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ROBOT HAND AND METHOD FOR CONTROLLING GRIP OF ROBOT HAND, AND ROBOT AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME

Patent code P03A003216
File No. GI-H13-19
Posted date Dec 22, 2003
Application number P2002-048233
Publication number P2003-245883A
Patent number P3742876
Date of filing Feb 25, 2002
Date of publication of application Sep 2, 2003
Date of registration Nov 25, 2005
Inventor
  • (In Japanese)川▲崎▼ 晴久
  • (In Japanese)毛利 哲也
  • (In Japanese)伊藤 聡
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人岐阜大学
Title ROBOT HAND AND METHOD FOR CONTROLLING GRIP OF ROBOT HAND, AND ROBOT AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot hand and a method for controlling the grip of the robot hand, which is able to stably and quickly grip an object having an unknown shape without depending upon the shape of the object, and a robot and a method for controlling the robot.
SOLUTION: When the object B is gripped, articulations from a second articulation P2 to a fourth articulation P4 of a thumb 15 are controlled by a speed control method at a required speed during a non-contacting period so as to perform grip motion. After that, when finger links from a finger link 15a to a finger link 15c come into contact with the object B, the finger links from the second articulation P2 to the fourth articulation P4 of the thumb 15 located at their root sides are controlled by a force control method so that a contact force applied upon the finger links from the finger link 15a to the finger link 15c becomes a target contact force.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来のロボットによる物体の把持に関する制御方法が、文献「前川仁,谷江和雄、小森谷清:指先の転がり接触を考慮した多指ハンドによる三次元圧力の運動学・静力学および剛性効果,日本ロボット学会誌,Vol.16,No.2,pp.205-213,1998」に開示されている(第1の従来技術)。



さらに、未知の形状物体を把持する制御方法が、文献「近野敦,多田充徳,長島功一,稲葉雅幸,井上博允:人間型多指ハンドの開発および手探りによる未知物体の把持実験,日本機械学会論文集(C編),Vol.65,No.638,pp.4070-4075,1999)に開示されている(第2の従来技術)。



又、手探りをしない他の把持方法として、文献「遠藤博史,和田充雄:触覚情報に基づくシリアルリンクハンドの把持動作制御,日本機械学会論文集(C編)59巻,559号,pp205-210,1993」の技術が開示されている。この文献には、触覚センサの情報に基づいて2次元物体を把持対象とした把持動作の方法が開示されている(第3の従来技術)。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、未知の形状物体を好適に把持することができるロボットハンド及びロボットハンドの握り込み制御方法、並びにロボット及びロボットの制御方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
握り込み動作が可能な複数の第1能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第1能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第2能動関節を備えたロボットハンドの握り込み制御方法において、物体を握り込みする際に、前記指の第1能動関節を握り込み動作するように所定速度で速度制御する第1ステップと、第1ステップの制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第1能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように力制御する第2ステップとを含み、前記第2ステップでは、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように位置制御することを特徴とするロボットハンドの握り込み制御方法。

【請求項2】
 
前記第1ステップは、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として開始することを特徴とする請求項1に記載のロボットハンドの握り込み制御方法。

【請求項3】
 
前記第1ステップでは、指の根元側に位置する第1能動関節ほど指先側に位置する他の第1能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロボットハンドの握り込み制御方法。

【請求項4】
 
前記複数の指リンクに係る複数の第1能動関節に対して、独立して前記第1ステップ及び第2ステップを実行制御することを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか1項に記載のロボットハンドの握り込み制御方法。

【請求項5】
 
握り込み動作が可能な複数の第1能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンク及び掌に接触力を検出する触覚手段を備え、前記第1能動関節の作動に応じた物理量を検出する物理量検出手段を備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第1能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第2能動関節を備えたロボットハンドにおいて、物体を握り込みする際に、前記指の第1能動関節を握り込み動作するように前記物理量検出手段の検出値に基づいて所定速度で速度制御する第1制御手段と、前記第1制御手段の制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第1能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように前記触覚手段が検出した接触力に基づいて力制御する第2制御手段を備え、前記第2制御手段は、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように前記第2能動関節を位置制御することを特徴とするロボットハンド。

【請求項6】
 
前記第1制御手段は、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として前記速度制御を開始することを特徴とする請求項5に記載のロボットハンド。

【請求項7】
 
前記第1制御手段は、指の根元側に位置する第1能動関節ほど指先側に位置する他の第1能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のロボットハンド。

【請求項8】
 
前記複数の指リンクに係る複数の第1能動関節のそれぞれに対して、第1制御手段及び第2制御手段は、独立して実行制御することを特徴とする請求項5乃至請求項7のうちいずれか1項に記載のロボットハンド。

【請求項9】
 
握り込み動作が可能な複数の第1能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第1能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第2能動関節を備えたロボットハンドを有し、同ロボットハンドをロボットアームに連結したロボットの制御方法において、物体が前記ロボットハンドの掌に接触したとき、掌でのその接触位置が、掌の所定位置となるように、前記ロボットアームを制御する第1ステップと、物体を握り込みする際に、前記指の第1能動関節を握り込み動作するように所定速度で速度制御する第2ステップと、前記速度制御後に、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第1能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように力制御する第3ステップとを含み、前記第3ステップでは、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように位置制御することを特徴とするロボットの制御方法。

【請求項10】
 
前記第1ステップは、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として開始することを特徴とする請求項9に記載のロボットの制御方法。

【請求項11】
 
前記第2ステップは、第1ステップの制御が終了後、開始することを特徴とする請求項10に記載のロボットの制御方法。

【請求項12】
 
前記複数の指リンクに係る複数の第1能動関節に対して、独立して前記第2ステップ及び第3ステップを実行制御することを特徴とする請求項9乃至請求項11のうちいずれか1項に記載のロボットの制御方法。

【請求項13】
 
握り込み動作が可能な複数の第1能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンク及び掌に接触力を検出する触覚手段を備え、前記第1能動関節の作動に応じた物理量を検出する物理量検出手段を備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第1能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第2能動関節を備えたロボットハンドを有し、同ロボットハンドをロボットアームに連結したロボットにおいて、物体が前記ロボットハンドの掌に接触したとき、掌でのその接触位置が、掌の所定位置となるように、前記ロボットアームを制御するロボットアーム制御手段と、物体を握り込みする際に、前記指の第1能動関節を握り込み動作するように前記物理量検出手段の検出値に基づいて所定速度で速度制御する第1制御手段と、前記第1制御手段の制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第1能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように前記触覚手段が検出した接触力に基づいて力制御する第2制御手段を備え、前記第2制御手段は、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように前記第2能動関節を位置制御することを特徴とすることを特徴とするロボット。

【請求項14】
 
前記第1制御手段は、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として前記速度制御を開始することを特徴とする請求項13に記載のロボット。

【請求項15】
 
前記第1制御手段は、指の根元側に位置する第1能動関節ほど指先側に位置する他の第1能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載のロボット。

【請求項16】
 
前記複数の指リンクに係る複数の第1能動関節のそれぞれに対して、第1制御手段及び第2制御手段は、独立して実行制御することを特徴とする請求項13乃至請求項15のうちいずれか1項に記載のロボット。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2002048233thum.jpg
State of application right Registered
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