KR20190062583A - 파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템 - Google Patents

파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템 Download PDF

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KR20190062583A
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시게오 마츠시타
간지 와타나베
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Abstract

파지 대상물의 유연성에 대응하여 파지 기능을 향상시킨다. 소정의 파지 특성에 있는 파지 대상물(100)을 파지하는 그리퍼(2)와, 그리퍼(2)가 시험 파지력으로 파지했을 때의 파지 대상물(100)의 변형량을 검출하는 카메라(3) 및 화상 처리 장치(4)와, 시험 파지력에 대한 변형량의 비에 근거하여 산출된 비 변형 특성치에 근거하여 파지 대상물(100)에 대한 그리퍼(2)의 작업 파지력을 설정하는 컨트롤러(5)를 갖는다. 컨트롤러(5)는, 비 변형 특성치가 대략 일정하게 되는 시험 파지력과 변형량의 선형 비례 영역 내에서 작업 파지력을 설정한다.

Description

파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템
개시된 실시 형태는, 파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 부드러움 지표가 상이한 복수 종류의 피파지물을 파지 가능하게 구성된 파지 장치가 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2015-85439호 공보
그렇지만, 상기 종래 기술에서는, 가압부의 기계적 변위를 해당 가압부의 부하 압력으로 변환하고 있을 뿐이기 때문에, 부드러움 지표가 동일하더라도 개체별로 형상이나 크기에 격차가 있는 경우에는 피파지물을 손상시키거나 또는 들어올리기가 곤란해지기 쉽다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 파지 대상물의 유연성에 대응하여 파지 기능을 향상시킬 수 있는 파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 관점에 의하면, 소정의 파지 특성에 있는 파지 대상물을 파지하는 파지부와, 상기 파지부가 제 1 파지력으로 파지했을 때의 상기 파지 대상물의 변형량을 검출하는 검출부와, 상기 제 1 파지력에 대한 상기 변형량의 비에 근거하여 산출된 비 변형 특성치(比變形特性値)에 근거하여 상기 파지 대상물에 대한 상기 파지부의 제 2 파지력을 설정하는 설정부를 갖는 파지력 설정 시스템이 적용된다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 파지력 설정 시스템이 구비하는 연산 장치에 실행시키는 파지력 설정 방법으로서, 소정의 파지 특성에 있는 파지 대상물을 파지하는 것과, 제 1 파지력으로 파지했을 때의 상기 파지 대상물의 변형량을 검출하는 것과, 상기 제 1 파지력에 대한 상기 변형량의 비를 비 변형 특성치로서 산출하는 것과, 상기 비 변형 특성치에 근거하여 상기 파지 대상물에 대한 상기 파지부의 제 2 파지력을 설정하는 것을 실행시키는 파지력 설정 방법이 적용된다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 파지부가 소정의 변형 특성에 있는 파지 대상물을 파지했을 때의 해당 파지 대상물의 변형량을 검출하는 검출부와, 상기 변형량에 근거하여 상기 파지부가 상기 파지 대상물을 파지했을 때에 부가한 제 3 파지력을 추정하는 추정부를 갖는 파지력 추정 시스템이 적용된다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 소정의 파지 특성에 있는 파지 대상물을 파지하는 수단과, 상기 파지하는 수단이 제 1 파지력으로 파지했을 때의 상기 파지 대상물의 변형량을 검출하는 수단과, 상기 제 1 파지력에 대한 상기 변형량의 비로 산출된 비 변형 특성치가 상기 파지 대상물의 개체 사이에서 공통되는 파지력 범위 내에서 상기 파지 대상물에 대한 상기 파지하는 수단의 제 2 파지력을 설정하는 수단을 갖는 파지력 설정 시스템이 적용된다.
본 발명에 의하면, 파지 대상물의 유연성에 대응하여 파지 기능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태의 파지력 설정 시스템의 개략적인 시스템 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 카메라의 촬상 시야로부터 본 그리퍼(gripper) 전체의 외관을 나타내는 도면이다.
도 3은 그리퍼로 파지했을 때에 생기는 파지 대상물의 형상 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 유연물의 식품인 파지 대상물의 1 개체에 대하여 시험한 결과의 파지 특성을 나타내는 그래프의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 파지력 설정 처리를 실현하기 위해 컨트롤러의 CPU가 실행하는 처리 수순을 나타내는 플로차트의 일례이다.
도 6은 파지력 설정 처리를 실현하기 위해 컨트롤러의 CPU가 실행하는 처리 수순을 나타내는 플로차트의 일례이다.
도 7은 파지 대상물이 파지 방향과 직교하는 방향에서 변형 지향성을 갖는 경우를 나타내는 도면이다.
도 8은 3조(爪) 그리퍼의 측면도와 평면도이다.
도 9는 3조 그리퍼를 이용한 경우의 변형량의 검출 위치를 설명하는 도면이다.
도 10은 거리 센서를 이용한 경우의 변형량의 검출 위치를 설명하는 도면이다.
도 11은 파지력 추정 시스템에서 이용하는 변형 특성을 나타내는 그래프의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 화상 처리 장치 및 컨트롤러의 하드웨어 구성예를 나타내는 블록도이다.
이하, 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
<파지력 설정 시스템의 개략 구성>
도 1은 본 실시 형태의 파지력 설정 시스템의 개략적인 시스템 블록 구성의 일례를 나타내고 있다. 이 파지력 설정 시스템은, 생산 기계 등의 파지부인 그리퍼가 소정의 파지 특성(후술)을 갖는 파지 대상물을 파지, 이송하는 실제 작업에 대하여, 그 파지 특성에 대응하여 부가해야 할 적절한 작업 파지력을 설정하는 시험 시스템이다. 도 1에 있어서 파지력 설정 시스템(1)은, 그리퍼(2)와, 카메라(3)와, 화상 처리 장치(4)와, 컨트롤러(5)와, 서보 앰프(6)를 갖고 있다.
그리퍼(2)(파지부)는, 이 예에서는 회전형 모터를 구동원으로 하고, 평행하게 배치된 2개의 파지조(把持爪)(21)에 근접 동작, 이간 동작을 행하게 함으로써, 파지 대상물(100)을 협지(挾持), 해방하는 액추에이터이다. 본 실시 형태에서는, 이 그리퍼(2)가 예컨대 암 매니퓰레이터(도시 생략)의 암 선단부에 고정되고, 파지 대상물(100)을 파지한 상태에서 들어 올려 이송하는 동작도 행할 수 있는 것으로서 상정하고 있다. 또, 이 그리퍼(2)의 상세한 구성에 대해서는 후술하는 도 2에서 설명한다.
카메라(3)는, 이 예에서는 광학적으로 2차원의 화상 정보를 취득하는 광학 센서이다. 이 카메라(3)는, 상기 그리퍼(2)가 파지하는 파지 대상물(100)의 외관 전체를 항상 동일한 자세, 간격으로 촬상 가능하게 고정 설치되어 있다.
화상 처리 장치(4)는, 상기 카메라(3)에서 취득한 화상 정보에 근거하여, 그리퍼(2)가 파지했을 때의 파지 대상물(100)의 변형량을 형상 정보로서 검출한다. 또, 이 변형량의 상세에 대해서는 후술하는 도 3에서 설명한다.
컨트롤러(5)는, 후술하는 파지력 설정 처리의 수순에 따라 그리퍼(2)에 대한 동작 지령(후술하는 시험 파지력에 준하는 모터의 토크 지령)을 출력함과 아울러, 상기 화상 처리 장치(4)가 검출한 형상 정보(변형량)에 근거하여 최종적으로 설정해야 할 작업 파지력을 산출한다. 또, 상기 파지력 설정 처리의 상세에 대해서는 후술하는 도 5, 도 6에서 설명한다.
서보 앰프(6)(모터 제어부)는, 상기 컨트롤러(5)로부터 출력된 동작 지령(토크 지령)에 근거하여, 그리퍼(2)의 모터에 급전하는 구동 전력을 제어(토크 제어)한다.
또, 카메라(3)와 화상 처리 장치(4)가 각 청구항에 기재된 검출부에 상당하고, 컨트롤러(5)가 각 청구항에 기재된 설정부에 상당한다. 또한, 컨트롤러(5)가, 각 청구항에 기재된 제 1 파지력에 대한 변형량의 비로 산출된 비 변형 특성치가 파지 대상물(100)의 개체 사이에서 공통되는 파지력 범위 내에서 파지 대상물(100)에 대한 파지하는 수단의 제 2 파지력을 설정하는 수단에 상당한다.
또한, 상술한 화상 처리 장치(4), 컨트롤러(5), 서보 앰프(6) 등에 있어서의 처리 등은, 이들의 처리의 분담의 예로 한정되는 것이 아니고, 예컨대, 더 적은 수의 처리부(예컨대 1개의 처리부)에서 처리되더라도 좋고, 또한, 더 세분화된 처리부에 의해 처리되더라도 좋다. 또한, 화상 처리 장치(4)나 컨트롤러(5)는, 후술하는 CPU(901)(도 12 참조)가 실행하는 프로그램에 의해 실장되더라도 좋고, 그 일부 또는 전부가 ASIC나 FPGA, 그 외의 전기 회로 등의 실제의 장치에 의해 실장되더라도 좋다.
상기 구성의 파지력 설정 시스템(1)은, 컨트롤러(5)가 후술하는 파지력 설정 처리의 수순을 실행함으로써, 그리퍼(2)가 시험체인 파지 대상물(100)을 반복하여 파지, 이송하도록 동작한다. 이때, 동일한 파지 특성(후술)에 있는 복수의 파지 대상물(100)에 대하여, 그리퍼(2)가 그들 파지 대상물(100)을 개별적으로 파지할 때의 시험 파지력(제 1 파지력), 다시 말해 그리퍼(2)의 2개의 파지조로 협지할 때의 압접력을 증감 변화시킨다. 그리고 들어올리기 동작 시에 있어서의 파지 대상물(100)의 낙하의 유무나, 파지 대상물(100)의 손상 상태를 반복하여 확인함으로써, 생산 기계의 실제 작업 시에 적용해야 할 적절한 작업 파지력(제 2 파지력)을 설정한다. 또, 한 번 적절한 작업 파지력이 설정된 후의 실제 작업 시에는, 컨트롤러(5)가 그 작업 파지력으로 서보 앰프(6)에 동작 지령을 출력하고 모터를 토크 제어하면 될 뿐이기 때문에, 카메라(3) 및 화상 처리 장치(4)는 불필요해져 시스템으로부터 철거할 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 파지력 설정 시스템(1)이 유연물을 파지 대상물(100)로 하여 그리퍼(2)로 파지, 이송하기 위한 작업 파지력을 설정하는 경우에 대하여 설명한다. 여기서 본 실시 형태에 있어서의 유연물이란, 대략 일반적인 인간의 통상의 악력으로 그 형상을 용이하게 변형시킬 수 있는 정도의 유연성을 갖는 것을 의미하고, 예컨대 주먹밥이나 샌드위치 등의 식품이나 껍질이 있는 달걀 등의 식재료를 일례로서 상정하고 있다.
<그리퍼의 상세 구성>
도 2는 카메라(3)의 촬상 시야로부터 본 그리퍼(2) 전체의 외관을 나타내고 있다. 이 도 2에 있어서, 그리퍼(2)는 모터(22)와, 그리퍼 본체(23)와, 2개의 파지조(21)를 갖고 있다.
모터(22)는, 상술한 바와 같이 본 실시 형태의 예에서는 회전형 모터를 이용하고 있고, 대략 직방체 형상의 하우징인 그리퍼 본체(23)의 측면에 고정되어 있다. 이 모터(22)의 축회전 출력이 그리퍼 본체(23) 내부에 마련한 볼나사, 피니언 기어, 랙 기어, 및 직진 가이드 등(이상, 특별히 도시하지 않음)으로 이루어지는 구동 기구를 거쳐서 2개의 파지조(21)의 직동 출력으로 변환된다. 모터(22)의 정회전과 역회전을 전환함으로써, 각각의 접촉면을 대향시킨 2개의 파지조(21)끼리가 서로 근접 동작과 이간 동작을 전환하도록 동작한다. 그리고 모터(22)의 토크를 제어함으로써, 2개의 파지조(21)의 사이의 파지력이 제어된다. 이상과 같이 기능하는 것에 의해, 그리퍼(2)는, 2개의 파지조(21)의 사이에 배치된 파지 대상물(100)에 대한 직선적인 파지 동작과 해방 동작이 가능하게 된다.
또, 그리퍼(2)는, 비교적 낮은 파지력을 높은 정확도로 출력 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 낮은 토크를 높은 정확도로 출력 제어 가능한 서보 모터를 모터(22)에 이용하면 된다. 또한, 파지조(21)를 원활하게 직동 동작시킬 수 있도록, 낮은 마찰과 높은 리드의 볼나사나, 낮은 마찰로 회전과 맞물림이 가능한 피니언 기어 및 랙 기어나, 낮은 마찰의 직진 가이드 기구를 이용하면 된다. 또한, 파지 대상물(100)에 대하여 충분한 접촉 면적을 확보하는 것 등에 의해, 비교적 낮은 파지력으로도 안정적인 파지가 가능한 형상, 재질, 구성의 파지조(21)를 이용하면 된다. 또한, 그리퍼(2) 전체의 중심 위치 등을 고려한 기계적 구성의 설계나, 각 부품의 조립과 그 조정에 대해서도 적절히 배려하면 된다.
<본 실시 형태의 특징>
일반적으로, 소정의 파지 특성에 있는 파지 대상물(100)이 일률적으로 동일한 형상과 크기에 있는 경우에는, 그리퍼(2)의 파지조(21)를 위치 제어로 구동 제어하더라도 파지 대상물(100)을 손상시키지 않고 안정적으로 파지하고, 이송시키는 것이 용이하다. 그러나, 동일한 파지 특성에 있는 파지 대상물(100)이더라도 개체별로 형상이나 크기에 격차가 있는 경우에는, 그리퍼(2)를 위치 제어시키면 그와 같은 형상이나 크기의 격차에 대응할 수 없고, 파지 대상물(100)을 손상시키거나 또는 들어올리기가 곤란해지기 쉽다.
한편 최근에는, 예컨대 식품 등에 많이 있는 유연물을 파지 대상물(100)로서 파지하고, 이송하는 생산 기계 시스템이 요망되고 있다. 이와 같이 식품을 파지 대상물(100)로 한 경우에는 특히, 상술한 개체차에 더하여, 손상시키지 않기 위한 상한 파지력과 들어 올리는데 필요한 하한 파지력의 사이의 차이가 작은 경우가 많기 때문에, 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)에 대하여 부가해야 할 파지력의 조정 설정과 제어가 곤란하게 되어 있었다.
이것에 대하여 본 실시 형태에서는, 시험 파지력(제 1 파지력에 상당)을 증감 변화시켜 파지 시험을 반복하여 행함으로써, 실제 작업 시에 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)에 대하여 부가해야 할 작업 파지력(제 2 파지력에 상당)을 설정한다. 그리고 이때에 이용하는 파지력 설정 시스템(1)이, 그리퍼(2)가 시험 파지력으로 파지했을 때의 파지 대상물(100)의 변형량을 검출하는 카메라(3) 및 화상 처리 장치(4)와, 시험 파지력에 대한 변형량의 비에 근거하여 산출된 후술하는 비 변형 특성치에 근거하여 파지 대상물(100)에 대한 그리퍼(2)의 작업 파지력을 설정하는 컨트롤러(5)를 갖고 있다.
여기서, 동일한 파지 특성에 있는 파지 대상물(100)끼리에서는, 형상이나 크기 등의 개체차에 관계없이 공통의 비 변형 특성치를 나타내는 파지력 영역이 존재한다. 컨트롤러(5)가, 그 파지력 영역 내에서 공통의 작업 파지력을 설정함으로써, 식품 등과 같이 상한 파지력과 하한 파지력의 차이가 작은 파지 대상물(100)이더라도, 개체별 형상이나 크기의 격차에 유연하게 대응하면서, 손상시키지 않고 안정적인 파지, 이송이 가능하게 된다. 이하, 이와 같이 작업 파지력을 설정하는 수법에 대하여 설명한다.
<작업 파지력의 설정 수법에 대하여>
도 3은 상기 그리퍼(2)로 파지했을 때에 생기는 파지 대상물(100)의 형상 변화의 일례를 나타내고 있고, 도 3(a)는 파지력을 부가하기 전의 상태를, 도 3(b)는 파지력을 부가한 후의 상태를 각각 나타내고 있다. 또 이 도 3 중에서는, 상기 도 2와 마찬가지의 카메라(3)의 촬상 시야 중, 모터(22)와 그리퍼 본체(23)를 생략하여 2개의 파지조(21)와 그 사이에 위치하는 파지 대상물(100)의 주변만을 도시하고 있다.
도시하는 예에서는, 파지 대상물(100)의 원형이 직경 Da의 구체이고, 도면 중의 좌우 방향으로 소정의 파지력이 부가된 것에 의해, 그 파지력 부가 방향으로만 지름이 Db(<Da)로 압축 변형되어 있다. 본 실시 형태의 예에서는, 파지력 부가 전에 있어서의 파지력 부가 방향에서의 원형 치수 Da와, 파지력 부가 후에 있어서의 파지력 부가 방향의 변형 치수 Db의 사이의 편차 치수를 ΔD(절대 형상 변화량)로 하고, 원형 치수 Da에 대한 편차 치수 ΔD의 비 ΔD/Da(이른바 뒤틀림)를 변형량(형상 정보)으로 하여 상기 화상 처리 장치(4)가 출력한다. 구체적으로는, 파지력을 부가하기 전후의 파지 대상물(100) 전체의 형상 변화를 상기 카메라(3)가 촬상하여 2차원의 화상 정보를 출력하고, 화상 처리 장치(4)는 이 화상 정보 중에 있어서의 파지 대상물(100)의 윤곽의 변화로부터 상기 변형량을 산출한다.
여기서, 파지 대상물(100)을 구성하는 요소의 재질이나 내부 구조에 따라서는, 생기는 변형량에 기하적인 지향성을 갖는 경우가 있다. 다시 말해 동일한 파지 대상물(100)에 대하여 동일한 파지력을 부가한다고 하더라도, 그 파지 대상물(100)의 자세나 파지력의 부가 방향에 따라서는 생기는 변형량이 변화한다. 본 실시 형태의 파지력 설정 시스템(1)에서는, 동일한 종류의 파지 대상물(100)에 대하여 동일한 파지 자세, 동일한 파지력 부가 방향에서 파지함으로써, 변형량의 발생 지향성을 일률적으로 규정한다. 본 실시 형태에서는, 이와 같이 특정한 변형 지향성에 규정된 경우도 포함하여, 동일한 종류의 파지 대상물(100)끼리에서 공통되는 파지력과 변형량의 사이의 관계 특성을 파지 특성이라고 한다.
도 4는 유연물의 식품인 파지 대상물(100)의 1 개체에 대하여 시험한 결과의 파지 특성을 나타내는 그래프의 일례를 나타내고 있다. 이 도 4에 있어서, 가로축은 파지 대상물(100)에 부가한 시험 파지력 F에 대응하고 있고, 세로축은 파지 대상물(100)에 생긴 변형량 T(뒤틀림)에 대응하고 있다. 이 도 4의 그래프에 나타내는 파지 특성의 예에서는, 시험 파지력 F가 0으로부터 FH까지의 범위에 있어서, 시험 파지력 F에 대한 변형량 T의 비 T/F인 비 변형 특성치가 대략 일정하게 되는 선형 비례 영역(다시 말해 그래프가 기울기 일정한 직선을 그리는 영역)으로 되어 있다. 그리고 시험 파지력 F가 FH보다 큰 영역에서는 변형량 T가 급격하게 증대된다.
이와 같이 유연물을 포함하는 일반적인 파지 대상물(100)의 파지 특성에는, 상기와 같은 선형 비례 영역이 일부에 존재하고, 이 선형 비례 영역 내에 있어서는 파지 대상물(100)이 용수철 계수를 수반하는 탄성적인 성질(가역적으로 변형하는 성질)을 나타내게 된다. 그리고, 이 선형 비례 영역 내에 있어서는, 동일한 종류의 파지 대상물(100)끼리에서 형상이나 크기 등의 개체차에 관계없이 공통의 비 변형 특성치를 나타내는 것을 알고 있다.
또한, 파지 대상물(100)을 손상시키지 않는 최대의 파지력인 상한 파지력 FH와, 파지 대상물(100)을 들어올리기 가능한 최소의 파지력인 하한 파지력 FL은, 모두 이 선형 비례 영역 내에 존재하는 것을 알고 있다. 따라서, 상한 파지력 FH와 하한 파지력 FL을 확인하여 그들 사이에 작업 파지력을 설정함으로써, 동일한 파지 특성에 있는 동일한 종류의 파지 대상물(100)에 대하여 그 형상이나 크기 등의 개체차에 관계없이 확실하고 적절한 파지 동작 및 이송 동작이 가능하게 된다.
또 본 실시 형태의 예에서는, 상기의 상한 파지력 FH의 기준이 되는 파지 대상물(100)의 손상 유무의 판정이나, 상기의 하한 파지력 FL의 기준이 되는 파지 대상물(100)의 들어올리기 가부의 판정에 대해서는, 해당 파지력 설정 시스템(1)의 조작자가 육안으로의 확인에 의해 행한다.
<파지력 설정 처리의 제어 플로>
도 5, 도 6은 이상 설명한 본 실시 형태에 의한 파지력 설정 처리를 실현하기 위해, 컨트롤러(5)의 CPU(901)(연산 장치; 후술하는 도 12 참조)가 실행하는 처리 수순을 나타내는 플로차트의 일례를 나타내고 있다. 이 플로에 나타내는 처리는, 해당 파지력 설정 시스템(1)의 기동 시로부터 개시된다.
우선 스텝 S5에서, CPU(901)는, 변수로서의 시험 파지력 F를 0으로 초기 설정한다.
다음으로 스텝 S10으로 이동하여, CPU(901)는, 파지 대상물(100)이 그리퍼(2)에 적정하게 세트되는 조작이 완료될 때까지 루프 대기한다. 이것은 예컨대, 특별히 도시하지 않는 조작부를 통해서 조작자로부터의 개시 지령이 입력되었는지 여부를 판정하면 된다.
다음으로 스텝 S15로 이동하여, CPU(901)는, 이 시점의 시험 파지력 F를 토크 지령으로 변환하여 서보 앰프(6)에 출력한다. 이것에 의해, 모터(22)에 급전하는 구동 전력이 변화하고, 그리퍼(2)가 시험 파지력 F에 상당하는 파지력으로 파지 대상물(100)을 파지한다.
다음으로 스텝 S20으로 이동하여, CPU(901)는, 화상 처리 장치(4)로부터 화상 정보를 취득하여 이 시점의 파지 대상물(100)의 변형량 T를 검출한다.
다음으로 스텝 S25로 이동하여, CPU(901)는, 특별히 도시하지 않는 암 매니퓰레이터에 대하여 지령을 보내고, 파지 대상물(100)마다 그리퍼(2)를 들어 올리는 동작을 행하게 한다.
다음으로 스텝 S30으로 이동하여, CPU(901)는, 상기 스텝 S25의 들어올리기 동작에 의해, 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)을 안정적으로 들어 올릴 수 있었는지 여부를 판정한다. 상술한 바와 같이, 실제의 이 판정은 조작자의 육안에 의해 행하여지고, 특별히 도시하지 않는 조작부를 통해서 조작자로부터의 판정 입력의 내용으로 판정하면 된다. 또는, 카메라(3)로 촬상한 화상 정보에 근거하여 화상 처리 장치(4)가 판정하더라도 좋고, 또는 그리퍼(2)의 아래쪽에 접촉 센서 등을 마련하여 파지 대상물(100)의 낙하 검지에 근거하여 판정하더라도 좋다(도시 생략). 파지 대상물(100)의 들어올리기가 성공하지 않은 경우, 판정은 만족되지 않고, 스텝 S35로 이동한다.
스텝 S35에서는, CPU(901)는, 시험 파지력 F에 비교적 작은 증분값 ΔF를 가산하고 상기 스텝 S10으로 돌아가 마찬가지의 수순을 반복한다.
한편, 상기 스텝 S30의 판정에 있어서, 파지 대상물(100)의 들어올리기가 성공한 경우, 판정이 만족되고, 스텝 S40으로 이동한다.
스텝 S40에서는, CPU(901)는, 이 시점의 시험 파지력 F로 하한 파지력 FL을 설정하고, 이 시점에서 최신의 변형량 T로 하한 변형량 TL을 설정한다.
다음으로 스텝 S45로 이동하여, CPU(901)는, 상기 스텝 S15와 마찬가지로 이 시점의 시험 파지력 F를 토크 지령으로 변환하여 서보 앰프(6)에 출력한다.
다음으로 스텝 S50으로 이동하여, CPU(901)는, 상기 스텝 S20과 마찬가지로 화상 처리 장치(4)로부터 화상 정보를 취득하여 이 시점의 파지 대상물(100)의 변형량 T를 검출한다.
다음으로 스텝 S55로 이동하여, CPU(901)는, 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)을 손상시켰는지 여부를 판정한다. 상술한 바와 같이, 실제의 이 판정은 조작자의 육안에 의해 행하여지고, 특별히 도시하지 않는 조작부를 통해서 조작자로부터의 판정 입력의 내용으로 판정하면 된다. 이때의 손상의 유무의 기준으로서는, 예컨대 가역적으로 돌아올 수 없을 정도로 파지 대상물(100)의 형상이 변형되었는지 여부, 또는 알의 경우에 껍질이 손상되는 등과 같이 확실한 상처나 균열이 생겼는지 여부로 판정하면 된다. 파지 대상물(100)에 손상이 생기지 않은 경우, 판정은 만족되지 않고, 스텝 S60으로 이동한다.
스텝 S60에서는, CPU(901)는, 시험 파지력 F에 비교적 작은 증분값 ΔF를 가산하고 상기 스텝 S45로 돌아가 마찬가지의 수순을 반복한다.
한편, 상기 스텝 S55의 판정에 있어서, 파지 대상물(100)에 손상이 생긴 경우, 판정이 만족되고, 스텝 S65로 이동한다.
스텝 S65에서는, CPU(901)는, 이 시점의 시험 파지력 F로부터 ΔF를 뺀 값으로 상한 파지력 FH를 설정하고, 이 시점에서 2번째로 최신의 변형량 T로 상한 변형량 TH를 설정한다.
다음으로 스텝 S70으로 이동하여, CPU(901)는, 상기 스텝 S40에서 설정한 하한 파지력 FL에 대한 하한 변형량 TL의 비로 하한 비 변형 특성치 RL을 산출하고, 상기 스텝 S65에서 설정한 상한 파지력 FH에 대한 상한 변형량 TH의 비로 상한 비 변형 특성치 RH를 산출한다.
다음으로 스텝 S70으로 이동하여, CPU(901)는, 상기 스텝 S70에서 산출한 하한 비 변형 특성치 RL과 상한 비 변형 특성치 RH가 대략 일치하고 있는지 여부를 판정한다. 하한 비 변형 특성치 RL과 상한 비 변형 특성치 RH가 일정 이상 상위한 경우, 판정은 만족되지 않고, 상기 스텝 S5로 돌아가 마찬가지의 수순을 반복한다. 바꾸어 말하면, 시험 파지력 F가 선형 비례 영역으로부터 일탈하여 해당 파지 대상물(100)에 대한 파지력 설정 처리가 실패한 것으로 간주하고, 파지력 설정 처리를 최초로부터 다시 한다.
한편, 하한 비 변형 특성치 RL과 상한 비 변형 특성치 RH가 대략 일치하고 있는 경우, 판정이 만족되고, 스텝 S80으로 이동한다.
스텝 S80에서는, CPU(901)는, 하한 비 변형 특성치 RL과 상한 비 변형 특성치 RH의 평균치로 작업 파지력 Fs를 설정하고, 이 플로를 종료한다.
<본 실시 형태의 효과>
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 파지력 설정 시스템(1)에 의하면, 시험 파지력을 증감 변화시켜 파지 시험을 반복하여 행함으로써, 실제 작업 시에 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)에 대하여 부가해야 할 작업 파지력을 설정한다. 그리고 이 파지력 설정 시스템(1)이, 그리퍼(2)가 시험 파지력으로 파지했을 때의 파지 대상물(100)의 변형량을 검출하는 카메라(3) 및 화상 처리 장치(4)와, 시험 파지력에 대한 변형량의 비에 근거하여 산출된 비 변형 특성치에 근거하여 파지 대상물(100)에 대한 그리퍼(2)의 작업 파지력을 설정하는 컨트롤러(5)를 갖고 있다.
여기서, 동일한 파지 특성에 있는 파지 대상물(100)끼리에서는, 형상이나 크기 등의 개체차에 관계없이 공통의 비 변형 특성치를 나타내는 파지력 영역이 존재한다. 상기 컨트롤러(5)가, 그 파지력 영역 내에서 공통의 작업 파지력을 설정함으로써, 식품 등과 같이 상한 파지력과 하한 파지력의 차이가 작은 파지 대상물(100)이더라도, 실제 작업에 있어서 개체별 형상이나 크기의 격차에 유연하게 대응하면서, 손상시키지 않고 안정적인 파지, 이송이 가능하게 된다. 이 결과, 파지 대상물(100)의 유연성에 대응한 파지 기능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 특히, 컨트롤러(5)는, 비 변형 특성치가 대략 일정하게 되는 시험 파지력과 변형량의 선형 비례 영역 내에서 작업 파지력을 설정한다. 상술한 개체간 공통의 비 변형 특성치를 나타내는 파지력 영역은, 각 개체에서 비 변형 특성치가 대략 일정하게 되는 시험 파지력과 변형량의 선형 비례 영역 내에 존재한다. 이와 같은 선형 비례 영역 내에서 작업 파지력을 설정함으로써, 실제 작업에 있어서 적절한 작업 파지력의 설정이 가능하게 된다.
또 본 실시 형태에서는, 상기 도 4에 나타낸 바와 같이 시험 파지력 F가 0으로부터 상한 파지력 FH까지의 범위에서 선형 비례 영역이 되는 경우를 설명했지만, 파지 대상물의 구성에 따라서는 예컨대 0<F<FH의 범위에서 선형 비례 영역이 되는 경우도 있다. 이 경우에는, 단위 시험 파지력당 변형량의 변화율(다시 말해 직선 그래프의 기울기)을 비 변형 특성치와 치환함으로써, 해당 선형 비례 영역 내에 있어서는 비 변형 특성치가 대략 일정하다고 해석할 수 있다(이상, 도시 생략).
또한, 본 실시 형태에서는 특히, 컨트롤러(5)는, 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)을 손상시키지 않는 최대의 상한 파지력과, 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)을 들어올리기 가능한 최소의 하한 파지력을 설정하고, 작업 파지력은 상한 파지력과 하한 파지력의 사이에 설정한다. 이와 같이, 상술한 선형 비례 영역 내에서 상한 파지력과 하한 파지력을 더 확인하고, 그 다음에 그들의 사이에 작업 파지력을 설정함으로써, 파지 동작과 이송 동작을 실행하기 위해 보다 적절하고 확실한 설정이 가능하게 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 상한 파지력과 하한 파지력의 평균치로 작업 파지력을 설정했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대 상한 파지력과 하한 파지력의 사이의 차이에 충분한 여유가 있는 경우에는, 상한 파지력과 하한 파지력 중 어느 한쪽에 대하여 소정의 마진 계수를 곱한 값으로 작업 파지력을 설정하더라도 좋다. 예컨대, 파지 대상물(100)의 손상을 막는 것을 중시하는 경우에는, 상한 파지력에 1 미만의 마진 계수를 곱한 값으로 작업 파지력을 설정하더라도 좋다. 또한, 파지 대상물(100)의 확실한 들어올리기 동작을 중시하는 경우에는, 하한 파지력에 1보다 큰 마진 계수를 곱한 값으로 작업 파지력을 설정하더라도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는 특히, 파지 대상물(100)의 변형량을 검출하는 기능부(카메라(3)와 화상 처리 장치(4))에 있어서, 파지 대상물(100)의 형상을 광학적 수법에 의해 검지하는 광학 센서(카메라(3))를 갖고 있다. 이것에 의해, 파지 대상물(100)에 대하여 비접촉으로 정확도가 높은 변형량의 검출이 가능하고, 특히 위생을 중시해야 할 식품이 파지 대상물(100)인 경우에는 유용하다.
또한, 본 실시 형태에서는 특히, 상기 광학 센서가, 파지 대상물(100)의 전체 형상을 촬상하는 카메라(3)인 것에 의해, 파지 대상물(100)의 파지 위치의 변동이나 개체별 형상 및 크기의 격차에 유연하게 대응한 변형량의 검출이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 특히, 카메라(3) 및 화상 처리 장치(4)가, 파지 대상물(100) 전체의 크기에 대한 절대 형상 변화량의 비(이른바 뒤틀림)로 변형량을 검출하는 것에 의해, 특히 파지 대상물(100)의 개체별 크기의 격차를 상쇄한 적절한 작업 파지력의 설정이 가능하게 된다. 또, 절대 형상 변화량인 편차 치수 ΔD 그 자체를 변형량으로서 검출하더라도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는 특히, 카메라(3)와 화상 처리 장치(4)는, 그리퍼(2)가 시험 파지력을 부가하는 파지 방향과 동일 방향에서 변형량을 검출한다. 이것에 의해, 특히 파지 방향으로 변형하기 쉬운(파지 방향과 상이한 방향으로 변형하기 어려운) 파지 특성에 있는 파지 대상물(100)에 대하여 유효한 변형량의 검출 정확도(작업 파지력의 설정 정확도)를 향상시킬 수 있다.
또, 생산 기계에 있어서의 파지 대상물(100)의 파지 자세나 그리퍼(2)의 파지 방향의 형편으로부터, 파지 방향과 상이한 방향에서 파지 대상물(100)의 변형량이 크게 검출되기 쉬운 경우가 있다. 예컨대 도 3에 대응하는 도 7에 나타내는 바와 같이, 파지 대상물(100)에 따라서는, 파지 방향과 직교하는 도면 중의 상하 방향에서 크게 변형량이 검출되기 쉬운 파지 특성을 갖는 경우가 있다. 이것에 대응하여 카메라(3)와 화상 처리 장치(4)가 시험 파지력을 부가하는 파지 방향과 상이한 방향(예컨대 도면 중의 위쪽으로부터 아래쪽으로 향하는 방향, 또는 지면 직교 방향; 도시 생략)에서 변형량을 검출하더라도 좋다. 이것에 의해, 특히 파지 방향과 상이한 방향으로 변형하기 쉬운 파지 특성에 있는 파지 대상물(100)에 대하여 유효한 변형량의 검출 정확도(작업 파지력의 설정 정확도)를 향상시킬 수 있다.
또, 광학 센서가 카메라(3)인 경우에는, 촬상 시야에 있어서의 파지 대상물(100)의 투영 면적에 대하여 변형량을 검출하더라도 좋다. 이 경우에는, 시험 파지력의 부가에 대응하여 투영 면적(또는 표면적)이 변화하기 쉬운 파지 특성에 있는 파지 대상물(100)에 대하여 특히 유효한 변형량의 검출 정확도(작업 파지력의 설정 정확도)를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 특히, 파지 대상물(100)을 직접 파지하는 액추에이터가, 모터(22)로 구동하는 그리퍼(2)인 것에 의해, 파지 대상물(100)에 대한 파지력의 기계적, 전기적인 해석이 용이해진다.
또한, 본 실시 형태에서는 특히, 시험 파지력 또는 작업 파지력에 근거하는 토크 제어로 모터(22)를 구동 제어하는 서보 앰프(6)를 갖고 있는 것에 의해, 파지 대상물(100)에 대하여 그리퍼(2)가 부가하는 파지력의 전기적 제어가 용이해진다. 또, 그리퍼(2)를 구동하는 모터(22)는 회전형으로 한정되지 않고, 직동형의 리니어 모터를 적용하더라도 좋다. 이 경우에는, 컨트롤러(5)가 서보 앰프(6)에 출력하는 동작 지령이 파지력과 동등한 추력 지령이 되고, 서보 앰프(6)는 리니어 모터를 추력 제어하여 그리퍼(2)에 파지력을 출력시킨다.
또, 상기 실시 형태에서는 식품이나 식재료 정도의 유연성을 갖는 것을 파지 대상물로 하고 있었지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 유리나 플라스틱 등을 재료로 하여 부가하는 파지력의 크기나 방향에 따라서는 파손될 가능성이 있는 물품(구조체)을 파지 대상물로서 적용하는 것에도 적합하다.
<변형예>
또, 개시된 실시 형태는, 상기로 한정되는 것이 아니고, 그 취지 및 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 이하, 그와 같은 변형예를 설명한다.
<3조 그리퍼를 이용하는 경우>
상기 실시 형태에서는, 평행하게 배치된 2개의 파지조(21)로 파지 대상물(100)을 협지하도록 파지하는 그리퍼(2)를 이용한 경우를 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 그 밖에도, 도 8에 나타내는 바와 같이 원주 상의 등간격의 배치로 3개의 파지조(31)를 갖는 3조 그리퍼(30)를 이용하더라도 좋다. 도 8(a)는 측방으로부터 본 3조 그리퍼(30) 전체의 외관을 나타내고 있고, 도 8(b)는 위쪽으로부터 본 3조 그리퍼(30) 전체의 외관을 나타내고 있다. 이 도 8에 있어서, 3조 그리퍼(30)는 1개의 모터(32)와, 그리퍼 본체(33)와, 3개의 파지조(31)를 갖고 있다.
모터(32)는, 회전형 모터를 이용하고 있고, 대략 원기둥 형상의 하우징인 그리퍼 본체(33)의 한쪽(도 8(a) 중의 아래쪽)의 단면에 고정되어 있다. 이 모터(32)의 축회전 출력이 그리퍼 본체(33) 내부에 마련한 피니언 기어, 종동 기어, 랙 기어, 및 직진 가이드 등(이상, 특별히 도시하지 않음)으로 이루어지는 구동 기구를 거쳐서 3개의 파지조(31)의 직동 출력으로 변환된다. 모터(32)의 정회전과 역회전을 전환함으로써, 각각 접촉면을 그리퍼 본체(33)의 중심점 P로 향하게 한 3개의 파지조(31)가 해당 중심점 P로 향하는 근접 동작과 이간 동작을 전환하도록 동작한다. 그리고 모터(32)의 토크를 제어함으로써, 3개의 파지조(31)의 사이의 파지력이 제어된다. 이상과 같이 기능하는 것에 의해, 3조 그리퍼(30)는, 3개의 파지조(31)의 사이에 배치된 파지 대상물(100)에 대한 방사상(放射狀)의 파지 동작과 해방 동작이 가능하게 된다.
또, 이 3조 그리퍼(30)에 있어서도, 비교적 낮은 파지력을 높은 정확도로 출력 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 낮은 토크를 높은 정확도로 출력 제어 가능한 서보 모터를 모터(32)에 이용하면 된다. 또한, 파지조(31)를 원활하게 직동 동작시킬 수 있도록, 낮은 마찰로 회전과 맞물림이 가능한 피니언 기어 및 랙 기어나, 낮은 마찰의 직진 가이드 기구를 이용하면 된다. 또한, 파지 대상물(100)에 대하여 충분한 접촉 면적을 확보하는 등에 의해, 비교적 낮은 파지력으로도 안정적인 파지가 가능한 형상, 재질, 구성의 파지조(31)를 이용하면 된다. 또한, 3조 그리퍼(30) 전체의 중심 위치 등을 고려한 기계적 구성의 설계나, 각 부품의 조립과 그 조정에 대해서도 적절히 배려하면 된다.
이와 같은 3조 그리퍼(30)를 이용하는 경우에는, 예컨대 상기 도 3에 대응하는 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 파지조(31)의 파지 방향을 따라 그리퍼 본체(33)의 중심점 P로부터 파지조(31)의 접촉면까지의 파지 대상물(100)의 편차 치수 ΔR에 근거하여 변형량을 검출하면 된다. 이를 위해서는, 카메라(3)는 그리퍼 본체(33)의 중심축 상(지면 앞쪽)에 배치하는 것이 바람직하다. 이상과 같은 3조 그리퍼(30)는, 예컨대 주먹밥, 떡, 달걀과 같은, 대략 삼각기둥 형상이나 대략 회전체 형상의 파지 대상물(100)을 안정적으로 파지하는데 적합하다.
<광학 센서에 거리 센서를 이용하는 경우>
상기 실시 형태에서는, 파지 대상물(100)의 변형량을 검출하기 위한 광학 센서로서 카메라(3)를 이용한 경우를 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 그 밖에도, 상기 카메라(3) 대신에 거리 센서를 이용하여 파지 대상물(100)의 변형량을 검출하더라도 좋다. 이 거리 센서(40)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 레이저광 L1을 파지 대상물(100)로 향해서 투광하고 나서 파지 대상물(100)의 표면으로부터의 반사광 L2를 수광할 때까지의 시간차에 근거하여 파지 대상물(100)의 표면까지의 거리(표면의 위치)를 측정하는 광학 센서이다. 이 경우에도, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이 그리퍼(2)의 파지 방향과 동일 방향에서 변형량을 검출하거나, 또는 도 10(b)에 나타내는 바와 같이 그리퍼(2)의 파지 방향과 상이한 방향에서 변형량을 검출하는 등, 파지 대상물(100)의 변형 지향성에 따른 방향에서의 변형량의 검출이 가능하다. 이 거리 센서(40)를 이용한 경우에도, 파지 대상물(100)의 형상이나 크기에 개체차가 없고, 또한 파지 대상물(100)의 파지 위치가 항상 고정되어 있는 경우에는, 상기 카메라(3)를 이용한 경우와 동등하게 파지 대상물(100)의 변형량을 검출할 수 있다.
본 변형예는, 비교적 저가의 거리 센서(40)를 광학 센서로서 이용함으로써, 카메라(3)를 이용한 경우보다 간이하고 제조 비용을 억제한 구성에서의 변형량의 검출이 가능하게 된다.
또한, 본 변형예에서는 특히, 거리 센서(40)가 파지 대상물(100)의 표면의 변위로 변형량을 검출하는 것에 의해, 화상 처리 장치(4)에서의 처리 부담도 경감되어 간이하고 신속한 변형량의 검출이 가능하게 된다.
<검출한 변형량에 근거하여 파지력을 추정하는 경우>
상기 실시 형태에서는, 한 번 적절한 작업 파지력을 설정한 후의 실제 작업 시에는, 변형량의 검출이 불필요한 것으로 하여 시스템으로부터 카메라(3)와 화상 처리 장치(4)를 철거하고 있었다. 그러나, 실제 작업 시에 있어서도 카메라(3)와 화상 처리 장치(4)에 의해 파지 대상물(100)의 변형량을 검출하고, 그 변형량에 근거하여 그 시점에서 해당 파지 대상물(100)에 부가되고 있는 파지력(제 3 파지력)을 추정하더라도 좋다.
이 경우에는, 동일한 파지 대상물(100)에 대하여 이미 파지력 설정 처리에서 구한 상기 도 4의 파지 특성에 대하여 가로축 좌표와 세로축 좌표를 바꿈으로써, 도 11에 나타내는 바와 같은 변형 특성을 구할 수 있다. 다시 말해 도 11에 나타내는 변형 특성의 그래프는, 가로축을 검출치인 변형량에 대응시키고, 세로축을 추정치인 파지력에 대응시킨 것이다. 컨트롤러(5)는 이 변형 특성에 근거하여, 화상 처리 장치(4)로부터 검출된 변형량에 대응하는 파지력을 추정할 수 있다. 또한 이 변형 특성에 있어서는, 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)을 손상시키지 않는 최대의 상한 변형량과, 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)을 들어올리기 가능한 최소의 하한 변형량도 기지(旣知)로 되어 있다. 그들 상한 변형량과 하한 변형량의 사이에서 작업 변형량을 설정하면, 파지 동작과 이송 동작을 실행하기 위해 보다 적절하고 확실한 설정이 가능하게 된다. 또, 이 변형예에 있어서의 카메라(3)와 화상 처리 장치(4)가 각 청구항에 기재된 검출부에 상당하고, 컨트롤러(5)가 각 청구항에 기재된 추정부에 상당하고, 시스템 전체가 각 청구항에 기재된 파지력 추정 시스템에 상당한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 변형예의 파지력 추정 시스템에 의하면, 그리퍼(2)가 소정의 변형 특성에 있는 파지 대상물(100)을 파지했을 때의 해당 파지 대상물(100)의 변형량을 검출하는 카메라(3) 및 화상 처리 장치(4)와, 변형량에 근거하여 그리퍼(2)가 파지 대상물(100)을 파지했을 때에 부가한 파지력을 추정하는 컨트롤러(5)를 갖고 있다. 이것에 의해, 그리퍼(2)의 파지조(21)에 압접 센서를 마련하여 파지력을 검출하는 경우와 비교하여, 비접촉에 의해 위생적이고 내구성이 높은 파지력의 검출이 가능하게 된다.
또한 예컨대, 컨트롤러(5)나 서보 앰프(6)의 사양에 따라서는, 토크 제어(추력 제어, 전류 제어)를 할 수 없고 위치 제어나 속도 제어밖에 할 수 없는 경우가 있다. 이것에 대하여 본 변형예에서는, 카메라(3)와 화상 처리 장치(4)에서 검출한 변형량에 근거하여 컨트롤러(5)가 그 시점에서 파지 대상물(100)에 부가되고 있는 파지력을 추정하고, 이 파지력 추정치를 피드백하여 파지력을 작업 파지력에 일치시키도록 위치 제어 또는 속도 제어를 행할 수 있다.
또, 파지 대상물(100)의 종류에 의존하는 파지력과 변형량의 사이의 관계, 다시 말해 상술한 파지 특성이나 변형 특성에 대해서는, 대응하는 파지력과 변형량의 쌍을 교사 데이터로 한 이른바 기계 학습(베이지안 네트워크, 서포트 벡터 머신, 딥 러닝 등)에 의해 취득하더라도 좋다. 이 경우에는, 광학 센서를 카메라(3)로 함으로써, 특정한 변형 지향성에 근거하는 치수 변화로 한정되지 않고, 파지 대상물(100) 전체의 형상 변화량으로서 변형량을 검출할 수도 있다.
<화상 처리 장치, 컨트롤러의 하드웨어 구성예>
다음으로, 도 12를 참조하면서, 컨트롤러(5) 및 화상 처리 장치(4)의 하드웨어 구성예에 대하여 설명한다. 또, 컨트롤러(5)와 화상 처리 장치(4)는, 각각 도 12에 나타내는 동등한 하드웨어 구성에 있는 것으로 하여 설명한다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 화상 처리 장치(4) 및 컨트롤러(5)는, 예컨대, CPU(901)와, ROM(903)과, RAM(905)과, ASIC 또는 FPGA 등의 특정한 용도를 위해 구축된 전용 집적 회로(907)와, 입력 장치(913)와, 출력 장치(915)와, 기록 장치(917)와, 드라이브(919)와, 접속 포트(921)와, 통신 장치(923)를 갖는다. 이들 구성은, 버스(909)나 입출력 인터페이스(911)를 거쳐서 서로 신호를 전달 가능하게 접속되어 있다.
프로그램은, 예컨대, ROM(903)이나 RAM(905), 기록 장치(917) 등에 기록하여 둘 수 있다.
또한, 프로그램은, 예컨대, 플렉서블 디스크 등의 자기 디스크, 각종 CDㆍMO 디스크ㆍDVD 등의 광 디스크, 반도체 메모리 등의 탈착 가능한 기록 매체(925)에, 일시적 또는 영속적으로 기록하여 둘 수도 있다. 이와 같은 기록 매체(925)는, 이른바 패키지 소프트웨어로서 제공할 수도 있다. 이 경우, 이들 기록 매체(925)에 기록된 프로그램은, 드라이브(919)에 의해 읽혀, 입출력 인터페이스(911)나 버스(909) 등을 거쳐서 상기 기록 장치(917)에 기록되더라도 좋다.
또한, 프로그램은, 예컨대, 다운로드 사이트ㆍ다른 컴퓨터ㆍ다른 기록 장치 등(도시하지 않음)에 기록하여 둘 수도 있다. 이 경우, 프로그램은, LAN이나 인터넷 등의 네트워크 NW를 거쳐서 전송되고, 통신 장치(923)가 이 프로그램을 수신한다. 그리고, 통신 장치(923)가 수신한 프로그램은, 입출력 인터페이스(911)나 버스(909) 등을 거쳐서 상기 기록 장치(917)에 기록되더라도 좋다.
또한, 프로그램은, 예컨대, 적당한 외부 접속 기기(927)에 기록하여 둘 수도 있다. 이 경우, 프로그램은, 적당한 접속 포트(921)를 거쳐서 전송되고, 입출력 인터페이스(911)나 버스(909) 등을 거쳐서 상기 기록 장치(917)에 기록되더라도 좋다.
그리고, CPU(901)가, 상기 기록 장치(917)에 기록된 프로그램에 따라 각종 처리를 실행하는 것에 의해, 각 청구항에 기재된 검출부, 설정부, 또는 추정부 등에 의한 처리가 실현된다. 이때, CPU(901)는, 예컨대, 상기 기록 장치(917)로부터 프로그램을 직접 읽어 실행하더라도 좋고, RAM(905)에 일단 로드한 다음 실행하더라도 좋다. 또한 CPU(901)는, 예컨대, 프로그램을 통신 장치(923)나 드라이브(919), 접속 포트(921)를 거쳐서 수신하는 경우, 수신한 프로그램을 기록 장치(917)에 기록하지 않고 직접 실행하더라도 좋다.
또한, CPU(901)는, 필요에 따라서, 예컨대 마우스ㆍ키보드ㆍ마이크(도시하지 않음) 등의 입력 장치(913)로부터 입력되는 신호나 정보에 근거하여 각종 처리를 행하더라도 좋다.
그리고, CPU(901)는, 상기의 처리를 실행한 결과를, 예컨대 표시 장치나 음성 출력 장치 등의 출력 장치(915)로부터 출력하더라도 좋고, 또한 CPU(901)는, 필요에 따라서 이 처리 결과를 통신 장치(923)나 접속 포트(921)를 거쳐서 송신하더라도 좋고, 상기 기록 장치(917)나 기록 매체(925)에 기록시키더라도 좋다.
또, 이상의 설명에 있어서의 "수직"이란, 엄밀한 의미에서의 수직이 아니다. 즉, "수직"이란, 설계상, 제조상의 공차, 오차가 허용되고, "실질적으로 수직"이라고 하는 의미이다.
또, 이상의 설명에 있어서의 "평행"이란, 엄밀한 의미에서의 평행이 아니다. 즉, "평행"이란, 설계상, 제조상의 공차, 오차가 허용되고, "실질적으로 평행"이라고 하는 의미이다.
또, 이상의 설명에 있어서의 "동일하다"란, 엄밀한 의미가 아니다. 즉, "동일하다"란, 설계상, 제조상의 공차, 오차가 허용되고, "실질적으로 동일하다"라고 하는 의미이다.
또한, 이상 이미 말한 것 이외에도, 상기 실시 형태나 각 변형예에 의한 수법을 적당히 조합하여 이용하더라도 좋다.
그 외, 일일이 예시는 하지 않지만, 상기 실시 형태나 각 변형예는, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 다양한 변경이 가해져 실시되는 것이다.
1 : 파지력 설정 시스템(파지력 추정 시스템)
2 : 그리퍼(파지부)
3 : 카메라(검출부, 광학 센서)
4 : 화상 처리 장치(검출부)
5 : 컨트롤러(설정부, 추정부)
6 : 서보 앰프(모터 제어 장치)
21 : 파지조
22 : 모터
23 : 그리퍼 본체
30 : 3조 그리퍼(파지부)
31 : 파지조
32 : 모터
33 : 그리퍼 본체
40 : 거리 센서(광학 센서)
100 : 파지 대상물

Claims (14)

  1. 소정의 파지 특성에 있는 파지 대상물을 파지하는 파지부와,
    상기 파지부가 제 1 파지력으로 파지했을 때의 상기 파지 대상물의 변형량을 검출하는 검출부와,
    상기 제 1 파지력에 대한 상기 변형량의 비에 근거하여 산출된 비 변형 특성치(比變形特性値)에 근거하여 상기 파지 대상물에 대한 상기 파지부의 제 2 파지력을 설정하는 설정부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정부는, 비 변형 특성치가 대략 일정하게 되는 제 1 파지력과 변형량의 선형 비례 영역 내에서 상기 제 2 파지력을 설정하는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 파지부가 상기 파지 대상물을 손상시키지 않는 최대의 상한 파지력과, 상기 파지부가 상기 파지 대상물을 들어올리기 가능한 최소의 하한 파지력을 설정하고, 상기 제 2 파지력은 상기 상한 파지력과 상기 하한 파지력의 사이에 설정하는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 파지 대상물의 형상을 광학적 수법에 의해 검지하는 광학 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광학 센서는, 상기 파지 대상물의 전체 형상을 촬상하는 카메라인 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 파지 대상물 전체의 크기에 대한 절대 형상 변화량의 비로 상기 변형량을 검출하는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 광학 센서는, 상기 파지 대상물의 표면의 위치를 계측하는 거리 센서인 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 파지 대상물의 표면의 변위로 상기 변형량을 검출하는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 제 1 파지력을 부가하는 파지 방향과 상이한 방향에서 상기 변형량을 검출하는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 제 1 파지력을 부가하는 파지 방향과 동일 방향에서 상기 변형량을 검출하는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파지부는, 모터로 구동하는 그리퍼(gripper)인 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 파지력 또는 상기 제 2 파지력에 근거하는 토크 제어 또는 추력 제어로 상기 모터를 구동 제어하는 모터 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 시스템.
  13. 파지력 설정 시스템이 구비하는 연산 장치에 실행시키는 파지력 설정 방법으로서,
    소정의 파지 특성에 있는 파지 대상물을 파지하는 것과,
    제 1 파지력으로 파지했을 때의 상기 파지 대상물의 변형량을 검출하는 것과,
    상기 제 1 파지력에 대한 상기 변형량의 비를 비 변형 특성치로서 산출하는 것과,
    상기 비 변형 특성치에 근거하여 상기 파지 대상물에 대한 상기 파지부의 제 2 파지력을 설정하는 것
    을 실행시키는 것을 특징으로 하는 파지력 설정 방법.
  14. 파지부가 소정의 변형 특성에 있는 파지 대상물을 파지했을 때의 해당 파지 대상물의 변형량을 검출하는 검출부와,
    상기 변형량에 근거하여 상기 파지부가 상기 파지 대상물을 파지했을 때에 부가한 제 3 파지력을 추정하는 추정부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 파지력 추정 시스템.
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