(57)【要約】【課題】いかような形状の開閉体の取っ手でも把持することができるグリッパ及びロボットを提供する。【解決手段】グリッパ４は、ドアの取っ手を把持するグリッパ４であって、複数の指部４０ｂを有する把持部４０を備える。そして、把持部４０は、取っ手を把持する人の指の形状を模して、複数の指部４０ｂの形状が変形するように制御される。【選択図】図６
2020179439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉体の取っ手を把持するグリッパであって、
複数の指部を有する把持部を備え、
前記把持部は、前記取っ手を把持する人の指の形状を模して、前記複数の指部の形状が変形するように制御される
グリッパ。
【請求項２】
開閉体の取っ手を把持するグリッパであって、
複数の指部を有し、かつ、収容空間が形成される袋状の把持部と、
前記複数の指部に沿って設けられ、前記複数の指部の形状を変形させる形状可変部と、
前記把持部に接続され、前記収容空間の圧力を変更する圧力変更部と、
前記取っ手を把持する人の指の形状を模して、前記複数の指部の形状が変形するように前記形状可変部を制御し、かつ、前記収容空間の圧力が変更するように前記圧力変更部を制御する制御部とを備える
グリッパ。
【請求項３】
前記把持部は、前記複数の指部を有する外袋部と、前記外袋部の収容空間に収容される内袋部と、前記内袋部に収容された複数の粒子体とを有する
請求項２に記載のグリッパ。
【請求項４】
前記把持部は、複数の前記内袋部を有し、
複数の前記内袋部のそれぞれは、前記複数の指部のそれぞれに対応する前記外袋部の前記収容空間に設けられる
請求項３に記載のグリッパ。
【請求項５】
前記制御部は、前記圧力変更部を制御することで、前記把持部の前記収容空間を減圧し、又は、前記把持部の前記収容空間を増圧する
請求項２〜４のいずれか１項に記載のグリッパ。
【請求項６】
前記複数の指部は、３本以上の指部によって構成され、
前記形状可変部は、前記複数の指部のそれぞれに設けられる
請求項２〜５のいずれか１項に記載のグリッパ。
【請求項７】
前記圧力変更部によって前記把持部の前記収容空間が外部の大気に開放、減圧、又は、増圧される際に、前記形状可変部は、前記複数の指部の形状を変形させる
請求項２〜６のいずれか１項に記載のグリッパ。
【請求項８】
さらに、前記把持部が前記取っ手を把持する際に、前記複数の指部の形状を一組とした複数のパターン形状を、前記取っ手の種類ごとに記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された各々の前記パターン形状に応じて、前記形状可変部を制御する
請求項２〜７のいずれか１項に記載のグリッパ。
【請求項９】
さらに、前記取っ手を撮像する撮像部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶される前記複数のパターン形状から、前記撮像部で撮像された前記取っ手の形状に適したパターン形状を選択し、選択した当該パターン形状に応じて前記形状可変部を制御する
請求項８に記載のグリッパ。
【請求項１０】
移動するロボットであって、
請求項１〜９のいずれか１項に記載のグリッパと、
前記グリッパに接続されたアームと、
前記アームを移動させるアーム駆動部とを備える
ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、グリッパ及びグリッパを備えるロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、屋内外において作業を行なう搬送ロボットが開発されている。搬送ロボットは、部屋間を移動したり、家間を移動したりする際に、ドアを開け閉めする。
【０００３】
特許文献１には、半球状であり、可撓性かつ気密性の中空バッグを有する把持部と、把持部内の圧力を所定負圧に減圧し、かつ大気圧に戻すことができる減圧装置とを有する搬送ロボットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１８１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の搬送ロボットでは、把持部がドアの取っ手を適切に把持することができない場合がある。これは、ドアの取っ手の形状及び大きさが数多く存在するため、半球状の把持部では、いずれかのドアの取っ手に対応できなくなる場合がある。
【０００６】
そこで、本開示は、いかような形状の開閉体の取っ手でも把持することができるグリッパ及びロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本開示に係るグリッパの一態様は、開閉体の取っ手を把持するグリッパであって、複数の指部を有する把持部を備え、前記把持部は、前記取っ手を把持する人の指の形状を模して、前記複数の指部の形状が変形するように制御される。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本開示に係るロボットの一態様は、移動するロボットであって、グリッパと、前記グリッパに接続されたアームと、前記アームを移動させるアーム駆動部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係るグリッパ及びロボットによれば、いかような形状の開閉体の取っ手でも把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係るロボットの概要を例示した模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態に係るロボットの構成を例示したブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態に係るグリッパの把持部の構成を例示した断面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る把持部の動きを例示した模式図と、図３のＡ−Ａ線における把持部の指部の動きを例示した断面図とを示す。
【図４】図４は、実施の形態に係る把持部の形状可変部の構成を例示した模式図である。
【図５】図５は、ドアの取っ手の種類と、人の手がドアの取っ手を把持する様子を示す手による把持の種類と、実施の形態に係るグリッパが手による把持の種類を模してドアの取っ手を把持する種類とを例示した模式図である。
【図６】図６は、実施の形態に係るロボットの動作を例示したフロー図である。
【図７】図７は、実施の形態の変形例に係る把持部の概要を例示した模式図である。
【図８】図８は、実施の形態の変形例に係る把持部の内部構造を例示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ、ステップの順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されてはいない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１３】
また、以下の実施の形態において、略平行等の表現を用いている。例えば、略平行は、平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％程度の誤差を含むことも意味する。また、略平行は、本開示による効果を奏し得る範囲において平行という意味である。他の「略」を用いた表現についても同様である。
【００１４】
以下の実施の形態に係るグリッパ及びロボットについて説明する。
【００１５】
（実施の形態）
［構成：開閉ロボット１］
図１は、実施の形態に係る開閉ロボット１の概要を例示した模式図である。
【００１６】
図１に示すように、開閉ロボット１は、施設の開閉体１０１を開閉することが可能な、自律移動型のロボットである。開閉ロボット１は、開閉体１０１を認識することで、開閉体１０１の取っ手１０２を把持し、把持した取っ手１０２を回動又は引くことで、開閉体１０１を開閉することが可能である。開閉体１０１は、例えば、施設の扉、棚に設けられる戸棚、窓等であり、押戸、引き戸等である。本実施の形態では、開閉体１０１の一例としてドアを用いて説明する。また、取っ手１０２は、例えば、人が手によって把持し、把持した状態で所定方向に付勢力をかけることで、ドアを開閉することができる把持片、ドアノブ等である。把持片は、引手タイプ等であり、ドアノブは、レバーハンドルタイプ、握り玉タイプ等である。開閉ロボット１は、ロボットの一例である。
【００１７】
開閉ロボット１は、ロボット本体２と、アーム３と、グリッパ４とを備える。
【００１８】
［ロボット本体２］
図２Ａは、実施の形態に係る開閉ロボット１の構成を例示したブロック図である。
【００１９】
図１及び図２Ａに示すように、ロボット本体２は、認識した目的の開閉体１０１に向かって移動する駆動装置２ａを備える。駆動装置２ａは、複数のタイヤ及び複数の車輪、車輪を回転駆動させるアクチュエータ、車輪の走行方向を制御する舵角装置、アクチュエータ及び舵角装置等を制御する制御装置等で構成される。制御装置は、目的のドアに向かってロボット本体２の移動又は停止といった走行状態を制御する。具体的には、制御装置は、後述する制御部５４から制御コマンドを受信すると、制御コマンドに応じて、車輪を回転駆動させたり、車輪を回転にブレーキをかけたり、舵角装置により車輪の操舵角を変更したりする。
【００２０】
［アーム３］
アーム３は、ロボット本体２に取付けられている。アーム３は、一端がロボット本体２に取付けられ、他端に把持部４０が取付けられる。アーム３は、複数のアーム３と、アーム３を接続する複数の関節とから構成される多関節アームである。
【００２１】
また、アーム３は、後述するアーム駆動部５５によって動きが制御されることで、ロボット本体２に対して所定の作動範囲で三次元的に移動する。各々の関節は、２つのアーム３を連結する。各々の関節は、アーム駆動部５５によって動きが制御され、回転軸心周りに回転が可能である。
【００２２】
アーム３は、アーム駆動部５５を有する。アーム駆動部５５は、アーム３をロボット本体２に対して伸ばしたり、縮めたりすることで、アーム３の長さを調節する。つまり、アーム駆動部５５は、アーム３を、ロボット本体２に対して所定の作動範囲で三次元的に移動させる。
【００２３】
［グリッパ４］
グリッパ４は、ドアの取っ手を把持することが可能なジャミングハンドである。グリッパ４は、アーム３の手先部分（アーム３の他端）に設けられ、アーム３が届く範囲において三次元的に移動し、かつ自由な姿勢をとることができる。
【００２４】
グリッパ４は、把持部４０と、圧力変更部５１と、形状可変部５２と、撮像部５３と、制御部５４と、記憶部５６とを備える。
【００２５】
＜把持部４０＞
図３は、実施の形態に係る把持部４０の動きを例示した模式図と、図３のＡ−Ａ線における把持部４０の指部４０ｂの動きを例示した断面図とを示す。
【００２６】
図２Ａ及び図３に示すように、把持部４０は、人の手の形状を模した中空バッグである。把持部４０は、取っ手を把持する人の指の形状を模して複数の指部４０ｂの形状が変化するように制御される。また、把持部４０は、取っ手を把持した状態から、取っ手を離す人の指の形状を模して複数の指部４０ｂの形状が変化するようにも制御される。つまり、把持部４０は、取っ手の形状に応じて変形し、取っ手を掴んだり、掴んだ取っ手を離したりすることができる。
【００２７】
把持部４０は、ハンド部４０ａと、複数の指部４０ｂとを有する。ハンド部４０ａは、人の掌に相当する部分である。また、指部４０ｂは、人の手の指に相当する部分である。本実施の形態では、把持部４０は、人の手の形状を模しているため、把持部４０は、５本の指部４０ｂを有するが、２本以上４本以下でもよく、６本以上でもよい。なお、複数の指部４０ｂは、３本以上であることが好ましい。
【００２８】
また、把持部４０は、収容空間４０ｃが形成される袋状をなしている。図２Ｂ及び図３に示すように、把持部４０は、外袋部４１と、複数の内袋部４２と、複数の粒子体４３とを有する。図２Ｂは、実施の形態に係るグリッパ４の把持部４０の構成を例示した断面図である。
【００２９】
外袋部４１は、人の手の形状を模した、可撓性を有する中空バッグである。外袋部４１は、各々の内袋部４２が萎むとともに、各々の内袋部４２と連動して萎む。
【００３０】
外袋部４１は、上述のハンド部４０ａと、上述の複数の指部４０ｂとを有する。外袋部４１は、ドアの取っ手を把持する際に、取っ手に接触する部分であり、グリッパ４の外装を構成する。ドアの取っ手に接触する部分は、接触面となる。
【００３１】
外袋部４１は、収容空間４０ｃ１が形成される袋状であり、密閉性を有していてもよい。外袋部４１は、収容空間４０ｃ１に内袋部４２を収容している。つまり、把持部４０は、外袋部４１の袋体と内袋部４２の袋体とが重ね合わさって構成される二層構造の袋体である。収容空間４０ｃ１は、収容空間４０ｃに含まれる。
【００３２】
複数の内袋部４２は、外袋部４１の収容空間４０ｃ１に収容される。具体的には、少なくとも外袋部４１の１つの指部４０ｂに相当する収容空間４０ｃ１には、１つ以上の内袋部４２が収容される。また、外袋部４１のハンド部４０ａに相当する収容空間４０ｃ１にも、１つ以上の内袋部４２が収容される。本実施の形態では、各々の内袋部４２は、外袋部４１の複数の指部４０ｂ及びハンド部４０ａに一対一で対応するように、外袋部４１に収容される。つまり、各々の指部４０ｂ間において、各々の内袋部４２が分かれており、一の指部４０ｂ内の粒子体４３が他の指部４０ｂ内に移動しない。
【００３３】
なお、内袋部４２は、１つでもよい。つまり、外袋部４１の収容空間４０ｃ１に１つの内袋部４２が収容されているだけでもよい。この場合、内袋部４２は、外袋部４１と同様の形状であってもよく、人の手の形状を模していてもよい。
【００３４】
また、各々の内袋部４２は、収容空間４０ｃ２が形成される袋状であり、収容空間４０ｃ２に複数の粒子体４３を収容する。収容空間４０ｃ２は、収容空間４０ｃに含まれる。収容空間４０ｃと言う場合は、収容空間４０ｃ１、４０ｃ２を総称して言う。
【００３５】
また、各々の内袋部４２は、複数のチューブ４５のそれぞれに接続される。各々のチューブ４５は、可撓性を有し、一端が内袋部４２に接続され、他端が圧力変更部５１に接続される。つまり、各々のチューブ４５は、気体の移動が可能なように収容空間４０ｃ２と圧力変更部５１とを接続する。
【００３６】
また、各々の内袋部４２は、可撓性を有する。各々の内袋部４２は、各々のチューブ４５を介して収容空間４０ｃ２の気体が抜かれることで減圧して収縮したり（萎んだり）、気体が収容空間４０ｃ２に入れられることで増圧して膨張したり（膨らんだり）する。気体は、例えば、空気である。当然のことながら、気体を抜く場合、収容空間４０ｃ２の粒子体４３がチューブ４５に詰まらないように構成される。本実施の形態の各々の内袋部４２は、メッシュ状となっている。メッシュを構成する網目は、各々の粒子体４３よりも小さく、各々の粒子体４３が各々の内袋部４２から飛び出ないように構成される。
【００３７】
また、本実施の形態では、各々の内袋部４２の表面と外袋部４１の内面との摩擦が高くなるように設定されている。つまり、各々の内袋部４２が萎む場合、内袋部４２と外袋部４１との摩擦によって、外袋部４１も同様に萎む。つまり、内袋部４２と外袋部４１との間に空洞ができ難い。本実施の形態では、外袋部４１は塩化ビニル等で構成され、内袋部４２はポリエチレン等で構成される。
【００３８】
複数の粒子体４３は、各々の内袋部４２に収容される。各々の内袋部４２の収容空間４０ｃ２が減圧されない場合、各々の内袋部４２は、この収容空間４０ｃ２における複数の粒子体４３の密度が規定閾値以下のときに流体的に振る舞う。各々の内袋部４２の収容空間４０ｃ２が減圧されることで、各々の内袋部４２は、この密度が規定閾値より高いときに固体的な振る舞いをする。このように、複数の粒子体４３と、この複数の粒子体４３を収容する内袋部４２とで構成された構造体は、集合体の密度の変化によって状態変化する。この様な状態変化は、ジャミング転移と呼ばれる。
【００３９】
本実施の形態では、各々の粒子体４３の径は、約０．６ｍｍである。また、各々の粒子体４３は、ガラスビーズ、発泡スチロールビーズ等である。
【００４０】
＜圧力変更部５１＞
圧力変更部５１は、把持部４０に接続され、収容空間４０ｃの圧力を変更するポンプである。具体的には、圧力変更部５１は、各々のチューブ４５を介して各々の内袋部４２に接続され、各々の内袋部４２の収容空間４０ｃ２を一度に又は段階的に、開放、減圧又は増圧（減圧状態から増圧）する。圧力変更部５１は、全ての内袋部４２を一度に又は段階的に、開放、減圧又は増圧してもよい。
圧力変更部５１が各々の内袋部４２を増圧とは、ポンプ等によって気体を送出するだけでなく、各々の内袋部４２の収容空間４０ｃ２が大気に開放されることで、各々の内袋部４２における収容空間４０ｃ２の圧力を大気圧に戻すことも含む。このように、圧力変更部５１は、把持部４０の収容空間４０ｃ２の圧力を調節することで、内袋部４２を硬化（固体的な状態に）させたり、軟化（流体的な状態に）させたりする。つまり、圧力変更部５１は、把持部４０の軟化と硬化とを切り替える。
【００４１】
＜形状可変部５２＞
図４は、実施の形態に係る把持部４０の形状可変部５２の構成を例示した模式図である。
【００４２】
図２Ａ及び図４に示すように、形状可変部５２は、複数の指部４０ｂに沿って設けられ、複数の指部４０ｂの形状を変化させる可変機構である。形状可変部５２は、複数の指部４０ｂの長さ方向（延びる方向）に沿ってそれぞれに設けられる。本実施の形態では、形状可変部５２は、人の手の甲に相当する、各々の指部４０ｂのその部分に沿って設けられているが、これには限定されない。形状可変部５２は、人の手の平側に相当する、各々の指部４０ｂのその部分、つまり、取っ手と接触する接触面側に沿って設けられていてもよい。また、形状可変部５２は、外袋部４１の外側に設けられていてもよく、外袋部４１と内袋部４２との間に設けられていてもよい。
【００４３】
形状可変部５２は、複数の板バネ５２ａと、複数の節部と、複数のワイヤ５２ｃと、変形力発生部５２ｄと、案内部５２ｅとを有する。
【００４４】
各々の板バネ５２ａは、把持部４０の各々の指部４０ｂに沿って配置される。本実施の形態では、各々の板バネ５２ａは、外袋部４１に外表面に沿って配置される。本実施の形態では、各々の板バネ５２ａは、指部４０ｂが孤を形成するような付勢力をかけた状態で外袋部４１に保持されるが、指部４０ｂが直線状となるように付勢力をかけた状態で外袋部４１に保持されてもよい。
【００４５】
複数の節部は、板バネ５２ａのそれぞれに配置される。複数の節部は、板バネ５２ａの長さ方向に沿って、板バネ５２ａに固定される。本実施の形態では、複数の節部は、基節部５２ｂ１、中節部５２ｂ２、及び、末節部５２ｂ３で構成されるが、これら３つの節部に限定されず、２つの節部でもよく、４つ以上の節部でもよい。基節部５２ｂ１は、指部４０ｂの根元部分である図２Ａのハンド部４０ａに固定される。中節部５２ｂ２は、基節部５２ｂ１において、ハンド部４０ａが接続される側とは反対側に接続される。中節部５２ｂ２は、基節部５２ｂ１に対して軸心Ｏ１周りに回動可能である。末節部５２ｂ３は、中節部５２ｂ２において、基節部５２ｂ１が接続される側とは反対側に接続される。末節部５２ｂ３は、中節部５２ｂ２に対して軸心Ｏ２周りに回動可能である。
【００４６】
複数のワイヤ５２ｃのそれぞれは、先端が各々の節部に固定され、変形力発生部５２ｄによって引っ張られたり、押込まれたりする。また、各々のワイヤ５２ｃは、変形力発生部５２ｄによって引っ張られたり、押込まれたりする際に、撓まないように各々の節部に設けられた複数の案内部５２ｅのそれぞれに案内される。各々の案内部５２ｅは、例えば、複数のワイヤ５２ｃを案内するチューブ状をなしている。
【００４７】
変形力発生部５２ｄは、各々のワイヤ５２ｃを引っ張ったり、押込んだりすることができるアクチュエータである。変形力発生部５２ｄがワイヤ５２ｃを引っ張ると、基節部５２ｂ１が図２Ａのハンド部４０ａに対して反時計回りに回動し、中節部５２ｂ２の長さ方向が基節部５２ｂ１の長さ方向と略平行となるように基節部５２ｂ１に対して反時計回りに回動し、末節部５２ｂ３の長さ方向が基節部５２ｂ１の長さ方向と略平行となるように末節部５２ｂ３が中節部５２ｂ２に対して反時計回りに回動する。つまり、変形力発生部５２ｄが複数のワイヤ５２ｃを引っ張ることで、人が手を開くように、把持部４０の指部４０ｂが開く。また、変形力発生部５２ｄがワイヤ５２ｃを押込むと、基節部５２ｂ１がハンド部４０ａに対して時計回りに回動し、中節部５２ｂ２が基節部５２ｂ１に対して折曲がるように時計回りに回動し、末節部５２ｂ３が中節部５２ｂ２に対して折曲がるように時計回りに回動する。つまり、変形力発生部５２ｄが複数のワイヤ５２ｃを押込むことで、人が手の指を閉じるように、把持部４０の指部４０ｂが曲がる。このように、変形力発生部５２ｄは、ワイヤ５２ｃの押し引きを調節することで、把持部４０の指部４０ｂの形状を変化させる。
【００４８】
また、形状可変部５２は、圧力変更部５１によって把持部４０の収容空間４０ｃが外部の大気に開放、減圧、又は増圧される際に、複数の指部４０ｂの形状を変化させる。つまり、圧力変更部５１が内袋部４２の収容空間４０ｃ２を増圧することで内袋部４２が軟化している場合、把持部４０の形状を変化させることができ易いため、形状可変部５２は、複数の指部４０ｂの形状を変化させる。圧力変更部５１が内袋部４２の収容空間４０ｃ２を減圧することで内袋部４２が硬化している場合、把持部４０の形状を変化させることは容易でないため、複数の指部４０ｂの形状を変化させない。
【００４９】
＜撮像部５３＞
図２Ａに示すように、撮像部５３は、取っ手を撮像するイメージセンサ、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）カメラ、測距センサ等である。具体的には、撮像部５３は、目的のドアを開放するために、取っ手を撮像する。撮像部５３は、ドアを撮像することで、取っ手を含む画像データを生成する。撮像部５３は、撮像した画像データを制御部５４に出力する。画像データには、取っ手の形状、取っ手の大きさ、把持部４０から取っ手までの相対的な距離、ロボット本体２と取っ手との位置関係等が含まれる。
【００５０】
図５は、ドアの取っ手の種類と、人の手がドアの取っ手を把持する様子を示す手による把持の種類と、実施の形態に係るグリッパ４が手による把持の種類を模してドアの取っ手を把持する種類とを例示した模式図である。
【００５１】
＜制御部５４＞
図２Ａ及び図５に示すように、制御部５４は、記憶部５６に記憶された複数のパターン形状に応じて、形状可変部５２を制御する。具体的には、制御部５４は、取得した画像データから取っ手の形状、取っ手の大きさ等に基づいて取っ手の種類を特定する。制御部５４は、図５に示すような、特定した取っ手の種類に応じた人の手を模したパターン形状を抽出する。具体的には、制御部５４は、取っ手の形状に適したパターン形状を、記憶部５６に記憶される複数のパターン形状から選択し、選択した当該パターン形状に応じて形状可変部５２を制御する。
【００５２】
パターン形状は、取っ手を把持する人の指の形状を模した把持部４０の形状であり、取っ手の形状に適した把持部４０の形状を示すテーブルである。パターン形状には、例えば、把持部４０の形状を示す情報、把持部４０が取っ手を把持する位置を示す情報等を含む。１つのパターン形状には、各々の指部４０ｂの形状、ハンド部４０ａの形状等が格納される。また、一種類の取っ手には、少なくとも１以上のパターン形状が対応付けられる。つまり、同一の取っ手でも、パターン形状は、複数種類の掴み方が存在していてもよい。
【００５３】
また、制御部５４は、複数の指部４０ｂの形状が、取っ手を把持する人の指の形状を模して変化するように形状可変部５２を制御し、かつ、把持部４０の内部の圧力が変更するように圧力変更部５１を制御する。具体的には、制御部５４は、圧力変更部５１を用いて、把持部４０の収容空間４０ｃを減圧（収容空間４０ｃの気体を吸引）させる、又は、把持部４０の収容空間４０ｃを増圧させる。
【００５４】
例えば、把持部４０が取っ手を把持した場合、取っ手を回すために、取っ手を把持した状態で把持部４０の強度を上げる必要がある。この場合、制御部５４は、圧力変更部５１を制御することで、把持部４０の収容空間４０ｃを減圧し、グリッパ４の収容空間４０ｃから空気を抜く。これにより、各々の内袋部４２が萎むため、各々の内袋部４２が硬化することで、把持部４０が硬化する。これにより、把持部４０は、取っ手を握った状態で保持される。
【００５５】
また、把持部４０が取っ手を握った状態で取っ手を回し、ドアを開閉し終えた場合、把持部４０を取っ手から離す必要がある。この場合、制御部５４は、圧力変更部５１を制御することで、把持部４０の収容空間４０ｃを増圧し、グリッパ４の収容空間４０ｃに空気を入れる。これにより、各々の内袋部４２が膨らむため、各々の内袋部４２が軟化することで、把持部４０が軟化する。これにより、把持部４０は、取っ手を把持した（摘まんだ）状態となる。
【００５６】
なお、制御部５４は、形状可変部５２を制御することで、ワイヤ５２ｃを引っ張り、把持部４０の複数の指部４０ｂを開かせる。これにより、把持部４０は、取っ手から離せる。
【００５７】
また、制御部５４は、アーム駆動部５５を制御することで、取っ手を把持することができるように、アーム３の先端に接続された把持部４０を適切に配置する。制御部５４は、画像データから抽出した、取っ手の形状、取っ手の大きさ、把持部４０から取っ手までの相対的な距離等に基づいて、把持部４０の位置を調節する。
【００５８】
図１及び図２Ａに示すように、また、制御部５４は、駆動装置２ａを制御することで、ロボット本体２を目的のドアまで移動させる。具体的には、制御部５４は、画像データが示すロボット本体２と取っ手との位置関係から、ロボット本体２を目的のドアまで移動させるルート等を決定し、決定した指示に応じてロボット本体２を移動させる制御コマンドを駆動装置２ａに出力する。
【００５９】
＜記憶部５６＞
記憶部５６は、把持部４０が取っ手を把持する際に、取っ手の種類ごとに、複数の指部４０ｂの形状を一組とした複数のパターン形状を記憶するためのメモリである。記憶部５６は、制御部５４と異なる装置であるが、制御部５４に格納されていてもよい。
【００６０】
［動作］
次に、グリッパ４及び開閉ロボット１の動作について説明する。
【００６１】
図６は、実施の形態に係る開閉ロボット１の動作を例示したフロー図である。ここでは、開閉ロボット１は、室内に設けられているドアを開く場合を想定する。
【００６２】
まず、図２及び図６に示すように、開閉ロボット１は、室内に設けられている目的のドアに向かって移動し、ドアの前で停止する（Ｓ１１）。目的のドアは、ユーザがドアの開放を希望する所望のドアである。例えば、目的のドアは、ユーザが目的のドアの所在等を入力したり、開閉ロボット１がユーザの動き等によって自動で判断したり、ユーザが操作したりすることで設定された、開閉ロボット１の移動先の対象である。
【００６３】
次に、撮像部５３は、目的のドアを開放するために、取っ手を撮像する（Ｓ１２）。撮像部５３は、ドアを撮像することで生成した画像データには、取っ手が含まれる。撮像部５３は、撮像した画像データを制御部５４に出力する。なお、撮像部５３は、ドアを撮像する際に、センサによってドアにおける取っ手を認識することで、取っ手を自動でズームアップした後に、取っ手を撮像してもよい。この場合、取っ手の種類をより適切に認識することができる。
【００６４】
次に、制御部５４は、撮像部５３から取得した画像データから取っ手の種類を特定する。具体的には、制御部５４は、取っ手の種類が、図５に示すように、Ａのレバーハンドルタイプ、Ｂの握り玉タイプ、Ｃの引手タイプ等のいずれであるかを特定する。制御部５４は、特定した取っ手の種類に応じた人の手を模したパターン形状を抽出する。つまり、制御部５４は、取っ手の形状に適したパターン形状を、記憶部５６に記憶される複数のパターン形状から選択する（Ｓ１３）。図５では、特定した取っ手の種類に応じたパターン形状を選択する。また、制御部５４は、画像データから、開閉ロボット１に対する取っ手の相対的な位置（取っ手の種類に応じたレバーの位置等）、取っ手の大きさ等を特定する。
【００６５】
次に、図２及び図６に示すように、制御部５４は、取っ手の相対的な位置、取っ手の大きさ等に基づいて、アーム駆動部５５を制御することで、取っ手を把持させるように、把持部４０を目的の取っ手に近づける。このとき、アーム駆動部５５は、アーム３の長さを調節し、把持部４０を取っ手に近接させる。具体的には、把持部４０と取っ手との距離は、図示しない測距センサ、距離センサ等によって、取っ手と把持部４０との距離を示す情報を制御部５４が取得する。制御部５４は、この距離を示す情報に基づいてアーム駆動部５５を制御することで、図３で示すように、取っ手に対して適切な位置に把持部を配置させる。
【００６６】
把持部４０が取っ手に近接する、つまり、把持部４０が取っ手に対して所定の位置関係になると、図２及び図６に示すように、制御部５４は、形状可変部５２を制御することで、人が手を開く（人が手の指を広げる）ように、把持部４０を構成する複数の指部４０ｂを広げる（Ｓ１４）。
【００６７】
制御部５４は、把持部４０を構成する複数の指部４０ｂを広げた状態で、アーム駆動部５５を制御することで、把持部４０を取っ手に近づけ、把持部４０の接触面を取っ手に接触させる。把持部４０の接触面が取っ手に接触したかどうかの判定については、測距センサ、距離センサ等を用いて判定してもよい。
【００６８】
制御部５４は、把持部４０がステップＳ１２で選択したパターン形状と同等の形状となるように、形状可変部５２を制御する。これにより、形状可変部５２は、人が手を閉じる（人の手が取っ手を握る）ように、把持部４０を構成する複数の指部４０ｂを曲げる（Ｓ１５）。これにより、図３に示すように、把持部４０は、取っ手を把持する。しかし、この状態では、把持部４０を構成する外袋部４１及び内袋部４２は、柔らかく、変形し易い状態にある。
【００６９】
次に、図２及び図６に示すように、制御部５４は、圧力変更部５１を制御することで、把持部４０の収容空間４０ｃを減圧（Ｓ１６）し、把持部４０の収容空間４０ｃから空気を抜く。これにより、図３に示すように、内袋部４２が萎むことで外袋部４１も萎み、把持部４０の内袋部４２に収容された複数の粒子体４３が内袋部４２によって押付けられ、複数の粒子体４３が互いに押し付け合った状態となる。このときの収容空間４０ｃの複数の粒子体４３の密度は、減圧する前の収容空間４０ｃの複数の粒子体４３の密度よりも高くなる。収容空間４０ｃは、複数の粒子体４３によって十分に敷き詰められた状態となる。これにより、把持部４０は、硬化する。その結果、把持部４０は、取っ手を握った状態となる。なお、制御部５４は、ドアを開閉する動作を終了するまで、圧力変更部５１を制御することで、把持部４０の収容空間４０ｃを減圧させ続ける。
【００７０】
次に、図２及び図６に示すように、制御部５４は、アーム駆動部５５を制御することで、取っ手を回動させる。具体的には、アーム駆動部５５は、アーム３を制御することで、取っ手の回転軸心周りで回動するように、把持部４０を回動させる。こうして、取っ手が回されることで、ドアが開く。
【００７１】
［作用効果］
次に、本実施の形態に係るグリッパ４及び開閉ロボット１の作用効果について説明する。
【００７２】
上述したように、本実施の形態に係るグリッパ４は、ドアの取っ手１０２を把持するグリッパ４であって、複数の指部４０ｂを有する把持部４０を備える。そして、把持部４０は、取っ手１０２を把持する人の指の形状を模して、複数の指部４０ｂの形状が変形するように制御される。
【００７３】
例えば、把持部が半球状であれば、人が指によって取っ手を握るように取っ手を把持することはできない。このため、把持力が弱く、取っ手を適切に把持することができない。しかし、本実施の形態に係るグリッパ４によれば、把持部４０が有する複数の指部４０ｂによって、いかような種類の取っ手１０２でも把持することができる。
【００７４】
したがって、いかような形状のドアの取っ手１０２でも把持することができる。
【００７５】
特に、把持部４０は、取っ手１０２を把持することができるため、取っ手１０２を回動させる際に付勢力を取っ手１０２に与えることで、取っ手１０２を確実に回動させることができる。これにより、取っ手１０２を把持することで取っ手１０２を回動することが容易になるため、確実にドアを開くことができる。
【００７６】
また、把持部４０は、取っ手１０２を把持する人の指の形状を模して変形するため、可撓性を有する。これにより、把持部４０が取っ手を掴む際に、取っ手の形状に沿って把持部４０が変形するため、把持部４０が取っ手に対して位置ズレしていても、把持部４０は、取っ手を確実に掴むことができる。
【００７７】
また、把持部が半球状であれば、把持部で取っ手１０２を把持する場合と、人が手で取っ手１０２を把持する場合とは異なる。つまり、把持部で取っ手１０２を把持した際の付勢力（力加減）が、人の手が取っ手１０２に与える力加減と異なる。半球状の把持部では、取っ手１０２に負荷を与え易く、取っ手１０２が損傷してしまう恐れがある。しかし、本実施の形態の把持部４０は、人の指の形状を模しているため、人が手で取っ手１０２を把持して取っ手１０２を回動することと、同様の力加減を実現することができる。このため、本実施の形態のグリッパ４では、取っ手１０２に負荷をかけ難い。
【００７８】
また、本実施の形態に係る開閉ロボット１は、移動するロボットであって、グリッパ４と、グリッパ４に接続されたアーム３と、アーム３を移動させるアーム駆動部５５とを備える。
【００７９】
この開閉ロボット１においても、上述と同様の作用効果を奏する。
【００８０】
また、本実施の形態に係るグリッパ４は、ドアの取っ手１０２を把持するグリッパ４であって、複数の指部４０ｂを有し、かつ、収容空間４０ｃが形成される袋状の把持部４０と、複数の指部４０ｂに沿って設けられ、複数の指部４０ｂの形状を変形させる形状可変部５２と、把持部４０に接続され、収容空間４０ｃの圧力を変更する圧力変更部５１と、取っ手１０２を把持する人の指の形状を模して、複数の指部４０ｂの形状が変形するように形状可変部５２を制御し、かつ、収容空間４０ｃの圧力が変更するように圧力変更部５１を制御する制御部５４とを備える。
【００８１】
これによれば、形状可変部５２が取っ手１０２を把持する人の指の形状を模して複数の指部４０ｂの形状を変形させることで、把持部４０がいかような種類の取っ手１０２でも確実に把持することができる。また、把持部４０が取っ手１０２を把持した後に、把持部４０の収容空間４０ｃの圧力を下げれば、収容空間４０ｃの気体が吸引（外部に放出）されるため、把持部４０が取っ手１０２を確実に握ることができる。このため、取っ手１０２を回動すれば、ドアを開閉することができる。
【００８２】
したがって、取っ手１０２を把持することによって、ドアを開閉することができる。
【００８３】
また、他の作用効果についても、上述と同様の作用効果を奏する。
【００８４】
また、本実施の形態に係るグリッパ４において、把持部４０は、複数の指部４０ｂを有する外袋部４１と、外袋部４１の収容空間４０ｃ１に収容される内袋部４２と、内袋部４２に収容された複数の粒子体４３とを有する。
【００８５】
これによれば、把持部４０が取っ手１０２を把持する際に、形状可変部５２が把持部４０の形状を容易に変更することができる。また、把持部４０が取っ手１０２を把持した後に、圧力変更部５１が把持部４０の収容空間４０ｃの圧力を下げれば、把持部４０が萎むことで内袋部４２が複数の粒子体４３を押し付ける。このため、把持部４０は、取っ手１０２を握った状態で硬化する。その結果、把持部４０は、確実に取っ手１０２を回動することができる。
【００８６】
また、本実施の形態に係るグリッパ４において、把持部４０は、複数の内袋部４２を有する。そして、複数の内袋部４２のそれぞれは、複数の指部４０ｂのそれぞれに対応する外袋部４１の収容空間４０ｃ１に設けられる。
【００８７】
これによれば、１つの指部４０ｂには、１以上の内袋部４２が設けられる。このため、各々の指部の間で、粒子体４３が移動することが抑制される。このため、把持部４０の硬化と、硬化した把持部４０の軟化とを行うことができる。
【００８８】
また、複数の内袋部４２によって、人の手が取っ手１０２を掴んだ指の形状を把持部４０の指部４０ｂで再現することができる。このため、いかような種類の取っ手１０２でも、より確実に把持することができる。
【００８９】
また、本実施の形態に係るグリッパ４において、制御部５４は、圧力変更部５１を制御することで、把持部４０の収容空間４０ｃを減圧し、又は、把持部４０の収容空間４０ｃを増圧する。
【００９０】
これによれば、取っ手１０２を把持した際に把持部４０を硬化させることで、ドアを開閉することができる。また、硬化した把持部４０を、ドアの開閉を終えた後に軟化させることで、把持部４０を取っ手１０２から離すことができる。つまり、把持部４０が取っ手１０２を握った後に、把持部４０の収容空間４０ｃの圧力を上げれば、収容空間４０ｃが外気に開放されるため、取っ手１０２から把持部４０を離すことができる。このため、グリッパ４は、実用的である。
【００９１】
また、本実施の形態に係るグリッパ４において、複数の指部４０ｂは、３本以上の指部４０ｂによって構成される。そして、形状可変部５２は、複数の指部４０ｂのそれぞれに設けられる。
【００９２】
これによれば、把持部４０によって、より強固に取っ手１０２を把持することができる。
【００９３】
また、本実施の形態に係るグリッパ４において、圧力変更部５１によって把持部４０の収容空間４０ｃが外部の大気に開放、減圧、又は、増圧される際に、形状可変部５２は、複数の指部４０ｂの形状を変形させる。
【００９４】
このように、収容空間４０ｃが外部の大気に開放されている場合、又は、収容空間４０ｃが減圧又は増圧されている場合、把持部４０が軟化されており、各々の指部４０ｂの形状を変形させ易い状態となっている。このため、形状可変部５２は、各々の指部４０ｂの形状を変形させる際に負荷を受け難い。その結果、形状可変部５２は、取っ手１０２の形状に応じて、各々の指部４０ｂの形状を容易に変形させることができる。
【００９５】
また、本実施の形態に係るグリッパ４は、さらに、把持部４０が取っ手１０２を把持する際に、複数の指部４０ｂの形状を一組とした複数のパターン形状を、取っ手１０２の種類ごとに記憶する記憶部５６を備える。そして、制御部５４は、記憶部５６に記憶された各々のパターン形状に応じて、形状可変部５２を制御する。
【００９６】
例えば、把持部が取っ手を把持する際に、把持部が取っ手の種類を適切に把持できない場合、把持部が取っ手を傷付けてしまうことが考えられる。
【００９７】
しかし、本実施の形態では、制御部５４は、取っ手１０２の種類に適したパターン形状に応じて、人の指の形状を模した各々の指部４０ｂの形状を変形させることができる。つまり、把持部４０は、取っ手１０２を把持する際に、各々の指部４０ｂの形状が取っ手１０２の種類に適した形状となるため、安全に取っ手１０２を把持することができる。
【００９８】
また、本実施の形態に係るグリッパ４は、さらに、取っ手１０２を撮像する撮像部５３を備える。そして、制御部５４は、記憶部５６に記憶される複数のパターン形状から、撮像部５３で撮像された取っ手１０２の形状に適したパターン形状を選択し、選択した当該パターン形状に応じて形状可変部５２を制御する。
【００９９】
これによれば、撮像部５３が取っ手１０２を撮像することで、取っ手１０２の種類を特定することができる。このため、制御部５４は、取っ手１０２の種類に適したパターン形状に応じて、人の指の形状を模した各々の指部４０ｂの形状を変形させることができる。このため、把持部４０は、取っ手１０２をより確実に把持することができる。
【０１００】
特に、撮像部５３が取っ手１０２を撮像することで、グリッパ４に対する取っ手１０２の相対的な位置を特定することもできる。このため、把持部４０が取っ手１０２を把持する際の位置精度を確保することができる。
【０１０１】
（実施の形態の変形例）
本変形例のグリッパ及び開閉ロボットの構成は、特に明記しない場合は、実施の形態と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
【０１０２】
図７は、実施の形態の変形例に係る把持部１４０の概要を例示した模式図である。図８は、実施の形態の変形例に係る把持部１４０の内部構造を例示した模式図である。
【０１０３】
図７及び図８に示すように、本変形例では、把持部１４０は、２つの指部１４０ｂで構成される。本変形例の指部１４０ｂは、実施の形態の指部１４０ｂに比べて板状である点について異なる。本変形例の２つの指部１４０ｂは、取っ手１０２を挟み込める嘴状である。
【０１０４】
図８のａに示すように、把持部１４０は、基部１４１と、２つの嘴状の指部１４０ｂとを有する。基部１４１の構成は、実施の形態のハンド部に相当する。基部１４１には、図７の圧力変更部５１に接続されるチューブ４７の継手部４６が設けられる。図８のｂに示すように、継手部４６は、内袋部１４２に接続されるチューブ（不図示）とも接続される。
【０１０５】
また、把持部１４０における各々の指部１４０ｂは、短冊状に複数に分割されていてもよい。例えば、内袋部１４２は、指部１４０ｂの長さ方向に沿って区切られていてもよい。
【０１０６】
図７に示すように、圧力変更部５１は、チューブ４７を介して継手部４６に接続される。また、各々の内袋部１４２は、他の各々のチューブを介して継手部４６に接続される。
【０１０７】
図８のａに示すように、形状可変部５２は、把持部１４０の接触面側に設けられている。
【０１０８】
本変形例の把持部１４０において、内袋部１４２は厚さ０．２ｍｍの塩化ビニルを使用し、粒子体４３は直径０．６ｍｍのガラスビーズを使用した。
【０１０９】
本変形例においても上述と同様の作用効果を奏する。
【０１１０】
（その他の変形例）
以上、本開示に係るグリッパ及び開閉ロボットについて、上記各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を実施の形態に施したものも、本開示の範囲に含まれてもよい。
【０１１１】
例えば、上記実施の形態に係るグリッパ及びロボットにおいて、画像データによってドアの取っ手を認識した場合、認識した取っ手がパターン形状に存在しない場合、制御部は、認識した取っ手の形状、大きさ等から、最も近いパターン形状を、複数のパターン形状から抽出してもよい。
【０１１２】
また、上記実施の形態に係るグリッパ及びロボットにおいて、例えば、内装用に適用してもよい。つまり、建物等の施設内の開閉体を開閉する場合に適用してもよい。
【０１１３】
また、上記実施の形態に係るグリッパ及びロボットにおいて、撮像部が撮像した画像データを保存することで、パターン形状に無い取っ手を記憶してもよい。この場合、パターン形状に無い取っ手を掴んだ把持部の形状を、撮像部が撮像することで、制御部がこの把持部の形状を抽出し、抽出した新しい把持部の形状を、パターン形状として記憶部に記憶、つまり学習させてもよい。
【０１１４】
また、上記実施の形態に係るグリッパ及びロボットにおいて、各々のチューブ４５は、一端が内袋部４２に接続されているが、一端が外袋部４１にさらに接続されてもよく、内袋部４２の代わりに一端が外袋部４１に接続されてもよい。つまり、各々のチューブ４５は、気体の移動が可能なように収容空間４０ｃ１と圧力変更部５１とを接続してもよい。この場合も、圧力変更部５１は、外袋部４１の収容空間４０ｃ１を一度に又は段階的に、開放、減圧又は増圧（減圧状態から増圧）してもよい。
【０１１５】
また、上記実施の形態に係るグリッパ及びロボットに含まれる各部は典型的に集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【０１１６】
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１１７】
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記憶媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１１８】
また、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の実施の形態は例示された数字に制限されない。
【０１１９】
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【０１２０】
また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
【０１２１】
なお、上記の各実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【符号の説明】
【０１２２】
１  開閉ロボット（ロボット）
３  アーム
４  グリッパ
４０、１４０  把持部
４０ｂ、１４０ｂ  指部
４０ｃ、４０ｃ１  収容空間
４１  外袋部
４２  内袋部
４３  粒子体
５１  圧力変更部
５２  形状可変部
５３  撮像部
５４  制御部
５６  記憶部
１０１  開閉体
１０２  取っ手
【図１】
2020179439.tif 000003
【図２Ａ】
2020179439.tif 000004
【図２Ｂ】
2020179439.tif 000005
【図３】
2020179439.tif 000006
【図４】
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【図５】
2020179439.tif 000008
【図６】
2020179439.tif 000009
【図７】
2020179439.tif 000010
【図８】
2020179439.tif 000011