(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被把持物を把持するロボットハンドであって、
前記被把持物を載置する棒状の複数の載置部と、
前記載置部と対を成し前記被把持物の側面を押える押え部と、
前記載置部を移動して複数の前記載置部の間隔を調整し、前記押え部を移動して前記押え部を前記被把持物に接触させる間隔調整部と、
対を成す、前記ロボットハンドに対し重力方向及び前記把持する方向に直交する方向から視た時の前記載置部と前記押え部との成す角度、及び前記ロボットハンドに対し前記重力方向に視た時の前記前記載置部に対して前記押え部が捻れた角度である載置部押え部角度、を検出する検出部と、を備えることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記対を成す前記載置部と前記押え部との距離である載置部押え部間距離及び前記捻れた角度を用いて前記載置部押え部間距離を補正した補正後距離を算出し、複数の前記載置部及び前記押え部の対における前記補正後距離が同じ距離となるように前記載置部を制御する制御部をさらに備えることを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
請求項１または２に記載のロボットハンドであって、
前記検出部は前記押え部に設置され前記押え部が曲げられるときの歪みを用いて前記載置部押え部間距離を検出する第１歪みゲージと、
前記押え部が捻られるときの歪みを用いて前記載置部押え部角度を検出する第２歪みゲージを備え、
前記第２歪みゲージが歪みを検出する方向は前記第１歪みゲージが歪みを検出する方向に対して斜めに設置されていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
請求項３に記載のロボットハンドであって、
前記押え部は、前記被把持物と接触する接触部及び前記第１歪みゲージ及び前記第２歪みゲージが設置され前記接触部と接続し弾性を有する板バネ部を備え、
前記板バネ部の幅は前記接触部の幅より短いことを特徴とするロボットハンド。
【請求項５】
ロボットハンドを備えたロボットであって、
前記ロボットハンドが請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンドであることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド、ロボット及びロボットハンドの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
組立作業や分類作業等の作業において被把持物を把持するロボットが活用されている。ロボットに把持させたい被把持物は多種多様である。高硬度な物から柔軟な物まで把持可能な把持装置が特許文献１に開示されている。それによると、把持装置は距離が可変な一対のパッドを備え、パッドの対向する面が平行状態を維持している。そして、被把持物の側面をパッドにて挟んで把持する。
【０００３】
他にも被把持物を持ち上げて把持するロボットハンドが特許文献２に開示されている。それによると、ロボットハンドの指の先端には薄板状の爪部が設置されている。そして、被把持物の底面と被把持物が置かれた平面との間に爪部を差し込んで持ち上げている。この方法は、被把持物を底面で支えるので、被把持物が柔らかいときにも把持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７３０９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−３６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された把持装置では柔軟物をパッドの側面から挟んでいる。従って、パッドの押圧により柔軟物が変形するときには把持することができない。特許文献２に開示されたロボットハンドでは隣り合う被把持物間の距離が狭いときには爪部を差し込めないので、被把持物を把持できない。そこで、柔らかい被把持物が狭い間隔で並んでいるときにも被把持物を安定して把持できるロボットハンドが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかるロボットハンドは、被把持物を把持するロボットハンドであって、前記被把持物を載置する棒状の複数の載置部と、前記載置部と対を成し前記被把持物の側面を押える押え部と、前記載置部を移動して複数の前記載置部の間隔を調整し、前記押え部を移動して前記押え部を前記被把持物に接触させる間隔調整部と、対を成す前記載置部と前記押え部との角度及び前記載置部に対して前記押え部が捻れた角度である載置部押え部角度を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、ロボットハンドは棒状の複数の載置部を備えている。間隔調整部は載置部を移動して載置部の間隔を調整する。載置部の間隔を被把持物の長さより狭い間隔とすることにより、載置部の上に被把持物を載置することが可能となる。さらに、押え部が被把持物の側面を押えることにより、載置部と被把持物の側面との距離を調整することができる。従って、被把持物を安定して載置部の上に載置することができる。その結果、ロボットハンドは柔軟な被把持物を把持することができる。また、被把持物が並んで位置するときには、被把持物の間に棒状の載置部を通過させる。これにより、載置部を被把持物の底に移動させることができる。従って、被把持物が接近して並んで位置しているときにも被把持物を把持することができる。
【０００９】
さらに、載置部と押え部とは対を成しており、検出部が載置部押え部角度を検出する。押え部と被把持物とが接触する場所に対応して載置部押え部角度が変わる。そして、載置部押え部角度を検出することにより、押え部が被把持物に対して捻れて接触しているときにも押え部が被把持物と接触している場所を推定することが分かる。これにより、被把持物が位置する場所を推定することができる。
【００１０】
ロボットがロボットハンドを移動するとき、被把持物とロボットハンドとの相対位置が変わる。これにより、複数の対となる載置部と押え部との相対位置を変更することができる。従って、ロボットにロボットハンドを移動させて被把持物と接触する場所の押え部と対を成す載置部との各距離を同じ距離にすることにより、被把持物の重心と各載置部との距離を等しい距離にすることができる。従って、ロボットハンドは被把持物を安定して把持することができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記対を成す前記載置部と前記押え部との距離である載置部押え部間距離及び前記捻れた角度を用いて前記載置部押え部間距離を補正した補正後距離を算出し、複数の前記載置部及び前記押え部の対における前記補正後距離が同じ距離となるように前記載置部を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、載置部と押え部とが対を成している。そして、制御部は載置部押え部角度を用いて載置部押え部間距離を補正した補正後距離を算出する。制御部は各対における補正後距離が同じ距離となるように載置部を制御する。押え部は被把持物の側面を押えるので押え部は側面と接触した状態となる。従って、各載置部は被把持物の側面から等距離の場所に位置する為、被把持物の重心と各載置部との距離を等距離にすることができる。従って、ロボットハンドは被把持物を安定して把持することができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記検出部は前記押え部に設置され前記押え部が曲げられるときの歪みを用いて前記載置部押え部間距離を検出する第１歪みゲージと、前記押え部が捻られるときの歪みを用いて前記載置部押え部角度を検出する第２歪みゲージを備え、前記第２歪みゲージが歪みを検出する方向は前記第１歪みゲージが歪みを検出する方向に対して斜めに設置されていることを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、第１歪みゲージが載置部押え部間距離を検出し、第２歪みゲージが載置部押え部角度を検出する。歪みゲージは押え部の変形により歪みゲージが伸縮して押え部の変形を検出する。そして、第１歪みゲージは押え部が曲げられるときの歪みを用いて載置部押え部間距離を検出する。第２歪みゲージは押え部が捻られるときの歪みを用いて載置部押え部角度を検出する場所に設置される。そして、第１歪みゲージが歪みを検出する方向と第２歪みゲージが歪みを検出する方向とは斜めに設置されている。従って、一方の歪みゲージが曲げ応力による歪みを検出するとき他方の歪みゲージは捻り応力による歪みを検出することができる。従って、押え部が曲がるときの角度と捻られたときの回転角度を検出することができる。
【００１５】
［適用例４］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記押え部は、前記被把持物と接触する接触部及び前記第１歪みゲージ及び前記第２歪みゲージが設置され前記接触部と接続し弾性を有する板バネ部を備え、前記板バネ部の幅は前記接触部の幅より短いことを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、押え部は板バネ部及び接触部を備えている。そして、板バネ部の幅は接触部の幅より短くなっている。これにより、板バネ部は曲がり易くかつ捻れ易くなっている。そして、載置部押え部間距離に応じて板バネ部が曲がり、載置部押え部角度に応じて板バネ部が捻れる。第１歪みゲージ及び第２歪みゲージは板バネ部に設置されている為、検出部は感度良く載置部押え部間距離及び載置部押え部角度を検出することができる。
【００１７】
［適用例５］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記押え部は前記間隔調整部と接続され、前記検出部は前記押え部の前記間隔調整部側に設置されていることを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、ロボットハンドには検出部及び間隔調整部が設置されている。検出部は歪みゲージを備え洗浄や除菌により損傷を受けやすい。ロボットハンドが被把持物を把持するとき、載置部及び押え部に被把持物の一部が付着することがある。このときには、載置部及び押え部を洗浄し除菌することにより清浄な状態にすることができる。そして、検出部は押え部の間隔調整部側に設置されている為、検出部が洗浄や除菌により損傷を受けないように押え部を洗浄や除菌することができる。
【００１９】
［適用例６］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記押え部は並んで配置された第１押え部及び第２押え部を備え、前記第１押え部及び前記第２押え部はそれぞれ前記板バネ部及び前記接触部を備え、前記第１押え部と前記第２押え部との間の場所は前記載置部の中央に位置することを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、第１押え部と第２押え部とが並んで配置されている。そして、第１押え部及び第２押え部はそれぞれ板バネ部及び板バネ部に接続する接触部を備えている。第１押え部の接触部において板バネ部と第２押え部との間に被把持物が接触するとき、第１押え部の板バネが捻れる。これにより、第１押え部は回動し接触部が被把持物と接触する面が傾斜する。
【００２１】
さらに、押え部を被把持物側に移動するとき、被把持物は第１押え部の接触部の傾斜した面に沿って移動する。これにより、被把持物は第１押え部と第２押え部との間に移動する。そして、第１押え部と第２押え部との間の場所は前記載置部の中央に位置している。従って、ロボットハンドは被把持物を前記載置部の中央の近くに載置するので安定して被把持物を把持することができる。
【００２２】
［適用例７］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記検出部は前記対を成す前記載置部と前記押え部との角度を検出する第１センサーと、前記載置部に対して前記押え部が捻れた角度を検出する第２センサーと、を備えることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、第１センサーが対を成す載置部と押え部との角度を検出する。そして、第２センサーが載置部に対して押え部が捻れた角度を検出する。２つのセンサーがそれぞれ異なる角度を検出している。１つのセンサーが各角度を検出するときには複雑な構造のセンサーとなる。この複雑な構造のセンサーに比べて、簡易な構造のセンサーを用いることができるので、生産性良くロボットハンドを製造することができる。
【００２４】
［適用例８］
本適用例にかかるロボットハンドの制御方法は、載置台上の被把持物を把持するロボットハンドの制御方法であって、載置部及び押え部の複数の対を移動して、棒状の複数の前記載置部を前記載置台と前記被把持物との間で移動し、前記押え部を前記被把持物の側面に接触させる載置部移動工程と、対を成す前記載置部と前記押え部との距離である載置部押え部間距離を検出し、前記載置部に対する前記押え部の角度である載置部押え部角度を検出し、前記載置部押え部角度を用いて前記載置部押え部間距離を補正した補正後距離を算出する距離検出工程と、前記補正後距離が判定値まで到達したか否かを判定する距離判定工程と、前記補正後距離が前記判定値まで到達したときに前記載置部の移動を終了する停止工程と、を有し、前記載置部移動工程、前記距離検出工程、前記距離判定工程を繰り返して行い、前記補正後距離を前記判定値が示す距離にすることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、複数の載置部と押え部とが対を成しており、載置部は棒状となっている。載置部移動工程においてロボットハンドは載置部を載置台と被把持物との間で移動する。そして、ロボットハンドは押え部を移動して被把持物の側面に接触させる。距離検出工程では対を成す載置部と押え部との距離である載置部押え部間距離を検出し、載置部に対する押え部の角度である載置部押え部角度を検出する。そして、ロボットハンドは載置部押え部角度を用いて前記載置部押え部間距離を補正した補正後距離を算出する。距離判定工程では補正後距離が判定値まで到達したか否かを判定する。そして、補正後距離が判定値まで到達したときには停止工程において載置部の移動を終了する。
【００２６】
押え部が被把持物の側面に接触した後、補正後距離が判定値になるまで載置部を移動している。このとき、被把持物の側面と載置部との距離が所定の距離になる。従って、複数の載置部が被把持物の側面と所定の距離の場所に位置して被把持物を載置するので、ロボットハンドは安定して被把持物を把持することができる。さらに、補正後距離は、載置部押え部間距離を基に載置部に対して押え部が傾いた角度を補正した距離である。従って、載置部に対して傾いた押え部と傾かない押え部とがあるときにもロボットハンドは品質良く被把持物を把持することができる。
【００２７】
［適用例９］
本適用例にかかるロボットは、ロボットハンドを備えたロボットであって、前記ロボットハンドが上記のいずれか一項に記載のロボットハンドであることを特徴とする。
【００２８】
本適用例によれば、ロボットが備えるロボットハンドは上記に記載のロボットハンドである。該ロボットハンドは被把持物を安定して把持することができる。従って、ロボットは、被把持物を安定して把持することができるロボットハンドを備えたロボットとすることができる。
【００２９】
［適用例１０］
本適用例にかかるロボットは、被把持物を載置する棒状の複数の載置部、前記載置部と対を成し前記被把持物の側面を押える押え部、前記載置部を移動して複数の前記載置部の間隔を調整し、前記押え部を移動して前記押え部を前記被把持物に接触させる間隔調整部及び、対を成す前記載置部と前記押え部との角度及び前記載置部に対して前記押え部が捻れた角度である載置部押え部角度を検出する検出部、を備えるロボットハンドと、前記ロボットハンドを移動する可動部と、前記ロボットハンド及び前記可動部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は前記載置部を移動して複数の前記載置部の間隔を調整し、前記押え部を移動して前記押え部を前記被把持物に接触させ、前記制御部は、複数の前記載置部及び前記押え部の対における前記押え部が前記被把持物と接触する場所と前記載置部との距離が同じ距離となるように前記載置部及び前記可動部を制御することを特徴とする。
【００３０】
本適用例によれば、ロボットはロボットハンド、可動部及び、制御部を備えている。そして、ロボットハンドは載置部、押え部、間隔調整部及び検出部を備えている。間隔調整部が載置部の間隔を調整して、載置部の上に被把持物を載せる。そして、押え部を被把持物に接触させる。そして、検出部が載置部押え部角度を検出する。制御部は検出部の出力を用いて対となる載置部と押え部との距離を調整する。従って、ロボットは被把持物に対する載置部と押え部との位置を制御することができる為、被把持物を安定して把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す概略斜視図、（ｂ）は、第１支持部の構造を示す模式正面図、（ｃ）は、第１支持部の構造を示す模式側断面図。
【図２】（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式正面図、（ｂ）は、載置部を示す要部模式断面図、（ｃ）は、ロボットハンドの洗浄を説明するための模式図。
【図３】ロボットハンドの電気制御ブロック図。
【図４】把持作業を示すフローチャート。
【図５】把持作業におけるロボットハンドの制御方法を説明するための模式図。
【図６】把持作業におけるロボットハンドの制御方法を説明するための模式図。
【図７】把持作業におけるロボットハンドの制御方法を説明するための模式図。
【図８】第２の実施形態にかかわる押え部の支持構造を説明するための模式図。
【図９】第３の実施形態にかかわるロボットの構造を示す模式正面図。
【図１０】双腕ロボットの構造を示す模式正面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（第１の実施形態）
本実施形態では、特徴的なロボットハンドと、このロボットハンドを用いて被把持物を把持する例について、図１〜図７に従って説明する。図１（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す概略斜視図である。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、四角形の板状の載置台１の上に被把持物２が載置されている。載置台１の図中上側を向く面は平面１ａとなっている。この平面１ａの法線の方向は重力加速度が作用する方向と逆の方向であり、この方向をＺ方向とする。そして、平面１ａに沿った方向をＸ方向及びＹ方向とし、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向はそれぞれ直交する方向である。
【００３４】
被把持物２は柔軟な物体であり、例えば、クリームコロッケ、こんにゃく、豆腐、寒天等の形態の物体である。そして、被把持物２は押圧することにより変形し易い形態であり、押圧をやめると元の形状に戻る形態の物体である。従って、被把持物２の対向する側面２ａを挟んで把持するとき、被把持物２が変形するので被把持物２は把持することが難しくなっている。図を見やすくするために載置台１上には被把持物２が１個のみ載置されているが、載置台１には複数の被把持物２が配列して設置されていても良い。
【００３５】
被把持物２のＺ方向にはロボット３に設置されたロボットハンド４が位置している。ロボット３はＹ方向に延在する可動部としてのアーム５とアーム５に接続された図示しない複数のアーム及び関節を備えている。そして、ロボット３はこれらの関節を回動させることにより、アーム５を移動させることが可能になっている。
【００３６】
アーム５の先端には昇降機構６及び回転機構７が設置されている。昇降機構６及び回転機構７は昇降回転軸８を回動させ、Ｚ方向に往復移動させる。昇降機構６及び回転機構７の構造は特に限定されない。例えば本実施形態では昇降機構６はモーターとボールネジとを組み合わせた構造であり、ボールネジが昇降回転軸８を直動させている。回転機構７はモーターと減速ギアとを組み合わせた構造であり、減速ギアが昇降回転軸８を回動させている。
【００３７】
昇降回転軸８の−Ｚ方向の一端にロボットハンド４が設置されている。ロボットハンド４は昇降回転軸８と接続する間隔調整部９を備え、間隔調整部９の−Ｚ側には間隔調整部９と接続して第１支持部１０と第２支持部１１とが設置されている。
【００３８】
間隔調整部９は直動機構を備え、第１支持部１０と第２支持部１１とをＸ方向に往復移動する。そして、間隔調整部９は第１支持部１０と第２支持部１１とを独立して移動させることができる。これにより、間隔調整部９は第１支持部１０と第２支持部１１との距離を調整する機能を備えている。間隔調整部９が備える直動機構の構造は特に限定されないが、本実施形態では例えば、この直動機構はステップモーターとボールネジとを組み合わせて構成されている。
【００３９】
第１支持部１０は、Ｚ方向に長い角棒状の縦部材１０ａの一端にＹ方向に長い直方体の横部材１０ｂが中央で接続した形状となっている。同様に、第２支持部１１もＺ方向に長い角棒状の縦部材１１ａの一端にＹ方向に長い直方体の横部材１１ｂが中央で接続した形状となっている。縦部材１０ａ及び縦部材１１ａは間隔調整部９の直動機構と接続されている。そして、縦部材１０ａと縦部材１１ａとの間隔が間隔調整部９によって調整される。
【００４０】
第１支持部１０及び第２支持部１１の材質は洗浄及び消毒に耐える材質であれば良く、特に限定されない。金属やシリコーン樹脂等を用いることができる。本実施形態では例えば、第１支持部１０及び第２支持部１１の材質にステンレス鋼を採用している。尚、洗浄は、例えば、洗浄液に浸漬して超音波洗浄する方法とブラッシング等の機械的洗浄とを組み合わせた方法を用いることができる。消毒には、例えば、煮沸消毒や塩素消毒等を行うことができる。
【００４１】
横部材１０ｂの−Ｚ側には載置部１２及び押え部１３が設置されている。載置部１２は丸棒を用いて形成され、横部材１０ｂと載置部１２とで四角形の枠が形成されている。載置部１２は強度があり載置台１と被把持物２との間に進行しても変形し難い強度となっている。載置部１２の−Ｚ方向の側に位置する底部１２ａは直線状に形成され、平面１ａと平行になっている。これにより、載置部１２を平面１ａに沿って移動させることができる。従って、被把持物２と平面１ａとの間で載置部１２を容易に移動させることができる。
【００４２】
横部材１０ｂと載置部１２とに囲まれた場所には押え部１３が配置されている。押え部１３は略四角形の板を備えている。同様に、第２支持部１１では横部材１１ｂの−Ｚ側に載置部１４及び押え部１５が設置されている。載置部１４は第１支持部１０の載置部１２と同様の形状であり、同様の機能を備えている。押え部１５は第１支持部１０の押え部１３と同様の形状であり、同様の機能を備えている。押え部１３及び押え部１５の材質は第１支持部１０及び第２支持部１１と同様の材質が好ましい。また、板状の他にも金属ワイヤーで所定の面に沿って形成された物でも良い。
【００４３】
ロボットハンド４に接続して制御部１６が設置されている。制御部１６は、ロボットハンド４に設置されたセンサーが出力する信号を入力して間隔調整部９を制御する。
【００４４】
図１（ｂ）は、第１支持部の構造を示す模式正面図であり、図１（ｃ）は、第１支持部の構造を示す模式側断面図である。図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ’線から見た図である。図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、押え部１３は板バネ部１３ａと板バネ部１３ａに接続する接触部１３ｂとを有している。板バネ部１３ａと接触部１３ｂとは一枚の金属板から形成されている。そして、板バネ部１３ａは横部材１０ｂの中央に固定されている。そして、載置部１２は一平面に沿って配置され、この平面に沿って接触部１３ｂが設置されている。これにより、Ｙ方向から見たとき載置部１２と押え部１３とが重なるように配置されている。
【００４５】
板バネ部１３ａのＹ方向の幅は接触部１３ｂより短くなっている。これにより、板バネ部１３ａは曲がり易くかつねじれ易くなっている。そして、板バネ部１３ａには第１センサー及び検出部としての第１歪みゲージ１７及び第２センサー及び検出部としての第２歪みゲージ１８が設置されている。第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は板バネ部１３ａの伸縮が検出できれば良く、金属抵抗センサー、半導体センサー、圧電センサー、水晶センサーを用いることが可能である。本実施形態では例えば、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８に金属抵抗センサーを用いている。
【００４６】
第１歪みゲージ１７は長手方向がＺ方向に設置され、接触部１３ｂが−Ｘ方向に傾くときに板バネ部１３ａが歪む程度を検出する。そして、第２歪みゲージ１８は長手方向がＹ方向及びＺ方向の角の２等分線の方向に設置され、接触部１３ｂがＺ方向を回転軸として回転するときに板バネ部１３ａが捻れて歪む程度を検出する。第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８の長手方向は歪みを検出する方向である。従って、第２歪みゲージ１８が歪みを検出する方向は第１歪みゲージ１７が歪みを検出する方向に対して斜めに設置されている。
【００４７】
押え部１３のＸ方向側の面は被把持物２と接触する面であり、この面を接触面１３ｃとする。そして、接触面１３ｃと反対側の面を非接触面１３ｄとする。第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は接触面１３ｃと非接触面１３ｄとに設置されている。接触面１３ｃに設置された第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８をそれぞれ接触側第１歪みゲージ１７ａ及び接触側第２歪みゲージ１８ａとする。そして、非接触面１３ｄに設置された第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８をそれぞれ非接触側第１歪みゲージ１７ｂ及び非接触側第２歪みゲージ１８ｂとする。
【００４８】
接触側第１歪みゲージ１７ａ及び非接触側第１歪みゲージ１７ｂは歪みを検出する方向が同じ方向になるように設置されている。押え部１３が被把持物２を押圧するとき、接触側第１歪みゲージ１７ａが伸長して非接触側第１歪みゲージ１７ｂが収縮する。接触側第１歪みゲージ１７ａ及び非接触側第１歪みゲージ１７ｂはホイーストンブリッジ回路の対向する場所に配置される。これにより感度良く板バネ部１３ａの曲げによる歪みを検出することができる。
【００４９】
接触側第２歪みゲージ１８ａは歪みを検出する方向が直交する２方向になるように設置されている。さらに、非接触側第２歪みゲージ１８ｂも歪みを検出する方向が直交する２方向になるように設置されている。押え部１３が捻れるとき、捻る方向により接触側第２歪みゲージ１８ａの一方が伸長し他方が収縮する。そして、非接触側第２歪みゲージ１８ｂも同様に一方が伸長し他方が収縮する。一対の接触側第２歪みゲージ１８ａはホイーストンブリッジ回路の隣り合う場所に配置される。同様に、一対の非接触側第２歪みゲージ１８ｂはホイーストンブリッジ回路の隣り合う場所に配置される。そして、接触側第２歪みゲージ１８ａ及び非接触側第２歪みゲージ１８ｂにより感度良く板バネ部１３ａの捻りによる歪みを検出することができる。
【００５０】
押え部１５は押え部１３と同様の構造であり、板バネ部１３ａ及び接触部１３ｂに対応する場所に板バネ部と接触部とを備えている。そして、押え部１５は板バネ部の両面に第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が設置されている。そして、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は押え部１５の板バネ部における曲がり及び捻りを感度良く検出することができる。
【００５１】
載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５の材質は洗浄及び消毒に耐える材質であれば良く、特に限定されない。本実施形態では例えば、載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５の材質にステンレス鋼を採用している。金属は洗浄及び消毒しても劣化し難い材料である。従って、載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５の劣化を抑制しながら洗浄及び消毒することができる。さらに、載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５の洗浄及び消毒する場所は載置台１に近い場所であり間隔調整部９と反対側になっている。従って、間隔調整部９に洗浄液や消毒液が付着することを抑制しながら載置部及び押え部を洗浄することができる。
【００５２】
図２（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式正面図であり、ロボットハンドが被把持物２を把持する様子を示している。図２（ａ）に示すように、間隔調整部９が第１支持部１０と第２支持部１１とを移動させて、第１支持部１０と第２支持部１１との間隔を被把持物２のＸ方向の長さより狭くしている。被把持物２の底２ｂは載置台１の平面１ａに接触している。そして、載置部１２及び載置部１４が載置台１の平面１ａと被把持物２の底２ｂとの間を進行し、被把持物２が載置部１２及び載置部１４の上に載置されている。
【００５３】
押え部１３及び押え部１５は被把持物２の側面２ａに接触し、側面２ａを押圧した形態となる。従って、載置部１２は押え部１３と離れ、載置部１４は押え部１５と離れる。このときの載置部１２と押え部１３とが成す角度を第１角度２１とし、載置部１４と押え部１５とが成す角度を第２角度２２とする。第１角度２１は、第１支持部１０に設置された第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が検出する歪み量を用いて算出される角度である。第２角度２２は、第２支持部１１に設置された第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８を用いて算出される角度である。
【００５４】
押え部１３の載置台１側の端と載置部１２の載置台１側の端とのＸ方向の距離を載置部押え部間距離としての第１載置部押え部間距離２３とする。接触部１３ｂの長さは既知の長さであるので、第１角度２１と三角関数を用いることにより制御部１６は第１載置部押え部間距離２３を容易に算出することができる。同様に、押え部１５の載置台１側の端と載置部１４の載置台１側の端とのＸ方向の距離を載置部押え部間距離としての第２載置部押え部間距離２４とする。押え部１５の接触部の長さは既知の長さであるので、第２角度２２と三角関数を用いることにより制御部１６は第２載置部押え部間距離２４を容易に算出することができる。
【００５５】
図２（ｂ）は、載置部を示す要部模式断面図であり、載置部１２が載置台１と被把持物２との間を進行する様子を示している。図２（ｂ）に示すように、載置部１２は断面形状が円形になっている。従って、載置部１２が被把持物２に沿って移動するとき、載置部１２は載置台１及び被把持物２に引っかかり難くなっている。その結果、載置部１２は被把持物２に沿って容易に移動することができる。
【００５６】
図２（ｃ）は、ロボットハンドの洗浄を説明するための模式図である。ロボットハンド４が被把持物２を把持するとき、載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５に被把持物２の一部が付着する場合がある。ロボットハンド４に付着した被把持物２の一部を除去したいときには洗浄を行う。図２（ｃ）に示すように、清浄槽２５には洗浄液２６が満たされている。操作者は載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５を洗浄液２６に浸漬する。清浄槽２５には図示しない超音波発生装置が設置されている。そして、超音波発生装置が洗浄液２６を振動させる。これにより、載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５は超音波洗浄が行われる。
【００５７】
第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は押え部１３及び押え部１５の間隔調整部９側に設置されている。従って、載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５を洗浄液２６に浸漬するときにも第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が洗浄液２６に浸漬しないようにすることができる。第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は洗浄液２６により損傷を受ける場合がある。本実施形態のロボットハンド４では第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が洗浄液２６に接触しないので、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が洗浄液２６により損傷を受けることを防止することができる。
【００５８】
図３は、ロボットハンドの電気制御ブロック図である。図３において、ロボットハンド４はロボットハンド４の動作を制御する制御部１６を備えている。そして、制御部１６はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）２７と、各種情報を記憶するメモリー２８とを備えている。さらに、間隔調整駆動装置２９、第１ゲージ駆動装置３０、第２ゲージ駆動装置３１、ロボット３は入出力インターフェイス３２及びデータバス３３を介してＣＰＵ２７に接続されている。
【００５９】
間隔調整駆動装置２９は間隔調整部９を駆動する装置である。間隔調整部９は第１間隔調整部９ａ及び第２間隔調整部９ｂを有している。第１間隔調整部９ａは第１支持部１０を移動し、第２間隔調整部９ｂは第２支持部１１を移動する。間隔調整駆動装置２９は第１間隔調整部９ａ及び第２間隔調整部９ｂを独立して移動することが可能になっている。
【００６０】
第１ゲージ駆動装置３０は第１歪みゲージ１７を駆動する装置であり、第２ゲージ駆動装置３１は第２歪みゲージ１８を駆動する装置である。第１ゲージ駆動装置３０及び第２ゲージ駆動装置３１はホイーストンブリッジ回路の他、電源回路、電流検出回路を備え、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８の抵抗値の変化を検出する。そして、板バネ部１３ａの屈曲と捻れに対応する電気信号をＣＰＵ２７に出力する。
【００６１】
メモリー２８は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、ロボットハンド４の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト３４を記憶する記憶領域や、被把持物２の形状、重量、柔らかさ等のデータであるワーク属性データ３５を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、第１角度２１及び第２角度２２を用いて算出する第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４等のデータである押え部姿勢データ３６を記憶するための記憶領域が設定される。さらに、第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４と比較して判定するための判定データ３７を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ２７のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００６２】
ＣＰＵ２７は、メモリー２８内に記憶されたプログラムソフト３４に従って、被把持物２を把持する制御を行うものである。具体的な機能実現部として間隔制御部４０を有する。間隔制御部４０は第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４のデータを入力して、第１支持部１０及び第２支持部１１の移動と停止を間隔調整駆動装置２９に指示する。そして、載置部１２と載置部１４との距離を調整する。
【００６３】
他にも、ＣＰＵ２７は載置部押え部間距離演算部４１及び載置部押え部角度演算部４２を有する。載置部押え部間距離演算部４１は第１歪みゲージ１７が検出するデータを入力する。このデータは板バネ部１３ａが屈曲して生ずる歪みに対応するデータである。そして、載置部押え部間距離演算部４１は押え部１３の板バネ部１３ａが屈曲する歪みから第１角度２１を演算する。同様に押え部１５の板バネ部が屈曲する歪みから第２角度２２を演算する。さらに、載置部押え部間距離演算部４１は第１角度２１及び第２角度２２と接触部１３ｂの長さのデータを三角関数に適用して第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４を算出する。
【００６４】
載置部押え部角度演算部４２は第２歪みゲージ１８が検出する歪みのデータを入力する。このデータは板バネ部１３ａの捻りによる歪みのデータである。そして、載置部押え部角度演算部４２は板バネ部１３ａが捻られる歪みから載置部１２と押え部１３とが成す角度を算出する。同様に、載置部押え部角度演算部４２は押え部１５の板バネ部が捻られる歪みから載置部１４と押え部１５とが成す角度を算出する。
【００６５】
他にも、ＣＰＵ２７は補正演算部４３を有する。補正演算部４３は載置部１２と押え部１３とが成す角度のデータを入力する。さらに、補正演算部４３は載置部１４と押え部１５とが成す角度のデータを入力する。そして、押え部１３及び押え部１５の捻れの程度に対応して載置部１２と押え部１３との距離及び載置部１４と押え部１５との距離を補正する演算を行う。
【００６６】
さらに、ＣＰＵ２７は載置部間距離判定部４４を有する。載置部間距離判定部４４は載置部１２と載置部１４との距離が判定値に達したか否かを判定する。そして、判定結果を間隔制御部４０に出力する。
【００６７】
他にも、ＣＰＵ２７は通信部４５を有する。通信部４５はロボット３との通信を行い。ロボット３から被把持物２を把持する指示信号及び被把持物２を開放する指示信号を入力する。そして、指示信号を間隔制御部４０に出力する。さらに、間隔制御部４０から信号を入力し、ロボット３にロボットハンド４を移動させる指示信号を出力する。
【００６８】
尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ２７を用いてプログラムソフトで実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵ２７を用いない単独の電子回路（ハードウェア）によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【００６９】
（ロボットハンドの制御方法）
次に、上述したロボットハンド４を用いて被把持物２を把持するときのロボットハンドの制御方法について図４〜図７にて説明する。図４は、把持作業を示すフローチャートである。図５〜図７は、把持作業におけるロボットハンドの制御方法を説明するための模式図である。
【００７０】
図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１は、ハンド移動工程に相当する。この工程は、載置部１２及び載置部１４を移動して載置台１に接近させる工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、載置部移動工程に相当する。この工程は、載置部１２及び載置部１４が載置台１と被把持物２との間に進行して間隔を狭める工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は距離検出工程に相当する。この工程は、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が出力する歪みデータを用いて載置部押え部間距離演算部４１、載置部押え部角度演算部４２、補正演算部４３が第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４を算出する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は距離判定工程に相当する。この工程は、第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４が判定値まで到達したかを判定する工程である。第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４が判定値まで到達したときには載置部１２及び載置部１４が被把持物２を載置する場所に到達したことを意味する。このとき、ステップＳ５に移行する。第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４が判定値まで到達しないときにはステップＳ２に移行する。
【００７１】
ステップＳ５は、停止工程に相当する。この工程は、間隔調整部９が載置部１２及び載置部１４の移動を停止する工程である。次に、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、ハンド上昇工程に相当する。この工程は、ロボット３がロボットハンド４を上昇させる工程である。そして、ロボットハンド４は被把持物２を把持して把持作業を終了する。以上の工程により被把持物２を把持する把持作業が終了する。
【００７２】
次に、図５〜図７を用いて、図４に示したステップと対応させて、ロボットハンド４が被把持物２を把持する把持作業におけるロボットハンドの制御方法を詳細に説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）はステップＳ１のハンド移動工程に対応する図である。図５（ａ）に示すように、ステップＳ１において、載置台１には３個の被把持物２が配置されている。尚、図中の載置台１及び被把持物２は一部を図示しており、載置台１には多数の被把持物２が配置されている。そして、被把持物２が配置されている場所の位置精度は低く、被把持物２の間隔にはバラツキがある状態となっている。
【００７３】
ロボット３が被把持物２と対向する場所にロボットハンド４を移動する。載置部１２と載置部１４との間隔は被把持物２のＸ方向の長さより長く設定されている。図５（ｂ）に示すように、次に、ロボット３はロボットハンド４を下降させて載置部１２及び載置部１４を載置台１に接近させる。このとき、被把持物２の位置にバラツキがあるので、被把持物２が載置部１２と載置部１４との中央に位置するとは限らない。本実施形態では載置部１２が載置部１４に比べて被把持物２に近い場所に位置している例について説明する。
【００７４】
図５（ｃ）〜図７（ｃ）はステップＳ２の載置部移動工程、ステップＳ３の距離検出工程、ステップＳ４の距離判定工程、ステップＳ５の停止工程に対応する図である。図５（ｃ）に示すように、ステップＳ２において、間隔制御部４０が間隔調整駆動装置２９に第１支持部１０及び第２支持部１１をそれぞれ移動させる指示信号を出力する。そして、間隔調整部９は第１支持部１０及び第２支持部１１を移動する。これにより、第１支持部１０に接続する載置部１２及び第２支持部１１に接続する載置部１４が移動させられて、載置部１２と載置部１４との間隔が狭くなる。棒状の載置部１２及び載置部１４は載置台１と被把持物２の底２ｂとの間を移動する。
【００７５】
さらに、第１支持部１０に接続する押え部１３及び第２支持部１１に接続する押え部１５が移動させられる。これにより、押え部１３の接触部１３ｂ及び押え部１５の接触部１５ｂの一部が被把持物２と接触して傾斜する。そして、押え部１３の板バネ部１３ａと押え部１５の板バネ部１５ａが曲げられる。ステップＳ３において第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が歪み量を示すデータをＣＰＵ２７に出力する。このデータを入力して載置部押え部間距離演算部４１が第１角度２１及び第２角度２２を算出する。次に、載置部押え部間距離演算部４１は第１角度２１から第１載置部押え部間距離２３を算出し、第２角度２２から第２載置部押え部間距離２４を算出する。
【００７６】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、載置部１２及び載置部１４に対する被把持物２の位置が異なる３つの例を示している。そして、図６（ａ）〜図６（ｃ）は図２（ａ）に示すＢ−Ｂ’線に沿う模式断面図となっている。図６（ａ）ではＹ方向において載置部１２の中央及び載置部１４の中央に被把持物２が位置している。このとき、載置台１に対する平面視で押え部１３及び押え部１５は載置部１２及び載置部１４と平行になる。従って、押え部１３及び押え部１５は捻れないので、載置部押え部角度演算部４２は捻れがないことを示すデータを出力する。そして、補正演算部４３は補正量を“０”として出力する。
【００７７】
図６（ｂ）では、載置部１２のＹ方向側及び載置部１４のＹ方向側に被把持物２が位置している。このとき、押え部１３及び押え部１５では接触部１３ｂ及び接触部１５ｂのＹ方向側が被把持物２の側面２ａと接触する。そして、載置台１に対する平面視で載置部１２及び載置部１４に対して押え部１３及び押え部１５が斜めになる。
【００７８】
載置台１の平面１ａにおいて載置部１２と押え部１３の接触部１３ｂとが成す角度を第１載置部押え部角度４６とし、載置部１４と押え部１５の接触部１５ｂとが成す角度を第２載置部押え部角度４７とする。押え部１３及び押え部１５が共に捻れるので、載置部押え部角度演算部４２は第１載置部押え部角度４６及び第２載置部押え部角度４７を算出して出力する。そして、補正演算部４３は第１載置部押え部角度４６及び第２載置部押え部角度４７を用いて載置部１２及び載置部１４の位置を補正する補正量を算出して出力する。
【００７９】
図６（ｃ）では、載置部１２の−Ｙ方向側及び載置部１４の中央に被把持物２が位置している。このとき、押え部１３では接触部１３ｂの−Ｙ方向側が被把持物２の側面２ａと接触する。そして、押え部１５では接触部１５ｂの中央が被把持物２の側面２ａと接触する。これにより、載置台１に対する平面視で載置部１２に対して押え部１３が斜めになる。押え部１５は載置部１４に対して平行になる。
【００８０】
押え部１３は捻れるので、載置部押え部角度演算部４２は第１載置部押え部角度４６を算出して出力する。載置部押え部角度演算部４２は押え部１５の捻れがないことを示すデータを出力する。そして、補正演算部４３は第１載置部押え部角度４６を用いて載置部１２の位置を補正する補正量を算出して出力する。そして、補正演算部４３は補正量を“０”として出力する。
【００８１】
図６（ｄ）は載置部押え部角度と補正量との関係を示すグラフである。図６（ｄ）において、図中縦軸は補正量を示し、横軸は載置部押え部角度を示している。補正量は載置部１２及び載置部１４の位置を補正するときの補正量である。載置部押え部角度は載置部押え部角度演算部４２が算出した第１載置部押え部角度４６、第２載置部押え部角度４７が該当する。
【００８２】
第１角度補正相関線４８、第２角度補正相関線４９、第３角度補正相関線５０はそれぞれ載置部押え部角度に対応する補正量を示す相関線の例を示し、ワーク属性データ３５の１つである。そして、第１角度補正相関線４８、第２角度補正相関線４９、第３角度補正相関線５０はそれぞれ被把持物２の形状や種類に応じて設定されている。例えば、被把持物２がクリームコロッケのときには第２角度補正相関線４９を用いて補正量を算出する。
【００８３】
図７（ａ）は、間隔調整部９が第１支持部１０を移動したときの第１載置部押え部角度４６の推移をしめすグラフである。図７（ａ）において、図中縦軸は第１載置部押え部角度４６を示し、横軸は時間の経過を示している。そして、角度推移線５１は第１支持部１０を移動したときの第１載置部押え部角度４６の推移を示している。第１載置部押え部角度４６は第２歪みゲージ１８の出力を用いて載置部押え部角度演算部４２により算出されている。
【００８４】
角度推移線５１は第１支持部１０を移動したときに第１載置部押え部角度４６が大きくなる例を示している。押え部１３が被把持物２に接触する前では第１載置部押え部角度４６は０度である。そして、押え部１３が被把持物２に接触する時を接触時５２とする。そして、時間が接触時５２となった後、第１支持部１０の移動に伴って角度推移線５１は上昇する。
【００８５】
図７（ｂ）は、間隔調整部９が第１支持部１０を移動したときの第１載置部押え部間距離２３及び補正量の推移の一例をしめすグラフである。図７（ｂ）において、図中縦軸は載置部１２の移動量を示し、横軸は時間の経過を示している。そして、図７（ａ）と図７（ｂ）との横軸は対応した時間となっている。移動量推移線５３は第１歪みゲージ１７の出力を用いて算出した第１載置部押え部間距離２３の推移を示している。載置部１２が移動して押え部１３が被把持物２に接触する接触時５２となった後、移動量推移線５３が示すように時間の経過にしたがって載置部１２と押え部１３とが離れていく。
【００８６】
補正量推移線５４は第２角度補正相関線４９及び角度推移線５１のデータを用いて補正演算部４３によって算出された補正量の推移を示している。時間の推移にともなって第１載置部押え部角度４６が大きくなるので、補正量推移線５４が示すように補正量も大きくなっている。
【００８７】
補正後移動量推移線５５は移動量推移線５３に補正量推移線５４を加算した推移線である。つまり、補正後移動量推移線５５は接触部１３ｂの中央における第１載置部押え部間距離２３に押え部１３の捻れの影響の補正を加えた距離の推移を示している。そして、判定値５６は載置部１２が側面２ａから目標とする位置に到達したかを判定するための値である。補正後移動量推移線５５が判定値５６に達した時を到達時５７とする。
【００８８】
ステップＳ４では載置部間距離判定部４４が補正後移動量推移線５５を監視する。そして、補正後移動量推移線５５が判定値５６に達したときにステップＳ５に移行する。ステップＳ５では間隔制御部４０が載置部１２の移動を停止させる。これにより、角度推移線５１、移動量推移線５３、補正量推移線５４、補正後移動量推移線５５は上昇を停止する。以上、載置部１２と押え部１３の関係について説明した。載置部１４と押え部１５との関係においても同様に制御され、説明を省略する。
【００８９】
図７（ｃ）に示すようにステップＳ５では間隔調整部９は第１支持部１０及び第２支持部１１の移動を停止する。第１載置部押え部間距離２３に押え部１３の捻れを補正した距離を補正後距離としての補正後第１載置部押え部間距離５８とするとき、補正後第１載置部押え部間距離５８は判定値５６となっている。同様に、第２載置部押え部間距離２４に押え部１５の捻れを補正した距離を補正後距離としての補正後第２載置部押え部間距離５９とするとき、補正後第２載置部押え部間距離５９も判定値５６となっている。従って、載置部１２及び載置部１４は被把持物２の側面２ａから等しい距離に位置するので、ロボットハンド４は安定して被把持物２を把持することができる。
【００９０】
判定値５６は被把持物２における載置部１２及び載置部１４の相対位置を指示する値である。判定値５６により載置部１２と載置部１４との間隔が設定される。さらに、側面２ａと載置部１２との距離及び側面２ａと載置部１４との距離が設定される。従って、予め予備実験を行って被把持物２を安定して把持できる場所に載置部１２及び載置部１４が位置するように判定値５６を設定するのが好ましい。
【００９１】
図７（ｄ）はステップＳ６のハンド上昇工程に対応する図である。図７（ｄ）に示すように、ステップＳ６において、ロボット３はロボットハンド４を上昇させる。被把持物２は載置部１２及び載置部１４に載置され、押え部１３及び押え部１５に両側の側面２ａを押さえられている。そして、被把持物２における載置部１２、載置部１４、押え部１３、押え部１５はそれぞれ適正な位置に配置されている。これにより、被把持物２はロボットハンド４に安定して把持される。従って、ロボット３は被把持物２を安全に搬送することができる。
【００９２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ロボットハンド４は棒状の載置部１２及び載置部１４を備えている。間隔調整部９は載置部１２及び載置部１４を移動して載置部１２と載置部１４との間隔を調整する。載置部１２と載置部１４との間隔を被把持物２の長さより狭い間隔とすることにより、載置部１２及び載置部１４の上に被把持物２を載置することができる。
【００９３】
（２）本実施形態によれば、押え部１３及び押え部１５が被把持物２の側面２ａを押えることにより、載置部１２及び載置部１４と被把持物２の側面２ａとの距離を調整している。従って、被把持物２を安定して載置部１２及び載置部１４の上に載置することができる。その結果、ロボットハンド４は柔軟な被把持物２を把持することができる。
【００９４】
（３）本実施形態によれば、被把持物２が並んで位置するときには、隣り合う被把持物２の間に棒状の載置部１２及び載置部１４を通過させる。これにより、載置部１２及び載置部１４を被把持物２の底に移動させることができる。従って、被把持物２が接近して並んで位置しているときにも被把持物２を把持することができる。
【００９５】
（４）本実施形態によれば、載置部１２と押え部１３とが対を成し、載置部１４と押え部１５とが対を成している。そして、間隔制御部４０は補正後第１載置部押え部間距離５８と補正後第２載置部押え部間距離５９とが同じ距離となるように載置部１２及び載置部１４を制御する。
【００９６】
押え部１３及び押え部１５は被把持物２の側面２ａを押えるので押え部１３及び押え部１５は側面２ａと接触した状態となる。従って、載置部１２及び載置部１４は被把持物２の側面２ａから等距離の場所に位置する為、被把持物２の重心と載置部１２及び載置部１４との距離を等距離にすることができる。従って、ロボットハンド４は被把持物２を安定して把持することができる。
【００９７】
（５）本実施形態によれば、載置部押え部間距離演算部４１及び第１歪みゲージ１７が第１載置部押え部間距離２３及び第２載置部押え部間距離２４を検出する。そして、載置部押え部角度演算部４２及び第２歪みゲージ１８が第１載置部押え部角度４６及び第２載置部押え部角度４７を検出する。
【００９８】
押え部１３及び押え部１５と被把持物２とが接触する場所に対応して第１載置部押え部角度４６及び第２載置部押え部角度４７が変わる。そして、第１載置部押え部間距離２３、第２載置部押え部間距離２４、第１載置部押え部角度４６及び第２載置部押え部角度４７を検出することにより、押え部１３及び押え部１５が被把持物２に対して傾いて接触しているときにも押え部１３及び押え部１５が被把持物２と接触している場所を推定することができる。これにより、被把持物が位置する場所を推定することができる。
【００９９】
（６）本実施形態によれば、補正演算部４３は第１載置部押え部角度４６を用いて第１載置部押え部間距離２３を補正した補正後第１載置部押え部間距離５８を算出する。さらに、補正演算部４３は第２載置部押え部角度４７を用いて第２載置部押え部間距離２４を補正した補正後第２載置部押え部間距離５９を算出する。間隔制御部４０は載置部１２及び押え部１３と載置部１４及び押え部１５との各対における補正後第１載置部押え部間距離５８と補正後第２載置部押え部間距離５９とが同じ距離となるように載置部１２及び載置部１４を制御する。
【０１００】
押え部１３及び押え部１５は被把持物２の側面２ａを押えるので押え部１３及び押え部１５は側面２ａと接触した状態となる。従って、載置部１２及び載置部１４は被把持物２の側面２ａから等距離の場所に位置する為、被把持物２の重心と載置部１２及び載置部１４との距離を等距離にすることができる。従って、ロボットハンド４は被把持物２を安定して把持することができる。
【０１０１】
（７）本実施形態によれば、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は抵抗体を有し簡易に製造可能な要素である。従って、ロボットハンド４は製造し易い部材により構成されている為、容易に製造することができる。
【０１０２】
（８）本実施形態によれば、第１歪みゲージ１７が歪みを検出する方向と第２歪みゲージ１８が歪みを検出する方向とは斜めに設置されている。従って、第１歪みゲージ１７が曲げ応力による歪みを検出するとき第２歪みゲージ１８はねじり応力による歪みを検出することができる。従って、押え部１３及び押え部１５が曲がるときの角度と捻られたときの回転角度を検出することができる。
【０１０３】
（９）本実施形態によれば、押え部１３は板バネ部１３ａ及び接触部１３ｂを備えている。そして、板バネ部１３ａの幅は接触部１３ｂの幅より短くなっている。これにより、板バネ部１３ａは曲がり易くかつねじれ易くなっている。そして、第１載置部押え部間距離２３に応じて板バネ部１３ａが曲がり、第１載置部押え部角度４６に応じて板バネ部１３ａが捻れる。第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は板バネ部１３ａに設置されている為、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は感度良く第１載置部押え部間距離２３及び第１載置部押え部角度４６を検出することができる。
【０１０４】
（１０）本実施形態によれば、押え部１３には第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が設置されている。第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は電子部品であり、洗浄や除菌により損傷を受けやすい。ロボットハンド４が被把持物２を把持するとき、載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５に被把持物２の一部が付着することがある。このときには、載置部１２、押え部１３、載置部１４及び押え部１５を洗浄し除菌することにより清浄な状態にすることができる。そして、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８は押え部１３及び押え部１５の間隔調整部９側に設置されている。従って、第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が洗浄や除菌により損傷を受けないように押え部１３、押え部１５、載置部１２及び載置部１４を洗浄や除菌することができる。
【０１０５】
（１１）本実施形態によれば、押え部１３及び押え部１５が被把持物２の側面２ａに接触した後、補正後第１載置部押え部間距離５８及び補正後第２載置部押え部間距離５９が判定値５６になるまで載置部１２及び載置部１４を移動している。このとき、被把持物２の側面２ａと載置部１２及び載置部１４との距離が所定の距離になる。従って、載置部１２及び載置部１４が被把持物２の側面２ａと所定の距離の場所に位置して被把持物２を載置するので、ロボットハンド４は安定して被把持物２を把持することができる。
【０１０６】
さらに、補正後第１載置部押え部間距離５８は、第１載置部押え部間距離２３を基に載置部１２に対して接触部１３ｂが傾いた角度を補正した距離である。同様に、補正後第２載置部押え部間距離５９は、第２載置部押え部間距離２４を基に載置部１４に対して接触部１５ｂが傾いた角度を補正した距離である。従って、載置部１２に対して押え部１３が傾いたときにも傾かないときにもロボットハンド４は品質良く被把持物２を把持することができる。同様に、載置部１４に対して押え部１５が傾いたときにも傾かないときにもロボットハンド４は品質良く被把持物２を把持することができる。
【０１０７】
（第２の実施形態）
次に、ロボットハンドの一実施形態について図８の押え部の支持構造を説明するための模式図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、被把持物２の一方の側面２ａを押圧する押え部が２つの板状の部材により構成されている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１０８】
すなわち、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、ロボットハンド６２は縦部材１０ａと横部材１０ｂからなる第１支持部１０を備えている。横部材１０ｂの−Ｚ側には棒状の載置部１２が設置され、横部材１０ｂと載置部１２とで四角形の枠が形成されている。横部材１０ｂと載置部１２とに囲まれた内側には第１押え部６３及び第２押え部６４が並んで配置されている。
【０１０９】
第１押え部６３は板バネ部６３ａと板バネ部６３ａに接続する接触部６３ｂとを有している。板バネ部６３ａ及び接触部６３ｂは一枚の金属板から形成されている。そして、板バネ部６３ａは横部材１０ｂのＹ側の端に固定されている。同様に、第２押え部６４は板バネ部６４ａと板バネ部６４ａに接続する接触部６４ｂとを有している。板バネ部６４ａと接触部６４ｂとは一枚の金属板から形成されている。そして、板バネ部６４ａは横部材１０ｂのＹ側の端に固定されている。接触部６３ｂ及び接触部６４ｂは被把持物２と接触する部位である。板バネ部６３ａ及び板バネ部６４ａは屈曲及び捻れを生じる部位である。
【０１１０】
そして、載置部１２は一平面に沿って配置され、この平面に沿って接触部６３ｂ及び接触部６４ｂが設置されている。これにより、Ｙ方向から見たとき載置部１２、第１押え部６３及び第２押え部６４が重なるように配置されている。図中Ｙ方向において第１押え部６３の接触部６３ｂと第２押え部６４の接触部６４ｂとの間が位置する場所は載置部１２の中央になっている。従って、図中Ｙ方向において第１押え部６３と第２押え部６４は載置部１２の中央を中心として左右対称の形状となっている。
【０１１１】
板バネ部６３ａ及び板バネ部６４ａにはそれぞれ第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が設置されている。これにより、接触部６３ｂ及び接触部６４ｂが載置部１２に対して曲がる角度と捻じれる角度を検出可能になっている。
【０１１２】
図８（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様にロボットハンド６２は第１支持部１０と対向する場所に第２支持部１１を備えている。そして、第１支持部１０と同様に第２支持部１１には載置部１２と対応する載置部１４が設置されている。さらに、第２支持部１１には第１押え部６３及び第２押え部６４にそれぞれ対応する第１押え部６５及び第２押え部６６が設置されている。
【０１１３】
第１押え部６５及び第２押え部６６の形状はそれぞれ第１押え部６３及び第２押え部６４と同じである。第１押え部６５は板バネ部６５ａと板バネ部６５ａに接続する接触部６５ｂとを有し、板バネ部６５ａは横部材１１ｂのＹ側の端に固定されている。同様に、第２押え部６６は板バネ部６６ａと板バネ部６６ａに接続する接触部６６ｂとを有し、板バネ部６６ａは横部材１１ｂの−Ｙ側の端に固定されている。そして、板バネ部６５ａ及び板バネ部６６ａには第１歪みゲージ１７及び第２歪みゲージ１８が設置されている。本実施形態では被把持物２がロボットハンド６２の中央よりＹ方向に位置する例を示している。
【０１１４】
図８（ｃ）に示すように、間隔調整部９が第１支持部１０と第２支持部１１との間隔を狭くする。これにより、第１押え部６３及び第１押え部６５が被把持物２と接触する。第１押え部６３の接触部６３ｂは板バネ部６３ａを中心にして捻れ、第１押え部６５の接触部６５ｂは板バネ部６５ａを中心にして捻れる。これにより、第１押え部６３の接触部６３ｂ及び第１押え部６５の接触部６５ｂは被把持物２に対して斜めに押圧する。
【０１１５】
図８（ｄ）に示すように、間隔調整部９が第１支持部１０と第２支持部１１との間隔をさらに狭くする。これにより、被把持物２が第１押え部６３及び第２押え部６４に押圧される力が強くなる。被把持物２は第２押え部６４に比べて第１押え部６３により図中−Ｙ方向に強く押圧される。これにより、被把持物２は載置台１上を−Ｙ方向に移動する。そして、被把持物２の−Ｘ方向側は第１押え部６３と第２押え部６４との間に位置する。同様に、被把持物２のＸ方向側は第１押え部６５と第２押え部６６との間に位置する。これにより、Ｙ方向において、被把持物２は第１支持部１０及び第２支持部１１の中央に位置する。
【０１１６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１押え部６３の接触部６３ｂにおいて板バネ部６３ａと第２押え部６４との間に被把持物２が接触するとき、第１押え部６３の板バネ部６３ａが捻れる。これにより、第１押え部６３は回転し接触部６３ｂが被把持物２と接触する面が傾斜する。
【０１１７】
さらに、第１押え部６３を被把持物２側に移動するとき、被把持物２は第１押え部６３の接触部６３ｂの傾斜した面に沿って移動する。これにより、被把持物２は第１押え部６３と第２押え部６４との間に移動する。そして、第１押え部６３と第２押え部６４との間の場所は載置部１２の中央に位置している。従って、ロボットハンド６２は被把持物２を載置部１２の中央の近くに載置するので安定して被把持物を把持することができる。
【０１１８】
（第３の実施形態）
次に、上記実施形態のロボットハンドを備えたロボットについて図９〜図１０を用いて説明する。図９は、ロボットの構造を示す模式正面図である。図９に示すようにロボット７０は、第１アーム７１を備えている。そして、第１アーム７１と接続して第２アーム７２が設置されている。第２アーム７２にはロボットハンド７３が設置されている。
【０１１９】
ロボットハンド７３には上記に記載のロボットハンド４やロボットハンド６２が用いられている。従って、ロボット７０はロボットハンド７３に被把持物２を安定して把持させることが可能となっている。
【０１２０】
図１０は、双腕ロボットの構造を示す模式正面図である。図１０に示すようにロボットとしての双腕ロボット７４は本体部７５を備えている。そして、本体部７５に接続して一対の腕部７６が設置されている。各腕部７６は肩関節部７７、第１リンク７８、肘関節部７９、第２リンク８０、手首関節部８１、ロボットハンド８２がこの順に設置されている。
【０１２１】
ロボットハンド８２には上記に記載のロボットハンド４やロボットハンド６２が用いられている。従って、双腕ロボット７４はロボットハンド８２に被把持物２を安定して把持させることが可能となっている。
【０１２２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ロボット７０が備えるロボットハンド７３は上記に記載のロボットハンド４またはロボットハンド６２である。ロボットハンド４やロボットハンド６２は被把持物２を安定して把持することができる。従って、ロボット７０は、被把持物２を安定して把持することができるロボットハンド４またはロボットハンド６２を備えたロボット７０とすることができる。
【０１２３】
（２）本実施形態によれば、双腕ロボット７４が備えるロボットハンド８２は上記に記載のロボットハンド４またはロボットハンド６２である。ロボットハンド４やロボットハンド６２は被把持物２を安定して把持することができる。従って、双腕ロボット７４は、被把持物２を安定して把持することができるロボットハンド４またはロボットハンド６２を備えた双腕ロボット７４とすることができる。
【０１２４】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、間隔調整部９は第１支持部１０を移動させる第１間隔調整部９ａと第２支持部１１を移動させる第２間隔調整部９ｂとを備えていた。これによらず、間隔調整部９の機能を第１支持部１０と第２支持部１１とを同時に同じ距離を移動させる機能にしても良い。このとき、間隔調整部９は第１支持部１０と第２支持部１１との距離を同時に変える機能を有する。
【０１２５】
駆動方法としては、ステップＳ２の載置部移動工程〜ステップＳ４の距離判定工程を繰り返す。このとき、補正後第１載置部押え部間距離５８と補正後第２載置部押え部間距離５９との一方が判定値５６となるまで繰り返す。次に、補正後第１載置部押え部間距離５８と補正後第２載置部押え部間距離５９とが同じ距離になるようにロボット３を駆動してロボットハンド４を移動させる。そして、ステップＳ２の載置部移動工程〜ステップＳ４の距離判定工程を繰り返す。この方法により、補正後第１載置部押え部間距離５８及び補正後第２載置部押え部間距離５９を判定値５６にすることができる。
【０１２６】
この方法により、ロボットハンド４は被把持物２を安定して把持することができる。さらに、被把持物２を移動させずに載置部１２及び載置部１４を移動するので、少ない力で載置部１２及び載置部１４を移動させることができる。さらに、間隔調整部９は第１支持部１０と第２支持部１１とを同じように移動する機構を備えていれば良いので、移動機構の数を少なくすることができる。
【０１２７】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、ステップＳ４の距離判定工程において補正後第１載置部押え部間距離５８を判定値５６と比較した。そして、補正後第１載置部押え部間距離５８は押え部１３の端と載置部１２とのＸ方向の距離とした。補正後第１載置部押え部間距離５８は押え部１３が被把持物２と接触する場所と載置部１２とのＸ方向の距離としても良い。そして、補正後第１載置部押え部間距離５８は第１角度２１及び第１載置部押え部角度４６と被把持物２の形状データとから算出される。これにより、被把持物２の形状に適した場所に載置部１２及び載置部１４を配置できる。従って、被把持物２の形状によらず安定して被把持物２を把持することができる。
【０１２８】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、縦部材１０ａ及び縦部材１１ａはＺ方向の長さが変わらない部位であった。縦部材１０ａ及び縦部材１１ａに直動機構を設置して、Ｚ方向に伸縮可能な部位にしてもよい。縦部材１０ａを短くするとき、載置部１２が上昇して被把持物２に食い込む。このため載置部１２と被把持物２との相対位置を変わりにくくすることができる。そして、被把持物２が載置台１上を滑りやすいときには、載置部１２と載置部１４とのうち固定したい方の載置部を上昇させる。そして、残りの方の載置部を移動する。これにより、被把持物２を移動させずに一方の載置部を移動させることができる。その結果、精度良く載置部１２及び載置部１４を配置することができる。
【０１２９】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、一対の載置部１２及び載置部１４が対向して配置されていた。例えば、被把持物２が三角板の形状のときには載置部の数は３つでも良い。つまり、被把持物２の形状に合わせて載置部の数を３つ以上にしても良い。被把持物２の形状にあわせて載置部の数を設定しても良い。安定して被把持物２を把持することができる。
【０１３０】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、補正演算部４３が補正後第１載置部押え部間距離５８及び補正後第２載置部押え部間距離５９を算出して間隔制御部４０が間隔調整部９を駆動させて載置部１２及び載置部１４の位置を調整した。これによらず、第１載置部押え部角度４６及び第２載置部押え部角度４７が０度になるようにロボット３がロボットハンド４を移動しても良い。このときにも載置部１２及び載置部１４を位置精度良く配置できるので、ロボットハンド４は品質良く被把持物２を把持することができる。
【０１３１】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、押え部１３の両面に第１歪みゲージ１７が設置された。第１歪みゲージ１７が歪みを感度良く検出できるときには、押え部１３の片面にのみ第１歪みゲージ１７を設置しても良い。第１歪みゲージ１７を節約することができる。第２歪みゲージ１８においても、押え部１３の両面に第２歪みゲージ１８が設置された。第２歪みゲージ１８が歪みを感度良く検出できるときには、押え部１３の片面にのみ第２歪みゲージ１８を設置しても良い。第２歪みゲージ１８を節約することができる。
【０１３２】
第２歪みゲージ１８は直交する２方向に設置された。第２歪みゲージ１８が歪みを感度良く検出できるときには、押え部１３の１方向にのみ第２歪みゲージ１８を設置しても良い。第２歪みゲージ１８を節約することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１…載置台、２…被把持物、３，７０…ロボット、４，７３，８２…ロボットハンド、５…可動部としてのアーム、９…間隔調整部、１２，１４…載置部、１３，１５…押え部、１３ａ，１５ａ…板バネ部、１３ｂ，１５ｂ…接触部、１６…制御部、１７…第１センサー及び検出部としての第１歪みゲージ、１８…第２センサー及び検出部としての第２歪みゲージ、２３…載置部押え部間距離としての第１載置部押え部間距離、２４…載置部押え部間距離としての第２載置部押え部間距離、４６…載置部押え部角度としての第１載置部押え部角度、４７…載置部押え部角度としての第２載置部押え部角度、５６…判定値、５８…補正後距離としての補正後第１載置部押え部間距離、５９…補正後距離としての補正後第２載置部押え部間距離、７４…ロボットとしての双腕ロボット。
【図１】
0005929271.tif 000002
【図２】
0005929271.tif 000003
【図３】
0005929271.tif 000004
【図４】
0005929271.tif 000005
【図５】
0005929271.tif 000006
【図６】
0005929271.tif 000007
【図７】
0005929271.tif 000008
【図８】
0005929271.tif 000009
【図９】
0005929271.tif 000010
【図１０】
0005929271.tif 000011