WO2023145675A1 - 把持装置、把持システム及び把持装置の制御方法 - Google Patents

把持装置、把持システム及び把持装置の制御方法 Download PDF

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WO2023145675A1
WO2023145675A1 PCT/JP2023/001872 JP2023001872W WO2023145675A1 WO 2023145675 A1 WO2023145675 A1 WO 2023145675A1 JP 2023001872 W JP2023001872 W JP 2023001872W WO 2023145675 A1 WO2023145675 A1 WO 2023145675A1
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WO
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gripping
finger
force
gripping device
unit
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PCT/JP2023/001872
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English (en)
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Inventor
雄人 石
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members

Definitions

  • the present disclosure relates to a gripping device, a gripping system, and a control method for the gripping device.
  • a gripping device called a manipulator or gripper is used to grip objects to be gripped, such as mechanical and electrical parts.
  • Patent Literature 1 discloses a robot device capable of reliably gripping an object when the position information of the object contains an error.
  • the gripping device grips the gripping target, for example, assuming that the workpiece (gripping target) is placed at a predetermined position (reference position). For example, the gripping device uses, as a reference position, the position of the workpiece (gripped object) where the center position of the workpiece (gripped object) and the center position of the gripping position where the workpiece (gripped object) is gripped by the gripping device match. Suppose. Then, the gripping device grips the workpiece (gripping target) assuming that the gripping target is placed at the reference position.
  • the center position of the workpiece (gripping target) and the gripping device should be adjusted so that the gripped object is arranged at the reference position of the gripping device.
  • a teaching operation is required to adjust the center position of the gripping position to be gripped. In the teaching work, it is usually necessary to adjust the center position in units of 0.1 mm, which requires a large number of man-hours. If operation is performed in a state in which the teaching is deviated, an unintended torque load may be applied to the workpiece (object to be gripped) or the gripping device, leading to damage.
  • the present disclosure provides a grasping device capable of detecting deviation of a grasped object from a predetermined reference position.
  • a motor that rotates according to an operation value, a first finger, and a second finger are provided, and the distance between the first finger and the second finger is adjusted by the motor.
  • the first finger a force detection unit for detecting a gripping force with which the part and the second finger grip the object; and a control unit that outputs the A gripping device is provided for detecting deviation of the object from a defined reference position.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the functional configuration of the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the functional configuration of a processing calculation unit included in the control unit of the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the functional configuration of the operation value calculation section of the processing calculation section included in the control section of the gripping device according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the functional configuration of the admittance control calculation section of the processing calculation section of the control section of the gripping apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the functional configuration of the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the functional configuration of a processing calculation unit included in the control unit of the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 4
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the functional configuration of the position/velocity calculation section of the processing calculation section of the control section of the gripping apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the functional configuration of the current calculation section of the processing calculation section included in the control section of the gripping device according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the processing of the processing calculation unit of the control unit of the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the gripping device of the reference example.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a gripping system using the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the functional configuration of a gripping system using the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining the processing of the gripping system using the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining a modified example of processing of the gripping system using the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a gripping device 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the functional configuration of the gripping device 1 according to this embodiment.
  • FIG. 1 is set with a virtual three-dimensional coordinate system (XYZ orthogonal coordinate system) consisting of mutually orthogonal X-, Y-, and Z-axes (XYZ axes).
  • XYZ orthogonal coordinate system consisting of mutually orthogonal X-, Y-, and Z-axes (XYZ axes).
  • XYZ axes For example, with respect to the coordinate axes perpendicular to the plane of the drawing, if a black circle is shown inside the circle of the coordinate axis, it indicates that the front side of the plane of the drawing is the positive region of the coordinate axes.
  • the coordinate system is defined for explanation and does not limit the orientation of the gripping device 1 .
  • the X-axis direction is the direction in which the first finger portion 21a and the second finger portion 21b extend.
  • the Y-axis direction is the direction in which the first finger portion 21a and the second finger portion 21b move.
  • the Z-axis is a direction perpendicular to the X-axis and the Y-axis.
  • the gripping device 1 for example, is attached to the tip of the arm of the robot and grips the gripping target TGT. Specifically, the gripping device 1 grips the gripping target TGT between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • the gripping device 1 includes a driving section 10 , a gripping section 20 , a force detecting section 30 , a motor driving section 40 and a control section 50 .
  • the drive unit 10, the grip unit 20, and the force detection unit 30 may be collectively referred to as a mechanism unit 60 in some cases. Each element of the gripping device 1 will be described in detail.
  • control unit 50 and the motor driving unit 40 are connected by a wiring Lm1. Further, the motor driving section 40 and the driving section 10, more specifically, the motor driving section 40 and the power section 11 (motor 11m) of the driving section 10 are connected by a wiring Lm2. Furthermore, the control unit 50 and the driving unit 10, more specifically, the power unit 11 (encoder 11e) of the driving unit 10 are connected by a wiring Lm3.
  • the drive unit 10 changes the distance between the first finger 21a and the second finger 21b. Specifically, the drive unit 10 moves the first finger 21a and the second finger 21b in opposite directions in the Y-axis direction.
  • the drive unit 10 includes a power unit 11 and a motion conversion unit 12. Details of each of the power unit 11 and the motion conversion unit 12 will be described.
  • the power unit 11 rotates the rotary shaft based on electric power supplied from the motor drive unit 40 via the wiring Lm2.
  • the power unit 11 converts the electric power into rotational motion and transmits it to the motion conversion unit 12 .
  • the power unit 11 includes a motor 11m and an encoder 11e.
  • the motor 11m is, for example, an AC (Alternating Current) motor or a stepping motor.
  • the motor 11m rotates the rotating shaft based on the electric power (supplied power Pd) supplied from the motor driving section 40 .
  • the supplied power Pd is determined based on the current manipulation value MVi. Therefore, the motor 11m rotates based on the current manipulation value MVi.
  • the motor 11m has a configuration known as a motor such as a rotating shaft, a stator, and a rotor.
  • the encoder 11e detects the position and rotation speed of the rotating shaft of the motor 11m.
  • the encoder 11e outputs the detected result to the control section 50 via the wiring Lm3.
  • the motion converter 12 converts the rotational motion transmitted from the motor 11m into linear motion in the Y-axis direction.
  • the motion converter 12 is configured by mechanical parts such as gears, worm gears, and cams, for example.
  • the motion converting section 12 includes a moving section 12a and a moving section 12b protruding from the housing 12c. Each of the moving part 12a and the moving part 12b is movable with respect to the housing 12c.
  • the motion conversion unit 12 converts the rotary motion transmitted from the motor 11m into linear motion for moving the moving units 12a and 12b in the Y-axis direction with respect to the housing 12c.
  • the moving part 12a moves in the +Y direction in the Y-axis direction.
  • the moving part 12a moves in the -Y direction in the Y-axis direction.
  • the moving portion 12b moves in the -Y direction in the Y-axis direction.
  • the moving part 12b moves in the +Y direction in the Y-axis direction.
  • the moving parts 12a and 12b move in opposite directions in the Y-axis direction, specifically, in directions away from each other in the Y-axis direction. Therefore, when the motor 11m rotates in one direction, the distance between the moving parts 12a and 12b increases. Further, when the motor 11m rotates in the opposite direction, the moving parts 12a and 12b move in opposite directions in the Y-axis direction, specifically, in directions in which they approach each other in the Y-axis direction. Therefore, when the motor 11m rotates in the opposite direction, the distance between the moving parts 12a and 12b becomes narrower.
  • the driving section 10 can change the distance between the moving section 12a and the moving section 12b by rotating the motor 11m.
  • the gripping part 20 grips the gripping object TGT between the first finger part 21a and the second finger part 21b by changing the distance between the moving part 12a and the moving part 12b by the driving part 10 .
  • the grip portion 20 includes a first finger portion 21a and a first holding portion 22a that holds the first finger portion 21a on the +Y side in the Y-axis direction with respect to the center position Ac.
  • the first finger portion 21a is fixed to the first holding portion 22a.
  • the first holding portion 22a is fixed to the moving portion 12a via a first force sensor 31a, which will be described later.
  • the gripping device 1 includes a fixing portion 15a for fixing the first force sensor 31a to the moving portion 12a.
  • the center position Ac is the center position of the gripping position gripped by the gripping device 1 .
  • a gripping position is a position at which the gripping device 1 grips the gripping target.
  • the center position of the gripping position is the center position in the gripping direction (Y-axis direction) between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • the grip portion 20 includes a second finger portion 21b and a second holding portion 22b that holds the second finger portion 21b on the -Y side in the Y-axis direction with respect to the center position Ac.
  • the second finger portion 21b is fixed to the second holding portion 22b.
  • the second holding portion 22b is fixed to the moving portion 12b via a second force sensor 31b, which will be described later.
  • the gripping device 1 includes a fixing portion 15b for fixing the second force sensor 31b to the moving portion 12b.
  • the first finger portion 21a moves in the Y-axis direction together with the movement of the moving portion 12a in the Y-axis direction.
  • the second finger 21b moves in the Y-axis direction together with the movement of the moving part 12b in the Y-axis direction. Therefore, when the distance between the moving parts 12a and 12b changes, the distance D between the first finger part 21a and the second finger part 21b changes. By narrowing the distance D between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b, the gripping portion 20 grips the gripping target TGT with the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • the gripping of the gripping target TGT by the gripping portion 20 is not limited to the case of sandwiching the gripping target TGT between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • a ring-shaped object to be grasped may be grasped by inserting fingers inside the ring and opening the fingers from the inside to the outside.
  • the force detection unit 30 detects the force (gripping force) applied between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b when the gripping portion 20 grips the gripping target TGT.
  • the force detection unit 30 includes a first force sensor 31a and a second force sensor 31b.
  • Each of the first force sensor 31a and the second force sensor 31b is, for example, a six-axis force sensor.
  • the first force sensor 31a is connected to the control unit 50 via wiring La. Also, the second force sensor 31b is connected to the control unit 50 via the wiring Lb.
  • the force detection unit 30 uses the detection result regarding the force in the Y-axis direction in the output of the 6-axis force sensor.
  • the first force sensor 31a is fixed to the first holding portion 22a that holds the first finger portion 21a. Further, the first force sensor 31a is fixed to the moving portion 12a via the fixing portion 15a. The first force sensor 31a detects the force with which the gripping object TGT presses the first finger portion 21a when the gripping portion 20 grips the gripping object TGT.
  • the second force sensor 31b is fixed to the second holding portion 22b that holds the second finger portion 21b. Also, the second force sensor 31b is fixed to the moving portion 12b via the fixing portion 15b. The second force sensor 31b detects the force with which the gripping object TGT presses the second finger portion 21b when the gripping portion 20 grips the gripping object TGT.
  • the gripping device 1 includes the force detection unit 30 between the driving unit 10 and the gripping unit 20.
  • the force detection unit 30 is provided between the driving unit 10 and the gripping unit 20 is not limited to
  • the gripping device 1 may include the first force sensor 31a and the second force sensor 31b at the tips of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b, respectively.
  • the type of force sensor is not limited as long as it can detect the gripping force applied between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b.
  • a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensor capable of detecting force may be used, or a piezoelectric element or a strain gauge may be used.
  • a MEMS sensor or a strain gauge a strain-generating body that generates strain by an external force may be used in order to detect the sense of force, or a part of the grip part 20 may be used as the strain-generating body.
  • the force detection unit 30 includes the first force sensor 31a and the second force sensor 31b, but only one of the first force sensor 31a and the second force sensor 31b is used. You may prepare. That is, only one of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b may be provided with the force sensor.
  • the motor drive unit 40 supplies power (supplied power Pd) to the drive unit 10, more specifically, the motor 11m based on an operation command (current control signal Ip) from the control unit 50.
  • the driving section 10 is driven by electric power supplied from the motor driving section 40 .
  • the drive unit 10 is driven by the electric power supplied from the motor drive unit 40 , so that the drive unit 10 operates according to the operation command from the control unit 50 .
  • the motor driving unit 40 outputs the current value (driving current value Im) of the power supplied to the driving unit 10 to the control unit 50 .
  • the control unit 50 controls the driving unit 10 using the current value of the current supplied to the driving unit 10 by the motor driving unit 40 .
  • Control unit 50 controls the drive unit 10 so that the gripping force (the first gripping force value Fma and the second gripping force value Fmb) detected by the force detection unit 30 becomes a desired gripping force. Further, the control unit 50 uses the position (position information ⁇ m) and rotation speed (speed information vm) of the rotary shaft detected by the encoder 11e and the current signal (drive current value Im) from the motor drive unit 40. to control.
  • the control unit 50 is composed of, for example, a microprocessing unit including a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory).
  • the control unit 50 performs processing by having the CPU expand a program recorded in the ROM into the RAM and execute the program.
  • the control unit 50 includes an arithmetic processing unit 51, a motor control unit 52, a motor operation data acquisition unit 53, and a force measurement data acquisition unit 54.
  • the arithmetic processing unit 51 outputs the current manipulation value MVi to the motor control unit 52 .
  • the motor operation data acquisition unit 53 obtains a current detection value PVi that is the current value of the drive current supplied from the motor drive unit 40 to the power unit 11 (motor 11m), a position detection value PV ⁇ of the rotating shaft of the motor 11m, and a position of the rotating shaft
  • the speed detection value PVv is output to the arithmetic processing unit 51 .
  • the force measurement data acquisition unit 54 outputs the gripping force detection value PVf of the gripping force F received from the gripping object TGT detected by the force detection unit 30 to the arithmetic processing unit 51 . Further, the force measurement data acquisition unit 54 outputs to the arithmetic processing unit 51 a first gripping force detection value PVfa indicating the first gripping force value Fma and a second gripping force detection value PVfb indicating the second gripping force value Fmb. . Details of each element are described below.
  • the arithmetic processing unit 51 calculates an operation amount for operating the driving unit 10 so that the control value becomes the target value. Specifically, the arithmetic processing unit 51 calculates the current manipulation value MVi so that the gripping force detection value PVf, which is the control value, becomes the gripping force value of the target value. Details of the arithmetic processing unit 51 will be described later. In addition, in the arithmetic processing unit 51 according to the present embodiment, the current manipulation value MVi is output as the manipulation value.
  • the motor control unit 52 outputs an operation value for operating the power unit 11, specifically the motor 11m, to the motor driving unit 40.
  • the motor control unit 52 may output an analog signal such as a voltage signal or a current signal, or may output a digital signal as long as it can be input to the motor driving unit 40. .
  • the motor driving section 40 supplies the power supply Pd to the motor 11m of the power section 11 based on the current control signal Ip.
  • the motor operation data acquisition unit 53 acquires motor operation data regarding the operating state of the power unit 11 from the power unit 11 and the motor drive unit 40 . Specifically, the motor operation data acquisition unit 53 acquires from the motor drive unit 40 the drive current value Im of the supply power Pd supplied to the power unit 11 by the motor drive unit 40 . Further, the motor operation data acquisition unit 53 acquires position information ⁇ m and speed information vm of the rotating shaft of the motor 11m from the encoder 11e.
  • the motor operation data acquisition unit 53 may acquire the drive current value Im from the motor drive unit 40, for example, as an analog signal or as a digital signal. Similarly, the motor operation data acquisition unit 53 may acquire each of the position information ⁇ m and the speed information vm from the encoder 11e using, for example, analog signals or digital signals.
  • the motor operation data acquisition unit 53 outputs the current detection value PVi to the arithmetic processing unit 51 based on the acquired driving current value Im. Further, the motor operation data acquisition unit 53 outputs the position detection value PV ⁇ to the arithmetic processing unit 51 based on the acquired position information ⁇ m. Furthermore, the motor operation data acquisition unit 53 outputs the speed detection value PVv to the arithmetic processing unit 51 based on the acquired speed information vm.
  • the force measurement data acquisition unit 54 acquires measurement data of the gripping force F from the force detection unit 30 . Specifically, the force measurement data acquisition unit 54 acquires the first gripping force value Fma from the first force sensor 31a. The force measurement data acquisition unit 54 also acquires the second gripping force value Fmb from the second force sensor 31b.
  • the force measurement data acquisition unit 54 may acquire the first gripping force value Fma from the first force sensor 31a, for example, as an analog signal or as a digital signal. Similarly, the force measurement data acquisition unit 54 may acquire the second gripping force value Fmb from the second force sensor 31b as an analog signal or a digital signal, for example.
  • the force measurement data acquisition unit 54 outputs the gripping force detection value PVf to the arithmetic processing unit 51 based on the acquired first gripping force value Fma and second gripping force value Fmb. For example, the force measurement data acquisition unit 54 may output an average gripping force value of the first gripping force value Fma and the second gripping force value Fmb as the detected gripping force value PVf.
  • the force measurement data acquisition unit 54 outputs the first gripping force detection value PVfa to the arithmetic processing unit 51 based on the first gripping force value Fma. Similarly, the force measurement data acquisition unit 54 outputs the second gripping force detection value PVfb to the arithmetic processing unit 51 based on the second gripping force value Fmb.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the functional configuration of the arithmetic processing section 51 included in the control section 50 of the gripping device 1 according to this embodiment. Note that in FIG. 3 , constituent elements outside the arithmetic processing unit 51 are collectively shown as an object OBJ controlled by the arithmetic processing unit 51 .
  • the controlled object OBJ includes, for example, the drive unit 10, the force detection unit 30, the motor drive unit 40, the motor control unit 52, the motor operation data acquisition unit 53, and the force measurement data acquisition unit .
  • the arithmetic processing unit 51 determines the force command value SVf of the gripping force F. Further, the arithmetic processing unit 51 calculates the current manipulation value MVi so that the gripping force detection value PVf becomes the force command value SVf. Note that the arithmetic processing unit 51 uses the current detection value PVi, the position detection value PV ⁇ , and the speed detection value PVv to calculate the current manipulation value MVi.
  • the calculation processing unit 51 includes an operation value calculation unit 51a, a force command generation unit 51b, and a determination unit 51c.
  • the operation value calculation unit 51a calculates the current operation value MVi so that the gripping force detection value PVf becomes the force command value SVf set by the force command generation unit 51b.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the functional configuration of the operation value calculation section 51a of the calculation processing section 51 included in the control section 50 of the gripping device 1 according to this embodiment.
  • "1/s" means integration.
  • the operation value calculator 51a includes an admittance control calculator 51a1, an integral calculator 51a2, a position/velocity calculator 51a3, and a current calculator 51a4. Each calculation unit will be described.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the functional configuration of the admittance control calculation section 51a1 of the calculation processing section 51 of the control section 50 of the gripping device 1 according to this embodiment.
  • the admittance control calculation unit 51a1 adjusts the parameters of the model of the virtual spring-mass-damper system by solving the differential equation shown in Equation 1.
  • ⁇ F is the difference between the force command value SVf and the grip force detection value PVf
  • M is the mass
  • C is the damper damping coefficient
  • K is the spring constant of the spring
  • x is the displacement.
  • the admittance control calculation unit 51a1 includes an addition/subtraction block A11, an addition/subtraction block A12, an addition/subtraction block A13, an integration block B11, an integration block B12, a gain block B13, and a gain block B14.
  • the addition/subtraction block outputs the result of adding or subtracting multiple inputs.
  • the integration block outputs the result of integrating the input.
  • the gain block outputs the result of multiplying the input by the gain. The same applies to the following.
  • the addition/subtraction block A11 calculates the difference between the force command value SVf and the grip force detection value PVf.
  • the addition/subtraction block A11 outputs the calculation result to the addition/subtraction block A12.
  • the addition/subtraction block A12 adds the output of the addition/subtraction block A11 and the output of the gain block B14.
  • the addition/subtraction block A12 outputs the calculation result to the addition/subtraction block A13.
  • the addition/subtraction block A13 adds the output of the addition/subtraction block A12 and the output of the gain block B13.
  • the addition/subtraction block A13 outputs the calculation result to the integration block B11.
  • the integration block B11 integrates the output from the addition/subtraction block A13 and multiplies the integrated result by the gain K11.
  • the integration block B11 outputs the calculation result to the integration block B12 and the gain block B13.
  • the integration block B12 integrates and outputs the output from the integration block B11.
  • the integration block B12 outputs the displacement command value SVd, which is the calculation result, as the output of the admittance control calculation section 51a1. Also, the integration block B12 outputs the calculation result to the gain block B14.
  • the gain block B13 multiplies the output of the integration block B11 by the gain K12 and outputs the result to the addition/subtraction block A13. Also, the gain block B14 multiplies the output of the integration block B12 by the gain K13 and outputs the result to the addition/subtraction block A12.
  • the gain K11 corresponds to the mass M in Equation 1.
  • Gain K12 corresponds to attenuation coefficient C in Equation (1).
  • the gain K13 corresponds to the spring constant K in Equation (1).
  • admittance control by the admittance control calculation unit 51a1 described above is an example of processing. may be controlled.
  • the admittance control calculator 51a1 is an example of a force control calculator that converts the force command value SVf into the displacement command value SVd.
  • the method of converting the force command value SVf into the displacement command value SVd in the force control calculation section is not limited to the admittance control calculation section 51a1, and various methods can be applied.
  • the integration calculation section 51a2 integrates the displacement command value SVd output from the admittance control calculation section 51a1 and converts it into a position command value SV ⁇ .
  • the positions of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b are adjusted by the admittance control calculation section 51a1 and the integration calculation section 51a2 so that the gripping force detection value PVf balances with the force command value SVf.
  • the position/velocity calculator 51a3 calculates and outputs a current command value SVi such that the first finger 21a and the second finger 21b are positioned at the position command value SV ⁇ output from the integral calculator 51a2.
  • the position/velocity calculator 51a3 calculates (generates) the current command value SVi such that the position detection value PV ⁇ matches the position command value SV ⁇ .
  • the position/velocity calculator 51a3 performs P (Proportional) control on position and PI (Proportional-Integral) control on velocity.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the functional configuration of the position/velocity calculation section 51a3 of the calculation processing section 51 of the control section 50 of the gripping device 1 according to this embodiment.
  • the position/velocity calculator 51a3 includes an addition/subtraction block A21, an addition/subtraction block A22, an addition/subtraction block A23, a gain block B21, a gain block B22, and an integration block B23.
  • the addition/subtraction block A21 calculates the difference between the position command value SV ⁇ and the position detection value PV ⁇ .
  • the addition/subtraction block A21 outputs the calculation result to the gain block B21.
  • the gain block B21 multiplies the output of the addition/subtraction block A21 by the gain K21 and outputs the result to the addition/subtraction block A22.
  • the addition/subtraction block A22 calculates the difference between the output of the gain block B21 and the speed detection value PVv.
  • the addition/subtraction block A22 outputs the calculation result to the gain block B22 and the integration block B23.
  • the gain block B22 multiplies the output of the addition/subtraction block A22 by the gain K22 and outputs the result to the addition/subtraction block A23.
  • the integration block B23 integrates the output from the addition/subtraction block A22 and multiplies the integrated result by a gain K23.
  • the integration block B23 outputs the calculation result to the addition/subtraction block A23.
  • the addition/subtraction block A23 calculates the sum of the output of the gain block B22 and the output of the integration block B23. Then, the addition/subtraction block A23 outputs the current command value SVi as the output of the position/velocity calculator 51a3. Note that gains such as the gain K21 are appropriately determined in consideration of system response and the like.
  • the current calculator 51a4 converts the current command value SVi output from the position/velocity calculator 51a3 into a current manipulation value MVi.
  • the current calculator 51a4 calculates (generates) the current manipulation value MVi such that the current detection value PVi matches the current command value SVi.
  • the current calculator 51a4 performs PI control on the current.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the functional configuration of the current calculation section 51a4 of the calculation processing section 51 of the control section 50 of the gripping device 1 according to this embodiment.
  • the current calculator 51a4 includes an addition/subtraction block A31, an addition/subtraction block A32, a gain block B31, and an integration block B32.
  • the addition/subtraction block A31 calculates the difference between the current command value SVi and the current detection value PVi.
  • the addition/subtraction block A31 outputs the calculation result to the gain block B31 and the integration block B32.
  • the gain block B31 multiplies the output of the addition/subtraction block A31 by the gain K31 and outputs the result to the addition/subtraction block A32.
  • the integration block B32 integrates the output from the addition/subtraction block A31 and multiplies the integrated result by a gain K32.
  • the integration block B32 outputs the calculation result to the addition/subtraction block A32.
  • the addition/subtraction block A32 calculates the sum of the output of the gain block B31 and the output of the integration block B32. Then, the addition/subtraction block A32 outputs the current manipulation value MVi as the output of the current calculation section 51a4. Note that gains such as the gain K31 are appropriately determined in consideration of system response and the like.
  • the force command generator 51b generates a force command value SVf.
  • the force command generator 51b outputs a force command value SVf corresponding to the assumed hardness of the object to be grasped.
  • the determination unit 51c detects positional deviation of the gripping target TGT (deviation of the gripping target TGT).
  • the gripping device 1 grips the gripping target TGT assuming that the gripping target TGT is arranged at a predetermined position (reference position).
  • the reference position in the gripping device 1 is, for example, the gripping target TGT where the center position of the portion of the gripping target TGT gripped by the gripping device 1 coincides with the center position Ac of the gripping device 1 gripping the gripping target TGT. is the position of The portion of the gripping target TGT gripped by the gripping device 1 is the portion of the gripping target TGT gripped by the first finger portion 21a and the second finger portion 21b of the gripping device 1 .
  • the displacement of the gripping target TGT means that the gripping target TGT is out of position with respect to the reference position in the gripping device 1 .
  • the positional deviation of the gripping target TGT is, for example, the deviation in the gripping direction between the center position of the gripping target TGT that is gripped by the gripping device 1 and the center position Ac of the gripping device 1 that grips the gripping target TGT. be.
  • the amount of positional deviation of the gripping target TGT is, for example, the amount of deviation between the center position of a portion of the gripping target TGT gripped by the gripping device 1 and the center position Ac of the gripping device 1 that grips the gripping target TGT. is. It should be noted that the amount of positional deviation of the gripping target TGT is the amount of deviation between the center position of the portion of the gripping target TGT gripped by the gripping device 1 and the center position Ac of the gripping device 1 that grips the gripping target TGT. is not limited to
  • a specific part of the grasped object TGT is taken as the determination target.
  • the position of the determination target assumed by the gripping device 1 is defined as a specified position. Then, when the gripping device 1 grips the gripping object TGT, the displacement amount of the actual position of the determination target in the gripping object TGT with respect to the specified position is defined as the displacement amount of the gripping object TGT.
  • the end of the gripping target TGT on the +Y side in the Y-axis direction gripped by the gripping device 1 may be the determination target.
  • the gripping device 1 grips the gripping target TGT the position of the +Y side end of the gripping target TGT assumed by the gripping device 1 in the Y-axis direction is the specified position.
  • the gripping device 1 grips the gripping target TGT the actual position of the determination target, which is the end of the gripping target TGT on the +Y side in the Y-axis direction, is different from the specified position assumed by the gripping device 1.
  • the amount of deviation may be used as the amount of deviation of the gripping object TGT.
  • the determination target is not limited to the +Y side end of the gripping object TGT in the Y-axis direction. Any part of the gripping object TGT that is gripped by the gripping device 1 may be selected as the determination target as appropriate.
  • the amount of deviation between the center position of the portion of the gripping object TGT gripped by the gripping device 1 and the center position Ac of the gripping device 1 gripping the gripping object TGT is used as the deviation amount of the gripping object TGT explain.
  • the object to be determined is the center of the gripped object TGT.
  • the position is the center position Ac of the gripping device 1 .
  • a first grip force detection value PVfa indicating the first grip force value Fma and a second grip force detection value PVfb indicating the second grip force value Fmb are input from the force measurement data acquisition unit 54 to the determination unit 51c.
  • the determination unit 51c detects positional deviation of the gripping target TGT based on the first gripping force detection value PVfa and the second gripping force detection value PVfb. Specifically, the determining unit 51c determines the amount of deviation ⁇ P between the center position of the portion of the gripping target TGT gripped by the gripping device 1 and the center position Ac of the gripping position at which the gripping device 1 grips the gripping target TGT. To detect.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the processing of the arithmetic processing section 51 of the control section 50 of the gripping device 1 according to this embodiment.
  • the gripping device 1 is a gripping device with a force sensor that includes a first force sensor 31a and a second force sensor 31b.
  • a gripping device with a force sensor such as the gripping device 1, originally detects minute changes in force when gripping the gripping target TGT, and performs delicate gripping by feeding back the detected detection value to gripping control.
  • the gripping device 1 according to the present embodiment uses the delicate gripping mechanism as it is to detect the deviation between the gripping target TGT and the gripping device 1, and furthermore, detect the deviation amount between the gripping target TGT and the gripping device 1. To detect.
  • Step S10 When starting processing, the arithmetic processing unit 51 performs initial setting.
  • the initial setting includes moving the mechanism section 60 to the vicinity of the grasped object.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the gripping device 1 according to this embodiment. Specifically, FIG. 9 shows a state in which the gripping device 1 is moved to the vicinity of the gripping target TGT2 before starting the gripping operation.
  • W be the width of the gripping object TGT2.
  • the gripping target TGT2 is a gripping target extending parallel to the X-axis direction, and the entire gripping target TGT2 is gripped between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b in the Y-axis direction. and Therefore, the center position of the portion of the gripping object TGT2 gripped by the gripping device 1 is the center position At.
  • Ac be the center position of the gripping position gripped by the gripping device 1 .
  • L be the distance between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b before the gripping device 1 starts the gripping operation, that is, the stroke length.
  • the grasped object is not limited to a grasped object that is wholly grasped between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b in the Y-axis direction.
  • a part of the object to be grasped protrudes, and the projecting part may be grasped between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b by the grasping device 1 to grasp the object to be grasped.
  • a part of the object to be grasped has a concave portion or an opening, and the first finger portion 21a and the second finger portion 21b are inserted into the concave portion or the opening portion, and the first finger portion 21a and the second finger portion
  • the object to be grasped may be grasped by widening the distance from 21b.
  • the center position At of the gripping object TGT2 in the Y-axis direction is shifted from the center position Ac of the gripping position of the gripping device 1 toward the second finger portion 21b by a deviation amount ⁇ P.
  • Step S20 The arithmetic processing unit 51 starts gripping operation. Specifically, the arithmetic processing unit 51 moves each of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b at a constant speed in a direction to narrow the gap. Note that the arithmetic processing unit 51 starts a timer and starts time measurement at the same time when the gripping operation is started.
  • the arithmetic processing unit 51 moves the first finger 21a and the second finger 21b at a speed v (unit: meters per second). Further, the arithmetic processing unit 51 adjusts the gain and the like so that gripping is performed with a low gripping force.
  • the first force sensor 31a and the second force sensor 31b detect force components in the directions in which the first finger portion 21a and the second finger portion 21b move, respectively.
  • the distance between the first finger 21a and the second finger 21b is the stroke length L.
  • a certain state may be used.
  • Step S30 the determination unit 51c of the arithmetic processing unit 51 detects whether or not the first finger 21a or the second finger 21b has come into contact with the gripping object TGT2. Based on the first gripping force value Fma detected by the first force sensor 31a and the second gripping force value Fmb detected by the second force sensor 31b, the determination unit 51c of the arithmetic processing unit 51 determines the first finger portion 21a. Alternatively, the contact of the second finger portion 21b to the gripping object TGT2 is detected.
  • the determination unit 51c determines that the first finger 21a has contacted the gripping object TGT2. to decide. That is, for example, if the first gripping force detection value PVfa corresponding to the first gripping force value Fma is equal to or greater than a predetermined threshold, the determination unit 51c detects contact of the first finger 21a with the gripping object TGT2. .
  • the determination unit 51c determines that the second finger portion 21b is gripping the gripping target object TGT2. Assess contact. That is, for example, if the second gripping force detection value PVfb corresponding to the second gripping force value Fmb is equal to or greater than a predetermined threshold value, the determination unit 51c detects contact of the second finger 21b with the gripping object TGT2. .
  • the arithmetic processing unit 51 stops the timer, Measure the time from the start of movement to contact. Then, the arithmetic processing unit 51 advances the processing to step S40. If the determination unit 51c does not detect contact of either the first finger 21a or the second finger 21b with the grasped object TGT2 (NO in step S30), the arithmetic processing unit 51 returns to step S30. and repeat the process.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the gripping device 1 according to this embodiment. Specifically, FIG. 10 shows a state in which the second finger portion 21b of the gripping device 1 is in contact with the gripping object TGT2. In FIG. 10, dotted lines indicate the first finger portion 21a and the second finger portion 21b before starting the gripping operation.
  • each of the first finger 21a and the second finger 21b closes at the same speed v from both sides. Therefore, unless the center position At of the gripping object TGT2 in the Y-axis direction and the center position Ac of the gripping position of the gripping device 1 completely match, either the first finger portion 21a or the second finger portion 21b One comes into contact with the gripping object TGT2 first.
  • the gripping target TGT is shifted toward the second finger portion 21b. Therefore, when the gripping device 1 starts the gripping operation, the second finger portion 21b contacts the gripping object TGT2 before the first finger portion 21a.
  • the gripping device 1 includes force sensors on each of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b. That is, the gripping device 1 includes a first force sensor 31a on the first finger portion 21a and a second force sensor 31b on the second finger portion 21b.
  • the first force sensor 31a detects the force due to the contact between the first finger portion 21a and the gripping object TGT2.
  • the first force sensor 31a detects the force due to the contact between the first finger 21a and the gripping object TGT2, so that the time until the first finger 21a contacts the gripping object TGT2 can be accurately measured. .
  • the second force sensor 31b detects force due to contact between the second finger portion 21b and the gripping target TGT2.
  • the second force sensor 31b detects the force due to the contact between the second finger 21b and the grasped object TGT2, so that the time until the second finger 21b contacts the grasped object TGT2 can be accurately measured. .
  • the moving speed of each of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b is a known speed v. Further, the distance between the first finger portion 21a and the second finger portion 21b before starting the gripping operation is the known stroke length L. As shown in FIG. If the contact time t from when the gripping device 1 starts the gripping operation until one of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b contacts the gripped object TGT2 is known, the first finger portion 21a and the second finger portion 21b can be It is possible to detect the movement distance until any one of the finger portions 21b contacts the grasped object TGT2. For example, it is possible to detect, in units of millimeters, the moving distance until either one of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b contacts the grasped object TGT2.
  • the gripping device 1 From the movement distance d from when the gripping device 1 starts the gripping operation until the first finger portion 21a or the second finger portion 21b comes into contact with the gripped object TGT2 and the width W of the gripped object TGT2, the gripping device 1 can be A shift amount ⁇ P between the center position Ac of the gripping position and the center position At of the gripping target TGT2 can be calculated. Specifically, the shift amount ⁇ P can be calculated based on the movement distance d, the width W and the stroke length L or the velocity v, the contact time t, the width W and the stroke length L using Equation 2.
  • the units of the deviation amount ⁇ P, the stroke length L, the width W, and the movement distance d are millimeters
  • the units of the velocity v are millimeters per second
  • the contact time t is seconds.
  • the deviation amount ⁇ P is calculated based on the time from the start of the gripping operation until either the first finger portion 21a or the second finger portion 21b contacts the gripping object TGT2.
  • the deviation amount ⁇ P is larger than a predetermined threshold value
  • the gripping device 1 detects the displacement of the gripping object TGT2 based on the time from when the gripping operation is started until either the first finger portion 21a or the second finger portion 21b contacts the gripping object TGT2. do.
  • the gripping device 1 can detect the deviation between the center position of the gripping object and the center position of the gripping position of the gripping device, that is, the deviation of the gripped object. amount can be detected.
  • the gripping device 1 of the present embodiment it is possible to detect the deviation of the gripped object from the predetermined reference position, and to detect the amount of deviation of the gripped object from the reference position.
  • Step S50 the arithmetic processing unit 51 performs post-processing based on the shift amount ⁇ P calculated by the determination unit 51c. For example, when the shift amount ⁇ P calculated by the determination unit 51c is smaller than a predetermined reference value, the gripping operation may be continued to grip the gripping target TGT2. Moreover, when the displacement amount ⁇ P calculated by the determination unit 51c is larger than a predetermined reference value, the gripping operation may be stopped.
  • the gripping device 1 it is possible to detect the deviation between the center position of the gripping object and the center position of the gripping position gripped by the gripping device. Further, according to the gripping device 1 according to the present embodiment, it is possible to detect the amount of deviation between the center position of the gripping object and the center position of the gripping position gripped by the gripping device. In other words, according to the gripping device 1 of the present embodiment, it is possible to detect the deviation of the gripped object from the predetermined reference position and detect the amount of deviation of the gripped object from the reference position.
  • the gripping device 1 by obtaining the amount of deviation ⁇ P, the teaching work of the device to which the gripping device 1 is attached, such as an articulated robot, can be carried out more efficiently, and the number of work steps can be reduced. can do.
  • the gripping device 1 by performing control based on the obtained shift amount ⁇ P, the gripped object, the member holding the gripped object, the gripping device 1, and the device to which the gripping device 1 is attached are controlled. Such deformation and damage can be prevented.
  • FIG. 11 is a diagram explaining the operation of the gripping device of the reference example. Specifically, FIG. 11 shows a state in which the gripping operation is continued after the second finger portion 21b contacts the gripping object TGT2 in the gripping device 1.
  • FIG. 11 dotted lines indicate the first finger portion 21a and the second finger portion 21b before starting the gripping operation.
  • the gripping object TGT2 when the gripping object TGT2 is fixed by a jig or the like, force is applied to the gripping object TGT2 from the second finger portion 21b in contact with the gripping object TGT2, thereby deforming or damaging the gripping object TGT2.
  • the gripping target TGT2 is fixed by a jig or the like, the jig may be deformed or damaged due to the force applied to the jig from the second finger portion 21b in contact with the gripping target TGT2.
  • the gripping target TGT2 is fixed by a jig or the like, the jig may be deformed or damaged due to the force applied to the jig from the second finger portion 21b in contact with the gripping target TGT2.
  • the gripping target object and the gripping target object can be grasped by using the shift amount ⁇ P and stopping the gripping process when the shift amount ⁇ P is equal to or greater than a certain value, for example. It is possible to prevent deformation and breakage of the member to be held, the gripping device 1, and the device to which the gripping device 1 is attached.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a gripping system 100 using the gripping device according to this embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the functional configuration of a gripping system 100 using the gripping device according to this embodiment.
  • the gripping system 100 includes a gripping device 2 and a robot 5.
  • the gripping device 2 includes a control unit 150 in place of the control unit 50 of the gripping device 1.
  • Control unit 150 includes all the functions of control unit 50 . Also, the control unit 150 transmits a control signal to the robot 5 .
  • the robot 5 includes a robot hand 70 and a robot control section 80.
  • the robot hand 70 is, for example, a multi-joint robot hand.
  • the mechanical part 60 of the gripping device 2 is attached to the tip of the robot hand 70 .
  • the robot hand 70 moves the mechanism section 60 in three axial directions and rotates in three axial directions.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining the processing of the gripping system 100 using the gripping device according to this embodiment. It is assumed that the width of the grasped object is known.
  • the gripping device 2 is a gripping device with a force sensor that includes a first force sensor 31a and a second force sensor 31b.
  • the gripping device 2 which is a gripping device with a force sensor, originally detects minute changes in force when gripping the gripping target TGT, and performs delicate gripping by feeding back the detected detection value to gripping control.
  • the gripping system 100 using the gripping device 2 can appropriately process even if there is a deviation between the gripping target object TGT and the gripping device 2 by using the delicate gripping mechanism as it is.
  • Step S110 The grasping system 100 is initialized.
  • the robot control unit 80 of the gripping system 100 moves the mechanism unit 60 to the vicinity of the gripping target.
  • the arithmetic processing unit 151 performs initial setting.
  • the control unit 150 performs the same process as in step S10 of the control unit 50.
  • Step S120 The arithmetic processing unit 151 starts the gripping operation of the gripping device 2 . Specifically, the arithmetic processing unit 151 moves each of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b at a constant speed in a direction to narrow the gap. Note that the arithmetic processing unit 151 starts a timer at the same time when the gripping operation is started, and starts time measurement.
  • the arithmetic processing unit 151 moves the first finger 21a and the second finger 21b at a speed v (unit: meters per second). Further, the arithmetic processing unit 151 adjusts the gain and the like so that the grip is performed with a low grip force.
  • the first force sensor 31a and the second force sensor 31b detect force components in the directions in which the first finger portion 21a and the second finger portion 21b move, respectively.
  • the distance between the first finger 21a and the second finger 21b is the stroke length L.
  • a certain state may be used.
  • Step S130 the determination unit 51c of the arithmetic processing unit 151 detects whether or not the first finger 21a or the second finger 21b has come into contact with the object to be grasped.
  • the determination unit 51 c of the arithmetic processing unit 151 performs the same processing as the determination unit 51 c of the arithmetic processing unit 51 of the gripping device 1 .
  • the arithmetic processing unit 151 stops the timer and starts the operation. Measure the time from the start of contact until contact. Then, the arithmetic processing unit 151 advances the processing to step S140. Note that the movement of the first finger portion 21a and the second finger portion 21b may be stopped when the determination portion 51c detects contact. If the determination unit 51c does not detect contact of either the first finger 21a or the second finger 21b with the grasped object (NO in step S130), the arithmetic processing unit 151 returns to step S130. Repeat process.
  • Step S140 the determination unit 51c of the arithmetic processing unit 151 determines the shift amount of the gripped object, that is, the center position of the portion of the gripped object gripped by the gripping device 2 and the center position of the gripping position gripped by the gripping device 2. is calculated.
  • the determination unit 51c of the arithmetic processing unit 151 calculates the shift amount of the gripped object in the same manner as the determination unit 51c of the gripping device 1 does.
  • Step S150 the arithmetic processing unit 151 determines whether or not the shift amount of the grasped object is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold value is, for example, an amount of deviation that does not damage the gripping target, the jig that holds the gripping target, the gripping device, etc. even if the gripping device 2 grips the gripping target as it is.
  • step S150 If the displacement amount of the grasped object is equal to or less than the predetermined threshold (YES in step S150), the arithmetic processing unit 151 advances the process to step S170. If the displacement amount of the grasped object is greater than the predetermined threshold (NO in step S150), the arithmetic processing unit 151 advances the process to step S160.
  • Step S160 The robot hand 70 moves the mechanism section 60 according to the amount of deviation calculated in step S140. Specifically, the arithmetic processing unit 151 outputs the calculated deviation amount to the robot control unit 80 .
  • the robot control unit 80 reduces the amount of displacement of the mechanism unit 60 based on the input amount of displacement, and adjusts the center position of the portion of the object to be grasped gripped by the gripping device 1 and the gripping position gripped by the gripping device 2. move so that it matches the center position of That is, the position of the gripping device 2 can be corrected to a position where the center position of the portion of the gripping object gripped by the gripping device 1 coincides with the center position of the gripping position gripped by the gripping device 2 . Then, return to step 120 and repeat the process.
  • Step S170 If the displacement amount of the grasped object is equal to or less than the predetermined threshold value (YES in step S150), the arithmetic processing unit 151 performs post-processing.
  • the gripping operation may be continued to grip the gripping object.
  • the center position of the gripping target and the center position of the gripping position gripped by the gripping device are aligned.
  • the position of the gripper can be corrected.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining a modification of the processing of the gripping system 100 using the gripping device according to this embodiment.
  • Steps S110, S120, and S130 are the same processes as those described above, so descriptions thereof will be omitted. Note that if the determination unit 51c detects that either the first finger portion 21a or the second finger portion 21b touches the gripped object in step S130 (YES in step S130), the arithmetic processing unit 151 performs step S240. proceed to
  • Step S240 the determination unit 51c of the arithmetic processing unit 151 calculates a movement amount for moving the mechanism unit 60 by a predetermined distance to either side of the contacting first finger 21a or second finger 21b.
  • the amount of movement is determined as a ratio to the stroke length L, for example.
  • the determination unit 51c shortens the movement amount as the process is repeated. That is, the amount of movement (distance of movement) becomes shorter as the process is repeated.
  • the amount of movement is set to a distance that does not contact either the first finger portion 21a or the second finger portion 21b that is not in contact with the finger portion 21b.
  • the arithmetic processing unit 151 outputs the movement amount to the robot control unit 80 . Based on the movement amount, the robot control section 80 moves the mechanism section 60 to either side of the contacting first finger portion 21a or second finger portion 21b by the movement amount.
  • Step S250 the arithmetic processing unit 151 determines whether or not the amount of movement is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold is, for example, a movement corresponding to a displacement amount that does not damage the grasped object, the jig that holds the grasped object, the grasping device, etc. even if the grasping device 2 grasps the grasped object as it is. quantity.
  • the arithmetic processing unit 151 determines the center position of the portion of the gripping object gripped by the gripping device 1 and the center position of the gripping position gripped by the gripping device. is small, that is, the deviation is small. Then, the arithmetic processing unit 151 advances the process to step S260. If the amount of movement is greater than the predetermined threshold (NO in step S150), the arithmetic processing unit 151 determines that a deviation has been detected, and returns to step S120 to repeat the process.
  • Step S260 If the displacement amount of the grasped object is equal to or less than the predetermined threshold value (YES in step S250), the arithmetic processing unit 151 performs post-processing.
  • the gripping operation may be continued to grip the gripping object.
  • the gripping target can be gripped correctly even when the width of the gripping target is unknown.

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Abstract

操作値に応じて回転するモータと、第１指部と、第２指部と、を備え、前記モータにより前記第１指部と前記第２指部との間隔を変えて、前記第１指部と前記第２指部とで対象物を把持する把持部と、前記第１指部と前記第２指部とで前記対象物を把持した時に、前記第１指部及び前記第２指部が前記対象物を把持する把持力を検出する力検出部と、前記力検出部が検出した前記把持力の力検出値が力指令値になるように前記操作値を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、把持動作を開始してから前記第１指部及び前記第２指部のいずれかが前記対象物に接触するまでの時間に基づいて、予め定められた基準位置からの前記対象物のずれを検出する把持装置。

Description

把持装置、把持システム及び把持装置の制御方法
　本開示は、把持装置、把持システム及び把持装置の制御方法に関する。
　製品の製造ラインをロボット等により自動化する際に、機械部品や電気部品等の把持対象物を把持するために、マニピュレータ又はグリッパと呼ばれる把持装置が用いられる。
　特許文献１には、対象物の位置情報に誤差が含まれる場合に、確実に対象物を把持することが可能なロボット装置が開示されている。
特開２０１２－０１１５３１号公報
　把持装置は、例えば、ワーク（把持対象物）が予め定められた位置（基準位置）に配置されていると想定して、把持対象物を把持する。例えば、把持装置は、ワーク（把持対象物）の中心位置と、把持装置がワーク（把持対象物）を把持する把持位置の中心位置とが一致するワーク（把持対象物）の位置を基準位置として想定する。そして、把持装置は、基準位置に把持対象物が配置されていると想定して、ワーク（把持対象物）を把持する。
　多関節ロボット及びスカラロボット等の先端に把持装置を付けて運用する場合、把持対象物が把持装置の基準位置に配置されるように、例えば、ワーク（把持対象物）の中心位置と把持装置が把持する把持位置の中心位置とを調整する教示作業が必要となる。教示作業では通常、中心位置を０．１ミリメートル単位で調整する必要があり、作業工数が大きい。教示がずれた状態で運用を行った場合、ワーク（把持対象物）又は把持装置に意図せぬトルク負荷がかかり、破損につながる可能性がある。
　本開示は、予め定められた基準位置からの把持対象物のずれを検出可能な把持装置を提供する。
　本開示の一態様では、操作値に応じて回転するモータと、第１指部と、第２指部と、を備え、前記モータにより前記第１指部と前記第２指部との間隔を変えて、前記第１指部と前記第２指部とで対象物を把持する把持部と、前記第１指部と前記第２指部とで前記対象物を把持した時に、前記第１指部及び前記第２指部が前記対象物を把持する把持力を検出する力検出部と、前記力検出部が検出した前記把持力の力検出値が力指令値になるように前記操作値を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、把持動作を開始してから前記第１指部及び前記第２指部のいずれかが前記対象物に接触するまでの時間に基づいて、予め定められた基準位置からの前記対象物のずれを検出する把持装置が提供される。
　本開示の把持装置によれば、予め定められた基準位置からの把持対象物のずれを検出できる。
図１は、本実施形態に係る把持装置の構成例を示す図である。 図２は、本実施形態に係る把持装置の機能構成を説明する図である。 図３は、本実施形態に係る把持装置の制御部が有する処理演算部の機能構成を説明する図である。 図４は、本実施形態に係る把持装置の制御部が有する処理演算部の操作値演算部の機能構成を説明する図である。 図５は、本実施形態に係る把持装置の制御部が有する処理演算部のアドミタンス制御演算部の機能構成を説明する図である。 図６は、本実施形態に係る把持装置の制御部が有する処理演算部の位置速度演算部の機能構成を説明する図である。 図７は、本実施形態に係る把持装置の制御部が有する処理演算部の電流演算部の機能構成を説明する図である。 図８は、本実施形態に係る把持装置の制御部が有する処理演算部の処理を説明するフロー図である。 図９は、本実施形態に係る把持装置の動作を説明する図である。 図１０は、本実施形態に係る把持装置の動作を説明する図である。 図１１は、参考例の把持装置の動作を説明する図である。 図１２は、本実施形態に係る把持装置を用いる把持システムの構成例を示す図である。 図１３は、本実施形態に係る把持装置を用いる把持システムの機能構成を説明する図である。 図１４は、本実施形態に係る把持装置を用いる把持システムの処理を説明するフロー図である。 図１５は、本実施形態に係る把持装置を用いる把持システムの処理の変形例を説明するフロー図である。
　≪把持装置≫
　＜把持装置１＞
　以下、図面を参照して、本実施形態に係る把持装置について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る把持装置１の構成例を示す図である。図２は、本実施形態に係る把持装置１の機能構成を説明する図である。
　なお、図１には、説明の便宜のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸（ＸＹＺ軸）からなる仮想三次元座標系（ＸＹＺ直交座標系）が設定される。例えば、図面の紙面に対して垂直な座標軸について、座標軸の丸の中に黒丸印を示す場合は紙面に対して手前側が座標軸の正の領域であることを表している。ただし、当該座標系は、説明のために定めるものであって、把持装置１の姿勢について限定するものではない。
　図１では、Ｘ軸方向は第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれが延びる方向とする。また、Ｙ軸方向は第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれが移動する方向とする。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向とする。
　把持装置１は、例えば、ロボットのアームの先端に取り付けられ把持対象物ＴＧＴを把持する。具体的には、把持装置１は、第１指部２１ａと第２指部２１ｂの間に把持対象物ＴＧＴを把持する。把持装置１は、駆動部１０と、把持部２０と、力検出部３０と、モータ駆動部４０と、制御部５０と、を備える。なお、駆動部１０、把持部２０及び力検出部３０をまとめて機構部６０という場合がある。把持装置１の各要素について詳細を説明する。
　なお、制御部５０とモータ駆動部４０とは、配線Ｌｍ１により接続されている。また、モータ駆動部４０と駆動部１０とは、より具体的には、モータ駆動部４０と駆動部１０の動力部１１（モータ１１ｍ）とは、配線Ｌｍ２により接続されている。さらに、制御部５０と駆動部１０とは、より具体的には、制御部５０と駆動部１０の動力部１１（エンコーダ１１ｅ）とは、配線Ｌｍ３により接続されている。
　［駆動部１０］
　駆動部１０は、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間の間隔を変更する。具体的には、駆動部１０は、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれを、Ｙ軸方向であって互いに逆向きに移動させる。
　駆動部１０は、動力部１１と、運動変換部１２と、を備える。動力部１１及び運動変換部１２のそれぞれの詳細について説明する。
　（動力部１１）
　動力部１１は、モータ駆動部４０から配線Ｌｍ２を介して供給される電力に基づいて回転軸を回転する。動力部１１は、電力を回転運動に変換して、運動変換部１２に伝達する。
　動力部１１は、モータ１１ｍと、エンコーダ１１ｅと、を備える。モータ１１ｍは、例えば、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータ又はステッピングモータ等である。モータ１１ｍは、モータ駆動部４０から供給される電力（供給電力Ｐｄ）に基づいて、回転軸を回転させる。後述するように、供給電力Ｐｄは、電流操作値ＭＶｉに基づいて定められる。したがって、モータ１１ｍは、電流操作値ＭＶｉに基づいて回転する。モータ１１ｍは、回転軸、ステータ及びロータ等のモータとして周知の構成を備える。
　エンコーダ１１ｅは、モータ１１ｍの回転軸の位置及び回転速度を検出する。エンコーダ１１ｅは、検出した結果を、配線Ｌｍ３を介して制御部５０に出力する。
　（運動変換部１２）
　運動変換部１２は、モータ１１ｍから伝達された回転運動を、Ｙ軸方向の直線運動に変換する。運動変換部１２は、例えば、歯車、ウォームギヤ及びカム等の機構部品により構成される。運動変換部１２は、筐体１２ｃから突き出た移動部１２ａ及び移動部１２ｂを備える。移動部１２ａ及び移動部１２ｂのそれぞれは、筐体１２ｃに対して移動可能になっている。運動変換部１２は、モータ１１ｍから伝達された回転運動を、筐体１２ｃに対してＹ軸方向に移動部１２ａ及び移動部１２ｂを移動させる直線運動に変換する。
　モータ１１ｍが一方の方向に回ると、例えば、移動部１２ａがＹ軸方向における＋Ｙ向きに移動する。モータ１１ｍが逆の方向に回ると、例えば、移動部１２ａがＹ軸方向における－Ｙ向きに移動する。また、モータ１１ｍが一方の方向に回ると、例えば、移動部１２ｂがＹ軸方向における－Ｙ向きに移動する。モータ１１ｍが逆の方向に回ると、例えば、移動部１２ｂがＹ軸方向における＋Ｙ向きに移動する。
　すなわち、モータ１１ｍが一方の方向に回ると、移動部１２ａ及び移動部１２ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向における互いに逆の向き、具体的には、Ｙ軸方向に互いに離れる向き、に移動する。したがって、モータ１１ｍが一方の方向に回ると、移動部１２ａと移動部１２ｂとの間隔は広がる。また、モータ１１ｍが逆の方向に回ると、移動部１２ａ及び移動部１２ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向における互いに逆の向き、具体的には、Ｙ軸方向に互いに近づく向き、に移動する。したがって、モータ１１ｍが逆の方向に回ると、移動部１２ａと移動部１２ｂとの間隔は狭くなる。
　上述のように、駆動部１０は、モータ１１ｍが回転することにより、移動部１２ａと移動部１２ｂとの間隔を変更できる。
　［把持部２０］
　把持部２０は、駆動部１０が移動部１２ａと移動部１２ｂとの間隔を変更することにより、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間に把持対象物ＴＧＴを把持する。
　把持部２０は、中心位置Ａｃに対してＹ軸方向の＋Ｙ側に、第１指部２１ａと、第１指部２１ａを保持する第１保持部２２ａと、を備える。第１指部２１ａは、第１保持部２２ａに固定される。第１保持部２２ａは、後述する第１力覚センサ３１ａを介して、移動部１２ａに固定される。なお、把持装置１では、移動部１２ａに第１力覚センサ３１ａを固定するために、固定部１５ａを備える。中心位置Ａｃは、把持装置１が把持する把持位置の中心位置である。把持位置とは、把持装置１が把持対象物を把持する位置である。把持位置の中心位置は、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの把持方向（Ｙ軸方向）における中心の位置である。
　把持部２０は、中心位置Ａｃに対してＹ軸方向の－Ｙ側に、第２指部２１ｂと、第２指部２１ｂを保持する第２保持部２２ｂと、を備える。第２指部２１ｂは、第２保持部２２ｂに固定される。第２保持部２２ｂは、後述する第２力覚センサ３１ｂを介して、移動部１２ｂに固定される。なお、把持装置１では、移動部１２ｂに第２力覚センサ３１ｂを固定するために、固定部１５ｂを備える。
　第１指部２１ａは、移動部１２ａがＹ軸方向に移動すると、一緒にＹ軸方向に移動する。同様に、第２指部２１ｂは、移動部１２ｂがＹ軸方向に移動すると、一緒にＹ軸方向に移動する。したがって、移動部１２ａ及び移動部１２ｂの間隔が変化すると、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔Ｄが変化する。第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔Ｄを狭くすることにより、把持部２０は、把持対象物ＴＧＴを第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂにより把持する。
　なお、把持部２０により把持対象物ＴＧＴを把持する場合には、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間に把持対象物ＴＧＴを挟む場合に限らない。例えば、リング状の把持対象物において、リング内側に指部を挿入し、内側から外側に向かって指部を開くことで把持してもよい。
　［力検出部３０］
　力検出部３０は、把持部２０が把持対象物ＴＧＴを把持した時における第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間にかかる力（把持力）を検出する。力検出部３０は、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂを備える。第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂのそれぞれは、例えば、６軸の力覚センサである。
　第１力覚センサ３１ａは、配線Ｌａを介して制御部５０に接続される。また、第２力覚センサ３１ｂは、配線Ｌｂを介して制御部５０に接続される。力検出部３０においては、６軸の力覚センサの出力におけるＹ軸方向の力に関する検出結果を用いる。
　第１力覚センサ３１ａは、第１指部２１ａを保持する第１保持部２２ａに固定される。また、第１力覚センサ３１ａは、固定部１５ａを介して移動部１２ａに固定される。第１力覚センサ３１ａは、把持部２０が把持対象物ＴＧＴを把持する際に、把持対象物ＴＧＴが第１指部２１ａを押す力を検出する。
　第２力覚センサ３１ｂは、第２指部２１ｂを保持する第２保持部２２ｂに固定される。また、第２力覚センサ３１ｂは、固定部１５ｂを介して移動部１２ｂに固定される。第２力覚センサ３１ｂは、把持部２０が把持対象物ＴＧＴを把持する際に、把持対象物ＴＧＴが第２指部２１ｂを押す力を検出する。
　なお、本実施形態に係る把持装置１は、駆動部１０と把持部２０との間に力検出部３０を備えるが、力検出部３０を備える場所は、駆動部１０と把持部２０との間に限らない。例えば、把持装置１は、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂを、それぞれ第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれの先端に備えてもよい。
　また、力覚センサの種類は、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間にかかる把持力を検出できれば限定されない。力覚センサとして、例えば、力覚を検出可能なＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサを用いてもよいし、圧電素子又はひずみゲージを用いてもよい。なお、例えば、ＭＥＭＳセンサ又はひずみゲージを用いる場合は、力覚を検出するために、外力により歪を発生させる起歪体を用いてもよいし、把持部２０の一部を起歪体として用いてもよい。
　なお、本実施形態に係る力検出部３０は、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂを備えるが、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂのいずれか一方をのみを備えるようにしてもよい。すなわち、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれか一方のみに力覚センサを備えるようにしてもよい。
　［モータ駆動部４０］
　モータ駆動部４０は、制御部５０からの動作指令（電流制御信号Ｉｐ）に基づいて、駆動部１０、より具体的にはモータ１１ｍ、に電力（供給電力Ｐｄ）を供給する。駆動部１０は、モータ駆動部４０から供給された電力により駆動される。駆動部１０がモータ駆動部４０から供給された電力により駆動されることにより、駆動部１０は、制御部５０からの動作指令にそった動作を行う。
　モータ駆動部４０は、駆動部１０に供給した電力の電流値（駆動電流値Ｉｍ）を制御部５０に出力する。制御部５０は、モータ駆動部４０が駆動部１０に供給した電流の電流値を用いて、駆動部１０の制御を行う。
　［制御部５０］
　制御部５０は、力検出部３０で検出された把持力（第１把持力値Ｆｍａ及び第２把持力値Ｆｍｂ）が所望の把持力になるように、駆動部１０を制御する。また、制御部５０は、エンコーダ１１ｅで検出された回転軸の位置（位置情報θｍ）及び回転速度（速度情報ｖｍ）と、モータ駆動部４０からの電流信号（駆動電流値Ｉｍ）と、を用いて制御する。
　制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）を備えるマイクロプロセッシングユニットにより構成される。制御部５０は、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより処理を行う。
　制御部５０は、演算処理部５１と、モータ制御部５２と、モータ稼働データ取得部５３と、力計測データ取得部５４と、を備える。演算処理部５１は、モータ制御部５２に電流操作値ＭＶｉを出力する。モータ稼働データ取得部５３は、モータ駆動部４０から動力部１１（モータ１１ｍ）に供給する駆動電流の電流値である電流検出値ＰＶｉと、モータ１１ｍの回転軸の位置検出値ＰＶθ及び回転軸の速度検出値ＰＶｖを、演算処理部５１に出力する。力計測データ取得部５４は、力検出部３０で検出した把持対象物ＴＧＴから受ける把持力Ｆの把持力検出値ＰＶｆを、演算処理部５１に出力する。また、力計測データ取得部５４は、第１把持力値Ｆｍａを示す第１把持力検出値ＰＶｆａと第２把持力値Ｆｍｂを示す第２把持力検出値ＰＶｆｂとを演算処理部５１に出力する。各要素の詳細について以下に説明する。
　　（演算処理部５１）
　演算処理部５１は、制御値が目標値になるように、駆動部１０を操作するための操作量を算出する。具体的には、演算処理部５１は、制御値である把持力検出値ＰＶｆが、目標値の把持力値になるように、電流操作値ＭＶｉを算出する。演算処理部５１の詳細については、後述する。なお、本実施形態に係る演算処理部５１においては、電流操作値ＭＶｉを操作値として出力しているが、制御対象に応じて電流に限らず電力、電圧等を操作値としてもよい。
　　（モータ制御部５２）
　モータ制御部５２は、動力部１１、具体的には、モータ１１ｍ、を操作するための操作値をモータ駆動部４０に出力する。具体的には、モータ制御部５２は、演算処理部５１が出力した電流操作値ＭＶｉに基づいて、モータ駆動部４０に入力可能な電流制御信号Ｉｐに変換する。そして、モータ制御部５２は、変換した電流制御信号Ｉｐをモータ駆動部４０に出力する。
　モータ制御部５２は、電流制御信号Ｉｐとして、モータ駆動部４０に入力可能であれば、例えば、電圧信号、電流信号等のアナログ信号を出力してもよいし、デジタル信号を出力してもよい。モータ駆動部４０は、電流制御信号Ｉｐに基づいて、動力部１１のモータ１１ｍに供給電力Ｐｄを供給する。
　　（モータ稼働データ取得部５３）
　モータ稼働データ取得部５３は、動力部１１及びモータ駆動部４０から、動力部１１の稼働状態に関するモータ稼働データを取得する。具体的には、モータ稼働データ取得部５３は、モータ駆動部４０から、モータ駆動部４０が動力部１１に供給した供給電力Ｐｄの駆動電流値Ｉｍを取得する。また、モータ稼働データ取得部５３は、エンコーダ１１ｅからモータ１１ｍの回転軸の位置情報θｍ及び速度情報ｖｍのそれぞれを取得する。
　モータ稼働データ取得部５３は、駆動電流値Ｉｍを、モータ駆動部４０から、例えば、アナログ信号により取得してもよいし、デジタル信号により取得してもよい。同様に、モータ稼働データ取得部５３は、位置情報θｍ及び速度情報ｖｍのそれぞれを、エンコーダ１１ｅから、例えば、アナログ信号により取得してもよいし、デジタル信号により取得してもよい。
　モータ稼働データ取得部５３は、取得した駆動電流値Ｉｍに基づいて、電流検出値ＰＶｉを演算処理部５１に出力する。また、モータ稼働データ取得部５３は、取得した位置情報θｍに基づいて、位置検出値ＰＶθを演算処理部５１に出力する。さらに、モータ稼働データ取得部５３は、取得した速度情報ｖｍに基づいて、速度検出値ＰＶｖを演算処理部５１に出力する。
　　（力計測データ取得部５４）
　力計測データ取得部５４は、力検出部３０から、把持力Ｆの計測データを取得する。具体的には、力計測データ取得部５４は、第１力覚センサ３１ａから第１把持力値Ｆｍａを取得する。また、力計測データ取得部５４は、第２力覚センサ３１ｂから第２把持力値Ｆｍｂを取得する。
　力計測データ取得部５４は、第１把持力値Ｆｍａを、第１力覚センサ３１ａから、例えば、アナログ信号により取得してもよいし、デジタル信号により取得してもよい。同様に、力計測データ取得部５４は、第２把持力値Ｆｍｂを、第２力覚センサ３１ｂから、例えば、アナログ信号により取得してもよいし、デジタル信号により取得してもよい。
　力計測データ取得部５４は、取得した第１把持力値Ｆｍａ及び第２把持力値Ｆｍｂに基づいて、把持力検出値ＰＶｆを演算処理部５１に出力する。例えば、力計測データ取得部５４は、第１把持力値Ｆｍａと第２把持力値Ｆｍｂとの平均の把持力値を、把持力検出値ＰＶｆとして出力してもよい。
　また、力計測データ取得部５４は、第１把持力値Ｆｍａに基づいて、第１把持力検出値ＰＶｆａを演算処理部５１に出力する。同様に、力計測データ取得部５４は、第２把持力値Ｆｍｂに基づいて、第２把持力検出値ＰＶｆｂを演算処理部５１に出力する。
　＜演算処理部５１の処理の詳細＞
　演算処理部５１の処理、いいかえると、把持装置１の制御方法において実行される各工程の詳細について説明する。図３は、本実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の機能構成を説明する図である。なお、図３では、演算処理部５１の外部の構成要素をまとめて、演算処理部５１の制御対象ＯＢＪとして示す。制御対象ＯＢＪは、例えば、駆動部１０、力検出部３０及びモータ駆動部４０と、モータ制御部５２、モータ稼働データ取得部５３及び力計測データ取得部５４と、を含む。
　演算処理部５１は、把持力Ｆの力指令値ＳＶｆを決定する。また、演算処理部５１は、把持力検出値ＰＶｆが力指令値ＳＶｆとなるように、電流操作値ＭＶｉを算出する。なお、演算処理部５１は、電流操作値ＭＶｉを算出するのに、電流検出値ＰＶｉ、位置検出値ＰＶθ及び速度検出値ＰＶｖを用いる。
　演算処理部５１は、操作値演算部５１ａと、力指令生成部５１ｂと、判定部５１ｃと、を備える。
　　［操作値演算部５１ａ］
　操作値演算部５１ａは、把持力検出値ＰＶｆが力指令生成部５１ｂにより設定された力指令値ＳＶｆになるように、電流操作値ＭＶｉを算出する。図４は、本実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の操作値演算部５１ａの機能構成を説明する図である。なお、ブロック図のブロックにおいて、「１／ｓ」は積分を意味する。
　操作値演算部５１ａは、アドミタンス制御演算部５１ａ１と、積分演算部５１ａ２と、位置速度演算部５１ａ３と、電流演算部５１ａ４と、を備える。各演算部について説明する。
　　（アドミタンス制御演算部５１ａ１）
　アドミタンス制御演算部５１ａ１は、力指令値ＳＶｆを変位指令値ＳＶｄに変換する。アドミタンス制御演算部５１ａ１は、把持力検出値ＰＶｆが力指令値ＳＶｆと一致するように、変位指令値ＳＶｄを算出（生成）する。図５は、本実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１のアドミタンス制御演算部５１ａ１の機能構成を説明する図である。
　アドミタンス制御演算部５１ａ１は、式１に示す微分方程式を解くことにより、仮想バネ・マス・ダンパ系のモデルのパラメータを調整する。なお、ΔＦは、力指令値ＳＶｆと把持力検出値ＰＶｆとの差分、Ｍは質量、Ｃはダンパの減衰係数、Ｋはバネのばね定数、ｘは変位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　アドミタンス制御演算部５１ａ１は、加減算ブロックＡ１１、加減算ブロックＡ１２、加減算ブロックＡ１３、積分ブロックＢ１１、積分ブロックＢ１２、ゲインブロックＢ１３及びゲインブロックＢ１４を備える。なお、加減算ブロックは、複数の入力に対して、加算又は減算した結果を出力する。積分ブロックは、入力に対して積分を行った結果を出力する。ゲインブロックは、入力に対してゲインを乗算した結果を出力する。以下でも同様である。
　加減算ブロックＡ１１は、力指令値ＳＶｆと把持力検出値ＰＶｆとの差分を算出する。加減算ブロックＡ１１は、加減算ブロックＡ１２に演算結果を出力する。加減算ブロックＡ１２は、加減算ブロックＡ１１の出力とゲインブロックＢ１４の出力とを加算する。加減算ブロックＡ１２は、加減算ブロックＡ１３に演算結果を出力する。加減算ブロックＡ１３は、加減算ブロックＡ１２の出力とゲインブロックＢ１３の出力とを加算する。加減算ブロックＡ１３は、積分ブロックＢ１１に演算結果を出力する。
　積分ブロックＢ１１は、加減算ブロックＡ１３からの出力を積分し、積分した結果にゲインＫ１１を乗算する。積分ブロックＢ１１は、積分ブロックＢ１２及びゲインブロックＢ１３に演算結果を出力する。
　積分ブロックＢ１２は、積分ブロックＢ１１からの出力を積分して出力する。積分ブロックＢ１２は、アドミタンス制御演算部５１ａ１の出力として、演算結果である変位指令値ＳＶｄを出力する。また、積分ブロックＢ１２は、ゲインブロックＢ１４に演算結果を出力する。
　ゲインブロックＢ１３は、積分ブロックＢ１１の出力にゲインＫ１２を乗算して、加減算ブロックＡ１３に出力する。また、ゲインブロックＢ１４は、積分ブロックＢ１２の出力にゲインＫ１３を乗算して、加減算ブロックＡ１２に出力する。
　ゲインＫ１１は、式１における質量Ｍに対応する。ゲインＫ１２は、式１における減衰係数Ｃに対応する。ゲインＫ１３は、式１におけるばね定数Ｋに対応する。
　なお、上述したアドミタンス制御演算部５１ａ１によるアドミタンス制御は処理の一例であって、上述の制御以外にも、例えば、ばね定数Ｋのみを用いて把持力検出値ＰＶｆから変位指令値ＳＶｄを演算する力制御を行ってもよい。
　アドミタンス制御演算部５１ａ１は、力指令値ＳＶｆを変位指令値ＳＶｄに変換する力制御演算部の一例である。力制御演算部における、力指令値ＳＶｆを変位指令値ＳＶｄに変換する方法については、アドミタンス制御演算部５１ａ１に限らず、様々な方法を適用可能である。
　　（積分演算部５１ａ２）
　積分演算部５１ａ２は、アドミタンス制御演算部５１ａ１から出力された変位指令値ＳＶｄを積分して、位置指令値ＳＶθに変換する。アドミタンス制御演算部５１ａ１と積分演算部５１ａ２により、把持力検出値ＰＶｆが力指令値ＳＶｆと釣り合うところに、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂの位置が調整される。
　　（位置速度演算部５１ａ３）
　位置速度演算部５１ａ３は、積分演算部５１ａ２から出力された位置指令値ＳＶθの位置に第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが配置されるような電流指令値ＳＶｉを演算して出力する。位置速度演算部５１ａ３は、位置検出値ＰＶθが位置指令値ＳＶθと一致するように電流指令値ＳＶｉを算出（生成）する。具体的には、位置速度演算部５１ａ３は、位置に関してＰ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）制御、速度に対してＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を行う。図６は、本実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の位置速度演算部５１ａ３の機能構成を説明する図である。
　位置速度演算部５１ａ３は、加減算ブロックＡ２１、加減算ブロックＡ２２、加減算ブロックＡ２３、ゲインブロックＢ２１、ゲインブロックＢ２２及び積分ブロックＢ２３を備える。
　加減算ブロックＡ２１は、位置指令値ＳＶθと位置検出値ＰＶθとの差分を算出する。加減算ブロックＡ２１は、ゲインブロックＢ２１に演算結果を出力する。ゲインブロックＢ２１は、加減算ブロックＡ２１の出力にゲインＫ２１を乗算して、加減算ブロックＡ２２に出力する。加減算ブロックＡ２２は、ゲインブロックＢ２１の出力と速度検出値ＰＶｖとの差分を算出する。加減算ブロックＡ２２は、ゲインブロックＢ２２及び積分ブロックＢ２３に演算結果を出力する。
　ゲインブロックＢ２２は、加減算ブロックＡ２２の出力にゲインＫ２２を乗算して、加減算ブロックＡ２３に出力する。積分ブロックＢ２３は、加減算ブロックＡ２２からの出力を積分し、積分した結果にゲインＫ２３を乗算する。積分ブロックＢ２３は、加減算ブロックＡ２３に演算結果を出力する。
　加減算ブロックＡ２３は、ゲインブロックＢ２２の出力と積分ブロックＢ２３の出力との和を演算する。そして、加減算ブロックＡ２３は、位置速度演算部５１ａ３の出力として、電流指令値ＳＶｉを出力する。なお、ゲインＫ２１等のゲインについては、システムの応答等を考慮して適宜定める。
　　（電流演算部５１ａ４）
　電流演算部５１ａ４は、位置速度演算部５１ａ３から出力された電流指令値ＳＶｉを電流操作値ＭＶｉに変換する。電流演算部５１ａ４は、電流検出値ＰＶｉが電流指令値ＳＶｉと一致するように電流操作値ＭＶｉを算出（生成）する。具体的には、電流演算部５１ａ４は、電流に対してＰＩ制御を行う。図７は、本実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の電流演算部５１ａ４の機能構成を説明する図である。
　電流演算部５１ａ４は、加減算ブロックＡ３１、加減算ブロックＡ３２、ゲインブロックＢ３１及び積分ブロックＢ３２を備える。
　加減算ブロックＡ３１は、電流指令値ＳＶｉと電流検出値ＰＶｉとの差分を算出する。加減算ブロックＡ３１は、ゲインブロックＢ３１及び積分ブロックＢ３２に演算結果を出力する。
　ゲインブロックＢ３１は、加減算ブロックＡ３１の出力にゲインＫ３１を乗算して、加減算ブロックＡ３２に出力する。積分ブロックＢ３２は、加減算ブロックＡ３１からの出力を積分し、積分した結果にゲインＫ３２を乗算する。積分ブロックＢ３２は、加減算ブロックＡ３２に演算結果を出力する。
　加減算ブロックＡ３２は、ゲインブロックＢ３１の出力と積分ブロックＢ３２の出力との和を演算する。そして、加減算ブロックＡ３２は、電流演算部５１ａ４の出力として、電流操作値ＭＶｉを出力する。なお、ゲインＫ３１等のゲインについては、システムの応答等を考慮して適宜定める。
　　［力指令生成部５１ｂ］
　力指令生成部５１ｂは、力指令値ＳＶｆを生成する。力指令生成部５１ｂは、想定される把持対象物の硬さに応じた力指令値ＳＶｆを出力する。
　　［判定部５１ｃ］
　判定部５１ｃは、把持対象物ＴＧＴの位置ずれ（把持対象物ＴＧＴのずれ）を検出する。把持装置１は、把持対象物ＴＧＴが予め定められた位置（基準位置）に配置されていると想定して把持対象物ＴＧＴを把持する。把持装置１における基準位置は、例えば、把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持される部分の中心位置と、把持対象物ＴＧＴを把持する把持装置１の中心位置Ａｃとが一致する把持対象物ＴＧＴの位置である。把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持される部分とは、把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１の第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂにより把持される部分である。
　把持対象物ＴＧＴの位置ずれとは、把持装置１における基準位置に対して把持対象物ＴＧＴの位置がずれていることである。把持対象物ＴＧＴの位置ずれは、例えば、把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持される部分の中心位置と、把持対象物ＴＧＴを把持する把持装置１の中心位置Ａｃとの把持方向におけるずれである。
　把持対象物ＴＧＴの位置ずれのずれ量は、例えば、把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持される部分の中心位置と、把持対象物ＴＧＴを把持する把持装置１の中心位置Ａｃとのずれ量である。なお、把持対象物ＴＧＴの位置ずれのずれ量は、把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持される部分の中心位置と、把持対象物ＴＧＴを把持する把持装置１の中心位置Ａｃとのずれ量に限らない。
　例えば、把持対象物ＴＧＴの特定の部位を判定対象とする。また、把持装置１が把持対象物ＴＧＴを把持する際に、把持装置１が想定している当該判定対象の位置を規定位置とする。そして、把持装置１が把持対象物ＴＧＴを把持する際に、規定位置に対して把持対象物ＴＧＴにおける判定対象の実際の位置がずれているずれ量を、把持対象物ＴＧＴの位置ずれのずれ量としてもよい。
　より具体的に説明すると、例えば、把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持されるＹ軸方向の＋Ｙ側の端を判定対象としてもよい。その場合には、把持装置１が把持対象物ＴＧＴを把持する際に、把持装置１が想定する把持対象物ＴＧＴのＹ軸方向の＋Ｙ側の端の位置を規定位置とする。そして、把持装置１が把持対象物ＴＧＴを把持する際に、把持対象物ＴＧＴのＹ軸方向の＋Ｙ側の端である判定対象の実際の位置が、把持装置１が想定する規定位置に対してずれている量を把持対象物ＴＧＴのずれ量としてもよい。
　なお、判定対象は、上記把持対象物ＴＧＴのＹ軸方向の＋Ｙ側の端に限らない。判定対象は、把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持される部分の任意の部分を、判定対象として適宜選択してもよい。
　上述の把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持される部分の中心位置と、把持対象物ＴＧＴを把持する把持装置１の中心位置Ａｃとのずれ量を把持対象物ＴＧＴのずれ量とする場合について説明する。把持装置１に把持される部分の中心位置と、把持装置１の中心位置Ａｃとのずれ量を把持対象物ＴＧＴのずれ量とする場合は、判定対象が把持対象物ＴＧＴの中心であり、規定位置は、把持装置１の中心位置Ａｃである。
　判定部５１ｃには、力計測データ取得部５４から、第１把持力値Ｆｍａを示す第１把持力検出値ＰＶｆａと第２把持力値Ｆｍｂを示す第２把持力検出値ＰＶｆｂが入力される。判定部５１ｃは、第１把持力検出値ＰＶｆａ及び第２把持力検出値ＰＶｆｂに基づいて、把持対象物ＴＧＴの位置ずれを検出する。具体的には、判定部５１ｃは、把持対象物ＴＧＴにおける把持装置１に把持される部分の中心位置と把持装置１が把持対象物ＴＧＴを把持する把持位置の中心位置Ａｃとのずれ量ΔＰを検出する。
　＜把持装置１の処理＞
　本実施形態に係る把持装置１の動作について説明する。図８は、本実施形態に係る把持装置１の制御部５０が有する演算処理部５１の処理を説明するフロー図である。
　本実施形態に係る把持装置１は、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂを備える力覚センサ付き把持装置である。把持装置１のような力覚センサ付きの把持装置は、本来、把持対象物ＴＧＴを把持した際の微小な力変化を検出し、検出した検出値を把持制御へフィードバックすることで繊細把持を行う。本実施形態に係る把持装置１は、繊細把持の仕組みをそのまま利用することで、把持対象物ＴＧＴと把持装置１とのずれを検出し、さらに把持対象物ＴＧＴと把持装置１とのずれ量を検出する。
　（ステップＳ１０）
　演算処理部５１は、処理を開始すると、初期設定を行う。初期設定には、機構部６０を把持対象の近傍に移動させることが含まれる。図９は、本実施形態に係る把持装置１の動作を説明する図である。具体的には、図９は、把持装置１が把持動作を開始する前に、把持対象物ＴＧＴ２の近傍に移動された状態を示す。
　把持対象物ＴＧＴ２の幅をＷとする。把持対象物ＴＧＴ２のＹ軸方向における中心位置をＡｔとする。なお、把持対象物ＴＧＴ２は、Ｘ軸方向に平行に延びる把持対象物として、Ｙ軸方向において、把持対象物ＴＧＴ２の全体が第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間に把持されるとする。したがって、把持対象物ＴＧＴ２において、把持装置１に把持される部分の中心位置は、中心位置Ａｔとなる。把持装置１が把持する把持位置の中心位置をＡｃとする。把持装置１が把持動作を開始する前の第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔、すなわち、ストローク長をＬとする。
　なお、把持対象物については、Ｙ軸方向において、把持対象物の全体が第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間に把持される把持対象物に限らない。例えば、把持対象物の一部分が突出し、当該突出する部分を把持装置１により第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間に把持して、把持対象物を把持してもよい。また、例えば、把持対象物の一部分に凹部又は開口を有し、当該凹部又は開口する部分に第１指部２１ａと第２指部２１ｂとを挿入し、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔を広げることにより把持して、把持対象物を把持してもよい。
　図９において、把持対象物ＴＧＴ２のＹ軸方向における中心位置Ａｔは、把持装置１の把持位置の中心位置Ａｃに対して、第２指部２１ｂ側にずれ量ΔＰだけずれているとする。
　（ステップＳ２０）
　演算処理部５１は、把持動作を開始する。具体的には、演算処理部５１は、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれを等速で間隔を狭くする向きに移動させる。なお、演算処理部５１は、把持動作を開始すると同時にタイマを起動して、時間計測を開始する。
　演算処理部５１は、例えば、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂを速度ｖ（単位：メートル毎秒）で移動させる。また、演算処理部５１は、低把持力で把持を行うようにゲイン等の調整を行う。
　第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂは、それぞれ第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが移動する方向の成分の力を検出する。
　なお、ステップＳ２０の開始前に、第１指部２１ａと第２指部２１ｂのそれぞれを一番開いた状態、すなわち、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔がストローク長Ｌである状態、にしてもよい。
　（ステップＳ３０）
　次に、演算処理部５１の判定部５１ｃは、第１指部２１ａ又は第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴ２に接触したかどうかを検出する。演算処理部５１の判定部５１ｃは、第１力覚センサ３１ａで検出した第１把持力値Ｆｍａ及び第２力覚センサ３１ｂで検出した第２把持力値Ｆｍｂに基づいて、第１指部２１ａ又は第２指部２１ｂの把持対象物ＴＧＴ２への接触を検出する。
　判定部５１ｃは、例えば、第１把持力値Ｆｍａに対応する第１把持力検出値ＰＶｆａが予め定められた所定の閾値以上であれば、第１指部２１ａが把持対象物ＴＧＴ２に接触したと判断する。すなわち、判定部５１ｃは、例えば、第１把持力値Ｆｍａに対応する第１把持力検出値ＰＶｆａが所定の閾値以上であれば、第１指部２１ａの把持対象物ＴＧＴ２への接触を検出する。
　同様に、判定部５１ｃは、例えば、第２把持力値Ｆｍｂに対応する第２把持力検出値ＰＶｆｂが予め定められた所定の閾値以上であれば、第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴ２に接触したと判断する。すなわち、判定部５１ｃは、例えば、第２把持力値Ｆｍｂに対応する第２把持力検出値ＰＶｆｂが所定の閾値以上であれば、第２指部２１ｂの把持対象物ＴＧＴ２への接触を検出する。
　判定部５１ｃが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかの把持対象物ＴＧＴ２への接触を検出した場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）は、演算処理部５１は、タイマを停止して、動作を開始してから接触するまでの時間を計測する。そして、演算処理部５１は、ステップＳ４０に処理を進める。判定部５１ｃが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかの把持対象物ＴＧＴ２への接触を検出しなかった場合（ステップＳ３０のＮＯ）は、演算処理部５１は、ステップＳ３０に戻って処理を繰り返す。
　（ステップＳ４０）
　次に、演算処理部５１の判定部５１ｃは、把持対象物ＴＧＴ２のずれ量、すなわち、把持対象物ＴＧＴ２のＹ軸方向における中心位置Ａｔと把持装置１が把持する把持位置の中心位置Ａｃとのずれ量ΔＰを算出する。図１０は、本実施形態に係る把持装置１の動作を説明する図である。具体的には、図１０は、把持装置１の第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴ２に接触した状態を示す。なお、図１０において、点線は把持動作開始前の第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂを示す。
　把持装置１を用いて、把持対象物ＴＧＴ２を把持しようとしたとき、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれは、両方から同じ速度ｖで閉じる。したがって、把持対象物ＴＧＴ２のＹ軸方向における中心位置Ａｔと、把持装置１の把持位置の中心位置Ａｃとが完全に一致していない限り、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれか一方が先に、把持対象物ＴＧＴ２に接触する。
　図１０では、把持対象物ＴＧＴは、第２指部２１ｂ側にずれている。したがって、把持装置１が把持動作を開始すると、第２指部２１ｂが第１指部２１ａより先に、把持対象物ＴＧＴ２に接触する。
　把持装置１は、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれに力覚センサを備える。すなわち、把持装置１は、第１指部２１ａに第１力覚センサ３１ａ、第２指部２１ｂに第２力覚センサ３１ｂを備える。
　把持装置１において、第１力覚センサ３１ａは、第１指部２１ａと把持対象物ＴＧＴ２との接触による力を検出する。第１力覚センサ３１ａが、第１指部２１ａと把持対象物ＴＧＴ２との接触による力を検出することにより、第１指部２１ａが把持対象物ＴＧＴ２に接触するまでの時間を正確に測定できる。
　同様に、把持装置１において、第２力覚センサ３１ｂは、第２指部２１ｂと把持対象物ＴＧＴ２との接触による力を検出する。第２力覚センサ３１ｂが、第２指部２１ｂと把持対象物ＴＧＴ２との接触による力を検出することにより、第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴ２に接触するまでの時間を正確に測定できる。
　第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれの移動速度は、既知の速度ｖである。また、把持動作開始前の第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間の間隔は、既知のストローク長Ｌである。把持装置１が把持動作を開始してから第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかが把持対象物ＴＧＴ２に接触するまでの接触時間ｔが分かれば、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかが把持対象物ＴＧＴ２に接触するまでの移動距離を検出できる。例えば、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかが把持対象物ＴＧＴ２に接触するまでの移動距離をミリメートル単位で検出できる。
　把持対象物ＴＧＴ２の幅Ｗは既知であるとする。把持装置１が把持動作を開始してから、第１指部２１ａ又は第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴ２に接触するまでの移動距離ｄと、把持対象物ＴＧＴの幅Ｗから把持装置１の把持位置の中心位置Ａｃと把持対象物ＴＧＴ２の中心位置Ａｔとのずれ量ΔＰを算出できる。具体的には、式２を用いて、移動距離ｄ、幅Ｗ及びストローク長Ｌ又は速度ｖ、接触時間ｔ、幅Ｗ及びストローク長Ｌに基づいて、ずれ量ΔＰを算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　例えば、ずれ量ΔＰ、ストローク長Ｌ、幅Ｗ及び移動距離ｄの単位はミリメートル、速度ｖの単位はミリメートル毎秒、接触時間ｔの単位は秒である。
　例えば、当該ずれ量ΔＰは、把持動作を開始してから第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかが把持対象物ＴＧＴ２に接触するまでの時間に基づいて算出される。当該ずれ量ΔＰが、予め定められた所定の閾値より大きい場合は、把持対象物の中心位置と把持装置１の把持位置の中心位置とは、ずれているとしてずれを検出する。すなわち、把持装置１は、把持動作を開始してから第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかが把持対象物ＴＧＴ２に接触するまでの時間に基づいて把持対象物ＴＧＴ２のずれを検出する。
　上述のように、本実施形態に係る把持装置１によれば、把持対象物の中心位置と把持装置の把持位置の中心位置とのずれ、すなわち、把持対象物のずれ、を検出できるとともに、ずれ量を検出できる。いいかえると、本実施形態に係る把持装置１によれば、把持対象物が予め定められた基準位置からのずれを検出できるとともに、当該基準位置に対する把持対象物のずれ量を検出できる。
　（ステップＳ５０）
　次に、演算処理部５１は、判定部５１ｃが算出したずれ量ΔＰに基づいて後処理を行う。例えば、判定部５１ｃが算出したずれ量ΔＰが、予め定められた所定の基準値より小さい場合には、そのまま把持動作を継続して、把持対象物ＴＧＴ２を把持してもよい。また、判定部５１ｃが算出したずれ量ΔＰが、所定の基準値より大きい場合には、把持動作を停止してもよい。
　＜作用・効果＞
　本実施形態に係る把持装置１によれば、把持対象物の中心位置と把持装置が把持する把持位置の中心位置とのずれを検出できる。また、本実施形態に係る把持装置１によれば、把持対象物の中心位置と把持装置が把持する把持位置の中心位置とのずれ量を検出できる。いいかえると、本実施形態に係る把持装置１によれば、予め定められた基準位置からの把持対象物のずれを検出できるとともに、当該基準位置に対する把持対象物のずれ量を検出できる。さらに、本実施形態に係る把持装置１によれば、ずれ量ΔＰを求めることにより、把持装置１が取り付けられる装置、例えば、多関節ロボット等、のティーチング作業をより効率よく進め、作業工数を削減することができる。
　また、本実施形態に係る把持装置１によれば、求めたずれ量ΔＰに基づいて制御することにより、把持対象物、把持対象物を保持する部材、把持装置１及び把持装置１が取り付けられる装置等の変形や破損を防止できる。
　図１１は、参考例の把持装置の動作を説明する図である。具体的には、図１１は、把持装置１において第２指部２１ｂが把持対象物ＴＧＴ２に接触してから把持動作を継続して行った状態を示す。なお、図１１において、点線は把持動作開始前の第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂを示す。
　例えば、把持対象物ＴＧＴ２のＹ軸方向における中心位置Ａｔと把持装置１の把持位置の中心位置Ａｃとのずれが大きい場合に、把持動作を継続すると、把持対象物ＴＧＴ２及び把持対象物ＴＧＴ２に接触した第２指部２１ｂに大きな力が加わる。
　把持対象物ＴＧＴ２を例えば治具等で固定していると、把持対象物ＴＧＴ２に接触した第２指部２１ｂから力が把持対象物ＴＧＴ２に加わることにより、把持対象物ＴＧＴ２が変形したり、破損したりする可能性がある。また、把持対象物ＴＧＴ２を例えば治具等で固定していると、把持対象物ＴＧＴ２に接触した第２指部２１ｂから当該治具に力が加わることにより、治具が変形したり、破損したりする可能性がある。
　また、把持対象物ＴＧＴ２を例えば治具等で固定していると、把持対象物ＴＧＴ２から把持対象物ＴＧＴ２に接触した第２指部２１ｂに力が加わることにより、第２指部２１ｂが変形したり、破損したりする可能性がある。さらに、把持対象物ＴＧＴ２から把持対象物ＴＧＴ２に接触した第２指部２１ｂに力が加わることにより、機構部６０が取り付けられているロボットハンド等の機器が変形したり、破損したりする可能性がある。
　本実施形態に係る把持装置１によれば、ずれ量ΔＰを用いて、例えば、ずれ量ΔＰが一定の値以上である場合に、把持処理を停止することにより、把持対象物、把持対象物を保持する部材、把持装置１及び把持装置１が取り付けられる装置の変形や破損を防止できる。
　≪把持システム≫
　＜把持システム１００＞
　次に、本実施形態に係る把持装置を用いた把持システム１００について説明する。図１２は、本実施形態に係る把持装置を用いる把持システム１００の構成例を示す図である。図１３は、本実施形態に係る把持装置を用いる把持システム１００の機能構成を説明する図である。
　把持システム１００は、把持装置２と、ロボット５と、を備える。
　把持装置２は、把持装置１の制御部５０に換えて、制御部１５０を備える。制御部１５０は、制御部５０の機能をすべて含む。また、制御部１５０は、ロボット５に制御信号を送信する。
　ロボット５は、ロボットハンド７０と、ロボット制御部８０と、を備える。ロボットハンド７０は、例えば、多関節のロボットハンドである。ロボットハンド７０の先端には、把持装置２の機構部６０が取り付けられる。ロボットハンド７０は、機構部６０を三軸方向に移動するとともに、三軸方向に回転する。
　＜把持システム１００の処理＞
　本実施形態に係る把持装置を用いる把持システム１００の動作について説明する。図１４は、本実施形態に係る把持装置を用いる把持システム１００の処理を説明するフロー図である。なお、把持対象物の幅は既知であるとする。
　把持装置２は、把持装置１と同様に、第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂを備える力覚センサ付き把持装置である。力覚センサ付きの把持装置である把持装置２は本来、把持対象物ＴＧＴを把持した際の微小な力変化を検出し、検出した検出値を把持制御へフィードバックすることで繊細把持を行う。把持装置２を用いる把持システム１００は、繊細把持の仕組みをそのまま利用することで、把持対象物ＴＧＴと把持装置２とのずれがあっても適切に処理できる。
　（ステップＳ１１０）
　把持システム１００は初期設定を行う。把持システム１００のロボット制御部８０は、機構部６０を把持対象の近傍に移動させる。そして、演算処理部１５１は、処理を開始すると、初期設定を行う。制御部１５０は、制御部５０のステップＳ１０と同様の処理を行う。
　（ステップＳ１２０）
　演算処理部１５１は、把持装置２の把持動作を開始する。具体的には、演算処理部１５１は、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのそれぞれを等速で間隔を狭くする向きに移動させる。なお、演算処理部１５１は、把持動作を開始すると同時にタイマを起動して、時間計測を開始する。
　演算処理部１５１は、例えば、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂを速度ｖ（単位：メートル毎秒）で移動させる。また、演算処理部１５１は、低把持力で把持を行うようにゲイン等の調整を行う。
　第１力覚センサ３１ａ及び第２力覚センサ３１ｂは、それぞれ第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂが移動する方向の成分の力を検出する。
　なお、ステップＳ１２０の開始前に、第１指部２１ａと第２指部２１ｂのそれぞれを一番開いた状態、すなわち、第１指部２１ａと第２指部２１ｂとの間隔がストローク長Ｌである状態、にしてもよい。
　（ステップＳ１３０）
　次に、演算処理部１５１の判定部５１ｃは、第１指部２１ａ又は第２指部２１ｂが把持対象物に接触したかどうかを検出する。演算処理部１５１の判定部５１ｃは、把持装置１の演算処理部５１の判定部５１ｃと同じ処理を行う。
　判定部５１ｃが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかの把持対象物への接触を検出した場合（ステップＳ１３０のＹＥＳ）は、演算処理部１５１は、タイマを停止して、動作を開始してから接触するまでの時間を計測する。そして、演算処理部１５１は、ステップＳ１４０に処理を進める。なお、判定部５１ｃが接触を検出した場合には、第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂの移動を停止してもよい。判定部５１ｃが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかの把持対象物への接触を検出しなかった場合（ステップＳ１３０のＮＯ）は、演算処理部１５１は、ステップＳ１３０に戻って処理を繰り返す。
　（ステップＳ１４０）
　次に、演算処理部１５１の判定部５１ｃは、把持対象物のずれ量、すなわち、把持対象物における把持装置２に把持される部分の中心位置と把持装置２が把持する把持位置の中心位置とのずれ量を算出する。演算処理部１５１の判定部５１ｃは、把持装置１の判定部５１ｃと同様の把持対象物のずれ量の算出を行う。
　（ステップＳ１５０）
　次に、演算処理部１５１は、把持対象物のずれ量が予め定められた所定の閾値以下かどうかについて判定する。当該所定の閾値とは、例えば、そのまま把持装置２が把持対象物を把持しても、把持対象物、把持対象物を保持する治具及び把持装置等が損傷しない程度のずれ量である。
　把持対象物のずれ量が所定の閾値以下である場合（ステップＳ１５０のＹＥＳ）は、演算処理部１５１は、ステップＳ１７０に処理を進める。把持対象物のずれ量が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１５０のＮＯ）は、演算処理部１５１は、ステップＳ１６０に処理を進める。
　（ステップＳ１６０）
　ロボットハンド７０は、ステップＳ１４０で算出したずれ量に応じて機構部６０を移動する。具体的に説明すると、演算処理部１５１は、算出したずれ量をロボット制御部８０に出力する。ロボット制御部８０は、入力されたずれ量に基づいて、機構部６０のずれ量を減少させて、把持対象物における把持装置１に把持される部分の中心位置と把持装置２が把持する把持位置の中心位置とが一致するように移動する。すなわち、把持装置２の位置を把持対象物における把持装置１に把持される部分の中心位置と把持装置２が把持する把持位置の中心位置とが一致する位置に補正できる。そして、ステップ１２０に戻って、処理を繰り返す。
　（ステップＳ１７０）
　把持対象物のずれ量が所定の閾値以下である場合（ステップＳ１５０のＹＥＳ）、演算処理部１５１は、後処理を行う。ここでは、把持対象物の中心位置と把持装置２が把持する把持位置の中心位置とのずれ量は小さいことから、そのまま把持動作を継続して、把持対象物を把持してもよい。
　＜作用・効果＞
　本実施形態に係る把持装置を用いる把持システム１００によれば、把持装置が有する作用・効果に加えて、把持対象物の中心位置と把持装置が把持する把持位置の中心位置とが一致する位置に把持装置の位置を補正できる。
　＜把持システム１００の処理の変形例＞
　把持システム１００の処理の変形例として、把持対象物の幅が未知の場合について説明する。図１５は、本実施形態に係る把持装置を用いる把持システム１００の処理の変形例を説明するフロー図である。
　ステップＳ１１０、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０は、上述の処理と同じ処理であることから説明を省略する。なお、ステップＳ１３０で判定部５１ｃが第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかの把持対象物への接触を検出した場合（ステップＳ１３０のＹＥＳ）は、演算処理部１５１は、ステップＳ２４０に処理を進める。
　（ステップＳ２４０）
　次に、演算処理部１５１の判定部５１ｃは、接触した第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれか側に、機構部６０を所定の距離移動させる移動量を算出する。移動量は、例えば、ストローク長Ｌに対する割合で定める。そして、判定部５１ｃは、移動量を、処理を繰り返すにしたがって短くする。すなわち、移動量（移動する距離）は、処理を繰り返すにつれて短くなる。なお、当該移動量は、接触していない第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれかに、移動しても接触しない程度の距離にする。
　演算処理部１５１は、当該移動量をロボット制御部８０に出力する。ロボット制御部８０は、当該移動量に基づいて、機構部６０を、接触した第１指部２１ａ及び第２指部２１ｂのいずれか側に、当該移動量移動する。
　（ステップＳ２５０）
　次に、演算処理部１５１は、移動量が予め定められた所定の閾値以下かどうかについて判定する。当該所定の閾値とは、例えば、そのまま把持装置２が把持対象物を把持しても、把持対象物、把持対象物を保持する治具及び把持装置等が損傷しない程度のずれ量に相当する移動量である。
　演算処理部１５１は、移動量が所定の閾値以下である場合（ステップＳ２５０のＹＥＳ）は、把持対象物における把持装置１に把持される部分の中心位置と把持装置が把持する把持位置の中心位置とのずれ量が小さい、すなわち、ずれが小さい、と判断する。そして、演算処理部１５１は、ステップＳ２６０に処理を進める。移動量が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１５０のＮＯ）は、演算処理部１５１は、ずれを検出したとして、ステップＳ１２０に戻って処理を繰り返す。
　（ステップＳ２６０）
　把持対象物のずれ量が所定の閾値以下である場合（ステップＳ２５０のＹＥＳ）、演算処理部１５１は、後処理を行う。ここでは、把持対象物の中心位置と把持装置２が把持する把持位置の中心位置とのずれ量は小さいことから、そのまま把持動作を継続して、把持対象物を把持してもよい。
　＜作用・効果＞
　本実施形態に係る把持装置を用いる把持システム１００の処理の変形例によれば、把持システム１００が有する作用・効果に加えて、把持対象物の幅が未知の場合でも、正しく把持できる。
　以上、把持装置を実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
　本願は、日本特許庁に２０２２年１月２７日に出願された基礎特許出願２０２２－０１１１４８号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
１、２　把持装置
５　ロボット
１００　把持システム
１０　駆動部
１１　動力部
２０　把持部
２１ａ　第１指部
２１ｂ　第２指部
３０　力検出部
３１ａ　第１力覚センサ
３１ｂ　第２力覚センサ
４０　モータ駆動部
５０　制御部
５１　演算処理部
５１ａ　操作値演算部
５１ａ１　アドミタンス制御演算部
５１ａ２　積分演算部
５１ａ３　位置速度演算部
５１ａ４　電流演算部
５１ｂ　力指令生成部
５１ｃ　判定部
６０　機構部
７０　ロボットハンド
８０　ロボット制御部
ＰＶｆ　把持力検出値
ＰＶｉ　電流検出値
ＰＶｖ　速度検出値
ＰＶθ　位置検出値
ＳＶｆ　力指令値
ＳＶｉ　電流指令値
ＳＶθ　位置指令値
ＴＧＴ、ＴＧＴ２　把持対象物

Claims (8)

  1. 　操作値に応じて回転するモータと、
    　第１指部と、第２指部と、を備え、前記モータにより前記第１指部と前記第２指部との間隔を変えて、前記第１指部と前記第２指部とで対象物を把持する把持部と、
    　前記第１指部と前記第２指部とで前記対象物を把持した時に、前記第１指部及び前記第２指部が前記対象物を把持する把持力を検出する力検出部と、
    　前記力検出部が検出した前記把持力の力検出値が力指令値になるように前記操作値を出力する制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、把持動作を開始してから前記第１指部及び前記第２指部のいずれかが前記対象物に接触するまでの時間に基づいて、予め定められた基準位置からの前記対象物のずれを検出する、
    把持装置。
  2. 　前記基準位置は、前記第１指部と前記第２指部との間の中心位置と、前記対象物における前記第１指部及ぶ前記第２指部により把持される部分の中心位置と、が一致する位置である、
    請求項１に記載の把持装置。
  3. 　前記制御部は、前記第１指部と前記第２指部の前記把持動作を開始する際の距離と、前記対象物の幅と、前記時間に基づいて、前記対象物の位置と前記基準位置とのずれ量を算出する、
    請求項１又は請求項２のいずれかに記載の把持装置。
  4. 　前記制御部は、前記ずれ量が閾値以下の場合に、前記把持動作を継続する、
    請求項３に記載の把持装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の把持装置と、
    　前記把持装置を移動するロボットと、を備え、
    　前記ロボットは、前記制御部が前記対象物のずれを検出した場合に、前記把持装置を接触した前記第１指部及び前記第２指部のいずれかの側に移動する、
    把持システム。
  6. 　前記ロボットは、前記制御部が前記対象物のずれを検出した場合に、前記把持装置を接触した前記第１指部及び前記第２指部のいずれかの側に移動する処理を繰り返し、移動する距離は処理を繰り返すにつれて短くなる、
    請求項５に記載の把持システム。
  7. 　前記制御部は、前記移動する距離が閾値より大きい場合に、前記対象物のずれがあると検出する、
    請求項６に記載の把持システム。
  8. 　操作値に応じて回転するモータと、
    　第１指部と、第２指部と、を備え、前記モータにより前記第１指部と前記第２指部との間隔を変えて、前記第１指部と前記第２指部とで対象物を把持する把持部と、
    　前記第１指部と前記第２指部とで前記対象物を把持した時に、前記第１指部及び前記第２指部が前記対象物を把持する把持力を検出する力検出部と、
    を備え、
    　前記力検出部が検出した前記把持力の大きさが力指令値になるように前記操作値を出力する把持装置の制御方法であって、
    　把持動作を開始してから前記第１指部及び前記第２指部のいずれかが前記対象物に接触するまでの時間に基づいて、予め定められた基準位置からの前記対象物のずれを検出する、
    把持装置の制御方法。
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