ISO 14539:2000 産業用ロボットの操作—把持型グリッパーによる物体処理—用語, 語彙と特性の提示 | ページ 7

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

4 把持式グリッパーの語彙

この国際規格の目的のために、ISO 8373 に示されている用語と定義が適用されます。

4.1 エンドエフェクターの種類

4.1.1

ツール型エンドエフェクター

ロボット アームによって移動または配置されている間、実際に動作するエンド エフェクタ

グレード 1 ~ エントリ:アーク溶接トーチ、スポット溶接ガン、サンダー、グラインダー、バリ取り装置、ルーター、ドリル、スプレー ガン、接着ガン、自動スクリュー ドライバー、レーザー切断ガン、およびウォーター ジェット切断ガン。

4.1.2

グリッパー

つかんで保持するように設計されたエンドエフェクター (ISO 8373 で定義)

注記1グリッパー、またはツールタイプのエンドエフェクターと比較した場合のグリッパータイプのエンドエフェクターは、オブジェクトを移動または配置するためにオブジェクトを把持するエンドエフェクターです。

4.1.2.1

つかみ式グリッパー

指で物体を扱うグリッパー

4.1.2.2

つかまらないタイプのグリッパー

指なしで物を扱うグリッパー

グレード 1 ~ エントリ:非把持タイプのグリッパーは、すくう、引っ掛ける、突き刺す、または貼り付けるか、または真空/磁気/静電浮揚によって物体を処理します。

4.2 把持式グリッパの要素と機構

4.2.1 基本的な機械要素

図 5 を参照してください。

4.2.1.1

ロボットインターフェース

ロボットのインターフェースへのグリッパーのインターフェース

4.2.1.2

手のひら

指の第 1 関節が固定される、グリッパーの基本的な機械構造の固体部材。

注記1:手のひらは物体に直接接触することがある.

4.2.1.3

第一関節が手のひらに固定されたキネマティックチェーン構造

注記 1:指は物体に直接接触することがある。指は主に手のひらに対して動きます。

4.2.1.4

アクチュエータ

指の動きに影響を与えるために使用される動力機構

例:

電動モーター、電磁アクチュエーター、静電アクチュエーター、空気圧アクチュエーター、油圧アクチュエーター、超音波モーター、ゴムアクチュエーター、形状記憶合金、圧電アクチュエーター。

4.2.1.5

動力伝達機構

アクチュエータから指に駆動力を伝える仕組み

例:

動力伝達機構、リンケージ伝達、ワイヤー伝達、歯車伝達、ねじ伝達、カム伝達、バネ伝達、直動。

図 5 —グリッパーの機械的要素

Key

1ロボットインターフェース
2手のひら
3
4第一関節
5最初のリンク
6第二関節
72番目のリンク
8位第三関節
93 番目のリンク
10クランプ要素

4.2.1.6

クランプ要素

オブジェクトに直接接触するように特別に設計された指または指リンクの一部

4.2.1.7

センサー

グリッパーおよび/または対象物から、対象物の取り扱いにおいてグリッパーを制御するために使用される信号を取得するためのデバイス

4.3 把持式グリッパの種類

4.3.1

グリッパーの可動度

手のひらに対するグリッパーの指全体の移動空間の並進と回転の座標軸の数

注記 1:グリッパーの動きは、グリッパーの可動性の程度に応じて、線形、平面、および空間の 3 つのカテゴリに分類できます。たとえば、図 6 a)、b)、c) に示すグリッパーの可動度は、それぞれ 1, 3, 6 です。

注記2把持作業を計画する最初のステップは,物体の特性を考慮して可動性の程度を選択することである。

4.3.2

グリッパーの自由度

グリッパー機構の構成を決定できる入力の最小数

4.3.3

オブジェクトに対するグリッパーの自由度

オブジェクトとのグリッパーの自由度は、オブジェクトをリンクと見なし、接触点、線、または平面を同等のジョイントに置き換えるグリッパーの自由度と同じ方法で取得されます。

4.3.4

アングルグリッパー

回転フィンガー付きグリッパー

4.3.5

平行グリッパー

互いに平行に動く並進フィンガーを備えたグリッパー

4.3.6 把持の種類

4.3.6.1

中心の把握

つかみ:グリッパーが動きを調整して、グリッパーの中心で物体をつかむ

4.3.6.2

非中心の把握

中心把持の機能を持たない把持

図 6 —グリッパーの可動度

a)リニアグリッパー (可動性 1)

b)平面グリッパー (可動性 3)

c)空間グリッパー (可動性 6)

4.3.6.3

適応把持

グリッパーが物体の形状に合うように構成を調整する把持。

4.3.6.4

対称的な把握

対称的な動きをする指の把握

4.3.6.5

非対称のつかみ方

指が対称的な動きをしない握り方

4.3.6.6

力の把握

指だけでなく、手のひらや腕を使って形を閉じる握り方

4.4 指の種類

4.4.1

指の可動度

指の可動域の寸法

4.4.2

指の自由度

指の構成を決定できる入力の最小数

4.4.3 指の動きの種類

4.4.3.1

回転指

回転運動をする指

4.4.3.2

並進指

並進運動をする指

4.4.3.3

多関節指

関節の多い指

4.4.3.4

インフレータブル指

空気で膨らませる指

4.4.3.5

機械的に相互に関連する指

その動きが他の指の動きと機械的に相互に関連している指

4.4.3.6

機械的に独立した指

動きが他の指の動きから機械的に独立している指

4.5 フィンガーコントロール

4.5.1

二値制御

コマンドが「開く」または「閉じる」のいずれかである制御方式

4.5.2

位置制御

位置のみを指令する制御方式

4.5.3

速度制御

速度が指令される制御方式。

図 7 —指の動き

a)

b)

c)

d)

Key

1動き

図 8 —指の相互関係

a)機械的に相互に関連する指

b)機械的に独立したフィンガー

Key

1装備
2アクチュエータ

4.5.4

力制御

力だけが命令される制御方式

4.5.5

インピーダンス制御

コンプライアンス管理

位置指令と力指令を実または仮想の運動方程式で統合し、タスク座標サーボ制御を行う制御方式。

4.5.6

ハイブリッド制御

作業座標系の位置指令と力指令を関節座標系に変換し、変換式により統合して関節座標サーボ制御を行う制御方式

4.6 クランプ要素

注記クランプ要素は、物体の特性に適応するように設計する必要があります。

4.6.1 幾何学的特徴

図 9 を参照してください。

4.6.1.1

適合する

把持対象物の形状に合わせて設計されたクランプ要素

4.6.2

交換可能

クランプ要素は、同じ種類の物体をつかむために同じ種類のクランプ要素と交換できる場合、交換可能です

注記 1物体を繰り返し取り扱うことでしばしば損傷する場合は,クランプ要素を交換できるように設計する必要があります。

4.6.3

交換性

クランプ要素は、異なるタイプの物体をつかむために異なるタイプのクランプ要素と交換できる場合、交換可能です

注記 1:クランプ要素は交換可能に設計されており、グリッパーが物体の特定のさまざまな幾何学的特性または物理的特性に対応できるようにすることができます。

図 9クランプ要素の幾何学的特徴

a)適合

b)不適合

4.7 ロボットインターフェース

ロボット インターフェイスは、次のような機械的インターフェイスに準拠する必要があります。

4.7.1

機械的インターフェース (プレート)

[出典: ISO 9409-1 を参照]

4.7.2

機械的インターフェース (シャフト)

[出典: ISO 9409-2 を参照]

4.8 つかみとつかみの安全

4.8.1

フェイルセーフ

単一のコンポーネントの予見可能な故障の場合に安全を維持するように設計された機能。

4.8.2

自己保持

電源障害の場合にグリッパーが把持した物体を解放しないようにする受動要素のメカニズムの機能

4.8.3

セルフロック

停電時に外力がグリッパーを駆動して把持対象物を解放するのを防ぐ機械的機能

4.8.4

インターロック

特定の把持または解放動作の条件付き有効化または禁止

4.8.5

安全の把握

不確実な把持を回避する機能

注記 1:例としては、重すぎる物体を把持することの自動回避と、物体の滑りを回避するための自動力制御があります。

4 Vocabulary of grasp-type grippers

For the purposes of this International Standard, the terms and definitions given in ISO 8373 apply.

4.1 Type of end effectors

4.1.1

tool-type end effector

end effector that actually works itself while moved or positioned by a robot arm

Note 1 to entry: Arc welding torches, spot welding guns, sanders, grinders, deburring equipment, routers, drills, spray guns, gluing guns, automatic screw drivers, laser cutting guns, and water jet cutting guns.

4.1.2

gripper

end effector designed for seizing and holding (as defined in ISO 8373)

Note 1 to entry: A gripper, or a gripper-type end effector as compared to a tool-type end effector, is an end effector that grips objects so as to move or place them.

4.1.2.1

grasp-type gripper

gripper that handles an object with finger(s)

4.1.2.2

non-grasp-type gripper

gripper that handles an object without fingers

Note 1 to entry: Non-grasp-type grippers handle objects by scooping, hooking, piercing, or sticking, or by vacuum/ magnetic/electrostatic levitation.

4.2 Elements and mechanisms of grasp-type grippers

4.2.1 Basic mechanical elements

See Figure 5.

4.2.1.1

robot interface

interface of a gripper to the interfaces of robots

4.2.1.2

palm

solid member in the basic mechanical structure of a gripper on which the first joints of fingers are fixed

Note 1 to entry: A palm may make direct contact to objects.

4.2.1.3

finger

kinematic chain structure whose first joint is fixed on the palm

Note 1 to entry: A finger may make direct contact to objects. A finger moves primarily with respect to the palm.

4.2.1.4

actuator

power mechanism used to effect motion of fingers

EXAMPLE:

Electric motor, electromagnetic actuator, electrostatic actuator, pneumatic actuator, hydraulic actuator, ultrasonic motor, rubber actuator, shape memory alloy, piezoelectric actuator.

4.2.1.5

power transmission mechanism

mechanism for transmitting the driving power from the actuators to the fingers

EXAMPLE:

Power transmission mechanisms, linkage transmission, wire transmission, gear transmission, screw transmission, cam transmission, spring transmission, direct actuation.

Figure 5—Mechanical elements of gripper

Key

1Robot interface
2Palm
3Finger
4First joint
5First link
6Second joint
7Second link
8Third joint
9Third link
10Clamping element

4.2.1.6

clamping element

part of finger or finger link specially designed for direct contact to objects

4.2.1.7

sensor

device for acquiring, from the gripper and/or the objects, signals to be used for controlling the gripper in object handling

4.3 Type of grasp-type grippers

4.3.1

degrees of mobility of gripper

the number of coordinate axes of translations and rotations of the moving space of the whole fingers of a gripper with respect to its palm

Note 1 to entry: The motion of a gripper can be divided into three categories: linear, planar, and spatial, depending on the degrees of mobility of grippers. The degrees of mobility of grippers shown in Figure 6 a), b), c), for instance, are 1, 3, 6, respectively.

Note 2 to entry: The first step in planning grasping tasks is to select the degrees of mobility taking the object properties into consideration.

4.3.2

degrees of freedom of gripper

the minimum number of inputs which can determine the configuration of the gripper mechanism

4.3.3

degrees of freedom of gripper with object

the degrees of freedom of a gripper with an object are obtained in the same way as the degrees of freedom of a gripper considering the object as a link and replacing the contact points, lines, or planes with equivalent joints

4.3.4

angle gripper

gripper with rotational fingers

4.3.5

parallel gripper

gripper with translational fingers that move parallel to each other

4.3.6 Type of grasping

4.3.6.1

centric grasping

grasping in which the gripper adjusts its motion so that it grasps the object in the centre of the gripper

4.3.6.2

non-centric grasping

grasping that does not have the function of centric grasping

Figure 6—Degrees of mobility of gripper

a)Linear gripper (mobility 1)

b)Planar gripper (mobility 3)

c)Spatial gripper (mobility 6)

4.3.6.3

adaptive grasping

grasping in which the gripper adjusts its configuration to fit the shape of the object

4.3.6.4

symmetrical grasping

grasping in which fingers make symmetrical motions

4.3.6.5

asymmetrical grasping

grasping in which fingers do not make symmetrical motions

4.3.6.6

power grasping

grasping in which not only fingers but also the palm or the arm are used to make a form closure grasp

4.4 Type of fingers

4.4.1

degrees of mobility of finger

dimensions of the moving space of a finger

4.4.2

degrees of freedom of finger

minimum number of inputs which can determine the configuration of a finger

4.4.3 Type of finger movements

4.4.3.1

rotational finger

finger that makes rotational motions

4.4.3.2

translational finger

finger that makes translational motions

4.4.3.3

multi-joint finger

finger with many joints

4.4.3.4

inflatable finger

pneumatically inflatable finger

4.4.3.5

mechanically interrelated finger

finger whose motion is mechanically interrelated with other finger motion(s)

4.4.3.6

mechanically independent finger

finger whose motion is mechanically independent of other finger motion(s)

4.5 Finger control

4.5.1

two-value control

control scheme in which the command is either “open” or “close”

4.5.2

position control

control scheme in which only the position is commanded

4.5.3

velocity control

control scheme in which the velocity is commanded

Figure 7—Finger movements

a)

b)

c)

d)

Key

1Movement

Figure 8—Finger interrelation

a)Mechanically interrelated fingers

b)Mechanically independent fingers

Key

1Gear
2Actuator

4.5.4

force control

control scheme in which only the force is commanded

4.5.5

impedance control

compliance control

control scheme in which the position commands and the force commands are integrated through real or virtual equations of motion so that the task coordinate servo control is performed

4.5.6

hybrid control

control scheme in which the position commands and force commands on the task coordinate system are transformed into those on the joint coordinate system and are integrated through a formula of conversion so that the joint coordinate servo control is performed

4.6 Clamping elements

NOTE Clamping elements should be designed to adapt for object properties.

4.6.1 Geometrical features

See Figure 9.

4.6.1.1

conforming

clamping element whose shape is designed to fit the shape of the grasped object

4.6.2

replaceability

clamping element is replaceable if it can be changed with the same type of clamping element for grasping the same type of objects

Note 1 to entry: Clamping elements should be designed to be replaceable if they are often damaged with repeated handling of objects.

4.6.3

exchangeability

clamping element is exchangeable if it can be changed with a different type of clamping element for grasping different type of objects

Note 1 to entry: Clamping elements can be designed exchangeable to make the gripper accommodate a certain variety of geometric or physical properties of objects.

Figure 9—Geometrical features of clamping elements

a)Conforming

b)Non-conforming

4.7 Robot interfaces

Robot interfaces should conform to the mechanical interfaces such as:

4.7.1

mechanical interface (plate)

[SOURCE: see ISO 9409-1]

4.7.2

mechanical interface (shaft)

[SOURCE: see ISO 9409-2]

4.8 Safety in grasps and grasping

4.8.1

fail-safe

function designed to maintain safety in case of foreseeable failure of any single component

4.8.2

self-holding

function of a mechanism in which passive elements keep the gripper from releasing the grasped object in case of power failure

4.8.3

self-lock

mechanical function to prevent the external forces from driving the gripper to release the grasped object in case of power failure

4.8.4

interlock

conditional enabling or inhibition of particular grasping or releasing motion

4.8.5

grasping safety

function to avoid insecure grasps

Note 1 to entry: Examples are automatic avoidance of gripping too heavy objects and automatic force control to avoid slippage of an object.