(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部に対して移動可能に支持され、所定の第一回転軸を中心として回転可能なアーム部と、
前記アーム部に支持され、２つの爪部を備え、前記各爪部における他方の爪部との対向面に凹部が形成されて、前記各爪部が基端を揺動軸として揺動することで前記凹部にて対象物を把持する把持部と
を備えるロボットであって、
前記各爪部の前記凹部は、前記爪部の先端部と前記揺動軸との間に、基端側の面と、先端側の面とを有し、
前記爪部を、前記揺動軸の軸方向に軸視した場合、
前記基端側の面を含む直線と、前記先端側の面を含む直線とが交差する点を基点とし、
前記基点を通る線を基線とし、
前記基端側の面を含む直線の前記基点とは反対側の端点と、前記先端側の面を含む直線の前記基点とは反対側の端点とを通り、かつ前記基線と直交する線を直行線とした場合、
前記基線と、前記先端側の面を含む直線とのなす角の角度αが０度より大きく９０度未満であり、
前記直行線と、前記基端側の面を含む直線とのなす角の角度βが０度より大きく９０度未満であり、
前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さｄが０より大きく、
前記把持部は、前記第一回転軸に一致する前記対象物の中心軸を中心として回転可能であり、
前記把持部は、
前記第一回転軸に平行な方向に延びるとともに、前記第一回転軸からずれた位置に設けられ、かつ前記直行線に平行な方向に移動可能な支持柱と、
先端部分に前記爪部が設けられるとともに、根元部分が前記支持柱の前記対象物の側に配置された２つの指部とを備えている
ロボット。
【請求項２】
前記アーム部は、前記把持部を前記直行線に平行な方向に移動可能な駆動部を有する
請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記アーム部は、前記第一回転軸の軸線上の位置に配置され前記２つの爪部の前記凹部同士の間に向けられた撮像部を有する
請求項１から請求項２のうちいずれか一項に記載のロボット。
【請求項４】
前記把持部は、前記２つの爪部が前記第一回転軸から離れた位置で前記対象物を把持する場合においても前記対象物を回転させることが可能な角度が小さくならないように配置されている
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のロボット。
【請求項５】
前記基部は、所定の天井面に固定されており、
前記第一回転軸は、前記天井面の垂直方向に平行である
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
対象物を把持する２つの爪部と、
前記各爪部における他方の爪部との対向面に凹部が形成されて、前記各爪部が基端を揺動軸として揺動することで前記凹部にて対象物を把持する把持部と
を備え、
前記各爪部の前記凹部は、前記爪部の先端部と前記揺動軸との間に、基端側の面と、先端側の面とを有し、
前記爪部を、前記揺動軸の軸方向に軸視した場合、
前記基端側の面を含む直線と、前記先端側の面を含む直線とが交差する点を基点とし、
前記基点を通る線を基線とし、
前記基端側の面を含む直線の前記基点とは反対側の端点と、前記先端側の面を含む直線の前記基点とは反対側の端点とを通り、かつ前記基線と直交する線を直行線とした場合、
前記基線と、前記先端側の面を含む直線とのなす角の角度αが０度より大きく９０度未満であり、
前記直行線と、前記基端側の面を含む直線とのなす角の角度βが０度より大きく９０度未満であり、
前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さｄが０より大きく、
前記把持部は、所定の第一回転軸に一致する前記対象物の中心軸を中心として回転可能であり、
前記把持部は、
前記第一回転軸に平行な方向に延びるとともに、前記第一回転軸からずれた位置に設けられ、かつ前記直行線に平行な方向に移動可能な支持柱と、
先端部分に前記爪部が設けられるとともに、根元部分が前記支持柱の前記対象物の側に配置された２つの指部とを備えている
ロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット及びロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造現場等では、スカラロボットや多軸ロボット等が、製品の組み立てや検査等に用いられている。製品の組み立てや検査を行うときに物体を運搬する場合、ロボットは、物体を吸着したり、アームにより把持したりする。
【０００３】
このような産業用ロボットにおいては、自動組立その他の作業工程において、不特定で多様な姿勢をとる対象物を所定の姿勢で効率的に掴み取ることが要求されている。例えば、特許文献１のロボットでは、対象物を把持するチャック機構が回転機構によってチャック自身を支持する中心軸周りに正逆回転可能とされ、更に、回転機構自身が首振り機構によって下向きの所定角度範囲内で回転可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７８３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、回転機構の回転の中心軸とチャック機構の回転の中心軸との位置関係によっては、チャック機構の回転が規制される可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、把持部の回転を規制されにくくすることができるロボット、ロボット用ハンドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるひとつのロボットは、基部と、前記基部に対して移動可能に支持され、所定の第一回転軸を中心として回転可能なアーム部と、前記アーム部に支持され、２つの爪部を備え、前記各爪部における他方の爪部との対向面に凹部が形成されて、前記各爪部が基端を揺動軸として揺動することで前記凹部にて対象物を把持する把持部とを備えるロボットであって、前記各爪部の前記凹部は、前記爪部の先端部と前記揺動軸との間に、基端側の面と、先端側の面とを有し、前記爪部を、前記揺動軸の軸方向に軸視した場合、前記基端側の面を含む直線と、前記先端側の面を含む直線とが交差する点を基点とし、前記基点を通る線を基線とし、前記基端側の面を含む直線の前記基点とは反対側の端点と、前記先端側の面を含む直線の前記基点とは反対側の端点とを通り、かつ前記基線と直交する線を直行線とした場合、前記基線と、前記先端側の面を含む直線とのなす角の角度αが０度より大きく９０度未満であり、前記直行線と、前記基端側の面を含む直線とのなす角の角度βが０度より大きく９０度未満であり、前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さｄが０より大きく、前記把持部は、前記第一回転軸に一致する前記対象物の中心軸を中心として回転可能であり、前記把持部は、前記第一回転軸に平行な方向に延びるとともに、前記第一回転軸からずれた位置に設けられ、かつ前記直行線に平行な方向に移動可能な支持柱と、先端部分に前記爪部が設けられるとともに、根元部分が前記支持柱の前記対象物の側に配置された２つの指部とを備えている。
上記の課題を解決するため、本発明にかかるひとつのロボットハンドは、対象物を把持する２つの爪部と、前記各爪部における他方の爪部との対向面に凹部が形成されて、前記各爪部が基端を揺動軸として揺動することで前記凹部にて対象物を把持する把持部とを備え、前記各爪部の前記凹部は、前記爪部の先端部と前記揺動軸との間に、基端側の面と、先端側の面とを有し、前記爪部を、前記揺動軸の軸方向に軸視した場合、前記基端側の面を含む直線と、前記先端側の面を含む直線とが交差する点を基点とし、前記基点を通る線を基線とし、前記基端側の面を含む直線の前記基点とは反対側の端点と、前記先端側の面を含む直線の前記基点とは反対側の端点とを通り、かつ前記基線と直交する線を直行線とした場合、前記基線と、前記先端側の面を含む直線とのなす角の角度αが０度より大きく９０度未満であり、前記直行線と、前記基端側の面を含む直線とのなす角の角度βが０度より大きく９０度未満であり、前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さｄが０より大きく、前記把持部は、所定の第一回転軸に一致する前記対象物の中心軸を中心として回転可能であり、前記把持部は、前記第一回転軸に平行な方向に延びるとともに、前記第一回転軸からずれた位置に設けられ、かつ前記直行線に平行な方向に移動可能な支持柱と、先端部分に前記爪部が設けられるとともに、根元部分が前記支持柱の前記対象物の側に配置された２つの指部とを備えている。
本発明に係るロボットは、基部と、前記基部に対して移動可能に支持され、所定の第一回転軸を中心として回転可能なアーム部と、前記アーム部に支持され、２つの爪部を備え、前記各爪部における他方の爪部との対向面に凹部が形成されて、前記各爪部が基端を揺動軸として揺動することで前記凹部にて対象物を把持する把持部とを備えるロボットであって、前記各爪部の前記凹部は、前記爪部の先端部と前記揺動軸との間に、基端側の面と、先端側の面とを有し、前記爪部を、前記揺動軸の軸方向に軸視した場合、前記基端側の面を含む直線と、前記先端側の面を含む直線とが交差する点を基点とし、前記基点を通る線を基線とし、前記基端側の面の縁線における揺動方向の内側の端点を通り、前記基線と直交する線を直行線とした場合、前記基線と、前記先端側の面を含む直線とのなす角の角度αが０度より大きく９０度未満であり、前記直行線と、前記基端側の面を含む直線とのなす角の角度βが０度より大きく９０度未満であり、前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さｄが０より大きく、前記把持部は、前記第一回転軸に一致する第二回転軸を中心として回転可能である。
【０００８】
本発明によれば、把持部が第一回転軸に一致する第二回転軸を中心として回転可能であるため、２つの爪部が対象物を把持する場合、アーム部の回転中心である第一回転軸に一致した第二回転軸を中心として対象物が回転可能となる。このため、例えば対象物が面積重心位置を中心に２つの爪部を移動回転させる場合であっても、把持部の回転が規制されにくくなる。
【０００９】
上記のロボットにおいて、前記アーム部は、前記把持部を前記直交線に平行な方向に移動可能な駆動部を有することが好ましい。  
本発明によれば、アーム部が把持部を直交線に平行な方向に移動可能な駆動部を有するので、把持部の位置を微調整することができる。
【００１０】
上記のロボットにおいて、前記アーム部は、前記第一回転軸の軸線上の位置に配置され前記２つの爪部の前記凹部同士の間に向けられた撮像部を有することが好ましい。  
本発明によれば、アーム部が第一回転軸の軸線上の位置に配置され２つの爪部の凹部同士の間に向けられた撮像部を有するので、２つの爪部及び対象物の位置関係を撮像することができる。
【００１１】
上記のロボットにおいて、前記把持部は、前記２つの爪部が前記第一回転軸から離れた位置で前記対象物を把持する場合においても前記対象物を回転させることが可能な角度が小さくならないように配置されていることが好ましい。  
本発明によれば、２つの爪部が第一回転軸から離れた位置で対象物を把持する場合においても対象物を回転させることが可能な角度が小さくならないように把持部が配置されているので、把持部の回転が規制されにくくなる。
【００１２】
上記のロボットにおいて、前記基部は、所定の天井面に固定されており、前記第一回転軸は、前記天井面の垂直方向に平行であることが好ましい。  
本発明によれば、基部が所定の天井面に固定されており、第一回転軸が天井面の垂直方向に平行であるため、アーム部及び把持部の回転動作が行いやすくなる。
【００１３】
本発明に係るロボットハンドは、対象物を把持する２つの爪部と、前記各爪部における他方の爪部との対向面に凹部が形成されて、前記各爪部が基端を揺動軸として揺動することで前記凹部にて対象物を把持する把持部とを備え、前記各爪部の前記凹部は、前記爪部の先端部と前記揺動軸との間に、基端側の面と、先端側の面とを有し、前記爪部を、前記揺動軸の軸方向に軸視した場合、前記基端側の面を含む直線と、前記先端側の面を含む直線とが交差する点を基点とし、前記基点を通る線を基線とし、前記基端側の面の縁線における揺動方向の内側の端点を通り、前記基線と直交する線を直行線とした場合、前記基線と、前記先端側の面を含む直線とのなす角の角度αが０度より大きく９０度未満であり、前記直行線と、前記基端側の面を含む直線とのなす角の角度βが０度より大きく９０度未満であり、前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さｄが０より大きく、前記把持部は、所定の第一回転軸に一致する第二回転軸を中心として回転可能である。
【００１４】
本発明によれば、把持部が第一回転軸に一致する第二回転軸を中心として回転可能であるため、２つの爪部が対象物を把持する場合、第一回転軸に一致した第二回転軸を中心として対象物が回転可能となる。このため、例えば対象物が面積重心位置を中心に２つの爪部を移動回転させる場合であっても、把持部の回転が規制されにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るロボットの概略構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態に係る把持部の構成を示す平面図である。
【図３】同実施形態に係る爪部の開閉機構を説明する図である。
【図４】同実施形態に係る爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手順を説明する図である。
【図５】同実施形態に係る爪部が把持可能な部品を説明する図である。
【図６】同実施形態に係る把持可能な最大の大きさと爪部形状のパラメーターα、β、ｄとの関係を説明する図である。
【図７】同実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係により把持可能な部品の大きさを説明する図である。
【図８】同実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係を説明する図である。
【図９】本実施形態に係る爪部を閉じた時に把持可能な部品の大きさを説明する図である。
【図１０】同実施形態に係る爪部により把持可能な部品の最小の大きさの算出を説明する図である。
【図１１】同実施形態に係るケージング領域のパラメーターを説明する図である。
【図１２】同実施形態に係るケージング領域の形状と各パラメーターを説明する図である。
【図１３】同実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２１の場合を説明する図である。
【図１４】同実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２２の場合を説明する図である。
【図１５】同実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２３の場合を説明する図である。
【図１６】同実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２４の場合を説明する図である。
【図１７】同実施形態に係るケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２と距離ｃ１、ｃ２、ｃｌｉｍの関係を説明する図である。
【図１８】同実施形態に係るセルフアライメントの条件を説明する図である。
【図１９】同実施形態に係る爪部から部品に加わる力を説明する図である。
【図２０】同実施形態に係るｒと頂点ａ２の関係を説明する図である。
【図２１】同実施形態に係る部品Ｍを取り付ける場合に用いる条件を説明する図である。
【図２２】同実施形態に係る爪部先が取り付ける部品Ｍ２と干渉している例を説明する図である。
【図２３】同実施形態に係るロボットハンドの構成を示す図である。
【図２４】同実施形態に係るロボットハンドの動作を示す斜視図である。
【図２５】同実施形態に係るロボットハンドの動作を示す断面図である。
【図２６】同実施形態に係るロボットハンドの動作を示す図である。
【図２７】同実施形態に係るロボットハンドの特性の比較例を示す図である。
【図２８】同実施形態に係るロボットハンドの特性を示す図である。
【図２９】本発明の第二実施形態であるロボット装置を適用したロボットシステムが作業を行う様子を示す、概略の外観図である。
【図３０】本発明の第三実施形態におけるロボットシステムの概略の外観図である。
【図３１】本発明の変形例に係るであるロボットシステムの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００１７】
以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が水平面に対して平行かつ互いに直交する方向に設定され、Ｚ軸がＸ軸及びＹ軸のそれぞれと直交する方向（鉛直方向）に設定されている。
【００１８】
［第一実施形態］  
図１は、本発明の第一実施形態に係るロボット１の概略構成を示す斜視図である。図１において、符号Ｗ１は第一対象物、符号Ｗ２は第二対象物である。また、符号Ｌ１Ａは第一アーム２１Ａの回転軸，符号Ｌ２Ａは第二アーム２２Ａの回転軸、符号Ｌ３Ａは第三アーム２３Ａの回転軸、符号Ｌ４Ａは把持部１０Ａの回転軸である。符号Ｌ１Ｂは第一アーム２１Ｂの回転軸，符号Ｌ２Ｂは第二アーム２２Ｂの回転軸、符号Ｌ３Ｂは第三アーム２３Ｂの回転軸、符号Ｌ４Ｂは把持部１０Ｂの回転軸である。
【００１９】
ここでは、第一対象物Ｗ１として小型かつ軽量な歯車を例示して説明することとし、第二対象物Ｗ２として前記歯車を回転可能に支持する支持軸（ピン）を備える電子機器を例示して説明することとする。なお、第一対象物Ｗ１は把持部と接する側に曲面を有する略円柱形状となっている。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係るロボット１は、ロボットハンドＲＨを備えている。ロボットハンドＲＨは、支柱部１１Ａ及び支柱部１１Ｂを介して第三アーム２３Ａ及び第三アーム２３Ｂに支持された把持部１０Ａ及び１０Ｂを有している。把持部１０Ａは、開閉可能に設けられ対象物を把持する一対の指部４１及び４２を有している。把持部１０Ｂは、開閉可能に設けられ対象物を把持する一対の指部４３及び４４を有している。
【００２１】
また、ロボット１は、対象物と把持部１０Ａ，１０Ｂとをそれぞれ相対移動させるアーム（移動装置）２０Ａ，２０Ｂと、第一対象物Ｗ１を搬送するベルトコンベア３３，３４と、第一対象物Ｗ１を第一ベルトコンベア（移動装置）３３に搬入するフィーダと、第一対象物Ｗ１の受け渡し用の台となるステージ３７と、対象物Ｗ１，Ｗ２を載置するステージ（移動装置）３０と、アーム２０Ａ，２０Ｂ及びステージ３０を支持する基台５０と、アーム２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ取り付けられたカメラ４０Ａ，４０Ｂと、ロボット１自身の動作を制御する制御装置６０と、制御装置６０への入力指示を行う入力装置７０と、を備えている。
【００２２】
把持部１０Ａは、第三アーム２３Ａの先端部に接続されている。把持部１０Ａは、第一ベルトコンベア３３に配置された第一対象物Ｗ１を把持する。把持部１０Ａは、把持した第一対象物Ｗ１をステージ３７に搬送する。把持部１０Ａは、第一対象物Ｗ１を把持する力を検出する検出装置４１Ａを備えている。検出装置４１Ａとしては、例えば、圧力センサーを用いたりモーターのトルクの変化（モーターを流れる電流の変化）を検出するセンサーを用いたりすることができる。
【００２３】
把持部１０Ｂは、第三アーム２３Ｂの先端部に接続されている。把持部１０Ｂは、ステージ３７に配置された第一対象物Ｗ１を把持する。把持部１０Ｂは、把持した第一対象物Ｗ１をステージ３０に搬送する。把持部１０Ｂは、把持した（またはステージ３７に配置された）第一対象物Ｗ１を第二対象物Ｗ２に搬送する。具体的には、把持部１０Ｂによって、歯車Ｗ１が電子機器Ｗ２のピンに挿通される。把持部１０Ｂは、第一対象物Ｗ１を把持する力を検出する検出装置４１Ｂを備えている。検出装置４１Ｂとしては、例えば、圧力センサーを用いたりモーターのトルクの変化（モーターを流れる電流の変化）を検出するセンサーを用いたりすることができる。
【００２４】
アーム２０Ａは、第一アーム２１Ａ、第二アーム２２Ａ、第三アーム２３Ａがこの順に連結されており、第一アーム２１ＡがＺ軸方向に回転軸を有する主軸２４及び平面視略矩形の基底部２５を介して基台５０に接続されている。第一アーム２１Ａは、主軸２４との連結個所において、水平方向（ＸＹ平面と平行な方向）に回転軸Ｌ１Ａ周りを正逆回転可能に設けられている。第二アーム２２Ａは、第一アーム２１Ａとの連結個所において、水平方向に回転軸Ｌ２Ａ周りを正逆回転可能に設けられている。第三アーム２３Ａは、第二アーム２２Ａとの連結個所において、水平方向に回転軸Ｌ３Ａ周りを正逆回転可能であるとともに、垂直方向（Ｚ軸方向）に上下移動可能に設けられている。なお、把持部１０Ａは、第三アーム２３Ａとの連結個所において、水平方向に直交する方向に回転軸Ｌ４Ａ周りを正逆回転可能に設けられている。
【００２５】
アーム２０Ｂは、第一アーム２１Ｂ、第二アーム２２Ｂ、第三アーム２３Ｂがこの順に連結されており、第一アーム２１ＢがＺ軸方向に回転軸を有する主軸２４及び平面視略矩形の基底部２５を介して基台５０に接続されている。第一アーム２１Ｂは、主軸２４との連結個所において、水平方向（ＸＹ平面と平行な方向）に回転軸Ｌ１Ｂ周りを正逆回転可能に設けられている。第二アーム２２Ｂは、第一アーム２１Ｂとの連結個所において、水平方向に回転軸Ｌ２Ｂ周りを正逆回転可能に設けられている。第三アーム２３Ｂは、第二アーム２２Ｂとの連結個所において、水平方向に回転軸Ｌ３Ｂ周りを正逆回転可能であるとともに、垂直方向（Ｚ軸方向）に上下移動可能に設けられている。なお、把持部１０Ｂは、第三アーム２３Ｂとの連結個所において、水平方向に直交する方向に回転軸Ｌ４Ｂ周りを正逆回転可能に設けられている。
【００２６】
第一ベルトコンベア３３、第二ベルトコンベア３４は、アーム２０Ａが設けられた側からこの順に離間して配置されている。フィーダ３６は、第一ベルトコンベア３３の上流側（＋Ｙ方向側）に配置されている。第二ベルトコンベア３４は、第一ベルトコンベア３３の下流側（−Ｙ方向側）に突出するよう平面視において第一ベルトコンベア３３よりも大きくなっている。第一ベルトコンベア３３から落下した第一対象物Ｗ１は、第二ベルトコンベア３４に搬送されて図示しない傾斜したベルトコンベアによりフィーダ３６の開口部３６ａに投入される。このようにして、把持部１０Ａに把持されなかった第一対象物Ｗ１は、第一ベルトコンベア３３、第二ベルトコンベア３４、フィーダ３６を循環するようになっている。
【００２７】
ステージ３０は、対象物を載置する天板３１と、天板３１を支持するベース部３５と、を備えている。ベース部３５は、例えば、Ｘ方向に天板３１を水平移動させる移動機構と、Ｙ方向に天板３１を移動させる移動機構と、がそれぞれ独立に収納されており、天板３１を水平方向に移動可能に設けられている。
【００２８】
カメラ４０Ａは、アーム２０Ａを構成する第二アーム２２Ａの先端部に取り付けられている。カメラ４０Ａとしては、例えばＣＣＤカメラを用いる。カメラ４０Ａは、第一ベルトコンベア３３上に載置された第一対象物Ｗ１を撮像する。カメラ４０Ａの撮影画像は、制御装置６０に送信される。
【００２９】
カメラ４０Ｂは、アーム２０Ｂを構成する第二アーム２２Ｂの先端部に取り付けられている。カメラ４０Ｂとしては、例えばＣＣＤカメラを用いる。カメラ４０Ｂは、天板３１上に載置された第一対象物Ｗ１、第二対象物Ｗ２を撮像する。カメラ４０Ｂの撮影画像は、制御装置６０に送信される。
【００３０】
制御装置６０は、メモリー、ＣＰＵ、電源回路等を内蔵している。制御装置６０は、入力装置７０から入力されるロボット１の動作内容を規定する動作プログラム等を記憶し、ＣＰＵによってメモリーに記憶された各種プログラムを起動しロボット１を統括制御する。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る爪部の構成を示す平面図である。ここでは、把持部１０Ａ及び把持部１０Ｂのうち把持部１０Ａの指部４１及び４２を例示して指部の構成を説明することとする。把持部１０Ｂの指部４３及び４４については把持部１０Ａの指部４１及び４２と同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。図２（ａ）は、指部の構成を示す平面図であり、図２（ｂ）は、指部の形状のパラメーターを説明する図である。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、指部４１は爪部１０１を有しており、指部４２は爪部１０２を有している。爪部１０１及び爪部１０２は、基準線２０２で線対称の関係である。また、爪部１０１及び爪部１０２は、先端から後端（基端もしくは基部ともいう）に向かうにしたがって、互いに離れる方向に漸次傾斜する第一傾斜面（先端側の面ともいう）１１１及び１１２を有し、互いに近接する方向に漸次傾斜する第二傾斜面（基端側の面もしくは基部側の面もいう）１２１及び１２２を有している。また、爪部１０１及び爪部１０２は、例えば、アルミニウム等の金属（平板）を曲げたり、前記金属（直方体）を切削したりすることによって形成することができる。
【００３３】
このような構成により、第一対象物Ｗ１は爪部１０１と爪部１０２の先端付近で把持されることとなる。このため、爪部１０１及び爪部１０２は、第一対象物Ｗ１を把持して搬送するために、ケージング、セルフアライメント、摩擦把持の３つの機能を実現できる。制御装置６０は、爪部１０１及び爪部１０２に第一対象物Ｗ１を４点以上の接触点で把持させるよう制御を行う。
【００３４】
なお、「ケージング」とは、対象物（第一対象物Ｗ１）がある位置及び姿勢のときに、第一対象物Ｗ１が、一対の爪部１０１及び爪部１０２とによって閉じられた空間の中にあることをいう。ケージングでは、第一対象物Ｗ１の位置あるいは姿勢は、爪部１０１及び爪部１０２に拘束されておらず自由である。
【００３５】
「セルフアライメント」とは、爪部１０１及び爪部１０２が第一対象物Ｗ１を挟み込む際に、爪部１０１及び爪部１０２の形状や、爪部１０１及び爪部１０２と第一対象物Ｗ１との摩擦力によって、第一対象物Ｗ１を前記閉じられた空間の中で所定の位置に移動させることをいう。
【００３６】
「摩擦把持」とは、爪部１０１及び爪部１０２が第一対象物Ｗ１を４点以上の接触点で接触させて第一対象物Ｗ１を拘束し、かつ、摩擦力によって第一対象物Ｗ１を第一対象物Ｗ１が配置された面３３ａに対して垂直な方向に拘束して把持することをいう。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、爪部１０１の先端は、頂点ａ１、ａ２、ａ３に囲まれた三角形（凹部ともいう）の形状（以下、爪部形状という）になっている。この爪部形状を３つのパラメーターα、β、ｄで表す。符号βは、線分ａ１ａ２と線分ａ１ａ３とのなす角を表し、符号αは、頂点ａ２から線分ａ１ａ３に垂線（基線ともいう）をおろした場合の線分ａ２ａ３と垂線とのなす角を表す。また、符号ｄは、三角形ａ１ａ２ａ３の底辺ａ２までの高さ（＝ａ２ａ３ｃｏｓα）を表す。また、第一傾斜面１１１と第二傾斜面１２１との交点である点ａ２を基点ともいう。
【００３８】
爪部１０１において、爪部形状のパラメーターα、β、ｄが取り得る範囲は、次式（１）のようになる。
【００３９】
【数１】
0005978773.tif 000002
【００４０】
以下、この爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手法について説明する。図３（ａ）と図３（ｂ）は、本実施形態に係る爪部の開閉機構を説明する図である。
図３（ａ）に示すように、制御装置６０は、爪部１０１及び爪部１０２を、各々の頂点ａ１とａ３とを結ぶ辺を延長して交わる点Ｑを中心として、互いの辺ａ１ａ３とを延長した線同士のなす角φを制御することで開閉する。また、爪部１０１及び爪部１０２を、爪部１０１の開閉における３つのパラメーター（以下、開閉パラメーターという）θ、γ、ｌ（エル）で表す。点Ｐは回転中心を表し、符号l（エル）は、点Ｐから爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の下端ａ１（点Ｂ；基端側の面の端部ともいう）までの距離を表す。符号γは把持部１０１が閉じている時のＢＰとｘ軸がなす角を表し、符号θは、把持部１０１が閉じている時のＢＰと爪部１０１が開いた状態の時のＢ’Ｐがなす角を表す。
【００４１】
次に、爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手順を、図面を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手順を説明する図である。  
まず、図４を用いて爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手順の概略を説明する。
【００４２】
図示しない爪部設計装置は、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な範囲を算出する（ステップＳ１）。なお、本実施形態では、爪部１０１及び爪部１０２の爪部形状のパラメーターα、β、ｄを、爪部設計装置が算出する例について説明するが、例えば、これらの算出手順に従って算出を行う演算装置や、爪部の設計者が行うようにしてもよい。
【００４３】
次に、爪部設計装置は、後述するケージング条件とセルフアライメント条件を含む制約条件を用いて、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な範囲の絞り込みを行う（ステップＳ２）。
【００４４】
次に、爪部設計装置は、制約条件から爪部１０１及び爪部１０２の爪先形状の範囲の絞り込みを行う（ステップＳ３）。
【００４５】
次に、爪部設計装置は、爪部１０１及び爪部１０２の爪先形状を算出、すなわち、爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する（ステップＳ４）。
【００４６】
［摩擦把持の条件］
次に、ステップＳ１で行う爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な範囲を計算手法について、詳細に説明する。爪部１０１及び爪部１０２が、対象物Ｗ１を把持する条件は、爪部１０１、１０２と対象物Ｗ１とが、少なくとも３点の接触点を有して接し、拘束していることである（摩擦把持の条件）。
【００４７】
ここで、まず、爪部設計装置は、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な対象物Ｗ１（部品）の最大の大きさを求める。
【００４８】
図５は、本実施形態に係る爪部が把持可能な部品を説明する図である。この図では、爪部１０１及び爪部１０２が把持する物体Ｍの形状は、ｘｙ平面から視たとき円形（例えば、円柱状）である。また、以下の説明において、爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出するため、前述した爪部１０１及び爪部１０２の先端の三角形の形状について説明する。なお、以下の説明では、爪部形状のパラメーターα、β、ｄが異なる把持部であっても、共通の符号１０１と１０２とを用いて、把持部１０１と１０２と称する。また、爪部１０１及び爪部１０２が把持する対象物Ｗ１は、以下、大きさが異なっても共通の符号Ｍを用いて、部品Ｍと称する。
【００４９】
また、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、爪部１０１の第一傾斜面１１１と物体Ｍとの接点を点ｐ１、爪部１０１の第二傾斜面１２１と部品Ｍとの接点を点ｐ２、爪部１０２の第一傾斜面１１２と部品Ｍとの接点を点ｐ４、爪部１０２の第二傾斜面１２２と部品Ｍとの接点を点ｐ３と称する。また、物体Ｍの中心点ｏは、基準線２０２上にあり、中心点ｏを通り、この基準線２０２に対して垂直な線分を中心線２０１と称する。
【００５０】
図５（ａ）は、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な部品を説明する図であり、図５（ｂ）は、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な最大の大きさの部品を説明する図であり、図５（ｃ）は、爪部１０１及び爪部１０２が把持不可能な部品を説明する図である。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、中心線２０１は、接点ｐ１とｐ４を結ぶ線分と、接点ｐ２とｐ３を結ぶ線分との間に位置している。このような状態の場合、爪部１０１及び爪部１０２は、４つの接触点により部品Ｍを囲むように把持できるため、部品Ｍを摩擦把持により安定して把持している。
【００５２】
図５（ｃ）に示すように、中心線２０１は、接点ｐ１とｐ４を結ぶ線分よりｙ方向の正方向に位置している。このような状態の場合、爪部１０１及び爪部１０２は、４つの接触点により部品Ｍを囲むように把持できないため、部品Ｍを摩擦把持により安定して把持できない場合がある。例えば、物体Ｍと爪部１０１及び爪部１０２の摩擦係数が所定の値より小さい場合、部品Ｍは、摩擦把持された状態からｙ方向の正方向へ抜けて飛び出してしまう場合がある。
【００５３】
このため、爪部１０１及び爪部１０２が把持する部品Ｍの最大の大きさは、図５（ｂ）に示すように、中心線２０１と接点ｐ１とｐ４を結ぶ線分と一致する場合である。この爪部１０１及び爪部１０２の面（第一傾斜面１１１と１１２、第二傾斜面１２１と１２２）が把持できる部品Ｍの最大半径をｒｍａｘ１（以下、把持可能な最大の大きさという）で表す。
【００５４】
図６は、本実施形態に係る把持可能な最大の大きさと爪部形状のパラメーターα、β、ｄとの関係を説明する図である。図６に示すように、部品Ｍは、４つの接点ｐ１〜ｐ４で部品Ｍを囲んでいる。すなわち、全ての接点ｐ１〜ｐ４と部品Ｍが、爪部１０１及び爪部１０２の面（第一傾斜面１１１と１１２、第二傾斜面１２１と１２２）にある。このように、４つの接点で部品Ｍを囲むことができる把持可能な最大の大きさをｒｍａｘ１１で表す。
【００５５】
図７は、本実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係により把持可能な部品の大きさを説明する図である。図８は、本実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係を説明する図である。
【００５６】
図７（ａ）は、把持可能な場合を説明する図であり、図７（ｂ）は、把持不可能な場合を説明する図である。なお、以下の説明では、部品Ｍは、爪部１０１及び爪部１０２の材質より柔らかい樹脂などの場合について説明する。
【００５７】
図７（ａ）に示すように、部品Ｍは、爪部１０１の第二傾斜面１２１と接点ｐ２で接触し、および爪部１０２の第二傾斜面１２２と接点ｐ３で接触している。そして、部品Ｍは、爪部１０１の第一傾斜面１１１とは接していず、爪部１０１の先端の三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ３（接点ｐ３）で接触している。接点ｐ１において、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の辺ａ２ａ３は、部品Ｍの接線である。このため、爪部１０１の頂点ａ３は、部品Ｍに突き刺さらない。
【００５８】
一方、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）と同様に、部品Ｍが、爪部１０１の第二傾斜面１２１と接点ｐ２で接触し、および爪部１０２の第二傾斜面１２２と接点ｐ３で接触している。しかしながら、爪部１０１の頂点ａ１と部品Ｍは、接点ｐ１で接している。この場合、接点ｐ１において、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の辺ａ２ａ３は、部品Ｍの接線ではない。このため、爪部１０１の頂点ａ３は、部品Ｍに突き刺ささる。
すなわち、把持可能な最大の大きさの条件として、爪部１０１の頂点ａ３または頂点ａ１が、部品Ｍに突き刺さらない必要がある。
【００５９】
以下、爪部１０１及び爪部１０２の頂点ａ３と、爪部１０１及び爪部１０２の頂点ａ１とを爪先と称する。
【００６０】
図８（ａ）は、爪部１０１及び爪部１０２の頂点ａ３が部品Ｍに突き刺さらない条件を説明する図である。図８（ｂ）は、爪部１０１及び爪部１０２の頂点ａ１が部品Ｍに突き刺さらない条件を説明する図である。図８（ａ）と図８（ｂ）の場合分けは、爪部形状のパラメーターαが、π／２−β未満であるか、π／２−β以上であるかである。このように、爪先に突き刺さらない条件を加味した把持可能な最大の大きさをｒｍａｘ１２で表す。
【００６１】
この結果、図６と図８に示すように、把持可能な最大の大きさｒｍａｘ１は、幾何学的関係から、爪部形状のパラメーターα、β、ｄおよび開閉パラメーターθ、γ、ｌ（エル）により、次式（２）〜次式（４）のようになる。
【００６２】
【数２】
0005978773.tif 000003
【００６３】
【数３】
0005978773.tif 000004
【００６４】
【数４】
0005978773.tif 000005
【００６５】
なお、式（２）において、ｒｍａｘ１が、ｒｍａｘ１１かｒｍａｘ１２かが選択されるかは、爪先の形状により異なる。また、式（４）において、ｉｆは、場合分けを表し、αがπ／２−β未満の場合は、ｒｍａｘ１２＝ｄ／ｃｏｓ（α）×ｔａｎ（（π／２−β＋α）／２）であり、αがπ／２−β以上の場合は、ｒｍａｘ１２＝ｄ／ｓｉｎ（β）×ｔａｎ（（π／２−β＋α）／２）である。
【００６６】
次に、爪部１０１及び爪部１０２を閉じた状態について説明する。図９は、本実施形態に係る爪部を閉じた時に把持可能な部品の大きさを説明する図である。
【００６７】
図９（ｂ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２を閉じた場合、爪部１０１及び爪部１０２の第一傾斜面１１１と１１２、第二傾斜面１２１と１２２のおのおのの面は、部品Ｍとそれぞれ接点ｐ１〜ｐ４と接している。この状態の部品Ｍは、爪部１０１及び爪部１０２によって把持可能な最小の大きさｒｍｉｎ１である。
【００６８】
一方、図９（ａ）に示すように、部品Ｍが小さい場合、爪部１０１及び爪部１０２を閉じた時、部品Ｍは、４つの接点ｐ１〜ｐ４すべてと接することができない。このような状態を、爪部１０１及び爪部１０２が部品Ｍを把持できない（把持不可能）とする。
【００６９】
また、図９（ｃ）に示すように、部品Ｍの後端は、爪部１０１及び爪部１０２の第二傾斜面１２１と１２２において接点ｐ２とｐ３に接している。そして、部品Ｍの先端と爪部１０１及び爪部１０２の接点ｐ１とｐ４は、爪部１０１及び爪部１０２の先端ａ３である。また、線分ａ２ａ３は、部品Ｍの接線である。このような状態は、図８で説明したように、爪部１０１及び爪部１０２が部品Ｍに突き刺さらない状態であるため、把持可能な状態である。
【００７０】
図１０は、本実施形態に係る爪部により把持可能な部品の最小の大きさの算出を説明する図である。この状態は、図９（ｂ）と同様に、爪部１０１及び爪部１０２を閉じた時に、部品Ｍが爪部１０１及び爪部１０２の面（第一傾斜面１１１と１１２、第二傾斜面１２１と１２２）に４つの接点ｐ１〜ｐ４で接している状態である。部品Ｍが円のため、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ１は、爪を閉じたときの内接円の半径である。従って、把持可能な部品の最小の大きさ は、図１０に示す幾何学的関係から次式（５）のように求められる。
【００７１】
【数５】
0005978773.tif 000006
【００７２】
以上で、ステップＳ１で行う演算の説明を終了する。
【００７３】
次に、ステップＳ２で行う処理について詳細に説明する。ステップＳ２では、ケージング条件とセルフアライメント条件を制約条件として用い、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な範囲の絞り込みを行う。
【００７４】
図１１は、本実施形態に係るケージング領域のパラメーターを説明する図である。図１１（ａ）に示すように、符号ｒは、部品Ｍの半径を表す。部品Ｍの中心点ｏが自由に動ける空間Ｓを、ｘ方向の長さをｃ２、ｙ方向の長さをｃ１で表す。また、図１１（ｂ）に示すように、符号Ｈは、ケージング領域Ｓのｙ方向の正方向側の頂点を表し、符号Ｊは、ｙ方向の負方向側の頂点を表す。また、符号Ｉは、ケージング領域Ｓの線分ＨＪに対して負方向側のｘ方向の頂点を表し、符号Ｋは、線分ＨＪに対して正方向側のｘ方向の頂点を表す。すなわち、ｙ方向の長さｃ１は、頂点ＨとＪとの間の距離であり、ｘ方向の長さｃ２は、頂点ＩとＫとの間の距離である。
【００７５】
図１２は、本実施形態に係るケージング領域の形状と各パラメーターを説明する図である。
【００７６】
まず、符号についての定義を行う。図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２の三角形ａ１ａ２ａ３において、符号ｌ（エル）２は、頂点ａ３とａ１とのｙ方向の距離を表す。また、図１１で説明したｙ方向の長さｃ１を、ケージング領域の形状に応じて、符号ｃ１１、ｃ１２で表す。また、図１１で説明したｘ方向の長さｃ２を、ケージング領域の形状に応じて、符号ｃ２１、ｃ２２、ｃ２３、ｃ２４で表す。また、符号ｌ（エル）１は、三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ１を符号Ｂで表し、点Ｂと頂点Ｊとのｘ方向の距離を表す。
【００７７】
まず、図１２（ａ）と図１２（ｂ）に示すように、ケージング領域Ｓの頂点ＩＪＫで囲まれた領域の形状により、ｙ方向の長さｃ１１とｃ１２に場合分けする。左右の爪部１０１及び爪部１０２の爪先の先端位置の距離は、部品Ｍの直径以下となる。すなわち、距離ｃ１１の上端は左右の爪部１０１及び爪部１０２の爪先の先端位置の中点となる。
【００７８】
図１２（ａ）に示すように、ケージング領域Ｓの線分は、頂点ＩとＪの間が直線であり且つ頂点ＪとＫとの間が直線である。そして、ケージング領域Ｓの線分は、頂点ＨとＩの間が直線ではない且つ頂点ＨとＫとの間が直線でない。また、図１２（ａ）に示すように、点Ｂと頂点Ｊとの距離はｒではない。このような状態のケージング領域Ｓのｙ方向の長さをｃ１１とする。
【００７９】
図１２（ｂ）に示すように、ケージング領域Ｓの線分は、頂点ＩとＪの間が直線だけではなく且つ頂点ＪとＫとの間が直線だけではない。すなわち、頂点ＩとＪの間の線分は、図１２（ｂ）に示すように、直線と曲線と有している。そして、ケージング領域Ｓの線分は、頂点ＨとＩの間と、頂点ＨとＫの間とは、各々、直線と曲線と有している。また、図１２（ｂ）に示すように、点Ｂと頂点Ｊとの距離はｒである。このような状態のケージング領域Ｓのｙ方向の長さをｃ１２とする。
【００８０】
図１２（ａ）と図１２（ｂ）に示すように、ケージング領域Ｓのｙ方向の距離ｃ１は、次式（６）のように場合分けされる。
【００８１】
図１２（ａ）と図１２（ｂ）に示した幾何学的関係から、ケージング領域Ｓのｙ方向の長さをｃ１１とｃ１２は、次式（７）〜次式（８）のようになる。
【００８２】
【数６】
0005978773.tif 000007
【００８３】
【数７】
0005978773.tif 000008
【００８４】
【数８】
0005978773.tif 000009
【００８５】
式（７）、式（８）において、距離ｌ（エル）１、距離ｌ（エル）２は、次式（９）〜次式（１０）である。
【００８６】
【数９】
0005978773.tif 000010
【００８７】
【数１０】
0005978773.tif 000011
【００８８】
また、式（７）、式（８）において、角度θは、次式（１１）である
【００８９】
【数１１】
0005978773.tif 000012
【００９０】
なお、式（１１）において、ａ、ｂ、ｃは、次式（１２）〜次式（１４）である。
【００９１】
【数１２】
0005978773.tif 000013
【００９２】
【数１３】
0005978773.tif 000014
【００９３】
【数１４】
0005978773.tif 000015
【００９４】
［ケージング条件］  
次に、ケージング領域Ｓの形状により、図１３〜図１６に示すように、ケージング領域Ｓのｘ方向の距離ｃ２をｃ２１〜ｃ２４に場合分けする。
【００９５】
図１３は、本実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２１の場合を説明する図である。図１４は、本実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２２の場合を説明する図である。図１５は、本実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２３の場合を説明する図である。図１６は、本実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２４の場合を説明する図である。
【００９６】
まず、図１３〜図１６で用いる符号について定義する。符号Ｔは、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ３を表し、符号Ｂは、頂点ａ１を表す。また、符号Ｃは、ケージング領域Ｓの頂点Ｊを表す。符号Ｌ１は、ケージング領域Ｓの頂点Ｊと頂点Ｉを結ぶ線分を通る直線を表す。符号Ａは、頂点Ｉと頂点Ｈとの間の直線範囲の終点を表す。すなわち、図１３において、線分ＩＡは直線であり、線分ＡＨは曲線である。
【００９７】
直線Ｌ２は、ケージング領域Ｓの頂点Ｉと頂点Ｈとの間の直線範囲ＩＡを通る直線である。符号ｌ（エル）３は、ケージング領域Ｓの頂点Ｊと、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ２とのｘ方向の距離を表す。また、符号ｌ（エル）４は、点Ａ（円弧と直線の境界（上側））と直線Ｌ１との距離を表し、符号ｌ（エル）５は、点Ｃ（円弧と直線の境界（下側））と直線Ｌ２との距離を表す。符号ｌ（エル）６は、点Ａと点Ｂ（爪先の先端）の距離、ｌ（エル）７は点Ｃと点Ｔ（爪先の先端）の距離を表す。
【００９８】
図１３〜図１６に示すように、ケージング領域Ｓの頂点ＩＫの距離ｃ２は、次式（１５）のように場合分けされる。
【００９９】
【数１５】
0005978773.tif 000016
【０１００】
式（１５）において、例えば、ｌ４が０（ゼロ）より大きいとは、ケージング領域Ｓの頂点Ｉと頂点Ｈとの間に直線領域があることを意味している。また、ｌ４が０（ゼロ）未満とは、ケージング領域Ｓの頂点Ｉと頂点Ｈとの間に直線領域がない、すなわち曲線領域があることを意味している。ｌ４が０（ゼロ）以上とは、ケージング領域Ｓの頂点Ｉと頂点Ｈとの間に直線領域があり、曲線領域を含むことを意味している。
【０１０１】
図１３に示すように、距離ｃ２１を有するケージング領域Ｓは、頂点Ｈと頂点Ｉの区間が直線と曲線で形成され、頂点Ｉと頂点Ｊの区間が直線のみで形成されている。図１４に示すように、距離ｃ２２を有するケージング領域Ｓは、頂点Ｈと頂点Ｉの区間が曲線のみで形成され、頂点Ｉと頂点Ｊの区間が直線のみで形成されている。図１５に示すように、距離ｃ２３を有するケージング領域Ｓは、頂点Ｈと頂点Ｉの区間が直線と曲線で形成され、頂点Ｉと頂点Ｊの区間が曲線のみで形成されている。図１６に示すように、距離ｃ２４を有するケージング領域Ｓは、頂点Ｈと頂点Ｉの区間が曲線のみで形成され、頂点Ｉと頂点Ｊの区間が曲線のみで形成されている。
【０１０２】
図１３〜図１６に示した幾何学的関係から、ケージング領域Ｓのｘ方向の長さをｃ２１〜ｃ２４は、次式（１６）〜次式（１９）のようになる。
【０１０３】
【数１６】
0005978773.tif 000017
【０１０４】
【数１７】
0005978773.tif 000018
【０１０５】
【数１８】
0005978773.tif 000019
【０１０６】
【数１９】
0005978773.tif 000020
【０１０７】
なお、式（１６）〜式（１９）において、ｌ（エル）３〜ｌ（エル）７、角度θは、次式（２０）〜次式（２５）である。
【０１０８】
【数２０】
0005978773.tif 000021
【０１０９】
【数２１】
0005978773.tif 000022
【０１１０】
【数２２】
0005978773.tif 000023
【０１１１】
【数２３】
0005978773.tif 000024
【０１１２】
【数２４】
0005978773.tif 000025
【０１１３】
【数２５】
0005978773.tif 000026
【０１１４】
なお、式（２５）において、ａ、ｂ、ｃは、次式（２６）〜次式（２８）である。
【０１１５】
【数２６】
0005978773.tif 000027
【０１１６】
【数２７】
0005978773.tif 000028
【０１１７】
【数２８】
0005978773.tif 000029
【０１１８】
ケージング領域Ｓが大きいほど，部品Ｍの位置誤差に対してロバストな把持が可能となる。また、部品Ｍが大きいほどケージング領域Ｓの距離ｃ１およびｃ２の値は小さくなる。そこで許容可能な位置誤差の最小値ｃｌｉｍを定め、距離ｃ１またはｃ２が最小値ｃｌｉｍを下回る部品Ｍの大きさをケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２とする。爪部設計装置は、ｒｍａｘ２を式（６）及び式（１５）から数値計算により求める。
【０１１９】
図１７は、本実施形態に係るケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２と距離ｃ１、ｃ２、ｃｌｉｍの関係を説明する図である。図１７において、縦軸は、距離ｃ１、ｃ２、ｃｌｉｍの長さであり、横軸は部品Ｍの半径である。図１７に示すように、ケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２は、距離ｃ１またはｃ２の曲線と最小値ｃｌｉｍの交点のｒが小さい値を選択する。例えば、式（６）の場合分けでｃ１２が選択され、式（１５）の選択でｃ２１が選択された場合、ケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２は、距離ｃ１２またはｃ２１の曲線と最小値ｃｌｉｍの交点のｒが小さい値を選択する。
【０１２０】
また、最小値ｃｌｉｍは、許容される位置誤差である。許容される位置誤差とは、ケージングが成立する状態で部品Ｍが自由に動ける範囲（ケージング領域Ｓ）の事で、例えば最小値ｃｌｉｍ＝２．０［ｍｍ］であれば、距離ｃ１またはｃ２が２．０［ｍｍ］となる。
【０１２１】
この値は、例えばカメラで対象物を認識して、把持部１０Ａで物体を把持する場合に、カメラの認識誤差や把持部１０Ａの位置決め誤差等が、ｃ１、ｃ２を２．０［ｍｍ］で形成する領域Ｓの範囲内であれば、ｒｍａｘ２の部品Ｍをケージングが出来る事を意味している。
【０１２２】
［セルフアライメント条件］
次に、爪部設計装置が、セルフアライメントが可能な部品Ｍの最大の大きさを算出する方法について説明する。
【０１２３】
図１８は、本実施形態に係るセルフアライメントの条件を説明する図である。図１８（ａ）に示すように、部品Ｍは、爪部１０１及び爪部１０２の第二傾斜面１２１と１２２の接点ｐ２とｐ3で接触している。この状態で、爪部１０１及び爪部１０２が互いに近づく方向に移動、すなわち閉じると、部品Ｍが、ｙ方向の正方向に移動させられる。これにより、セルフアライメントが行われる（上方向のセルフアライメントともいう）。また、図１８（ａ）において、符号φは、爪部１０１の線分ａ１ａ２と、頂点ａ１を始点としｙ方向に平行な線分４０１とのなす角を表す。
【０１２４】
また、図１８（ｂ）に示すように、部品Ｍは、爪部１０１及び爪部１０２の第一傾斜面１１１と１１２の接点ｐ１とｐ４で接触している。この状態で、爪部１０１及び爪部１０２が互いに近づく方向に移動、すなわち閉じると、部品Ｍが、ｙ方向の負方向に移動させられる。これにより、セルフアライメントが行われる（下方向のセルフアライメントともいう）。また、図１８（ｂ）において、符号φは、爪部１０１の線分ａ３ａ２と、頂点ａ３を始点としｙ方向に平行な線分４１１とのなす角を表す。  
このなす角φは、爪部１０１と部品Ｍの接触角である。
【０１２５】
図１９は、本実施形態に係る爪部から部品に加わる力を説明する図である。図１９（ａ）は、図１８（ａ）と同様に上方向のセルフアライメント時の爪部から部品に加わる力を説明する図である。図１９（ｂ）は、図１８（ｂ）と同様に上方向のセルフアライメント時の爪部から部品に加わる力を説明する図である。また、図１９（ｂ）において、符号ｘｂは、爪部１０１の頂点ａ３から部品Ｍの中心点ｏを通る線分４２１までの距離である。図２０は、本実施形態に係るｒと頂点ａ２の関係を説明する図である。
【０１２６】
図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２から部品Ｍに加わる力Ｆを、爪部方向（線分ａ２ａ１方向または線分ａ３ａ２方向）の力ｆｓとｘ方向の力ｆｘに分解すると次式（２９）のように表される。
【０１２７】
【数２９】
0005978773.tif 000030
【０１２８】
また、部品Ｍに対して働く摩擦力ｆｆは、摩擦係数をμとすると、次式（３０）のように表される。
【０１２９】
【数３０】
0005978773.tif 000031
【０１３０】
式（２９）、式（３０）より、爪部１０１及び爪部１０２を閉じることによって、部品Ｍが移動する条件は、次式（３１）のように表される。
【０１３１】
【数３１】
0005978773.tif 000032
【０１３２】
式（３１）において、次式（３２）のように置く。
【０１３３】
【数３２】
0005978773.tif 000033
【０１３４】
次に、上方向のセルフアライメントの場合のセルフアライメント条件を説明する。図１９（ｂ）に示すように、接触角φは、次式（３３）のように表される。
【０１３５】
【数３３】
0005978773.tif 000034
【０１３６】
式（３３）のように、爪部１０１及び爪部１０２を閉じるほど、接触角φが小さくなるため、βが（ｔａｎ−１μ）未満の範囲では、セルフアライメントの途中で部品Ｍが止まってしまう場合がある。このため、上方向へセルフアライメントが可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ２は、図１９（a）に示した幾何学的関係から、次式（３４）のように表される。
【０１３７】
【数３４】
0005978773.tif 000035
【０１３８】
式（３４）に、式（３３）を代入すると、次式（３５）のようになる。
【０１３９】
【数３５】
0005978773.tif 000036
【０１４０】
次に、下方向のセルフアライメントの場合のセルフアライメント条件を説明する。図１９（ｂ）に示すように、接触角φは、次式（３６）のように表される。
【０１４１】
【数３６】
0005978773.tif 000037
【０１４２】
式（３６）のように、爪部１０１及び爪部１０２を閉じるほど、接触角φが大きくなるため、（π／２−α）が（ｔａｎ−１μ）以上の範囲では、最も爪部１０１及び爪部１０２が開いたときに、セルフアライメントが可能である。このため、下方向へセルフアライメントが可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ３は、図１９（ｂ）に示した幾何学的関係から、次式（３７）のように表される。
【０１４３】
【数３７】
0005978773.tif 000038
【０１４４】
式（３７）に、式（３６）を代入すると、次式（３８）のようになる。
【０１４５】
【数３８】
0005978773.tif 000039
【０１４６】
以上のように、ステップＳ２では、爪部設計装置が、ケージング条件に基づき、ケージング可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ２を式（６）と式（１５）から算出する。さらに、爪部設計装置は、セルフアライメント条件に基づき、上方向へセルフアライメントが可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ２を式（３５）から算出し、下方向へセルフアライメントが可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ３を式（３８）から算出する。
【０１４７】
以上で、ステップＳ２で行う演算の説明を終了する。
【０１４８】
［対象部品組み付け可能な条件］  
次に、ステップＳ３で行う処理について詳細に説明する。ステップＳ３では、部品Ｍを取り付ける場合について考慮するときに用いる条件について説明する。
【０１４９】
図２１は、本実施形態に係る部品Ｍを取り付ける場合に用いる条件を説明する図である。図２１（ａ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２は、把持した部品Ｍ１を取り付け先の部品Ｍ２の歯車同士が組み合うように取り付ける。つまり、部品Ｍ１とＭ２は、例えば歯車を有するギアである。図２１（ｂ）は、爪部先が、取り付ける部品Ｍ２と干渉なく組み付けが可能な条件を説明する図である。また、図２２は、本実施形態に係る爪部先が取り付ける部品Ｍ２と干渉している例を説明する図である。
【０１５０】
図２１（ｂ）において、符号ｏ１は部品Ｍ１の中心点であり、符号ｏ２は、取り付けられる部品Ｍ２の中心点である。また、符号ｌ（エル）８は、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ１と部品Ｍ１の中心点ｏ１とのｘ方向の距離を表し、符号ｌ（エル）９は、爪部１０１の頂点ａ１と頂点ａ３との距離を表し、符号ｌ（エル）１０は、取り付けられる部品Ｍ２の中心点ｏ２と爪部１０１の頂点ａ１との距離のｙ成分を表す。
【０１５１】
図２２に示すように、爪部１０１及び爪部１０２が、歯車の部品Ｍ１を歯車の部品Ｍ２に取り付ける場合、あまり部品Ｍ１を包み込むような爪部先形状であると、もう一方の歯車と爪先が干渉してしまう。すなわち爪部１０１及び爪部１０２は、干渉なく組み付けが可能な条件として、次式（３９）を満たす必要がある。
【０１５２】
【数３９】
0005978773.tif 000040
【０１５３】
なお、式（３９）において、距離ｌ（エル）８、ｌ（エル）９、ｌ（エル）１０は、次式（４０）〜次式（４２）である。
【０１５４】
【数４０】
0005978773.tif 000041
【０１５５】
【数４１】
0005978773.tif 000042
【０１５６】
【数４２】
0005978773.tif 000043
【０１５７】
なお、式（４２）において、図２１（ｂ）に示すように、ｒ１は把持対象の歯車の半径を表し、ｒ２は組み付けしている相手である歯車の半径を表し、ｄ１は歯車の軸間距離を表している。
【０１５８】
以上のように、ステップＳ３では、爪部設計装置が、部品組み付け可能な条件に基づき、爪部１０１及び爪部１０２の条件を式（３９）により算出する。
【０１５９】
なお、ステップＳ３は、図２１（ａ）に示したような歯車同士の取り付け時に考慮する必要があるが、例えば、把持された部品Ｍを軸に取り付ける場合には考慮しないようにしてもよい。この場合、ステップＳ３の演算処理は行わないようにしてもよい。
【０１６０】
なお、本実施形態では、取り付け先の部品Ｍ２に干渉しない条件を設定する例を説明したが、把持する部品Ｍの大きさに応じて、爪部１０１及び爪部１０２が取り付け部品Ｍ２と干渉する部分を削除するようにしてもよい。この場合においても、前述した摩擦把持する条件、セルフアライメント条件、ケージング条件を満たすようにして、干渉部分を削除する。
【０１６１】
以上で、ステップＳ３で行う演算の説明を終了する。
【０１６２】
次に、ステップＳ４で行う処理について詳細に説明する。ステップＳ４では、ステップＳ１〜ステップＳ３で算出された結果を用いて、爪部１０１及び爪部１０２の爪先形状を算出する。
【０１６３】
爪部設計装置は、許容可能な位置誤差ｃｌｉｍ、摩擦係数μを用いて次式（４３）と次式（４４）により、爪先形状において把持可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎと、把持可能な最大の大きさｒｍａｘを算出する。
【０１６４】
【数４３】
0005978773.tif 000044
【０１６５】
【数４４】
0005978773.tif 000045
【０１６６】
すなわち、爪部設計装置は、式（４３）により、部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎとして、摩擦把持可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ１と、先端から基端へのセルフアライメントが可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ２のうち、大きい値を選択する。また、爪部設計装置は、式（４４）により、部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘとして、摩擦把持可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ１と、部品Ｍの中心が移動可能な領域が最大となる部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ２と、先端から基端へのセルフアライメントが可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ３と、のうち、最も小さい値を選択する。このようにして選択された部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎと部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘとが、爪部１０１及び爪部１０２で把持可能な部品Ｍの大きさの範囲である。
【０１６７】
なお、爪部１０１、１０２の先端部は、必ずしも厳密な意味での端部のみを示しているのではなく、例えば、図３（ａ）のように、点ａ１と点ａ３を通る直線を含む先端の方の側面やそれに類する箇所も含んでいる。同様に、爪部１０１、１０２の基部は、必ずしも厳密な意味での端部のみを示しているのではなく、例えば、図３（ａ）のように、点ａ１と点ａ３を通る直線を含む後ろ端の方の側面やそれに類する箇所も含んでいる。
【０１６８】
また、明細書中の式は対象物が円である前提で示しているが、歯車でも近似的に外接円として扱うことで十分に成り立つものである。
【０１６９】
［ロボットハンド］  
図２３は、ロボットハンドＲＨの構成を示す図である。なお、以下においては、把持部１０Ａについての構成を例に挙げて説明するが、把持部１０Ｂについても同様の説明が可能である。
【０１７０】
図２３に示すように、ロボットハンドＲＨは、第三アーム２３Ａに取り付けられた把持部１０Ａを有する。把持部１０Ａは、固定部５１、開閉機構５２及び移動機構５３を有している。
【０１７１】
固定部５１は、第三アーム２３Ａに固定されている。固定部５１には、開閉機構５２が固定されている。開閉機構５２は、筐体の内部にアクチュエーターが設けられた構成であり、当該アクチュエーター指部４１及び指部４２の開閉のタイミングや開閉角度などを制御する。
【０１７２】
開閉機構５２の底部には、カメラ４０Ａが取り付けられている。カメラ４０Ａは、指部４１及び指部４２と、対象物Ｗ１とを撮像する。カメラ４０Ａは、第三アーム２３Ａの回転軸Ｌ３Ａの軸線方向上に配置されており、当該回転軸Ｌ３Ａの軸線方向の−Ｚ側に向けられている。
【０１７３】
また、開閉機構５２には、移動機構５３が取り付けられている。移動機構５３は、支持柱１１ＡをＹ方向に移動させる。支持柱１１は、移動機構５３を介して開閉機構５２ひいては固定部５１に取り付けられている。したがって、支持柱１１Ａは、固定部５１と一体的に設けられている。当該支持柱１１Ａは、固定部５１の中心部からずれた位置に設けられている。
【０１７４】
第三アーム２３ＡがθＺ方向に回転すると、第三アーム２３Ａに固定された固定部５１がθＺ方向に回転し、支持柱１１Ａが固定部５１の回転に伴ってθＺ方向に移動する。当該支持柱１１Ａの移動に伴い、指部４１及び指部４２の先端部が回転軸Ｌ５Ａに向けられた状態で、回転軸Ｌ５Ａを中心として指部４１及び指部４２の根元部分がθＺ方向に周回移動する。この指部４１及び指部４２の移動により、指部４１と指部４２とで把持された状態の第一対象物Ｗ１が回転軸Ｌ５Ａを中心としてθＺ方向に回転する。
【０１７５】
上記のように構成されたロボットハンドＲＨを用いて対象物を把持する動作を説明する。  
上記ロボットハンドＲＨは、例えば図２４に示すように、複数の歯車６１〜６６を対応する軸部７１〜７４に嵌め込む、いわゆる輪列組み立ての動作に用いられる。当該歯車の輪列組立てにおいては、図２５に示すように、２つの歯車（例、歯車６１及び歯車６２）に予め指定された指定位置６１ａ及び指定位置６２ａ同士が対応した状態で噛み合うように指定位置６１ａ及び指定位置６２ａの位置を合わせる動作（位相合わせ）を行う。
【０１７６】
この動作においては、まず、上述したケージング動作、セルフアライメント動作、把持動作を経て、対象物（例、歯車６１）を指部４１と指部４２とで挟み込んで把持する。歯車６１を把持した後、歯車６１の中心軸Ｌ５Ａと第三アーム２３Ａの回転軸Ｌ３Ａとが一致するように、固定部５１を移動させる。なお、セルフアライメント動作において、把持する対象物の大きさが変わると、対象物の中心位置がＹ方向に移動する。このような場合には、移動機構５３を用いて対象物の位置を微調整することができる。
【０１７７】
歯車６１を把持した後、第一アーム２１Ａ、第二アーム２２Ａ、第三アーム２３ＡをＸ方向、Ｙ方向に移動させることで歯車６１を軸部７１に重なる位置に配置させ、当該歯車６１を軸部７１に嵌め込む。
【０１７８】
歯車６１を軸部７１に嵌め込んだ後、指部４１及び指部４２によって歯車６１が把持された状態を維持したままであり、回転軸Ｌ３Ａと回転軸Ｌ５Ａとが一致した状態となっている。そこで、この状態から、円板移動部５１ｂを用いて固定部５１をθＺ方向に回転させる。
【０１７９】
この固定部５１の回転により、支柱部１１Ａを介して指部４１及び指部４２の根元部分がθＺ方向に移動する。一方、歯車６１を把持した先端部分は、根元部分の移動に伴い軸部７１に嵌め込まれた歯車６１をθＺ方向に回転させる。歯車６１がθＺ方向に回転することで、指定位置６１ａの位相が調整される。したがって、歯車６１の回転量を調整することで、歯車６１の指定位置６１ａの位相合わせを行うことができる。
【０１８０】
上記のような歯車の輪列組立作業において、歯車は任意の回転角度で天板３１に載置されている。したがって、軸部７１に嵌め込んだ歯車６１の指定位置６１ａの向きは、任意の方向となる。図２６（ａ）〜図２６（ｈ）は、歯車６１の指定位置６１ａの位置（向き）について、異なる８例を図示したものである。
【０１８１】
図２６（ａ）〜図２６（ｈ）に示すように、図中の三角印として設定された指定位置６１ａは、位相合わせ動作で所定の方向に向けるための指定位置６１ａである。半円形で示した領域は、歯車６１の回転可能な角度θが１８０°である場合についての、回転可能領域５５の一例である。
【０１８２】
図２６（ａ）〜図２６（ｅ）に示すように、回転可能領域５５に歯車６１の指定位置６１ａが含まれている場合には、歯車６１を回転させることにより位相合わせが可能である。一方、図２６（ｆ）〜図２６（ｈ）に示すように回転可能領域５５に歯車６１の指定位置６１ａが含まれていない場合には、歯車６１を回転させることにより位相合わせを行うことができない。
【０１８３】
上記のような歯車の組立てにおいては、ロボットアームを２つ用いて作業する場合が想定される。例えば、一方のロボットアーム先端のハンドで軸部７１〜７４を把持し、他方のアーム先端のハンドで歯車を把持する。したがって、各ハンドは、アームの設置位置から離れた位置で組立て作業を行う。
【０１８４】
図２７は、比較例に係るロボット２００について、指部２４１及び指部２４２で把持する対象物２０１の回転可能な角度の範囲を示す図である。ロボット２００は、指部２４１及び指部２４２で把持する対象物２０１の回転軸２０１ａが、アーム２２３の回転軸２２３ａからＹ方向に所定距離だけ離れている構成である。
【０１８５】
図２７に示すように、回転軸２２３ａの近傍では対象物２０１の回転可能な角度は３６０°近い値を有しているものの、回転軸２２３ａから離れるにつれて当該角度は３６０°よりも小さくなっていく。そして、指部２４１及び指部２４２で把持する箇所においては、対象物２０１の回転可能な角度は２００°程度にまで低下している。なお、ロボット２００の構成が異なる場合、当該角度の結果は異なる値となるが、対象物２０１の回転軸２０１ａと回転軸２２３ａとが一致していない場合、つまり、アーム２２３の回転軸２２３ａから離れた位置で対象物２０１を回転させる場合には、同様の傾向が見られるものと想定される。これは、アーム２２３の回転軸２２３ａと対象物２０１の回転軸２０１ａとが離れることにより、ロボット２００とアーム２２３との間が、アーム２２３の回転が規制される特異姿勢となることに起因する。
以上の事から、歯車が様々な姿勢で置かれている状態を想定すると、歯車の回転可能な角度は、３６０°必要である。また、ロボット双腕での位相合わせ作業を実現するには、双腕が作業可能な領域で歯車６１の回転可能な角度が３６０°である必要がある。
【０１８６】
図２８は、本実施形態に係るロボット１００について、指部４１及び指部４２で把持する対象物Ｗ１（歯車６１）の回転可能な角度の範囲を示す図である。図２８に示すように、本実施形態に係るロボット１００においては、指部４１及び指部４２の先端部が回転軸Ｌ５Ａに向けられた状態で、回転軸Ｌ５Ａを中心として指部４１及び指部４２の根元部分がθＺ方向に周回移動するため、第三アームＬ３Ａの近傍では対象物Ｗ１の回転可能な角度は３６０°近い値を有しており、更に回転軸Ｌ３Ａから一定の距離だけ離れても当該角度は３６０°を維持している。
【０１８７】
以上のように、本実施形態によれば、指部４１及び指部４１が対象物Ｗ１を把持する場合、第三アーム２３Ａの回転中心である回転軸Ｌ３Ａに一致した回転軸Ｌ５Ａを中心として対象物Ｗ１が回転するように指部４１及び指部４２を移動可能であるため、対象物Ｗ１が面積重心位置を中心に指部４１及び指部４２を移動回転させる場合であっても、第三アーム２３Ａが特異姿勢となるのを回避することができるため、回転が規制されにくくなる。
【０１８８】
［第二実施形態］  
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【０１８９】
本発明の第二実施形態におけるロボットシステムは、第一の部品が取り付けられたアセンブリー部品に、ロボット本体が搬送する第二の部品を第一の部品に物理的な負荷をかけずに組み合わせて取り付ける組立てシステムである。本実施形態では、第一の部品および第二の部品が平歯車（以下、歯車という。）である例について説明する。
【０１９０】
図２９は、第二実施形態であるロボット装置を適用したロボットシステムが作業を行う様子を示す、概略の外観図である。
【０１９１】
同図において、ロボットシステム８０１は、ロボット本体８１０と、把持部８１１と、ロボット制御装置８２０と、撮影装置８３０と、ケーブル８４０と、ケーブル８４１とを含んで構成される。  
ロボット本体８１０とロボット制御装置８２０とケーブル８４１とは、ロボット装置に含まれる。
【０１９２】
ロボット本体８１０は、具体的には、地面に対して固定された支持台８１０ａと、旋回可能および屈伸可能に支持台８１０ａに連結されたアーム部８１０ｂと、旋回可能および首振り可能にアーム部８１０ｂに連結されたハンド部８１０ｃとを含んで構成される。ロボット本体８１０は、例えば７軸垂直多関節ロボットであり、支持台８１０ａとアーム部８１０ｂとハンド部８１０ｃとの連係した動作によって７軸の自由度を有する。つまり、その７軸の自由度は、支持台８１０ａおよびアーム部８１０ｂによる６軸の自由度と、ハンド部８１０ｃによる１軸の自由度とである。
【０１９３】
ロボット本体８１０は、把持部８１１を可動に備える。把持部８１１は、本発明の爪部を備える。なお、図２９では、把持部８１１を、その機能を示すために模式的に示してある。
【０１９４】
ロボット本体８１０は、ロボット制御装置８２０から供給されるロボット制御命令を取り込み、このロボット制御命令による駆動制御によって、把持部８１１の位置および姿勢を三次元空間内で所望に変更し、また把持部８１１の爪部を開閉させる。
【０１９５】
なお、ロボット本体８１０は、７軸の自由度を有するものに限られず、例えば、６軸の自由度を有するものであってもよい。また、支持台８１０ａを、壁や天井等、地面に対して固定された場所に設置してもよい。
【０１９６】
図２９に示すように、ロボット本体８１０の動作による把持部８１１の可動範囲内には、アセンブリー部品８０５が設置されている。なお、同図では、アセンブリー部品８０５の支持台（机）の図示を省略してある。アセンブリー部品８０５は、板状の基台８５０と、基台８５０に対してそれぞれ略垂直（垂直を含む。）に立てられた軸８５１と、軸８５２とを備える。そして、アセンブリー部品８０５は、軸８５１に歯車８５３（第一の部品）が取り付けられ、軸８５２に歯車８５４（第二の部品）が取り付けられて構成される。ただし、アセンブリー部品８０５は、軸８５１に歯車８５３が取り付けられた後、軸８５２に歯車８５４が取り付けられることにより完成される。
【０１９７】
なお、同図における部品や構造等の縮尺は、図を明りょうなものとするために実際のものとは異なる。
【０１９８】
撮影装置８３０は、アセンブリー部品８０５を撮影して静止画像または動画像である撮影画像を取得し、この撮影画像を、ケーブル８４０を介してロボット制御装置８２０に供給する。
【０１９９】
撮影装置８３０は、例えば、デジタルカメラ装置、デジタルビデオカメラ装置により実現され、アセンブリー部品８０５に対して略垂直（垂直を含む。）上方において、撮影方向が略垂直（垂直を含む。）下方となる位置に固定設置される。ただし、図２９において、軸８５１と軸８５２との距離に対して、軸８５１および軸８５２と撮影装置８３０との距離は十分に長い。
【０２００】
ケーブル８４０は、ロボット制御装置８２０が出力する撮影装置８３０に対する制御データを撮影装置８３０に供給したり、撮影装置８３０が出力する応答データや撮影画像をロボット制御装置８２０に供給したりする。制御データは、例えば、ロボット制御装置８２０が撮影装置８３０に対して通知する、撮影開始命令や撮影停止命令等の制御命令を含む。応答データは、例えば、撮影装置８３０がロボット制御装置８２０に対して通知する、制御データに対する応答を含む。
【０２０１】
ケーブル８４１は、ロボット制御装置８２０が出力するロボット制御命令をロボット本体８１０に供給したり、ロボット本体８１０が出力するロボット制御応答をロボット制御装置８２０に供給したりする。ロボット制御命令は、ロボット本体８１０の各可動部を駆動制御する制御命令である。ロボット制御応答は、例えば、ロボット本体８１０がロボット制御装置８２０に対して通知する、ロボット制御命令に対する応答を含む。ケーブル８４１は、例えば、シリアル通信線等のケーブルやコンピューターネットワークである。
【０２０２】
ロボット制御装置８２０は、撮影装置８３０から供給される、アセンブリー部品８０５の追跡画像を取り込み、この追跡画像に基づいてロボット本体８１０の各可動部の動作を制御し、歯車８５４を軸８５２に通してアセンブリー部品８０５に取り付けさせる。
【０２０３】
［第三実施形態］  
本発明の第三実施形態におけるロボットシステムでは、ロボット本体は、２系統のアームを備える。本実施形態では、各アームにはハンドが取り付けられている。そしてこのロボットシステムは、ロボット本体の一方のアームのハンドに取り付けられた撮影装置によってアセンブリー部品の撮影画像を取得し、他方のアームのハンドに取り付けられた把持部によって部品を搬送させる。
【０２０４】
図３０は、第三実施形態におけるロボットシステムの概略の外観図である。  
同図において、ロボットシステム８０２は、ロボット本体８６０と、撮影装置８６１と、把持部８６２と、ロボット制御装置８２０と、ケーブル８６３とを含んで構成される。ロボット本体８６０とロボット制御装置８２０とケーブル８６３とは、ロボット装置に含まれる。
【０２０５】
ロボット制御装置８２０は、第二実施形態と同様の構成であるため、ロボット制御装置８２０についての詳細な説明を省略する。
【０２０６】
ロボット本体８６０は、具体的には、地面に対して可動に設置された本体８６０ａと、旋回可能に本体８６０ａに連結された首部８６０ｂと、首部８６０ｂに対して固定された頭部８６０ｃと、旋回可能および屈伸可能に頭部８６０ｃに連結された第一アーム部８６０ｄと、旋回可能および屈伸可能に頭部８６０ｃに連結された第二アーム部８６０ｅと、ロボット本体８６０の設置面に対してロボット本体８６０を移動可能に本体８６０ａに取り付けられた搬送部８６０ｆとを含んで構成される。
【０２０７】
第一アーム部８６０ｄの開放端であるハンドには、把持部８６２が取り付けられている。
【０２０８】
搬送部８６０ｆは、ロボット本体８６０の設置面に対して、ロボット本体８６０を一定方向または方向自在に移動可能に支持する。搬送部８６０ｆは、四組の車輪、四組のキャスター、一対の無限軌道等により実現される。
【０２０９】
ロボット本体８６０は、例えば、２系統のアームを備えた垂直多関節ロボット（双腕ロボット）である。ロボット本体８６０は、ロボット制御装置８２０から供給されるロボット制御命令を取り込み、このロボット制御命令による駆動制御によって、把持部８６２それぞれの位置および姿勢を三次元空間内で所望に変更し、また把持部８６２の爪部を開閉させる。
【０２１０】
把持部８６２は、本発明の爪部を備える。なお、図３０では、把持部８６２を、その機能を示すために模式的に示してある。
【０２１１】
ケーブル８６３は、ロボット制御装置８２０が出力するロボット制御命令をロボット本体８６０に供給したり、ロボット本体８６０が出力するロボット制御応答をロボット制御装置８２０に供給したりする。ロボット制御命令は、ロボット本体８６０の各可動部を駆動制御する制御命令である。ロボット制御応答は、例えば、ロボット本体８６０がロボット制御装置８２０に対して通知する、ロボット制御命令に対する応答を含む。ケーブル８６３は、例えば、シリアル通信線等のケーブルやコンピューターネットワークである。
【０２１２】
ロボット制御装置８２０は、ロボット本体８６０の首部８６０ｂと頭部８６０ｃと第二アーム部８６０ｅとの動作を制御し、撮影装置８６１の位置および姿勢を変更させる。具体的に、ロボット制御装置８２０は、撮影装置８６１を、図示しないアセンブリー部品に対して略垂直上方において、撮影方向が略垂直下方となる位置に設置させる。
【０２１３】
また、ロボット制御装置８２０は、ロボット制御装置８２０は、撮影装置８６１から供給される、アセンブリー部品の撮影画像を取り込み、この撮影画像に基づいてロボット本体８６０の首部８６０ｂと頭部８６０ｃと第一アーム部８６０ｄとの動作を制御し、第二実施形態と同様に、歯車を軸に通してアセンブリー部品に取り付ける。
【０２１４】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態においては、ロボット本体８１０の支持台８１０ａが基台５０に固定された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図３１に示すように、天井面Ｃに吊り下げられた構成であっても良い。この場合、ロボット本体８１０は、アーム部８１０ｂの回転軸及びハンド部８１０ｃの回転軸がそれぞれ天井面Ｃの垂直方向に平行となるように取り付けられる。
【０２１５】
なお、本実施形態では、爪部が部品を把持して、搬送あるいは第二対象物に組み付ける例を説明したが、例えば、アームに設けられているカメラで撮像された画像を用いて取り付けるようにしても良い。カメラは、制御装置６０の制御によって、部品または第二対象物を撮像し、取り付け位置を撮影した画像に基づき認識するようにしてもよい。そして、認識した結果に基づき、部品を第二対象物の取り付け位置に移動するように制御装置が制御するようにしてもよい。
【０２１６】
以上のように、爪部を設計することで、小型かつ軽量な部品の把持が可能なハンドの把持可能な部品の径の大きさの範囲が最も広くなる形状を求める事が可能となる。また、ロボットがこのように設計された爪部を備えているため、小型かつ軽量な部品の把持が可能で、さらに把持可能な部品の大きさの範囲を広くすることができる。また、把持可能な部品の大きさの範囲が広いため、ロボットに装着する爪部を部品毎に取り替える頻度が少なくなり、ロボットが幅広い大きさの部品を把持することができる。
【０２１７】
なお、本実施形態では、爪部１０１と１０２とを備える組み立てロボットに適用する例を説明したが、例えば、本実施形態のロボット１を、搬送装置などに適用してもよい。
また、本実施形態では、対象物を把持して搬送、または組み込む例を説明したが、例えば、物体の分解や検査など所定の動作を行うようにしてもよい。
【０２１８】
なお、実施形態の図１の制御部、図示しない爪部設計装置の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０２１９】
また、「コンピューターシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【０２２０】
また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）  Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリー、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、サーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【０２２１】
１…ロボット  １０Ａ、１０Ｂ…把持部  ２０Ａ、２０Ｂアーム（移動装置）
Ｗ１、Ｍ、Ｍ１…第一対象物（部品）  Ｗ２、Ｍ２…第二対象物
３０…ステージ（移動装置）  ３３…第一ベルトコンベア、３４…第二ベルトコンベア、３７…ステージ  ５０…基台  ４０Ａ、４０Ｂ…カメラ
６０…制御装置  ７０…入力装置
４１Ａ、４１Ｂ、１０１、１０２…爪部
ＲＨ…ロボットハンド  ＣＮ…リンク機構  ＥＣ…エンコーダー
【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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【図３０】
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【図３１】
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