AT401633B

Sensor-assisted robot gripper system according to the tentacle principle

Abstract

In the device and the method for manipulators, in particular for self- and remote-controlled robots for taking, gripping and holding articles 6 of a form, condition, position and spatial orientation which are not known in detail, the gripping operation is effected by the article 6 being embraced and by gripper parts of the multi-link gripper mechanism 1, 2, 3, 4, 5 and 7 conforming to article parts. In this case, sensors 11 at the gripper surface, for example in the vicinity of the joints of the gripper mechanism, serve to detect contact forces during the contact and embracing of the article 6 to be gripped. The sensor signals 11 are amplified, digitalized and fed to an arithmetic and logic unit, for example a digital computer, where, after digital processing in a control algorithm, they serve to activate the actuators 19 of the multi-link gripper mechanism. Linear and non-linear processes, but advantageously elements known per se, such as neuronal networks and fuzzy algorithms, are used for the control algorithm. <IMAGE>

AT401633B, drawing sheet 1
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7 claims: 7 independent, 0 dependent

  1. 1
    Patentansprüche claims 1. Device for handling equipment, especially for self- and remote-controlled robots, grab and hold objects (6) with a shape that is not known in detail, Nature, Position and spatial position, characterized, that the gripping process by a looping of the article (6) and by nestling of gripper parts (2,3,4,7 and 11) of the multi-membered, in the sense of a gripping reflex controlled gripper mechanism (1,2,3,4,5 and 7) on the object to be gripped (6) or article parts takes place. 1. Einrichtung für Handhabungsgeräte, insbesondere für selbst- und ferngesteuerte Roboter zum erfassen, greifen und halten von Gegenständen (6) mit nicht im Detail bekannter Gestalt, Beschaffenheit, Position und Raumlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifvorgang durch ein Umschlingen des Gegenstandes (6) und durch Anschmiegen von Greiferteilen (2,3,4,7 und 11) des mehrgliedrigen, im Sinne eines Greifreflexes geregelten Greifermechanismus (1,2,3,4,5 und 7) an den zu greifenden Gegenstand (6) oder Gegenstandsteile erfolgt.
  2. 2
    Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kinematik des Greifermechanismus (1,2,3,4,5 und 7) eine im Vergleich zur Anzahl der räumlichen Freiheitsgrade hohe Anzahl von kinematischen Achs-Freiheitsgraden aufweist. Second Device according to Claim 1, characterized in that the kinematics of the gripper mechanism (1, 2, 3, 4, 5 and 7) have a high number of kinematic axis degrees of freedom compared to the number of spatial degrees of freedom.
  3. 3
    Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Vergleich zur Anzahl der räumlichen Freiheitsgrade hohe Anzahl von Sensoren (11) an der Oberfläche des Greifermechanismus (1,2,3.4,5 und 7) angebracht sind. Third Device according to Claims 1 and 2, characterized in that a large number of sensors (11) are mounted on the surface of the gripper mechanism (1,2,3,4,5 and 7) in comparison to the number of spatial degrees of freedom.
  4. 4
    Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (11) durch Erfassung von physikalischen Größen, beispielsweise Kraft, Beschleunigung oder Körperschall nach an sich bekannten Verfahren die Berührung mit einem Gegenstand (6) oder Gegenstandsteil durch Abgabe einer skalare Signalgröße erfassen. 4th Device according to claim 3, characterized in that the sensors (11) detect the contact with an object (6) or article part by emitting a scalar signal quantity by detecting physical quantities, for example force, acceleration or structure-borne noise, according to methods known per se.
  5. 5
    Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Sensoren (11) nach Signalaufbereitung durch Verstärkung (12), Digitalwandlung (13) und Multiplexen (14) durch an sich bekannte Einrichtungen einem Rechenwerk (15), vorzugsweise Digitalcomputer, zugeführt werden. 5th Device according to claims 3 and 4, characterized in that the signals of the sensors (11) after signal processing by amplification (12), digital conversion (13) and multiplexing (14) by means known per se, an arithmetic unit (15), preferably digital computer, be supplied.
  6. 6
    Einrichtung nach den Ansprüchen 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenwerk (15) durch Ausführung eines Regelalgorithmus aus den aufbereiteten Sensorsignalen Steuersignale erzeugt, die nach Demultiplexen (16), Analogwandlung (17) und Verstärkung (18) durch an sich bekannte Einrichtungen zur Ansteuerung von bekannten Aktuatoren (19) des Greifermechanismus (1.2,3,4,5 und 7) herangezogen werden. 6th Device according to Claims 3, 4 and 5, characterized in that the arithmetic unit (15) generates control signals from the processed sensor signals by executing a control algorithm which, after demultiplexing (16), analog conversion (17) and amplification (18), is known per se Devices for controlling known actuators (19) of the gripper mechanism (1.2,3,4,5 and 7) are used.
  7. 7
    Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Steuerung des Greifvorganges ausgeführte Regelalgorithmus nach einem schrittweisen Suchverfahren unter Miteinbeziehung der Sensorinformationen mit an sich bekannten Optimierungskriterien ein Umschlingen des Gegenstandes (6) oder Gegenstandsteile sowie ein Anschmiegen des Greifermechanismus (1,2,3,4,5 7th Method according to claims 1 and 6, characterized in that the control algorithm executed to control the gripping process, according to a stepwise search method involving the sensor information with per se known optimization criteria, looping around the article (6) or article parts and nestling of the gripper mechanism (1,2 , 3,4,5 AT 401 633 3 and 7) to the object surface causes, and thus exerts a device technically simulated gripping reflex. AT 401 633 3 und 7) an die Gegenstandsoberfläche bewirkt, und damit einen gerätetechnisch nachgebildeten Greifreflex ausübt.