている。2. Description of the Related Art For example, when gripping a substantially spherical fruit such as a watermelon and a ball having elasticity, conventionally, a gripping mechanism including a plurality of finger pieces at an output portion of a manipulator such as a robot hand. And a pressure sensor is attached to the contact portion of each finger with the target object, and the opening and closing operation of the finger is feedback-controlled based on the output signal of the pressure sensor.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧力覚センサを用いた把持装置においては、圧力覚セン
サが高価であるばかりでなく、圧力覚センサの出力を増
幅する増幅器が必要であり、そのゲイン調整が煩雑であ
った。又、異なる大きさの対象物体を把持する際には、
その都度、物体把持力を最適値に調整するための複雑な
演算処理が行なわれるため、物体把持動作が遅い問題が
あった。However, in the gripping device using the conventional pressure sensor, not only the pressure sensor is expensive, but also an amplifier for amplifying the output of the pressure sensor is required. Gain adjustment was complicated. Also, when gripping target objects of different sizes,
There is a problem that the object gripping operation is slow because complicated calculation processing is performed each time to adjust the object gripping force to an optimum value.
【０００４】本発明の目的は、圧力覚センサを用いるこ
となく、迅速な物体把持動作が可能な柔軟物体把持装置
を提供することである。An object of the present invention is to provide a flexible object gripping device capable of performing a quick object gripping operation without using a pressure sensor.
【０００５】[0005]
【課題を解決する為の手段】本発明に係る柔軟物体把持
装置は、マニピュレータの出力部に開閉動作可能に装備
された複数本の指片に、対象物体との接触面全域に広が
る触覚センサが取り付けられている。これらの指片の開
閉動作を制御する制御回路は、以下の構成を具えてい
る。 (ａ) 触覚センサの出力信号に基づいて、指片が対象物
体に接触したことを検知すると共に、そのときの指片の
開き量から対象物体の大きさを認識する手段、(ｂ) 触
覚センサの出力信号に基づいて、指片が所定の把持力で
対象物体を把持したときの対象物体との接触領域の広さ
を検知する手段、(ｃ) 検知された対象物体の大きさと
接触領域の広さの比から、対象物体の柔軟度を導出する
手段、及び(ｄ) 導出された対象物体の柔軟度に応じた
物体把持制御を実行する手段。In a flexible object gripping device according to the present invention, a tactile sensor that spreads over the entire contact surface with a target object is provided on a plurality of finger pieces that are openably and closably mounted on an output portion of a manipulator. It is installed. The control circuit for controlling the opening / closing operation of these finger pieces has the following configuration. (a) A means for detecting that the finger touches the target object based on the output signal of the tactile sensor and recognizing the size of the target object from the opening amount of the finger at that time, (b) the tactile sensor Means for detecting the size of the contact area with the target object when the finger grips the target object with a predetermined gripping force based on the output signal of (c) the size of the detected target object and the contact area A means for deriving the flexibility of the target object from the ratio of the widths, and (d) a means for executing object gripping control according to the derived flexibility of the target object.
【０００６】物体把持制御を実行する手段は、具体的に
は、対象物体の把持状態での滑りを検知しつつ、物体把
持力を前記導出された柔軟度に応じた増分値で増大さ
せ、滑りなく物体を把持出来る最適な物体把持力を設定
する。Specifically, the means for executing the object gripping control detects the slippage of the target object in the gripping state, and increases the object gripping force by an increment value according to the derived flexibility, thereby slipping the object. Set the optimum object gripping force that can grip the object without the object.
【０００７】より具体的な構成に於いて、制御回路は、
対象物体の把持を試行することによって、該物体に対す
る最適把持力と物体の大きさの間の比例関係を同定する
ティーチングモードと、ティーチングモードにて同定さ
れた比例関係に基づき、同一の材質からなる対象物体を
対象として、最適把持力による高速把持を実行する高速
把持モードとを有し、以下の構成を具えている。 (ａ) 触覚センサの出力信号に基づいて、指片が対象物
体に接触したことを検知すると共に、そのときの指片の
開き量から対象物体の大きさを認識する手段、(ｂ) テ
ィーチングモードにて、触覚センサの出力信号に基づい
て、指片が所定の把持力で対象物体を把持したときの対
象物体との接触領域の広さを検知する手段、(ｃ) 検知
された対象物体の大きさと接触領域の広さの比から、対
象物体の柔軟度を導出する手段、(ｄ) ティーチングモ
ードにて、触覚センサの出力信号に基づいて、対象物体
の把持状態での滑りを検知しつつ、物体把持力を前記導
出された柔軟度に応じた増分値で増大させ、滑りなく物
体を把持出来る最適な物体把持力を検知する手段、(ｅ)
検知された最適な物体把持力と物体の大きさから、両
者の比例関係を規定する手段、及び(ｆ) 高速把持モー
ドにて、前記規定された比例関係に基づいて、検知され
た物体の大きさから最適な物体把持力を算出する把持力
算出手段。In a more specific configuration, the control circuit is
Based on the teaching mode that identifies the proportional relationship between the optimum gripping force for the object and the size of the object by trying to grip the target object, and the proportional relationship identified in the teaching mode, the same material is used. It has a high-speed gripping mode for executing high-speed gripping with an optimum gripping force on a target object, and has the following configuration. (a) A means for detecting that the finger touches the target object based on the output signal of the tactile sensor, and recognizing the size of the target object from the opening amount of the finger at that time, (b) Teaching mode Then, based on the output signal of the tactile sensor, means for detecting the width of the contact area with the target object when the finger grips the target object with a predetermined gripping force, (c) the detected target object A means for deriving the flexibility of the target object from the ratio of the size and the width of the contact area, (d) in the teaching mode, while detecting the slippage of the target object in the gripped state based on the output signal of the tactile sensor Means for increasing the object gripping force by an increment value according to the derived flexibility and detecting an optimum object gripping force capable of gripping an object without slipping, (e)
A means for defining a proportional relationship between the detected optimum object gripping force and the size of the object, and (f) a size of the detected object in the high speed gripping mode based on the specified proportional relationship. A gripping force calculating means for calculating an optimum object gripping force from the above.
【０００８】[0008]
【作用】上記本発明の柔軟物体把持装置に於いては、複
数本の指片を閉じて対象物体を把持する際、各指が物体
に接触した後、把持力を増大させる過程で、対象物体が
変形することによって、各指片の触覚センサと対象物体
との接触面積が増大することになり、これが触覚センサ
によって検知される。又、触覚センサによって、複数本
の指片が対象物体に接触した時点を検知することが出
来、そのときの指片の開き量から物体の大きさ(例えば
体積Ｖ)を検知することが出来る。In the flexible object gripping device of the present invention, when a plurality of finger pieces are closed to grip a target object, the target object is increased in the process of increasing the gripping force after each finger touches the object. By deforming, the contact area between the tactile sensor of each finger and the target object increases, and this is detected by the tactile sensor. Further, the tactile sensor can detect the time when a plurality of finger pieces contact the target object, and the size (for example, volume V) of the object can be detected from the opening amount of the finger pieces at that time.
【０００９】ここで、所定の把持力Ｆｏで物体を把持し
たときの接触面積Ｓｏと物体の大きさＶとの比(Ｓｏ／
Ｖ)を物体の柔軟度Ｃとして定義することが出来る。こ
の柔軟度が高いほど、把持力は徐々に増大させて、対象
物体の破壊を防止する必要がある。Here, the ratio of the contact area So when the object is gripped with a predetermined gripping force Fo and the size V of the object (So /
V) can be defined as the flexibility C of the object. The higher the degree of flexibility, the more gradually the gripping force must be increased to prevent destruction of the target object.
【００１０】そこで、物体把持制御に於いて、物体把持
力を徐々に増大させる際、その増分値を前記柔軟度Ｃに
反比例した大きさに設定することにより、より少ない試
行回数で、最適な物体把持力を設定することが出来る。Therefore, in the object grip control, when the object grip force is gradually increased, the increment value is set to a value inversely proportional to the flexibility C, so that the optimum object can be obtained with a smaller number of trials. The gripping force can be set.
【００１１】上記本発明の具体的構成に於いては、先ず
ティーチングモードが設定されて、物体把持の試行が行
なわれ、その後、同一の材質からなる種々の大きさの物
体を対象として、対象物体を高速に把持する高速把持モ
ードが設定される。ティーチングモードでは、先ず、特
定の材質からなる対象物体について、その大きさと最適
な物体把持力が上記本発明の物体把持装置と同様に検知
される。In the above-described concrete configuration of the present invention, the teaching mode is first set and an attempt is made to grasp an object, and thereafter, objects of various sizes made of the same material are targeted. A high-speed gripping mode for gripping at high speed is set. In the teaching mode, first, the size and optimum object gripping force of a target object made of a specific material are detected in the same manner as the object gripping device of the present invention.
【００１２】ここで、物体を把持して持ち上げるのに必
要な把持力は、物体の材質が同じであれば、物体の大き
さに比例して増大することになる。従って、ティーチン
グモードにて、この比例係数を予め求めておけば、その
後、同じ材質の対象物体を把持する高速把持モードに於
いては、物体の大きさだけを検知した後、これに前記比
例係数を乗算することにより、必要な物体把持力を算出
することが出来る。従って、その都度、最適な物体把持
力を設定するための試行は行なう必要がなく、迅速に対
象物体を把持することが出来る。Here, the gripping force required to grip and lift an object increases in proportion to the size of the object if the material of the object is the same. Therefore, if this proportional coefficient is obtained in advance in the teaching mode, then in the high-speed gripping mode in which the target object of the same material is gripped, only the size of the object is detected and then the proportional coefficient The required object gripping force can be calculated by multiplying by. Therefore, it is not necessary to make a trial for setting the optimum object gripping force each time, and the target object can be quickly gripped.
【００１３】[0013]
【発明の効果】本発明に係る柔軟物体把持装置によれ
ば、高価な圧力覚センサは不要であり、単にＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作を行なう安価な触覚センサを装備することによっ
て、迅速な物体把持動作が可能である。According to the flexible object gripping device of the present invention, an expensive pressure sensor is not necessary, and simply ON / OF is set.
By equipping an inexpensive tactile sensor that performs F motion, a quick object gripping motion is possible.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面に沿っ
て詳述する。図１に示す如く多関節ロボットハンド或い
は３次元直交座標型テーブルからなるマニピュレータ
(１)の出力部に本発明の２指２自由度グリッパ(２)が装
備されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. A manipulator consisting of an articulated robot hand or a three-dimensional Cartesian coordinate type table as shown in FIG.
The output part of (1) is equipped with the two-finger two-degree-of-freedom gripper (2) of the present invention.
【００１５】２指２自由度グリッパ(２)は、ＤＤモータ
等のアクチュエータ(３)によって開閉駆動される２本の
アーム(21)(21)の先端部に指片(４)(４)を具えており、
両アーム(21)(21)の開閉動作によって、対象柔軟物体
(６)を両側から把持することが可能である。アクチュエ
ータ(３)には角度センサ(31)が取付けられており、角度
センサ(31)の出力信号に基づいて、基本的な位置制御
や、両指片(４)(４)間の距離の測定が行なわれる。The two-finger two-degree-of-freedom gripper (2) is provided with finger pieces (4) and (4) at the tips of two arms (21) and (21) which are opened and closed by an actuator (3) such as a DD motor. It has
The target flexible object is opened and closed by opening and closing both arms (21) (21).
It is possible to grip (6) from both sides. An angle sensor (31) is attached to the actuator (3), and based on the output signal of the angle sensor (31), basic position control and measurement of the distance between both finger pieces (4) (4) are performed. Is performed.
【００１６】両指片(４)(４)には、対象柔軟物体との接
触部に夫々、触覚センサ(５)が取り付けられている。触
覚センサ(５)は、図３に示す如く、指片(４)の表面にマ
トリクス状に配設された多数のコモン電極(51)及び出力
電極(52)を具え、コモン電極(51)は出力電極(52)よりも
高く形成されており、これらのコモン電極(51)の表面に
接触させて、導電性ラバー(53)が取り付けられている。
コモン電極(51)には電源(図示省略)が接続される。A tactile sensor (5) is attached to each of the finger pieces (4) (4) at the contact portion with the target flexible object. As shown in FIG. 3, the tactile sensor (5) comprises a large number of common electrodes (51) and output electrodes (52) arranged in a matrix on the surface of the finger piece (4), and the common electrode (51) is It is formed higher than the output electrode (52), and a conductive rubber (53) is attached to the surfaces of these common electrodes (51) in contact with each other.
A power supply (not shown) is connected to the common electrode (51).
【００１７】自由状態に於いては、コモン電極(51)と出
力電極(52)とは互いに導通していないが、指片(４)(４)
によって対象柔軟物体(６)を把持した状態では、対象柔
軟物体(６)との接触領域にて導電性ラバー(53)が変形
し、コモン電極(51)と出力電極(52)を短絡させる。この
結果、接触領域の出力電極(52)から夫々出力が得られ、
該出力に基づいて、接触領域の位置及び面積を検知する
ことが出来る。In the free state, the common electrode (51) and the output electrode (52) are not electrically connected to each other, but the finger pieces (4) (4)
When the target flexible object (6) is gripped by, the conductive rubber (53) is deformed in the contact area with the target flexible object (6), and the common electrode (51) and the output electrode (52) are short-circuited. As a result, outputs are obtained from the output electrodes (52) in the contact area,
The position and area of the contact area can be detected based on the output.
【００１８】図４は、本発明に係る柔軟物体把持装置の
制御系の構成を表わしており、２指２自由度グリッパ
(２)に装備された触覚センサ(５)からの出力信号は、イ
ンターフェース(９)を経てマイクロコンピュータ(８)へ
入力される。角度センサ(31)からの出力信号は、Ａ／Ｄ
コンバータ(92)を経てマイクロコンピュータ(８)へ入力
される。又、マイクロコンピュータ(８)によって作成さ
れた駆動制御信号は、Ｄ／Ａコンバータ(91)を経てモー
タアンプ(93)に入力され、これによってアクチュエータ
(３)が駆動される。マイクロコンピュータ(８)にはメモ
リ(７)が接続されており、後述のティーチングモードで
算出される最適把持力と対象物体の体積との比Ａ等が格
納される。FIG. 4 shows the configuration of the control system of the flexible object gripping device according to the present invention, which is a two-finger two-degree-of-freedom gripper.
The output signal from the tactile sensor (5) equipped in (2) is input to the microcomputer (8) via the interface (9). The output signal from the angle sensor (31) is A / D
It is input to the microcomputer (8) via the converter (92). In addition, the drive control signal generated by the microcomputer (8) is input to the motor amplifier (93) via the D / A converter (91), whereby the actuator is driven.
(3) is driven. A memory (7) is connected to the microcomputer (8) and stores a ratio A, etc. of the optimum gripping force calculated in the teaching mode described later and the volume of the target object.
【００１９】図２は、指片(４)(４)によって対象柔軟物
体(６)を把持した状態における力のバランスを説明する
ものであって、対象柔軟物体(６)が滑り落ちない条件
は、下記数１で表わすことが出来る。FIG. 2 illustrates the balance of forces when the target flexible object (6) is gripped by the finger pieces (4) and (4). The conditions under which the target flexible object (6) does not slip down are as follows. , Can be expressed by the following equation 1.
【数１】２μＦ≧ｍｇ ここで、μはグリッパと対象柔軟物体の間の摩擦係数、
Ｆは把持力、ｍは対象柔軟物体の質量、ｇは重力加速度
である。2 μF ≧ mg where μ is the coefficient of friction between the gripper and the target flexible object,
F is the gripping force, m is the mass of the target flexible object, and g is the gravitational acceleration.
【００２０】又、対象柔軟物体の体積及び密度を夫々
Ｖ、ρとすると、上記数１は下記数２に変形される。When the volume and density of the target flexible object are V and ρ, respectively, the above equation 1 is transformed into the following equation 2.
【数２】Ｆ≧｛ρｇ／(２μ)｝Ｖ＝ＡＶ 従って、密度及び摩擦係数が同じであれば、最適把持力
Ｆopt(＝ＡＶ)は、物体の体積Ｖのみに比例することが
わかる。## EQU2 ## F ≧ {ρg / (2μ)} V = AV Therefore, if the density and the friction coefficient are the same, it can be seen that the optimum gripping force Fopt (= AV) is proportional to only the volume V of the object.
【００２１】そこで、本実施例では、先ずティーチング
モードにて、特定の材質からなる柔軟物体(６)を対象と
して、その物体の最適把持力と体積の比Ａを同定し、そ
の後の高速把持モードでは、同じ材質からなる柔軟物体
(６)を対象として、その物体の体積のみを検知し、これ
に比Ａを乗算することによって最適把持力を算出するの
である。Therefore, in the present embodiment, first, in the teaching mode, the flexible object (6) made of a specific material is targeted, and the optimum gripping force-volume ratio A of the object is identified, and thereafter, the high speed gripping mode. Then, a flexible object made of the same material
For (6), only the volume of the object is detected, and the optimum gripping force is calculated by multiplying this by the ratio A.
【００２２】図５は、ティーチングモードにおける動作
を表わしている。先ずステップＳ１にて、位置制御によ
って２指２自由度グリッパ(２)を対象柔軟物体(６)に接
近させ、開いた両方の指片(４)(４)の間に対象柔軟物体
(６)を挟み込んだ後、両指片を徐々に閉じる。FIG. 5 shows the operation in the teaching mode. First, in step S1, the two-finger two-degree-of-freedom gripper (2) is brought close to the target flexible object (6) by position control, and the target flexible object is held between both open finger pieces (4) and (4).
After sandwiching (6), gradually close both fingers.
【００２３】その後、ステップＳ２にて、触覚センサ
(５)の出力信号に基づいて、対象柔軟物体(６)との接触
面積の現在値Ｓnowが０を越えたかどうかを判断する。
ＹＥＳのときは、指片(４)(４)が対象柔軟物体(６)に接
触したものとして、次にステップＳ３にて、指片間の距
離、即ち対象柔軟物体(６)の直径からその体積Ｖを計測
する。Then, in step S2, the tactile sensor
Based on the output signal of (5), it is determined whether the current value Snow of the contact area with the target flexible object (6) has exceeded 0.
If YES, it is assumed that the finger pieces (4) and (4) are in contact with the target flexible object (6). Then, in step S3, the distance between the finger pieces, that is, the diameter of the target flexible object (6) Measure the volume V.
【００２４】その後、ステップＳ４にて力指令モード
(トルク制御モード)に切り換えて、ステップＳ５にて把
持力指令値Ｆrefを初期値Ｆoに設定する。次にステップ
Ｓ６にて接触面積の現在値の増分δＳnowが０であるか
どうかを判断し、ＹＥＳのときは、接触状態が安定した
ものとして、ステップＳ７に移行し、触覚センサ(５)の
出力信号に基づいて、そのときの接触面積Ｓoを計測す
る。続いて、テップＳ８にて、接触面積Ｓoを体積Ｖで
除算することによって、対象柔軟物体(６)の柔軟度を表
わすパラメータＣを算出する。Then, in step S4, the force command mode is set.
By switching to (torque control mode), the gripping force command value Fref is set to the initial value Fo in step S5. Next, in step S6, it is determined whether or not the increment δSnow of the current value of the contact area is 0. If YES, it is determined that the contact state is stable and the process proceeds to step S7 to output the tactile sensor (5). The contact area So at that time is measured based on the signal. Subsequently, at step S8, the contact area So is divided by the volume V to calculate the parameter C representing the flexibility of the target flexible object (6).
【００２５】その後、ステップＳ９にてマニピュレータ
(１)によるリフティングを開始し、ステップＳ１０に
て、接触領域の重心位置の変化δＧnow、即ち対象柔軟
物体(６)の滑り量が０であるかどうかを判断する。ＮＯ
のときは、対象柔軟物体(６)が滑り落ちていると判断
し、ステップＳ１１にて、把持力の指令値Ｆrefを下記
数３に基づいて増大させる。Then, in step S9, the manipulator
The lifting according to (1) is started, and in step S10, it is determined whether or not the change δGnow of the center of gravity of the contact area, that is, the slip amount of the target flexible object (6) is zero. NO
In the case of, it is determined that the target flexible object (6) is slipping down, and in step S11, the command value Fref of the gripping force is increased based on the following expression 3.
【数３】Ｆref＝Ｆref＋Ｋ×(１／Ｃ)×δＧnow ここで、Ｋは滑りフィードバックゲインである。## EQU3 ## Fref = Fref + K × (1 / C) × δG now where K is a slip feedback gain.
【００２６】これによって、対象柔軟物体(６)の柔軟度
を加味した適切な把持力の増分が与えられ、迅速な滑り
フォードバック把持動作が行なわれる。その後、ステッ
プＳ１０にてＹＥＳと判断されたときは、対象柔軟物体
(６)の滑りが止まったものとして、そのときの物体把持
力指令値Ｆrefを最適把持力Ｆoptとする。As a result, an appropriate increment of the gripping force in consideration of the flexibility of the target flexible object (6) is given, and a quick sliding Fordback gripping operation is performed. After that, if YES is determined in step S10, the target flexible object
Assuming that the slip of (6) has stopped, the object gripping force command value Fref at that time is set as the optimum gripping force Fopt.
【００２７】最後に、ステップＳ１２にて、上記の最適
把持力Ｆoptを体積Ｖで除算して、前述の数２中の比Ａ
の値を算出して、その結果を図４のメモリ(７)に格納
し、ティーチングを終了する。Finally, in step S12, the optimum gripping force Fopt is divided by the volume V to obtain the ratio A in the above equation 2.
Value is calculated, the result is stored in the memory (7) of FIG. 4, and teaching is completed.
【００２８】高速把持モードにおいては、図６のステッ
プＳ２１にて、位置制御によって２指２自由度グリッパ
(２)を対象柔軟物体(６)に接近させ、開いた両方の指片
(４)(４)の間に対象柔軟物体(６)を挟み込んだ後、両指
片を徐々に閉じる。In the high-speed gripping mode, the two-finger two-degree-of-freedom gripper is controlled by position control in step S21 of FIG.
Bring (2) close to the target flexible object (6) and open both fingers
(4) After sandwiching the target flexible object (6) between (4), gradually close both finger pieces.
【００２９】その後、ステップＳ２２にて、触覚センサ
(５)の出力信号に基づいて、対象柔軟物体(６)との接触
面積の現在値Ｓnowが０を越えたかどうかを判断する。
ＹＥＳのときは、指片(４)(４)が対象柔軟物体(６)に接
触したものとして、次にステップＳ２３にて、指片間の
距離、即ち対象柔軟物体(６)の直径からその体積Ｖを計
測する。Thereafter, in step S22, the tactile sensor
Based on the output signal of (5), it is determined whether the current value Snow of the contact area with the target flexible object (6) has exceeded 0.
If YES, it is assumed that the finger pieces (4) and (4) are in contact with the target flexible object (6), and then in step S23, the distance between the finger pieces, that is, the diameter of the target flexible object (6) Measure the volume V.
【００３０】その後、ステップＳ２４にて力指令モード
に切り換えて、ステップＳ２５にてメモリからＡの値を
読み出し、最適把持力Ｆoptを下記数４から算出する。Thereafter, the force command mode is switched to in step S24, the value of A is read from the memory in step S25, and the optimum gripping force Fopt is calculated from the following equation 4.
【数４】Ｆopt＝Ａ×Ｖ[Equation 4] Fopt = A × V
【００３１】次にステップＳ２６にて、算出された最適
把持力Ｆoptを設定して、対象柔軟物体(６)を把持し、
持ち上げる。その後、同一の材質からなる他の柔軟物体
の把持を行なうときは、ティーチングモードを設定する
ことなく、同一の比例係数Ａを用いた高速把持モードの
みによって、物体把持を行なう。Next, in step S26, the calculated optimum gripping force Fopt is set to grip the target flexible object (6),
lift. After that, when another flexible object made of the same material is gripped, the object is gripped only in the high speed gripping mode using the same proportional coefficient A without setting the teaching mode.
【００３２】上述の柔軟物体把持装置によれば、安価な
触覚センサの装備によって、柔軟物体の把持が可能であ
る。又、同一の材質からなる複数の柔軟物体を対象とす
る物体把持においては、最初にティーチングモードを１
回だけ実行すれば、後は高速把持モードを繰り返すこと
によって、迅速な把持動作が実現される。According to the above-mentioned flexible object gripping device, it is possible to grip a flexible object by using an inexpensive tactile sensor. When grasping a plurality of flexible objects made of the same material, the teaching mode is first set to 1
If it is executed only once, a rapid gripping operation is realized by repeating the high speed gripping mode thereafter.
【００３３】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。例えば、触覚センサ(５)は図３に示す構成
に限らず、抵抗変化を検知する方式のもの等、周知の種
々の触覚センサを採用することが出来る。又、把持対象
となる物体は、球形に限らず、円柱状、或いはこれらの
近似形状であっても、同様の原理で本発明を実施するこ
とが出来る。The above description of the embodiments is for explaining the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or limiting the scope. The configuration of each part of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the technical scope described in the claims. For example, the tactile sensor (5) is not limited to the configuration shown in FIG. 3, but various well-known tactile sensors such as those that detect resistance changes can be adopted. The object to be grasped is not limited to the spherical shape, and may be a cylindrical shape or an approximate shape thereof, and the present invention can be implemented on the same principle.
【図１】本発明に係る柔軟物体把持装置の正面図であ
る。FIG. 1 is a front view of a flexible object gripping device according to the present invention.
【図２】物体を把持した状態の力のバランスを説明する
図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a balance of forces when an object is gripped.
【図３】触覚センサの構成を示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a tactile sensor.
【図４】柔軟物体把持装置の制御系を示すブロック図で
ある。FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the flexible object gripping device.
【図５】ティーチングモードの動作を表わすフローチャ
ートである。FIG. 5 is a flowchart showing an operation in a teaching mode.
【図６】高速把持モードの動作を表わすフローチャート
である。FIG. 6 is a flowchart showing an operation in a high speed grip mode.
(１) マニピュレータ (２) ２指２自由度グリッパ (３) アクチュエータ (31) 角度センサ (４) 指片 (５) 触覚センサ (６) 対象柔軟物体 (1) Manipulator (2) Two-finger two-degree-of-freedom gripper (3) Actuator (31) Angle sensor (4) Finger piece (5) Tactile sensor (6) Target flexible object
Claims (3)
に装備されて、球形、円柱状、或いはこれらと近似した
形状の柔軟な対象物体を、複数本の指片により周囲から
把持して持ち上げる柔軟物体把持装置に於いて、各指片
の対象物体との接触部には、対象物体との接触面全域に
広がる触覚センサが取り付けられ、これらの指片の開閉
動作を制御する制御回路は、 触覚センサの出力信号に基づいて、指片が対象物体に接
触したことを検知すると共に、そのときの指片の開き量
から対象物体の大きさを認識する手段と、 触覚センサの出力信号に基づいて、指片が所定の把持力
で対象物体を把持したときの対象物体との接触領域の広
さを検知する手段と、 検知された対象物体の大きさと接触領域の広さの比か
ら、対象物体の柔軟度を導出する手段と、 導出された対象物体の柔軟度に応じた物体把持制御を実
行する手段とを具えた柔軟物体把持装置。1. A flexible object which is equipped at the output part of a manipulator so that it can be opened and closed, and which lifts a flexible target object having a spherical shape, a cylindrical shape, or a shape similar to these by gripping it from the surroundings with a plurality of finger pieces. In the gripping device, a tactile sensor that spreads over the entire contact surface with the target object is attached to the contact part of each finger piece with the target object, and the control circuit that controls the opening and closing operation of these finger pieces is Based on the output signal of the, the means for detecting that the finger touches the target object, and recognizing the size of the target object from the opening amount of the finger at that time, and based on the output signal of the tactile sensor, The means for detecting the size of the contact area with the target object when the finger grips the target object with a predetermined grip force, and the ratio of the size of the detected target object to the size of the contact area Means to derive flexibility And a means for executing object gripping control according to the derived flexibility of the target object.
体の把持状態での滑りを検知しつつ、物体把持力を前記
導出された柔軟度に応じた増分値で増大させ、滑りなく
物体を把持出来る最適な物体把持力を設定する請求項１
に記載の柔軟物体把持装置。2. A means for executing object gripping control detects a slip of a target object in a gripped state, increases the object gripping force by an increment value according to the derived flexibility, and detects an object without slipping. The optimum object gripping force for gripping is set.
The flexible object gripping device according to.
に装備されて、球形、円柱状、或いはこれらと近似した
形状の柔軟な対象物体を、複数本の指片により周囲から
把持して持ち上げる柔軟物体把持装置に於いて、各指片
の対象物体との接触部には、対象物体との接触面全域に
広がる触覚センサが取り付けられ、これらの指片の開閉
動作を制御する制御回路は、対象物体の把持を試行する
ことによって、該物体に対する最適把持力と物体の大き
さの間の比例関係を同定するティーチングモードと、テ
ィーチングモードにて同定された比例関係に基づいて、
最適把持力による対象物体の高速把持を実行する高速把
持モードとを有し、 触覚センサの出力信号に基づいて、指片が対象物体に接
触したことを検知すると共に、そのときの指片の開き量
から対象物体の大きさを認識する手段と、 ティーチングモードにて、触覚センサの出力信号に基づ
いて、指片が所定の把持力で対象物体を把持したときの
対象物体との接触領域の広さを検知する手段と、 検知された対象物体の大きさと接触領域の広さの比か
ら、対象物体の柔軟度を導出する手段と、 ティーチングモードにて、触覚センサの出力信号に基づ
いて、対象物体の把持状態での滑りを検知しつつ、物体
把持力を前記導出された柔軟度に応じた増分値で増大さ
せ、滑りなく物体を把持出来る最適な物体把持力を検知
する手段と、 検知された最適な物体把持力と物体の大きさから、両者
の比例関係を規定する手段と、 高速把持モードにて、前記規定された比例関係に基づい
て、検知された物体の大きさから最適な物体把持力を算
出する把持力算出手段とを具えている柔軟物体把持装
置。3. A flexible object which is equipped at an output part of a manipulator so as to be capable of opening and closing and holds a flexible target object having a spherical shape, a columnar shape, or a shape similar to these, from the surroundings by a plurality of finger pieces and lifting it. In the gripping device, a tactile sensor that spreads over the entire contact surface with the target object is attached to the contact portion of each finger piece with the target object, and the control circuit that controls the opening / closing operation of these finger pieces is the target object. Based on the proportional relationship identified in the teaching mode and the teaching mode for identifying the proportional relationship between the optimum gripping force for the object and the size of the object by attempting to grasp the object,
It has a high-speed gripping mode that performs high-speed gripping of the target object by the optimum gripping force, detects that the fingertip has touched the target object based on the output signal of the tactile sensor, and opens the fingertip at that time. A means for recognizing the size of the target object from the amount of the target object, and a wide contact area with the target object when the finger grips the target object with a predetermined gripping force based on the output signal of the tactile sensor in the teaching mode. Of the target object based on the ratio between the detected size of the target object and the width of the contact area, and the target mode based on the output signal of the tactile sensor in the teaching mode. A means for detecting an optimum object gripping force capable of gripping an object without slipping while increasing the object gripping force by an increment value according to the derived flexibility while detecting a slip in an object gripping state; Best suited A means for defining a proportional relationship between the object gripping force and the size of the object, and an optimum object gripping force from the detected object size based on the specified proportional relationship in the high speed gripping mode. A flexible object gripping device comprising a gripping force calculating means for calculating.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15238195A JPH08323678A (en) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | Soft object grip device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP15238195A JPH08323678A (en) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | Soft object grip device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08323678A true JPH08323678A (en) | 1996-12-10 |
Family
ID=15539289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15238195A Pending JPH08323678A (en) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | Soft object grip device |
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