(57)【要約】  把持システムにおいて、制御装置が、対象物の位置情報に基づいて決定される対象物における目標位置に向けてハンド機構の所定の指部における所定の接触部位が移動するように、所定のサーボ制御構造に従って該所定の接触部位の位置をサーボ制御する。そして、制御装置は、所定の接触部位が目標位置に到達する前に接触検知部によって所定の接触部位の対象物への接触が検知されると、所定のサーボ制御構造において少なくとも位置に関するフィードバック系を含む位置サーボループを無効化する。これにより、対象物の位置をより好適に把握できる。
2018212189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーム機構と、
前記アーム機構に取り付けられ、複数の指部によって対象物を把持するハンド機構と、
前記対象物の位置情報を取得する取得部と、
前記対象物に対する前記ハンド機構の位置を制御するための所定のサーボ制御構造に従って前記アーム機構および該ハンド機構を制御することで、該ハンド機構の位置を制御する制御装置と、を備える把持システムにおいて、
前記ハンド機構が、前記複数の指部における関節部を駆動させる駆動部と、前記複数の指部のうちの少なくとも所定の指部に対応して設けられ、その関節部より先端部側の所定の接触部位が前記対象物に接触したことを検知する接触検知部と、を有し、
前記制御装置が、前記取得部によって取得された前記対象物の位置情報に基づいて決定される前記対象物における目標位置に向けて該ハンド機構の前記所定の指部における前記所定の接触部位が移動するように、前記所定のサーボ制御構造に従って該所定の接触部位の位置をサーボ制御し、該所定の接触部位が前記目標位置に到達する前に該所定の接触部位の該対象物への接触が前記接触検知部によって検知されると、前記所定のサーボ制御構造において少なくとも位置に関するフィードバック系を含む位置サーボループを無効化する、
把持システム。
【請求項２】
前記所定のサーボ制御構造は、位置に関するフィードバック系を含む位置サーボループと、速度に関するフィードバック系を含む速度サーボループと、電流に関するフィードバック系を含む電流サーボループと、を有し、
前記制御装置は、前記所定の接触部位の前記対象物への接触が前記接触検知部によって検知されると、前記所定のサーボ制御構造のうち、前記位置サーボループ、前記速度サーボループ、前記電流サーボループの全てを無効化する、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項３】
前記所定のサーボ制御構造は、位置に関するフィードバック系を含む位置サーボループと、速度に関するフィードバック系を含む速度サーボループと、電流に関するフィードバック系を含む電流サーボループと、を有し、
前記制御装置は、前記所定の接触部位の前記対象物への接触が前記接触検知部によって検知されると、前記所定のサーボ制御構造のうち、前記位置サーボループ及び前記速度サーボループを無効化し、前記電流サーボループは作動させた状態を維持する、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項４】
前記制御装置が、更に、前記所定の指部における前記所定の接触部位の前記対象物への接触が前記接触検知部によって検知されたときの、該所定の接触部位の位置である接触位置を導出するとともに、該接触位置に関する接触位置情報に基づいて、前記取得部によって取得された前記対象物の前記位置情報を補正する、
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】
前記接触検知部が、前記ハンド機構の前記複数の指部それぞれに対応して設けられており、それぞれの接触検知部によって、各指部の関節部より先端側の所定の接触部位が前記対象物に接触したことを検知することが可能であって、
前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記制御装置が、前記複数の指部のうち前記対象物の把持に用いる少なくとも２本の把持用指部における前記所定の接触部位の互いの間隔を、前記対象物における所定の把持箇所間の幅よりも大きい所定の初期間隔に広げた状態で、前記所定のサーボ制御構造に従って該所定の接触部位の位置をサーボ制御して該ハンド機構を前記対象物に接近させ、
さらに、前記ハンド機構を前記対象物に接近させているときに、前記２本の把持用指部のいずれかの前記所定の接触部位の前記対象物への接触が前記接触検知部によって検知された場合、前記制御装置が、前記対象物に接触した把持用指部側の方向へ該ハンド機構を移動させることで該２本の把持用指部における前記所定の接触部位の間に前記対象物の前記所定の把持箇所が位置する状態とし、該状態となってから、該２本の把持用指部における前記所定の接触部位の互いの間隔を前記所定の初期間隔よりも小さくすることで各把持用指部を前記対象物における前記所定の把持箇所に接触させて、該把持用指部によって前記対象物を把持する請求項４に記載の把持システム。
【請求項６】
前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記制御装置が、前記接触位置情報に基づいて補正された前記位置情報に基づいて前記アーム機構および前記ハンド機構を制御することで該ハンド機構を前記対象物に接近させる請求項５に記載の把持システム。
【請求項７】
前記接触検知部が、前記ハンド機構の前記複数の指部それぞれに対応して設けられており、それぞれの接触検知部によって、各指部の関節部より先端側の所定の接触部位が前記対象物に接触したことを検知することが可能であって、
前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記制御装置が、前記複数の指部のうち前記対象物の把持に用いる各把持用指部の前記駆動部をサーボ制御することで、それぞれに対応する前記接触検知部によってそれぞれの前記所定の接触部位の前記対象物への接触が検知されるまで、前記所定のサーボ制御構造に従って該所定の接触部位の位置をサーボ制御して各把持用指部を前記対象物に接近させ、
さらに、前記制御装置が、各把持用指部の前記駆動部の作動を、それぞれに対応する前記接触検知部によってそれぞれの前記所定の接触部位の前記対象物への接触が検知された時点で順次一旦停止させ、全ての前記把持用指部が前記対象物に接触してから、各把持用指部によって前記対象物を押圧するために少なくとも１本の把持用指部の前記駆動部を再度作動させる請求項４に記載の把持システム。
【請求項８】
前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記制御装置が、前記接触位置情報に基づいて補正された前記位置情報に基づいて各把持用指部の前記駆動部をサーボ制御する請求項７に記載の把持システム。
【請求項９】
前記制御装置が、全ての前記把持用指部が前記対象物に接触してから、各把持用指部によって前記対象物を押圧するために、全ての前記把持用指部の前記駆動部を再度作動させる請求項７または８に記載の把持システム。
【請求項１０】
前記制御装置が、各把持用指部の前記対象物への接触位置に関する接触位置情報に基づいて、現在の各把持用指部の接触位置が該対象物を把持するために適切な位置であるか否かを判別し、現在の各把持用指部の接触位置が該対象物を把持するために適切な位置ではないと判定された場合、少なくとも１本の把持用指部の前記対象物への接触位置を変更してから、各把持用指部によって該対象物を押圧する請求項７から９のいずれか一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、複数の指部により対象物を把持するハンド機構を備えた把持システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットアーム等に取り付けられ、複数の指部によって対象物を把持するハンド機構が開発されている。例えば、特許文献１には、複数の指部を有するハンド機構（多指ハンド部）と、該ハンド機構が先端に取り付けられたロボットアームと、を備えたロボット装置が開示されている。この特許文献１に記載されたロボット装置においては、ハンド機構の各指部に力センサが設けられている。そして、この力センサによって該指部と対象物との接触位置を検出する。また、このロボット装置は、対象物を含む画像データを撮像する視覚センサを備えている。そして、視覚センサによって撮像された画像データに基づいて対象物の位置情報を取得する。さらに、画像データから取得された対象物の位置情報を、力センサによって検出された接触位置の情報に基づいて補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５０５１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来技術のように、ハンド機構により対象物を把持する際に、該ハンド機構の指部を該対象物に接触させ、その接触位置を導出することで、該対象物の位置をより高い精度で把握することが可能となる。このように対象物の位置を高精度で把握することは、ハンド機構による該対象物の把持の安定性を向上させる上で非常に好ましい。【０００５】
しかしながら、対象物の位置を把握するためにハンド機構の指部を該対象物に接触させた場合、該対象物に接触した時の該指部の速度が大きいと、該対象物または該指部自体がダメージを受ける虞がある。一方で、対象物または指部自体へダメージを与えることを抑制するため、該指部を該対象物に接触させる際のハンド機構の移動速度を小さくすると、タクトタイムが長くなってしまう。【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、ハンド機構によって対象物を把持するために、該対象物の位置をより好適に把握することが可能な技術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】
本発明に係る把持システムは、アーム機構と、前記アーム機構に取り付けられ、複数の指部によって対象物を把持するハンド機構と、前記対象物の位置情報を取得する取得部と、前記対象物に対する前記ハンド機構の位置を制御するための所定のサーボ制御構造に従って前記アーム機構および該ハンド機構を制御することで、該ハンド機構の位置を制御する制御装置と、を備える把持システムにおいて、前記ハンド機構が、前記複数の指部における関節部を駆動させる駆動部と、前記複数の指部のうちの少なくとも所定の指部に対応して設けられ、その関節部より先端部側の所定の接触部位が前記対象物に接触したことを検知する接触検知部と、を有し、前記制御装置が、前記取得部によって取得された前記対象物の位置情報に基づいて決定される前記対象物における目標位置に向けて該ハンド機構の前記所定の指部における前記所定の接触部位が移動するように、前記所定のサーボ制御構造に従って該所定の接触部位の位置をサーボ制御し、該所定の接触部位が前記目標位置に到達する前に該所定の接触部位の該対象物への接触が前記接触検知部によって検知されると、前記所定のサーボ制御構造において少なくとも位置に関するフィードバック系を含む位置サーボループを無効化する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ハンド機構によって対象物を把持するために、該対象物の位置をより好適に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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８】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リンク部における感圧センサの配置を示す図である。
【図１１Ａ】実施例に係るアーム制御装置およびハンド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１１Ｂ】アーム機構及びハンド機構の位置をサーボ制御するためのサーボ制御構造の概念図である。
【図１２Ａ】実施例に係るサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第１の図である。
【図１２Ｂ】実施例に係るサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第２の図である。
【図１２Ｃ】実施例に係るサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第３の図である。
【図１３Ａ】実施例に係る位置決め動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第１の図である。
【図１３Ｂ】実施例に係る位置決め動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第２の図である。
【図１３Ｃ】実施例に係る位置決め動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第３の図である。
【図１３Ｄ】実施例に係る位置決め動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第４の図である。
【図１３Ｅ】実施例に係る位置決め動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第５の図である。
【図１４】実施例に係る位置決め動作制御におけるハンド機構の位置修正の第１の他の例について説明するための図である。
【図１５】実施例に係る位置決め動作制御におけるハンド機構の位置修正の第２の他の例について説明するための図である。
【図１６】実施例係る把持動作制御が実行されたときのハンド機構の各把持用指部と対象物との水平方向の位置関係を時系列に沿って示した図である。
【図１７】実施例に係るサーチ動作制御のフローを示すフローチャートである。
【図１８】実施例に係る位置決め動作制御および把持動作制御のフローを示すフローチャートの一部である。
【図１９】実施例に係る位置決め動作制御および把持動作制御のフローを示すフローチャートの他の一部である。
【図２０】実施例に係る位置決め動作制御および把持動作制御のフローを示すフローチャートの他の一部である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る把持システムでは、ハンド機構によって把持する対象物の位置情報が取得部によって取得される。ここで、取得部は、ユーザーによる入力や、視覚センサによって撮像された画像等に基づいて対象物の位置情報を取得する。また、ハンド機構における各指部には、それぞれにおける関節部を駆動させる駆動部が設けられている。さらに、ハンド機構における複数の指部のうちの少なくとも所定の指部に対応して接触検知部が設けられている。接触検知部は、指部の関節部より先端部側の所定の接触部位が対象物に接触したことを検知する。
【００１１】
そして、把持システムでは、制御装置が、所定のサーボ制御構造に従ってアーム機構とハンド機構を制御することで、対象物に対するハンド機構の位置、すなわち所定の指部における所定の接触部位の位置がサーボ制御される。このような所定の接触部位の位置に関するサーボ制御が制御装置により実行されることで、所定の接触部位の対象物に対する位置決め、例えば、対象物を把持するための位置決めやその他の目的のための位置決めを実現することができる。なお、所定のサーボ制御構造は、このようなハンド機構の位置をサーボ制御できるものであれば、特定の構造のものに限定されない。例えば、所定のサーボ制御構造は、位置に関するフィードバック系を含む位置サーボループと、速度に関するフィードバック系を含む速度サーボループと、電流に関するフィードバック系を含む電流サーボループを含む構造でもよく、更にはフィードフォワード系を含んで構成されてもよい。また、対象物における目標位置は、取得部によって取得された対象物の位置情報に基づいて決定される。
【００１２】
そして、本発明に係る把持システムでは、所定のサーボ制御構造に従って所定の指部における所定の接触部位を目標位置に向けて移動させているときに、目標位置に到達する前に該所定の指部における該所定の接触部位の対象物への接触が接触検知部によって検知されると、制御装置が、所定のサーボ制御構造において少なくとも位置サーボループを無効化する。このように位置サーボループが無効化されると、該駆動部から関節部に対して所定の接触部位の位置決めのための駆動力が付与されなくなるため、所定の指部における所定の接触部位に対して外力が働いた際に、該所定の指部の関節部が、その機械的構造が許容する可動範囲内で折れ曲がることになる。そのため、目標位置への到達前に所定の指部における所定の接触部位が対象物に接触したときに、位置サーボループが無効化されると、その関節部が折れ曲がることになる。これによれば、所定の指部における所定の接触部位と対象物との接触によって、これらに作用する衝突力を低減することができ、以て、ハンド機構の指部のダメージを可及的に抑制することで好適な対象物の位置把握が実現される。
【００１３】
更に好ましくは、前記制御装置が、更に、前記所定の指部における前記所定の接触部位の前記対象物への接触が前記接触検知部によって検知されたときの、該所定の接触部位の位置である接触位置を導出するとともに、該接触位置に関する接触位置情報に基づいて、前記取得部によって取得された前記対象物の前記位置情報を補正してもよい。ここで、所定の指部における所定の接触部位の対象物への接触が接触検知部によって検知されるまでは、該所定の指部の駆動部に対しては所定のサーボ制御構造に従って所定の接触部位の位置はサーボ制御されている状態となっている。そのため、対象物への接触によって生じる反力を接触検知部によって検出することができる。これにより、所定の指部の対象物への接触を検知することがでる。そこで、本発明では、制御装置が、所定の指部における所定の接触部位の対象物への接触が接触検知部によって検知されたときの、所定の接触部位の接触位置を導出するとともに、該接触位置に関する接触位置情報に基づいて、取得部によって取得された対象物の位置情報を補正する。目標位置への到達前に所定の接触部位が対象物に接触したことは、実際の対象物の位置と、取得部によって取得された対象物の位置とがずれていたことを意味する。そこで、上記のように導出された所定の接触部位の接触位置に基づいて対象物の位置情報を補正することで、ハンド機構による対象物の把持をより好適に行い得る。
【００１４】
このように、本発明に係る把持システムによれば、所定の指部の先端部を対象物に接触させた際に生じる衝突力を低減することができる。そのため、所定の指部の所定の接触部位を対象物に接触させる際のハンド機構の移動速度を小さくすることなく、これらの接触に起因して該対象物または該指部自体がダメージを受けることを抑制することができる。したがって、タクトタイムが長くなることを抑制しつつ、対象物の位置をより高精度で把握することが可能となる。更に、上述した接触位置に基づいた対象物の位置情報の補正を行うことで、該対象物の位置をより高精度で把握することができ、以てハンド機構によってより安定的に対象物を把持することができる。
【００１５】
＜実施例＞
以下、本発明の具体的な実施例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。
【００１６】
ここでは、本発明に係るハンド機構および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。図１は、本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。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。
【００１７】
＜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。また、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ている。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。
【００１８】
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ている。また、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、例えば、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。
【００１９】
＜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。なお、図３において、矢印は、各指部２１の回転可動範囲を示している。図２および図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。
【００２０】
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。なお、図４および図５では、後述する指部２１の第２指リンク部２１２の一部が透過された状態で記載されており、該第２指リンク部２１２の内部構造をも示されている。
【００２１】
図２および図４に示すとおり、各指部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。
【００２２】
ここで、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の内部には歯車６５、歯車６６、第２モータ５２、および第３モータ５３が設けられている。歯車６５は、指部２１全体を回転させるための歯車であり、基端部２１３の回転軸に接続されている。歯車６６は第３モータ５３の回転軸に接続されている。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。その結果、基端部２１３が回転駆動され、それに伴って、図３において矢印で示す範囲で指部２１全体が回転駆動される。
【００２３】
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る。その結果、第２指リンク部２１２が、基端部２１３に対して相対的に回転駆動される。ここで、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。なお、第２モータ５２による駆動力と第３モータ５３による駆動力とは、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。
【００２４】
また、図４および図５に示すように、指部２１においては、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。ここで、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、互いに噛み合った二つの傘歯車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る。その結果、第１指リンク部２１１が、第２指リンク部２１２に対して相対的に回転駆動される。ここで、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。
【００２５】
また、図２および図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。
【００２６】
また、図２、図４、図５、および図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の先端部に作用する外力（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における、第１関節部２２の屈曲方向側の壁面（以下、「屈曲側壁面」と称する場合もある。）２１５および伸展方向側の壁面（以下、「伸展側壁面」と称する場合もある。）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の先端側における屈曲側壁面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の先端側における屈曲側壁面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。
【００２７】
＜台座部＞
次に、台座部４に内蔵された、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３の構成について図１１Ａに基づいて説明する。アーム制御装置４２はロボットアーム１のアーム機構３を制御するための制御装置である。ハンド制御装置４３はロボットアーム１のハンド機構２を制御するための制御装置である。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１１Ａは、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３に含まれる各機能部を示すブロック図である。
【００２８】
アーム制御装置４２は、アーム機構３の各関節部に設けられたモータを駆動するための駆動信号を生成する複数のドライバを含み、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。また、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を含んでいる。そして、アーム制御装置４２は、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。これらの機能部は、アーム制御装置４２に含まれるコンピュータ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。
【００２９】
アーム制御部４２０は、ハンド制御装置４３が有する機能部である後述の対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報およびハンド制御装置４３が有する機能部である後述の位置情報補正部４３５によって補正された対象物１０の位置情報に基づいて各ドライバから駆動信号を供給することで、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆに設けられたモータを制御する。そして、アーム制御部４２０は、各モータを制御することでアーム機構３を動かし、それによって、例えば、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、３０ｆ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。アーム制御部４２０によるサーボ制御については、後述する。
【００３０】
また、ハンド制御装置４３は、ハンド機構２に設けられた各モータを駆動するための駆動信号を生成する複数のドライバを含み、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。また、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を含んでいる。そして、ハンド制御装置４３は、機能部として、対象物情報取得部４３０、ハンド制御部４３１、モータ状態量取得部４３２、センサ情報取得部４３３、接触位置導出部４３４および位置情報補正部４３５を有している。これらの機能部は、ハンド制御装置４３に含まれるコンピュータ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。
【００３１】
対象物情報取得部４３０は、ハンド機構２よって把持すべき対象物に関する情報である対象物情報を取得する。ここで、対象物情報には、対象物の形状、寸法、およびその位置に関する情報、並びに、対象物周囲の環境情報（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であり、例えば、対象物が収容されている容器の形状や当該容器における対象物の並びに関する情報）等が含まれる。この対象物情報取得部４３０は、ユーザーによって入力された対象物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、対象物情報取得部４３０は、該視覚センサによって撮像された画像から対象物情報を取得してもよい。
【００３２】
また、ハンド制御部４３１は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報および位置情報補正部４３５によって補正された対象物１０の位置情報に基づいて各ドライバから駆動信号を供給することで、ハンド機構２の各指部２１を駆動させる各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３を制御する。例えば、ハンド制御部４３１は、アーム制御部４２０によってアーム機構３が制御されることで所定の把持可能位置に移動されたハンド機構２によって対象物を把持するために、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を制御する。また、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、ハンド制御装置４３のモータ状態量取得部４３２に入力される。そして、ハンド制御部４３１は、モータ状態量取得部４３２に入力された各モータ５１、５２、５３の状態量に基づいて、例えば、複数の指部２１によって対象物を把持するように、各指部２１における各モータ５１、５２、５３をサーボ制御する。ハンド制御部４３１によるサーボ制御については、後述する。
【００３３】
さらに、ハンド制御装置４３はセンサ情報取得部４３３を有している。センサ情報取得部４３３には、ハンド機構２の各指部２１の第１指リンク部２１１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、ハンド制御部４３１は、各感圧センサ７０によって、各指部２１の対象物への接触が検知された場合に、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。また、各感圧センサ７０によって、各指部２１の対象物への接触が検知された場合に、接触位置導出部４３４によって、各指部２１が対象物に接触した位置である接触位置が導出される。
【００３４】
ここで、アーム制御部４２０及びハンド制御部４３１によるサーボ制御について、図１１Ｂに基づいて説明する。図１１Ｂは、各制御部に形成されるサーボ制御構造の基本構造を示す概念図である。図１１Ｂでは、モータや指部、アーム等の構造物である負荷装置をまとめて制御対象８０としている。なお、実際には、アーム制御部４２０とハンド制御部４３１とではそれぞれに対応したサーボ制御構造が形成されているが、概念的には両者のサーボ制御構造は同一視できるものとして説明を簡便化する。なお、図１１Ｂに示すサーボ制御構造は、コンピュータであるアーム制御装置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形成される。
【００３５】
位置制御器８１は、例えば、比例制御（Ｐ制御）を行う。具体的には、各制御装置から通知された位置指令と検出位置との偏差である位置偏差に、位置比例ゲインＫｐｐを乗ずることにより速度指令を算出する。なお、位置制御器８１は、予め制御パラメータとして、位置比例ゲインＫｐｐを有している。次に、速度制御器８２は、例えば、比例積分制御（ＰＩ制御）を行う。具体的には、位置制御器８１により算出された速度指令と検出速度との偏差である速度偏差の積分量に速度積分ゲインＫｖｉを乗じ、その算出結果と当該速度偏差の和に速度比例ゲインＫｖｐを乗ずることにより、電流指令（トルク指令）を算出する。なお、速度制御器８２は、予め制御パラメータとして、速度積分ゲインＫｖｉと速度比例ゲインＫｖｐを有している。また、速度制御器８２はＰＩ制御に代えてＰ制御を行ってもよい。この場合には、速度制御器８２は、予め制御パラメータとして、速度比例ゲインＫｖｐを有することになる。次に、電流制御器８３は、速度制御器８２により算出された電流指令に基づいてアンプ８４を駆動するための指令電圧を生成する。生成された指令電圧に応じてアンプ８４がモータ２を駆動するための駆動電流を出力し、それによりアーム機構３やハンド機構２に搭載された各モータが駆動制御される。電流制御器８３は、電流指令に関するフィルタ（１次のローパスフィルタ等）を含み、制御パラメータとして、これらのフィルタの性能に関するカットオフ周波数等を有している。
【００３６】
そして、図１１Ｂに示すサーボ制御構造は、電流制御器８３を前向き要素とする電流フィードバック系を含む電流サーボループを有し、更に当該電流フィードバック系と、速度制御器８２及び制御対象８０とを前向き要素とする速度フィードバック系を含む速度サーボループを有し、更に、当該速度フィードバック系と位置制御器８１を前向き要素とする位置フィードバック系を含む位置サーボループを有している。このように構成されるサーボ制御構造によって、各制御装置は、アーム機構３やハンド機構２に搭載されているモータをサーボ制御し、特にハンド機構２の指部の位置が所望の位置となるように制御する。
【００３７】
なお、図１１Ａ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１１Ａ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。
【００３８】
＜サーチ動作制御＞
ここで、本実施例に係るロボットアーム１においては、ハンド制御装置４３に含まれる機能部である対象物情報取得部４３０によって、該対象物の位置情報を含む対象物情報が取得される。しかしながら、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物の位置情報はある程度の誤差を含んでいる虞がある。例えば、視覚センサによって撮像された対象物を含む画像から対象物の位置情報を取得した場合、該視覚センサの撮像性能に起因する誤差が該対象物の位置情報に含まれることになる。しかしながら、ロボットアーム１のハンド機構２によって対象物を安定的に把持するためには、該対象物の位置情報を高精度で把握した上で、アーム機構３およびハンド機構２を制御することが望まれる。
【００３９】
そこで、本実施例に係るロボットアーム１においては、対象物を把持すべくアーム機構３およびハンド機構２を制御する前に、その準備段階として、該対象物の位置情報を高精度で把握することを目的としてサーチ動作制御が行われる。以下、本実施例に係るサーチ動作制御について図１２Ａから図１２Ｃに基づいて説明する。図１２Ａから図１２Ｃは、本実施例に係るサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構２の様子を時系列に沿って示した図である。このサーチ動作制御は、アーム制御装置４２によってアーム機構３が制御されるとともに、ハンド制御装置４３によってハンド機構２が制御されることで実現される。
【００４０】
なお、以下においては、ハンド機構２の各指部２１を、それぞれ、第１指部２１Ａ、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、第４指部２１Ｄと称する。また、サーチ動作制御では、ハンド機構２の４本の指部２１のうちの所定の指部を対象物に接触させる。図１２Ａから図１２Ｃにおいては、対象物１０に接触させる所定の指部を第１指部２１Ａとする場合の動作を示している。また、図１２Ａから図１２Ｃにおいては、便宜的に、ハンド機構２における第１指部２１Ａ、第２指部２１Ｂ、および第３指部２１Ｃのみを図示しており、第４指部２１Ｄの図示を省略している。また、図１２Ａから図１２Ｃは、対象物１０の垂直方向（図１２Ａから図１２Ｃにおける上下方向）の位置情報を把握することを目的した場合の動作を示している。
【００４１】
サーチ動作制御においては、図１２Ａに示すように、ハンド機構２の形態を、４本の指部２１のうち第１指部２１Ａのみが対象物１０に接触するような形態である第１アプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を白抜き矢印の方向（すなわち、図１２Ａにおける下方に向う方向）に動かし、該ハンド機構２を対象物１０に近づける。このとき、第１指部２１Ａの先端部が対象物１０における目標位置に向って移動するように、図１１Ｂに示すサーボ制御構造に従って、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆに設けられたモータ、および、ハンド機構２の各指部２１の各関節部を駆動させる各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３が、それぞれ、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３によってサーボ制御される。ここで、目標位置は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて決定される。このとき、目標位置は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に含まれる対象物１０の位置情報に対応する位置に該対象物１０が存在すると想定した場合の該対象物１０の内部となる位置に決定されている。
【００４２】
ハンド機構２の形態を第１アプローチ形態とした状態で、上記のように決定された目標位置に向かって第１指部２１Ａの先端部が移動するように、アーム機構３および該ハンド機構２が制御されることで、図１２Ｂに示すように、該第１指部２１Ａの先端部が目標位置に到達する前に対象物１０の上面Ｓ１に該第１指部２１Ａの先端部が接触する。なお、図１２Ｂにおいても、白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を表している。また、図１２Ｂにおいては、対象物１０の上面Ｓ１と第１指部２１Ａの先端部との接触位置が一点鎖線で囲まれている。このように、対象物１０の上面Ｓ１に第１指部２１Ａの先端部が接触すると、その接触が、該第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａに設けられた感圧センサ７０によって検知される。このとき、感圧センサ７０の検出値がセンサ情報取得部４３３によって取得される。そして、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって、該第１指部２１Ａと対象物１０との接触が検知されると、接触位置導出部４３４がその接触位置を導出する。ここで、接触位置導出部４３４は、アーム制御装置４２のモータ状態量取得部４２１によって取得されるアーム機構３の各モータの状態量、および、ハンド制御装置４３のモータ状態量取得部４３２によって取得されるハンド機構２の各モータの状態量に基づいて、第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触位置を導出する。そして、接触位置導出部４３４によって導出された接触位置に関する接触位置情報に基づいて、位置情報補正部４３５が、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報（垂直方向の位置情報）を補正する。例えば、導出された接触位置が、目標位置から想定される接触予定位置よりもずれている場合には、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報が垂直方向にそのずれ量だけ誤差を含んでいることを意味する。そこで、位置情報補正部４３５は、そのずれ量を解消するように対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報を補正する。これによって、対象物１０の位置情報を高精度で把握することができる。
【００４３】
このようなサーチ動作制御を実行することにより対象物１０の垂直方向の位置情報を高精度で把握することで、後述する把持用指部によって該対象物１０を把持する際に、該把持用指部の垂直方向の位置を所望の位置に高精度で制御することができる。その結果、ハンド機構２による対象物１０の把持の安定性を向上させることができる。また、同一の対象物１０が同一の高さで複数配置されている場合、一の対象物１０の垂直方向の位置情報を高精度で把握すれば、他の対象物１０を把持する際にも、該一の対象物１０の垂直方向の位置情報を該他の対象物１０に関する垂直方向の位置情報として用いてハンド機構２を制御することができる。
【００４４】
ただし、第１指部２１Ａの先端部と対象物１０とが接触したときに、これらに作用する衝突力が大きいと、例えば、対象物１０が硬度の高い物であった場合は、第１指部２１Ａがダメージを受ける虞があり、また、例えば、対象物１０が硬度の低い物であった場合は、該対象物１０がダメージを受ける虞がある。一方で、第１指部２１Ａまたは対象物１０へダメージを与えることを抑制するために、該第１指部２１Ａを該対象物１０に接触させる際のハンド機構２の移動速度を小さくすると、該対象物１０を把持するための制御の準備段階の制御であるサーチ動作制御にかかる時間が長くなってしまう。そうなると、対象物１０の把持のために必要となるタクトタイムが全体として長くなってしまうという問題が生じる。
【００４５】
そこで、本実施例に係るサーチ動作制御においては、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって該第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触が検知されると、該第１指部２１Ａの先端部の位置に関するモータのサーボ制御、例えば、第１関節部２２Ａを駆動させる第１モータ５１のサーボ制御に関し、そのサーボ制御構造において少なくとも位置サーボループを無効化する。ここで、少なくとも位置サーボループを無効化することとは、ハンド機構２の制御において、所定のサーボ制御構造のうち少なくとも位置サーボループを作動させない状態とすること、換言すると、ハンド機構２の位置が、少なくとも位置指令に従ってサーボ制御されない状態とすることを意味する。このような少なくとも位置サーボループを無効化する処理の形態としては、以下の２つの形態が例示できる。
（第１例）位置サーボループ、速度サーボループ、電流サーボループの全てを無効化する。この場合、上記の例では、第１指部２１Ａの第１モータ５１には実質的に駆動電流が供給されないこととなる。その結果、該第１モータ５１から該第１指部２１Ａの第１関節部２２Ａに対して駆動力が付与されなくなる。そのため、図１２Ｃに示すように、第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが対象物１０から受ける力によって、該第１指部２１Ａの第１関節部２２が折れ曲がることになる。
（第２例）位置サーボループ及び速度サーボループを無効化し、電流サーボループは作動した状態を維持する。この場合、上記の例では、第１指部２１Ａの第１モータ５１により発生されるトルクのみが所望のトルクとなるように所定のトルク指令に従って制御される。この場合の所望のトルクは、第１指部２１Ａが対象物に接触する前の第１モータ５１のトルクや、対象物や第１指部２１Ａが損傷しない程度のトルクとされるのが好ましい。当該第２例の場合でも、当該所望のトルクと第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが対象物から受ける力との相関により、該第１指部２１Ａの第１関節部２２が折れ曲がることになる。
なお、「少なくとも位置サーボループを無効化する処理」については、本明細書においては、以降、上記の第１例及び第２例のいずれに限定することなく、単に「サーボ無効化処理」又は「サーボ無効化」と称する。
【００４６】
なお、図９に示したように、本実施例に係るハンド機構２の指部２１の第１関節部２２は屈曲および伸展が可能な構造となっている。そのため、第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが対象物１０から力を受けた際には、該第１指部２１Ａの第１関節部２２Ａは屈曲方向または伸展方向のいずれの方向にも曲がり得る。そして、このときに第１指部２１Ａの第１関節部２２Ａが屈曲方向または伸展方向のどちらの方向に曲がるのかは、該第１指部２１Ａの対象物１０への接触方向に応じて決まる。そのため、第１指部２１Ａの先端部が対象物１０に接触したときに該第１指部２１Ａの第１関節部２２Ａが所望の方向に曲がるように、第１アプローチ形態における対象物１０に対する第１指部２１Ａの姿勢を定めてもよい。
【００４７】
図１２Ｃに示すように、第１指部２１Ａの先端部が対象物１０に接触した時点で該第１指部２１Ａの第１関節部２２Ａが折れ曲がると、該接触によってこれらに作用する衝突力を低減することができる。つまり、サーチ動作制御における、第１指部２１Ａを対象物１０に接触させる際のハンド機構２の移動速度を小さくすることなく、これらの接触に起因して該第１指部２１Ａまたは該対象物１０がダメージを受けることを抑制することができる。したがって、本実施例に係るサーチ動作制御によれば、タクトタイムが長くなることを抑制しつつ、対象物１０の位置をより高精度で把握することが可能となる。
【００４８】
なお、上記サーチ動作制御において、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって該第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触が検知されると、ハンド制御装置４３からアーム制御装置４２に対して、アーム機構３の動作を停止させるように指令信号が送信される。アーム制御装置４２がこの指令信号を受信すると、アーム制御部４２０によって、図１２Ａおよび図１２Ｂにおいて白抜き矢印で示すようにハンド機構２を対象物１０に向けて移動させていたアーム機構３の動作が停止される。
【００４９】
また、上記においては、対象物の垂直方向の位置情報を把握する場合のサーチ動作制御を例に挙げて説明したが、対象物の水平方向の位置情報を把握する場合にも同様のサーチ動作制御を適用することができる。この場合、ハンド機構２の形態を第１アプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を対象物に対して水平方向から近づけていけばよい。そして、この場合も、第１指部２１Ａの先端部が対象物に接触したときには、上述したサーチ動作制御と同様の制御を実行することができる。
【００５０】
また、本実施例において、感圧センサ７０としては、圧電式やひずみゲージ式、静電容量式等、周知のどのような方式のセンサを用いてもよい。なお、本実施例においては、この感圧センサ７０が、本発明に係る「接触検知部」に相当する。また、第１指リンク部２１１の先端部に外力（圧力）が作用すると、第１モータ５１にかかる負荷が変化する。そこで、この第１モータ５１にかかる負荷の変化を電流値の変化として検出する電流計を、感圧センサ７０に代えて、本発明に係る「接触検知部」として用いることもできる。
【００５１】
また、上述したサーチ動作制御において、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって該第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触が検知された時点でサーボ無効化処理されるモータは必ずしも第１モータ５１に限られない。つまり、第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触が検知された時点で、第１指部２１Ａの第２関節部２２Ｂを駆動させる第２モータ５２についてサーボ無効化処理を施してもよい。この場合、第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触が検知された時点で該第１指部２１Ａの第２関節部２２Ｂが折れ曲がることになる。そのため、この場合でも、第１指部２１Ａと対象物との接触によってこれらに作用する衝突力を低減することができる。更に、別法として、アーム機構３が安全な状態を保てるのであれば、アーム機構３に組み込まれた何れかのモータについて、サーボ無効化処理を施すこともできる。
【００５２】
また、サーチ動作制御において、対象物に接触させる指部の部位（すなわち、本発明に係る「所定の接触部位」）は必ずしも該指部の先端部でなくともよい。例えば、上記のとおり、ハンド機構２の第１指部２１Ａを対象物に接触させる所定の指部とする場合に、第１指部２１Ａにおける第２指リンク部２１Ｂを対象物に接触させてもよい。ただし、この場合は、サーチ動作制御における第１アプローチ形態を、第１指部２１Ａにおける第２指リンク部２１Ｂのみが対象物に接触するような形態とする必要がある。さらに、感圧センサによって対象物への接触を検知する場合は、第２指リンク部２１Ｂに感圧センサを設ける必要がある。そして、サーチ動作制御において、第２指リンク部２１Ｂの対象物への接触が検知された時点で、第１指部２１Ａの第２関節部２２Ｂを駆動させる第２モータ５２についてサーボ無効化処理を施す。これにより、第１指部２１Ａの第２指リンク部２１Ｂが対象物に接触した時点で該第１指部２１Ａの第２関節部２２Ｂが折れ曲がることになる。そのため、この場合でも、第１指部２１Ａと対象物との接触によってこれらに作用する衝突力を低減することができる。
【００５３】
＜位置決め動作制御＞
ここで、ハンド機構２によって対象物を把持する場合、少なくとも２本の指部２１によって対象物を挟み込む必要がある。以下においては、ハンド機構２によって対象物を把持する際に該対象物１０を挟み込むのに用いられる指部を「把持用指部」と称する場合もある。なお、ハンド機構２によれば、４本の指部２１のうち２本の指部を把持用指部として用いて対象物を把持することもでき、また、４本の指部２１のうち３本の指部を把持用指部として用いて対象物を把持することもでき、また、４本の指部２１の全てを把持用指部として用いて対象物を把持することもできる。
【００５４】
そして、ハンド機構２における把持用指部によって対象物を把持するためには、該把持用指部によって該対象物を挟み込む前に、該対象物における所定の把持箇所が少なくとも２本の把持用指部の先端部の間に位置した状態となる所定の把持可能位置にハンド機構２を位置決めする必要がある。なお、ここでの所定の把持箇所とは、対象物において把持用指部を接触させる部分のことである。以下においては、対象物が立方体の場合について説明する場合は、所定の把持箇所を、立方体を形成する複数の面のうちの把持用指部を接触させる面である所定の把持面として説明する。
【００５５】
以下、本実施例において、ハンド機構２における２本の把持用指部の先端部の間に対象物の所定の把持面が位置した状態とすべく該ハンド機構２を所定の把持可能位置に位置決めするための位置決め動作制御について図１３Ａから図１３Ｅに基づいて説明する。図１３Ａから図１３Ｅは、本実施例に係る位置決め動作制御が実行されたときのハンド機構２の様子を時系列に沿って示した図である。この位置決め動作制御は、図１１Ｂに示すサーボ制御構造に従って、アーム制御装置４２によってアーム機構３が制御されるとともに、ハンド制御装置４３によってハンド機構２が制御されることで実現される。
【００５６】
なお、図１３Ａから図１３Ｅにおいては、ハンド機構２おける第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃを把持用指部とし、対象物１０における面Ｓ２（図１３Ａから図１３Ｅにおいて向かって左側の面）および面Ｓ３（図１３Ａから図１３Ｅにおいて向かって右側の面）を所定の把持面とする場合の動作を示している。また、図１３Ａから図１３Ｅにおいては、便宜的に、ハンド機構２における第１指部２１Ａ、第２指部２１Ｂ、および第３指部２１Ｃのみを図示しており、第４指部２１Ｄの図示を省略している。
【００５７】
位置決め動作制御においては、図１３Ａに示すように、ハンド機構２の形態を、今回の対象物１０の把持において把持用指部として用いる第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃのそれぞれの先端部（第２指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃの先端部）の互いの間隔を、対象物１０における所定の把持面である面Ｓ２と面Ｓ３との間の幅ｄｔよりも大きい所定の初期間隔ｄｆに広げた形態である第２アプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を対象物１０に近づける。なお、図１３Ａにおける白抜き矢印はハンド機構２の動く方向を示している。
【００５８】
ここで、第２アプローチ形態は、ハンド機構２の第２指部２１Ｂと第３指部２１Ｃとで対象物１０が把持された際に、これら以外の指部である第１指部２１Ａと第４指部２１Ｄは対象物１０に接触しないような形態として設定される。このような第２アプローチ形態は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の形状および寸法に関する情報に基づいて決定される。このとき、第２アプローチ形態における第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間の所定の初期間隔ｄｆは、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０における面Ｓ２と面Ｓ３との間の幅ｄｔに基づいて決定される。
【００５９】
そして、位置決め動作制御においては、ハンド機構２の形態を上記のような第２アプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を所定の把持可能位置に移動させるべく、アーム機構３の各モータおよびハンド機構２の各指部２１における各モータが、それぞれ、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３によってサーボ制御される。なお、この場合における所定の把持可能位置は、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間に対象物１０の面Ｓ２と面Ｓ３とが位置した状態となる位置である。
【００６０】
このとき、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報（水平方向の位置情報）および位置情報補正部４３５によって補正された対象物１０の位置情報（垂直方向の位置情報）に基づいて、アーム制御装置４２によってアーム機構３が制御され、且つ、ハンド制御装置４３によってハンド機構２が制御される。ここで、対象物１０についての垂直方向の位置情報は、上述したサーチ動作制御が実行されたことで位置情報補正部４３５によって補正されている。つまり、対象物１０についての垂直方向の位置は高精度で把握できている。しかしながら、対象物１０についての水平方向の位置情報には未だある程度の誤差が含まれている虞がある。そのため、ハンド機構２の形態を第２アプローチ形態とした状態で、所定の把持可能位置を目標ハンド位置として該ハンド機構２を該対象物１０に近づけていった場合、図１３Ｂに示すように、ハンド機構２の位置が所定の把持可能位置に到達する前に、一方の把持用指部（図１３Ｂでは第２指部２１Ｂ）が対象物１０の上面Ｓ１に接触してしまう場合がある。なお、図１３Ｂにおいても、白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を表している。また、図１３Ｂにおいては、対象物１０の上面Ｓ１と第２指部２１Ｂの先端部との接触位置が一点鎖線で囲まれている。このように、対象物１０の上面Ｓ１に第２指部２１Ｂの先端部が接触すると、その接触が、該第２指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ａに設けられた感圧センサ７０によって検知される。また、このような位置決め動作制御におけるハンド機構２の指部２１と対象物１０との接触によって該指部２１または該対象物１０へダメージを与えることを抑制するために、該位置決め動作制御におけるハンド機構２の移動速度を、上述したサーチ動作制御におけるハンド機構２の移動速度よりも小さくしてもよい。
【００６１】
そこで、本実施例に係る位置決め動作制御においては、ハンド機構２の位置が所定の把持可能位置に到達する前に、いずれかの把持用指部が対象物１０に接触したことが検知された場合、図１３Ｃに示すように、ハンド機構２の水平方向の位置を修正する。このとき、どの把持用指部が対象物１０に接触したかに基づいてハンド機構２の水平方向の位置を修正する。具体的には、図１３Ｃでは、対象物１０の上面Ｓ１に接触した第２指部２１Ｂ側にハンド機構２を移動させる。このとき、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間の間隔は所定の初期間隔ｄｆに維持されている。なお、図１３Ｃにおいても、白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を表している。
【００６２】
図１３Ｃに示すように、対象物１０に接触した第２指部２１Ｂ側にハンド機構２を移動させることで、該ハンド機構２の水平方向の位置を、該第２指部２１Ｂと第３指部２１Ｃとの間の下方に対象物１０が位置するように修正することができる。そして、このようにハンド機構２の水平方向の位置を修正した上で、図１３Ｄに示すように、ハンド機構２を再度下方に移動させる（すなわち、再度、所定の把持可能位置に向かって移動させる）。なお、図１３Ｄにおいても、白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を表している。これによって、ハンド機構２を所定の把持可能位置に到達させることができる。つまり、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間に対象物１０の面Ｓ２と面Ｓ３とが位置した状態とすることができる。なお、所定の把持可能位置における垂直方向の位置は、当然のことながら、対象物１０の把持のために適した位置として予め定められている。
【００６３】
そして、図１３Ｄに示すようにハンド機構２の位置を所定の把持可能位置としてから、図１３Ｅに示すように、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間の間隔が所定の初期間隔ｄｆよりも小さくなるように、該第２指部２１Ｂおよび該第３指部２１Ｃを制御する。なお、図１３Ｅにおいて、白抜き矢印は、第２指部２１Ｂの先端部および第３指部２１Ｃの先端部の移動方向を表している。これによって、第２指部２１Ｂの先端部を対象物１０の面Ｓ２に接触させるとともに、第３指部２１Ｃの先端部を対象物１０の面Ｓ３に接触させて、これら把持用指部２１Ｂ、２１Ｃによって対象物１０を把持する。
【００６４】
ここで、上述したように、本実施例に係るハンド機構２おいて把持用指部として機能する指部は第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃに限られず、全ての指部２１が把持用指部として機能し得る。また、ハンド機構２の４本の指部２１のうち３本の指部が把持用指部として用いられる場合や、４本の指部全てが把持用指部として用いられる場合もある。そして、把持用指部として用いる指部が異なれば、位置決め動作制御を実行する際のハンド機構２の第２アプローチ形態も異なった形態となる。
【００６５】
以下、把持用指部および第２アプローチ形態が図１３Ａから図１３Ｅに示したケースとは異なる場合の位置決め動作制御におけるハンド機構２の位置修正の例について図１４および図１５に基づいて説明する。当該修正例も、図１１Ｂに示すサーボ制御構造に従って、ハンド機構２の各指部及びアーム機構３が制御される。図１４（ａ）、（ｂ）は、ハンド機構２の第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄを把持用指部とした場合における各把持用指部と対象物１０との水平方向の位置関係を示した図である。また、図１４（ａ）、（ｂ）は、対象物１０を把持する際に、第２指部２１Ｂおよび第４指部２１Ｄを該対象物１０の面Ｓ２に接触させるともに、第３指部２１Ｃを該対象物１０の面Ｓ３に接触させる場合の形態を示している。この場合の第２アプローチ形態では、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間および第４指部２１Ｄの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間のいずれにも対象物１０の面Ｓ２および面Ｓ３が位置するように、それぞれの間の所定の初期間隔が設定されている。
【００６６】
そして、図１４（ａ）は、第２アプローチ形態を上記のような形態とした状態でハンド機構２を対象物１０に向けて近づけている時に、第２指部２１Ｂおよび第４指部２１Ｄが該対象物１０の上面Ｓ１に接触した様子を示している。この場合、本実施例に係る位置決め動作制御では、図１４（ｂ）に示すように、対象物１０に接触した第２指部２１Ｂおよび第４指部２１Ｄ側にハンド機構２を移動させる。なお、図１４（ｂ）において、白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を表している。図１４（ｂ）に示すように、対象物１０に接触した第２指部２１Ｂおよび第４指部２１Ｄ側にハンド機構２を移動させることで、該ハンド機構２の水平方向の位置を、該第２指部２１Ｂと第３指部２１Ｃとの間且つ該第４指部２１Ｄと第３指部２１Ｃとの間の下方に対象物１０が位置するように修正することができる。そして、このような位置にハンド機構２の水平方向の位置を修正した上で、ハンド機構２を再度下方に移動させることで、ハンド機構２の位置を、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間および第４指部２１Ｄの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間のいずれにも対象物１０の面Ｓ２および面Ｓ３が位置する所定の把持可能位置とすることができる。
【００６７】
図１５（ａ）、（ｂ）は、ハンド機構２の４本の指部２１全てを把持用指部とした場合における各把持用指部と対象物１０との水平方向の位置関係を示した図である。また、図１５（ａ）、（ｂ）は、対象物１０を把持する際に、第２指部２１Ｂを該対象物１０の面Ｓ２に接触させ、第３指部２１Ｃを該対象物１０の面Ｓ３に接触させ、第１指部２１Ａを該対象物１０の面Ｓ４に接触させ、第４指部２１Ｄを該対象物１０の面Ｓ５に接触させる場合の形態を示している。この場合の第２アプローチ形態では、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間に対象物１０の面Ｓ２および面Ｓ３が位置するようにこれらの間の所定の初期間隔が設定されている。また、第１指部２１Ａの先端部と第４指部２１Ｄの先端部との間に対象物１０の面Ｓ４および面Ｓ５が位置するようにこれらの間の所定の初期間隔が設定されている。
【００６８】
そして、図１５（ａ）は、第２アプローチ形態を上記のような形態とした状態でハンド機構２を対象物１０に向けて近づけている時に、第１指部２１Ａおよび第２指部２１Ｂが該対象物１０の上面Ｓ１に接触した様子を示している。この場合、本実施例に係る位置決め動作制御では、第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃに対しては対象物１０に接触した第２指部２１Ｂ側の方向であり、第１指部２１Ａおよび第４指部２１Ｄに対しては対象物１０に接触した第１指部２１Ａ側の方向である、図１５（ｂ）において白抜き矢印の方向（すなわち、図１５（ｂ）における左斜め上側に向う方向）にハンド機構２を移動させる。図１５（ｂ）に示すように、対象物１０に接触した第１指部２１Ａ側且つ第２指部２１Ｂ側にハンド機構２を移動させることで、該ハンド機構２の水平方向の位置を、該第２指部２１Ｂと第３指部２１Ｃとの間且つ該第１指部２１Ａと第４指部２１Ｄとの間の下方に対象物１０が位置するように修正することができる。そして、このような位置にハンド機構２の水平方向の位置を修正した上で、ハンド機構２を再度下方に移動させることで、ハンド機構２の位置を、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間に対象物１０の面Ｓ２および面Ｓ３が位置し、且つ、第１指部２１Ａの先端部と第４指部２１Ｄの先端部との間に対象物１０の面Ｓ４および面Ｓ５が位置する所定の把持可能位置とすることができる。
【００６９】
＜把持動作制御＞
ハンド機構２によって対象物を把持する場合、ハンド機構２の位置を上記の所定の把持可能位置に制御した後、例えば図１３Ｅに示したように、把持用指部（図１３Ｅでは第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃ）を対象物の所定の把持箇所（図１３Ｅでは所定の把持面である面Ｓ２および面Ｓ３）に接触させる。そして、対象物に接触した把持用指部によって該対象物を押圧することで、該把持用指部によって該対象物を挟み込む。以下、本実施例において、所定の把持可能位置に位置するハンド機構２の把持用指部によって対象物を挟み込むための把持動作制御について図１６に基づいて説明する。図１６は、本実施例係る把持動作制御が実行されたときのハンド機構２の各把持用指部と対象物１０との水平方向の位置関係を、（ａ）から（ｄ）の順に時系列に沿って示した図である。この把持動作制御は、ハンド制御装置４３によってハンド機構２の各指部２１における各モータがサーボ制御されることで実現される。なお、図１６は、ハンド機構２の第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄを把持用指部とし、第２指部２１Ｂおよび第４指部２１Ｄを対象物１０の面Ｓ２に接触させるともに、第３指部２１Ｃを該対象物１０の面Ｓ３に接触させて、該対象物１０を把持する場合の様子を示している。また、図１６において、白抜き矢印は、各把持用指部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの先端部の移動方向を表している。
【００７０】
図１６（ａ）に示すように、把持動作制御においては、各把持用指部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの先端部が対象物１０における所定の把持面に向って移動するようにハンド機構２を制御する。つまり、第２指部２１Ｂの先端部および第４指部２１Ｄの先端部が対象物１０の面Ｓ２に向って移動する、また、第３指部２１Ｃの先端部が対象物１０の面Ｓ３に向って移動する。このとき、必ずしも、各把持用指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの先端部が、対象物１０におけるそれぞれに対応する所定の把持面に同時に到達するとは限らない。つまり、各把持用指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの先端部が、必ずしも同一のタイミングで対象物１０に接触するわけではない。例えば、図１６では、（ｂ）において、先ず第２指部２１Ｂが対象物１０の面Ｓ２に接触し、次に、（ｃ）において、第４指部２１Ｄが対象物１０の面Ｓ２に接触し、最後に、（ｄ）において、第３指部２１Ｃが対象物１０の面Ｓ３に接触する。
【００７１】
ここで、把持用指部によって対象物１０を把持する際には、所定の把持面に接触した状態の該外把持用指部によって対象物１０を押圧する。つまり、把持用指部が対象物１０に接触した後においても、該対象物１０を押圧するために該把持用指部の各モータを作動させる必要がある。このとき、図１６に示したように各把持用指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの対象物１０への接触タイミングがそれぞれ異なる場合において、仮に、図１６（ｂ）に示すように第２指部２１Ｂのみが対象物１０に接触した時に、該第２指部２１Ｂによって該対象物１０を押圧すべく該第２指部２１Ｂの各モータの動作を継続した場合、該第２指部２１Ｂから付与される力によって、該対象物１０の位置が移動したり、その姿勢が変化したりする可能性がある。つまり、把持動作制御の途中であって、全ての把持用指部が対象物１０に接触する前に、他の把持用指部よりも先に該対象物１０に接触した把持用指部によって該対象物１０に対して力が付与されると、該対象物１０の位置または姿勢が変化する可能性がある。そして、このように、把持動作制御の途中において対象物１０の位置または姿勢が変化すると、ハンド機構２による該対象物１０の把持の安定性が低下する虞がある。
【００７２】
そこで、本実施例に係る把持動作制御によれば、図１６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、各把持用指部の先端部に設けられた感圧センサ７０によって対象物へ１０の接触が検知された時点で、それぞれの把持用指部における各モータの作動を順位一旦停止させる。つまり、図１６（ｂ）に示すように、第２指部２１Ｂが対象物１０の面Ｓ２に接触した時点で該第２指部２１Ｂの各モータの作動を停止させる。これにより、第２指部２１Ｂから対象物１０に力が付与されなくなる。ただし、第２指部２１Ｂが対象物１０に接触した時点以降においても、他の把持用指部である第３指部２１Ｃおよび第４指部２１Ｄの各モータの作動は当然継続される。そのため、図１６（ｂ）において白抜き矢印で示すように、第３指部２１Ｃの先端部および第４指部２１Ｄの先端部はさらに対象物１０に近づいていく。
【００７３】
そして、図１６（ｃ）示すように、第２指部２１Ｂに続いて第４指部２１Ｄが対象物１０の面Ｓ２に接触した時点で該第４指部２１Ｄのモータの作動を停止させる。これにより、第４指部２１Ｄから対象物１０に力が付与されなくなる。ただし、図１６（ｃ）において白抜き矢印で示すように、第４指部２１Ｄが対象物１０に接触した時点以降においても第３指部２１Ｃの各モータの作動は当然継続される。そのため、第３指部２１Ｃの先端部がさらに対象物１０に近づいていく。その後、図１６（ｄ）に示すように、第３指部２１Ｃが対象物１０に接触すると、全ての把持用指部２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｄが対象物１０に接触した状態となる。そして、本実施例に係る把持動作制御では、このように全ての把持用指部２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｄが対象物１０に接触した状態となってから、該全ての把持用指部２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｄの各モータを作動させることで、これらの把持用指部によって対象物１０を押圧し、該対象物１０を把持する。このような把持用動作制御によれば、把持動作制御の途中において対象物１０の位置または姿勢が変化することが抑制される。そのため、ハンド機構２による該対象物１０の把持の安定性が低下することを抑制することができる。
【００７４】
なお、把持動作制御においては、全ての把持用指部が対象物１０に接触した状態となった後、必ずしも全ての把持用指部の各モータを再度作動させる必要はない。例えば、全ての把持用指部が対象物１０に接触した状態で、１本の把持用指部のモータのみを作動させることで該把持用指部によって対象物１０を押圧してもよい。この場合でも、モータの作動が停止された他の把持用指部によって対象物１０を支持することができるため、対象物１０を把持することができる。ただし、図１６（ｄ）に示すように、全ての把持用指部のモータを再度作動させることで、該全ての把持用指部によって対象物を押圧した場合、該対象物１０に対してよりバランスよく押圧力を付与することができる。そのため、対象物１０に対してモーメントが発生することを抑制することができる。したがって、ハンド機構２による対象物１０の把持の安定性をより向上させることができる。
【００７５】
なお、上述した位置決め動作制御および把持動作制御における把持用指部においても、対象物に接触させる部位（すなわち、本発明に係る「所定の接触部位」）は必ずしも該指部の先端部でなくともよい。ただし、感圧センサによって対象物への接触を検知する場合は、把持用指部における対象物に接触させる部位に感圧センサを設ける必要がある。
【００７６】
＜サーチ動作制御のフロー＞
次に、上述したサーチ動作制御のフローについて図１７に示すフローチャートに基づいて説明する。このサーチ動作制御のフローは、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。本フローでは、先ずＳ１０１において、今回の把持対象となる対象物についての対象物情報が対象物情報取得部４３０によって取得される。
【００７７】
次に、Ｓ１０２において、Ｓ１０１で対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて、今回のサーチ動作制御における目標位置が決定される。次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０１で対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて、今回のサーチ動作制御におけるハンド機構２の第１アプローチ形態が決定される。ここで、上述したように、サーチ動作制御では、ハンド機構２の４本の指部２１のうちの所定の指部を対象物に接触させる。このとき、Ｓ１０３において決定された第１アプローチ形態において、対象物に接触させる所定の指部として選択された指部を、以下においては「サーチ用指部」と称する場合もある。次に、Ｓ１０４において、ハンド機構２の形態が、Ｓ１０３で決定された第１アプローチ形態に制御される。なお、Ｓ１０１からＳ１０４の処理はハンド制御部４３１によって実行される。
【００７８】
次に、Ｓ１０５おいて、ハンド機構２のサーチ用指部の先端部が、Ｓ１０２で決定された目標位置に向うように、アーム制御部４２０によってアーム機構３を制御することで該ハンド機構２を移動させる。なお、このときは、ハンド制御部４３１によってハンド機構２の形態が第１アプローチ形態に維持されている。次に、Ｓ１０６において、サーチ用指部の先端部が目標位置に到達する前に、該サーチ用指部の感圧センサ７０によって対象物１０への接触が検知されたか否かが判別される。なお、Ｓ１０６の処理はセンサ情報取得部４３３によって実行される。このＳ１０６において否定判定された場合、すなわち、サーチ用指部が未だ対象物に接触していない場合は、Ｓ１０５の処理が継続される。
【００７９】
一方、Ｓ１０６において肯定判定された場合、Ｓ１０７において、その時点で、ハンド制御部４３１によって、サーチ用指部の第１モータ５１についてサーボ無効化処理が施される。これにより、例えば図１２Ｃに示したように、サーチ用指部の第１関節部２２が折れ曲がることになる。さらに、Ｓ１０７においては、ハンド制御装置４３からアーム制御装置４２に対して指令信号が送信されることで、アーム制御部４２０によってアーム機構３の動作が停止される。
【００８０】
次に、Ｓ１０８において、サーチ用指部の感圧センサ７０によって対象物１０への接触が検知されたときの接触位置が接触位置導出部４３４によって導出される。次に、Ｓ１０９において、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物の位置情報が、Ｓ１０８で接触位置導出部４３４によって導出された接触位置に関する接触位置情報に基づいて位置情報補正部４３５よって補正される。
【００８１】
なお、図１７に示すフローチャートでは、Ｓ１０８で接触位置が導出されるとともにＳ１０９でその接触位置に基づいて対象物の位置情報の補正が行われるが、これらの処理を含まずにＳ１０１−Ｓ１０７の処理までのフローに従ったサーチ動作制御も、本実施形態に含まれる制御である。そのようなサーチ動作制御では、サーチ用指部が対象物に接触すると、サーチ用指部の第１モータ５１についてサーボ無効化処理が施されるとともにアーム機構３の動作が停止されることになる。
【００８２】
＜位置決め動作制御および把持動作制御のフロー＞
次に、上述した位置決め動作制御および把持動作制御のフローについて図１８から図２０に示すフローチャートに基づいて説明する。この位置決め動作制御および把持動作制御のフローも、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。また、本フローに沿った制御は、図１７に示した制御フローによりサーチ動作制御が実行された後、同一の対象物をハンド機構２によって把持する際に実行される。
【００８３】
本フローでは、図１８および図１９に示す通り、Ｓ２０１からＳ２１１において位置決め動作制御に係る各処理が実行される。ここでは、先ずＳ２０１において、今回の位置決め動作制御におけるハンド機構２の第２アプローチ形態が決定される。なお、このときに、ハンド機構２におけるいずれの指部２１を今回の把持用指部とするのかが決定される。次に、Ｓ２０２において、今回の位置決め動作制御における所定の把持可能位置が決定される。なお、本実施例では、Ｓ２０１およびＳ２０２の処理は、図１７に示した制御フローによりサーチ動作制御が実行されることで、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報および位置情報補正部４３５によって補正された対象物の位置情報に基づいて、ハンド制御部４３１によって実行される。ただし、サーチ動作制御が実行されない場合は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報のみに基づいて、ハンド機構２の第２アプローチ形態および所定の把持可能位置が決定される。
【００８４】
次に、Ｓ２０３において、ハンド制御部４３１によって、ハンド機構２の形態が、Ｓ２０２で決定された第２アプローチ形態に制御される。次に、Ｓ２０４において、ハンド制御部４３１によってその形態が第２アプローチ形態に維持された状態のハンド機構２が、Ｓ２０２で決定された所定の把持可能位置に向うように、アーム制御部４２０によってアーム機構３を制御することで該ハンド機構２を移動させる。次に、Ｓ２０５において、いずれかの把持用指部の感圧センサ７０によって対象物への接触が検知されたか否かが判別される。なお、Ｓ２０５の処理はセンサ情報取得部４３３によって実行される。このＳ２０５において否定判定された場合、次にＳ２０６において、ハンド機構２が、Ｓ２０２で決定された所定の把持可能位置に到達したか否かがハンド制御部４３１によって判別される。なお、このときに、ハンド機構２の現在の位置は、アーム制御装置４２のモータ状態量取得部４２１によって取得されるアーム機構３の各モータの状態量、および、ハンド制御装置４３のモータ状態量取得部４３２によって取得されるハンド機構２の各モータの状態量に基づいて導出される。そして、Ｓ２０６において肯定判定された場合、今回の位置決め動作制御が完了したことになる。この場合は、続いてＳ２１２以降の処理が実行される。一方、Ｓ２０６において否定判定された場合、すなわち、ハンド機構２が未だ所定の把持可能位置に到達していない場合は、Ｓ２０４の処理が再度実行される。
【００８５】
また、Ｓ２０５において肯定判定された場合、ハンド機構２が所定の把持可能位置に到達する前に、いずれかの把持用指部が対象物に接触したと判断できる。この場合、図１９に示す通り、次にＳ２０７において、アーム制御部４２０によってアーム機構３の動作が一旦停止される。そして、次にＳ２０８の処理が実行される。このとき、対象物に接触した把持用指部の数は１本に限られず、複数の把持用指部が対象物に接触する場合もある。また、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報の誤差が大きいと、全ての把持用指部が対象物に接触する場合もあり得る。そして、対象物に接触した把持用指部の本数が多すぎると、上述したような位置決め動作制御におけるハンド機構２の位置の修正を行ったとしても、該ハンド機構２を所定の把持可能位置に到達させることができない場合もある。そこで、Ｓ２０８においては、対象物に接触した把持用指部の数が所定本数より少ないか否かが判別される。ここで、所定本数は、対象物に接触した把持用指部の数が該所定本数以上の場合、上述したような位置決め動作制御におけるハンド機構２の位置の修正を行ったとしても、該ハンド機構２を所定の把持可能位置に到達させることができないと判断できる数である。このような所定本数は、Ｓ２０１で決定された今回の位置決め動作制御におけるハンド機構２の第２アプローチ形態での把持用指部の本数に応じて設定される。
【００８６】
そして、Ｓ２０８において否定判定された場合、すなわち、対象物に接触した把持用指部の数が所定本数以上の場合、次にＳ２１１において、ハンド機構２の第２アプローチ形態が変更される。この場合、対象物に接触した各把持用指部の接触位置を考慮して、ハンド機構２を所定の把持可能位置に到達させることが可能となるように新たな第２アプローチ形態が決定される。なお、Ｓ２０８およびＳ２０９の処理はハンド制御部４３１によって実行される。そして、Ｓ２１１においてハンド機構２の第２把持用形態が変更された後、Ｓ２０３の処理が再度実行され、ハンド機構２の形態が新たに決定された第２アプローチ形態に制御される。その後、Ｓ２０４以降の処理が実行される。
【００８７】
一方、Ｓ２０８において肯定判定された場合、次にＳ２０９において、上述した位置決め動作制御におけるハンド機構２の位置の修正が実行される。すなわち、ハンド機構２の形態をこの時点での第２アプローチ形態に維持した状態で、該ハンド機構２を、対象物に接触した把持用指部側の方向（例えば、図１３Ｃ、図１４、図１５において白抜き矢印で示した方向）に移動させる。なお、Ｓ２０９の処理はハンド制御部４３１およびアーム制御部４２０によって実行される。
【００８８】
そして、Ｓ２０９の次には、Ｓ２１０において、把持用指部が対象物から離れたか否かが判別される。このＳ２０１の処理は、対象物に接触していた把持用指部の感圧センサ７０の検出値に基づいてセンサ情報取得部４３３によって実行される。このＳ２１０において否定判定された場合、Ｓ２０９の処理が再度実行される。すなわち、対象物に接触した把持用指部側の方向へのハンド機構２の移動量を大きくする。その後、Ｓ２１０の処理が再度実行される。一方、Ｓ２１０において肯定判定された場合、Ｓ２０４の処理が再度実行される。つまり、ハンド機構２の所定の把持可能位置に向う移動が再開される。
【００８９】
そして、図２０に示す通り、Ｓ２１２以降においては把持動作制御に係る各処理が実行される。Ｓ２１２では、今回の位置決め動作制御が完了している状態のハンド機構２において、対象物に接触していない把持用指部における各モータが作動される。これによって、各把持用指部の先端部が、それぞれに対応する、対象物における所定の把持面に向って移動する。なお、Ｓ２０６において肯定判定された直後、すなわち今回の位置決め動作制御が完了した直後は、全ての把持用指部が対象物における所定の把持面には接触していない状態となっている。そのため、この場合は、Ｓ２１２において、全ての把持用指部における各モータが作動される。
【００９０】
そして、次に、Ｓ２１３において、各把持用指部の感圧センサ７０によって対象物への接触が検知されたか否かが判別される。Ｓ２１３において否定判定された場合、Ｓ２１２の処理が継続される。一方、Ｓ２１３において肯定判定された場合、次にＳ２１４において、感圧センサ７０によって対象物への接触が検知された把持用指部における各モータの作動が停止される。次に、Ｓ２１５において、今回の対象物の把持における全ての把持用指部について、対象物への接触が検知されたか否かが判別される。Ｓ２１５において否定判定された場合、Ｓ２１２の処理が再度実行される。これにより、対象物に接触していない把持用指部における各モータの作動が継続される。ただし、この場合でも、対象物への接触が検知された把持用指部については、各モータの作動を停止した状態が維持される。そして、Ｓ２１２からＳ２１５の処理が繰り返されることで、全ての把持用指部が対象物の所定の把持面に接触するまでの間、感圧センサ７０によって対象物へ１０の接触が検知された時点でそれぞれの把持用指部における各モータの作動が順次一旦停止されることになる。なお、Ｓ２１２およびＳ２１４の処理はハンド制御部４３１によって実行される。また、Ｓ２１３およびＳ２１５の処理はセンサ情報取得部４３３によって実行される。
【００９１】
そして、Ｓ２１５において肯定判定された場合、次にＳ２１６の処理が実行される。Ｓ２１６においては、接触位置導出部４３４によって、対象物における各把持用指部の接触位置が導出される。次に、Ｓ２１７において、Ｓ２１６で導出された対象物における各把持用指部の接触位置に関する接触位置情報に基づいて、各把持用指部の接触位置の修正が不要か否かが判別される。これまでの一連の位置決め制御および把持動作制御によって全ての把持用指部が対象物に接触した状態となった場合であっても、各把持用指部の対象物における接触位置が、該対象物の把持に適した位置とはならない場合もある。つまり、各把持用指部の対象物における接触位置をＳ２１７の処理が実行された時点での位置としたまま各把持用指部によって該対象物を押圧すると、該対象物に対してモーメント等が作用してしまうために、該対象物を安定的に把持することが困難であることが予想される場合がある。このような場合は、Ｓ２１７において否定判定されることになる。そして、Ｓ２１７において否定判定された場合、次にＳ２２１において、複数の把持用指部のうちの少なくとも１本の把持用指部の対象物への接触位置が変更される。このとき、対象物をより安定的に把持することが可能となると想定される位置に、少なくとも１本の把持用指部の対象物への接触位置を変更させる。
【００９２】
ここで、Ｓ２２１においては、少なくとも１本の把持用指の各モータを作動させることで、該少なくとも１本の指部を動かしてその対象物への接触位置を変更させてもよい。また、対象物１０の姿勢を変更させることが可能な場合は、少なくとも１本の把持用指を対象物から離間させるとともに、他の把持用指部によって該対象物を押圧することで該対象物の姿勢を変更させてもよい。そして、対象物から一旦離間した把持用指部が再度該対象物に接触することになるまで、該対象物の姿勢を変更させてもよい。そして、その結果として、対象物から一旦離間した把持指部の該対象物への接触位置を変更させてもよい。これらのようにしてＳ２２１において、少なくとも１本の把持用指部の対象物への接触位置が変更された後は、Ｓ２１６の処理が再度実行される。このように、Ｓ２１７において否定判定された場合においては、少なくとも１本の把持用指部の対象物への接触位置を変更することで、該対象物をより安定的に把持することが可能となる。
【００９３】
一方、Ｓ２１７で肯定判定された場合、次にＳ２１８において、全ての把持用指部が対象物に接触している状態で該全ての把持用指部の各モータが再度作動される。これにより、各把持用指部によって対象物が押圧される。なお、上述したように、Ｓ２１８においては、必ずしも全ての把持用指部のモータを作動させる必要はない。つまり、１本の把持用指部のモータのみを作動させることで該把持用指部によって対象物１０を押圧してもよい。
【００９４】
次に、Ｓ２１９において、把持用指部による対象物の把持が完了したか否かが判別される。なお、把持用指部による対象物の把持が完了したか否かは、各把持用指部の先端部の位置、または、各把持用指部の感圧センサ７０によって検出される圧力に基づいて判別することができる。このＳ２１９において否定判定された場合、Ｓ２１８の処理が継続される。一方、Ｓ２１９において肯定判定された場合、次にＳ２２０において、各把持用指部の各モータの作動が停止される。これにより、その時点での、各把持用指部の先端部の位置、または、各把持用指部によって対象物にかけられる圧力が維持された状態となる。そして、今回の把持動作制御が完了したことになる。
【００９５】
＜変形例＞
なお、上記実施例によれば、サーチ動作制御と位置決め動作制御とをそれぞれ別々に実行される制御としたが、これらの制御を同時に実行してもよい。この場合、ハンド機構２の形態を上記位置決め動作制御における第２アプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を対象物に近づける。そして、このときに、いずれかの把持用指部の感圧センサ７０によって対象物への接触が検知された場合に、その把持用指部と該対象物との接触位置を導出する。さらに、導出された把持用指部と対象物との接触位置に関する接触位置情報に基づいて、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物の位置情報を補正する。このような場合でも、対象物の位置情報を高精度で把握することが可能となる。また、このような場合においても、いずれかの把持用指部の感圧センサ７０によって対象物への接触が検知された時点で、該把持用指部の第１モータ５１についてサーボ無効化処理を施す。これにより、把持用指部と対象物との接触に起因して該把持用指部または該対象物がダメージを受けることを抑制することが可能となる。
【００９６】
また、上記実施例では、ハンド機構２に設けられた指部２１の本数を４本としたが、ハンド機構２が少なくとも２本の指部を有していれば、上記のような一連のサーチ動作制御、位置決め動作制御、および把持制御を実行することができる。
【符号の説明】
【００９７】
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、４２０・・・アーム制御部、４２１・・・モータ状態量取得部、４３・・・ハンド制御装置、４３０・・・対象物情報取得部、４３１・・・ハンド制御部、４３２・・・モータ状態量取得部、４３３・・・センサ情報取得部、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
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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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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【国際調査報告】
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