(57)【要約】【課題】ハンド機構において、対象物の姿勢およびその周囲状況に関わらず、該対象物をより好適に把持する。【解決手段】３本以上の指部を有するハンド機構において、対象物を把持する際に、該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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３本以上の指部を備え、
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ハンド機構。
【請求項２】
前記３本以上の指部のいずれもが、前記状態変更用指部としても前記把持用指部としても機能することが可能に構成された請求項１に記載のハンド機構。
【請求項３】
ベース部をさらに備え、
前記３本以上の指部が前記ベース部において周方向に等角度間隔で配置されており、且つ、前記３本以上の指部がいずれも同一構造である請求項２に記載のハンド機構。
【請求項４】
前記３本以上の指部全ての長さが略同一である請求項３に記載のハンド機構。
【請求項５】
前記指部を４本以上備え、
前記対象物を把持する際には、前記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３本の指部が前記把持用指部として機能する請求項１から４のいずれか一項に記載のハンド機構。
【請求項６】
前記指部が、該指部の軸回りに回転可能に設けられ、且つ、
前記指部が、屈曲および伸展可能な関節部を有し、
前記指部の先端部に接触圧検知手段が設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載のハンド機構。
【請求項７】
前記指部の先端部における、複数の壁面または周囲壁面に前記接触圧検知手段が設けられている請求項６に記載のハンド機構。
【請求項８】
前記指部が、前記関節部を二箇所以上有している請求項６または７に記載のハンド機構。
【請求項９】
前記指部が、該指部の軸回りに回転可能に設けられ、且つ、
前記指部が、屈曲および伸展可能な関節部を有し、
前記指部における前記関節部より先端部側の第１指リンク部よりも、前記指部における前記関節部より前記ベース部側の第２指リンク部の方が長い請求項１から５のいずれか一項に記載のハンド機構。
【請求項１０】
指部を有するハンド機構において、
前記指部が、
ねじ機構によって屈曲および伸展可能な関節部と、
前記屈曲又は伸展可能な範囲を制限するストッパと、
を有し、
前記ストッパが移動可能であるハンド機構。
【請求項１１】
前記ねじ機構が、ウォーム及びウォームホイールを含み、
前記指部が、
基端部と、
前記関節部において前記基端部に接続され、前記関節部の屈曲及び伸展にしたがって前記ウォームホイールの軸回りに前記基端部に対して相対的に回転する指リンク部と、
を有し、
前記ストッパが、前記基端部に設けられる第１ストッパと、前記指リンク部に設けられる第２ストッパと、前記基端部に設けられる第３ストッパと、を含み、
前記関節部が最も伸展したときに、前記第１ストッパと前記第２ストッパとが当接することにより、前記関節部が伸展可能な範囲を制限し、
前記関節部が最も屈曲したときに、前記第３ストッパと前記第２ストッパとが当接することにより、前記関節部が屈曲可能な範囲を制限し、
前記第２ストッパにおいて、前記第１ストッパに当接する箇所と、前記第３ストッパに当接する箇所とが異なる、
請求項１０に記載のハンド機構。
【請求項１２】
請求項１から１１のいず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前記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、
前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記制御装置が、前記ハンド機構の前記３本以上の指部のうち前記状態変更用指部として選択した指部を前記対象物に接触させるとともに、該状態変更用指部として選択した指部によって前記対象物の姿勢および／または位置を変更することで前記対象物の状態を所定の把持可能状態とし、さらに、該所定の把持可能状態となった前記対象物を前記ハンド機構の前記３本以上の指部のうち前記把持用指部として選択した指部によって把持させる把持システム。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のハンド機構を制御する制御装置に、
前記ハンド機構の前記３本以上の指部のうち前記状態変更用指部として選択した指部を前記対象物に接触させるステップと、
前記対象物に接触させた前記状態変更用指部によって前記対象物の姿勢および／または位置を変更することで前記対象物の状態を所定の把持可能状態とするステップと、
前記所定の把持可能状態となった前記対象物を前記ハンド機構の前記３本以上の指部のうち前記把持用指部として選択した指部によって把持させるステップと、を実行させる把持プログラム。
【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、把持システム、および把持プログラムに関する。
【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】
一般に、ハンド機構によって対象物を把持する場合、該対象物の姿勢やその周囲状況が該ハンド機構による把持に適した状態となるように該対象物を予め設置しておく必要がある。しかしながら、様々な対象物に対して、また、様々な状況下において、ハンド機構を使用することを考慮した場合、対象物の設置状態および設置状況による制約は出来るだけ少なくすることが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ハンド機構において、対象物の姿勢およびその周囲状況に関わらず、該対象物をより好適に把持することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るハンド機構は、３本以上の指部を備え、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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ハンド機構において、対象物の姿勢およびその周囲状況に関わらず、該対象物をより好適に把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例に係るロボットアームの概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るハンド機構の斜視図である。
【図３】実施例に係るハンド機構の上面図である。
【図４】実施例に係るハンド機構の指部の側面図である。
【図５】実施例に係るハンド機構の指部の先端部側を図４の矢印Ａの方向から見た図である。
【図６】実施例に係るハンド機構の、ベース部における指部の接続部近傍部分の内部構造、および、指部における基端部および第２関節部の内部構造を示す図である。
【図７】実施例に係るハンド機構の、指部における第１関節部および第２指リンク部の内部構造を示す図である。
【図８】実施例に係るハンド機構の指部における第２関節部の可動範囲を示す図である。
【図９】実施例に係るハンド機構の指部における第１関節部の可動範囲を示す図である。
【図１０】実施例に係るハンド機構の指部の第１リンク部における感圧センサの配置を示す図である。
【図１１】実施例に係るアーム制御装置およびハンド制御装置に含まれる各機能部を示すブロック図である。
【図１２】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１３】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１４】実施例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１５】実施例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１６】実施例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１７】実施例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１８】実施例に係るハンド機構の動作の第１の他の例を示す第一の図である。
【図１９】実施例に係るハンド機構の動作の第１の他の例を示す第二の図である。
【図２０】実施例に係るハンド機構の動作の第２の他の例を示す第一の図である。
【図２１】実施例に係るハンド機構の動作の第２の他の例を示す第二の図である。
【図２２】実施例に係るハンド機構によって対象物を把持する際の制御フローを示すフローチャート。
【図２３】実施例に係るストッパの概略構成を示した図である。
【図２４】実施例に係る第２関節部が最も伸展したときの第２関節部付近の断面図である。
【図２５】実施例に係る第２関節部が最も屈曲したときの第２関節部付近の断面図である。
【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、３本以上の指部を備えている。ここで、ハンド機構によって対象物を把持する際には、指部によって該対象物を挟み込むために該対象物において該指を接触させる部分である所定の把持箇所が該指部の接触が可能な状態で露出している必要がある。しかしながら、対象物を収納している容器の壁面や、複数の対象物が互いに接触した状態で並べられている場合の他の対象物のような、対象物を把持する際に障害物となる物が近接した状態で該対象物が設置されている状況下においては、該対象物における所定の把持箇所が指部の接触が可能な状態で露出していない場合もある。このような場合、対象物がそのままの状態では、該対象物をハンド機構によって把持するのが困難である。ただし、このような場合でも、対象物の姿勢または位置を変更することで該対象物と障害物との間隔を大きくすれば、該対象物における所定の把持箇所を露出させることができる。そして、このようにして対象物における所定の把持箇所を露出させた状態で、該把持箇所に指部を接触させて該対象物を該指部によって挟み込めば、ハンド機構によって対象物を把持することができる。
【００１０】
そこで、本発明に係るハンド機構では、対象物を把持する際に、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または位置を変更する状態変更用指部として機能する。対象物における所定の把持箇所が指部の接触が可能な状態で露出していない場合であっても、状態変更用指部を対象物に接触させることは可能である。さらに、状態変更用指部を対象物に接触させれば、該状態用指部によって対象物の姿勢または位置を変更することができる。そして、対象物と障害物との間隔が大きくなるように該対象物の姿勢または位置を変更することで、上記のとおり、該対象物における所定の把持箇所を露出させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るハンド機構では、対象物を把持する際に、状態変更用指部として機能してい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または位置が変更された状態の対象物を把持する把持用指部として機能する。つまり、対象物を把持する際に、状態変更用指部によって対象物の姿勢または位置が変更されることで露出した該対象物における所定の把持箇所に把持用指部が接触する。そして、把持用指部によって対象物が把持される。
【００１２】
ハンド機構が、上記のような状態変更用指部と把持用指部とを備えることで、対象物の姿勢およびその周囲状況に関わらず、該対象物を該ハンド機構によって把持することが可能となる。
【００１３】
＜実施例＞
以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
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。
【００１５】
＜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。
【００１６】
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。
【００１７】
＜ハンド機構＞
次に、ハンド機構２の構成について図２から図１０に基づいて説明する。図２はハンド機構２の斜視図である。図３はハンド機構２の上面図である。なお、図３において、矢印は、各指部２１の回転可動範囲を示している。図２および図３に示すように、ハンド機構２においては、ベース部２０に４本の指部２１が、ハンド機構２の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち９０ｄｅｇ間隔）に配置されている。また、４本の指部２１は全て同一の構造を有し且つ同一の長さである。但し、各指部２１の動作は、それぞれ独立して制御される。
【００１８】
図４から図１０は、ハンド機構２の指部２１の構成およびその駆動機構について説明するための図である。図４は指部２１の側面図である。なお、図４では、ベース部２０が透過された状態で記載されており、ベース部２０の内部に位置する指部２１の一部の内部構造をも示している。また、図５は、指部２１の先端部側を図４の矢印Ａの方向から見た図である。なお、図４および図５では、後述する指部２１の第２指リンク部２１２の一部が透過された状態で記載されており、該第２指リンク部２１２の内部構造をも示されている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
また、図２、図４、図５、および図１０に示すように、本実施例では、指部２１の第１指リンク部２１１の先端側に感圧センサ７０が設けられている。感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１の先端部に作用する外力（圧力）を検出するセンサである。また、図４に示すように、感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１における、第１関節部２２の屈曲方向側の壁面（以下、「屈曲側壁面」と称する場合もある。）２１５および伸展方向側の壁面（以下、「伸展側壁面」と称する場合もある。）２１６の両面に設けられている。ここで、本実施例では、第１指リンク部２１１の先端側における屈曲側壁面２１５は曲面状に形成されている。そこで、図１０に示すように、第１指リンク部２１１の先端側における屈曲側壁面２１５には、複数の感圧センサ７０をその曲面形状に沿って並べて設置してもよい。なお、感圧センサ７０としては、圧電式やひずみゲージ式、静電容量式等、周知のどのような方式のセンサを用いてもよい。また、本実施例においては、感圧センサ７０が、本発明に係る「接触圧検知手段」に相当する。
【００２５】
＜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１１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１１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。
【００２６】
アーム制御装置４２は、アーム機構３の各関節部に設けられたモータを駆動するための駆動信号を生成する複数のドライバを含み、各ドライバからの駆動信号が対応する各モータに供給されるように構成される。また、アーム制御装置４２は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータを含んでいる。そして、アーム制御装置４２は、機能部として、アーム制御部４２０およびモータ状態量取得部４２１を有している。これらの機能部は、アーム制御装置４２に含まれるコンピュータにおいて所定の制御プログラムが実行されることで形成される。
【００２７】
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。
【００２８】
また、ハンド制御装置４３は、ハンド機構２に設けられた各モータを駆動するための駆動信号を生成する複数のドライバを含み、各ドライバからの駆動信号が対応する各モータに供給されるように構成される。また、ハンド制御装置４３は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータを含んでいる。そして、ハンド制御装置４３は、機能部として、対象物情報取得部４３０、ハンド制御部４３１、モータ状態量取得部４３２、センサ情報取得部４３３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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
さらに、ハンド制御装置４３はセンサ情報取得部４３３を有している。センサ情報取得部４３３には、ハンド機構２の各指部２１の第１指リンク部２１１に設けられた感圧センサ７０の検出値が入力される。そして、ハンド制御部４３１は、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の検出値に基づいて、各指部２１の対象物への接触を検知でき、その検知信号に基づいて各指部２１における各モータ５１、５２、５３を制御することもできる。
【００３２】
＜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１２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１３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１２および図１３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１２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。
【００３３】
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つの面のうち少なくとも２つの面を所定の把持面（所定の把持箇所に相当）とし、該所定の把持面それぞれにハンド機構２のいずれかの指部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。
【００３４】
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のいずれかの指部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１３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１３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１３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。
【００３５】
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。
【００３６】
以下、本実施例において、図１３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１４から図１７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をとし、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１４および図１５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１６および図１７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。
【００３７】
図１３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１４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の第１指リンク部２１１Ａの対象物１０への接触は、該第１指リンク部２１１Ａに設けられた感圧センサ７０によって検知することができる。また、このときに、第１指部２１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に接触させた状態では、ハンド機構２における他の指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、対象物１０には接触していない。
【００３８】
そして、次に、図１５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。
【００３９】
そして、次に、図１６および図１７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１６および図１７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。また、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。なお、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によって検知することができる。
【００４０】
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、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場合であっても、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することができる。そして、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ることができる。その結果、対象物１０の所定の把持面に、ハンド機構２における、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）を接触させることが可能となる。そのため、ハンド機構２において把持用指部として機能する３本の指部によって対象物１０を挟み込むことが出来るようになり、以て該対象物１０を把持することが可能となる。
【００４１】
さらに、本実施例に係るハンド機構２は４本の指部２１を備えており、そのうち状態変更用指部として機能している１本の指部によって対象物１０の姿勢が変更されている状態においても、他の３本の指部を把持用指部として機能させて対象物１０を把持することができる。なお、本実施例に係るハンド機構２は必ずしも４本の指部２１を備えている必要はない。つまり、ハンド機構２が少なくとも３本の指部２１を備えていれば、状態変更用指部として機能する１本の指部以外の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１０を把持することができる。ただし、上記のように、ハンド機構２が４本の指部２１を備えていれば、１本の指部２１が状態変更用指部として機能している状態であっても、３本の指部２１を把持用指部として機能させることができる。そして、図１６および図１７に示すように、３本の指部２１によって対象物１０を挟み込むことで、把持された状態の対象物１０にモーメントが作用することを抑制することができる。つまり、３本の指部２１を把持用指部として機能させることによって、対象物１０をより安定した状態で把持することができる。
【００４２】
また、本実施例に係るハンド機構２では、４本の指部２１が、ベース部２０において周方向に等角度間隔で配置されている。そして、４本の指部２１のいずれもが同一構造であり、さらに、その長さも同一である。そのため、４本の指部２１のいずれも同様の動作が可能であり、且つ、対象物１０に対して同様の動作を行った場合における該対象物１０に対する作用も同一である。したがって、ハンド機構２においては、４本の指部２１のいずれもが、状態変更用指部としても把持用指部としても機能することが可能である。つまり、上述の例では第１指部２１Ａが状態変更用指部として機能したが、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄのいずれか１本を状態変更用指部として機能させ、第１指部２１Ａを含む他の指部を把持用指部として機能させることもできる。そのため、状態変更用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した上でで、把持用指部によって該対象物１０を把持する場合に、該対象物１０に対するハンド機構２の位置や姿勢に関し制約を受けることを可及的に抑制することができる。
【００４３】
また、本実施例に係るハンド機構２によれば、一つの該ハンド機構２によって、対象物１０の姿勢を所定の把持可能状態に変更しつつ該対象物１０を把持することができる。したがって、本実施例とは異なり、対象物を把持するハンド機構とは別個の装置を用いて該対象物の姿勢を所定の把持可能状態に変更し、その後で該ハンド機構によって該対象物を把持するような場合に比べて、タクトタイムを短縮することができる。
【００４４】
なお、ハンド機構２における４本の指部２１のうち、どの指部を状態変更用指部として機能させ、どの指部を把持用指部として機能させるかについては、ユーザーが適宜選択してもよく、また、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいてハンド制御部４３１が選択してもよい。
【００４５】
また、本実施例に係るハンド機構２においては、５本以上の指部２１を有する構成を採用してもよい。このような場合でも、５本以上の指部２１をベース部２０において周方向
に等角度間隔で配置するとともに、いずれの指部２１も同一構造としてもよい。そして、５本以上の指部２１のいずれもが、状態変更用指部としても把持用指部としても機能することが可能な構成としてもよい。
【００４６】
また、本実施例においては、状態変更用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際にも、把持用指部によって対象物１０を把持する際にも、各指部２１の先端部の該対象物１０への接触を、各指部２１の第１指リンク部２１１に設けられた感圧センサ７０によって検知する必要がある。そのためには、感圧センサ７０が対象物１０に確実に接触する必要がある。ここで、ハンド機構２においては、上述したとおり、各指部２１が、該指部２１の軸回りに回転可能にベース部２０に取り付けられている。また、各指部２１には二箇所の関節部２２、２３が形成されている。さらに、二箇所の関節部２２、２３はいずれも屈曲および伸展可能に形成されている。指部２１がこのように構成されることで、該指部２１全体としてその動作の自由度が比較的高く且つその可動範囲も比較的大きくなっている。そのため、指部２１の先端部を対象物１０に接触させる際に、その接触角度（接触方向）を適宜調整することができる。したがって、指部２１の第１指リンク部２１１に設けられた感圧センサ７０をより確実に対象物１０に接触させることができる。
【００４７】
なお、指部２１に形成される関節部は必ずしも二箇所である必要はなく、一箇所であってもよい。しかしながら、指部２１において関節部を二箇所に設けることで、関節部が一箇所のみの場合に比べて、該指部２１全体として、その動作の自由度をより高くでき、且つ、その可動範囲をより大きくすることができる。また、指部２１において関節部を三箇所以上に設けてもよい。
【００４８】
さらに、本実施例に係るハンド機構２では、各指部２１の第１指リンク部２１１における屈曲側壁面２１５および伸展側壁面２１６の両面に感圧センサ７０が設けられている。このような構成により、第１指リンク部２１１における屈曲側壁面２１５が対象物１０に接触した場合でも、第１指リンク部２１１における伸展側壁面２１６が対象物１０に接触した場合でも、その接触を感圧センサ７０によって検知することができる。したがって、指部２１の第１指リンク部２１１における屈曲側壁面２１５および伸展側壁面２１６のどちらを対象物１０に接触させた状態でも、該指部２１によって、該対象物１０の姿勢を変更させたり、該対象物１０を把持したりすることができる。
【００４９】
また、上述したように、本実施例に係るハンド機構２では、各指部２１において、第１指リンク部２１１よりも第２指リンク部２１２の方が長くなっている。このような構成によれば、図１６および図１７に示すように、対象物１０の姿勢を変更させることで形成された、該対象物１０と、隣接する対象物１０´との間の空間（隙間）に、把持用指部の先端部を入れ込んでから該対象物１０を該把持用指部によって把持しようとした場合に、把持用指部として機能する指部の第１指リンク部２１１を該空間に入れ込むことがより容易となる。また、ハンド機構２における３本の指部２１によって対象物１０を挟み込んだ場合に、第２指リンク部２１２よりも第１指リンク部２１１の方が長くなっている構成に比べて、対象物１０に対し各指部２１による押圧力をより安定的に作用させることができる。そのため、ハンド機構２によって対象物１０をより安定的に把持することができる。
【００５０】
なお、上記においては、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いない場合を例に挙げて説明した。しかしながら、対象物１０の所定の把持面にハンド機構２の指部２１を接触させようとした場合に障害物となり得る物は他の対象物１０´に限られない。例えば、対象物１０を収納する容器の壁面に接触した状態で該対象物１０が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いない場合、該容器の壁面が障害物となる。そして、このような場合
であっても、ハンド機構２によって対象物１０を把持する際に、上記と同様の把持手順を適用することで、該対象物１０を把持することができる。
【００５１】
＜対象物の状態変更の他の例＞
ここで、本実施例に係るハンド機構２を用いて対象物を把持する際に該対象物の状態を所定の把持可能状態とする場合における該ハンド機構２の動作は図１４および図１５に示すような動作に限られるものではない。以下、対象物の状態を所定の把持可能状態とする場合におけるハンド機構２の動作の他の例について図１８から図２１に基づいて説明する。図１８および図１９は、ハンド機構２の動作の第１の他の例を示す図である。図２０および図２１は、ハンド機構２の動作の第２の他の例を示す図である。
【００５２】
図１８では、直方体の対象物１１が、他の対象物１１´と互いに接触した状態で並べられて配置されている。そして、対象物１１では、他の対象物１１´と接触している面Ｓ５と、該面Ｓ５の反対側の面Ｓ６が、所定の把持面として設定されている。つまり、対象物１１の一方の把持面Ｓ５が露出していない状態となっている。そのため、図１８に示す状態のままでは、対象物１１の一方の把持面Ｓ５にハンド機構２の指部２１を接触させることができない。
【００５３】
この図１８に示すような場合においても、ハンド機構２によって対象物１１を把持するためには、先ず対象物１１の状態を所定の把持可能状態とする必要がある。そこで、この場合でも、ハンド機構２の４本の指部２１のうち第１指部２１Ａを状態変更用指部として対象物１１の姿勢を変更する。なお、図１８および図１９においては、第１指部２１Ａ以外のハンド機構２の図示を省略している。
【００５４】
そして、図１８では、第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを、対象物１１の上面Ｓ４における他方の把持面Ｓ６側の端部近傍に接触させる。そして、そのまま対象物１１の上面Ｓ４を第１指部２１Ａによって押圧することで、該対象物１１を白抜き矢印で示す方向に旋回させる。そうすることで、図１９に示すように、対象物１１の一方の把持面Ｓ５側が持ち上がって該対象物１１が傾いた状態となる。これにより、対象物１１における他方の把持面Ｓ６のみならず一方の把持面Ｓ５にも、ハンド機構２における把持用指部として機能する指部が接触可能となる。つまり、対象物１１の状態が所定の把持可能状態となる。なお、図１８および図１９に示すように対象物１１の姿勢を変更する場合においても、ハンド機構２の４本の指部２１のうち第１指部２１Ａ以外の指部を状態変更用指部として用いることもできる。
【００５５】
また、図２０では、直方体の対象物１２が、他の対象物１２´と互いに接触した状態で並んで配置されている。そして、対象物１２では、他の対象物１２´と接触している面Ｓ５と、該面Ｓ５の反対側の面Ｓ６が、所定の把持面として設定されている。つまり、図２０に示す状態のままでは、対象物１２の一方の把持面Ｓ５にハンド機構２の指部２１を接触させることができない。
【００５６】
そこで、この場合は、ハンド機構２の４本の指部２１のうち第１指部２１Ａを状態変更用指部として対象物１２の位置を変更する。なお、図２０および図２１においては、第１指部２１Ａ以外のハンド機構２の図示を省略している。
【００５７】
そして、図２０では、第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを、対象物１２の他方の把持面Ｓ６における上方部分に接触させる。そして、そのまま、第１指部２１Ａによって対象物１２の他方の把持面Ｓ６を押圧することで該対象物１２を対象物１２´に押し当てつつ、該第１指部２１Ａによって該対象物１２の位置を白抜き矢印で示す方向にずらす。そうすることで、図２１に示すように、対象物１２の位置が上方に移動し、その結果、
該対象物１２が、対象物１２´の上面Ｓ４の高さよりも上方に突出した状態となる。つまり、対象物１２の一方の把持面Ｓ５の上方部分が露出した状態となる。これにより、対象物１２における他方の把持面Ｓ６のみならず一方の把持面Ｓ５にも、ハンド機構２における把持用指部として機能する指部が接触可能となる。つまり、対象物１２の状態が所定の把持可能状態となる。なお、図２０および図２１に示すような場合においても、ハンド機構２の４本の指部２１のうち第１指部２１Ａ以外の指部を状態変更用指部として用いることもできる。
【００５８】
上記の図１８〜２１にも示すとおり、本実施例に係るハンド機構２によれば、４本の指部２１が、その動作の自由度が比較的高く且つその可動範囲も比較的大きくなるように構成されているため、状態変更用指部として機能する指部を用いた多様な動作によって対象物の状態を所定の把持可能状態に変更することができる。さらに、それぞれの動作により所定の把持可能状態となった対象物を、把持用指部として機能する指部を用いて把持することができる。
【００５９】
＜制御フロー＞
次に、ハンド機構２によって対象物を把持する際の制御フローついて図２２に示すフローチャートに基づいて説明する。この制御フローは、アーム制御装置４２及びハンド制御装置４３において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。本フローでは、先ずＳ１０１において、今回の把持対象となる対象物についての対象物情報が対象物情報取得部４３０によって取得される。
【００６０】
次に、Ｓ１０２において、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選択した指部を対象物に接触させる。このとき、Ｓ１０１で対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて、現状の対象物において指部を接触させることが可能な壁面を選択し、該選択された対象物の壁面に状態変更用指部を接触させる。次に、Ｓ１０３において、対象物に接触させた状態変更用指部によって対象物の姿勢および／または位置を変更することで、該対象物の状態を所定の把持可能状態に変更させる。次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３の処理が実行されることで所定の把持可能状態となった対象物を、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以外の指部であって把持用指部として選択した指部によって把持する。このとき、対象物における所定の把持面にハンド機構２の把持用指部を接触させた上で、該把持用指部によって該対象物を把持する。
【００６１】
上記制御フローにおける各ステップがアーム制御装置４２及びハンド制御装置４３よって実行されることで、対象物の姿勢およびその周囲状況に関わらず、該対象物をハンド機構２によって把持することが可能となる。
【００６２】
なお、本実施例に係るハンド機構２によれば、全ての所定の把持面が該ハンド機構２の指部２１による接触可能に露出した状態で対象物が配置されている場合、当然のことながら、該対象物の状態を変更することなく、指部２１を所定の把持面に接触させて該対象物を把持することができる。また、この場合は、４本の指部２１全てを把持用指部として、該４本の指部２１で対象物を挟み込んで該対象物を把持することもできる。
【００６３】
＜ハンド機構の変形例＞
上記のように、第２関節部２３の内部には、ねじ機構として、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。
【００６４】
第２モータ５２の駆動力により図７に示した可動範囲内で第２関節部２３が屈曲および伸展するときの可動範囲の両端位置において、第２指リンク部２１２の回転を物理的に制限するためのストッパを設けている。図２３は、ストッパ２３０の概略構成を示した図である。ストッパ２３０は、基端部２１３に設けられる第１ストッパ２３１と、第２指リンク部２１２に設けられる第２ストッパ２３２と、基端部２１３に設けられる第３ストッパ２３３と、を含んで構成されている。
【００６５】
第１ストッパ２３１は、基端部２１３においてウォームホイール６３の外側を覆う外周面６３１であって、第２指リンク部２１２の回転軸を中心として形成される外周面６３１上に、該外周面６３１から突出するように設けられている。この外周面６３１の中心軸は、ウォームホイール６３の中心軸と一致している。また、第２ストッパ２３２は、第２指リンク部２１２の側面であって第２関節部２３が伸展する際の進行方向を向く面に設けられている。さらに、第２ストッパ２３２は、第２関節部２３の伸展時に基端部２１３の外周面６３１から離間しつつ外周面６３１に沿って回転する箇所に設けられている。第２ストッパ２３２と外周面６３１との距離は、第１ストッパ２３１の外周面６３１からの突出量よりも小さい。第２ストッパ２３２は、第２指リンク部２１２にボルト２３４を用いて固定されている。なお、第１ストッパ２３１は、基端部２１３の外周面６３１に溶接またはボルトによって固定してもよく、または、外周面６３１に第１ストッパ２３１を形成してもよい。
【００６６】
図２４は、第２関節部２３が最も伸展したときの第２関節部２３付近の断面図である。第２ストッパ２３２と外周面６３１との距離が、第１ストッパ２３１の外周面６３１からの突出量よりも小さいために、第２関節部２３が最も伸展したときに、第２ストッパ２３２の第１当接部２３２１が第１ストッパ２３１に当接する。この第１当接部２３２１は、第２指リンク部２１２の軸方向の基端部２１３側における第２ストッパ２３２の端部に形成される面であって第２指リンク部２１２の軸方向と直交する面である。この第１当接部２３２１の形状は、第１ストッパ２３１の形状に合わせて形成され、第２関節部２３が最も伸展したときに、第１当接部２３２１に係る平面と第１ストッパ２３１に係る平面とが平行になって当接するように形成される。このように、第２関節部２３がこれ以上伸展しないように、第１ストッパ２３１が物理的な制限を加えている。第２ストッパ２３２が第１ストッパ２３１に当接した状態で、ボルト２３４を外すことにより、第２ストッパ２３２は、ボルト２３４の軸方向に移動可能である。
【００６７】
一方、図２５は、第２関節部２３が最も屈曲したときの第２関節部２３付近の断面図である。第２関節部２３が最も屈曲したときに、第２ストッパ２３２の第１当接部２３２１とは異なる第２当接部２３２２が、基端部２１３の外面６３２に当接する。この外面６３２は、ベース部２０から突出する基端部２１３の頂面であって、ベース部２０の頂面と平行になるように形成されており、外周面６３１の接線上に形成されている。なお、第２ストッパ２３２が当接する外面６３２を第３ストッパ２３３とする。第２関節部２３が伸展している場合には、第２ストッパ２３２と外周面６３１との距離が一定に維持されるが、第２関節部２３が屈曲する場合には、屈曲する角度が大きくなるほど、第２ストッパ２３２と外面６３２との距離が短くなる。そして、第２関節部２３が最も屈曲したときに、第２ストッパ２３２の第２当接部２３２２が第３ストッパ２３３に当接する。第２当接部２３２２は、第２指リンク部２１２の中心軸側を向くように形成される面であって、第２指リンク部２１２の軸方向に対して傾斜する面である。この第２当接部２３２２の形状は、第３ストッパ２３３の形状に合わせて形成され、第２関節部２３が最も屈曲したときに、
第２当接部２３２２に係る平面と第３ストッパ２３３に係る平面とが平行になって当接するように形成される。このように、第２関節部２３がこれ以上屈曲しないように、第３ストッパ２３３が物理的な制限を加えている。第２ストッパ２３２が第３ストッパ２３３に当接した状態で、ボルト２３４を外すことにより、第２ストッパ２３２は、ボルト２３４の軸方向に移動可能である。
【００６８】
このように、第２関節部２３が最も伸展したときに、第２ストッパ２３２が第１ストッパ２３１に当接し、第２関節部２３が最も屈曲したときに、第２ストッパ２３２が第３ストッパ２３３に当接するように、ストッパ２３０が形成されている。これらストッパ２３０によって、第２関節部２３の屈曲及び伸展の可動範囲を制限することができる。なお、ハンド機構２においては、通常、第２ストッパ２３２が第１ストッパ２３１及び第３ストッパ２３３に当接しないようにハンド制御装置４３によって制御されている。ハンド制御装置４３は、第２関節部２３が屈曲も伸展もしていない状態の位置である基準位置を記憶しており、この基準位置からの第２指リンク部２１２の回転角度が、第２ストッパ２３２が第１ストッパ２３１及び第３ストッパ２３３に当接しない回転角度となるように、第２モータ５２を制御している。
【００６９】
しかし、ハンド制御装置４３の電源が切られるなどによって第２指リンク部２１２の基準位置がメモリから消去されたり、ハンド機構２の使用時間が長くなることによって実際の基準位置とメモリに記憶している基準位置とにずれが生じたりすることがある。このような場合には、第２ストッパ２３２が第１ストッパ２３１または第３ストッパ２３３に当接することがある。第２ストッパ２３２が第１ストッパ２３１または第３ストッパ２３３に当接した状態でウォーム６４に駆動力が供給されていると、ウォーム６４とウォームホイール６３との間の接触部分の荷重が大きくなることにより摩擦力が大きくなる。そのため、ウォーム６４を逆方向に回転させることが困難となり、第２関節部２３がロックされた状態となって第２関節部２３の屈曲及び伸展が困難となり得る。
【００７０】
これに対して、本実施例に係る第２ストッパ２３２は、移動可能に構成されている。すなわち、第２ストッパ２３２を固定しているボルト２３４を外すことにより、第２ストッパ２３２が着脱可能（すなわち、移動可能）になる。第２関節部２３がロックされた場合に第２ストッパ２３２を移動させることにより、第２ストッパ２３２が第１ストッパ２３１または第３ストッパ２３３に当接していない状態となる。これにより、ウォーム６４とウォームホイール６３との間の接触部分の荷重が低下して摩擦力が小さくなるため、ロックを解消する方向にウォーム６４が回転可能となる。このようにして、第２関節部２３のロックを解消することができる。このロックを解消した後に、ボルト２３４を用いて第２ストッパ２３２を第２指リンク部２１２に再度取り付ける。
【００７１】
なお、ストッパ２３０の形状は、上記形状に限らず、第２関節部２３の屈曲側及び伸展側の夫々において、基端部２１３に対する第２指リンク部２１２の相対的な回転を物理的に制限する形状であればよい。また、本実施例では、１つの第２ストッパ２３２が、第２関節部２３の屈曲側及び伸展側の夫々において、第２指リンク部２１２の回転を物理的に制限しているが、これに代えて、第２指リンク部２１２の回転を屈曲側と伸展側とで別々に制限するストッパを第２指リンク部２１２に２つ設け、夫々が移動可能に構成されていてもよい。すなわち、第１ストッパ２３１と、第３ストッパ２３３との夫々に異なるストッパが当接してもよい。また、本実施例では、第２ストッパ２３２が移動可能に構成されているが、これに代えて、第１ストッパ２３１及び第３ストッパ２３３が移動可能に構成されていてもよい。また、全てのストッパ２３０が移動可能に構成されていてもよい。また、上記説明では、屈曲側及び伸展側の夫々において、第２指リンク部２１２の回転を物理的に制限しているが、屈曲側または伸展側の一方のみにおいて第２指リンク部２１２の回転を物理的に制限する構成であってもよい。すなわち、第１ストッパ２３１または第３
ストッパ２３３の一方を省略してもよい。
【００７２】
また、本実施例では、第２ストッパ２３２を固定しているボルト２３４を外すことにより、第２ストッパ２３２が移動可能になるが、第２ストッパ２３２を移動可能にする構造はこれに限らない。例えば、第２ストッパ２３２が回転したり、進退したりすることにより、第２ストッパ２３２が移動してもよい。また、第２ストッパ２３２を固定するのはボルト２３４に限らず、他の公知の固定手段を用いることができる。
【００７３】
なお、上記のストッパ２３０は、対象物を把持する際に、対象物の姿勢および／または位置を変更しない場合のハンド機構においても適用可能である。また、上記のストッパ２３０は第２関節部２３に設けられているが、他の関節部においてウォーム及びウォームホイールを用いた回転が行われる場合には、その間接部にストッパを設けることもできる。また、ねじ機構としてウォームホイール６３及びウォーム６４を例に挙げて説明したが、セルフロックが可能なねじ機構であればウォームホイール６３及びウォーム６４以外にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１・・・ロボットアーム、２・・・ハンド機構、２０・・・ベース部、２１・・・指部、２２・・・第１関節部、２３・・・第２関節部、２１１・・・第１指リンク部、２１２・・・第２指リンク部、２１３・・・基端部、３・・・アーム機構、３０ａ・・・第１関節部、３０ｂ・・・第２関節部、３０ｃ・・・第３関節部、３０ｄ・・・第４関節部、３０ｅ・・・第５関節部、３０ｆ・・・第６関節部、３１・・・第１アームリンク部、３２・・・第２アームリンク部、３３・・・第３アームリンク部、３４・・・第４アームリンク部、３５・・・第５アームリンク部、３６・・・接続部材、４・・・台座部、４２・・・アーム制御装置、４２０・・・アーム制御部、４２１・・・モータ状態量取得部、４３・・・ハンド制御装置、４３０・・・対象物情報取得部、４３１・・・ハンド制御部、４３２・・・モータ状態量取得部、４３３・・・センサ情報取得部、５１・・・第１モータ、５２・・・第２モータ、５３・・・第３モータ、６１、６２・・・傘歯車、６３・・・ウォームホイール、６４・・・ウォーム、６５、６６・・・歯車、７０・・・感圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図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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