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JP7537296B2 - Robot Hand Device - Google Patents
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Description

本発明は、ロボットハンド装置に関する。 The present invention relates to a robot hand device.

工場などの現場では、人手不足などに起因してロボット化の需要が高まっている。これに伴い、ロボットによって部品をピッキングしてからプレイスする、いわゆるピック&プレイスのシステムを利用する機会が増えている。近年、ロボットハンドが把持する物体は多種多様になっており、その中には衝撃に弱い物体もある。衝撃に弱い物体をロボットハンドでピック&プレイスする場合は、ピッキング時の把持タイミングとプレイス時の解放タイミングを考慮した設計が求められ、ピッキング時およびプレイス時のいずれにおいても、物体に与える衝撃を減らす工夫が必要となる。 Demand for robotics is increasing in factories and other workplaces due to labor shortages and other factors. As a result, there are more opportunities to use so-called pick-and-place systems, in which robots pick up parts and then place them. In recent years, the objects that robots can grasp have become more diverse, and some of these objects are sensitive to impact. When using robot hands to pick and place shock-sensitive objects, a design is required that takes into account the timing of grasping when picking and the timing of releasing when placing, and it is necessary to devise ways to reduce the impact on the object both when picking and placing.

一般に、多指ロボットハンドなどのロボットハンドを用いて任意の形状の物体を把持した場合や任意の方向から物体を把持した場合は、その物体を床等に置くときに、ロボットハンドから物体を離すタイミングを適切に制御することが非常に難しい。そのため、解放タイミングが早すぎた場合は物体が床に落下し、解放タイミングが遅すぎた場合は物体を床に強く押し付けることになる。いずれの場合も物体に衝撃を与えることなり、物体を損傷する恐れがある。 In general, when an object of any shape is grasped using a robot hand such as a multi-fingered robot hand, or when the object is grasped from any direction, it is extremely difficult to appropriately control the timing of releasing the object from the robot hand when placing the object on the floor, etc. As a result, if the release timing is too early, the object will fall to the floor, and if the release timing is too late, the object will be pressed hard against the floor. In either case, the object will be subjected to an impact, which may cause damage to it.

特許文献1には、ロボットハンドで把持した物体を所定の場所に置くときに、その場所から受ける反力を演算し、演算した反力が閾値を超えた場合にロボットハンドから物体を離す制御を行う技術が記載されている。また、特許文献1には、ロボットハンド装置のベースの座標系からロボットハンドの座標系へのロボットハンドの姿勢によってロボットハンドの座標系における指先合力をロボットハンド装置のベースの座標系における指先合力に変換し、当該ロボットハンド装置のベースの座標系における指先合力の中の鉛直方向の指先合力に基づいて物体の重量を推定し、推定した物体の重量とロボットハンドにおける物体を把持する力との差を基に、物体を置く場所から受ける反力を演算する技術が記載されている。 Patent Document 1 describes a technology that calculates the reaction force from a specified location when placing an object held by a robot hand, and controls the robot hand to remove the object if the calculated reaction force exceeds a threshold value. Patent Document 1 also describes a technology that converts the fingertip resultant force in the coordinate system of the robot hand into a fingertip resultant force in the coordinate system of the base of the robot hand device depending on the posture of the robot hand from the coordinate system of the base of the robot hand device to the coordinate system of the robot hand, estimates the weight of the object based on the vertical fingertip resultant force among the fingertip resultant forces in the coordinate system of the base of the robot hand device, and calculates the reaction force from the location where the object is placed based on the difference between the estimated weight of the object and the force with which the robot hand grasps the object.

特開2007―276112号公報JP 2007-276112 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、ロボットハンドで把持した物体を所定の場所(以下、「プレイス場所」ともいう。)にプレイスするときの解放タイミングを算出するための入力情報が複数(把持する前の物体を撮影して得られる画像信号PS、各関節の回転角を検出して得られる関節角信号AS、各指における6軸力信号FS)存在するため、解放タイミングの算出が複雑で困難である、という問題があった。 However, the technology described in Patent Document 1 has a problem in that it is complex and difficult to calculate the release timing when placing an object grasped by a robot hand in a predetermined location (hereinafter also referred to as the "placement location") because there are multiple pieces of input information (an image signal PS obtained by photographing the object before it is grasped, a joint angle signal AS obtained by detecting the rotation angle of each joint, and a six-axis force signal FS in each finger) to calculate the release timing.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、物体に与える衝撃を、より簡易な構成によって抑制することができるロボットハンド装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a robot hand device that can suppress impacts on objects with a simpler configuration.

本発明に係るロボットハンド装置は、物体を保持する保持部と、保持部によって保持した物体をプレイス場所に置く場合に、物体から受ける反力によって変位する可動部と、可動部の変位量を検出する変位量検出部と、変位量検出部によって検出される可動部の変位量に基づいて保持部を制御する制御部と、を備える。 The robot hand device according to the present invention includes a holding unit that holds an object, a movable unit that is displaced by a reaction force received from the object when the object held by the holding unit is placed at a place location, a displacement amount detection unit that detects the amount of displacement of the movable unit, and a control unit that controls the holding unit based on the amount of displacement of the movable unit detected by the displacement amount detection unit.

本発明によれば、物体に与える衝撃を、より簡易な構成によって抑制することができる。 The present invention makes it possible to suppress the impact on an object with a simpler configuration.

本発明の実施形態に係るロボットハンド装置の構成例を示す側面図である。1 is a side view showing a configuration example of a robot hand device according to an embodiment of the present invention. 図1のA部を拡大した概略側面図である。FIG. 2 is a schematic side view showing an enlarged view of part A in FIG. 1 . 本発明の実施形態に係るロボットハンド装置の動作手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation procedure of the robot hand device according to the embodiment of the present invention. 吸着部をピック場所に押し付けた状態を示す概略側面図である。11 is a schematic side view showing a state in which the suction part is pressed against a pick location. FIG. 吸着部を物体に押し付けた状態を示す概略側面図である。11 is a schematic side view showing a state in which the suction part is pressed against an object. FIG. 解放用閾値の設定方法を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a method for setting a release threshold value.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能または構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In this specification and the drawings, elements having substantially the same functions or configurations are given the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.

<ロボットハンド装置の構成>
図1は、本発明の実施形態に係るロボットハンド装置の構成例を示す側面図であり、図2は、図1のA部を拡大した概略側面図である。
図1および図2に示すように、ロボットハンド装置10は、ロボットハンド部12と、ロボットハンド部12の動作を制御する制御部14と、を備えている。
<Configuration of Robot Hand Device>
FIG. 1 is a side view showing an example of the configuration of a robot hand device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic side view showing an enlarged view of a portion A in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2 , the robot hand device 10 includes a robot hand unit 12 and a control unit 14 that controls the operation of the robot hand unit 12 .

ロボットハンド部12は、図示しない物体をピック&プレイスによってピック場所からプレイス場所へと移送するために用いられる。ピック場所とは、物体をピッキングするための場所、すなわち物体の移送元となる場所である。プレイス位置とは、物体をプレイスするための場所、すなわち物体の移送先となる場所である。ロボットハンド部12は、図示しないロボットアームに装着され、ロボットアームの動作にしたがって移動する。 The robot hand unit 12 is used to transfer an object (not shown) from a pick location to a place location by pick and place. A pick location is a location for picking an object, i.e., a location from which the object is transferred. A place location is a location for placing an object, i.e., a location to which the object is transferred. The robot hand unit 12 is attached to a robot arm (not shown) and moves in accordance with the operation of the robot arm.

ロボットハンド部12は、ロボットハンド部12の本体部分であるハンド本体部20と、図示しない物体をエアー吸着によって保持する吸着部22と、物体を把持する把持部24と、所定の方向に移動可能な可動部26と、可動部26の変位量を検出する変位量検出部28と、を備えている。吸着部22は、保持部の一例として設けられている。 The robot hand unit 12 includes a hand main body unit 20, which is the main body of the robot hand unit 12, an adsorption unit 22 that holds an object (not shown) by air adsorption, a gripping unit 24 that grips the object, a movable unit 26 that can move in a predetermined direction, and a displacement amount detection unit 28 that detects the amount of displacement of the movable unit 26. The adsorption unit 22 is provided as an example of a holding unit.

ハンド本体部20は、把持部24を動作させるための駆動機構を有する。吸着部22は、ブラケット30に取り付けられている。ブラケット30は、ハンド本体部20に取り付けられている。吸着部22は、好ましくは、ゴム状弾性を示す弾性部材によって構成される。吸着部22は、物体をエアー吸着によって保持するためのエアー流路(図示せず)を有する。エアー流路の終端部は、吸着部22の下端部で下向きに開口する。一方、エアー流路の始端部は、図示しないエアー回路に接続される。エアー回路は、エアーチューブやエアー制御バルブなどを用いて構成される。エアー回路は、吸着部22によって物体を保持する場合に、エアー流路を通してエアーを吸引する。また、エアー回路は、吸着部22によって保持した物体を解放する場合に、エアーの吸引を停止する。エアー回路の動作は、制御部14によって制御される。以降の説明では、エアー回路によってエアーを吸引した状態をオン状態、エアー吸着を停止した状態をオフ状態とする。 The hand main body 20 has a drive mechanism for operating the gripping part 24. The suction part 22 is attached to a bracket 30. The bracket 30 is attached to the hand main body 20. The suction part 22 is preferably made of an elastic material exhibiting rubber-like elasticity. The suction part 22 has an air flow path (not shown) for holding an object by air suction. The end of the air flow path opens downward at the lower end of the suction part 22. On the other hand, the start end of the air flow path is connected to an air circuit (not shown). The air circuit is composed of an air tube, an air control valve, and the like. When an object is held by the suction part 22, the air circuit sucks air through the air flow path. In addition, when the object held by the suction part 22 is released, the air circuit stops sucking air. The operation of the air circuit is controlled by the control unit 14. In the following description, the state in which air is sucked by the air circuit is referred to as an on state, and the state in which air suction is stopped is referred to as an off state.

把持部24は、ハンド本体部20に取り付けられている。把持部24は、図1に示すように、左右に対をなして配置されている。把持部24は、リンク機構部241と、グリッパー部242と、を備えている。リンク機構部241は、図1のB方向に動作することにより、左右のグリッパー部242を開閉する。グリッパー部242は、図示しない物体を両側から挟むように把持する部分である。グリッパー部242は、図示しない物体を把持する場合に、物体に接触する凹部242aを有する。把持部24は、一対のグリッパー部242によって物体を把持することにより、物体を位置決めする。 The gripping unit 24 is attached to the hand main body 20. As shown in FIG. 1, the gripping units 24 are arranged in pairs on the left and right. The gripping unit 24 includes a link mechanism 241 and a gripper unit 242. The link mechanism 241 opens and closes the left and right gripper units 242 by moving in the direction B in FIG. 1. The gripper unit 242 is a part that grips an object (not shown) by pinching it from both sides. The gripper unit 242 has a recess 242a that comes into contact with the object when gripping the object (not shown). The gripping unit 24 positions the object by gripping the object with the pair of gripper units 242.

可動部26は、吸着部22によって保持した物体をプレイス場所に置く場合に、物体から受ける反力によって変位する。可動部26が変位する方向は、上記物体から受ける反力の方向と同じ方向である。本実施形態においては、吸着部22によって保持した物体をプレイス場所に置く場合に、吸着部22および可動部26が物体から受ける反力の方向と、可動部26が変位する方向が、いずれも上方向となっている。 When an object held by the suction unit 22 is placed at a place location, the movable unit 26 is displaced by a reaction force received from the object. The direction in which the movable unit 26 is displaced is the same as the direction of the reaction force received from the object. In this embodiment, when an object held by the suction unit 22 is placed at a place location, the direction of the reaction force received by the suction unit 22 and the movable unit 26 from the object, and the direction in which the movable unit 26 is displaced are both upward.

可動部26は、図2に示すように、スライドロッド261と、スライドロッド261を付勢するバネ部材262と、を備えている。スライドロッド261は、スライド部材の一例として設けられ、バネ部材262は、弾性体の一例として設けられている。 As shown in FIG. 2, the movable part 26 includes a slide rod 261 and a spring member 262 that biases the slide rod 261. The slide rod 261 is provided as an example of a slide member, and the spring member 262 is provided as an example of an elastic body.

スライドロッド261は、大径ロッド部261aと小径ロッド部261bとを有する。大径ロッド部261aと小径ロッド部261bは、一体構造になっていてもよいし、ネジによって連結された構造になっていてもよい。スライドロッド261は、大径ロッド部261aを下向きにして配置されている。大径ロッド部261aの下面には吸着部22が固定されている。小径ロッド部261bは、スライドガイド部材263によって上下方向にスライド(移動)自在に支持されている。スライドガイド部材263は、ベース部材32に固定されている。ベース部材32は、吸着部22、可動部26および変位量検出部28を支持するために、ブラケット30の下端部に取り付けられる部材である。 The slide rod 261 has a large diameter rod portion 261a and a small diameter rod portion 261b. The large diameter rod portion 261a and the small diameter rod portion 261b may be an integral structure, or may be connected by a screw. The slide rod 261 is arranged with the large diameter rod portion 261a facing downward. The suction portion 22 is fixed to the lower surface of the large diameter rod portion 261a. The small diameter rod portion 261b is supported by a slide guide member 263 so that it can slide (move) freely in the vertical direction. The slide guide member 263 is fixed to the base member 32. The base member 32 is a member attached to the lower end of the bracket 30 to support the suction portion 22, the movable portion 26, and the displacement amount detection portion 28.

バネ部材262は、スライドロッド261の小径ロッド部261bに取り付けられている。バネ部材262はコイルバネによって構成されている。バネ部材262は、大径ロッド部261aとスライドガイド部材263との間に、圧縮された状態で配置されている。バネ部材262の圧縮による反力は、スライドロッド261および吸着部22を下向きに付勢する付勢力として作用している。また、小径ロッド部261bの上端側には、抜け止めストッパー(図示せず)が取り付けられている。抜け止めストッパーは、スライドロッド261の小径ロッド部261bがスライドガイド部材263から抜けないように、スライドガイド部材263の上面に突き当てられる。 The spring member 262 is attached to the small diameter rod portion 261b of the slide rod 261. The spring member 262 is composed of a coil spring. The spring member 262 is arranged in a compressed state between the large diameter rod portion 261a and the slide guide member 263. The reaction force caused by the compression of the spring member 262 acts as a biasing force that biases the slide rod 261 and the suction portion 22 downward. In addition, a stopper (not shown) is attached to the upper end side of the small diameter rod portion 261b. The stopper is abutted against the upper surface of the slide guide member 263 so that the small diameter rod portion 261b of the slide rod 261 does not come off from the slide guide member 263.

変位量検出部28は、可動部26の一構成要素であるスライドロッド261の変位量を検出する。変位量検出部28は、たとえば変位センサによって構成される。変位センサは、スライドロッド261の変位量に応じたアナログのセンサ信号を出力する。変位量検出部28が出力するセンサ信号は、スライドロッド261の変位量に応じて、電流、電圧または抵抗などの値が変化する電気信号である。この電気信号は制御部14に取り込まれる。制御部14は、変位量検出部28から取り込んだ電気信号をA/D(アナログ/デジタル)変換することにより、スライドロッド261の変位量を示す検出値を得る。 The displacement amount detection unit 28 detects the amount of displacement of the slide rod 261, which is one component of the movable unit 26. The displacement amount detection unit 28 is, for example, configured by a displacement sensor. The displacement sensor outputs an analog sensor signal according to the amount of displacement of the slide rod 261. The sensor signal output by the displacement amount detection unit 28 is an electrical signal whose value, such as current, voltage, or resistance, changes according to the amount of displacement of the slide rod 261. This electrical signal is taken into the control unit 14. The control unit 14 obtains a detection value indicating the amount of displacement of the slide rod 261 by A/D (analog/digital) conversion of the electrical signal taken in from the displacement amount detection unit 28.

制御部14は、変位量検出部28によって検出される可動部26の変位量に基づいて吸着部22を制御する。具体的には、制御部14は、上述したエアー回路によるエアー吸着のオンオフ状態を切り替えることにより、吸着部22を制御する。エアー回路によるエアー吸着をオフ状態からオン状態に切り替えると、エアーの吸引による吸着力が吸着部22に発生する。このため、吸着部22の下端部に物体35を吸着させて、物体35を保持することが可能となる。これに対し、エアー回路によるエアー吸着をオン状態からオフ状態に切り替えると、エアーの吸引による吸着力が消滅する。このため、物体35を解放することが可能となる。また、制御部14は、ハンド本体部20が有する上記駆動機構を駆動することにより、把持部24の動作を制御する。なお、本実施形態において、制御部14は、ロボットハンド装置10の動作とロボットアームの動作の両方を制御するものとする。 The control unit 14 controls the suction unit 22 based on the displacement of the movable unit 26 detected by the displacement amount detection unit 28. Specifically, the control unit 14 controls the suction unit 22 by switching the on/off state of the air suction by the air circuit described above. When the air suction by the air circuit is switched from the off state to the on state, an adsorption force due to the suction of air is generated in the suction unit 22. Therefore, it is possible to hold the object 35 by adsorbing it to the lower end of the suction unit 22. In contrast, when the air suction by the air circuit is switched from the on state to the off state, the adsorption force due to the suction of air disappears. Therefore, it is possible to release the object 35. In addition, the control unit 14 controls the operation of the grip unit 24 by driving the above-mentioned drive mechanism of the hand main body unit 20. In this embodiment, the control unit 14 controls both the operation of the robot hand device 10 and the operation of the robot arm.

<ロボットハンド装置の動作>
続いて、本発明の実施形態に係るロボットハンド装置10の動作について、図3のフローチャートを用いて説明する。
<Operation of the robot hand device>
Next, the operation of the robot hand device 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、制御部14は、ロボットアームの動作によってロボットハンド部12をピック場所の直上に移動させる(ステップS1)。 First, the control unit 14 moves the robot hand unit 12 to directly above the pick location by operating the robot arm (step S1).

次に、制御部14は、上記駆動機構の駆動により、把持部24を開く(ステップS2)。把持部24を開くと、一対のグリッパー部242は、一対のリンク機構部241の動作にしたがって互いに離間する方向に移動する。このように把持部24を開いた状態では、吸着部22がグリッパー部242よりも下方に突き出して配置される。これにより、把持部24を物体に接触させることなく、吸着部22を物体に接触させることができる。また、図4に示すように、吸着部22をピック場所33などに押し付けることにより、変位量検出部28が正常に動作するかどうかを事前に確認することができる。なお、ステップS1の段階で、把持部24がすでに開いた状態になっている場合は、ステップS2の処理を省略してもよい。 Next, the control unit 14 drives the drive mechanism to open the gripper 24 (step S2). When the gripper 24 is opened, the pair of gripper parts 242 move in a direction away from each other in accordance with the operation of the pair of link mechanism parts 241. When the gripper 24 is opened in this manner, the suction part 22 is positioned protruding downward from the gripper part 242. This allows the suction part 22 to contact the object without the gripper 24 touching the object. Also, as shown in FIG. 4, by pressing the suction part 22 against the pick location 33 or the like, it is possible to check in advance whether the displacement amount detection unit 28 operates normally. Note that if the gripper 24 is already in an open state at the stage of step S1, the process of step S2 may be omitted.

次に、制御部14は、ロボットアームの動作によりロボットハンド部12を垂直に下降させる(ステップS3)。これにより、図2に示すように、ピック場所33に物体35が置かれていた場合は、ロボットハンド部12の下降によって吸着部22が物体35に徐々に近づいていく。そして、吸着部22が物体35に接触すると、制御部14は、ロボットハンド部12の下降を一時停止させた後(ステップS4)、上記駆動機構の駆動により、把持部24を閉じる(ステップS5)。把持部24を閉じると、一対のグリッパー部242は、一対のリンク機構部241の動作に従って互いに接近する方向に移動する。これにより、物体35は、一対のグリッパー部242によって把持され、所定の位置に位置決めされる。ロボットハンド部12の下降を一時停止させるタイミングは、吸着部22と物体35との接触によって可動部26が変位し始めたタイミングとすればよい。 Next, the control unit 14 vertically lowers the robot hand unit 12 by operating the robot arm (step S3). As a result, as shown in FIG. 2, if an object 35 is placed at the pick location 33, the suction unit 22 gradually approaches the object 35 by the descent of the robot hand unit 12. Then, when the suction unit 22 comes into contact with the object 35, the control unit 14 temporarily stops the descent of the robot hand unit 12 (step S4), and then closes the gripping unit 24 by driving the drive mechanism (step S5). When the gripping unit 24 is closed, the pair of gripper units 242 move in a direction approaching each other according to the operation of the pair of link mechanism units 241. As a result, the object 35 is gripped by the pair of gripper units 242 and positioned at a predetermined position. The timing for temporarily stopping the descent of the robot hand unit 12 may be the timing when the movable unit 26 begins to be displaced due to contact between the suction unit 22 and the object 35.

次に、制御部14は、図5に示すように、ロボットアームの動作によってロボットハンド部12の下降を再開することにより、吸着部22を物体35に押し付ける(ステップS6)。これにより、吸着部22は、物体35から受ける反力によって圧縮変形し、可動部26は、物体35から受ける反力によって上方に変位する。ここで記述する可動部26の変位は、物体35から受ける反力に押されてバネ部材262が圧縮し、これによってスライドロッド261がスライドガイド部材263に案内されながら上方に移動することにより起こる。 Next, as shown in FIG. 5, the control unit 14 resumes the descent of the robot hand unit 12 by operating the robot arm, thereby pressing the suction unit 22 against the object 35 (step S6). As a result, the suction unit 22 is compressed and deformed by the reaction force received from the object 35, and the movable unit 26 is displaced upward by the reaction force received from the object 35. The displacement of the movable unit 26 described here occurs when the spring member 262 is compressed by the reaction force received from the object 35, causing the slide rod 261 to move upward while being guided by the slide guide member 263.

次に、制御部14は、変位量検出部28によって検出される可動部26の変位量が保持用閾値を超えたか否かを判断する(ステップS7)。このとき、制御部14は、可動部26の変位量が保持用閾値を超えていない場合は、ロボットハンド部12の下降を継続させ、可動部26の変位量が保持用閾値を超えた場合は、ロボットハンド部12の下降を停止させる(ステップS8)。保持用閾値は、ロボットハンド部12の動作を制御するために予め設定される閾値である。保持用閾値は、好ましくは、ピック場所の硬さに応じて設定される。たとえば、ピック場所が金属、硬質プラスチックなどによって形成された硬い場所であれば、保持用閾値は小さい値に設定され、ピック場所がスポンジ、ゴムなどによって形成された軟らかい場所であれば、保持用閾値は大きい値に設定される。 Next, the control unit 14 judges whether the displacement amount of the movable unit 26 detected by the displacement amount detection unit 28 exceeds the holding threshold (step S7). At this time, if the displacement amount of the movable unit 26 does not exceed the holding threshold, the control unit 14 continues the descent of the robot hand unit 12, and if the displacement amount of the movable unit 26 exceeds the holding threshold, the control unit 14 stops the descent of the robot hand unit 12 (step S8). The holding threshold is a threshold that is set in advance to control the operation of the robot hand unit 12. The holding threshold is preferably set according to the hardness of the pick location. For example, if the pick location is a hard location formed of metal, hard plastic, or the like, the holding threshold is set to a small value, and if the pick location is a soft location formed of sponge, rubber, or the like, the holding threshold is set to a large value.

次に、制御部14は、エアー回路の動作によって吸着部22のエアー流路からエアーを吸引することにより、吸着部22に物体35を保持させる(ステップS9)。これにより、物体35は、把持部24によって位置決めされたまま、吸着部22に保持される。 Next, the control unit 14 causes the suction unit 22 to hold the object 35 by sucking air from the air flow path of the suction unit 22 through the operation of the air circuit (step S9). As a result, the object 35 is held by the suction unit 22 while being positioned by the gripping unit 24.

次に、制御部14は、上記駆動機構の駆動により、把持部24を開いた後(ステップS10)、ロボットアームの動作によりロボットハンド部12を垂直に上昇させる(ステップS11)。 Next, the control unit 14 drives the drive mechanism to open the gripping unit 24 (step S10), and then moves the robot arm to raise the robot hand unit 12 vertically (step S11).

次に、制御部14は、ロボットアームの動作によってロボットハンド部12をプレイス場所の直上に移動させる(ステップS12)。 Next, the control unit 14 moves the robot hand unit 12 to directly above the placement location by operating the robot arm (step S12).

次に、制御部14は、ロボットアームの動作によりロボットハンド部12を垂直に下降させる(ステップS13)。これにより、吸着部22に保持された物体35がプレイス場所に徐々に近づいていく。そして、物体35がプレイス場所に接触すると、物体35から受ける反力により、吸着部22が圧縮変形するとともに、可動部26が上方に変位する。このときのロボットハンド部12の状態は、ピック場所33がプレイス場所に変わるだけで、基本的に図5に示す状態と同じ状態になる。 Next, the control unit 14 vertically lowers the robot hand unit 12 by operating the robot arm (step S13). As a result, the object 35 held by the suction unit 22 gradually approaches the place location. When the object 35 comes into contact with the place location, the suction unit 22 is compressed and deformed by the reaction force from the object 35, and the movable unit 26 is displaced upward. The state of the robot hand unit 12 at this time is basically the same as that shown in FIG. 5, except that the pick location 33 has changed to the place location.

次に、制御部14は、変位量検出部28によって検出される可動部26の変位量が解放用閾値を超えたか否かを判断する(ステップS14)。このとき、制御部14は、可動部26の変位量が解放用閾値を超えていない場合は、ロボットハンド部12の下降を継続させ、可動部26の変位量が解放用閾値を超えた場合は、ロボットハンド部12の下降を停止させる(ステップS15)。解放用閾値は、ロボットハンド部12の動作を制御するために予め設定される閾値である。解放用閾値は、好ましくは、プレイス場所に硬さに応じて設定される。たとえば、プレイス場所が金属、硬質プラスチックなどによって形成された硬い場所であれば、解放用閾値は小さい値に設定され、プレイス場所がスポンジ、ゴムなどによって形成された軟らかい場所であれば、解放用閾値は大きい値に設定される。なお、解放用閾値と保持用閾値とは、互いに同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。 Next, the control unit 14 judges whether the displacement amount of the movable part 26 detected by the displacement amount detection unit 28 exceeds the release threshold (step S14). At this time, if the displacement amount of the movable part 26 does not exceed the release threshold, the control unit 14 continues the descent of the robot hand unit 12, and if the displacement amount of the movable part 26 exceeds the release threshold, the control unit 14 stops the descent of the robot hand unit 12 (step S15). The release threshold is a threshold that is set in advance to control the operation of the robot hand unit 12. The release threshold is preferably set according to the hardness of the place location. For example, if the place location is a hard location formed of metal, hard plastic, etc., the release threshold is set to a small value, and if the place location is a soft location formed of sponge, rubber, etc., the release threshold is set to a large value. The release threshold and the holding threshold may be the same value or different values.

次に、制御部14は、エアー回路の動作によって吸着部22のエアー吸着を停止させることにより、物体35を解放する(ステップS16)。このとき、制御部14は、プレイス場所に置かれる物体35の位置精度を高めるために、上記駆動機構の駆動により、把持部24の閉じ動作と開き動作を順に行ってもよい。 Next, the control unit 14 releases the object 35 by stopping the air suction of the suction unit 22 through the operation of the air circuit (step S16). At this time, the control unit 14 may sequentially perform the closing and opening operations of the gripping unit 24 by driving the drive mechanism in order to improve the positional accuracy of the object 35 placed at the place location.

次に、制御部14は、ロボットアームの動作によりロボットハンド部12を垂直に上昇させる(ステップS17)。これにより、ロボットハンド部12がプレイス場所から退避する。 Next, the control unit 14 vertically raises the robot hand unit 12 by operating the robot arm (step S17). This causes the robot hand unit 12 to retreat from the placement location.

その後、制御部14は、予定していたすべての物体35の移送を完了したかどうかを確認する(ステップS18)。そして、制御部14は、次に移送すべき物体35がピック場所に残っている場合は、上記ステップS1の処理に戻り、すべての物体35の移送を完了した場合は、一連の動作を終了する。なお、ステップS16における確認は、ピック場所からプレイス場所へ移送した物体35の個数を制御部14でカウントし、そのカウント値が所定値に達したか否かによって行えばよい。所定値は、移送を予定している物体の個数に設定される。 Then, the control unit 14 checks whether the transfer of all the planned objects 35 has been completed (step S18). If the next object 35 to be transferred remains at the pick location, the control unit 14 returns to the process of step S1 above, and if the transfer of all the objects 35 has been completed, the control unit 14 ends the series of operations. Note that the check in step S16 can be performed by counting the number of objects 35 transferred from the pick location to the place location by the control unit 14, and checking whether the count value has reached a predetermined value. The predetermined value is set to the number of objects planned to be transferred.

<閾値設定方法>
次に、解放用閾値の設定方法について図6を用いて説明する。なお、保持用閾値の設定方法は、基本的に解放用閾値の設定方法と同じであるため、説明を省略する。
<Threshold setting method>
Next, a method for setting the release threshold will be described with reference to Fig. 6. Note that the method for setting the hold threshold is basically the same as the method for setting the release threshold, so a description thereof will be omitted.

まず、図示しない硬さ測定器を用いて、物体の硬さを測定する(ステップS31)。物体の硬さ測定は、押し込み試験法および動的試験法のうちいずれか一方の試験法によって実施すればよい。押し込み試験法によって得られる測定値は、ブリネル硬さ、ビッカース硬さ、ロックウェル硬さなどであり、動的試験法によって得られる測定値は、ショア硬さ、ヌープ硬さなどである。 First, the hardness of the object is measured using a hardness measuring device (not shown) (step S31). The hardness of the object may be measured by either an indentation test method or a dynamic test method. Measurement values obtained by the indentation test method include Brinell hardness, Vickers hardness, Rockwell hardness, etc., and measurements obtained by the dynamic test method include Shore hardness, Knoop hardness, etc.

次に、上記硬さ測定器を用いて、プレイス場所の硬さを測定する(ステップS32)。プレイス場所の硬さ測定は、上述した物体の硬さ測定と同じ方法で実施すればよい。 Next, the hardness of the place location is measured using the hardness measuring device (step S32). The hardness measurement of the place location may be performed in the same manner as the hardness measurement of the object described above.

次に、ステップS31の測定によって得られた物体の硬さとステップS32の測定によって得られたプレイス場所の硬さとに基づいて、解放用閾値を設定する(ステップS33)。解放用閾値は、たとえば次のように設定すればよい。
まず、物体の硬さとプレイス場所の硬さとを加算し、この加算値の1/2の硬さの値を求める。一方で、複数の閾値と複数の硬さとを対応付けたテーブルデータをあらかじめ用意しておく。そして、先ほど求めた硬さの値に対応付けられた閾値を上記テーブルデータから読み出し、読み出した閾値を解放用閾値として設定する。
Next, a release threshold is set based on the hardness of the object obtained by the measurement in step S31 and the hardness of the place obtained by the measurement in step S32 (step S33). The release threshold may be set, for example, as follows.
First, the hardness of the object and the hardness of the place are added together, and the hardness value is calculated as half of the sum. Meanwhile, table data that associates multiple thresholds with multiple hardnesses is prepared in advance. Then, the threshold value associated with the hardness value calculated above is read from the table data, and the read threshold value is set as the release threshold value.

このように、物体の硬さとプレイス場所の硬さとに基づいて解放用閾値を設定することにより、たとえば軟らかい物体を取り扱う場合や硬いプレイス場所に物体を置く場合は、より早いタイミングで物体が解放されるように解放用閾値を設定することができる。これにより、プレイス場所に物体に強く押し付ける前に、物体を解放することができる。したがって、物体に与える衝撃を抑制することができる。この効果は、上記同様の方法によって保持用閾値を設定する場合にも得られる。 In this way, by setting the release threshold based on the hardness of the object and the hardness of the place location, for example when handling a soft object or placing an object in a hard place location, the release threshold can be set so that the object is released at an earlier timing. This allows the object to be released before it is pressed hard against the place location. Therefore, the impact on the object can be suppressed. This effect can also be obtained when setting the retention threshold using a method similar to that described above.

なお、本実施形態においては、物体の硬さを測定した後に、プレイス場所の硬さを測定したが、これと逆に、プレイス場所の硬さを測定した後に、物体の硬さを測定してもよい。 In this embodiment, the hardness of the object is measured before the hardness of the place location is measured, but the opposite can also be done, that is, the hardness of the object can be measured after the hardness of the place location is measured.

また、本実施形態においては、物体の硬さとプレイス場所の硬さとに基づいて解放用閾値を設定しているが、本発明はこれに限らず、物体の硬さのみに基づいて解放用閾値を設定してもよいし、プレイス場所の硬さのみに基づいて解放用閾値を設定してもよい。 In addition, in this embodiment, the release threshold is set based on the hardness of the object and the hardness of the place location, but the present invention is not limited to this, and the release threshold may be set based only on the hardness of the object, or the release threshold may be set based only on the hardness of the place location.

また、保持用閾値を設定する場合は、プレイス場所の硬さに代えて、ピック場所の硬さを測定すればよい。 Also, when setting a holding threshold, the hardness of the pick location can be measured instead of the hardness of the place location.

また、保持用閾値は、ピック場所における物体のバラ積み量に基づいて設定することが好ましい。バラ積み量とは、複数の物体をバラバラの状態で積み上げた場合の量を意味する。バラ積み量が多くなると、バラ積みされている複数の物体のうちの一つを吸着部22によって保持する場合に、吸着部22の押し込みによって物体が崩れやすくなる。このため、バラ積み量が多い場合は保持用閾値を小さめに設定することにより、物体の崩れを抑制することができる。 The holding threshold is preferably set based on the amount of objects piled up in bulk at the pick location. The bulk amount means the amount of multiple objects piled up in a loose state. If the bulk amount is large, when one of the multiple objects piled up is held by the suction unit 22, the object is more likely to collapse when pressed by the suction unit 22. For this reason, when the bulk amount is large, the holding threshold can be set to a small value to prevent the object from collapsing.

<実施形態の効果>
以上説明したように、本発明の実施形態に係るロボットハンド装置10においては、吸着部22によって保持した物体35をプレイス場所に置く場合に、物体35から受ける反力によって可動部26が変位するとともに、可動部26の変位量を変位量検出部28によって検出する。そして、制御部14は、変位量検出部28が検出した可動部26の変位量に基づいて吸着部22を制御する。これにより、吸着部22で保持した物体35を適切なタイミングで解放することができる。また、物体35の解放タイミングを、従来よりも簡易な構成で設定することができる。その結果、物体35に与える衝撃を、より簡易な構成によって抑制することができる。また、簡易な構成で様々な物体を様々な場所に安全にピック&プレイスできるロボットハンド装置を実現することができる。
Effects of the embodiment
As described above, in the robot hand device 10 according to the embodiment of the present invention, when the object 35 held by the suction unit 22 is placed at a place location, the movable part 26 is displaced by the reaction force from the object 35, and the displacement amount of the movable part 26 is detected by the displacement amount detection unit 28. Then, the control unit 14 controls the suction unit 22 based on the displacement amount of the movable part 26 detected by the displacement amount detection unit 28. This makes it possible to release the object 35 held by the suction unit 22 at an appropriate timing. In addition, the release timing of the object 35 can be set with a simpler configuration than in the past. As a result, the impact given to the object 35 can be suppressed with a simpler configuration. In addition, it is possible to realize a robot hand device that can safely pick and place various objects at various locations with a simple configuration.

また、本実施形態においては、可動部26は、物体35から受ける反力の方向と同じ方向に変位する構成となっている。これにより、可動部26の変位量は、プレイス場所に置かれた物体35から受ける反力を直接反映した値となる。このため、より簡易な構成によって解放タイミングを設定することができる。 In addition, in this embodiment, the movable part 26 is configured to displace in the same direction as the reaction force received from the object 35. As a result, the amount of displacement of the movable part 26 is a value that directly reflects the reaction force received from the object 35 placed at the place location. Therefore, the release timing can be set with a simpler configuration.

<変形例等>
本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
<Modifications, etc.>
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but also includes forms in which various modifications and improvements are made within the scope that can derive specific effects obtained by the constituent elements of the invention and their combinations.

たとえば、上記実施形態においては、保持部の一例として吸着部22を挙げ、吸着部22がエアー吸着によって物体35を保持する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、保持部は、たとえば電磁石によって物体を保持するものであってもよい。また、把持部24が保持部の機能を兼ねる構成であってもよい。 For example, in the above embodiment, the suction unit 22 is given as an example of a holding unit, and a case has been described in which the suction unit 22 holds the object 35 by air suction, but the present invention is not limited to this, and the holding unit may hold the object by, for example, an electromagnet. Also, the gripping unit 24 may be configured to double as a holding unit.

10…ロボットハンド装置
14…制御部
22…吸着部(保持部)
24…把持部
26…可動部
28…変位量検出部
35…物体
10: Robot hand device 14: Control unit 22: Suction unit (holding unit)
24: gripping portion 26: movable portion 28: displacement amount detection portion 35: object

Claims (4)

物体を保持する保持部と、
前記保持部によって保持した前記物体をプレイス場所に置く場合に、前記物体から受ける反力によって変位する可動部と、
前記可動部の変位量を検出する変位量検出部と、
前記変位量検出部によって検出される前記可動部の変位量に基づいて前記保持部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記保持部によって保持した前記物体を前記プレイス場所に置く場合に、前記変位量検出部によって検出される前記可動部の変位量が解放用閾値を超えたときに前記物体を解放するように、前記保持部を制御し、
前記解放用閾値は、前記プレイス場所の硬さに基づいて設定される
ロボットハンド装置。
A holder for holding an object;
a movable portion that is displaced by a reaction force received from the object when the object held by the holding portion is placed in a place location;
a displacement amount detection unit that detects a displacement amount of the movable portion;
a control unit that controls the holding unit based on the displacement amount of the movable unit detected by the displacement amount detection unit;
Equipped with
the control unit controls the holding unit to release the object when the object held by the holding unit is placed at the place location and the displacement amount of the movable unit detected by the displacement amount detection unit exceeds a release threshold value;
The release threshold is set based on the hardness of the place location.
Robot hand device.
前記可動部は、前記物体から受ける反力の方向と同じ方向に変位する
請求項1に記載のロボットハンド装置。
The robot hand device according to claim 1 , wherein the movable portion is displaced in the same direction as a reaction force received from the object.
前記制御部は、ピック場所に置かれた物体を前記保持部によって保持する場合に、前記変位量検出部によって検出される前記可動部の変位量が保持用閾値を超えたときに前記物体を保持するように、前記保持部を制御する
請求項1または2に記載のロボットハンド装置。
3. The robot hand device according to claim 1, wherein the control unit controls the holding unit to hold an object placed at a pick location when the object is held by the holding unit and a displacement amount of the movable part detected by the displacement amount detection unit exceeds a holding threshold.
前記物体を把持することにより、前記物体を位置決めする把持部を備える
請求項1~3のいずれか一項に記載のロボットハンド装置。
The robot hand device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a gripping section that grips the object to position the object.
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