JPS5976795A - Manipulator - Google Patents

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、作用している力と力の作用点、移動させる
物体の重さと重心位置、および物体を把持している力と
把持している位置を求めることができるマニピュレータ
に関するものである。[Detailed Description of the Invention] This invention is capable of determining the acting force and the point of application of the force, the weight and center of gravity of the object to be moved, and the force and gripping position of the object. It concerns manipulators.

従来のマニピュレータにおいては、移動させる物体の重
さおよびその物体を把持している力をマニュープレータ
に貼ったストレインゲージにより測定しながら作動する
ものはあったが、一つの弾性体に貼ったストレインゲー
ジによって物体の重心位置と把持している位置も求める
ことができるものはなかった。物体を正確に把持するに
は把持している位置を、定められた位置に正しく物体を
置くには物体の重心位置を求める必要がある。物体の位
置をフォトセンサなどで測定したり、把持位置を圧力セ
ンサで測定しているものはあるが、−つの弾性体にスト
レインゲージを貼っただけのこの方法のように安価には
できない。Some conventional manipulators operate while measuring the weight of the object to be moved and the force with which the object is gripped using a strain gauge attached to the manipulator. There was no gauge that could determine the center of gravity of an object and the position of the object being gripped. In order to accurately grasp an object, it is necessary to determine the position at which the object is being grasped, and in order to correctly place the object in a determined position, it is necessary to determine the position of the center of gravity of the object. There are methods that measure the position of an object using a photosensor or the like, or the gripping position using a pressure sensor, but these methods cannot be made as cheaply as this method, which simply attaches a strain gauge to two elastic bodies.

このマニピュレータは、第１図のように二本のフィンガ
ー（１）　（２）により構成されており、物体（２）を
横から挾んで移動させる形式のものである。フィンガー
（１）　（２）の内部は、第２図のようになっており、
弾性体（３）の横側と縦側にそれぞれ穴があけられてお
り、その穴はスリットによって結ばれている。This manipulator is composed of two fingers (1) and (2) as shown in Fig. 1, and is of a type that moves an object (2) by holding it from the side. The inside of fingers (1) and (2) is as shown in Figure 2.
Holes are made on the horizontal and vertical sides of the elastic body (3), and the holes are connected by slits.

弾性体（３）は、フィンガーケース（４）の中に入って
おり、フィンガーケース（４）の端は防じん用ゴム（５
）によってシールされている。第３図、第４図に示すよ
うに、弾性体（３）に作られる４つづつの切欠き形状お
よび寸法は等しく作り、それら４つの切欠きが長方形状
に並ぶようにする。そして、それらの切欠きの内側と外
側にストレインゲージ（６）〜（ハ）を１枚づつ、合計
１６枚貼る。The elastic body (3) is contained in a finger case (4), and the end of the finger case (4) is covered with dustproof rubber (5).
) is sealed by. As shown in FIGS. 3 and 4, the four notches made in the elastic body (3) are made equal in shape and size, and the four notches are arranged in a rectangular shape. Then, stick one strain gauge (6) to (c) on the inside and outside of those notches, for a total of 16 pieces.

ストレインゲージ（６）〜（９）およびα尋〜（１カを
それぞれ第５図のようにブリッジ回路を組み、定電圧Ｖ
ｃを加える。また、ストレインゲージ（１０）〜０′３
および０印〜Ｑ］）を第６図のようにブリッジ回路を組
み、同様に定電圧Ｖｃを加える。Strain gauges (6) to (9) and α fathom to (1 gauge) are each assembled into a bridge circuit as shown in Figure 5, and a constant voltage V
Add c. Also, strain gauge (10) ~ 0'3
and 0 mark to Q]) to form a bridge circuit as shown in FIG. 6, and apply a constant voltage Vc in the same manner.

このようにすると、フィンガーに加わった力に比例した
出力ｖ１を発生するので、ストレインゲージ（６）〜（
９）のブリッジ回路で物体の重さ、ストレインゲージα
４）〜０ηのブリッジ回路で把持力が検出できる。第６
図における出力ｖ２は、二つの切欠き部の中間から荷重
点捷での距離と力との積に比例するので、出力値■２を
出力値■１で割ることにより、距離に比例した値が求ま
る。そこで、ストレインゲージ（１０）〜０３のブリッ
ジ回路の出力ｖ２を、ストレインゲージ（６）〜（９）
のブリッジ回路の出力■１で割ること駅より、物体の重
心までの距離を、同様にして把持している位置が求まる
。In this way, an output v1 proportional to the force applied to the finger is generated, so strain gauges (6) to (
9) In the bridge circuit, the weight of the object, strain gauge α
4) Grip force can be detected with a bridge circuit of ~0η. 6th
The output v2 in the figure is proportional to the product of the distance and force from the middle of the two notches to the load point, so by dividing the output value ■2 by the output value ■1, a value proportional to the distance can be obtained. Seek. Therefore, the output v2 of the bridge circuit of strain gauges (10) to 03 is
From the output of the bridge circuit ■Divide by 1, the distance to the center of gravity of the object is similarly determined, and the gripping position is found.

これらの原理の概略を第７図を使って簡単に説明すると
、切欠き部には±Ｗ　Ｌ　／　’Ｉのモーメントと、張
力または圧縮力Ｗ−Ｊ！／Ｓによるひずみが発生してい
る。第５図のブリッジ回路ではＷｌ／Ｓによるひずみの
出力を除去し、ＷＬ／４のモーメントによるひずみの出
力のみを取り出すので、荷重（力）が求まる。第６図の
回路ではモーメントＷ　Ｌ　／　４によるひずみの出力
を除去し、ｗＩ／ｓによるひずみの出力のみを取り出す
。Ｓは一定、Ｗはすでに求まっているので、荷重点１が
求まる。To briefly explain the outline of these principles using Fig. 7, there is a moment of ±W L / 'I and a tension or compression force W-J! in the notch. /S distortion is occurring. In the bridge circuit of FIG. 5, the strain output due to Wl/S is removed and only the strain output due to the moment WL/4 is taken out, so the load (force) can be determined. In the circuit shown in FIG. 6, the strain output due to the moment W L /4 is removed, and only the strain output due to wI/s is taken out. Since S is constant and W has already been determined, load point 1 can be determined.

この場合、切欠き部の厚さが薄いと、モーメントＷＬ／
４によるひずみが、Ｗ！／Ｓによるひずみに比較して大
きくなり、距離のノが求めにくくなる。ＷＬ／４による
ひずみと、荷重点が一番離れた場合のＷノ／Ｓによるひ
ずみがほぼ等しくしておくと、距離ｌが求めやすくなる
。In this case, if the thickness of the notch is thin, the moment WL/
The strain caused by 4 is W! This is larger than the distortion caused by /S, making it difficult to determine the distance. If the strain due to WL/4 and the strain due to W/S when the load point is farthest from each other are approximately equal, it becomes easier to determine the distance l.

荷重（力）を測定するために、ストレインゲージを外側
に、距離を求めるためには内側に貼ったが、逆でも測定
可能である。しかし、距離を求めるだめのストレインゲ
ージは曲率の大きい側に貼ると出力が太きくな９、距離
が求めやすい。ストレインゲージを弾性体（３）の幅に
対して中央に貼ることによって、異なる方向からの力に
よる出力はほとんど出ない。また、弾性体（３）の長手
方向の力、又は弾性体をねじる力による出力もほとんど
出ない。In order to measure the load (force), the strain gauge was pasted on the outside, and to find the distance, it was pasted on the inside, but measurements can also be made the other way around. However, if the strain gauge used to determine distance is attached to the side with greater curvature, the output will be thicker9, making it easier to determine distance. By attaching the strain gauge to the center of the width of the elastic body (3), almost no output is generated due to forces from different directions. Further, almost no output is generated due to the force in the longitudinal direction of the elastic body (3) or the force that twists the elastic body.

この方法では荷重分布や力の分布は求めることはできな
いが、多くの圧力センサを並べずに、荷重分布中心や力
の分布中心を求めることができる。Although the load distribution and force distribution cannot be determined using this method, the load distribution center and force distribution center can be determined without arranging many pressure sensors.

マニュピレータでは、荷重の重心がどこであるか又はフ
ィンガーのどのあたシで把持しているかの概略が分れば
十分であるので、実用に十分役立つことはもちろんのこ
と、安価に作ることができる。In a manipulator, it is sufficient to know roughly where the center of gravity of the load is or which finger is gripping it, so it is not only useful for practical use, but also can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はマニピュレータの動作図、第２図はフィンガー
の内部の斜視図、第６図はフィンガーの側面図、第４図
はフィンガーの上面図、第５図は荷重または力を検出す
るためのブリッジ回路図、第６−図は荷重点または力の
作用点を検出するためのブリッジ回路図、第７図は動作
原理の説明のための図である。 （１）・・フノンガー　（２）・・・物体　（３）・・
・弾性体（４）　　フィンガーケース　（５）　　防じ
ん用ゴム（６）〜ｅ１）・ストレインゲージ 特許出願人　　落　合　芳　博Fig. 1 is an operational view of the manipulator, Fig. 2 is a perspective view of the inside of the finger, Fig. 6 is a side view of the finger, Fig. 4 is a top view of the finger, and Fig. 5 is a view of the inside of the finger. FIG. 6 is a bridge circuit diagram for detecting a load point or a point of force application, and FIG. 7 is a diagram for explaining the operating principle. (1)...Hnongar (2)...Object (3)...
・Elastic body (4) Finger case (5) Dust-proof rubber (6) to e1) ・Strain gauge patent applicant Yoshihiro Ochiai

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １　同じ形状の４つの切欠きが長方形状に並ぶように、
一つの弾性体に穴をあけることにより、横側と縦側にそ
れぞれ４カ所の切欠き部を作り、その切欠きを作るため
にあけた穴をスリットで結び、弾性体が平行四辺形状に
微小量たわむようにし、切欠き部の両側に１枚づつスト
レインゲージを貼シ、横側にあけた穴による切欠き部の
外側に貼った４枚のストレインゲージによシ垂直方向の
力、または荷重を求め、縦側にあけた穴による切欠き部
の外側に貼った４枚のストレインゲージによシ水平方向
の力、または把持力を求め、横側にあけた穴による切欠
き部の内側に貼った４枚のストレインゲージによる出力
と外側に貼った４枚のストレインゲージによる出力の比
よシ垂直方向の力の掛っている中心位置を求め、同様に
して、縦側にあけた穴による切欠き部に貼ったストレイ
ンゲージの出力の比より、水平方向の力の中心位置また
は把持している位置を求めることができるようにしたマ
ニピュレータ。1. Arrange the four notches of the same shape in a rectangular shape.
By drilling holes in one elastic body, four notches are made on each of the horizontal and vertical sides, and the holes drilled to make the notches are connected with slits, making the elastic body microscopic in the shape of a parallelogram. One strain gauge is pasted on each side of the notch, and the vertical force or load is measured by the four strain gauges pasted on the outside of the notch using holes drilled on the sides. Determine the force in the horizontal direction or gripping force using four strain gauges attached to the outside of the notch formed by the hole drilled on the vertical side, and Find the center position where the vertical force is applied by comparing the output from the four strain gauges attached to the outside and the output from the four strain gauges attached to the outside. A manipulator that can determine the center position of horizontal force or the gripping position from the ratio of the output of a strain gauge attached to the notch.