(57)【要約】  本発明は、対象物が配置されている状況の影響を可及的に受けることなく、当該対象物の把持を可能とする。本発明は、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムであって、対象物をずらしてからその把持を行うずらし把持を実行する。そして、そのずらし把持のために、第１動作決定部により、把持対象物を、把持対象物とは異なる他の物体に押し付けながらずらす第１動作のために第１指部を接触させる第１動作用接触面が決定され、第２動作決定部により、第１動作用接触面と異なる把持対象物の表面であって、ずらされた状態にある把持対象物を把持する第２動作のための第２動作用接触面が決定される。
2018212194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対象物が収容されている収容容器から、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって該収容されている対象物を取り出すための把持システムであって、
前記複数の対象物のうち把持の対象となる把持対象物を、前記収容容器に収容されている状態のそれぞれの前記対象物の露出面積又は露出割合に基づいて決定する把持対象物決定部と、
前記把持対象物を、該把持対象物とは異なる他の物体に押し付けながらずらす第１動作のために、前記少なくとも２本の指部のうち第１指部を接触させる第１動作用接触面を決定する第１動作決定部と、
前記第１動作用接触面と異なる前記把持対象物の表面であって、前記第１動作によりずらされた状態にある該把持対象物を把持する第２動作のために前記少なくとも２本の指部のうち第２指部を接触させる第２動作用接触面を決定する第２動作決定部と、
を備える、把持システム。
【請求項２】
前記第１動作が、前記把持対象物の側面を前記他の物体に押し付けながら該把持対象物をずらし上げる動作である場合、
前記第１動作決定部は、前記収容容器に収容されている状態の前記把持対象物における各側面の露出面積又は露出割合に基づいて、前記第１動作接触面を決定する、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項３】
前記第１動作が、前記把持対象物の底面を前記他の物体に押し付けながら該把持対象物を移動させる動作である場合、
前記第１動作決定部は、前記把持対象物における上面を前記第１動作接触面に決定する、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項４】
前記ハンド機構の前記指部により挟んで把持するための所定の把持面が露出している前記対象物が前記収容容器内に存在しているか否かを判定する判定部をさらに備え、
前記判定部によって、前記所定の把持面が露出している前記対象物が前記収容容器内に存在していないと判定されたときに、前記把持対象物決定部が、前記収容容器に収容されている状態のそれぞれの前記対象物の露出面積に基づいて前記把持対象物を決定する、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の把持システム。
【請求項５】
前記対象物の位置及び前記収容容器における該対象物の並びに関する情報を少なくとも含む環境情報を取得する取得部をさらに備え、
前記把持対象物決定部は、前記収容容器に収容されている状態のそれぞれの前記対象物の露出面積を前記環境情報に基づいて算出し、
前記第１動作決定部は、前記第１動作接触面を前記環境情報に基づいて決定し、
前記第２動作決定部は、前記第２動作接触面を前記環境情報に基づいて決定する、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の把持システム。
【請求項６】
前記対象物の位置及び前記収容容器における該対象物の並びに関する情報を少なくとも含む環境情報を取得する取得部をさらに備え、
前記判定部は、前記所定の把持面が露出している前記対象物が前記収容容器内に存在しているか否かを前記環境情報に基づいて判定する、
請求項４に記載の把持システム。
【請求項７】
前記第２指部は、前記少なくとも２本の指部のうち前記第１指部とは異なる指部である
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の把持システム。
【請求項８】
前記第２動作は、前記第１動作用接触面に前記第１指部を接触させて前記把持対象物をずらすことで露出された状態に至った前記第２動作用接触面の一部に、前記少なくとも２本の指部のうち前記第１指部と異なる前記第２指部を接触させ、該第２指部と、前記第１動作用接触面に接触させている前記第１指部とによって前記把持対象物を把持する把持動作である、
請求項２に記載の把持システム。
【請求項９】
前記把持対象物決定部は、前記複数の対象物のうち、前記収容容器又は隣接する他の対象物によって隠されていない側面の露出面積又は露出割合が最大となる対象物を前記把持対象物として決定する、
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の把持システム。
【請求項１０】
前記把持対象物が、複数の側面を有する場合、
前記第１動作決定部は、前記他の物体に接触している前記把持対象物の所定の側面に対となる、該把持対象物の他の側面のうち、前記収容容器又は隣接する他の対象物によって隠されていない部分の露出面積又は露出割合が最大となる露出最大側面を前記第１動作用接触面と決定する、
請求項２に記載の把持システム。
【請求項１１】
前記第２動作決定部は、前記所定の側面を前記第２動作用接触面として決定する、
請求項１０に記載の把持システム。
【請求項１２】
前記把持対象物を所定の方向に傾倒する傾倒動作の実施が可能か否かを判定する傾倒可否判定部と、
前記傾倒可否判定部により前記傾倒動作の実施が可能であると判定されたときに、前記傾倒動作のための傾倒動作パラメータを決定する傾倒動作決定部と、を更に備え、
前記傾倒可否判定部により前記傾倒動作の実施が可能ではないと判定されたときに、前記第１動作決定部が前記第１動作用接触面を決定し、且つ前記第２動作決定部が前記第２動作用接触面を決定し、
前記傾倒可否判定部により前記傾倒動作の実施が可能であると判定されたときに、前記傾倒動作決定部は、前記傾倒動作のために前記少なくとも２本の指部のうち１本の指部を接触させる、前記傾倒動作パラメータの１つである傾倒時第１接触面と前記所定の方向と、を決定するとともに、該傾倒動作により傾倒された状態にある該把持対象物を把持する傾倒時把持動作のために、前記少なくとも２本の指部のうち前記傾倒動作用接触面に接触している前記指部と異なる指部を接触させる、前記傾倒動作パラメータの１つである傾倒時第２接触面を決定する、
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の把持システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の手の構造を模したエンドエフェクタやハンド機構等を用いて対象物を把持する技術が多く開発されている。例えば、特許文献１には、対象物を吸引により吸着させる吸着装置を利用したエンドエフェクタに関する技術が開示されている。当該エンドエフェクタは、３本の指部を有しており、各指部は、複数のアクチュエータによって、自転し、且つ基節骨、第１中節骨、第２中節骨、末節骨が回転駆動や相対的な屈折駆動される。このように各指部が多自由度に駆動されることで、各指部に設けられた吸着装置を、対象物の表面の法線方向に沿って該対象物に接近させて、吸着装置による吸引効果を対象物に作用させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５２５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハンド機構により対象物を把持しようとする場合、当該対象物を挟めるようにハンド機構が有する指部を対象物に対して配置する必要がある。そのため対象物の周囲に指部を配置するための空間が無い場合や、指部で把持するために当該指部が接触する対象物の所定の表面が露出していない場合には、ハンド機構による対象物の把持が困難となる。例えば、同種類の対象物が複数個容器などに並べて置かれている状態において、対象物を１個ずつ把持しようとする場合には、隣接する対象物や容器等が障害となってハンド機構による対象物の把持が困難となり得る。【０００５】
このような場合、従来においては、広く対象物を吸引する吸着装置を備える把持装置が利用されている。ただし、このような吸着装置を利用する場合、その吸引力を対象物に適切に作用させるために、対象物の形状や構造等に応じて吸着装置を準備する必要があり、対象物の把持システムとしての汎用性が大きく阻害される。また、対象物の表面素材、形状によっては吸着装置による吸引力が作用しにくい場合やその吸引痕跡が残ってしまう場合もあり、やはり汎用性の高い把持システムを提供するまでには至っていないのが現状である。【０００６】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、対象物が配置されている状況の影響を可及的に受けることなく当該対象物の把持を可能とする、汎用性の高い把持システム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】
本発明において、上記課題を解決するために、把持対象物の把持を可能とすべく把持対象物をずらす構成を採用した。その上で、把持対象物をずらす動作の内容、及びずらされた把持対象物の把持に関する動作内容を決定する。このような構成により、対象物の配置状況の影響を受けにくい把持の実現が可能となる。【０００８】
詳細には、本発明は、複数の対象物が収容されている収容容器から、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって該収容されている対象物を取り出すための把持システムであって、前記複数の対象物のうち把持の対象となる把持対象物を、前記収容容器に収容されている状態のそれぞれの前記対象物の露出面積に基づいて決定する把持対象物決定部と、前記把持対象物を、該把持対象物とは異なる他の物体に押し付けながらずらす第１動作のために、前記少なくとも２本の指部のうち第１指部を接触させる第１動作用接触面を決定する第１動作決定部と、前記第１動作用接触面と異なる前記把持対象物の表面であって、前記第１動作によりずらされた状態にある該把持対象物を把持する第２動作のために前記少なくとも２本の指部のうち第２指部を接触させる第２動作用接触面を決定する第２動作決定部と、を備える。【０００９】
また、本発明は、複数の対象物が収容されている収容容器から、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって該収容されている対象物を取り出すための把持システムであって、前記収容容器の位置と、該対象物の位置及び該収容容器における該対象物の並びに関する情報を少なくとも含む環境情報を取得する取得部と、前記環境情報に基づいて、前記収容容器に収容されている前記対象物を把持するときに、対となる方向から前記ハンド機構の前記指部により挟んで把持するための所定の把持面が露出しているか否かを判定する判定部と、前記複数の対象物のうち把持の対象となる把持対象物を決定する把持対象物決定部と、を備えてもよい。そして、前記把持対象物決定部は、前記判定部により前記所定の把持面が露出していないと判定されたときに、前記環境情報から算出される、前記収容容器に収容されている状態のそれぞれの前記対象物の露出面積に基づいて、前記把持対象物を決定してもよい。更に、上記把持システムは、前記環境情報から算出される、前記収容容器に収容されている状態の前記把持対象物の露出面積に基づいて、該把持対象物を、該把持対象物とは異なる他の物体に押し付けながらずらす第１動作のために、前記少なくとも２本の指部のうち第１指部を接触させる第１動作用接触面を決定する第１動作決定部と、前記第１動作用接触面と異なる前記把持対象物の表面であって、前記第１動作によりずらされた状態にある該把持対象物を把持する第２動作のための第２動作用接触面を決定する第２動作決定部と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
対象物が配置されている状況の影響を可及的に受けることなく、当該対象物の把持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係るロボットアームの概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るハンド機構の斜視図である。
【図３】実施例に係るハンド機構の上面図である。
【図４】実施例に係るハンド機構の指部の側面図である。
【図５】実施例に係るハンド機構の指部の先端部側を図４の矢印Ａの方向から見た図である。
【図６】実施例に係るハンド機構の、ベース部における指部の接続部近傍部分の内部構造、および、指部における基端部および第２関節部の内部構造を示す図である。
【図７】実施例に係るハンド機構の指部における第２関節部の可動範囲を示す図である。
【図８】実施例に係るハンド機構の、指部における第１関節部および第２指リンク部の内部構造を示す図である。
【図９】実施例に係るハンド機構の指部における第１関節部の可動範囲を示す図である。
【図１０】実施例に係るハンド機構の指部の第１指リンク部の先端側における感圧センサの配置を示す図である。
【図１１】実施例に係る制御装置に含まれる各機能部を示すブロック図である。
【図１２】実施例に係る把持システムで実行される、第１の把持制御のフローチャートである。
【図１３】収容容器における複数の対象物の配置状態の一例を示す図である。
【図１４】収容容器に配置された対象物に関する環境情報の一部を示す図である。
【図１５】実施例に係るハンド機構で行われる直接把持を示す図である。
【図１６】実施例に係るハンド機構で行われるずらし把持を説明するための第１の図である。
【図１７】実施例に係るハンド機構で行われるずらし把持を説明するための第２の図である。
【図１８】図１２に示す把持制御で行われる把持対象物を決定するための処理のフローチャートである。
【図１９】図１２に示す把持制御で行われる把持対象物のずらし把持のための動作パラメータを決定する処理のフローチャートである。
【図２０】収容容器内の把持対象物をずらした状態を示す図である。
【図２１】把持対象物のずらし把持が完了した後に更新された、収容容器に配置された対象物に関する環境情報の一部を示す図である。
【図２２】実施例に係る把持システムで実行される、第２の把持制御のフローチャートである。
【図２３】実施例に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第１の図である。
【図２４】実施例に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第２の図である。
【図２５Ａ】実施例に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第３の図である。
【図２５Ｂ】実施例に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第４の図である。
【図２５Ｃ】実施例に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第５の図である。
【図２６】収容容器内の把持対象物を傾倒させた状態を示す図である。
【図２７】図２２に示す把持制御で行われる把持対象物の傾倒把持のための動作パラメータを決定する処理のフローチャートである。
【図２８】ハンド機構により把持対象物を把持する際の指の配置パターンを示す図である。
【図２９】把持対象物の傾倒把持が完了した後に更新された、収容容器に配置された対象物に関する環境情報の一部を示す図である。
【図３０】複数の対象物が収容容器内に配置された状態を示す図である。
【図３１】図３０に示す収容容器内の複数の対象物のうちの一つを把持対象物としてずらし把持を実行する場合の動作について説明するための第１の図である。
【図３２Ａ】図３０に示す収容容器内の複数の対象物のうちの一つを把持対象物としてずらし把持を実行する場合の動作について説明するための第２の図である。
【図３２Ｂ】図３０に示す収容容器内の複数の対象物のうちの一つを把持対象物としてずらし把持を実行する場合の動作について説明するための第３の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記の本発明の把持システムは、少なくとも２本の指部を有するハンド機構を用いて対象物の把持を行うシステムである。ここで、ハンド機構が有する指部については、それぞれの指部の構成（関節の位置や数、指部を構成するリンク機構等の形状や数等）が異なって形成されてもよく、一部又は全部の指部の構成が同一に形成されていてもよい。また、各指部を駆動するアクチュエータは、公知の形態のアクチュエータを採用することができる。
【００１３】
ここで、上記把持システムでは、把持対象物決定部が、複数の対象物のうち把持の対象となる把持対象物を、収容容器に収容されている状態のそれぞれの対象物の露出面積に基づいて決定する。さらに、上記把持システムでは、第１動作決定部が、第１動作のために必要な動作パラメータである第１動作用接触面を決定する。また、第２動作決定部が、第１動作によってずらされた状態となっている把持対象物を把持する第２動作のために必要な動作パラメータである第２動作用接触面を決定する。この第２動作用接触面は、第１動作用接触面と異なる把持対象物の表面である。ただし、第１動作用接触面に接触させる第１指部と、第２動作用接触面に接触させる第２指部とは、ハンド機構において必ずしも異なる指部でなくてもよい。
【００１４】
このような本発明の把持システムによれば、収容容器に収容された複数の対象物の中から把持対象物を選択するとともに、ハンド機構によって、該把持対象物の位置をずらしてから把持することが可能となる。そのため、対象物が配置されている状況の影響を可及的に受けることなく当該対象物を把持することが可能となる。
【００１５】
また、上記把持システムでは、把持対象物決定部により複数の対象物の中から把持対象物が決定され、取得部により取得された環境情報に基づいて、判定部により上記所定の把持面の存否が判定されてもよい。当該環境情報は、収容容器に収容されている複数の対象物を、１つの対象物ごとに把持するために必要な情報であり、少なくとも、対象物の位置、収容容器での対象物の並びに関する情報を含む。なお、これらの情報は、各情報が個別に識別できるように各情報をそのまま包含する形で環境情報としてまとめられていてもよく、又は、各情報が関連付けられ加工された形態で環境情報としてまとめられてもよい。なお、環境情報は、予め把持システムに提供されてもよく、またはカメラ等の撮像装置によって得られる撮像結果を利用して得ることもできる。
【００１６】
また、当該所定の把持面は、ハンド機構の指部によって対となる方向からの把持を可能とする把持対象物の表面である。したがって、仮に把持対象物において所定の把持面が露出している場合には、その把持対象物に対してハンド機構の指部が対となる方向から接触し当該所定の把持面に接触することで、把持対象物の把持が可能となることを意味する。このような所定の把持面を利用した把持を、以降、「直接把持」と称する。したがって、そのような場合には、把持対象物の位置や姿勢を変えることなく、ハンド機構はその指部によって把持対象物を把持することが可能となる。なお、当該対となる方向とは、対象物を安定して把持するためには、把持対象物に接触する方向が、好ましくは互いに１８０度反対となる二方向であるが、別法として、把持対象物の把持が可能である限りにおいて対象物に接触する方向が適宜ずれていてもよい。
【００１７】
一方で、把持対象物において所定の把持面が露出していないと判定された場合、当該把持対象物に対して、ハンド機構は上記直接把持を行うことが困難であることを意味する。そこで、このような場合には、ハンド機構によって把持対象物の把持が可能となるように、把持対象物をずらす第１動作が行われ、その第１動作によってずらされた状態となっている把持対象物を把持する第２動作が行われてもよい。そして、当該第１動作のために必要な動作パラメータである第１動作用接触面については、第１動作決定部により環境情報から算出される把持対象物の露出面積に基づいて決定されてもよい。また、当該第２動作のために必要な動作パラメータである第２動作用接触面は、把持対象物の把持を可能とする、第１動作用接触面と異なる把持対象物の表面であり、これは第２動作決定部により決定されてもよい。
【００１８】
このように本発明の把持システムでは、対象物の配置されている状態が直接把持が困難な状態である場合には、第１動作決定部及び第２動作決定部により決定された上記動作パラメータに従って、ハンド機構により直接把持とは異なる形態の把持対象物の把持が実現可能となる。すなわち、収容容器における対象物の配置状態、特に、複数の対象物が収容容器に配置されている中での把持対象物に関する配置状態を的確に反映して、第１動作及び第２動作を好適に実現し把持対象物を安定して把持することが可能となる。このような構成の採用により、把持前に置かれている対象物の配置状況による影響を事実上排除して、把持対象物を安定して把持することが可能となり、以て、当該把持システムの汎用性は極めて高いものとなり得る。
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２０】
ここでは、本発明に係る把持システムをロボットアームに適用した場合について説明する。当該把持システムは、ロボットアーム１の先端に設けられたハンド機構２を用いて、把持の対象物を把持するためのシステムである。図１は、本実施例に係るロボットアーム１の概略構成を示す図である。ロボットアーム１は、ハンド機構２、アーム機構３、および台座部４を備えている。アーム機構３の一端にハンド機構２が取り付けられている。また、アーム機構３の他端が台座部４に取り付けられている。ハンド機構２は、アーム機構３に接続されたベース部２０と、該ベース部２０に設けられた４本の指部２１とを備えている。なお、ハンド機構２の詳細な構成については後述する。【００２１】
＜アーム機構＞
アーム機構３は、第１アームリンク部３１、第２アームリンク部３２、第３アームリンク部３３、第４アームリンク部３４、第５アームリンク部３５、および接続部材３６を備えている。そして、ハンド機構２のベース部２０が、アーム機構３の第１アームリンク部３１の一端側に形成された第１関節部３０ａに接続されている。第１関節部３０ａには、第１アームリンク部３１に対してハンド機構２を該第１アームリンク部３１の軸周りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。第１アームリンク部３１の他端側は、第２関節部３０ｂで第２アームリンク部３２の一端側に接続されている。第１アームリンク部３１と第２アームリンク部３２とはその中心軸が垂直に交わるように接続されている。そして、第２関節部３０ｂには、第２アームリンク部３２に対して、第１アームリンク部３１を、その他端側を中心に該第２アームリンク部３２の軸周りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。次に、第２アームリンク部３２の他端側は、第３関節部３０ｃで第３アームリンク部３３の一端側に接続され、第３関節部３０ｃには、第３アームリンク部３３に対して第２アームリンク部３２を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。【００２２】
同じように、第３アームリンク部３３の他端側は、第４関節部３０ｄで第４アームリンク部３４の一端側に接続され、第４アームリンク部３４の他端側は、第５関節部３０ｅで第５アームリンク部３５に接続されている。そして、第４関節部３０ｄには、第４アームリンク部３４に対して第３アームリンク部３３を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。また、第５関節部３０ｅには、第５アームリンク部３５に対して第４アームリンク部３４を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。さらに、第５アームリンク部３５は、台座部４から垂直に配置された接続部材３６に第６関節部３０ｆで接続されている。第５アームリンク部３５と接続部材３６とは、それぞれの中心軸が同軸となるように接続されている。そして、第６関節部３０ｆには、第５アームリンク部３５を、該第５アームリンク部３５および接続部材３６の軸回りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。アーム機構３をこのような構成とすることで、該アーム機構３を６自由度の自由度を有する機構とすることができる。【００２３】
＜ハンド機構＞
次に、ハンド機構２の構成について図２から図１０に基づいて説明する。図２はハンド機構２の斜視図である。図３はハンド機構２の上面図である。また、図２、図３に示すように、ハンド機構２においては、ベース部２０に４本の指部２１が、ハンド機構２の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち９０ｄｅｇ間隔）に配置されている。また、４本の指部２１は全て同一の構造を有し且つ同一の長さである。但し、各指部２１の動作は、それぞれ独立して制御される。【００２４】
図４から図１０は、ハンド機構２の指部２１の構成およびその駆動機構について説明するための図である。図４は指部２１の側面図である。なお、図４では、ベース部２０が透過された状態で記載されており、ベース部２０の内部に位置する指部２１の一部の内部構造をも示している。また、図５は、指部２１の先端部側を図４の矢印Ａの方向から見た図である。【００２５】
指部２１は、第１指リンク部２１１、第２指リンク部２１２、および基端部２１３を有している。そして、指部２１の基端部２１３がベース部２０に接続されている。ここで、基端部２１３は、図３において矢印で示すように、ベース部２０に対して指部２１の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸回りに回転可能に接続されている。また、指部２１において、基端部２１３に第２指リンク部２１２の一端が接続されている。そして、この第２指リンク部２１２と基端部２１３との接続部に第２関節部２３が形成されている。【００２６】
そして、図６に基づいて基端部２１３の駆動機構および第２関節部２３の駆動機構について説明する。図６は、ベース部２０における指部２１の接続部近傍部分の内部構造、および、指部２１における基端部２１３および第２関節部２３の内部構造を示す図である。この図６に示すように、ベース部２０の内部には、指部２１全体を回転させる、基端部２１３の回転軸に接続された歯車６５、および、第３モータ５３の回転軸に接続された歯車６６が設けられている。そして、歯車６５と歯車６６とが噛み合っている。このような構成により、第３モータ５３が回転すると、その回転力が二つの歯車６５、６６を介して基端部２１３の回転軸に伝達される。つまり、第３モータ５３によって指部２１全体を回転駆動させることが可能となっている。【００２７】
また、第２関節部２３の内部には、ウォームホイール６３と、該ウォームホイール６３に対して噛み合ったウォーム６４が設けられている。そして、第２関節部２３における第２指リンク部２１２の回転軸にウォームホイール６３が接続されている。また、ベース部２０の内部に設けられた第２モータ５２の回転軸にウォーム６４が接続されている。このような構成により、第２モータ５２が回転駆動すると、その回転力がウォーム６４およびウォームホイール６３によって第２指リンク部２１２の回転軸に伝達され、第２指リンク部２１２は、基端部２１３に対して相対的に回転駆動されることになる。このとき、第２モータ５２による駆動力と第３モータ５３による駆動力は、それぞれ独立してその作動対象に伝わるように構成されている。そして、図７は、第２モータ５２の駆動力により実現される、指部２１における第２関節部２３の可動範囲を示す図である。この図７に示すように、第２関節部２３は屈曲および伸展可能に形成されている。【００２８】
次に、指部２１において、第２指リンク部２１２の他端に第１指リンク部２１１の一端が接続されている。そして、この第１指リンク部２１１と第２指リンク部２１２との接続部に第１関節部２２が形成されている。図８に基づいて第１関節部２２の駆動機構について説明する。図８は、指部２１における第１関節部２２および第２指リンク部２１２の内部構造を示す図である。第１関節部２２の内部には、互いに嵌合する二つの傘歯車６１、６２が設けられている。そして、第１関節部２２における第１指リンク部２１１の回転軸に一方の傘歯車６１が接続されている。また、第２指リンク部２１２の内部に設けられた第１モータ５１の回転軸に他方の傘歯車６２が接続されている。このような構成により、第１モータ５１が回転駆動すると、その回転力が二つの傘歯車６１、６２によって第１指リンク部２１１の回転軸に伝達され、第１指リンク部２１１は、第２指リンク部２１２に対して相対的に回転駆動されることになる。図９は、第１モータ５１の駆動力により実現される、指部２１における第１関節部２２の可動範囲を示す図である。この図９に示すように、第１関節部２２は屈曲および伸展可能に形成されている。【００２９】
また、図２、図４に示すように、本実施例では、指部２１において、第１関節部２２よりも先端部側の第１指リンク部２１１よりも、該第１関節部２２よりベース部２０側（基端部２１３側）の第２指リンク部２１２の方が長くなっている。【００３０】
また、図２、図４、図５、図１０に示すように、本実施例では、指部２１の第１指リンク部２１１の先端側に感圧センサ７０が設けられている。感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１の先端側に作用する外力（圧力）を検出するセンサである。また、図４に示すように、感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１の先端側における、第１関節部２２の屈曲方向側の壁面２１５および伸展方向側の壁面２１６の両面に設けられている。ここで、本実施例では、第１指リンク部２１１の先端側における第１関節部２２の屈曲方向側の壁面２１５は曲面状に形成されている。そこで、図１０に示すように、第１指リンク部２１１の先端側における第１関節部２２の屈曲方向側の壁面２１５には、複数の感圧センサ７０をその曲面形状に沿って並べて設置してもよい。【００３１】
＜台座部＞
次に、台座部４の内部に配置されたロボットアーム１の制御装置であるアーム制御装置４２と、ハンド機構２の制御装置であるハンド制御装置４３の構成について、図１１に基づいて説明する。アーム制御装置４２及びハンド制御装置４３によって、本実施形態の把持システムの制御装置が形成される。図１１は、アーム制御装置４２及びハンド制御装置４３に含まれる各機能部を示すブロック図である。アーム制御装置４２は、ロボットアーム１のアーム機構３に搭載される各モータを駆動するための駆動信号を生成する各ドライバを含み、各ドライバからの駆動信号が、対応する各モータに供給されるように構成される。アーム制御装置４２は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータであり、機能部として、アーム制御部４２０、およびモータ状態量取得部４２１を有している。各機能部は、アーム制御装置４２において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。【００３２】
アーム制御部４２０は、ハンド制御装置４３が有する、後述の環境情報取得部４３２によって取得された環境情報に基づいて、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅに設けられたモータを制御することで、該アーム機構３を動かし、それによって、ハンド機構２を、対象物の把持のために適した所定の把持可能位置に移動させる。また、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅに設けられたモータには、それぞれの回転状態に関する状態量（モータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（図示略）が設けられている。そして、各モータのエンコーダによって検出された各モータの状態量が、アーム制御装置４２のモータ状態量取得部４２１に入力される。そして、アーム制御部４２０は、モータ状態量取得部４２１に入力された各モータの状態量に基づいて、例えば、ハンド機構２が上記の所定の把持可能位置に移動するように各モータをサーボ制御する。【００３３】
次に、ハンド制御装置４３は、ハンド機構２に搭載される各モータを駆動するための駆動信号を生成する各ドライバを含み、各ドライバからの駆動信号が、対応する各モータに供給されるように構成される。ハンド制御装置４３は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータであり、機能部として、モータ状態量取得部４３０、センサ情報取得部４３１、環境情報取得部４３２、直接把持制御部４３３、判定部４３４、把持対象物決定部４３５、第１動作決定部４３６、第２動作決定部４３７、動作制御部４３８、傾倒可否判定部４３９、傾倒動作決定部４４０を有している。各機能部は、ハンド制御装置４３において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。【００３４】
ハンド制御装置４３は、所定の把持可能位置に移動されたハンド機構２を、環境情報取得部４３２によって取得された環境情報に基づいて制御するように構成されている。環境情報取得部４３２は、ハンド機構２よって把持すべき対象物や収容容器に関する情報である環境情報を取得する。ここで、環境情報には、少なくとも対象物の位置、対象物を収容する収容容器の位置、その収容容器での対象物の並びに関する情報を含む。この環境情報には、これらの各情報がそれぞれ個別に識別できるように含まれていてもよく、別法として、各情報が関連付けられて形成される複合的な情報として含まれていてもよい。更には、対象物や収容容器の形状や寸法に関する情報、並びに、対象物の周囲に存在する該対象物以外の物に関する情報も含まれてもよい。この環境情報取得部４３２は、ユーザによって入力された環境情報を取得してもよい。また、対象物を含む画像を撮像する視覚センサが設けられている場合、環境情報取得部４３２は、該視覚センサによって撮像された画像に公知の画像処理を施すことで環境情報を取得してもよい。【００３５】
また、直接把持制御部４３３は、対象物の把持形態の１つである直接把持をハンド機構２に実行させる機能部である。直接把持とは、把持前に配置された状態の対象物をそのままの状態で、すなわち当該対象物の位置や姿勢を変更することなく、ハンド機構２が有する指部２１のうち少なくとも２つの指部を当該対象物に対して接触させて挟むことで行われる把持の形態である。直接把持制御部４３３によって実行される直接把持の詳細については後述する。【００３６】
次に、判定部４３４は、把持予定の対象物の配置状態が、上記の直接把持が可能な状態であるか否かを、対象物の環境情報に基づいて判定する機能部である。また、把持対象物決定部４３５は、収容容器に配置されている複数の対象物の中から把持の対象となる対象物（把持対象物）を決定する機能部である。把持対象物決定部４３５による決定処理も、収容容器に収容されている対象物の環境情報に基づいて行われる。また、第１動作決定部４３６は、判定部４３４によって直接把持が行えない状態に把持対象物が配置されている場合に、直接把持とは異なる把持形態であるずらし把持のための第１動作に関連する動作パラメータ（第１動作用接触面）を決定する機能部であり、また、第２動作決定部４３７は、当該ずらし把持のために第１動作に続いて行われる第２動作に関連する動作パラメータ（第２動作用接触面）を決定する機能部である。ずらし把持は、後述の図１６、図１７に示すように、把持対象物１０を他の物体に押し付けながらずらし上げることでその位置を変化させて、該把持対象物１０を把持できるようにその背面を露出させた上で行われる把持形態である。このずらし把持を実現させるために、上記の第１動作及び第２動作が必要となる。また、第１動作及び第２動作の詳細、並びに、各動作に関連する動作パラメータの詳細については、後述する。なお、動作制御部４３８は、上記の動作パラメータに基づいて、ハンド機構２にずらし把持を実行させる機能部である。【００３７】
傾倒可否判定部４３９は、判定部４３４によって直接把持が行えない状態に把持対象物が配置されている場合に、直接把持とは異なる把持形態であり且つ上記ずらし把持とも異なる傾倒把持の実行が可能か否かを、把持対象物の環境情報に基づいて判定する機能部である。傾倒把持は、後述の図２３〜図２５Ｃに示すように、把持対象物１０を傾倒させてその姿勢を変化させることで、把持対象物１０を把持できるようにその側面を露出させた上で行われる把持形態である。また、傾倒動作決定部４４０は、当該傾倒把持のための動作パラメータである傾倒時第１接触面、傾倒方向、傾倒時第２接触面を決定する機能部である。この傾倒動作の詳細、並びに、傾倒動作に関連する動作パラメータの詳細についても、後述する。なお、上記動作制御部４３８は、傾倒動作に関連する上記動作パラメータに基づいて、ハンド機構２に傾倒把持も実行させる。【００３８】
そして、ハンド制御装置４３では、上記の直接把持であれ、直接把持とは異なるずらし把持、傾倒把持であれ、対象物の把持のためにハンド機構２の各指部２１を駆動させる第１モータ５１、第２モータ５２、および第３モータ５３が環境情報に基づいて制御される。ハンド機構２の各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３には、それぞれの回転状態に関する状態量（モータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（図示略）が設けられている。そして、各モータ５１、５２、５３のエンコーダによって検出された各モータ５１、５２、５３の状態量が、モータ状態量取得部４３０に入力される。そして、ハンド制御装置４３は、モータ状態量取得部４３０に入力された各モータ５１、５２、５３の状態量に基づいて各指部２１における各モータ５２、５２、５３をサーボ制御し対象物の把持を行う。【００３９】
さらに、ハンド制御装置４３では、センサ情報取得部４３１に、ハンド機構２の各指部２１の先端側に設けられた感圧センサ７０の検出値が入力される。そして、ハンド制御装置４３は、センサ情報取得部４３１によって取得された各指部２１の感圧センサ７０の検出値に基づいて、指部２１の対象物への接触を検知でき、その検知信号に基づいて各指部２１における各モータ５１、５２、５３を制御することもできる。【００４０】
なお、図１１では、把持システムに含まれる制御装置として、アーム制御装置４２とハンド制御装置４３とが区別して示されているが、別法として、各機能部が、両装置が一体化された一の制御装置内に形成される構成を採用することもできる。また、把持システムに含まれる制御装置が、アーム制御装置４２とハンド制御装置４３とに区別される場合でも、図１１に示す各機能部は、技術的な齟齬が生じない限りにおいて実質的に何れかの制御装置内に形成されればよく、必要に応じてアーム制御装置４２とハンド制御装置４３との間で適切な情報の授受を行うことができる。また、アーム制御装置４２またはハンド制御装置４３における各機能部のうちの一部が、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３とは別体の制御装置内に形成される構成を採用することもできる。【００４１】
＜把持制御＞
ここで、図１２に基づいて、ロボットアーム１に搭載されたハンド機構２を用いた把持システムによる対象物の把持制御について説明する。当該把持制御は、アーム制御装置４２及びハンド制御装置４３において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。なお、本実施例においては、図１３の中段（ｂ）に示すように、収容容器８０に直方体形状の対象物１０が一列に７個配置され、その状態のものが図１３の上段（ａ）に示すように横に並べられている。このように複数の対象物が収容容器８０に配置された状態で、把持制御により、各対象物１０がハンド機構２により把持されていくものとする。また、対象物１０は、図１３の下段（ｃ）に示すように直方体形状を有しており、左右の側面Ｓ２、Ｓ３、前方の側面である前面Ｓ１、後方の側面である背面Ｓ５、上面Ｓ４、底面を有している。対象物１０の底面は、収容容器８０の床面に接している。そして収容容器８０の周壁を形成する縁枠は比較的低い高さを有しており、対象物１０が収容容器８０に配置されている状態で対象物１０の側面の下方の１０％程度が当該縁枠によって覆われている。【００４２】
なお、本実施例では、収容容器８０における対象物１０の配置位置を、対象物１０毎に区別して識別する際には、参照番号である「１０」に、配置位置を識別するための表記を付加するものとする。当該表記は、図１３の中段（ｂ）に示すように、収容容器８０内の縦列の順序位置を用いて表すものである。例えば、収容容器８０の最前方の対象物１０の参照番号は、１０（１）と記載することができ、その背後の対象物１０は、１０（２）と記載することができる。なお、収容容器８０における対象物１０の配置位置を対象物１０毎に表す必要が無い場合には、上記表記を省略する場合もある。このような表記を用いると、図１３（ａ）に示す収容容器８０での配置状態では、前方の対象物１０の背面Ｓ５は、後方の対象物１０の前面Ｓ１と接触した状態となっており、一例としては、対象物１０（１）の背面Ｓ５は、対象物１０（２）の前面Ｓ１と接触した状態となっている。また、対象物１０の右側面Ｓ３又は左側面Ｓ２は、隣接する対象物１０の左側面Ｓ２又は右側面Ｓ３と接触した状態となっており、一例としては、図１３（ａ）に示す左縦一列の対象物１０（１）の右側面Ｓ３は、右縦一列の対象物１０（１）の左側面Ｓ２と接触した状態となっている。【００４３】
以下に、把持制御の詳細について説明する。先ず、Ｓ１０１では、ハンド機構２が所定の把持可能位置に移動される。当該処理は、アーム制御装置４２のアーム制御部４２０によって実行される。具体的には、環境情報取得部４３２によって取得された環境情報が、ハンド制御装置４３からアーム制御装置４２へと引き渡される。そして、この引き渡された環境情報に基づいて、ハンド機構２が位置すべき所定の把持可能位置、すなわち、収容容器８０に配置されている複数の対象物１０のそれぞれに対してハンド機構２が作用することで各対象物の把持が可能となる位置が算出される。例えば、環境情報に含まれる収容容器８０の位置情報を基準として、その把持が可能となるように所定距離、当該収容容器８０から離間した位置を所定の把持可能位置として算出してもよい。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。【００４４】
Ｓ１０２では、所定の把持可能位置に移動されたハンド機構２によって、対象物を直接把持することができるか否かが判定される。当該判定は、上記の判定部４３４によって上記環境情報に基づいて行われる。ここで、把持制御が開始されたときの環境情報に含まれる、図１３に示す配置状態に対応する、収容容器８０における対象物１０の並びに関する情報について、図１４に基づいて説明する。なお、当該並びに関する情報以外に、収容容器８０や各対象物１０の位置情報が、環境情報に含まれている。図１４に示す並びに関する情報は、対象物１０毎に、把持完了フラグ、左側面露出割合、前面露出割合、右側面露出割合、背面露出割合が紐付けられている。対象物１０の個々は、上記の配置位置を識別するための表記が対象物ＩＤとされて、識別される。また、把持完了フラグは、「１」が設定されている場合は、その対象物１０はハンド機構２の把持により既に収容容器８０から取り出された状態を意味し、「０」が設定されている場合は、その対象物１０はまだ収容容器８０内に留まっている状態を意味する。また、左側面露出割合は、対象物１０の左側面Ｓ２（図１３において対象物１０に向かって左側の側面）が、他の物体（収容容器８０や自己以外の対象物１０等）によって覆われていない程度を表す指標であり、その値が１００％のとき当該左側面は完全に露出している状態を意味し、その値が０％のとき当該左側面は完全に覆われている状態を意味する。また、前面露出割合、右側面露出割合、背面露出割合も、左側面露出割合と同じように、対象物１０の前面Ｓ１、右側面Ｓ３、背面Ｓ５が、他の物体によって覆われていない程度を表す指標である。【００４５】
上記の通り、図１３に示す配置状態では、最前方の対象物１０（１）以外の対象物１０は、その前方の対象物１０によってその前面Ｓ１が全て覆われている。また、最後方の対象物１０（７）以外の対象物１０は、その後方の対象物１０によってその背面Ｓ５が全て覆われている。更に、全ての対象物１０の左側面Ｓ２は露出している状態となっているが、右側面Ｓ３は隣接する対象物（図１３（ａ）に示す右隣の対象物）によって全て覆われている。また、収容容器８０の縁部によって対象物１０の側面の下方の一部が覆われていることを考慮すると、対象物ＩＤが１の対象物１０（１）については、左側面露出割合及び前面露出割合が９０％となり、他の側面の露出割合が０％となり、対象物ＩＤが７の対象物１０（７）については、左側面露出割合及び背面露出割合が９０％となり、他の側面の露出割合が０％となる。また、残りの対象物１０（２）〜１０（６）については、左側面露出割合のみが９０％となり、他の側面の露出割合が０％となる。なお、本願で言う「露出」は、ハンド機構２の指部２１がその露出した対象物１０の表面に接触できるように、その表面近くに指部２１が進入できる空間が形成されている程度に露出している状態を言う。【００４６】
＜直接把持について＞
ここで、図１５に基づいてハンド機構２による直接把持の詳細について説明する。図１５に示す対象物１０は、直接把持が可能な状態で床面上に置かれている。直接把持が可能な状態では、図１５に示すように、対象物１０の端面１０ａと、それに対向する端面１０ｂとが、ともにハンド機構２の指部２１が接触可能な程度に露出した状態となっている。なお、本願において、ハンド機構２が有する４本の指部２１やそれを構成する第１指リンク部２１１を指部毎に区別して識別する際には、参照番号である「２１」や「２１１」に識別のための添え字である「Ａ」〜「Ｄ」を付加するものとし、区別して識別する必要が無い場合には当該添え字の記載を省略する場合もある。また、添え字「Ａ」〜「Ｄ」は、図３に示す指部２１の並びの状態で時計回りに順に、各指部に割当てられるものとする。ここで、対象物１０では、端面１０ａ及び端面１０ｂが露出しているため、ハンド機構２の指部２１Ａと指部２１Ｃによって図中の白抜き矢印で示す、対となる方向から対象物１０を挟んで把持することが可能となる。このとき、対象物１０の姿勢や位置を変更することなく、対象物１０の把持が可能であることから、図１５に示すように配置された対象物は、直接把持が可能な状態にある。【００４７】
このような直接把持におけるハンド機構２の指部２１の動きを踏まえると、Ｓ１０２での判定部４３４による直接把持の可否判定は、上記のような対となる方向から対象物１０を挟んで把持することを可能とする、対象物１０の表面（本発明の所定の把持面に相当し、その一例が図１５に示す端面１０ａ、１０ｂとなる。）が露出しているかについて行われる判定処理である。したがって、対象物１０において対向する側面である左側面Ｓ２と右側面Ｓ３の両方、又は前面Ｓ１と背面Ｓ５の両方が、直接把持が可能な程度（例えば、露出割合が６０％以上）に露出している状態の対象物１０が収容容器８０内に存在しているときに、直接把持が可能であると判定することができる。図１４に示す並びに関する情報においては、上記条件は満たされていないため、直接把持はできないとの判定が為されることになる。【００４８】
Ｓ１０２で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、否定判定されるとＳ１０４へ進む。ここで、Ｓ１０３では、Ｓ１０２での肯定判定を以て、ハンド機構２による直接把持が実施される。例えば、図１５に示すように、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが端面１０ａに接触し、指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃが端面１０ｂに接触することで対象物１０の直接把持が行われる。なお、直接把持においては少なくとも２つの指部２１により対象物１０が把持されればよいが、更に多くの指部２１を対象物１０に接触させて対象物１０をより安定的に把持してもよい。例えば、図１５に示す状態で、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂや図示省略されている指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄが対象物１０に接触することでその直接把持を実施してもよい。Ｓ１０３の処理後、本制御が終了する。【００４９】
次に、Ｓ１０４では、Ｓ１０２での否定判定を以て、直接把持とは異なる形態のずらし把持を行うことで対象物１０の把持を実現すべく、そのずらし把持の対象となる対象物（把持対象物）１０の決定が行われる。【００５０】
＜ずらし把持について＞
ここで、Ｓ１０４以降の処理の説明の前に、ハンド機構２によるずらし把持の詳細について、図１６、図１７に基づいて説明する。ずらし把持では、先ず、第１動作用接触面を利用して把持対象物１０のずらし上げ動作が行われる。ずらし上げ動作は、把持対象物１０の側面、すなわち、把持対象物１０において、前後方向および左右方向の両方を含む側方に位置する面のいずれかを、他の物体に押し付けながら、該把持対象物１０の位置を上方にずらす動作である。このずらし上げ動作は本願発明の第１動作に相当し、ハンド機構２の指部２１が接触可能となる程度に把持対象物１０の背面Ｓ５を露出させるための動作であり、第１動作決定部４３６は、当該ずらし上げ動作に関する動作パラメータである第１動作用接触面を決定する。第１動作用接触面は、ハンド機構２で把持対象物１０を別の対象物（例えば、把持対象物１０の背後に位置する対象物）に押し付けながらずらし上げるためにその指部２１が接触する把持対象物１０の表面である。この動作パラメータの決定処理については、後述する。そして、動作制御部４３８がこの動作パラメータに従ってハンド機構２を制御することで、ずらし上げ動作が実現されることになる。【００５１】
なお、図１６及び図１７に示すずらし上げ動作の形態においては、対象物１０（１）が把持対象物とされ、その背後には他の対象物（対象物１０（２）や対象物１０（３）等）が位置している。ここで、動作制御部４３８は、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを第１動作用接触面である把持対象物１０（１）の前面Ｓ１に接触させ、把持対象物１０（１）をその背後に位置する対象物１０（２）に押し付ける。したがって、前面Ｓ１に接触する指部２１Ａが、本願発明の第１指部に相当する。なお、このとき他の指部２１Ｂ〜２１Ｄは把持対象物１０（１）には接触しないが、図１６に示すように把持対象物１０（１）以外の対象物１０には接触していてもよい。このように他の対象物１０に接触することで、ずらし上げ動作の際に当該他の対象物１０に作用する押し付け力により当該他の対象物１０の位置がずれることを防止できる。そして、指部２１Ａを介して把持対象物１０（１）を背後の対象物１０（２）に押し付けながら、動作制御部４３８は、指部２１Ａを上方に（図１６に示す白抜き矢印の方向に）持ち上げるように駆動制御する。この結果、把持対象物１０（１）の背面Ｓ５は、背後の対象物１０（２）の前面Ｓ１に接触したままずらし上げられることになる。【００５２】
そして、このずらし上げ動作の結果、把持前の配置状態において把持対象とはなっていない対象物１０（２）と接触していた把持対象物１０（１）の背面Ｓ５が露出していき、背面Ｓ５の露出面積が、ハンド機構２の指部２１が接触可能な程度に大きくなる。このように指部２１が接触可能に露出した部分が、図１７においては露出部分１０２０として表記されている。そして、十分な広さの露出部分１０２０が形成されると、ずらし上げ動作が停止される。このとき指部２１Ａが前面Ｓ１に接触し把持対象物１０（１）を押し付けた状態が維持されている。その後、ずらし上げられた状態にある把持対象物１０（１）に対して把持動作、すなわち本願発明の第２動作が行われる。なお、第２動作決定部４３７は、当該把持動作に関する動作パラメータである、第２動作用接触面を決定する。第２動作用接触面は、ハンド機構２でずらし上げられた把持対象物１０（１）をその指部２１で接触して把持するための把持対象物１０の表面であり、本実施例では露出部分１０２０を含む背面Ｓ５が第２動作用接触面に相当する。この動作パラメータの決定処理については、後述する。そして、動作制御部４３８がこの動作パラメータに従ってハンド機構２を制御することで、ずらし上げ動作後の把持動作が実現されることになる。【００５３】
この把持動作は、把持対象物１０（１）がずらし上げられ、その背面Ｓ５が露出された状態で行われる把持対象物１０（１）の把持である。ずらし把持の把持動作では、ずらし上げ動作により露出されることになった把持対象物１０（１）の背面Ｓ５に指部２１Ｂを接触させるとともに、当該指部２１Ｂと、ずらし上げ動作に使用していた指部２１Ａとによって把持対象物１０（１）の安定的な把持が実現される。したがって、この場合、第２動作用接触面である背面Ｓ５に接触する指部２１Ｂが、本発明の第２指部に相当する。なお、当該把持動作における指部２１の接触パターンは、図１６、図１７に示す形態には限られない。例えば、別法として、上記ずらし動作に使用する指部２１の数は、１本ではなく２本又は３本でもよく、上記把持動作に使用する指部２１の数は、３本又は４本でもよい。【００５４】
このようにずらし把持は、上記の通り、把持対象物１０（１）をずらし上げることで、ずらし上げ前には露出していなかった側面（背面）を露出させて把持動作に利用する。そのため、把持対象物１０（１）は、その把持のために現在配置されている状態からずらし上げられる必要がある。そこで、把持制御のＳ１０４での把持対象物の決定処理は、この点を踏まえ図１８に示すフローに従って行われる。当該決定処理は、把持対象物決定部４３５によって実行される。【００５５】
なお、ずらし把持は、上述した図１６及び図１７に示した把持対象物を上方にずらし上げる動作を伴う把持形態だけではなく、把持対象物を側方（把持対象物の横方向）にずらす動作を伴う把持形態も含む。例えば、複数の対象物が収容容器内に、直接把持が行えない状態で積み重ねられている配置状態において、最上方の把持対象物の露出面が収容容器の床面に概ね平行である場合には、その把持対象物を側方にずらし、そのずらし動作によって露出された把持対象物の一対の側面にハンド機構の指部を接触させることで、ずらし把持を実現してもよい。【００５６】
＜把持対象物決定処理＞
先ず、Ｓ２０１では、現時点で収容容器８０に収容されている全ての対象物１０に関する環境情報、特に、図１４に示す並びに関する情報が取得される。次に、Ｓ２０２で、当該全ての対象物１０の側面の露出面積が算出される。具体的には、環境情報に含まれている対象物１０の寸法から得られる側面の面積に、並びに関する情報に含まれる露出割合に係る数値を乗じることで、各対象物１０における側面の露出面積が算出される。【００５７】
次に、Ｓ２０３では、Ｓ２０２で算出された側面の露出面積に基づいて、把持対象物１０が決定される。対象物１０のずらし把持を行う場合、その側面を利用して把持対象物１０を他の対象物１０に押し付けることを踏まえると、把持対象物１０の側面のうち可及的に露出面積の大きい側面を利用して押し付け力を作用させた方が、把持対象物１０を安定してずらし上げることが可能となると考えられる。そこで、本実施例では、収容容器８０に収容されている複数の対象物１０の中から、側面の露出面積が最も大きい対象物１０が把持対象物として決定される。図１３（ｂ）の配置状態では、最前方に位置する対象物１０（１）の前面Ｓ１と最後方の対象物１０（７）の背面Ｓ５とが露出している。本実施例では、ハンド機構２に近い対象物１０（１）が把持対象物として決定される。但し、この決定形態に限定されず、ハンド機構２より遠い側の対象物１０（７）を把持対象物として決定してもよい。【００５８】
＜動作パラメータ決定処理＞
ここで、図１２の把持制御に戻る。上記Ｓ１０４での把持対象物決定処理により把持対象物が決定されると、Ｓ１０５及びＳ１０６へ進む。Ｓ１０５では、ずらし把持のための第１動作に関する動作パラメータ（第１動作用接触面）の決定が行われ、Ｓ１０６では、第１動作に続く第２動作に関する動作パラメータ（第２動作用接触面）の決定が行われる。Ｓ１０５及びＳ１０６の決定処理は、第１動作決定部４３６及び第２動作決定部４３７によって図１９に示すフローに従って行われる。【００５９】
図１９に示す動作パラメータ決定処理の説明に際して、図２０に示すように、把持対象物は、収容容器８０に収容された複数の対象物１０のうち対象物１０（１）であることを前提とする。先ず、Ｓ３０１では、把持対象物１０（１）の環境情報が取得される。すなわち、把持対象物１０（１）の左側面露出割合が９０％、前面露出割合が９０％、右側面露出割合が０％、背面露出割合が０％であることや把持対象物１０（１）の寸法等が認識される。そして、Ｓ３０２では、これらの露出割合に基づいて、把持対象物１０（１）の各側面（左側面、前面、右側面、背面）の露出面積が算出される。このとき、環境情報に把持対象物１０（１）の寸法情報が利用される。【００６０】
把持対象物の決定処理についてでも述べたように、露出面積が大きいほど把持対象物１０（１）のずらし上げ動作を安定して行いやすい。また、上述したように、把持対象物１０（１）をずらし上げるためには、把持対象物１０（１）を他の物体（他の対象物１０）に押し付ける必要がある。すなわち、把持対象物１０（１）をずらし上げるためには、把持対象物１０（１）の１つの表面が、その他の物体に接触可能となる位置関係を有し、そのずらし上げのためにハンド機構２の指部２１は、当該表面と対となる別の表面（第１動作用接触面）に接触することになる。そこで、Ｓ３０３では、把持対象物１０（１）の背後に位置する対象物１０（２）に接触する把持対象物１０（１）の側面と対となり得る他の側面のうち、Ｓ３０２で算出された把持対象物１０（１）の側面のうち露出面積が最大となる側面が、ずらし上げを実現するためにハンド機構２の指部２１が接触する表面（第１動作用接触面）として決定される。本実施例では、対象物１０（２）に接触する把持対象物１０（１）の側面は背面Ｓ５のみであるから、その背面Ｓ５に対となる前面Ｓ１が、第１動作用接触面として決定される。【００６１】
次に、Ｓ３０４では、ずらし上げ動作によりずらし上げられた状態となった把持対象物１０（１）を把持するために、ハンド機構２の指部２１が接触する表面（第２動作用接触面）の決定が行われる。上述のように、ずらし把持では、第１動作用接触面に接触しずらし上げ動作に使用された指部２１と第２動作用接触面に接触する指部２１とによって、把持対象物１０（１）の把持が行われる。したがって、第２動作用接触面は、第１動作用接触面に対となる把持対象物１０（１）の表面であり、ずらし上げ動作によって露出された状態とされる表面である。本実施例では、把持対象物１０（１）の背面Ｓ５が、第２動作用接触面として決定されることになる。これにより、把持対象物１０（１）を安定して把持することができる。【００６２】
このように上記動作パラメータ決定処理により、第１動作及び第２動作用の動作パラメータが決定されることになる（把持制御のＳ１０５及びＳ１０６の処理）。そして、再び把持制御に戻ると、Ｓ１０７では、Ｓ１０５で決定された第１動作用接触面（前面Ｓ１）にハンド機構２の指部２１Ａが接触されて、把持対象物１０（１）のずらし上げ動作が開始される（図１６、図１７も参照のこと）。このずらし上げ動作の結果、把持対象物１０（１）の背面Ｓ５が露出し露出部分１０２０が形成されていく。そこで、Ｓ１０８で、当該露出部分１０２０がハンド機構２の指部２１が接触できる程度に大きくなりずらし上げ動作が完了したか否かが判定される。なお、当該判定は、把持対象物１０（１）のずらし上げ量に関連する、指部２１Ａの移動量に基づいて判定される。Ｓ１０８で肯定判定されるとＳ１０９へ進み、否定判定されると引き続き把持対象物１０（１）のずらし上げ動作が継続される。【００６３】
次に、Ｓ１０９では、Ｓ１０８での肯定判定を以て、ずらし上げ動作を停止させる。このとき指部２１Ａが第１動作用接触面（前面Ｓ１）に接触した状態が維持される。そして、Ｓ１１０では、Ｓ１０６で決定された第２動作用接触面（背面Ｓ５）にハンド機構２の指部２１Ｂが接触され、把持対象物１０（１）の把持動作が行われる。Ｓ１１０で把持対象物１０（１）の把持動作が行われると、ハンド機構２が把持対象物１０（１）を把持したまま把持対象物１０（１）を所望の目的位置に移すことができる。【００６４】
そして、把持対象物１０（１）の把持が完了すると、Ｓ１１１で、収容容器８０に収容されている対象物１０に関する環境情報のうちその並びに関する情報の更新が行われる。並びに関する情報は、把持対象物１０（１）の把持前は図１４に示した通りであるが、Ｓ１１１での更新後は図２１に示した状態となる。具体的には、把持対象物１０（１）の把持完了フラグに「１」が設定される。それとともに、収容容器８０において把持対象物１０（１）が取り出されたことをもって把持対象物１０（２）の前面側に空間が形成されるため、その前面露出割合の値が１００％に更新される。これにより、図１２に示す把持制御が終了する。【００６５】
このように当該把持制御では、対象物１０が直接把持が可能なように配置されている場合には、その直接把持を実行する。これにより対象物１０の把持に要する時間の短縮を図ることができる。一方で、直接把持が可能ではない状態で対象物１０が収容容器８０内に配置されていても、ハンド機構２の指部２１Ａを第１動作用接触面に接触させて対象物１０をずらし上げて、指部２１Ｂとともにずらし把持が実現される。このずらし把持においては、指部２１Ａを接触させたまま対象物１０の把持が行われるため、把持対象物１０の把持に要する時間を可及的に短くすることができる。このように上記把持制御では、対象物１０の配置されている状況の影響を可及的に受けることなく対象物１０の把持を実現することができる。そのため、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の移動が可能となる。【００６６】
なお、把持対象物１０（１）が収容容器８０から取り出された後に行われる把持制御においては、図２１に示す並びに関する情報を含む環境情報が利用される。この場合、対象物１０（２）の前面の露出面積が最大となるため、対象物１０（２）が把持対象物として決定され、ずらし把持により対象物１０（２）の把持が行われることになる。【００６７】
＜変形例＞
また上記の把持制御では、直接把持が可能か否かを判定し、そこで直接把持が可能でないと判定された場合に把持対象物のずらし把持を行っているが、それに代えて、当該判定処理を行うことなく把持対象物のずらし把持を行ってもよい。この場合、把持システムは、複数の対象物が収容されている収容容器から、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって該収容されている対象物を取り出すための把持システムであって、前記複数の対象物のうち把持の対象となる把持対象物を、前記収容容器に収容されている状態のそれぞれの前記対象物の露出面積又は露出割合に基づいて決定する把持対象物決定部と、前記把持対象物を、該把持対象物とは異なる他の物体に押し付けながらずらす第１動作のために、前記少なくとも２本の指部のうち第１指部を接触させる第１動作用接触面を決定する第１動作決定部と、前記第１動作用接触面と異なる前記把持対象物の表面であって、前記第１動作によりずらされた状態にある該把持対象物を把持する第２動作のために前記少なくとも２本の指部のうち第２指部を接触させる第２動作用接触面を決定する第２動作決定部と、を備える。
【実施例２】
【００６８】
把持システムによる把持制御の第２の実施例について、図２２に基づいて説明する。図２２は、本実施例に係る把持制御のフローチャートであり、当該把持制御は、アーム制御装置４２及びハンド制御装置４３において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。なお、本実施例に係る把持制御に含まれる各処理のうち、上記の第１の実施例での把持制御に含まれる処理と実質的に同一のものに関しては、同一の参照番号を付すことでその詳細な説明を省略する。具体的には、Ｓ１０２において直接把持が可能ではないと判定されるとＳ４０１の判定処理へ進む。なお、Ｓ４０１で否定判定されると、第１の実施例と同様にＳ１０４〜Ｓ１１１の処理、すなわち「ずらし把持」に関する処理が行われる。一方で、Ｓ４０１で肯定判定されると、Ｓ４０２〜Ｓ４０８による「傾倒把持」に関する処理が行われる。【００６９】
そこで、Ｓ４０１〜Ｓ４０８の各処理の詳細を説明する前に、ハンド機構２による傾倒把持の詳細について、図２３〜図２５Ｃに基づいて説明する。なお、これらの図では、上記の第１の実施例の把持制御により対象物１０（１）が把持対象物として収容容器８０から取り出された後の、収容容器８０における対象物１０（２）に対して傾倒把持が行われている状態が表されている。すなわち、対象物１０（２）が把持対象物とされている。傾倒把持とは直接把持とは異なる、ハンド機構２による把持の一形態であり、ずらし把持とも異なるものである。傾倒把持では、先ず、傾倒時第１接触面を利用して把持対象物１０の傾倒動作が行われる。この傾倒動作は、ハンド機構２の指部２１が接触可能となる程度に把持対象物１０の側面を露出させるための動作であり、傾倒動作決定部４４０は、当該傾倒動作に関する動作パラメータである、傾倒時第１接触面と傾倒方向を決定する。傾倒時第１接触面は、ハンド機構２で把持対象物１０を傾倒させるためにその指部２１が接触する把持対象物１０の表面であり、傾倒方向は、当該傾倒時第１接触面に指部２１を接触させて把持対象物１０を傾倒させるときの傾倒方向である。これらの動作パラメータの決定処理については、後述する。そして、動作制御部４３８がこれらの動作パラメータに従ってハンド機構２を制御することで、傾倒動作が実現されることになる。【００７０】
傾倒動作について、具体的に、図２３及び図２４に基づいて説明すると、動作制御部４３８は、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを傾倒時第１接触面である把持対象物１０（２）の上面Ｓ４に接触させる。なお、このとき他の指部２１Ｂ〜２１Ｄは把持対象物１０（２）には接触していない。そして、指部２１Ａと上面Ｓ４との接触状態を維持したまま、動作制御部４３８は、指部２１Ａを駆動制御し把持対象物１０（２）を傾倒方向（手前側）に引き倒す力を把持対象物１０（２）に作用させる。そのため、図２４に示すように、把持対象物１０（２）は、床面と接触しているその底面の一部を中心としてその上部が床面側に接近するように傾倒していくことになる。【００７１】
そして、この傾倒動作の結果、傾倒把持前の配置状態において把持対象とはなっていない対象物１０（３）と接触していた把持対象物１０（２）の背面Ｓ５が露出していき、背面Ｓ５と対象物１０（３）との間に空間が形成されていく。当該空間は、把持対象物１０（２）の傾倒が進むほど大きくなっていく。当該空間が、ハンド機構２の指部２１Ａとは異なる指部２１Ｂ及び指部２１Ｄが進入できる程度に十分な大きさとなるまで、傾倒動作が継続される。このように指部２１Ｂ及び指部２１Ｄの進入に十分な程度の当該空間を、以下、進入空間と称する。【００７２】
そして、十分な大きさの進入空間が形成されると、傾倒動作が停止される。このとき指部２１Ａが上面Ｓ４に接触した状態が維持され、把持対象物１０（２）は傾倒状態に維持される。その後、傾倒状態にある把持対象物１０（２）に対して把持動作が行われる。なお、傾倒動作決定部４４０は、当該把持動作に関する動作パラメータである、傾倒時第２接触面も決定する。傾倒時第２接触面は、ハンド機構２で傾倒された把持対象物１０（２）をその指部２１で接触して把持するための把持対象物１０の表面である。この動作パラメータの決定処理については、後述する。そして、動作制御部４３８がこの動作パラメータに従ってハンド機構２を制御することで、傾倒動作後の把持動作も実現されることになる。【００７３】
この把持動作は、把持対象物１０（２）が傾倒されその背面Ｓ５が露出された状態で行われる把持対象物１０（２）の把持である。当該把持動作について、図２５Ａ〜図２５Ｃに基づいて具体的に説明する。なお、図２５Ａ〜図２５Ｃは、把持動作によりハンド機構２が把持対象物１０（２）を把持している同一の状態を、異なる視点から示したものである。図２５Ａは、把持対象物１０（２）の背面Ｓ５が見える方向からの図であり、図２５Ｂは、把持対象物１０（２）を側方から見た図であり、図２５Ｃは、把持対象物１０（２）の前面Ｓ１が見える方向からの図である。【００７４】
傾倒把持の把持動作では、把持対象物１０（２）と隣接する対象物１０（３）との間に形成された進入空間に、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂと指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄとを進入させ、両指リンク部を背面Ｓ５に接触させるとともに、指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃを対象物１０の前面Ｓ１に接触させる。すなわち、図２５Ａ〜図２５Ｃに示す把持形態では、把持対象物１０（２）の背面Ｓ５と前面Ｓ１が、傾倒時第２接触面となる。当該傾倒把持では、傾倒状態にある把持対象物１０（２）を、その前後からハンド機構２の、傾倒状態に支持するために使用している指部２１Ａ以外の指部が利用されて、把持対象物１０（２）の安定的な把持が実現される。なお、当該把持動作における指部２１の接触パターンは、図２５Ａ〜図２５Ｃに示す形態には限られない。例えば、別法として、上記把持動作に使用する指部２１の数は、３本ではなく２本でもよい。この場合、背面Ｓ５と前面Ｓ１のそれぞれに一本ずつの指部２１が接触する。【００７５】
また、傾倒把持においてより安定して対象物を把持するためには、図２５Ｂに示すように、把持対象物１０（２）を側方から見たときに、背面Ｓ５側の指部２１の第１リンク指部と前面Ｓ１側の指部２１の第１リンク指部とが概ね対向するのが好ましい。また、図２５Ａ〜図２５Ｃに示すように３本の指部２１で傾倒把持を行う場合、背面Ｓ５又は前面Ｓ１から見たときに、１本の指部２１Ｃの作用点が、２本の指部２１Ｂ及び指部２１Ｄのそれぞれの作用点の間に位置するように、各指部２１が対象物に接触するのが好ましい。【００７６】
このように傾倒把持は、上記の通り、把持対象物を傾倒させることで、傾倒前には露出していなかった側面（背面）を露出させて把持動作に利用する。このため、第１の実施例に示したずらし把持と同様に、把持対象物を直接把持できない場合に有用な把持形態である。一方で、傾倒把持は、ずらし把持と異なり、把持対象物を他の物体に押し付ける必要はない。そのため、把持対象物を傾倒させることが可能な状態に、該把持対象物が配置されている場合には、ずらし把持よりもより安定した把持対象物の把持を実現することができる。言い換えると、ずらし把持は、把持対象物を直接把持することができず、更に、把持対象物を傾倒させて傾倒把持を行うことができない場合には有用な把持形態の１つであると言える。【００７７】
このような傾倒把持とずらし把持の特性の違いを踏まえて、図２２に示す把持制御が構築されている。具体的には、Ｓ４０１において、把持対象物を傾倒把持することが可能であるか否かが判定される。これは、上記の通り傾倒把持とずらし把持を比べたときには傾倒把持の方が安定した把持が可能となることを踏まえ、傾倒把持が可能である場合には、ずらし把持ではなく傾倒把持を優先して実行するために行われる判定処理である。具体的には、収容容器８０における対象物１０の環境情報、特に、その並びに関する情報に基づいて、当該判定処理は行われる。例えば、図２６に示すように、収容容器８０において対象物１０（１）が取り外されて、把持対象物１０（２）の前方に把持対象物１０（２）を傾倒させるための空間Ｒ１が存在している場合には、傾倒把持が可能であると判定することができる。一方で、図１３（ｂ）に示すように収容容器８０からいずれの対象物１０も取り出されていない場合には、収容容器８０の縁枠の影響により最前方の対象物１０（１）をその前方に傾倒させることができない。そのためこのような場合には、傾倒把持は可能ではないと判定される。そして、Ｓ４０１で肯定判定されると、傾倒把持を実現するためにＳ４０２へ進む。また、Ｓ４０１で否定判定されると、ずらし把持を実現するためにＳ１０４へ進む。なお、Ｓ１０４以降の処理については第１の実施例で示した通りであるから、本実施例での説明は割愛する。【００７８】
ここで、Ｓ４０２では、傾倒把持では、把持対象物１０を現在配置されている状態から傾倒する必要があることを踏まえ、図１８に示す把持対象物決定処理に従って、傾倒把持における把持対象物の決定処理が行われる。なお、本実施例では、Ｓ４０１で肯定判定されていることを考慮し、収容容器８０における対象物１０の配置は、図２６に示す状態になっているものとする。【００７９】
先ず、Ｓ２０１では、現時点で収容容器８０に収容されている全ての対象物１０に関する環境情報、特に、並びに関する情報が取得される。本実施例の場合、Ｓ２０１では、図２１に示す並びに関する情報が取得される。次に、Ｓ２０２で、当該全ての対象物１０の側面の露出面積が算出される。具体的には、環境情報に含まれている対象物１０の寸法から得られる側面の面積に、並びに関する情報に含まれる露出割合に係る数値を乗じることで、各対象物１０における側面の露出面積が算出される。【００８０】
次に、Ｓ２０３では、Ｓ２０２で算出された側面の露出面積に基づいて、把持対象物１０が決定される。対象物１０の傾倒把持を行う場合、その傾倒方向に位置する側面を利用して傾倒状態の対象物の把持を行うことを踏まえると、対象物１０を傾倒させる場合、可及的に露出面積の大きい側面が床面に近づくように傾倒させた方が、その後の対象物１０の把持を安定して行えると考えられる。そこで、本実施例では、収容容器８０に収容されている複数の対象物１０の中から、側面の露出面積が最も大きい対象物１０が把持対象物として決定される。図２６の配置状態では、対象物１０（２）の前面が全て露出されており、その露出面積が最大となる。したがって、対象物１０（２）が把持対象物として決定される。【００８１】
＜傾倒把持用の動作パラメータ決定処理＞
ここで、図２２の把持制御に戻る。Ｓ４０２で把持対象物が決定されると、Ｓ４０３へ進む。Ｓ４０３では、傾倒把持のための傾倒動作に関する動作パラメータ（傾倒時第１接触面、及び傾倒方向）の決定、及び傾倒動作に続く把持動作に関する動作パラメータ（傾倒時第２接触面）の決定が行われる。Ｓ４０３の決定処理は、傾倒動作決定部４４０によって図２７に示すフローに従って行われる。【００８２】
図２７に示す傾倒動作パラメータ決定処理の説明に際して、図２６に示すように、把持対象物は対象物１０（２）であることを前提とする。把持対象物１０（２）は、前面Ｓ１、背面Ｓ５、左側面Ｓ２、右側面Ｓ３、上面Ｓ４及び底面を有する直方体形状の物体である。先ず、Ｓ５０１では、把持対象物１０（２）の環境情報が取得される。すなわち、把持対象物１０（２）の左側面露出割合が９０％、前面露出割合が１００％、右側面露出割合が０％、背面露出割合が０％であることや把持対象物１０（２）の寸法等が認識される。そして、Ｓ５０２では、これらの露出割合に基づいて、把持対象物１０（２）の各側面（左側面、前面、右側面、背面）の露出面積が算出される。このとき、環境情報に把持対象物１０（２）の寸法情報が利用される。【００８３】
把持対象物の決定処理についてでも述べたように、露出面積が大きいほど把持対象物１０（２）の傾倒動作、及びその後の把持動作を安定して行いやすい。そこで、Ｓ５０３では、Ｓ５０２で算出された把持対象物１０（２）の側面のうち露出面積が最大となる側面が床面に近づくように傾倒する方向が、傾倒方向として決定される。本実施例では、把持対象物１０（２）においては前面Ｓ１の露出面積が最大となるため、図２６に示すように、把持対象物１０（２）の前面Ｓ１が手前側に傾倒する方向が傾倒方向として決定される。また、別法として、露出割合が大きいほど把持対象物１０（２）の傾倒動作、及びその後の把持動作を安定して行いやすい場合もあることから、把持対象物１０（２）の側面のうち露出割合が最大となる側面が床面に近づくように傾倒する方向を、傾倒方向として決定してもよい。【００８４】
更に、Ｓ５０４では、当該決定された傾倒方向への把持対象物１０（２）の傾倒を実現するために、ハンド機構２の指部２１が接触する表面（傾倒時第１接触面）の決定が行われる。当該決定には、把持対象物１０（２）に関する環境情報、特に、把持対象物１０（２）の形状や露出している表面等の情報が利用される。具体的には、把持対象物１０（２）は、直方体形状でありその上面Ｓ４は露出した状態となっている。そこで、このような把持対象物１０（２）の構造条件等に基づいて、上面Ｓ４が傾倒時第１接触面として決定される。【００８５】
次に、Ｓ５０５では、傾倒動作により傾倒状態となった把持対象物１０（２）を把持するために、ハンド機構２の指部２１が接触する表面（傾倒時第２接触面）の決定が行われる。当該決定にも、把持対象物１０（２）に関する環境情報、特に、把持対象物１０（２）の形状や露出している表面等の情報が利用される。具体的には、Ｓ５０２での算出の結果、露出面積が最大とされた前面Ｓ１と、それに対向し傾倒動作によって露出した状態となる背面Ｓ５とが傾倒時第２接触面として決定される。これにより、把持対象物１０（２）を安定して把持することができる。また、別法として、把持対象物１０（２）の寸法や形状によっては、傾倒動作に使用した傾倒時第１接触面である上面Ｓ４と、傾倒動作により露出した状態となる背面Ｓ５とを傾倒時第２接触面として決定することもできる。【００８６】
次に、Ｓ５０６では、傾倒把持の把持動作に使用するハンド機構２の指部２１の数が決定される。ハンド機構２には４本の指部２１が備えられているため、把持対象物１０（２）の安定的な把持のためには４本の指部２１を使用するのが最も好ましい。ただし、把持対象物１０（２）の形状や、把持対象物１０（２）と指部２１の寸法の相関等の理由で必ずしも４本の指部２１を把持動作に使用できるとは限らない。例えば、傾倒時第２接触面である前面Ｓ１と背面Ｓ５の幅が、２本の指部２１を並べて配置できる程度に広い場合には、図２８（ａ）、（ｂ）に示すように、少なくとも一方の面に２本の指部２１を配置することで、３本又は４本の指部２１を把持動作に使用することができる。なお、傾倒把持では、少なくとも１本の指部２１を傾倒時第１接触面に接触させて把持対象物１０（２）の傾倒動作を行っている。そのため、図２８（ａ）のように４本の指部２１を用いて把持動作を行うためには、傾倒状態にある把持対象物１０（２）を先に３本の指部２１で把持し、その後、傾倒動作に使用していた上記少なくとも１本の指部２１に追加的に把持動作を行わせることになる。その結果、把持対象物１０（２）の把持動作に要する時間が長くなったり、傾倒動作に使用していた指部２１を把持動作のために把持対象物１０（２）から離したときに把持対象物１０（２）のバランスが崩れたりする可能性がある。そこで、このような場合には、図２８（ｂ）に示すように３本の指部２１を把持動作に使用することで、把持の安定化や把持時間の短縮化を図ることができる。【００８７】
また、前面Ｓ１と背面Ｓ５の幅が２本の指部２１を並べて配置できる程度には広くない場合には、図２８（ｃ）に示すように２本の指部２１を把持動作に使用する。なお、この場合、指部２１の把持対象物１０（２）への接触位置や把持対象物１０（２）の重量等によって、十分に安定した把持対象物１０（２）の把持が難しい場合もあり得る。そのような場合には、図２８（ｄ）に示すように、２本の指部２１で把持し把持対象物１０（２）を収容容器８０から取り出し、左側面Ｓ２や右側面Ｓ３が露出した状態となったときに、残りの指部でそれぞれの側面を追加的に把持するようにしてもよい。【００８８】
このように傾倒動作パラメータ決定処理により、傾倒動作及びそれに続く把持動作用の動作パラメータが決定されることになる（把持制御のＳ４０３の処理）。そして、再び図２２の把持制御に戻ると、Ｓ４０４では、Ｓ４０３で決定された傾倒時第１接触面（上面Ｓ４）にハンド機構２の指部２１Ａが接触されて、同じく決定された傾倒方向に従って把持対象物１０（２）の傾倒動作が開始される（図２３、図２４も参照のこと）。この傾倒動作の結果、把持対象物１０（２）の背面Ｓ５が露出していき、背面Ｓ５とその後ろの対象物１０（３）との間に空間が形成されていく。そこで、Ｓ４０５で、当該空間がハンド機構２の指部２１が進入できる程度に大きくなり傾倒動作が完了したか否かが判定される。なお、当該判定は、把持対象物１０（２）の引き倒し量に関連する、指部２１Ａの移動量に基づいて判定される。Ｓ４０５で肯定判定されるとＳ４０６へ進み、否定判定されると引き続き把持対象物１０（２）の傾倒動作が継続される。【００８９】
次に、Ｓ４０６では、Ｓ４０５での肯定判定を以て、傾倒動作を停止させる。このとき指部２１Ａが傾倒時第１接触面（上面）Ｓ４に接触した状態が維持される。そして、Ｓ４０７では、Ｓ４０３で決定された傾倒時第２接触面（前面Ｓ１と背面Ｓ５）にハンド機構２の指部２１が接触され、把持対象物１０（２）の把持動作が行われる。なお、本実施例では、図２８（ｂ）に示すように３本の指部２１により当該把持動作が実現される。Ｓ４０７で対象物の把持動作が行われると、ハンド機構２が把持対象物１０（２）を把持したまま把持対象物１０（２）を所望の目的位置に移すことができる。【００９０】
そして、把持対象物１０（２）の把持が完了すると、Ｓ４０８で、収容容器８０に収容されている対象物１０に関する環境情報のうちその並びに関する情報の更新が行われる。並びに関する情報は、把持対象物１０（２）の把持前は図２１に示した通りであるが、Ｓ４０８での更新後は図２９に示した状態となる。具体的には、把持対象物１０（２）の把持完了フラグに「１」が設定される。それとともに、収容容器８０において把持対象物１０（２）が取り出されたことをもって、把持対象物１０（３）の前面露出割合の値が１００％に更新される。これにより、図２２に示す把持制御が終了する。【００９１】
このように本実施例の把持制御では、対象物１０が直接把持が可能なように配置されている場合には、その直接把持を実行する。これにより対象物１０の把持に要する時間の短縮を図ることができる。一方で、直接把持が可能ではない状態で対象物１０が収容容器８０内に配置されていても、ハンド機構２により傾倒把持又はずらし把持が実現される。このとき、傾倒把持が可能である場合には、ずらし把持に優先させて傾倒把持を行うように構成されている。具体的には、収容容器８０における対象物１０の配置状態が図１３（ｂ）に示す状態であればずらし把持が行われ、当該配置状態が図２６に示す状態であれば傾倒把持が行われる。これにより、より安定した把持対象物の把持が可能となる。なお、傾倒把持であってもずらし把持であっても、把持対象物の位置や姿勢を変化させるために使用された指部２１Ａを把持対象物に接触させたまま、続く把持動作（図１７に示す把持動作、又は、図２５Ａ〜図２５Ｃに示す把持動作）が行われるため、把持対象物１０の把持に要する時間を可及的に短くすることができる。このように上記把持制御では、対象物１０の配置されている状況の影響を可及的に受けることなく対象物１０の把持を実現することができる。そのため、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の移動が可能となる。
【実施例３】
【００９２】
上記実施例１，２では、ずらし把持を、把持対象物１０の側面を他の物体に押し付けながら該把持対象物１０をずらし上げることでその位置を上方に変化させた上で、該把持対象物１０を把持する把持形態として説明した。しかしながら、ずらし把持の形態はこのような形態に限られるのもではない。本実施例では、把持対象物１０の底面、すなわち、把持対象物１０において重力方向の下方に位置する面を、他の物体に押し付けながら該把持対象物１０を移動させることでその位置を変化させた上で、該把持対象物１０を把持する形態のずらし把持について説明する。【００９３】
図３０は、本実施例に係る把持制御において把持の対象となる複数の対象物１０が収容容器８０内に配置された状態を示す図である。図３０に示すように、把持制御が開始される前の状態では、収容容器８０内に、横３列、縦２列の状態で六個の対象物１０が収容されている。各対象物１０はいずれも同じ直方体状の形状を有している。なお、本実施例では、収容容器８０における対象物１０の配置位置を、対象物１０毎に区別して識別する際には、参照番号である「１０」に、配置位置を識別するための表記を付加するものとする。当該表記は、収容容器８０内の横列の位置と縦列の位置とをマトリックスの形式で表すものである。つまり、収容容器８０内における前方横一列の対象物１０の参照番号を、左から順に１０（１＿１）、１０（１＿２）、１０（１＿３）と記載し、収容容器８０内における後方横一列の対象物１０の参照番号を、左から順に１０（２＿１）、１０（２＿２）、１０（２＿３）と記載している。なお、収容容器８０における対象物１０の配置位置を対象物１０毎に表す必要が無い場合には、上記表記を省略する場合もある。【００９４】
ここで、収容容器８０内における前方一列の中央の対象物１０（１＿２）を把持対象物としてずらし把持を実行する場合の動作について、図３１に基づいて説明する。図３０に示すように、把持対象物１０（１＿２）の背面は、他の対象物１０（２＿２）の前面と接触した状態となっている。そこで、本実施例では、把持対象物１０（１＿２）の背面を露出させるために、図３１に示すように、該把持対象物１０（１＿２）を手前側に（図３１に示す白抜き矢印の方向に）水平移動させる。この場合、第１動作決定部４３６は、把持対象物１０（１＿２）の上面を、水平移動動作のためにハンド機構２の指部２１を接触させる第１動作用接触面に決定する。そして、動作制御部４３８は、ハンド機構２の４本の指部２１のうちの１本の指部の第１指リンク部２１１を把持対象物１０（１＿２）の上面に接触させ、該把持対象物１０（１＿２）の底面を収容容器８０の床面８３に押し付けながら該把持対象物１０（１＿２）を手前側に水平移動させるように、ハンド機構２を駆動制御する。本実施例では、このような、把持対象物１０（１＿２）を手前側に移動させる水平移動動作が本願発明の第１動作に相当する。ただし、把持対象物を収容容器の床面に押し付けながら移動させる方向は水平方向に限られるものではない。つまり、収容容器の床面が傾斜している場合は、把持対象物をその傾斜方向に移動させてもよい。【００９５】
上記のような水平移動動作の結果、把持前の配置状態において、把持対象とはなっていない対象物１０（２＿２）と接触していた把持対象物１０（１＿２）の背面が、露出した状態となる。その後、水平移動した状態にある把持対象物１０（１＿２）に対して把持動作、すなわち本願発明の第２動作が行われる。このときの把持動作においては、把持対象物１０（１＿２）の前面と背面とのそれぞれに、ハンド機構２における異なる指部２１を接触させる。この場合、第２動作決定部４３７は、水平移動動作によって露出されることになった把持対象物１０（１＿２）の背面を第２動作用接触面に決定する。なお、水平移動動作によって把持対象物１０（１＿２）の位置をずらした場合、ずらし上げ動作とは異なり、第１動作用接触面に接触させていた指部２１を該第１動作用接触面から離しても、該把持対象物１０（１＿２）の位置が元には戻らない。つまり、把持対象物１０（１＿２）が、他の対象物１０（２＿２）から離間した状態が維持される。そのため、第１動作用接触面に接触させる指部（本願発明の第１指部）と、第２動作用接触面に接触させる指部（本願発明の第２指部）とは、必ずしも同一の指部である必要はない。【００９６】
このように、水平移動動作を第１動作とするずらし把持でも、ずらし上げ動作を第１動作とするずらし把持と同様、把持対象物１０（１＿２）において、水平移動動作の前には露出していなかった側面（背面）を露出させて、該側面（背面）を把持動作に利用することが可能となる。【００９７】
また、図３１に示すように、水平移動動作によって把持対象物１０（１＿２）を手前側に水平移動させると、該把持対象物１０（１＿２）の背面のみならず、他の対象物１０（１＿２）と接触していた該把持対象物の１０（１＿２）の左側側面、および、他の対象物１０（１＿３）と接触していた該把持対象物の１０（１＿２）の右側側面も露出した状態となる。そのため、把持対象物の１０（１＿２）の左側側面および右側側面のそれぞれに、ハンド機構２における異なる指部２１を接触させて、把持対象物の１０（１＿２）を把持することも可能となる。そこで、第２動作決定部４３７は、水平移動動作によって露出されることになった把持対象物１０（１＿２）の左側側面および右側側面を第２動作用接触面に決定してもよい。【００９８】
（変形例）
また、ずらし把持を実行する場合、把持動作（第２動作）の前に実行する第１動作として、ずらし上げ動作または水平移動動作を選択的に実行することもできる。例えば、図３２Ａに示すように、先ず、収容容器８０内における前方一列の中央の対象物１０（１＿２）を把持対象物としてずらし把持を実行する場合に、第１動作としてずらし上げ動作を行ってもよい。この場合、把持対象物１０（１＿２）の前面を第１動作用接触面として決定する。そして、把持対象物１０（１＿２）の背面を他の対象物１０（２＿２）の前面に押し付けながら、該把持対象物１０（１＿２）を上方に（図３２Ａに示す白抜き矢印の方向に）持ち上げる。その後、把持対象物１０（１＿２）を把持動作によって把持する。【００９９】
また、収容容器８０内における前方一列に並んでいた三個の対象物１０を該収容容器８０内から移動させた後において、図３２Ｂに示すように、収容容器８０内における後方一列の中央の対象物１０（２＿２）を把持対象物としてずらし把持を実行する場合に、第１動作として水平移動動作を行ってもよい。この場合、把持対象物１０（２＿２）の上面を第１動作用接触面として決定する。そして、把持対象物１０（２＿２）の底面を収容容器８０の床面８３に押し付けながら、該把持対象物１０（２＿２）を手前側に（図３２Ｂに示す白抜き矢印の方向に）水平移動させる。その後、把持対象物１０（２＿２）を把持動作によって把持する。
【符号の説明】
【０１００】
１・・・ロボットアーム、２・・・ハンド機構、２０・・・ベース部、２１・・・指部、２２・・・第１関節部、２３・・・第２関節部、２１１・・・第１指リンク部、２１２・・・第２指リンク部、２１３・・・基端部、３・・・アーム機構、３０ａ・・・第１関節部、３０ｂ・・・第２関節部、３０ｃ・・・第３関節部、３０ｄ・・・第４関節部、３０ｅ・・・第５関節部、３０ｆ・・・第６関節部、３１・・・第１アームリンク部、３２・・・第２アームリンク部、３３・・・第３アームリンク部、３４・・・第４アームリンク部、３５・・・第５アームリンク部、３６・・・接続部材、４・・・台座部、４２・・・アーム制御装置、４３・・・ハンド制御装置、５１・・・第１モータ、５２・・・第２モータ、５３・・・第３モータ、６１、６２・・・傘歯車、６３・・・ウォームホイール、６４・・・ウォーム、６５、６６・・・歯車、７０・・・感圧センサ、１０・・・対象物、８０・・・収容容器、Ｓ１・・・前面、Ｓ４・・・上面、Ｓ５・・・背面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【国際調査報告】
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