JPS62120990A - ハンド制御方式 - 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 次の順序で、本出願の各発明を説明する。

Ａ、概要 Ｂ、産業上の利用分野 Ｃ１従来の技術（第５図〜第７図） Ｄ９発明が解決しようとする問題点 Ｅ６問題点を解決するための手段（第１図、第２図） Ｅｌ、第１の発明の手段（第１図） Ｅ２．第２の発明の手段（第２図） Ｆ０作用（第１図、第２図） Ｆ＋、第１の発明の作用（第１図） Ｆ２．第２の発明の作用（第２図） Ｇｔ、第１の発明の実施例（第３図） Ｇ１１．第１の発明の実施例の入力（第３図）Ｇ１２．
第２の発明の実施例の動作（第３図）Ｇ２．第２の発明
の実施例の入力（第４図）Ｇ２□、第２の発明の実施例
の入力（第４図）Ｇ２２．第２の発明の実施例の動作（
第４図）Ｈ０発明の効果 Ａ〔概　要〕 第１の発明は、２本の互いに独立に運動可能上をするハ
ンドの制御方式において、各指は独立のアクチュエータ
で駆動され、一方の指は位置制御手段によって位置制御
され、他方の指は力制御手段によって力制御される。こ
れにより、把持力と位置のデュアル制御を行うことが出
来、把持する物品が柔軟又はもろい材質のものであって
も、それらを損傷させることなく確実に把持して所定位
置まで正しく持って行くことが出来る。

第２の発明は、第１の発明において、更に各アクチュエ
ータに対する制御信号を位置制御手段及び力制御手段の
出力する各制御信号の結合によって生成する。これによ
り前記第１発明の作用効果の他、結合態様を変えること
により、開閉幅、把持力、位置の各制御及び位置と力の
ハイブリット制御を行うことが出来る。

Ｂ〔産業上の利用分野〕 本出願に係る各発明は、自動機械やロボットにおける物
品把持用のハンドの制御方式、特に柔軟な物品把持用の
ハンドに好適な制御方式に関する。

自動機械やロボット等では、ハンドにより物品の把持、
挿入、はめ合い、組合等の作業を行っているが、対象物
品が柔軟な材質の場合は、把持力が大きいと、対象物品
を変形させたり、傷をつけたり、場合によっては破損す
る恐れがある。

又、ハンドにより把持された対象物品を相手部品の所定
位置に持って行く場合は、対象物品を相手部品の所定位
置の近傍まで移動した後、ハンド位置を所定位置に正し
く持って行く為に所定位置近傍においてハンド位置の微
細な調整が出来る様にすることが必要である。

この為、柔軟な物品把持物のハンドにおいては、対象物
品に損傷や変形を与えることなく確実に把持出来るよう
に対象物品の堅さや材質等に応じて把持力を調整するこ
とが可能であると共に、対象物品を所定の位置に正しく
持って来る為にハンド位置を微細に調整できるハンド制
御方式の開発が望まれている。

Ｃ〔従来の技術〕 第５図〜第７図は、従来のハンド制御方式を示したもの
である。

第５図のハンド制御方式（Ａ）は、ハンドの開閉幅を制
御するものである。図において、２１０はハンドで、ね
じ軸２１５及び２１６で開閉移動する指２１１及び２１
２を備えている。ねじ軸２１５及び２１６は、それぞれ
に固定された歯車２１３及び２１４によって係合してい
る。２２１は、ねじ軸２１６を駆動するモータ、２２２
はモータ２２１の駆動回路である。２５０は、ハンド２
１０の位置目標値Ｘｒ及び力目標値Ｆｒを設定する計算
機である。

第５図において、２３１は位置制御回路、２３２はモー
タ２２１の回転位置を検出するエンコーダ、２３３はエ
ンコーダ２２２の出力からハンドの現在位置の値（位置
を旨示値）Ｘｓを検出する変位センサ回路、２３４はハ
ンド２１０の位置目標値Ｘｒとフィードバンクされた位
置指示値Ｘｓとの差を検出する加算器、２３５は計算機
２５０から出力されたデジタルの位置目標値Ｘｒをアナ
ログの位置目標値Ｘｒに変換するＤ／Ａ変換器である。

この入力において、変位センサ回路２２３の出力した位
置指示値Ｘｓと計算ｔｌｌ１２５０の指示する位置目標
値Ｘｒとの間に差があると、加算器２３４は、その差信
号を位置制御回路２３１に加える。

位置制御回路２３１は、入力された差信号の正負に応じ
て駆動回路２２２を介してモータ２２１を正又は逆方向
に回動駆動する。

これにより、Ｘｒ＞Ｘｓの場合は指２１１及び２１２は
共に閉じる方向に移動し、Ｘｒ＜Ｘｓの場合は指２１１
及び２１２は共に開く方向に移動して、指２１１及び２
１２の間隔が所定のＸｒになる様に制御される。

この様に、第５図のハンド制御方式（Ａ）によれば、ハ
ンド２１０の２本の指２１１及び２１２の開閉幅を制御
することが出来る。然しなから、第５図の制御方式では
ハンド２１０の先端位置制御即ち指２１１及び２１２の
位置制御は行うことが出来ないので、位置制御は、ロボ
ット自体を位置制御することにより行われていた。

第６図のハンド制御方式（Ｂ）は、ハンドの把持力を制
御するものである。図において、ハンド２１０内の指２
１１及び２１２、ねじ軸２１５及び２１６、歯車２１３
及び２１４の入力、モータ２２１、駆動回路２２２、計
算機２５０の各入力は、第５図と同じである。

指２１１の先端部分に組込まれた２１７は力センサであ
る。２４１は力制御回路、２４２は力センサ２１７の出
力から現在の力値（力指示値）ＦＳを出力する力センサ
回路、２４３はハンド２１０の力目標値Ｆｒと力指示値
Ｆｓとの差を検出する加算器、２４４はＤ／Ａ変換器で
ある。

この入力において、力センサ回路２４２の出力した力指
示値ＦＳと計算機２５０の指示する力目標値との間に差
があると、加算器２４３は、その差信号を力制御回路２
４１に加える。

力制御回路２４１は、入力された差信号の正負に応じて
駆動回路２２２を介してモータ２２１を正又は逆方向に
回転駆動する。

これにより、Ｆｒ＞Ｆｓの場合はｔ１２１１及び２１２
は共に閉じる方向に移動し、Ｆｒ＜Ｆｓの場合は指２１
１及び２１２は共に開く方向に移動して、指２１１及び
２１２間に所定の把持力Ｆｒが作用する様に制御される
。

この様に、第６図のハンド制御方式（Ｂ）によれば、ハ
ンド２１０の２本の指２１１及び２１２間に作用する力
即ち把持力を制御することが出来る。然しながら、第６
図の制御方式ではハンド２１０の先端位置制御即ちｔ旨
２１１及び２１２の位置制御は行うことが出来ないので
、位置制御は、ロボット自体を位、力制御することによ
り行われていた。

第７図のハンド制御方式（ｃ）は、ハンドの開閉幅及び
把持力の両者を制御するものである。図において、モー
タ２２１１駆動回路２２２、位置制御回路２３１、エン
コーダ２３２、変位センサ回路２３３、加算器２３４、
Ｄ／Ａ変換器２３５の各入力は、第５図と同じである。

又、センサ２１０、力制御回路２４１、力センサ回路２
４２、加算器２４３、Ｄ／Ａ変換器２４４の各入力は、
第６図と同じである。

計算機２５０は、位置目標値Ｘｒ及び力目標値Ｆｒの両
者を上水する。

２７０は制御入力分配手段で、重み係数Ｓを有する位置
制御入力分配器２７１、重み係数（１−８）を有する力
制御入力分配器２７２、両分配器の出力を線形結合する
加算器２７３を備えている。

この入力において、重み係数Ｓ＝１の場合には、加算器
２７３には位置制御回路２３１の出力のみが加えられ、
駆動回路２２２を介してモータ２２１を回転駆動する。

従って、この場合は、第５図と同じハンドの開閉幅制御
が行われる。

重み係数Ｓ＝０の場合には、加算器２７３には力制御回
路２４１の出方のみが加えられ、駆動回路２２２を介し
てモータ２２１を回転駆動する。

従って、この場合は、第６図と同じハンドの把持力制御
が行われる。

重み係数Ｓがｏ＜ｓ＜１の場合は、位置と刀のハイブリ
ッド制御が行われる。

この様に、第７図のハンド制御方式（ｃ）によれば、重
み係数Ｓの値を切替えることにより、開閉幅制御、把持
力制御、両者のハイブリッド制御等に制御モードを切替
えることが出来る。然しながら、第７図の制御方式では
ハンド２１０の先端位置制御、即ちハンド自体で物品を
把持しなからその、指２１１及び２１２の先端を微細に
動かす位置制御は行うことが出来ない。その位置制御は
、ロボット自体を位置制御することにより行われていた
。

Ｄ〔発明が解決しようとする問題点〕 人間が手作業により物品あ挿入や組立作業を行う場合に
は、対象物品を指で把持しながら相手部品の所定の穴や
凹部近傍まで持って行った後、指先端を小刻みに動かし
、対象物品に位置ずれによる外力が掛らない様にして穴
や凹部に挿入し、組立てを行っている。

この様に、ハンド２１０により対象物品を所定の位置に
正しく持って来る為には、ハンド２１０により対象物品
を適正な把持力で把持して所定の位置の近傍まで持って
来た後、指２１１及び２１２の先端位置を微細に位置制
御出来ること、即ちハンド２１０の指２１１及び２１２
の位置制御と把持力の両者を共に制御出来ることが必要
である。

然しなから、従来のハンド制御方式は、前述の様に、ハ
ンドの把持力、開閉幅制御のいずれか一方、又はハイブ
リッド制御を行うのみで、ハンド自体がその先端の微細
な位置制御を行うことは出来ないという問題があった。

従来のハンド制御方式は、その位置制御は何れもロボッ
ト等位置全体の位置制御を行うことにより行っているが
、位置全体の位置制御は、機械系に存在する摩擦やヒス
テリシス等の非線形動作特性の為、ハンド２１０の指２
１１及び２１２の先端位置を微細に制御することは困難
であるという問題があった。

本出願の各発明は、ハンド２１０の指２１１及び２１２
の把持力及び位置の両者を共に制御可能なハンド制御方
式（第１の発明）及び把持力、開閉幅及び位置等の制御
が共に可能なハンド制御方式（第２の発明）を提供する
ことを目的とする。

Ｅ〔問題点を解決するための手段〕 従来のハンド制御方式における前述の問題点を解決する
為に本出願の明ＩＩ書の特許請求の範囲の第１番目及び
第２番目に記載された各発明（前者を第１の発明、後者
を第２の発明という）の講じた各手段を、第１図及び第
２図を参照して説明する。

Ｅｌ　（第１の発明の手段） 第１の発明の手段を、第１図を参照して説明する。

第１図は、第１の発明の入力をプロ・ツク図で示したも
のである。

第１図において、１１０はハンドで、互いに独立に運動
可能な第１指１１１及び第２指１１２を有している。

１３０は第１アクチュエータで、第１指１１１を駆動す
る。

１５０は力制御手段で、第１指１１１に作用する把持力
Ｆｆを検出し、それが所定の力目標値Ｆｒとなる様に第
１アクチュエータ１３０の駆動動作を制御する力制御信
号Ｕｆを発生する。

１２０は第２アクチュエータで、第２指１１２を駆動す
る。

１４０は位置制御手段で、第２指１１２の位置Ｘｐを検
出し、それが所定の位置目標値Ｘｒとなる様に第２アク
チュエータ１２０の駆動動作を制御する位置制御信号Ｕ
ｐを発生する。

Ｅ２　　（第２の発明の手段） 第２の発明の手段を、第２図を参照して説明する。

第２図は、第２の発明の入力をブロック図で示したもの
である。

第２図において、ハンド１１０、第１指１１１、第２指
１１２、第１アクチュエータ１３０、力制御手段１５０
、第２アクチュエータ１２０、位置制御手段１４０につ
いては、第１図で説明したとおりである。

１６０は制御入力分配手段で、位置制御手段１４０から
入力される位置制御手段Ｕｐ及び力制御手段１５０から
入力される力制御信号Ｕｆを結合して、第１アクチュエ
ータ１３０の駆動動作を制御する第１アクチュエータ制
御信号Ｕ１及び第２アクチュエータ１２０の駆動動作を
制御する第２アクチュエータ制御信号Ｕ２を発生する。

Ｆ〔作　用〕 Ｆ＋　　（第１の発明の作用） 位置制御手段１４０に所望の位置目標値Ｘｒが設定され
、力制御手段１５０に所望の力目標値Ｆ「が設定される
。

位置制御手段１４０は、第２指１１２の位置Ｘｐを検出
し、その位置Ｘｐが所定の位置目標値Ｘｒとなる様に第
２アクチュエータ１２０の駆動動作を制御する位置制御
信号Ｕｐを発生して、第２アクチュエータ１２０に加え
る。

第２アクチュエータ１２０は、入力された位置制御信号
Ｕｐに従って第２指１１２を駆動する。

これにより、第２指１１２の位置は、設定された位置目
標値Ｘｒをとる様に追従制御される。

一方、力制御手段１５０は、第１指１１１に作用する把
持力Ｆｆを検出し、その把持力Ｆｆが設定された力目標
値Ｆｒとなる様に第１アクチュエータの駆動動作を制御
する力制御信号Ｕｆを発生して、第１アクチュエータ１
３０に加える。

第１アクチュエータ１３０は、入力された力制御信号ｕ
ｒに従って第１指１１１を駆動する。これにより、第１
指１１１に作用する把持力Ｆｆは、設定された力目標値
Ｆｒに追従する様制御される。

以上の位置制御及び力制御動作により、ハンド１１０は
、所定位置Ｘｒにおいて所定把持力Ｆｒでもって物品（
図示せず）を第１指１１１及び第２指１１２間で把持す
る様制御される。

この位置Ｘｒ、把持力Ｆｒで対象物品を把持している状
態で、位置制御手段１４０に設定される位置目標値をＸ
ｒからＸｒ＋ΔＸだけ増加させると、前述の位置制御動
作により、第２指１１２はΔＸだけ内側（ΔＸが正のと
き）又は外側（ΔＸが負のとき）に変位する。

第２指１１２が内側に変位した場合は第１措１１１に作
用する把持力Ｆｆは増大し、外側に変位した場合は第１
指１１１に作用する把持力Ｆｆは減少する。そうすると
、力制御手段１５０は、前述の力制御動作により第１指
１１１に作用する把持力Ｆｆが力目標値Ｆｒとなる様に
第１指１１１を変位させる。即ち、第２指１１２が内側
に変位した場合は、第１指１１１を同じ方向で外側に変
位させ、逆に、第２指１１２が外側に変位した場合は、
第１指１１１を同じ方向で内側に変位させる。この結果
、第２指１１２が変位すると、第１指１１１はそれに作
用する把持力Ｆｆを所定値Ｆ「に保持させる為に、第２
指１１２の変位に合せて自動的に変位することになる。

以上の様にして、ハンド１１０を、同じ把持力Ｆｒで物
品を把持した状態で位置Ｘｒから任意のΔＸだけ移動さ
せることが出来る。位置Ｘｒを小刻に変化させれば、物
品を所定把持力Ｆｒで把持しながらハンド１１０を微細
に位置制御することが出来る。

次に、力制御手段１５０に設定する把持力ＦｒのみをΔ
ｒだけ変化させると、前述の力制御動作により第１指１
１１が変位してその把持力ＦｆがＦｒからＦｒ＋Δｆに
変化する。一方、第２指ｌ１２の動作は第１指１１１の
動作とは独立しているので、その位置はＸｒから変化し
ない。従って、ハンド１１０は、所定位置Ｘｒにおいて
その把持力ＦｆをＦｒからＦｒ＋Δｆに変化させること
が出来る。

以上の様にして、第１の発明によれば、ハンド１１０の
把持力制御と位置制御を共に行うことが出来、物品を所
定把持力Ｆｒで把持しながらハンド１１０の位置の微細
制御を行うことが出来る。

これにより、ハンド１１０の雨上１１１及び１１２に把
持される物品が柔軟な材質やもろい材質のものであって
も、それらを損傷させることなく確実に把持して、所定
の位置まで正しく持って行くことが出来る。

Ｆ２　　（第２の発明の作用） 第２アクチュエータ１２０、位置制御手段１４０による
第２指１１２の位置制御動作及び第１アクチュエータ１
３０、力制御手１１１５０による第１指１１１の把持力
制御動作は、第１の発明と同様である。

制御入力分配手段１６０は、位置制御手段１４０から入
力される位置制御信号Ｕｐ及び力制御手段１５０から入
力される力制御信号Ｕ【を結合して、第１アクチュ、エ
ータ１３０の駆動動作を制御する第１アクチュエータ制
御信号Ｕｌ及び第２アクチュエータ１２０の駆動動作を
制御する第２アクチュエータ制御信号Ｕ２を発生して、
第１アクチュエータ１３０及び第２アクチュエータ１２
０にそれぞれ加える。

位置制御信号Ｕｐ及び力制御信号Ｕｆの結合態様を種々
に変えることにより、第１アクチュエータ制御信号Ｕｌ
及び第２アクチュエータ制御信号Ｕ２は種々に変化して
各種の制御モードを実現することが出来る。

例えばＵＬ　＝Ｕｆ　、ＵＱ　＝Ｕｆの場合は、第１の
発明と同様にハンド１１０の位置及び把持力のシュアル
制御を行うことが出来る。

Ｕ　ｌ＝　Ｕ２　＝　Ｕ　ｐの場合は、ハンド１１０の
開閉幅制御を実現することが出来る。

Ｕｓ　＝　０２　＝　Ｕ　ｆの場合は、ハンド１１０の
把持力の制御を実現することが出来る。

この他、第１及び第２アクチュエータ制御信号Ｕ１及び
Ｕ２を、位置制御信号Ｕｐ及び力制御信号ｕｒを各種の
比率で結合して生成することにより、各種のカー位置ハ
イブリット制御を実現することが出来る。

以上の様にして、第２発明は、第１発明の作用効果に加
えて、位置制御信号Ｕｐ及び力制御信号Ｕｆを種々の態
様で結合することにより、ハンド１１０の開閉幅、把持
力、位置の各制御及び位置と力のバイブリフト制御を行
うことが出来る。

Ｇ＋（第１発明の実施例〕 第１の発明の一実施例を、第３図を参照して説明する。

第３図は、第１の発明の一実施例の入力をブロック図で
示したものである。

Ｇ１１　（第１の発明の実施例の入力）第３図において
、ハンド１１０、第１指１１１、第２指１１２、第１ア
クチュエータ１３０、力制御手段１５０、第２アクチュ
エータ１２０、位置制御手段１４０については、第１図
で説明した通りである。

ハンド１１０において、１１３及び１１４はねじ軸で、
前者は第１指１１１に後者は第２指１１２にそれぞれ係
合し、それらの回転数及び回転方向により、第１指１１
１及び第２指１１２の移動量及び移動方向が制御される
。１１５及び１１６は、ねじ軸１１３及び１１４をそれ
ぞれ回転自在に支持する支持体である。

１１７は第１指１１１の先端に組込まれた力センサで、
例えば、平行板ばねに歪ゲージを貼付は板ばねの歪量を
検出する。

第１アクチュエータ１３０及び第２アクチュエータ１２
０において、１２１及び１３１はモータで、それぞれ対
応するねじ軸１１４及び１１３を回転駆動する。１２２
及び１３２は駆動回路で、加えられた各制御信号に従っ
て対応するモータ１２１及び１３１をそれぞれ回転駆動
する。

位置制御手段１４０において、１４１はエンコーダで、
モータ１２１の回転位置を検出する。１４２は変位セン
サ回路で、エンコーダ２２２の出力から第２指１１２の
現在位置Ｘｐを指示する位置指示値Ｘｓを検出する。１
４３は加算器で、第２指１１２の位置目標値Ｘｒと変位
センサ回路１４２からフィードバンクされた位置指示値
ＸＳとの差信号を発生する。１４４は位置制御回路で、
加算器１４３から入力された差信号が零となる様に、即
ち第２指１１２の位置Ｘｐが位置目標値Ｘｒとなる様に
第２アクチュエータ１２０の駆動動作を制御する位置制
御信号Ｕｐを発生して、駆動回路１２２に加える。１４
５は、デジタルの位置目標値Ｘｒをアナログの位置目標
値Ｘｒに変換するＤ／Ａ変換器である。以下、単に位置
目標値Ｘｒというときは、後者を指すものとする。

力制御手段１５０において、１５１はセンサ回路で、第
１指１１１に組込まれた力センサ１１７の出力から第１
１旨１１１に作用する現在の把持力Ｆｆを指示する力指
示値Ｆｓを発生する。１５２は加算器で、第１指１１１
に作用する把持力の目標値（力目標値）Ｆｒと力センサ
回路１５１からフィードバックされた力指示値Ｆｓとの
差信号を発生する。１５３は力制御回路で、加算器１５
２から入力された差信号が零となる様に、即ち第１指１
１１に作用する把持力Ｆｆが力目標値Ｆｒとなる様に第
１アクチュエータ１３０の駆動動作を制御する力制御信
号ｕｒを発生して、駆動回路１３２に加える。１５４は
、デジタルの力目標値Ｆｒをアナログの力目標値Ｆｒに
変換するＤ／Ａ変換器である。以下、単に力目標値Ｆｒ
というときは、後者を指すものとする。

１７０は計算機で、位置制御手段１４０に指示する位置
目標値Ｘｒ及び力制御手段１５０に指示する力目標値Ｆ
ｒが出力される。

Ｇ１２（第１の発明の実施例の動作） 第１の発明の実施例の動作を、（Ａ）所定のハンド位置
で所定の把持力を発生させる動作及び（Ｂ）所定の把持
力で位置制御を行う動作に分けて説明する。

（Ａ）所定のハンド位置で所定の把持力を発生させる動
作 計算機１７０は、所定の位置目標値Ｘｒを位置制御手段
１４０のＤ／Ａ変換器１４５に加え、所定の力目標値Ｆ
ｒを力制御手段１５０のＤ／Ａ変換器１５４に加える。

位置制御手段１４０の変位センサ回路１４２は、エンコ
ーダ１４１から入力されたモータ１２１の回転位置から
第２指１１２の現在位置Ｘｐを指示する位置指示値Ｘｓ
を発生して、加算器１４３にフィードバックする。

加算器１４３は、Ｄ／Ａ変換器１４５から入力された位
置目標値Ｘｒと変化センサ回路１４２からフィードバッ
クされた位置指示値Ｘｓとの差信号を発生して、位置制
御回路１４４に加える。

位置制御回路１４４は、入力された差信号が零となる様
に位置制御信号Ｕｐを発生して駆動回路１２２に加える
。

Ｘｒ＞Ｘｓの場合、即ち第２指１１２が所定位置より外
側にある場合は、第２指１１２を内側に変位させる位置
制御信号Ｕ　ｐＬが位置制御回路１４４から発生される
。逆にＸｒ＜Ｘｓの場合、即ち第２指１１２が所定位置
より内側にある場合は、第２指１１２を外側に変位させ
る位置制御信号ＵｐＲが位置制御回路１４４から発生さ
れる。

駆動回路１２２は、これらの位置制御信号ＵｐＬ　％　
Ｕ　ｐ　Ｒに従ってモータ１２１を回転駆動する。

これによりモータ１２１に結合しているねじ軸１１４も
回転駆動されて、第２指１１２を内側又は外側に変位さ
せる。

Ｘｒ＞Ｘｓの場合は、位置制御信号Ｕ　ｐ　Ｌにより第
２指１１２は内側に変位されてその位置ＸｐがＸｒに近
付き、Ｘｒ＜Ｘｓの場合は、位置制御信号Ｕｐ１１によ
りモータ１２１及びねじ軸１１４は逆回転されて外側に
変位してその位置ＸｐがＸｒに近付く様に、それぞれフ
ィードバック制御が行われる。これにより、第２指１１
２の位置は所定位置Ｘｒをとる様に追従制御される。

一方、力センサ回路１５１は、力センサ１１７からの出
力により、第１指１１１に作用する現在の把持力Ｆｆを
指示する力指示値Ｆｓを発生して、加算器１５２にフィ
ードバックする。

加算器１５２は、Ｄ／Ａ変換器１５４から入力された力
目標値Ｆｒと力センサ回路１５１から入力された力指示
値Ｆｓとの差信号を発生して、力制御回路１５３に加え
る。

力制御回路１４４は、入力された差信号が零となる様に
力制御信号ｕｒを発生して駆動回路１３２に加える。

Ｆｒ＞Ｆｓの場合、即ち第１指１１１に作用する現在の
把持力Ｆｆが所定の力Ｆｒより小さい場合は、第１指１
１１を内側に変位させる力制御信号Ｕ　ｆ　Ｒが力制御
回路１５３から発生される。逆にＦｒ＜Ｆｓの場合、即
ち第１指１１１に作用する現在の把持力Ｆｆが所定の力
Ｆｒより大きい場合は、第１指１１１を外側に変位させ
る力制御信号Ｕ　ｆ　Ｌが力制御回路１５３から発生さ
れる。

駆動回路１３２は、これら力制御信号Ｕｆａ　　。

Ｕｆｔ、に従ってモータ１３１を回転駆動する。これに
よりモータ１３１に結合しているウオームギア１１３も
回転駆動されて、第１指１１１を内側又は外側に変位さ
せる。

Ｆｒ＞Ｆｓの場合は、力制御信号Ｕ　ｆ　Ｒにより第１
指１１１は内側に変位され、それに作用する把持力Ｆｆ
が増大してＦｒに近付き、Ｆｆ＝Ｆｒとなる様にフィー
ドバンク制御される。逆に、Ｆｒ＞Ｆｓの場合は、力制
御信号Ｕ　ｆ　Ｌによりモータ１３１及びねじ軸１１３
は逆回転されて第１指１１１は外側に変位され、それに
作用する把持力Ｆｆが減少してＦｒに近付き、Ｆ　ｆ　
＝Ｆ　ｒとなる様にフィードバック制御される。以上の
様にして、第１指１１１に作用する把持力Ｆｆが所定の
Ｆｒとなる様に自動制御される。

以上の位置制御及び力制御動作により、ハンド１１０は
、所定位置Ｘｒにおいて所定把持力Ｆｒでもって物品（
図示せず）を第１ｔｌｔｌｌｌ及び第２指１１２間で把
持する。

次に、この状態で計算機１７０から力制御手段１５０に
指示する力目標値ＦｒだけをＦｒからＦｒ＋Δｆに変化
させると、前述の力制御動作により第１指１１１が移動
してその把持力ＦｆがＦｒからＦｒ＋Δｆに変化する。

一方、第２指１１２の動作は第１指１１１の動作とは独
立しており、力目標値Ｆｒの変化により影響されないの
で、力目標値Ｆｒがｆ？ｒ＋Δｆに変化してもその位置
はＸｒから変化しない。従って、ハンド１１０の第１指
１１１及び第２指１１２は、所定位置Ｘｒにおいてその
把持力ＦｆがＦｒからＦｒ＋Δｆに変化される。

（Ｂ）所定の把持力で位置制御を行う動作（Ａ）で説明
した所定位置Ｘｒで所定把持力Ｆｒで物品を把持してい
る状態で、計算機１７０から位置制御手段１４０に指示
する位置目標値ＸｒをＸｒ＋ΔＸに変化させると、前述
の位置制御動作により、第２ｔｌｌ１２はΔＸだけ内側
（ΔＸが正のとき）又は外側（ΔＸが負のとき）に変位
する。

第２指１１２が内側に変位した場合は第１指１１１に作
用する把持力Ｆｆは増大し、外側に変位した場合は第１
指１１１に作用する把持力Ｆｆは減少する。そうす、る
と、力制御手段１５０は、前述の力制御動作により第１
指１１１に作用する把持力Ｆｆが所定値Ｆｒとなる様に
、第１指１１１を変位させる。即ち、第２指１１２が内
側に移動した場合は、第１指１１１を同じ方向で外側に
変位させ、逆に、第２１Ｍ１１２が外側に移動した場合
は、第１指１１１を同じ方向で内側に変位させる。この
結果、第２指１１２が変位すると、第１指１１１はそれ
に作用する把持力Ｆｆを所定値Ｆｒに保持させる為に、
第２指１１２の変化に合せて自動的に変位することにな
る。

以上の様にして、ハンド１１０の第１指１１１及び第２
指１１２を同じ把持力Ｆｒで物品を把持した状態で位置
Ｘｒから任意のΔＸだけ変位させることが出来る。

Ｇ２（第２の発明の実施例〕 第２の発明の一実施例を、第４図を参照して説明する。

第４図は、第２の発見の一実施例の入力をブロック図で
示したものである。

Ｇ２、（第２の発明の実施例の入力） 第４図において、ハンド１１０、第１アクチュエータ１
３０１力制御手段１５０、第２アクチュエータ１２０、
位置制御手段１４０、計算機１７０及びそれらの内部の
入力については、第３図で説明した通りであるが、第１
及び第２アクチュエータ１３０及び１２０に対する制御
信号として、次に説明する第１アクチュエータ制御信号
Ｕ１及び第２アクチュエータ制御信号Ｕ２が入力される
。

制御入力分配手段１６０において、１６１は第１制御入
力分配器で、位置制御回路１４４の発生した位置制御信
号Ｕｐに対し重み係数Ｓを付加した制御信号ＳＵｐを発
生する。１６２は第２制御入力分配器で、力制御回路１
５３の発生した力制御信号Ｕｆに対し重み係数（１−ｓ
）を付加した制御信号（１−ｓ）Ｕｆを発生する。１６
３は第３制御入力分配器で、位置制御回路１４４の発生
した位置制御信号Ｕｐに対し重み係数（１−ｔ）を付加
した制御信号（１−ｔ）Ｕｐを発生させる。

１６４は第４制御入力分配器で、力制御回路１５３の発
生した力制御信号Ｕｆに対し重み係数ｔを付加した制御
信号ｔＵｆを発生する。

１６５は第１加算器で、第３及び第４制御入力分配器１
６３及び１６４から入力される制御信号（１−ｔ）Ｕｒ
及びｔＵｆを線形結合し、次式で示される第１アクチュ
エータ制御信号Ｕ１を発生して駆動回路１３２に加える
。

Ｕｌ＝ｔＵｆ　＋　（１ｔ）Ｕｐ １６６は第２加算器で、第１及び第２制御入力分配器１
６１及び１６２から入力される制御信号ｓＵｐ及び（１
−３）Ｕｆを線形結合し、次式で示される第２アクチュ
エータ制御信号Ｕ２を発生して駆動回路１２２に加える
。

Ｕ２　＝ｓＵｐ＋　（１−ｓ）Ｕｆ なお、重み係数Ｓ及びｔは、計算機１７０から重み係数
設定ラインにより、第１〜第４制御入力分配器１６〜１
６４に入力され、その値も計算機１７０によって制御さ
れる。

Ｇ２２（第２の発明の実施例の動作） 第５図において、重み係数Ｓ及びｔをＯ〜１の範囲で種
々に設定することにより、表１に示す様に魚１〜Ｎ１５
の制御モードを実現させることが出来る。

以下、各制御モードの動作について説明する。

（Ａ）制御モード階１の動作 重み係数ｓ＝１　、ｔ＝１のと、きは、Ｕ２＝Ｕｐ、Ｕ
ｌ　＝Ｕｆとなる。従って、この制御モード隘１は第１
の発明の実施例に当ることになり、前述の第１の発明の
実施例と同じ動作をする。

即ち、ハンド１１０の第１指１１１及び第２指１１２の
位置と把持力のデュアル制御を行うことが出来る。

（Ｂ）制御モード階２の動作 重み係数ｓ＝１　、０＜ｔ＜１のときは、Ｕ２−Ｕｐ、
ＬＪ＋　＝ｔＵｆ＋　（１ｔ）Ｕｐとなる。

この場合は、第２指１１２に対しては位置フィードバッ
ク制御が行われ、第１指１１１に対しては位置−力ハイ
ブリット制御が行われる。即ち、位置を基本とする位置
−力制御が実現する。

（ｃ）制御モード隘３の動作 重み係数ｓ＝１　、ｔ＝ｏのときは、Ｕ２＝Ｕ＋＝Ｕｐ
となる。

この場合は、力制御手段１５０によるカフィードバック
制御系がオープンで位置制御手段１４０による位置フィ
ードバック制御系のみとなり、第１及び第２アクチュエ
ータ１３０及び１２０に位置制御手段１４０から同じ位
置制御信号Ｕｐが入力される。

従って、モータ１２１及び１３１は同じ様に駆動制御さ
れて、ハンド１１０の第１指１１１及び第２指１１２を
同時に開閉移動させるので、第５図で説明した従来方式
と同じ開閉幅制御を実現させることが出来る。

（Ｄ）制御モード患４の動作 重み係数ｔ＝１　、Ｏ＜ｓ＜１のときは、Ｕ＋＝Ｕｆ　
、Ｕ２　＝ｓＵｐ＋　（１−３）Ｕｆとなる。

この場合は、第１指１１１に対してはカフィードバック
制御が行われ、第２指１１２に対しては位置−力ハイブ
リッド制御が行われるので、力制御を基本とする位置−
力ハイブリット制御が行われる。即ち、第７図で説明し
た従来方式と同じ力制御を基本とする位置−力ハイブリ
ッド制御を実現することが出来る。

（Ｅ）制御モードＮ１１５ 重み係数ｓ＝Ｑ　、ｔ＝ｌのときは、ＵｌはＵ２＝Ｕｆ
となる。

この場合は、位置制御手段１４０による位置フィードバ
ンク制御系がオープンで、力制御手段１５０によるカフ
ィードバンク制御系のみとなり、第１及び第２アクチュ
エータ１３０及び１２０に力制御手段１５０から同じ位
置制御信号Ｕｆが入力される。

従って、モータ１２１及び１３１は同じ様に駆動制御さ
れて、ハンド１１０の第１措１１１及び第２指１１２を
同時に開閉変位させるので、第６図で説明した従来方式
と同じ把持力制御を実現することが出来る。

なお、制御モード患１〜ＮｃＬ５の各動作は、既に説明
した第１の発明の実施例及び各従来方式の動作と同じか
又はそれらの動作から明らかであるので、制御モード隘
１〜ＮＣＬ５の各動作に関する詳細な説明は省略する。

以上、第１及び第２の発明の各実施例について説明した
が、第１及び第２の発明の各入力ルよ、それらの実施例
の各入力に限定されるものではない。

例えば、ハンドの各指を駆動するアクチュエータとして
、直流モータの他ボイスコイルモータや圧電素子（例え
ばＰＺＴ）等を用いることが出来る。

Ｈ〔発明の効果〕 以上説明したように、本出願の各発明によれば次の諸効
果が得られる。

（イ）ハンドの雨上の把持力と位置のデュアル制御を行
うことが出来る。

（ロ）微細な位置制御を、把持力を一定に保持した状態
で行うことが出来る。

（ハ）ハンドの両を旨に把持される物品が柔軟な材質や
もろい材質のものであっても、それらを損傷させること
な（確実に把持して、所定位置まで正しく持って行くこ
とが出来る。

（ニ）第２の発明は、更に、ハンドの雨上の開閉幅制御
、把持力制御、位置制御、位置と力のハイブリ・ノド制
御の各制御モードを選択して実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・第１の発明の詳細な説明図、第２図・・・
第２の発明の詳細な説明図、第３図・・・第１の発明の
一実施例の入力の説明図、第４図・・・第２の発明の一
実施例の入力の説明図、第５図・・・従来のハンド制御
方式（Ａ）の説明図、第６図・・・従来のハンド制御方
式（Ｂ）の説明図、第７図・・・従来のハンド制御方式
（ｃ）の説明図。 第１図〜第４図において、 １１０・・・ハンド、１１１・・・第１１旨、１１２・
・・第２指、１２０・・・第２アクチュエータ、１３０
・・・第１アクチュエータ、１４０・・・位置制御手段
、１５０・・・力制御手段、１６０・・・制御入力分配
手段、１７０・・・計算機、Ｕｐ、・・・位置制御信号
、Ｕｆ・・・力制御信号、Ｕ＋・・・第１アクチュエー
タ制御信号、Ｕ２・・・第２アクチュエータ制御信号。 茅２　の妃明の稿べ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２本の指を有するハンドの制御方式において、（
   ａ）互いに独立に運動可能な第１指（１１１）及び第２
   指（１１２）を有するハンド（１１０）と、 （ｂ）第１指（１１１）を駆動する第１アクチュエータ
   （１３０）と、 （ｃ）第２指（１１２）を駆動する第２アクチュエータ
   （１２０）と、 （ｄ）第１指（１１１）に作用する把持力（Ｆｆ）を検
   出し、それが所定の力目標値（Ｆｒ）となる様に第１ア
   クチュエータ（１３０）の駆動動作を制御する力制御信
   号（Ｕｆ）を発生する力制御手段（１５０）と、 （ｅ）第２指１１２の位置（Ｘｐ）を検出し、それが所
   定の位置目標値（Ｘｒ）となる様に第２アクチュエータ
   （１２０）の駆動動作を制御する位置制御信号（Ｕｐ）
   を発生する位置制御手段（１４０）、 を備えたことを特徴とするハンド制御方式。
2. （２）２本の指を有するハンドの制御方式において、（
   ａ）互いに独立に運動可能な第１指（１１１）及び第２
   指（１１２）を有するハンド（１１０）と、 （ｂ）第１指（１１１）を駆動する第１アクチュエータ
   （１３０）と、 （ｃ）第２指（１１２）を駆動する第２アクチュエータ
   （１２０）と、 （ｄ）第１指（１１１）に作用する把持力（Ｆｆ）を検
   出し、それが所定の力目標値（Ｆｒ）となる様に第１ア
   クチュエータ（１３０）の駆動動作を制御する力制御信
   号（Ｕｆ）を発生する力制御手段（１５０）と、 （ｅ）第２指１１２の位置（Ｘｐ）を検出し、それが所
   定の位置目標値（Ｘｒ）となる様に第２アクチュエータ
   （１２０）の駆動動作を制御する位置制御信号（Ｕｐ）
   を発生する位置制御手段（１４０）と、 （ｆ）位置制御手段（１４０）から入力される位置制御
   信号（Ｕｐ）及び力制御手段（１５０）から入力される
   力制御信号（Ｕｆ）を結合して、第１アクチュエータ（
   １３０）の駆動動作を制御する第１アクチュエータ制御
   信号（Ｕ＿１）及び第２アクチュエータ（１２０）の駆
   動動作を制御する第２アクチュエータ制御信号（Ｕ＿２
   ）を発生する制御入力分配手段（１６０）、 とを備えたことを特徴とするハンド制御方式。
3. （３）制御入力分配手段（１６０）は、位置制御信号（
   Ｕｐ）及び力制御信号（Ｕｆ）に所望の制御モードに対
   応した重み係数を付加して線形結合することにより第１
   アクチュエータ制御信号（Ｕ＿１）及び第２アクチュエ
   ータ制御信号（Ｕ＿２）を発生するものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のハンド制御方式。