(57)【要約】  ハンド機構の各指部に複数の感圧センサを配置する構成において、指部と対象物との接触状態や、指部における対象物との接触位置等をより正確に把握する。複数の指部を備え、それら指部によって対象物を把持するハンド機構において、各指部の外面には、複数の感圧センサが取り付けられており、且つそれら複数の感圧センサの隣り合う２つの感圧センサが互いに隣接して配置される。そして、各指部には、前記複数の感圧センサを覆うための膜状の部材であって、可撓性を有する部材で形成される、可撓性カバーが取り付けられる。このような構成によれば、隣接する２つの感圧センサのセンサ素子間に形成される不感帯に対象物が接触した場合であっても、指部と対象物との接触を正確に検知することが可能となる。
2019031502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の指部を備え、それら指部によって対象物を把持するハンド機構であって、
前記複数の指部のうちの少なくとも１本の指部の外壁面に配置される、複数の感圧センサと、
前記複数の感圧センサが配置される指部において、前記複数の感圧センサを覆うための膜状の部材であって、可撓性を有する部材で形成される、可撓性カバーと、
を備える、
ハンド機構。
【請求項２】
前記複数の感圧センサは、前記指部の先端部側に配置され、
前記可撓性カバーは、先端部側が閉塞し且つ基端部側が開口した袋状に形成され、前記指部の先端部側を覆うように該指部に被せられる、
請求項１に記載のハンド機構。
【請求項３】
前記指部において前記複数の感圧センサより基端部側に位置する外壁面のうち、該指部の腹部側の部位と該指部の背部側の部位との少なくとも一方の部位に設けられる第１嵌合部と、
前記可撓性カバーのうち、前記指部の前記第１嵌合部に対応する部位に設けられ、前記第１嵌合部と嵌合可能な第２嵌合部と、
を更に備え、
前記可撓性カバーが前記指部に被せられた状態において、前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とが互いに嵌合することで、前記可撓性カバーが位置決めされる、
請求項２に記載のハンド機構。
【請求項４】
前記第１嵌合部と前記第２嵌合部の一方は突起を有し、前記第１嵌合部と前記第２嵌合部の他方は前記突起と嵌合可能な孔を有する、
請求項３に記載のハンド機構。
【請求項５】
前記可撓性カバーは、前記複数の感圧センサを覆うように前記指部の外壁面に貼り付けられるシート状に形成される、
請求項１に記載のハンド機構。
【請求項６】
前記可撓性カバーは、前記指部の外壁面より摩擦係数の大きな部材で形成される、
請求項１から５の何れか１項に記載のハンド機構。
【請求項７】
前記ハンド機構は、３本以上の指部を備えており、
対象物を把持する際には、前記３本以上の指部のうちの少なくとも１本の指部が、該対象物に接触した上で該対象物の姿勢およびまたは位置を変更する状態変更用指部として機能するとともに、該状態変更用指部として機能する指部以外の指部のうちの少なくとも２本の指部が、該状態変更用指部によって姿勢およびまたは位置が変更された状態の該対象物を把持する把持用指部として機能する、
請求項１から６の何れか１項に記載のハンド機構。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載のハンド機構と、
前記ハンド機構によって対象物を把持する際に該ハンド機構を制御する制御装置と、
を備える把持システムであって、
前記複数の感圧センサのうち、互いに隣接する２つの感圧センサの少なくとも一方が圧力を検知した場合において、検知された圧力が所定値より小さければ、前記制御装置は、前記可撓性カバーのうち、前記２つの感圧センサ間の隙間を覆う部位が、対象物と接触している、と判定する、
把持システム。
【請求項９】
請求項１から７の何れか一項に記載のハンド機構と、
前記ハンド機構によって対象物を把持する際に該ハンド機構を制御する制御装置と、を備える把持システムであって、
前記複数の感圧センサのうち、互いに隣接する２つの感圧センサが圧力を検知した場合に、前記制御装置は、前記可撓性カバーのうち、前記２つの感圧センサ間の隙間を覆う部位を少なくとも含む領域が、対象物と接触している、と判定する、
把持システム。
【請求項１０】
前記ハンド機構は、３本以上の指部を備え、且つそれら３本以上の指部のうちの少なくとも１本の指部の指先部分を、対象物に接触させた上で該対象物の姿勢およびまたは位置を変更する状態変更用指部として機能するように構成され、
前記状態変更用指部として機能する指部の先端部側には、該指部の背部から腹部にかけて２つ以上の感圧センサが配置されており、
前記制御装置は、前記２つ以上の感圧センサのうち、互いに隣接する２つの感圧センサが圧力を検知した場合に、前記状態変更用指部の先端部分が対象物に接触していると判定する、
請求項９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、および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、３本の指部（フィンガー）を備えたハンド機構が開示されている。この特許文献１のハンド機構においては、３本の指部が同一の構造を有している。さらに、特許文献１のハンド機構においては、指部の先端部に、該先端部から自由端が突出したプレート部材が設けられている。指部をこのような構成とすることで、平面上に置かれている対象物をハンド機構によって把持する際に、該平面と該対象物との間に指部のプレート部材を押し込んだ上で、該指部によって該対象物を把持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１５−５３３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハンド機構によって対象物を把持する場合、指部と対象物との接触状態を正確に把握することも重要である。このような要求に対し、ハンド機構の指部に複数の感圧センサを取り付けて、指部と対象物との接触状態や接触位置等を検知する方法が考えられる。ところが、このような方法において、隣り合う２つの感圧センサ間の隙間に対象物が接触し、且つそれら２つの感圧センサに対象物が接触しない状態が発生した場合には、その接触状態を感圧センサで検知することができず、対象物を適正な姿勢で把持することが困難になる可能性がある。【０００５】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされてものであり、その目的は、ハンド機構の指部に複数の感圧センサを配列する構成において、指部と対象物との接触状態をより正確に把握することができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るハンド機構は、複数の指部を備え、それら指部によって対象物を把持するハンド機構である。複数の指部のうちの少なくとも１本の指部の外壁面には、複数の感圧センサが取り付けられるとともに、それら複数の感圧センサを覆うための膜状の可撓性カバーが取り付けられるようにした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ハンド機構の指部に複数の感圧センサを配列する構成において、指部と対象物との接触状態をより正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１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１に係るハンド機構の斜視図である。
【図３】実施例１に係るハンド機構の上面図である。
【図４】実施例１に係るハンド機構の指部の側面図である。
【図５】実施例１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１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１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１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１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１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第１の図である。
【図１１】実施例１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第２の図である。
【図１２】感圧センサの概略構成を示す図である。
【図１３】２つの感圧センサを互いに密接した状態で配置した場合におけるセンサ素子の配置を示す図である。
【図１４】実施例１に係る可撓性カバーを第１指リンク部へ取り付ける方法の一例を示す図である。
【図１５Ａ】互いに密接した状態で配置された２つの感圧センサが可撓性カバーで覆われる様子を示す図である。
【図１５Ｂ】可撓性カバーにおける不感帯被覆部が対象物と接触し、且つ可撓性カバーにおけるセンサ素子被覆部が対象物と接触しない状態を示す図である。
【図１６】実施例１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１７】ハンド機構によって把持する対象物の形状の一例を示す図である。
【図１８】複数の対象物が並べられて配置された状態を示す図である。
【図１９】実施例１に係るハンド機構の第１指部によって対象物の姿勢を変更する際の動作を示す第一の図である。
【図２０】実施例１に係るハンド機構の第１指部によって対象物の姿勢を変更する際の動作を示す第二の図である。
【図２１】実施例１に係るハンド機構の第２指部、第３指部、および第４指部によって対象物を把持した状態を示す第一の図である。
【図２２】実施例１に係るハンド機構の第２指部、第３指部、および第４指部によって対象物を把持した状態を示す第二の図である。
【図２３】実施例１に係るハンド機構の第２指部、第３指部、および第４指部によって厚さの小さい対象物を把持した状態を示す図である。
【図２４】実施例２に係る可撓性カバーを第１指リンク部に装着した状態を示す図である。
【図２５】実施例２に係る第１指リンク部の腹部の構成を示す斜視図である。
【図２６】実施例２に係る第１指リンク部の背部の構成を示す斜視図である。
【図２７】実施例２に係る可撓性カバーの正面図である。
【図２８】他の実施例において保護カバーを第１指リンク部へ取り付ける方法の一例を示す図である。
【図２９】他の実施例において互いに密接して配置される２つの感圧センサが可撓性カバーと保護カバーにより覆われる様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係るハンド機構は、複数の指部を備え、それら複数の指部のうちの少なくとも１本の指部には、複数の感圧センサが取り付けられる。ここで、感圧センサは、一般的に、シート状の基材の表面に、該基材より小さなセンサ素子を配置して、該センサ素子の表面および周囲を絶縁被膜で覆って構成される。このような構造の感圧センサを各指部に複数取り付ける場合に、たとえ隣り合う２つの感圧センサを密接させて配置しても、それら感圧センサのセンサ素子間には、各センサ素子の周囲に延在する基材分の隙間（以下、「不感帯」と称する場合もある。）が生じる。そのため、対象物が上記した不感帯に接触し、且つ該対象物がセンサ素子に接触しない状態が発生したときに、指部と対象物との接触状態を検知することができない可能性がある。これに対し、感応領域の大きな１つの感圧センサを指部に取り付ける方法が考えられるが、指部における対象物との接触位置を特定することが困難になる可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明に係るハンド機構では、複数の感圧センサを覆うための膜状の可撓性カバーを、前記指部に取り付けるようにした。このような構成によれば、可撓性カバーにおける上記不感帯を覆う部位（以下、「不感帯被覆部」と称する場合もある。）が対象物と接触し、且つ可撓性カバーにおけるセンサ素子の表面を覆う部位（以下、「センサ素子被覆部」と称する場合もある。）が対象物と接触しない状態が発生した場合に、可撓性カバーが撓みつつ、不感帯の両隣に位置する２つのセンサ素子のうちの少なくとも一方を押圧することになる。その結果、指部と対象物との接触状態を正確に検知することが可能となる。
【００１１】
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。
【００１２】
＜実施例１＞
本発明の第１の実施例について図１から図２３に基づいて説明する。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。
【００１３】
＜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。
【００１４】
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。
【００１５】
＜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１５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。ただし、各指部２１の動作は、それぞれ独立して制御される。
【００１６】
図４から図１５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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、図２、図４、および図５に示すように、本実施例では、指部２１の第１指リンク部２１１における先端部側には、感圧センサ７０が取り付けられている。具体的には、図１０、図１１、および図１４に示すように、第１指リンク部２１１における、背部（すなわち、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から腹部（すなわち、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にかけて、４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３（以下、「感圧センサ７０」と総称する場合もある。）が第１指リンク部２１１の長手方向に沿って直列に配置されている。図１０および図１１に示す例では、伸展側壁面２１６に１つの感圧センサ７００が配置され、残りの３つの感圧センサ７０１、７０２、７０３が屈曲側壁面２１５の先端部側から基端部側へむけて長手方向に配列されている。なお、感圧センサ７０の配置方法は、第１指リンク部２１１の長手方向に沿って直列に配置する方法に限られず、第１指リンク部２１１の短手方向に沿って直列に配置してもよく、若しくは第１指リンク部２１１の長手方向または短手方向に対して斜め方向に沿って配置されてもよい。また、図１０、図１１、および図１４に示す例では、４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３が一列に配置されているが、４つ以上の感圧センサが二列以上に配置されてもよく、若しくは４つ以上の感圧センサ７０が千鳥状に配置されてもよい。また、伸展側壁面２１６に配置される感圧センサの個数は１つに限られず、二つ以上の感圧センサが伸展側壁面２１６に配置されてもよい。同様に、屈曲側壁面２１５に配置される感圧センサの個数は３つに限られず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。要するに、第１指リンク部に配置される感圧センサの個数や位置は、対象物の大きさや形状等に応じて適宜に決定されればよい。
【００２３】
上記した感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１に作用する外力（圧力）を検知するセンサである。感圧センサ７０は、例えば、図１２に示すように、矩形のシート状に形成された基材７０ａの表面における略中央部に、該基材７０ａより小さなセンサ素子７０ｂを配置して、センサ素子７０ｂの表面と該センサ素子７０ｂの周囲に延在する基材７０ａの表面とを絶縁皮膜７０ｃで覆うことにより形成される。なお、センサ素子７０ｂとしては、圧電式のセンサ素子、ひずみゲージ式のセンサ素子、または静電容量式のセンサ素子等、周知のどのような方式のセンサ素子を用いてもよい。また、図１２に示す例では、基材７０ａ、センサ素子７０ｂ、および絶縁皮膜７０ｃの各構成要素が矩形に形成されているが、それら各構成要素の形状は矩形に限定されるものではなく、第１指リンク部２１１の形状等に応じて適宜に変更されればよい。
【００２４】
図１０および図１１に示すように、４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３が第１指リンク部２１１に取り付けられると、第１指リンク部２１１における伸展側壁面２１６が対象物と接触しているのか、第１指リンク部２１１の屈曲側壁面２１５における先端部が対象物と接触しているのか、第１指リンク部２１１の屈曲側壁面２１５における中間部が対象物と接触しているのか、または第１指リンク部２１１の屈曲側壁面２１５における基端部が対象物と接触しているのか、を区別することが可能となる。
【００２５】
ところで、上記したような複数の感圧センサ７０を指部２１の第１指リンク部２１１に取り付ける場合に、たとえ隣り合う２つの感圧センサ７０が互いに密接するように配置しても、それら２つの感圧センサ７０のセンサ素子７０ｂ間には、図１３に示すように、センサ素子７０ｂの周囲に延在する基材７０ａ分の不感帯（図１３中のＲが示す部分）が生じることになる。そのため、ハンド機構２により対象物を把持する場合に、対象物が上記の不感帯Ｒに接触し、且つ該対象物が不感帯Ｒの両隣に位置するセンサ素子７０ｂと接触しない状態が発生すると、第１指リンク部２１１と対象物との接触を感圧センサ７０によって検知することができない可能性がある。これに対し、第１指リンク部２１１の伸展側壁面２１６から屈曲側壁面２１５にかけて、１つの連続した感圧センサを取り付ける方法も考えられるが、上記したように第１指リンク部２１１における対象物の接触位置を区別することが困難となる。そこで、本実施例では、第１指リンク部２１１に取り付けられた複数の感圧センサ７０を覆うための膜状の可撓性のカバーを、ハンド機構２の指部２１に取り付けるようにした。
【００２６】
＜可撓性カバー＞
本実施例では、例えば、図１４に示すように、第１指リンク部２１１における屈曲側壁面２１５から伸展側壁面２１６にかけて、シート状に形成された可撓性カバー２１１ａを貼り付けている。その際、可撓性カバー２１１ａの大きさは、４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３およびその周辺における第１指リンク部２１１の外壁面を覆うことができる大きさとされている。なお、可撓性カバー２１１ａは、１枚のシートで構成されてもよく、または複数枚のシートをつなぎ合わせて構成されてもよい。要するに、可撓性カバー２１１ａは、４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３およびその周辺における第１指リンク部２１１の外壁面を、連続的に覆うことができるように構成されればよい。このように構成される可撓性カバー２１１ａが第１指リンク部２１１に貼り付けられると、図１５Ａに示すように、該可撓性カバー２１１ａの内壁面がセンサ素子７０ｂの表面を覆う絶縁皮膜７０ｃに密着する一方で、該可撓性カバー２１１ａの内壁面と上記の不感帯Ｒとの間に空間が生じることになる。そのため、可撓性カバー２１１ａにおいて上記の不感帯Ｒを覆う部位（不感帯被覆部）が対象物と接触し、且つ該可撓性カバー２１１ａにおいてセンサ素子７０ｂの表面を覆う部位（センサ素子被覆部）が対象物と接触しない状態が発生した場合に、図１５Ｂに示すように、不感帯被覆部近傍の可撓性カバー２１１ａが撓みつつ、不感帯の両隣に位置する２つのセンサ素子７０ｂのうちの少なくとも一方を押圧することになる。その結果、不感帯被覆部と対象物との接触を、上記した２つのセンサ素子７０ｂのうちの少なくとも一方によって検知することが可能となる。なお、上記した可撓性カバー２１１ａの材料としては、例えば、ポリオレフィン等を用いることができる。また、可撓性カバー２１１ａは、該可撓性カバー２１１ａの外表面の摩擦係数が第１指リンク部２１１の外壁面や絶縁被膜７０ｃの外表面の摩擦係数より大きくなる部材で形成されてもよい。
【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１６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。図１６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、演算処理装置およ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、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。
【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、演算処理装置およ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。
【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に設けられた複数の感圧センサ７０の検知信号が入力される。そして、ハンド制御部４３１は、センサ情報取得部４３３によって取得された各感圧センサ７０の検知信号に基づいて、各指部２１と対象物との接触を検知でき、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。
【００３４】
＜指部の機能＞
次に、ハンド機構２によって対象物を把持する際の各指部２１の機能について説明する。ここで、図１７は、ハンド機構２によって把持する対象物１０の形状の一例を示す図である。また、図１８は、複数の対象物１０（１０´）が並べられて配置された状態を示す図である。図１７および図１８に示すように、対象物１０は、６つの面（Ｓ１〜Ｓ６）を有する直方体である。ただし、図１７に示す対象物１０の形状はあくまでも一例であって、ハンド機構２によって把持する対象物の形状は直方体に限られるものではない。
【００３５】
ここで、ハンド機構２によって対象物１０を把持する際には、該対象物１０の６つの面のうちの少なくとも２つの面を所定の把持面とし、該所定の把持面それぞれにハンド機構２の何れかの指部２１を接触させて該指部２１によって該対象物１０を挟み込む必要がある。そして、以下においては、対象物１０の６つの面のうち最も面積の大きい２つの面Ｓ５、Ｓ６を所定の把持面として該対象物１０を把持する場合について説明する。
【００３６】
対象物１０における面Ｓ５、Ｓ６を所定の把持面として該対象物１０をハンド機構２によって把持しようとした場合、これらの面Ｓ５、Ｓ６の両方が、ハンド機構２の何れかの指部２１が接触可能な状態で露出している必要がある。しかしながら、図１８に示すように、順次ハンド機構２による把持の対象となる複数の対象物１０（１０´）が互いに接触した状態で並べられて配置された状態では、対象物１０の所定の把持面が、隣接する対象物１０´と接触した状態に置かれる場合がある。図１８の場合、対象物１０における２つの所定の把持面Ｓ５、Ｓ６のうちの一方の把持面Ｓ６が、隣接する対象物１０´と接触した状態となっている。このような場合、対象物１０の把持面Ｓ６が露出していない状態となる。そのため、対象物１０が図１８に示す状態のままでは、ハンド機構２の指部２１を該対象物１０の把持面Ｓ６に接触させることができないため、該対象物１０を該ハンド機構２によって把持することができない。
【００３７】
そこで、本実施例では、上記のような状況下にある対象物１０をハンド機構２によって把持する場合、先ず、該ハンド機構２における４本の指部２１のうち状態変更用指部として機能する１つの指部によって対象物１０の姿勢を変更する。そして、その後で、該ハンド機構２における４本の指部２１のうち、状態変更用指部として機能する指部以外の３本の指部であって把持用指部として機能する指部によって対象物１０を把持する。
【００３８】
以下、本実施例において、図１８に示した状態に置かれた対象物１０をハンド機構２によって把持する際の手順の詳細について、図１９から図２２に基づいて説明する。なお、ここでは、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。そして、以下においては、状態変更用指部として機能する指部を第１指部２１Ａとし、把持用指部として機能する指部を第２〜４指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｃとした場合について説明する。また、図１９および図２０は、ハンド機構２の第１指部２１Ａによって対象物１０の姿勢を変更する際の動作を示す図である。また、図２１および図２２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によって対象物１０を把持した状態を示す図である。また、以下に説明するようなハンド機構２による対象物１０の把持手順は、アーム制御装置４２によってアーム機構３が制御されることでハンド機構２が所定の把持可能位置に移動した後で、ハンド制御装置４３によって該ハンド機構２を制御することで実現される。
【００３９】
図１８に示すように、対象物１０が、一方の把持面Ｓ６を接触面として隣接する対象物１０´に接触した状態に置かれている場合であっても、その上面Ｓ４は露出している。そのため、ハンド機構２の指部２１を対象物１０の上面Ｓ４に接触させることができる。そこで、本実施例では、図１９に示すように、先ず、今回の対象物１０の把持において状態変更用指部として機能する第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に接触させる。なお、第１指部２１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に接触させた段階では、ハンド機構２における他の指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、対象物１０に接触させないものとする。
【００４０】
ここで、図１９に示すような、第１指リンク部２１１Ａと対象物１０との接触は、該第１指リンク部２１１Ａに取り付けられた感圧センサ７０によって検知される。その際、可撓性カバー２１１ａにおける不感帯被覆部が対象物１０と接触し、且つ可撓性カバー２１１ａにおけるセンサ素子被覆部が対象物１０と接触しない状態が発生しても、不感帯Ｒの両隣に配置された２つのセンサ素子７０ｂのうちの少なくとも一方により、第１指リンク部２１１Ａと対象物１０との接触を検知することができる。このようにして第１指リンク部２１１と対象物１０との接触が検知されると、その検知信号がハンド制御装置４３のセンサ情報取得部４３３へ入力されるため、ハンド制御装置４３が第１指リンク部２１１Ａと対象物１０との接触状態を正確に把握することができる。
【００４１】
例えば、図１８および図１９に示したように、第１指部２１Ａを変更用指部として機能させる場合は、主に、第１指リンク部２１１Ａの先端部分（所謂、指先部分）が対象物１０と接触することになる。そのため、第１指リンク部２１１Ａの伸展側壁面２１６に配置される感圧センサ７００と該第１指リンク部２１１Ａの屈曲側壁面２１５において最も先端部側に配置される感圧センサ７０１との間の不感帯被覆部が、対象物１０と接触する可能性がある。その場合、前述の図１５Ｂに示したように、可撓性カバー２１１ａが撓みつつ上記した２つの感圧センサ７００、７０１のうちの少なくとも一方のセンサ素子７０ｂを押圧するようになるため、第１指リンク部２１１Ａと対象物１０との接触を検知することが可能となる。
【００４２】
なお、不感帯被覆部と対象物１０とが接触した場合において感圧センサ７００および感圧センサ７０１が検知する圧力は、センサ素子被覆部と対象物とが接触した場合において感圧センサ７００または感圧センサ７０１が検知する圧力より小さくなる傾向がある。そこで、第１指部２１Ａを変更用指部として機能させる場合において、感圧センサ７００および感圧センサ７０１によって検知される圧力が第１所定値未満であれば、ハンド制御装置４３は、感圧センサ７００と感圧センサ７０１との間の不感帯被覆部が対象物１０と接触している、と判定するようにしてもよい。その場合の「第１所定値」は、第１指部２１Ａを変更用指部として機能させる場合において、センサ素子被覆部と対象物１０とが接触した際に、感圧センサ７００、７０１が検知し得る値である。このような方法によれば、対象物１０が第１指部２１Ａの不感帯被覆部と接触した場合においても、第１指部２１Ａにおける対象物の接触位置を特定することが可能となる。
【００４３】
また、上記の図１８および図１９に示したように、第１指部２１Ａを変更用指部として機能させる場合において、上記した２つの感圧センサ７００、７０１が同時に圧力を検知すると、ハンド制御装置４３は、可撓性カバー２１１ａのうち、感圧センサ７００と感圧センサ７０１との間の不感帯被覆部を少なくとも含む領域が、対象物１０と接触している、と判定してもよい。言い換えると、上記した２つの感圧センサ７００、７０１が同時に圧力を検知した場合に、ハンド制御装置４３は、可撓性カバー２１１ａのうちの少なくとも上記不感帯被覆部が対象物１０と接触している、と判定してもよい。ここで、感圧センサ７００と感圧センサ７０１とが同時に圧力を検知する場合としては、感圧センサ７００と感圧センサ７０１との間の不感帯被覆部のみが対象物１０と接触している場合に加え、感圧センサ７００のセンサ素子７０ｂを覆うセンサ素子被覆部から感圧センサ７０１のセンサ素子７０ｂを覆うセンサ素子被覆部にかけての不感帯被覆部を含む領域が対象物１０と接触している場合（つまり、対象物が、２つの感圧センサ７００、７０１の上に跨がるようにして、可撓性カバー２１１ａと接触している場合）が想定される。そして、これらの何れの場合においても、少なくとも上記の不感帯被覆部が対象物１０と接触していることになる。よって、第１指部２１Ａを変更用指部として機能させる場合において、感圧センサ７００と感圧センサ７０１との間の不感帯被覆部を少なくとも含む領域に対象物１０が接触しても、第１指部２１Ａにおける対象物の大概の接触位置を特定することが可能となる。
【００４４】
ここで、第１指部２１Ａの機能を上記したような状態変更用指部に特化するのであれば、第１指リンク部２１１Ａの伸展側壁面２１６と、第１指リンク部２１１の屈曲側壁面２１５における先端部側と、の２カ所のみに感圧センサを取り付けてもよい（すなわち、感圧センサ７００と感圧センサ７０１のみを第１指リンク部２１１に取り付けてもよい）。
【００４５】
上記した種々の方法により状態変更用指部（第１指部２１Ａ）の指先部分と対象物１０との接触が検知されると、ハンド制御装置４３は対象物の状態を変更させるべく、ハンド機構２を制御することが可能となる。具体的には、ハンド制御装置４３は、図２０に示すように、第１指部２１Ａによって、その第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に接触させた状態で、該対象物１０を手前に傾けさせることができる。すなわち、対象物１０の把持面Ｓ６が、隣接する対象物１０´から離間する方向に、該対象物１０を傾けさせることができる。このように、状態変更用指部として機能する第１指部２１Ａによって対象物１０の姿勢を変更することで、該対象物１０と、隣接する対象物１０´との間隔を大きくすることができる。これにより、対象物１０における把持面Ｓ６を露出させることができる。その結果、対象物１０における他方の把持面Ｓ５のみならず一方の把持面Ｓ６にも、ハンド機構２における第１指部２１Ａ以外の指部を接触させることが可能となる。なお、このようにして、対象物１０における所定の把持面Ｓ５、Ｓ６の両方にハンド機構２の指部２１を接触させることが可能なった該対象物１０の状態を、以下においては「所定の把持可能状態」と称する。
【００４６】
そして、図２１および図２２に示すように、第１指部２１Ａによって対象物１０を傾けることで該対象物１０の姿勢を所定の把持可能状態とした上で、今回の対象物１０の把持において把持用指部として機能する第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄによって該対象物１０を把持する。このとき、図２１および図２２においては、対象物１０の姿勢が変更されることで露出した対象物１０における一方の把持面Ｓ６に、第２指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂおよび第４指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄを接触させている。一方、対象物１０における他方の把持面Ｓ５に第３指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃを接触させている。ただし、必ずしも、対象物１０における一方の把持面Ｓ６に２本の指部を接触させる必要はない。つまり、対象物１０における一方の把持面Ｓ６に１本の指部を接触させるとともに、該対象物１０における他方の把持面Ｓ５に２本の指部を接触させた状態で、該対象物１０を把持してもよい。また、対象物１０における一方の把持面Ｓ６に１本の指部を接触させるとともに、該対象物１０における他方の把持面Ｓ５も１本の指部を接触させた状態で、該対象物１０を把持してもよい。つまり、３本の指部を備えるハンド機構においては、１本の指部を状態変更用指部として機能させ、残りの２本の指部を把持用指部として機能させることで、対象物を把持してもよい。
【００４７】
ここで、第２指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂ、第３指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃ、および第４指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄそれぞれの対象物１０への接触は、各第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄに設けられた感圧センサ７０によって検知される。その際、各第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄの可撓性カバー２１１ａにおける不感帯被覆部が対象物１０と接触し、且つそれら可撓性カバー２１１ａにおけるセンサ素子被覆部が対象物１０と接触しない状態が発生しても、不感帯Ｒの両隣に配置された２つのセンサ素子７０ｂのうちの少なくとも一方により、各第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄと対象物１０との接触を検知することができるため、ハンド制御装置４３がハンド機構２による対象物１０の把持状態を正確に把握することができる。
【００４８】
例えば、上記の図２１および図２２に示したように、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄを把持用指部として機能させる場合は、主に、第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄの屈曲側壁面２１５における中間部分が対象物１０と接触することになる。そのため、第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄの屈曲側壁面２１５において最も基端部側に配置される感圧センサ７０３と中間に配置される感圧センサ７０２との間の不感帯被覆部が、対象物１０と接触する可能性がある。特に、図２３に示すように、断面矩形の対象物１００の角部が第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄと接触するような状況においては、第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄの屈曲側壁面２１５において最も基端部側に配置される感圧センサ７０３と中間に配置される感圧センサ７０２との間の不感帯被覆部が、対象物１０と接触する可能性がある。その場合も、前述の図１５Ｂに示したように、可撓性カバー２１１ａが撓みつつ上記した２つの感圧センサ７０２、７０３のうちの少なくとも一方のセンサ素子７０ｂを押圧するようになるため、第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄと対象物１０との接触を検知することが可能となる。
【００４９】
なお、不感帯被覆部と対象物１０とが接触した場合において感圧センサ７０２および感圧センサ７０３が検知する圧力は、前述した感圧センサ７００、７０１の場合と同様に、センサ素子被覆部と対象物とが接触した場合において感圧センサ７０２または感圧センサ７０３が検知する圧力より小さくなる傾向がある。そこで、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄを把持用指部として機能させる場合において、感圧センサ７０２および感圧センサ７０３によって検知される圧力が第２所定値未満であれば、ハンド制御装置４３は、感圧センサ７０２と感圧センサ７０３との間の不感帯被覆部が対象物１０と接触している、と判定するようにしてもよい。その場合の「第２所定値」は、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄを把持用指部として機能させる場合において、センサ素子被覆部と対象物１０とが接触した際に、感圧センサ７０２、７０３が検知し得る値である。このような方法によれば、対象物１０が第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄの不感帯被覆部と接触した場合においても、それらの指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄにおける対象物との接触位置を特定することが可能となる。
【００５０】
また、上記の図２１および図２２に示したように、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄを把持用指部として機能させる場合において、各指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの感圧センサ７０２と感圧センサ７０３とが同時に圧力を検知すると、ハンド制御装置４３は、可撓性カバー２１１ａのうち、感圧センサ７０２と感圧センサ７０３との間の不感帯被覆部を少なくとも含む領域が、対象物と接触している、と判定してもよい。このような方法によれば、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄを把持用指部として機能させる場合において、感圧センサ７０２と感圧センサ７０３との間の不感帯被覆部を少なくとも含む領域に対象物１０が接触しても、各指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄにおける対象物の大概の接触位置を特定することが可能となる。
【００５１】
以上説明したように、本実施例に係るハンド機構２によれば、ハンド機構２により対象物１０を把持する場合に、各指部２１における不感帯被覆部と対象物１０とが接触し、且つセンサ素子被覆部と対象物１０とが接触しない状態が発生しても、不感帯Ｒの両隣に位置するセンサ素子７０ｂの少なくとも一方によって指部２１と対象物１０との接触を検知することができる。その結果、ハンド制御装置４３は、各指部２１と対象物１０との接触状態をより正確に把握することができるようになるため、対象物１０をより適正な姿勢でハンド機構２によって把持させることが可能となる。特に、対象物１０が他の対象物１０´と接触した状態で配置されているために該対象物１０の所定の把持面が露出しておらず、そのままの状態では該対象物１０の所定の把持面に該ハンド機構２の指部２１を接触させることができない状況において、４本の指部２１のうちの１本の指部（上述の例では第１指部２１Ａ）を状態変更用指部として機能させることで、該対象物１０の姿勢を所定の把持可能状態に変更させるような制御が行われる場合であっても、状態変更用指部と対象物１０との接触状態や接触位置を正確に把握することができるため、より精度の高い制御を行うことが可能となる。さらに、状態変更用指部として機能する指部によって対象物１０の姿勢を所定の把持可能状態に変更することで、他の対象物１０´に接触していた該対象物１０の所定の把持面を露出させた後に、状態変更用指部として機能する指部以外の指部であって把持用指部として機能する指部（上述の例では、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄ）によって対象物１０を挟み込ませるような制御を行う場合においても、把持用指部と対象物との接触状態や接触位置をより正確に把握することができるため、より精度の高い制御を行うことが可能となる。また、可撓性カバー２１１ａの外表面の摩擦係数が第１指リンク部２１１の外壁面や絶縁被膜７０ｃの外表面の摩擦係数より大きくなる部材で可撓性カバー２１１０ａが形成される場合には、ハンド機構２によって対象物を把持する際の摩擦力が高められることで、対象物のより確実な把持を実現することも可能になる。
【００５２】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図２４から図２７に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成についてはその説明を省略する。
【００５３】
前述した第１の実施例では、第１指リンク部２１１における伸展側壁面２１６（背部）から屈曲側壁面２１５（腹部）にかけて、複数の感圧センサ７０とその周辺における第１指リンク部２１１の外壁面とを覆うシート状の可撓性カバー２１１ａを貼り付けることで、第１指リンク部２１１の外壁面の一部を覆う例について述べたが、本実施例では、先端部側が閉塞し且つ基端部側が開口した袋状に形成される可撓性カバー２１１０ａを、第１指リンク部２１１に被せることで、第１指リンク部２１１の外壁面の全体を覆う例について述べる。
【００５４】
図２４は、本実施例に係る可撓性カバーを第１指リンク部に装着した状態を示す図である。図２５は、本実施例に係る第１指リンク部２１１の腹部（伸展側壁面２１６）の構成を示す斜視図である。図２６は、本実施例に係る第１指リンク部２１１の背部（屈曲側壁面２１５）の構成を示す斜視図である。図２７は、本実施例に係る可撓性カバー２１１０ａの正面図（第１指リンク部２１１の屈曲側壁面２１５を覆う側の平面図）である。
【００５５】
本実施例における可撓性カバー２１１０ａは、図２４に示すように、第１指リンク部２１１に被せられることで、第１指リンク部２１１の外壁面の全体を覆う、所謂、指サック状に形成される。詳細には、可撓性カバー２１１０ａは、先端部側が閉塞し且つ基端部側が開口した袋状に形成される。その際、可撓性カバー２１１０ａは、該可撓性カバー２１１０ａの先端から基端までの長さが、第１指リンク部２１１の先端から基端までの長さと同等若しくは若干短くなるように形成される。また、可撓性カバー２１１０ａは、該可撓性カバー２１１０ａの内形が第１指リンク部２１１の外形と略同形となるように形成される。これにより、可撓性カバー２１１０ａが第１指リンク部２１１に装着された状態において、該可撓性カバー２１１０ａの内壁面が第１指リンク部２１１の外壁面に密着する。なお、可撓性カバー２１１０ａは、該可撓性カバー２１１０ａの外表面の摩擦係数が第１指リンク部２１１の外壁面や絶縁被膜７０ｃの外表面の摩擦係数より大きくなる部材で形成されてもよい。
【００５６】
また、本実施例に係る第１指リンク部２１１は、該第１指リンク部２１１の外壁面のうち、屈曲側壁面２１５（腹部）と伸展側壁面２１６（背部）との２箇所に形成される突起２１１１ａ、２１１１ｂ（本発明に係る第１嵌合部に相当。）を備える。詳細には、第１指リンク部２１１の屈曲側壁面２１５において、３つの感圧センサ７０１、７０２、７０３よりも基端部側の部位には、図２５に示すように、略円柱形状の突起２１１１ａが形成される。また、第１指リンク部２１１の伸展側壁面２１６において、感圧センサ７００よりも基端部側の部位にも、図２６に示すように、略円柱形状の突起２１１１ｂが形成される。
【００５７】
一方、本実施例に係る可撓性カバー２１１０ａは、該可撓性カバー２１１０ａにおける、上記２つの突起２１１１ａ、２１１１ｂに対応する部位に設けられるハトメ部材２１１２ａ、２１１２ｂ（本発明に係る第２嵌合部材に相当。）を備える。詳細には、可撓性カバー２１１０ａにおける、第１指リンク部２１１の屈曲側壁面２１５（腹部）を覆う部分のうち、第１指リンク部２１１の突起２１１１ａに対応する部位には、ハトメ部材２１１２ａが取り付けられる。ハトメ部材２１１２ａは、図２７に示すように、その中心部分に略円柱形状の貫通孔Ｈ１が形成された、環状の部材であり、例えば、樹脂や金属等で形成される。なお、ハトメ部材２１１２ａの貫通孔Ｈ１は、第１指リンク部２１１の突起２１１１ａの直径と同等若しくは若干大きな直径を有するように形成される。また、可撓性カバー２１１０ａにおける、第１指リンク部２１１の伸展側壁面２１６（背部）を覆う部分のうち、第１指リンク部２１１の突起２１１１ｂに対応する部位にも、ハトメ部材２１１２ｂが取り付けられる。該ハトメ部材２１１２ｂは、上記のハトメ部材２１１２ａと同様に、その中心部分に略円柱形状の貫通孔が形成された、環状の部材である。そして、該ハトメ部材２１１２ｂの貫通孔は、第１指リンク部２１１の突起２１１１ｂの直径と同等若しくは若干大きな直径を有するように形成される。
【００５８】
上記のように構成される可撓性カバー２１１０ａを第１指リンク部２１１に被せる場合には、図２４に示すように、第１指リンク部２１１における屈曲側壁面２１５の突起２１１１ａが可撓性カバー２１１０ａにおけるハトメ部材２１１２ａの貫通孔に嵌合し、且つ、第１指リンク部２１１における伸展側壁面２１６の突起２１１１ｂが可撓性カバー２１１０ａにおけるハトメ部材２１１２ｂの貫通孔に嵌合するように、可撓性カバー２１１０ａを第１指リンク部２１１に被せればよい。それにより、第１指リンク部２１１に対する可撓性カバー２１１０ａの位置決めが為されるため、前述の第１の実施例で述べたような様々な把持動作をハンド機構２が行っても、可撓性カバー２１１０ａの位置ずれが抑制される。特に、外表面の摩擦係数が第１指リンク部２１１の外壁面や絶縁被膜７０ｃの外表面の摩擦係数より大きくなる部材で可撓性カバー２１１０ａが形成される場合には、ハンド機構２によって対象物を把持する際の摩擦力が高められることで、対象物のより確実な把持を実現することが可能になる一方で、可撓性カバー２１１０ａを位置ずれさせる方向へ働く力が大きくなる可能性があるが、そのような場合においても、上記の突起２１１１ａ、２１１１ｂとハトメ部材２１１２ａ、２１１２ｂの貫通孔とが相互に嵌合していることで、可撓性カバー２１１０ａの位置ずれを抑制することができる。ハンド機構２が把持動作を行う際に、可撓性カバー２１１０ａの位置ずれが抑制されれば、可撓性カバー２１１０ａの内壁面と第１指リンク部２１１の外壁面とを相互に密着した状態に保つことができる。その結果、可撓性カバー２１１０ａにおける不感帯被覆部が対象物と接触し、且つ該可撓性カバー２１１０ａにおけるセンサ素子被覆部が対象物と接触しない状態が発生した場合に、不感帯被覆部近傍の可撓性カバー２１１０ａが撓みつつ、不感帯の両隣に位置する２つのセンサ素子７０ｂのうちの少なくとも一方を押圧することが可能となる。よって、前述の第１の実施例に係る可撓性カバー２１１ａと同様の効果を得ることができる。また、本実施例に係る可撓性カバー２１１０ａによれば、第１指リンク部２１１の外壁面の全体が覆われるため、第１指リンク部２１１や感圧センサ７０が汚れたり、または摩耗したりすることを抑制することもできる。
【００５９】
なお、本実施例では、第１指リンク部側に突起を設けるとともに、該突起に嵌合可能な貫通孔を有するハトメ部材を可撓性カバー側に設ける例について述べたが、可撓性カバー側に突起を設けるとともに、該突起に嵌合可能な貫通孔を有するハトメ部材を第１指リンク部側に設けてもよい。その場合も、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、本実施例では、第１指リンク部の腹部側と背部側との２箇所において、突起と孔との組み合わせによる可撓性カバーの位置決めを行う例について述べたが、ハンド機構が把持動作を行う際に可撓性カバーを位置ずれさせる方向へ働く力が比較的小さい用途でハンド機構が使用される場合等においては、第１指リンク部の腹部側と背部側との何れか１箇所において、突起と孔との組み合わせによる可撓性カバーの位置決めが行われてもよい。
【００６１】
なお、本実施例では、略円柱状の突起と該突起に嵌合可能な貫通孔を有するハトメ部材との組み合わせによって可撓性カバーの位置決めが行われる例について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、雄スナップと雌スナップとの組み合わせからなるスナップボタンを用いて、可撓性カバーの位置決めが行われてもよい。また、一組の面ファスナの一方を可撓性カバーの内表面における基端部側（開口部分の近傍）に取り付けるとともに、一組の面ファスナの他方を第１指リンク部の外壁面における前記一方の面ファスナに対応する部位に取り付け、それら一組の面ファスナを互いに嵌合させることで、可撓性カバーの位置決めが為されるようにしてもよい。
【００６２】
＜他の実施例＞
前述した第１の実施例では、各指部２１に可撓性カバー２１１ａを取り付ける例について述べたが、各指部２１に可撓性カバー２１１ａに加え、該可撓性カバー２１１ａを覆う膜状の保護カバーを取り付けるようにしてもよい。例えば、図２８および図２９に示すように、各指部２１の第１指リンク部２１１に可撓性カバー２１１ａを貼り付けた後に、第１指リンク部２１１の外形と略同形の内形を有するとともに、先端部側が閉塞され且つ基端部側が開口した袋状（指サック状）の保護カバー２１１ｂを第１指リンク部２１１に被せることで、複数の感圧センサ７０が二層のカバー２１１ａ、２１１ｂで覆われるようにしてもよい。その際、保護カバー２１１ｂは、該保護カバー２１１ｂの外面の摩擦係数が第１指リンク部２１１の外壁面や可撓性カバー２１１ａの外表面の摩擦係数より大きくなる部材であって、且つ可撓性カバー２１１ａより可撓性の低い部材により形成される。このように形成される保護カバー２１１ｂが第１指リンク部２１１に被せられると、ハンド機構２によって対象物を把持する場合における可撓性カバー２１１ａの摩耗を抑制することできる。また、上記のように形成される保護カバー２１１ｂが第１指リンク部２１１に被せられると、ハンド機構２によって対象物を把持する際の摩擦力が高められるため、対象物のより確実な把持を実現することができる。さらに、保護カバー２１１ｂは可撓性カバー２１１ａに対して着脱自在であるため、該保護カバー２１１ｂが摩耗した際には、その保護カバー２１１ｂを新品と交換すればよい。また、上記したように形成される保護カバー２１１ｂが可撓性カバー２１１ａに被せられると、感圧センサ７０が二層のカバーで覆われることになるため、可撓性カバー２１１ａのみによる一層の場合に比べ、カバーの厚さが大きくなる。そのため、不感帯被覆部が対象物と接触した際に、該対象物から不感帯被覆部へ伝わる圧力が不感帯の両隣のセンサ素子７０ｂの少なくとも一方に伝わりやすくなる。その結果、不感帯被覆部と対象物との接触をより正確に検知することも可能になる。
【００６３】
なお、上記した図２８に示す例では、保護カバー２１１ｂは、各指部２１の第１指リンク部２１１のみを覆う指サック状に形成されているが、第１指リンク部２１１および第２指リンク部２１２を含む指部２１の全体とベース部２０とを覆う、手袋状に形成されてもよい。保護カバーが手袋状に形成されると、ハンド機構２の汚れを抑制することができるとともに、各関節部の隙間等に埃等が侵入することも抑制することができる。また、保護カバーは、可撓性カバー２１１ａに対して着脱自在に形成されるものに限定されるものではなく、例えば、可撓性カバー２１１ａと略同形に形成される、シート状の保護カバーを、可撓性カバー２１１ａの表面に貼り付けるようにしてもよい。このような構成において、可撓性カバー２１１ａに貼り付けられた保護カバー２１１ｂが摩耗した場合には、その保護カバー２１１ｂを新品の保護カバー２１１ｂと張り替えてもよく、または保護カバー２１１ｂも含めて新品に交換してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
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、２１１ａ、２１１０ａ・・・可撓性カバー、２１１ｂ・・・保護カバー、２１１１ａ、２１１１ｂ・・・突起、２１１２ａ、２１１２ｂ・・・ハトメ部材、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、７０ａ・・・基材、７０ｂ・・・センサ素子、７０ｃ・・・絶縁皮膜
【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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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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２５】
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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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【国際調査報告】
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