机器人手和用于控制机器人手的方法技术

本发明专利技术涉及机器人手和用于控制机器人手的方法。一种控制装置包括：被配置成执行将扭矩限制至扭矩极限值或更小的限制过程的限制单元；被配置成在执行限制过程期间，当旋转位置的变化速度等于或小于阈值时，估计出爪已与工件接触的估计单元；被配置成在爪与工件接触之后，执行将扭矩逐渐地增加至高于扭矩极限值的增加过程的增加单元；被配置成在执行增加过程期间，基于旋转位置来计算从爪与工件接触所处的位置到当前位置的移动量的计算单元；以及被配置成在执行增加过程期间执行如下维持过程的维持单元，即：维持扭矩等于或大于比扭矩极限值大的扭矩上限值时的扭矩的维持过程，或者维持移动量等于或大于移动量上限值时的扭矩的维持过程。矩的维持过程。矩的维持过程。

【技术实现步骤摘要】
机器人手和用于控制机器人手的方法


[0001]本专利技术涉及一种机器人手和用于控制机器人手的方法。

技术介绍

[0002]已知存在一种包括用于抓握工件的爪的机器人手。这种传统的机器人手通过设置握力来操作，以便抓握具有预定指定形状或材料的工件。然而，当借助传统的机器人手抓握未指定种类的工件时，如果爪的握力相对于工件的材料过强，则工件可能会被损坏。结果，如果握力相对于工件的材料太弱，则工件可能在被抓握的同时掉落。如上所述，在传统的机器人手中，在不改变根据工件的类型设置的握力的情况下，很难用适当的握力来抓握未指定种类的工件。为了实现控制，使得对于未指定种类的工件，“牢牢握住硬工件以及以微小的力抓握软工件”，用于检测握力的压力传感器可以设置在机器人手中以调整握力。然而，压力传感器的设置增加了制造成本。另一方面，存在一种如下的技术，即：预先获得其中爪的位移量与握力相互关联的工件的变形比，并且根据该变形比来控制爪的握力(例如，参见专利文件1)。
[0003]现有技术文件
[0004]专利文件1
[0005]日本未经审查的公开号为2018
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069381的专利申请

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的问题
[0007]为了获得如上所述工件的所述变形比，需要预先准备。
[0008]因此，本专利技术的目的是旨在提供一种机器人手和一种用于在不改变和设置用于各种类型的所述握力的情况下，机器人手能通过简单的方法以适当的握力来抓握未指定种类的工件的控制方法。r/>[0009]解决所述问题的手段
[0010]上述目的是由机器人手来实现的，该机器人手包括：电机；爪，所述爪被配置成根据所述电机的旋转来抓握工件；编码器，所述编码器被配置成检测所述电机的旋转位置；以及控制装置，所述控制装置被配置成控制所述电机的扭矩，使得所述爪根据所述旋转位置而抓握所述工件，其中，所述控制装置包括：限制单元，所述限制单元被配置成执行将所述扭矩限制至扭矩极限值或更小的限制过程；估计单元，所述估计单元被配置成：在执行所述限制过程期间，当所述旋转位置的变化速度变得等于或小于阈值时，估计出所述爪已与所述工件接触；增加单元，所述增加单元被配置成：在所述爪与所述工件接触之后，执行将所述扭矩逐渐地增加至高于所述扭矩极限值的增加过程；计算单元，所述计算单元被配置成：在执行所述增加过程期间，基于所述旋转位置来计算从所述爪与所述工件接触所处的位置到当前位置的移动量；以及维持单元，所述维持单元被配置成：在执行所述增加过程期间执行如下的维持过程，即：维持所述扭矩变得等于或大于比所述扭矩极限值大的扭矩上限值
时的扭矩的维持过程，或者维持所述移动量变得等于或大于移动量上限值时的扭矩的维持过程。
[0011]另外，上述目的是由用于控制机器人手的方法来实现的，该方法包括以下步骤：将驱动爪以抓握工件的电机的扭矩限制至扭矩极限值或更小；在执行限制过程期间，当所述电机的旋转位置的变化率变得等于或小于阈值时，估计出所述爪已与所述工件接触；在所述爪与所述工件接触之后，执行将所述扭矩逐渐地增加至高于所述扭矩极限值的增加过程；在执行所述增加过程期间，基于所述旋转位置来计算从所述爪与所述工件接触所处的位置到当前位置的移动量；以及在执行所述增加过程期间执行如下的维持过程，即：维持所述扭矩变得等于或大于比所述扭矩极限值大的扭矩上限值时的扭矩的维持过程，或者维持所述移动量变得等于或大于移动量上限值时的扭矩的维持过程。
[0012]本专利技术的效果
[0013]根据本专利技术，可以提供一种机器人手和一种用于在不改变和设置用于各种类型的所述握力的情况下，机器人手能通过简单的方法以适当的握力来抓握未指定种类的工件的控制方法。
附图说明
[0014]图1是机器人手的示意性配置图；
[0015]图2是例示了用于机器人手的控制装置的示意性配置的框图；
[0016]图3是例示了抓握控制的示例的流程图；
[0017]图4是例示了限制过程的示例的流程图；
[0018]图5是例示了增加过程的示例的流程图；
[0019]图6是例示了当抓握软工件时，爪的位置和电机的扭矩之间的过渡的时序图；以及
[0020]图7是例示了当抓握硬工件时，爪的位置和电机的扭矩之间的过渡的时序图。
具体实施方式
[0021]图1是机器人手1的示意性配置图。机器人手1包括控制装置10、编码器20、电机30、驱动齿轮40、从动齿轮50和爪60。控制装置10控制整个机器人手1的操作。电机30是用于打开和关闭爪60的驱动源，并且是例如步进电机或无刷直流电机。编码器20设置在电机30的旋转轴32的近端处，并且检测电机30的旋转位置(电机30的旋转轴32的旋转角度)。编码器20可以是光学类型的或磁性类型的。驱动齿轮40设置在电机30的旋转轴32的远端处，并且与从动齿轮50啮合。电机30的旋转力经由旋转轴32从驱动齿轮40被传递到从动齿轮50。从动齿轮50具有基本上半圆形形状，并且在弧形外周表面上形成有齿。例如，驱动齿轮40和从动齿轮50之间的啮合机构是蜗轮，但也可以是螺旋齿轮或其他齿轮。爪60的近端部分被固定至从动齿轮50。尽管图1中仅例示了两对的从动齿轮50和爪60，但可以设置有三对或更多对的从动齿轮50和爪60。
[0022]当电机30沿正向旋转时，从动齿轮50沿对应于与驱动齿轮40啮合的一个方向摆动，并且爪60的远端部分相互接近。当电机30沿反向旋转时，从动齿轮50沿与上述一个方向相反的相反方向摆动，并且爪60的尖端部分彼此分离。当爪60的远端部分相互接近时，可以抓握作为抓握目标的工件。通过使爪60的远端部分彼此分离来释放工件。以这种方式，通过
在正向旋转和反向旋转之间切换电机30的旋转来使爪60打开和关闭。
[0023]图2是例示了控制装置10的示意性配置的框图。通过被固定到机器人臂的远端来使用机器人手1。此外，响应于来自控制机器人手1和机器人臂的整个操作的机器人控制器100的命令，控制装置10控制电机30的驱动。控制装置10包括控制单元11和驱动电路13。控制单元11主要由微型计算机等来配置，并且包括中央处理器、只读存储器、随机存储器、输入/输出、连接这些部件的总线等，这些均未被例示。控制单元11中的各个过程均可以是其中由中央处理器执行预先存储在诸如只读存储器的有形存储器(即，可读的临时有形记录介质)中的程序的软件过程，或者可以是由使用现场可编程门阵列(FPGA)等的专用电子电路的硬件过程。
[0024]基于来自编码器20的检测信号，控制单元11计算爪60的位置和移动量。如上所述，由于通过借助于电机30的旋转将旋转力从驱动齿轮40传递到从动齿轮50而执行爪60的打开和关闭，因此爪60的打开和关闭的状态是由来自编码器20的检测信号而获得的旋转轴32的旋转角度来掌握的。当电机30是步进电机时，驱动电路13包括切换元件，该切换元件控制每相线圈的通电，并且通过切换电机30的每相绕组的通电来控制电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人手，该机器人手包括：电机；爪，所述爪被配置成根据所述电机的旋转来抓握工件；编码器，所述编码器被配置成检测所述电机的旋转位置；以及控制装置，所述控制装置被配置成控制所述电机的扭矩，使得所述爪根据所述旋转位置而抓握所述工件，其中，所述控制装置包括：限制单元，所述限制单元被配置成执行将所述扭矩限制至扭矩极限值或更小的限制过程；估计单元，所述估计单元被配置成：在执行所述限制过程期间，当所述旋转位置的变化速度变得等于或小于阈值时，估计出所述爪已与所述工件接触；增加单元，所述增加单元被配置成：在所述爪与所述工件接触之后，执行将所述扭矩逐渐地增加至高于所述扭矩极限值的增加过程；计算单元，所述计算单元被配置成：在执行所述增加过程期间，基于所述旋转位置来计算从所述爪与所述工件接触所处的位置到当前位置的移动量；以及维持单元，所述维持单元被配置成：在执行所述增加过程期间执行如下的维持过程，即：维持所述扭矩变得等于或大于比所述扭矩极限值大的扭矩上限值时的扭矩的维持过程，...

【专利技术属性】
技术研发人员：井出健太，篠塚幸男，佐佐木岳，
申请(专利权)人：信浓绢糸株式会社，
类型：发明
国别省市：