(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリンク及び前記リンク間を接続する複数の関節を備えるロボットハンドの制御装置であって、
受信した動作要求に応じて動作指令を出力する動作指令生成手段と、
前記動作指令に応じて決定される前記各関節の目標角度及び前記関節毎に設定されるゲインに基づいて、前記各関節を駆動させるトルク指令を出力するトルク指令生成手段と、
先端に位置する第１指リンクの付け根部分に設けられる第１指関節に対して出力された前記トルク指令によるトルク値から前記第１指リンクの重量及び慣性力に抗するためのトルク値を減算した第１指関節接触トルクと、前記第１指関節と連結する第２指リンクの付け根部分に設けられる第２指関節に対して出力されたトルク指令によるトルク値から前記第２指関節より先端側の部分の重量及び慣性力に抗するためのトルク値を減算した第２指関節接触トルクとに基づいて、前記第１指リンク又は前記第２指リンクと物体との接触を検出し、前記第１指リンクの先端部である指先の位置が変化しないように前記第１指リンクを変位させる接触判定動作の実行時における前記第１指関節接触トルク及び前記第２指関節接触トルクが共に０でない場合に、前記指先と前記物体とが接触していると判定する接触判定手段と、
前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記第１指関節接触トルク、前記第２指関節接触トルク、及び前記第１指関節の角度の検出値に基づいて、前記物体から前記指先への反力である接触力を推定する接触力推定手段と、
前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記第１指関節接触トルク及び前記接触力に基づいて、前記接触力の方向と前記第１指リンクの長さ方向とにより形成される接触角度を推定する接触角度推定手段と、
前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記指先を前記物体側に微小量移動させるヤング率推定動作の実行時における前記物体の微小変形量及び前記接触力に基づいて、前記物体のヤング率を推定するヤング率推定手段と、
前記ヤング率及び前記接触角度に基づいて、前記指先が前記物体と接触する際の制御剛性が前記物体の剛性を超えないように、前記第１指関節に対する前記ゲイン及び前記第２指関節に対する前記ゲインを調整するゲイン調整手段と、
を備えるロボットハンドの制御装置。
【請求項２】
前記接触判定手段は、通常動作の実行時に前記第１指関節接触トルク及び前記第２指関節接触トルクが共に０でないことが検出された場合に、前記動作指令生成手段に対し前記接触判定動作を実行させる接触判定動作要求を出力する、
請求項１に記載のロボットハンドの制御装置。
【請求項３】
前記接触判定手段は、前記接触判定動作の実行時において前記第１指関節接触トルク及び第２指関節接触トルクが共に０である場合には、前記第１指リンクのうち前記指先以外の部分と前記物体とが接触していると判定する、
請求項１又は２に記載のロボットハンドの制御装置。
【請求項４】
前記接触判定手段は、前記接触判定動作の実行時において前記第１指関節接触トルクが０であり且つ前記第２指関節接触トルクが０でない場合には、前記第２指リンクと前記物体とが接触しているたと判定する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御装置。
【請求項５】
前記接触判定手段は、通常動作の実行時に前記第１指関節接触トルクから第Ｎ−１指関節接触トルク（Ｎは２以上の整数）が全て０であり且つ第Ｎ指関節接触トルクが０でない場合には、前記第Ｎ指リンクと前記物体とが接触していると判定する、
請求項１〜４のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御装置。
【請求項６】
前記接触判定手段は、前記通常動作の実行時に全ての前記関節についての前記関節接触トルクが０の場合には、全ての前記リンクは前記物体と接触していないと判定する、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御装置。
【請求項７】
前記接触力推定手段は、下記式（１）により前記接触力を推定する、
請求項１〜６のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御装置。
【数２１】
0005614232.tif 000022
ただし、記号の意味は以下の通りである。
Ｆ：前記接触力
ｌ1：前記指先と前記第１指関節の間の長さ
ｌ2：前記第１指関節と前記第２指関節の間の長さ
θ1：前記第１指関節の角度
【請求項８】
前記接触角度推定手段は、下記式（２）により前記接触角度を推定する、
請求項１〜７のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御装置。
【数２２】
0005614232.tif 000023
ただし、記号の意味は以下の通りである。
θf：接触角度
Ｔ1：前記第１指関節接触トルク
Ｆ：前記接触力
ｌ1：前記指先と前記第１指関節の間の長さ
【請求項９】
前記ヤング率推定手段は、下記式（３）により前記ヤング率を推定する、
請求項１〜８のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御装置。
【数２３】
0005614232.tif 000024
ただし、記号の意味は以下の通りである。
Ｒ：前記指先の曲率半径
Ｅ1：前記指先のヤング率
ν1：前記指先のポアソン比
ν2：固定パラメータ
ｄ：前記微小変形量
【請求項１０】
前記ゲイン調整手段は、前記推定されたヤング率に基づいて、前記ロボットハンドの閉ループ系の剛性が前記物体の剛性に一致するように、前記第１指関節及び前記第２指関節の前記ゲインのみを調整する、
請求項１〜９のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御装置。
【請求項１１】
前記トルク指令生成手段は、前記第１指関節及び前記第２指関節を位置比例速度比例制御により制御し、
前記ゲイン調整手段は、下記式（４）〜（７）により前記第１指関節及び前記第２指関節の前記ゲインを調整する、
請求項１〜１０のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御装置。
【数２４】
0005614232.tif 000025
【数２５】
0005614232.tif 000026
【数２６】
0005614232.tif 000027
【数２７】
0005614232.tif 000028
ただし、記号の意味は以下の通りである。
Ｋp1：前記第１指関節の位置比例制御ゲイン
Ｋvj1：前記第１指関節の速度比例制御ゲイン
Ｋp2：前記第２指関節の位置比例制御ゲイン
Ｋvj2：前記第２指関節の速度比例制御ゲイン
Ｊ1：前記第１指関節からみた前記指先と前記第１指関節の間の慣性モーメント
Ｊ2：前記第２指関節からみた前記第１指関節と前記第２指関節の間の慣性モーメント
ζ1：所望の減衰係数
ζ2：所望の減衰係数
【請求項１２】
複数のリンク及び前記リンク間を接続する複数の関節を備えるロボットハンドの制御方法であって、
受信した動作要求に応じて動作指令を出力する動作指令生成ステップと、
前記動作指令に応じて決定される前記各関節の目標角度及び前記関節毎に設定されるゲインに基づいて、前記各関節を駆動させるトルク指令を出力するトルク指令生成ステップと、
先端に位置する第１指リンクの付け根部分に設けられる第１指関節に対して出力された前記トルク指令によるトルク値から前記第１指リンクの重量及び慣性力に抗するためのトルク値を減算した第１指関節接触トルクと、前記第１指関節と連結する第２指リンクの付け根部分に設けられる第２指関節に対して出力されたトルク指令によるトルク値から前記第２指関節より先端側の部分の重量及び慣性力に抗するためのトルク値を減算した第２指関節接触トルクとに基づいて、前記第１指リンク又は前記第２指リンクと物体との接触を検出し、前記第１指リンクの先端部である指先の位置が変化しないように前記第１指リンクを変位させる接触判定動作の実行時における前記第１指関節接触トルク及び前記第２指関節接触トルクが共に０でない場合に、前記指先と前記物体とが接触していると判定する接触判定ステップと、
前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記第１指関節接触トルク、前記第２指関節接触トルク、及び前記第１指関節の角度の検出値に基づいて、前記物体から前記指先への反力である接触力を推定する接触力推定ステップと、
前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記第１指関節接触トルク及び前記接触力に基づいて、前記接触力の方向と前記第１指リンクの長さ方向とにより形成される接触角度を推定する接触角度推定ステップと、
前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記指先を前記物体側に微小量移動させるヤング率推定動作の実行時における前記物体の微小変形量及び前記接触力に基づいて、前記物体のヤング率を推定するヤング率推定ステップと、
前記ヤング率及び前記接触角度に基づいて、前記指先が前記物体と接触する際の制御剛性が前記物体の剛性を超えないように、前記第１指関節に対する前記ゲイン及び前記第２指関節に対する前記ゲインを調整するゲイン調整ステップと、
を備えるロボットハンドの制御方法。
【請求項１３】
前記接触判定ステップは、通常動作の実行時に前記第１指関節接触トルク及び前記第２指関節接触トルクが共に０でないことが検出された場合に、前記動作指令生成手段に対し前記接触判定動作を実行させる接触判定動作要求を出力するステップを有する、
請求項１２に記載のロボットハンドの制御方法。
【請求項１４】
前記接触判定ステップは、前記接触判定動作の実行時において前記第１指関節接触トルク及び第２指関節接触トルクが共に０である場合には、前記第１指リンクのうち前記指先以外の部分と前記物体とが接触していると判定するステップを有する、
請求項１２又は１３に記載のロボットハンドの制御方法。
【請求項１５】
前記接触判定ステップは、前記接触判定動作の実行時において前記第１指関節接触トルクが０であり且つ前記第２指関節接触トルクが０でない場合には、前記第２指リンクと前記物体とが接触していると判定するステップを有する、
請求項１２〜１４のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法。
【請求項１６】
前記接触判定ステップは、通常動作の実行時に前記第１指関節接触トルクから第Ｎ−１指関節接触トルク（Ｎは２以上の整数）が全て０であり且つ第Ｎ指関節接触トルクが０でない場合には、前記第Ｎ指リンクと前記物体とが接触していると判定するステップを有する、
請求項１２〜１５のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法。
【請求項１７】
前記接触判定ステップは、前記通常動作の実行時に全ての前記関節についての前記関節接触トルクが０の場合には、全ての前記リンクは前記物体と接触していないと判定するステップを有する、
請求項１２〜１６のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法。
【請求項１８】
前記接触力推定ステップは、下記式（８）により前記接触力を推定する、
請求項１２〜１７のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法。
【数２８】
0005614232.tif 000029
ただし、記号の意味は以下の通りである。
Ｆ：前記接触力
ｌ1：前記指先と前記第１指関節の間の長さ
ｌ2：前記第１指関節と前記第２指関節の間の長さ
θ1：前記第１指関節の角度
【請求項１９】
前記接触角度推定ステップは、下記式（９）により前記接触角度を推定する、
請求項１２〜１８のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法。
【数２９】
0005614232.tif 000030
ただし、記号の意味は以下の通りである。
θf：接触角度
Ｔ1：前記第１指関節接触トルク
Ｆ：前記接触力
ｌ1：前記指先と前記第１指関節の間の長さ
【請求項２０】
前記ヤング率推定ステップは、下記式（１０）により前記ヤング率を推定する、
請求項１２〜１９のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法。
【数３０】
0005614232.tif 000031
ただし、記号の意味は以下の通りである。
Ｒ：前記指先の曲率半径
Ｅ1：前記指先のヤング率
ν1：前記指先のポアソン比
ν2：固定パラメータ
ｄ：前記微小変形量
【請求項２１】
前記ゲイン調整ステップは、前記推定されたヤング率に基づいて、前記ロボットハンドの閉ループ系の剛性が前記物体の剛性に一致するように、前記第１指関節及び前記第２指関節の前記ゲインのみを調整する、
請求項１２〜２０のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法。
【請求項２２】
前記トルク指令生成ステップは、前記第１指関節及び前記第２指関節を位置比例速度比例制御により制御するステップを有し、
前記ゲイン調整ステップは、下記式（１１）〜（１４）により前記第１指関節及び前記第２指関節の前記ゲインを調整するステップを有する、
請求項１２〜２１のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法。
【数３１】
0005614232.tif 000032
【数３２】
0005614232.tif 000033
【数３３】
0005614232.tif 000034
【数３４】
0005614232.tif 000035
ただし、記号の意味は以下の通りである。
Ｋp1：前記第１指関節の位置比例制御ゲイン
Ｋvj1：前記第１指関節の速度比例制御ゲイン
Ｋp2：前記第２指関節の位置比例制御ゲイン
Ｋvj2：前記第２指関節の速度比例制御ゲイン
Ｊ1：前記第１指関節からみた前記指先と前記第１指関節の間の慣性モーメント
Ｊ2：前記第２指関節からみた前記第１指関節と前記第２指関節の間の慣性モーメント
ζ1：所望の減衰係数
ζ2：所望の減衰係数
【請求項２３】
複数のリンク及び前記リンク間を接続する複数の関節を備えるロボットハンドを制御するコンピュータ上で動作する、ロボットハンドの制御用プログラムであって、
前記コンピュータに、
請求項１２〜２２のいずれか１つに記載の方法を実行させる、
ロボットハンドの制御用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドの制御に関し、特に指先が周囲の物体に接触した場合の安全制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リンク機構を自律的に制御することにより各種作業を実行するロボットハンドは、周囲の物体に接触した場合に当該物体に危害を加えないようにする安全制御を必要とする。
【０００３】
図５は、一般的な危険回避制御装置１０１の機能的な構成を示している。危険回避制御装置１０１は、ロボット動作計画部１０２、動作手順・動作コマンド生成部１０３、動作モード情報部１０４、信号処理回路部１０５、各軸トルク変化量検出部１０６、接触・衝突判断対処指令生成部１０７、各軸目標値生成部１０８、各軸モータ駆動サーボ制御部１０９を備える。
【０００４】
ロボット動作計画部１０２は、人からまたはプログラムとして与えられるロボット作業指令を、各作業プロセスに必要となる動作手順に分解する。動作手順・動作コマンド生成部１０３は、ロボット動作計画部１０２で生成された動作手順に従って、動作コマンドを生成する。
【０００５】
動作モード情報部１０４は、動作手順・動作コマンド生成部１０３からのコマンドに基づいて、動作モードごとに設定した判断基準情報（各軸トルクの変化量の閾値）のうちその時の動作モードに対応するものを出力する。
【０００６】
信号処理回路部１０５は、アーム搭載移動ロボット１１０の各軸に設置した軸トルク検出器からの各軸トルクを入力する。各軸トルク変化量検出部１０６は、信号処理回路部１０５からの各軸トルクの変化量（以下、「各軸トルク変化量」と呼ぶ。）を検出する。
【０００７】
接触・衝突判断対処指令生成部１０７は、各軸トルク変化量検出部１０６からの各軸トルク変化量と動作モード情報部１０４からの判断基準情報を比較し、ある関節部の各軸トルクの変化量が判断基準情報よりも大きくなった場合、その関節軸より先端側に位置するアーム部において接触または衝突が生じたものと判断し、その時の動作モードに応じて、各軸目標値生成部１０８が動作手順・動作コマンド生成部１０３からのコマンドに従って生成した軌道目標値を調整するか、または各軸モータ駆動サーボ制御部１０９にモータを停止させる。
【０００８】
アーム搭載移動ロボット１１０は、各軸モータ駆動サーボ制御部１０９により制御され関節軸に設置された軸トルク検出器により各軸トルクを検出する。
【０００９】
また、特許文献１に係るアーム搭載移動ロボットは、上述のような仕組みにより、ロボットアームの各軸トルク変化量があらかじめ設定した閾値より大きい場合に、ロボットアームが周囲の人または物に接触したと判定し、動作軌道を修正するかモータの駆動を停止させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２２９８００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のような危険回避制御を用いると、ロボットハンドの指先における物体の接触を検出することができない場合がある。例えば、ロボットハンドの指先で物体を突くような場合に、接触を検出できない可能性が高い。また、物体にはそれぞれ物性が備わっており、理想的には各接触物の物性に適合した危険回避制御が行われるべきである。
【００１２】
そこで、本発明は、ロボットハンドの指先における物体の接触を確実に検出すると共に、当該物体の物性を推定し、当該物性に適合した危険回避制御を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様は、複数のリンク及び前記リンク間を接続する複数の関節を備えるロボットハンドの制御装置であって、受信した動作要求に応じて動作指令を出力する動作指令生成手段と、前記動作指令に応じて決定される前記各関節の目標角度及び前記関節毎に設定されるゲインに基づいて、前記各関節を駆動させるトルク指令を出力するトルク指令生成手段と、先端に位置する第１指リンクの付け根部分に設けられる第１指関節に対して出力された前記トルク指令によるトルク値から前記第１指リンクの重量及び慣性力に抗するためのトルク値を減算した第１指関節接触トルクと、前記第１指関節と連結する第２指リンクの付け根部分に設けられる第２指関節に対して出力されたトルク指令によるトルク値から前記第２指関節より先端側の部分の重量及び慣性力に抗するためのトルク値を減算した第２指関節接触トルクとに基づいて、前記第１指リンク又は前記第２指リンクと物体との接触を検出し、前記第１指リンクの先端部である指先の位置が変化しないように前記第１指リンクを変位させる接触判定動作の実行時における前記第１指関節接触トルク及び前記第２指関節接触トルクが共に０でない場合に、前記指先と前記物体とが接触していると判定する接触判定手段と、前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記第１指関節接触トルク、前記第２指関節接触トルク、及び前記第１指関節の角度の検出値に基づいて、前記物体から前記指先への反力である接触力を推定する接触力推定手段と、前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記第１指関節接触トルク及び前記接触力に基づいて、前記接触力の方向と前記第１指リンクの長さ方向とにより形成される接触角度を推定する接触角度推定手段と、前記指先が前記物体に接触していると判定された場合に、前記指先を前記物体側に微小量移動させるヤング率推定動作の実行時における前記物体の微小変形量及び前記接触力に基づいて、前記物体のヤング率を推定するヤング率推定手段と、前記ヤング率及び前記接触角度に基づいて、前記指先が前記物体と接触する際の制御剛性が前記物体の剛性を超えないように、前記第１指関節に対する前記ゲイン及び前記第２指関節に対する前記ゲインを調整するゲイン調整手段とを備えるロボットハンドの制御装置である。
【００１４】
上記態様に係る装置によれば、ロボットハンドの指先が物体に接触したか否かが判定され、当該物体のヤング率が推定される。そして、推定されたヤング率に基づいて、当該物体に危害が加えられないように第１指関節及び第２指関節の制御ゲインが調整される。
【００１５】
また、前記接触判定手段は、通常動作の実行時に前記第１指関節接触トルク及び前記第２指関節接触トルクが共に０でないことが検出された場合に、前記動作指令生成手段に対し前記接触判定動作を実行させる接触判定動作要求を出力することが好ましい。
【００１６】
また、前記接触判定手段は、前記接触判定動作の実行時において前記第１指関節接触トルク及び第２指関節接触トルクが共に０である場合には、前記第１指リンクのうち前記指先以外の部分と前記物体とが接触していると判定することが好ましい。
【００１７】
更に、前記接触判定手段は、前記接触判定動作の実行時において前記第１指関節接触トルクが０であり且つ前記第２指関節接触トルクが０でない場合には、前記第２指リンクと前記物体とが接触していると判定することが好ましい。
【００１８】
更にまた、前記接触判定手段は、通常動作の実行時に前記第１指関節接触トルクから第Ｎ−１指関節接触トルク（Ｎは２以上の整数）が全て０であり且つ第Ｎ指関節接触トルクが０でない場合には、前記第Ｎ指リンクと前記物体とが接触していると判定することが好ましい。
【００１９】
また、前記接触判定手段は、前記通常動作の実行時に全ての前記関節についての前記関節接触トルクが０の場合には、全ての前記リンクは前記物体と接触していないと判定することが好ましい。
【００２０】
また、下記発明の実施の形態において、前記接触力推定手段による前記接触力の推定、前記接触角度推定手段による前記接触角度の推定、前記ヤング率推定手段による前記ヤング率の推定、及び前記ゲイン調整手段による前記ゲインの調整の手法について、数式を挙げて具体的に示されている。
【００２１】
また、本発明の第２の態様は、上記制御装置と同様の技術的思想に基づく制御方法である。
【００２２】
更に、本発明の第３の態様は、上記制御装置及び制御方法と同様の技術的思想に基づく制御用プログラムである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ロボットハンドの指先における物体の接触を検出し、当該物体の物性に適合した危険回避制御を実現することできる。これにより、例えば柔らかい物体に対しては、ロボットハンドの本来の動作を犠牲にしてもロボットハンドを駆動するための出力トルクを十分に抑制することで、当該物体への危害を確実に防止することができる。また、硬い物体に対しては、ロボットハンドの駆動トルクの抑制を比較的小さくすることで、当該物体への危害を防止しつつ、ロボットハンドの本来の動作を続行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るロボットハンドの機能的な構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るハンド部のフリーボディー図である。
【図３】実施の形態１に係る駆動力制御部による制御の流れを示すフローチャートである。
【図４Ａ】実施の形態１における第１指関節角度と接触角度の時間変化を示すグラフである。
【図４Ｂ】実施の形態１における物体の変形量を示すグラフである。
【図４Ｃ】実施の形態１における第１指関節接触トルクと第２指関節接触トルクを示すグラフである。
【図４Ｄ】実施の形態１における接触力と接触力推定値を示すグラフである。
【図４Ｅ】実施の形態１における接触角度と接触角度推定値を示すグラフである。
【図４Ｆ】実施の形態１における接触物ヤング率と接触物ヤング率推定値を示すグラフである。
【図５】一般的な危険回避制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係るロボットハンド１の機能的な構成を示している。ロボットハンド１は、ハンド部１１及び駆動力制御部１２を備える。
【００２６】
ハンド部１１は、リンク機構２１、関節モータ２２、及び関節角度検出部２３を備える。リンク機構２１は、複数のリンク、リンク間を接続する関節機構等から構成される。リンク機構２１は、ロボットハンド１の使用目的に応じて設計され、例えば物体の把持、運搬等が可能となるように構成される。関節モータ２２は、電気信号に応じてその駆動軸が制御され、隣合うリンクの相対的な位置関係を変化させる。関節角度検出部２３は、各関節モータ２３の駆動軸の回転量及び回転方向を検出し、その検出結果を電気信号に変換して出力する。
【００２７】
駆動力制御部１２は、動作指令生成部３１、トルク生成指令部３２、接触判定部３３、接触力推定部３４、ヤング率推定部３５、接触角度推定部３６、及びゲイン調整部３７を備える。駆動力制御部１２は、ハンド部１１の指先が物体に接触したか否かを判定し、接触が確認された場合には当該物体のヤング率（接触物ヤング率）を推定し、当該接触物ヤング率に応じて、当該物体への危害を確実に防止できる範囲内で、指先の動きに直接関与するリンク機構２１の第１指関節及び第２指関節の駆動トルクを制御する。
【００２８】
動作指令生成部３１は、指先接触判定時には、接触判定部３３からの接触判定動作要求Ｒcに応じて接触判定動作指令Ｏcを出力する。また、動作指令生成部３１は、接触物ヤング率推定時には、ヤング率推定部３５からのヤング率推定動作要求Ｒyに応じてヤング率推定動作指令Ｏyを出力する。更に、動作指令生成部３１は、上記以外の場合、即ちハンド部１１の本来の動作を実行する場合には、通常動作指令Ｏwを出力する。
【００２９】
トルク生成指令部３２は、指先接触判定時には、関節角度検出値θが接触判定動作指令Ｏcに追従するようなトルク指令Ｔcを出力する。また、トルク生成指令部３２は、接触物ヤング率推定時には、関節角度検出値θがヤング率推定動作指令Ｏyに追従するようなトルク指令Ｔyを出力する。そして、トルク生成指令部３２は、ハンド部１１の指先が物体と接触している場合には、ヤング率推定部３５が算出した接触物ヤング率推定値E2に応じてゲイン調整部３７が設定する第１指関節制御ゲインＧ1及び第２指関節制御ゲインＧ2を用いて、関節角度検出値θが通常動作指令Ｏwに追従するようなトルク指令Ｔwを出力する。一方、ハンド部１１の指先が接触物に接触していない場合には、あらかじめ設定された第１指関節制御ゲインＧ1と第２指関節制御ゲインＧ2を用いて、関節角度検出値θが通常動作指令Ｏwに含まれる目標角度に追従するようなトルク指令Ｔwを出力する。
【００３０】
接触判定部３３は、ハンド部１１の指先又はその他の部分に物体が接触したか否かを判定し、その判定結果を指先接触判定結果Ｓとして出力する。
【００３１】
ここで、先ず図２においてハンド部１１の構成例を説明する。図２は、本実施の形態に係るハンド部１１の指のフリーボディー図である。図２において、第１指リンク４１、第１指関節５１、第２指リンク４２、及び第２指関節５２が示されている。
【００３２】
第１指リンク４１の一端が指先５０である。指先５０が物体に接触すると、指先５０には物体からの反力である接触力Ｆが掛かる。尚、図示しないが、通常は第２指関節５２に続いて第３指リンク、第３指関節、ロボットハンドの甲、ロボットハンドの手首関節、ロボットアームの前腕などが連結する。
【００３３】
接触判定部３３は、下記（１）〜（５）の手法により指先５０と物体との接触、又は指先５０以外の部分と物体との接触を検出する。
【００３４】
（１）トルク指令Ｔwの成分のうち第１指関節５１を駆動する第１指関節トルク指令Ｔ1rから重力と慣性による成分を減算したもの（以下「第１指関節接触トルクＴ1」と呼ぶ）と、第２指関節５２を駆動する第２指関節トルク指令Ｔ2rから重力と慣性による成分を減算したもの（以下「第２指関節接触トルクＴ2」と呼ぶ）の両方が非０となった場合、第１指リンク４１のどこかが物体に接触している可能性があると判断できるため、接触判定動作要求Ｒcを出力する。接触判定動作要求Ｒcを受信した動作指令生成部３１は、第１指リンク４１の指先５０の位置はそのままでｓｇｎ（Δθ1）＝−ｓｇｎ（ΔＴ1）を満足するような接触判定動作指令Ｏcを出力する。その後、第１指関節接触トルクＴ1と第２指関節接触トルクＴ2の両方が非０のままである場合（第１指関節５１を動かしても第１指リンク４１にトルクがかかっている場合）には、「指先５０が物体に接触した」と判定する。
【００３５】
（２）一方、上記ｓｇｎ（Δθ1）＝−ｓｇｎ（ΔＴ1）を満足するような接触判定動作指令Ｏcを出力した後、第１指関節接触トルクＴ1と第２指関節接触トルクＴ2の両方が０となった場合（第１指関節５１を動かすことにより第１指リンク４１が物体から離れた場合）には、「第１指リンク４１の指先５０以外の部分が物体に接触した」と判定する。
【００３６】
（３）また、上記ｓｇｎ（Δθ1）＝−ｓｇｎ（ΔＴ1）を満足するような接触判定動作指令Ｏcを出力した後、第１指関節接触トルクＴ1が０で、第２指関節接触トルクＴ2が非０となった場合には、「第２指リンク４２が物体に接触した」と判定する。
【００３７】
（４）更に、上記ｓｇｎ（Δθ1）＝−ｓｇｎ（ΔＴ1）を満足するような接触判定動作指令Ｏcを出力した後、第１指関節接触トルクＴ1から第Ｎ−１指関節接触トルクＴN-1（Ｎは２以上の整数）が全て０で、第Ｎ指関節接触トルクＴNのみが非０となった場合、「第Ｎ指リンクが物体に接触した」と判定する。
【００３８】
（５）更にまた、全ての指関節接触トルクが０の場合、「ハンド部１１は物体に接触していない」と判定する。
【００３９】
接触力推定部３４は、第１指関節接触トルクＴ1、第２指関節接触トルクＴ2、及び関節角度検出値θに基づいて、接触力の絶対値を推定し、接触力推定値Ｆとして出力する。
【００４０】
ヤング率推定部３５は、接触力推定部３４からの接触力推定値Ｆ及び接触角度推定部３６からの接触角度推定値θfを受信すると、ヤング率推定動作要求Ｒyを動作指令生成部３１に対して出力する。ヤング率推定動作要求Ｒyを受信した動作指令生成部３１は、接触角度推定値θfに基づいて指先５０の位置を物体に押し付ける方向に微小量（以下「微小変形量ｄ」と呼ぶ）動作させるようなヤング率推定動作指令Ｏyを出力する。そして、ヤング率推定部３５は、微小変形量ｄ及びヤング率推定動作指令Ｏyによる動作時における接触力推定値Ｆに基づいて、当該物体のヤング率の推定値である接触物ヤング率推定値Ｅ2を出力する。
【００４１】
接触角度推定部３６は、第１指関節接触トルクＴ1及び接触力推定値Ｆに基づいて、接触力Ｆが指先５０に加わる角度の推定値である接触角度推定値θfを出力する。
【００４２】
ゲイン調整部３７は、接触物ヤング率推定値Ｅ2及び接触角度推定値θf基づいて、ハンド部１１の指が接触している物体を傷つけないようにトルク生成指令部３２の第１指関節制御ゲインＧ1及び第２指関節制御ゲインＧ2を調整する。この時、その他の制御ゲイン、即ちロボットハンド１の他の関節を制御する制御ゲインは調整されない。
【００４３】
上記駆動力制御部１２は、マイクロプロセッサ等を用いたプログラマブル電子制御系、各種電気回路（論理回路）の組み合わせ等により構成される。
【００４４】
以下に、図１に示す各ブロックの具体的な動作原理について説明する。
【００４５】
第１指関節接触トルクＴ1及び第２指関節接触トルクＴ2は、図２から下記式（１），（２）となる。
【数１】
0005614232.tif 000002
【数２】
0005614232.tif 000003
【００４６】
ただし、ｌ1は第１指リンク４１の長さ、ｌ2は第２指リンク４２の長さである。式（１）と式（２）を接触力Ｆと、接触角度θfについて解くとそれぞれ下記式（３），（４）が得られる。
【数３】
0005614232.tif 000004
【数４】
0005614232.tif 000005
【００４７】
接触力推定部３４は、式（３）により接触力推定値Ｆを推定し、接触角度推定部３６は、式（４）により接触角度推定値θfを推定する。ここでは、簡単のため接触力と接触力推定値はともに同じ記号Ｆで表し、接触角度と接触角度推定値はともに同じ記号θfで表す。
【００４８】
一方、接触力ＦはK.L. Johnson, "Contact Mechanics", Cambridge University Press, 1985により、下記式（５）と表される。
【数５】
0005614232.tif 000006
【００４９】
ただし、Ｅ＊は有効ヤング率、Ｒは指先曲率半径、ｄは微小変形量、Ｅ1は指先５０のヤング率、ν1は指先５０のポアソン比、Ｅ2は接触物ヤング率、ν2は接触物のポアソン比である。ここで、指先ヤング率Ｅ1と指先ポアソン比ν1は、ロボットハンド１の設計値より既知である。式（５）を接触物ヤング率Ｅ2について解くと下記式（数６）を得る。
【数６】
0005614232.tif 000007
【００５０】
ポアソン比は０と０．５の間の値を取るが、式（６）において接触物ポアソン比ν2は２乗の形で表れるのでν2＝０．２５に固定すると、接触物ヤング率Ｅ2の誤差は（０．５＾２−０．２５＾２）／（１−０．５＾２）・１００＝２５［％]以内となる。本実施の形態において、接触物ヤング率Ｅ2は接触する物体により桁が大きく異なる物性値であり、後述する制御ゲインの設定においても２５［％]の誤差は無視できると考えられる（接触物ヤング率推定値Ｅ2の２５［％]誤差は、後述の制御ゲインの１５［％]に相当する）。従って、接触物ポアソン比ν2を０．２５に固定する。ヤング率推定部３５は、式（６）により接触物ヤング率推定値Ｅ2を算出する。ここで、簡単のため、接触物ヤング率と接触物ヤング率推定値はともに同じ記号Ｅ2で表す。
【００５１】
ハンド部１１の指が接触する物体を傷つけないためには、当該指をフィードバック制御した場合の剛性（以下、「制御剛性」と呼ぶ）が、物体の接触部分における剛性以下であればよい。たとえば、第１指関節５１を位置比例速度比例制御する場合、図２のロボットハンドの指の閉ループ系運動方程式は下記式（７），（８）と表される。
【数７】
0005614232.tif 000008
【数８】
0005614232.tif 000009
【００５２】
ただし、Ｊ1は第１指関節５１から見た第１指リンク４１の慣性モーメント（以下、「第１指リンク慣性モーメント」と呼ぶ）、Ｋp1は第１指関節５１の位置比例制御ゲイン（以下、「第１指関節位置比例制御ゲイン」と呼ぶ）、Ｋvj1は第１指関節５１の速度比例制御ゲイン（以下、「第１指関節速度比例制御ゲイン」と呼ぶ）、Ｊ2は第２指関節５２から見た第１指リンク４１と第２指リンク４２を合わせた慣性モーメント（以下、「第１第２指リンク慣性モーメント」と呼ぶ）、Ｋp2は第２指関節５２の位置比例制御ゲイン（以下、「第２指関節位置比例制御ゲイン」と呼ぶ）、Ｋvj2は第２指関節５２の速度比例制御ゲイン（以下、「第２指関節速度比例制御ゲイン」と呼ぶ）である。また、式（７），（８）において、第１指リンク４１と第２指リンク４２に掛かる重力の項と、それを支える第１指関節トルク指令Ｔr1と第２指関節トルク指令Ｔr2の成分は相殺されている。
【００５３】
第１指関節角度θ1のみに起因する上述の微小変形量ｄは、図２より下記式（９）と表される。
【数９】
0005614232.tif 000010
【００５４】
式（１），（７），（９）より下記式（１０）が得られる。
【数１０】
0005614232.tif 000011
【００５５】
ただし、Ｍ1は第１指リンク４１の等価質量、Ｄ1は第１指リンク４１の等価粘性係数、Ｋ1は第１指リンク４１の等価剛性である。
【００５６】
同様に、第２指関節角度θ2のみに起因する上述の微小変形量ｄは、図２より下記式（１１）と表される。
【数１１】
0005614232.tif 000012
【００５７】
ここで、θ2は第２指関節５２の角度である第２指関節角度を示す。式（２），（８），（１１）より、下記式（１２）が得られる。
【数１２】
0005614232.tif 000013
【００５８】
ただし、Ｍ2は第２指リンク４２の等価質量、Ｄ2は第２指リンク４２の等価粘性係数、Ｋ2は第２指リンク４２の等価剛性、δは第１指関節角度θ1、接触角度θf、第１指リンク長さｌ1、第２指リンク長さｌ2によって決定される定数である。制御剛性が接触物の接触部分における剛性と同じとなる条件は、式（１０）より下記式（１３）で表される。
【数１３】
0005614232.tif 000014
【００５９】
ただし、ｌは接触物の表面層厚さであり、本実施の形態では指先５０による接触で影響を与えうる厚さである指先曲率半径Ｒと同じとした（ｌ＝Ｒ）。また、式（１０）より第１指関節５１の所望の減衰係数（以下、「第１指関節減衰係数ζ1」と呼ぶ）は、下記式（１４）と表される。
【数１４】
0005614232.tif 000015
【００６０】
式（１３），（１４）を第１指関節位置比例制御ゲインＫp1と第１指関節速度比例制御ゲインＫvj1について解くと下記式（１５），（１６）が得られる。
【数１５】
0005614232.tif 000016
【数１６】
0005614232.tif 000017
【００６１】
同様に第２指関節位置比例制御ゲインＫp2と第２指関節速度比例制御ゲインＫvj2は、式（１２）より下記式（１７），（１８）と求められる。
【数１７】
0005614232.tif 000018
【数１８】
0005614232.tif 000019
【００６２】
ただし、ζ2は第２指関節５２の所望の減衰係数（以下、「第２指関節減衰係数」と呼ぶ）である。
【００６３】
関節ゲイン調整部３７は、トルク生成指令部３２の制御ゲインのうち第１指関節５１と第２指関節５２を制御する制御ゲインＫp1，Ｋvj1，Ｋp2，Ｋvj2のみを式（１５）から式（１８）により調整することにより、接触物ヤング率Ｅ2に応じて接触物を傷つけない適切な制御剛性（たとえば、式（７）の制御剛性）によりハンド部１１を制御する。
【００６４】
ここで、上述の接触物ヤング率推定値Ｅ2に生じる最大２５［％]の誤差は、式（１５）から式（１８）に示すように各制御ゲインに対して１−√１．２５＝−０．１５または１−√０．７５＝０．１５の割合、すなわち最大１５［％]の誤差となって現れる。しかしながら、サービスロボットに要求される動作精度に対して１５［％]は無視できる誤差である。
【００６５】
図３は、本実施の形態に係る駆動力制御部１２による制御の流れを示している。接触判定部３３（図１参照）は、第１指関節接触トルクＴ1及び第２指関節接触トルクＴ2が共に非０であるか否かを判定し（Ｓ１）、非０である場合（Ｙ）には、接触判定動作要求Ｒcを出力する（Ｓ２）。Ｒcの出力を受けて、動作指令生成部３１は接触判定動作指令Ｏcを出力し、トルク生成指令部３２はＯcに応じてトルク指令Ｔcを出力する（Ｓ３）。
【００６６】
次いで、接触判定部３３は、Ｔcに含まれるＴ1及びＴ2が非０であるか否かを判定し（Ｓ４）、非０である場合（Ｙ）には、指先５０が物体に接触していると判定し（Ｓ５）、指先接触判定結果Ｓを出力する（Ｓ６）。Ｓの出力を受けて、接触力推定部３４は接触力推定値Ｆを推定して出力し、接触角度推定部３６は接触角度推定値θfを推定して出力する（Ｓ７）。Ｆ及びθfの出力を受けて、ヤング率推定部３５はヤング率推定動作要求Ｒyを出力する（Ｓ８）。Ｒyの出力を受けて、動作指令生成部３１はヤング率推定動作指令Ｏyを出力し、トルク生成指令部３２はＯyに応じてトルク指令Ｔyを出力する（Ｓ９）。その後、ヤング率推定部３５は、Ｆ及び関節角度検出値θに基づいて接触物ヤング率推定値Ｅ2を推定して出力する（Ｓ１０）。ゲイン調整部３７は、Ｅ2及びθf基づいて、第１指関節制御ゲインＧ1及び第２指関節制御ゲインＧ2を調整する（Ｓ１１）。そして、動作指令生成部３１は、調整されたＧ1及びＧ2を用いて通常動作指令Ｏwを出力し、トルク生成指令部３２はＯwに応じてトルク指令Ｔwを出力する（Ｓ１２）。
【００６７】
ステップＳ４において、Ｔ１及びＴ２が共に非０ではない場合（Ｎ）には、接触判定部３３は、Ｔ１及びＴ２が共に０であるか否かを判定する（Ｓ１５）。ステップＳ１５において、Ｔ１及びＴ２が共に０である場合（Ｙ）には、第１指リンク４１のうち指先５０以外の部分が物体に接触していると判定され（Ｓ１６）、これに応じて他の適宜な制御が実行される（Ｓ１７）。一方、ステップＳ１５において、Ｔ１及びＴ２が共に０でない場合（Ｎ）には、Ｔ１が０であり且つＴ２が非０であるか否かが判定される（Ｓ２０）。ステップＳ２０において、Ｔ１が０であり且つＴ２が非０でない場合（Ｎ）には、ステップＳ１に戻り、Ｔ１が０であり且つＴ２が非０である場合（Ｙ）には、第２指リンク４２が物体に接触していると判定され（Ｓ２１）、これに応じて他の適宜な制御が実行される（Ｓ２２）。
【００６８】
ステップＳ１において、Ｔ１及びＴ２が共に非０ではない場合（Ｎ）には、接触判定部３３は、Ｔ1及びＴ2だけでなく、図示しない第３番目から第Ｎ番目の関節の接触トルクＴ3〜ＴNについて判定し（Ｓ３０）、Ｔ1〜ＴN-1が０であり且つＴNが非０である場合（Ｙ）には、第Ｎ指リンクが物体に接触していると判定され（Ｓ３１）、これに応じて他の適宜な制御が実行される（Ｓ３２）。一方、ステップＳ３０において、Ｔ1〜ＴN-1が０であり且つＴNが非０ではない場合（Ｎ）には、Ｔ1〜ＴNが全て０であるか否かを判定される（Ｓ３５）。ステップＳ３５において、Ｔ1〜ＴNが全て０である場合（Ｙ）には、ハンド部１１を構成するいずれのリンクも物体に接触していないと判定され（Ｓ３６）、通常動作のＯw及びＴwが出力され、Ｔ1〜ＴNが全て０ではないと判定された場合（Ｎ）には、ステップＳ１に戻る。
【００６９】
以上のように、本実施の形態に係るロボットハンド１によれば、ハンド部１１の指先５０が物体に接触したか否かを判定し、当該物体のヤング率を推定し、接触物のヤング率に応じて調整した第１指関節５１と第２指関節５２の制御ゲインＧ1，Ｇ2に基づいて、当該物体を傷つけないようにロボットハンド１を制御することができる。
【００７０】
以下に、実施の形態１に係るロボットハンド１のシミュレーション結果を示す。シミュレーションに用いた数値は以下の通りである。
ｌ1＝２０×１０＾−３[ｍ]、
ｌ2＝２０×１０＾−３[ｍ]、
Ｅ1＝１０６×１０＾９[Ｐａ]、
ν1＝０．３９、
Ｅ2＝２×１０＾３[Ｐａ]、
ν2＝０．４５、
Ｒ＝５×１０＾−３[ｍ]、
ζ1＝１、
ζ2＝１、
ｍ1＝３０×１０＾−３[ｋｇ]、
ｍ2＝３０×１０＾−３[ｋｇ]、
ｒ1＝５×１０＾−３[ｍ]、
ｒ2＝５×１０＾−３[ｍ]
【００７１】
ただし、ｍ1は第１指リンク４１の質量、ｍ2は第２指リンク４２の質量、ｒ1は第１指リンク４１の半径、ｒ2は第２指リンク４２の半径である。
【００７２】
本シミュレーションは、図２に示すロボットハンド１の指を曲げる動作中に物体と接触した場合の数値計算例を示す。
【００７３】
図４Ａは、第１指関節角度θ1と接触角度θfの時間変化を示す。実線は第１指関節角度θ1、破線は接触角度θfを表す。図４Ａに示すように、上述の通常動作指令Ｏwに従って第１指関節５１を曲げ、０．５[ｓ]において物体とハンド部１１の指とが接触した。そして、上述の指先接触判定用指令Ｏcにより指先５０が接触したことを確認した後、０．５５[ｓ]まで上述の接触物ヤング率推定用指令Ｏyにより動作し、０．５５[ｓ]において第１指関節５１と第２指関節５２の制御ゲインＫp1，Ｋvj1，Ｋp2，Ｋvj2が調整された。その後、指先５０を同じ位置に保っている。
【００７４】
図４Ｂは、物体の変形量を示す。図４Ｂが示すように、０．５[ｓ]においてハンド部１１の指が物体に接触するまではハンド部１１から物体に対して力が加わっていないため、物体の変形量は０である。０．５[ｓ]において指が物体に接触し、指先５０が接触したことが判定されている。その後、物体の変形量は増加し始め、接触物ヤング率推定用指令Ｏyにより物体の変形量が１×１０＾−３[ｍ]となるまで増加する。０．５５[ｓ]において接触物ヤング率Ｅ2の推定が完了し、第１指関節５１と第２指関節５２の制御ゲインＫp1，Ｋvj1，Ｋp2，Ｋvj2が調整される。その後、指先５０は同じ位置に保たれ、物体の変形量は一定に保たれている。
【００７５】
図４Ｃは、第１指関節接触トルクＴ1と第２指関節接触トルクＴ2を示す。実線は第１指関節接触トルクＴ1であり、破線は第２指関節接触トルクＴ2である。０．５[ｓ]において指先接触判定用指令Ｏcにより、第１指関節角度θ1を増加させても第１指関節接触トルクＴ1と第２指関節接触トルクＴ2は共に０とならない。そのため、接触判定部３３は、指先５０が物体と接触したと判定し、接触力Ｆの推定、接触角度θfの推定、接触物ヤング率Ｅ2の推定を継続している。第１指関節接触トルクＴ1と第２指関節接触トルクＴ2は共に、０．５[ｓ]と０．５５[ｓ]の間、接触物ヤング率推定用指令Ｏyによって指先５０が物体に押し込まれるにしたがって増加し、その後指先５０の位置を保っているため一定値を取っている。０．５[ｓ]において指先５０が物体に接触した後、第２指関節接触トルクＴ2が第１指関節接触トルクＴ1よりも大きな値を取っているのは、第２指関節５２の方が、第１指関節５１よりも物体から離れているためである。
【００７６】
図４Ｄは、接触力と接触力推定値を示す。実線は接触力推定値、破線は接触力を示す。同図が示すように、接触力推定部３４によって算出された接触力推定値は接触力と一致している。
【００７７】
図４Ｅは接触角度と接触角度推定値を示す。実線は接触角度推定値、破線は接触角度を示す。同図が示すように、接触角度推定部３６によって算出された接触角度推定値は接触角度と一致している。
【００７８】
図４Ｆは、接触物ヤング率と接触物ヤング率推定値を示す。実線は接触物ヤング率推定値、破線は接触物ヤング率を示す。同図において、接触物ヤング率推定値は０．５[ｓ]において指先５０の接触を確認した直後に推定されていることが示されている。接触物ポアソン比ν2は０．４５であるのに対し、上述のようにヤング率推定部３５では式（６）のν2を０．２５に固定しているため、接触物ヤング率推定値は実際の接触物ヤング率よりも（０．４５＾２−０．２５＾２）／（１−０．４５＾２）・１００＝１７［％]大きい値を取っている。接触物ヤング率推定値の１７［％]の誤差は、制御ゲインに対して１−√１．１７＝−０．０８の割合、すなわち８［％]の誤差しか生じないので、サービスロボットに要求される動作精度に対して無視できる誤差である。
【００７９】
図４Ａ〜４Ｆの結果に基づいて、関節ゲイン調整部３７が式（１５）から式（１８）を用いて算出した制御ゲインは、それぞれＫp1＝８．４９[ｓ＾−１]、Ｋvj1＝１．４２×１０＾−４［Ｎ・ｍ・ｓ／ｒａｄ]、Ｋp2＝９．３９[ｓ＾−１]、Ｋvj2＝１．１３×１０＾−３[Ｎ・ｍ・ｓ／ｒａｄ]となった。このことから、第１指関節５１は速度ループが５．４１[Ｈｚ]、位置ループが８．４９[Ｈｚ]、第２指関節５２は速度ループが５．９８[Ｈｚ]、位置ループが９．３９[Ｈｚ]のバンド幅で、接触物ヤング率に応じてその剛性と同程度の制御剛性により柔軟なハンド部１１の制御を実施していることが分かる。
【００８０】
ただし、上述の制御ゲインの算出において使用した第１指リンク慣性モーメントＪ1と第１第２指リンク慣性モーメントＪ2は、下記式（１９），（２０）により算出した。
【数１９】
0005614232.tif 000020
【数２０】
0005614232.tif 000021
【００８１】
ここで、Ｊ10は第１指リンク４１の重心周りの慣性モーメント、Ｊ20は第２指リンク４２の重心周りの慣性モーメントであり、重心位置はそれぞれ第１指リンク４１、第２指リンク４２を２等分した点に位置するとした。
【００８２】
以上のように、本実施の形態に係るロボットハンド１によれば、ハンド部１１の指先５０が物体に接触したか否かを判定し、当該物体のヤング率を推定し、接触物のヤング率に応じて調整した第１指関節５１と第２指関節５２の制御ゲインＫp1，Ｋvj1，Ｋp2，Ｋvj2に基づいて、当該物体を傷つけないようにロボットハンド１を制御することができる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、例えば家事手伝いロボット、接客ロボット、介護ロボット、リハビリロボット等のロボットハンドを備えたサービスロボット全般に適用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１  ロボットハンド
１１  ハンド部
１２  駆動力制御部
２１  リンク機構
２２  関節モータ
２３  関節角度検出部
３１  動作指令生成部
３２  トルク指令生成部
３３  接触判定部
３４  接触力推定部
３５  ヤング率推定部
３６  接触角度推定部
３７  ゲイン調整部
４１  第１指リンク
４２  第２指リンク
５０  指先
５１  第１指関節
５２  第２指関節
Ｏc  接触判定動作指令
Ｏy  ヤング率推定動作指令
Ｏw  通常動作指令
Ｔc，Ｔy，Ｔw  トルク指令
Ｔ1  第１指関節接触トルク
Ｔ2  第２指関節接触トルク
Ｒc  接触判定動作要求
Ｒy  ヤング率推定動作要求
Ｓ  指先接触判定結果
Ｆ  接触力推定値
θ  関節角度検出値
θf  接触角度推定値
Ｅ2  接触物ヤング率推定値
Ｇ1  第１指関節制御ゲイン
Ｇ2  第２指関節制御ゲイン
【図１】
0005614232.tif 000036
【図２】
0005614232.tif 000037
【図３】
0005614232.tif 000038
【図４Ａ】
0005614232.tif 000039
【図４Ｂ】
0005614232.tif 000040
【図４Ｃ】
0005614232.tif 000041
【図４Ｄ】
0005614232.tif 000042
【図４Ｅ】
0005614232.tif 000043
【図４Ｆ】
0005614232.tif 000044
【図５】
0005614232.tif 000045