(57)【要約】 【課題】実測した把持対象物の変形率に基づき、長期に渡り高精度に把持装置の把持力制御を行えるようにする。【解決手段】ロボットハンド（２１）の複数のフィンガ（２３ａ、２３ｂ）を相対変位させて特定のワーク（Ｗ）またはそのワークと同じ材質および形状の部材を把持させた時の、前記フィンガの相対変位量と、把持力と、を関係づける変化率を取得する。そして、特定のワーク（Ｗ）の識別情報と関連づけて記憶する（Ｐ１、Ｐ２）。ワークを把持する時、把持ワークの識別情報に関連づけて記憶した変化率に基づき前記フィンガによる把持力が目標把持力となるよう前記フィンガの相対変位を制御する。【選択図】図６
2018069381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置によって、把持装置の複数の把持部の相対変位を制御し、前記把持部によって対象物を把持する把持装置の制御方法において、
前記制御装置が、前記複数の把持部を相対変位させて特定の対象物またはその対象物と同じ材質および形状の部材を把持させた時の、前記複数の把持部の相対変位量と、把持力と、を関係づける変形率を取得し、前記特定の対象物の識別情報と関連づけて記憶装置に格納する変形率取得工程と、
前記制御装置が、前記把持装置で把持対象物を把持する場合、前記把持対象物の識別情報に関連づけられ前記記憶装置に格納された前記変形率に基づき前記複数の把持部に前記把持対象物を把持させる把持力が目標把持力となるよう前記複数の把持部の相対変位を制御する把持制御工程と、
を含む把持装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の把持装置の制御方法において、前記変形率取得工程に先立ち、前記制御装置は、
前記複数の把持部を相対変位させて異なる複数の標準対象物を把持させた時の、複数の前記把持部のいずれかに装着した力センサで検出した把持力と、前記複数の把持部の相対変位量と、を関係づける変形率、および、前記複数の把持部の相対変位速度の減速度の写像関係を取得する写像関係取得工程と、
を実行し、
前記変形率取得工程においては、特定の対象物またはその対象物と同じ材質および形状の部材を把持させ、その際の前記複数の把持部の相対変位速度の減速度に基づき、前記写像関係取得工程で取得した前記写像関係を用いて、前記特定の対象物の変形率を取得し、前記識別情報と関連づけて記憶装置に格納する把持装置の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の把持装置の制御方法において、前記変形率取得工程または前記把持制御工程においては、前記力センサが前記把持部より取り外されている把持装置の制御方法。
【請求項４】
請求項２に記載の把持装置の制御方法において、前記制御装置が、前記減速度を前記複数の把持部の相対変位速度を微分することにより検出する把持装置の制御方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の前記制御装置に、前記各工程を実行させるための把持装置の制御プログラム。
【請求項６】
請求項５に記載の制御プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項７】
相対変位することにより対象物を把持する複数の把持部と、
前記複数の把持部の相対変位を制御する制御装置と、
を備えた把持装置において、
前記制御装置は、
前記複数の把持部を相対変位させて特定の対象物またはその対象物と同じ材質および形状の部材を把持させた時の、前記複数の把持部の相対変位量と、把持力と、を関係づける変形率を取得し、前記特定の対象物の識別情報と関連づけて記憶装置に格納する変形率取得を行い、
前記把持装置で把持対象物を把持する場合、前記把持対象物の識別情報に関連づけられ前記記憶装置に格納された前記変形率に基づき前記複数の把持部に前記把持対象物を把持させる把持力が目標把持力となるよう前記複数の把持部の相対変位を制御する把持力制御を実行する把持装置。
【請求項８】
請求項７に記載の把持装置において、前記変形率取得に先立ち、前記制御装置は、
前記複数の把持部を相対変位させて異なる複数の標準対象物を把持させた時の、複数の前記把持部のいずれかに装着した力センサで検出した把持力と、前記複数の把持部の相対変位量と、を関係づける変形率、および、前記複数の把持部の相対変位速度の減速度の写像関係を取得する写像関係を取得し、
前記変形率取得においては、特定の対象物またはその対象物と同じ材質および形状の部材を把持させ、その際の前記複数の把持部の相対変位速度の減速度に基づき、前記写像関係を用いて、前記特定の対象物の変形率を取得し、前記識別情報と関連づけて記憶装置に格納する把持装置。
【請求項９】
請求項８に記載の把持装置において、前記特定の対象物の変形率を取得し、前記識別情報と関連づけて記憶装置に格納する時、または、前記把持装置で特定の対象物を把持し、前記把持力制御を実行する時、前記力センサが前記把持部より取り外されている把持装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の把持装置において、前記制御装置が、前記減速度を前記複数の把持部の相対変位速度を微分することにより検出する把持装置。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか１項に記載の把持装置を備えたロボットアームを含むロボット装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のロボット装置において、前記ロボットアームの位置姿勢を制御するロボット制御装置が、前記制御装置を兼ねるロボット装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のロボット装置の前記ロボットアームが備える前記把持装置によって前記対象物を把持して部品を組み立てる部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置によって、把持装置の複数の把持部の相対変位を制御し、前記把持部によって対象物を把持する把持装置の制御方法、把持装置、ロボット装置、および部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来人手で行われていたカメラやプリンタなどの工業製品の組立を、産業用ロボットで自動化する要求が高まっている。これらの製品を構成する部品は、小型の精密部品が多く、形状、材質など多岐にわたっている。この種の部品の組立、製造に対応するために、把持装置としてのロボットハンドには多種多様なワークを把持できることが要求されている。例えば、形状、材質の異なるワークを破損なく、落下させない適切な把持力で把持するために、ロボットハンドはワークを把持する把持力を容易に制御可能とすることが求められている。
【０００３】
そこで、ロボットハンドのような把持装置の把持力を制御するため、ロボットハンドのフィンガに力を計測可能な力センサを付着し、把持力、即ち、フィンガとワーク間にかかる力を所望の値に制御する構成が知られている。しかし、この手法によると、力センサをフィンガに装着しておく必要があるので構成が複雑化し、力センサは一般に高価であるのでコスト高を招く。この点に鑑み、力センサ無しで把持力を制御する手法が提案されている。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１のように、外乱推定オブザーバを用いてロボットハンドの把持力を計算、取得して、把持力を目標値に制御する方法が提案されている。特許文献１の把持力制御装置によると、把持装置にワークを把持させる際のモータ駆動電流と回転速度を外乱推定オブザーバに入力することで把持装置の把持力を推定することができる。外乱推定オブザーバは、モータ駆動電流と回転速度から駆動トルクを推定し、伝達系の摩擦を差し引いて実際に発生している把持力を推定する。特許文献１の把持力制御では、外乱推定オブザーバから出力された把持力推定値と、把持力目標値との偏差をなくすように制御が行われる。
【０００５】
また、下記の特許文献２のように、ロボットハンドで把持する特定のワークの剛性値を記憶装置に登録しておき、把持力制御に用いる手法が提案されている。ロボットハンド制御装置のメモリに測定済のワーク剛性値をその剛性値と把持力目標値からフィンガがワークを把持する力が把持力目標値になるようなフィンガ位置を算出し、同位置までフィンガを移動させることにより把持力を目標値に制御する。特許文献２では、ワークの剛性値については、別途測定した値をユーザが入力装置から入力する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７８２８１号公報
【特許文献２】特開２０１４−０４６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の構成では、経年変化で摩擦係数が変化することがあり、摩擦係数が変化した場合、外乱推定値が変化するため正確な把持力を推定することができない可能性がある。また、特許文献２では、把持の対象物であるワークの剛性をユーザが入力する構成が用いられている。このため、例えば製品組立工程でロボットハンドが把持するワークの変更、新規追加、などが生じる毎に、そのワークの剛性値を別途測定して入力し、記憶装置に登録する必要がある。このために、製品組立ラインやそれに用いられるロボット装置の開発に係る作業時間が増大しがちな問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、実測した把持対象物の変形率に基づき、長期に渡り高精度に把持装置の把持力制御を行えるようにすることにある。また、把持対象物の変更や追加などに容易に対応でき、製品組立ラインやそれに用いられるロボット装置の開発に係る作業時間を短縮できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明においては、制御装置によって、把持装置の複数の把持部の相対変位を制御し、前記把持部によって対象物を把持する把持装置の制御方法においては、前記制御装置が、前記複数の把持部を相対変位させて特定の対象物またはその対象物と同じ材質および形状の部材を把持させた時の、前記複数の把持部の相対変位量と、把持力と、を関係づける変形率を取得し、前記特定の対象物の識別情報と関連づけて記憶装置に格納する変形率取得工程と、前記制御装置が、前記把持装置で把持対象物を把持する場合、前記把持対象物の識別情報に関連づけられ前記記憶装置に格納された前記変形率に基づき前記複数の把持部に前記把持対象物を把持させる把持力が目標把持力となるよう前記複数の把持部の相対変位を制御する把持制御工程と、を含む構成を採用した。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成によれば、実測した把持対象物の変形率に基づき、長期に渡り高精度に把持装置の把持力制御を行うことができる。また、把持対象物の変形率を実測可能であるため、把持対象物の変更や追加などに容易に対応でき、製品組立ラインやそれに用いられるロボット装置の開発に係る作業時間を短縮できるようにすることにある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を採用したロボット装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１のロボットハンドの構成を示す説明図である。
【図３】図２のロボットハンドのラックアンドピニオン機構を示す説明図である。
【図４】図１のロボット制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図１のハンド制御基板の構成を示すブロック図である。
【図６】把持力制御手順の全体を示すフローチャート図である。
【図７】減速度と変形率の関係曲線、即ち両者の写像関係を取得する手順を示すフローチャート図である。
【図８】減速度と変形率の写像関係を取得する際の把持速度制御の目標速度と目標電流の組み合わせ例を示す説明図である。
【図９】ロボットハンドによる把持動作におけるフィンガ移動速度とロードセルの出力値を示す線図である。
【図１０】ロボットハンドが把持速度制御を実施する際のフィンガ移動速度と把持力の関係を示す線図である。
【図１１】ロボットハンドが把持速度制御を実施した際のフィンガ移動速度の時間微分の変化を示す線図である。
【図１２】取得された減速度と変形率の写像関係の一例を示す線図である。
【図１３】実ワークの変形率を取得する処理手順を示すフローチャート図である。
【図１４】ワークＩＤごとに変形率を格納したデータテーブルを示す説明図である。
【図１５】実ワークを操作する際の把持力制御を示したフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。
【００１３】
以下では、把持装置の複数の把持部の相対変位を制御し、把持部によって対象物を把持する把持装置に関する実施形態を説明する。以下では、把持部として複数のフィンガを有し、例えばそれらのうち１つを移動して複数のフィンガ間の相対変位を制御し、対象物を把持する把持装置として、ロボットハンドを考える。ロボットハンドは、例えばロボット装置のロボットアームの先端部に装着される。また、以下では、把持対象物として、工業製品の部品ないしその部品を構成するワークを考える。従って、本実施形態のロボット装置は、そのロボットハンドにより部品ないしその部品を構成するワークを把持して、その部品の組立を行うために用いることができる。
【００１４】
本実施形態では、把持部、即ちフィンガで対象物即ちワークを把持する際、力センサを用いることなく、制御装置が複数のフィンガの相対変位を制御することにより、その把持力が目標把持力となるように制御する。
【００１５】
このために、本実施形態の制御方法は、制御装置は、複数のフィンガを相対変位させて特定の実ワーク（またはその対象物と同じ材質および形状の部材）を把持させて、「変形率」を予め取得、即ち、実測する変形率取得工程を備える。本実施形態では、「変形率」とは、その実ワークを把持した時の複数のフィンガの相対変位量と、把持力と、を関係づける定数（後述のＫ）である。この「変形率」は、当該の実ワークの識別情報と関連づけて記憶装置に格納する。
【００１６】
本実施形態の制御方法では、実際の実ワークの把持動作においては、制御装置が、識別情報と関連づけて記憶装置に格納された変形率を用いて、当該のワークを把持する把持力が目標把持力となるよう複数のフィンガの相対変位を制御する。これにより、実際の実ワークの把持動作において、力センサを用いることなく、把持力制御を行うことができる。
【００１７】
また、本実施形態では、上記の変形率取得工程においても、力センサを利用することなく、特定の実ワーク（またはその対象物と同じ材質および形状の部材）の変形率を予め取得、即ち、実測する手法を示す。
【００１８】
このために、本実施形態の制御方法では、変形率取得工程に先立ち、写像関係取得工程を実行することができる。写像関係取得工程において、制御装置は、複数のフィンガを相対変位させて異なる複数の標準対象物（標準ワーク）を把持する動作を介して、上記の「変形率」と、その際のフィンガの相対変位速度の減速度と、の写像関係を取得する。この写像関係取得工程の時（のみ）、把持力を検出するために、複数のフィンガのいずれかに装着した力センサを用いる。本実施形態では、変形率取得工程および把持力制御工程では、力センサの力覚検出を必要としない。
【００１９】
上記の写像関係取得工程を実行しておくことにより、変形率取得工程では、力センサを用いることなく、特定の実ワークの「変形率」を取得することができる。即ち、この変形率取得工程では、複数のフィンガで特定の実ワークを把持し、その際の複数のフィンガの相対変位速度の減速度と、写像関係取得工程で取得した写像関係と、を用いて、力センサを用いることなく、変形率を取得することができる。
【００２０】
以下、上記のような特徴を備えた本実施形態に利用可能な、複数のフィンガを備えたロボットハンド、このロボットハンドとロボットアームを有するロボット装置、その制御系、および把持制御手順の詳細につき、添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るロボット装置１の概略構成を示している。図１に示すロボット装置１は、ワークＷを把持可能なロボットハンド２１と、ロボットハンド２１を先端に積載可能でロボットハンド２１の位置、姿勢を制御可能なロボットアーム１１と、を備えている。また、ロボットハンド２１とロボットアーム１１に各種制御指令を送信可能なロボット制御装置２と、を備えている。さらに、ロボット装置１は、ロボット装置１を構成する各要素に電源ケーブル３を介して電力を供給する電源装置４と、を備えている。
【００２２】
ロボット制御装置２は、通信ケーブル５を介してハンド制御基板２２と接続され、ロボットハンド２１のフィンガ２３ａ、２３ｂ（図４）を開閉する制御指令を通信ケーブル５を介してハンド制御基板２２に送信し、フィンガ２３ａ、２３ｂを開閉動作させる。ロボット制御装置２とハンド制御基板２２間の通信は、例えばＩ／Ｏ又はノイズ耐性が高く高速な差動シリアル通信によって行われる。なお、本実施形態では、ハンド制御基板２２はロボットハンド２１内部に設けているが、外部に設けてもよい。
【００２３】
ロボットアーム１１は、本実施形態では、多関節のロボットアームであり、基端が基台に固定され、先端にはロボットハンド２１が取り付けられている。ロボット制御装置２は、通信ケーブル５を介して、アーム制御基板１２と接続され、ロボットアーム１１の複数の関節を制御する制御指令をアーム制御基板１２に送信する。アーム制御基板１２は、ロボットアーム１１の関節を制御し、ロボットアーム１１の位置、姿勢を操作する。本実施形態では、アーム制御基板１２は、ロボットアーム１１内部に設けているが、外部に設けてもよい。
【００２４】
ロボット制御装置２は、ユーザインターフェースのための入出力装置として、いわゆるティーチングペンダントなどと呼ばれる入出力装置を備える。この入出力装置は、例えば後述する図４の入力部８および出力部９の部分を備える。ユーザ、即ち作業者ないし管理者は、上記のティーチングペンダントのような入出力装置を介して、ロボットハンド２１およびロボットアーム１１への制御指令を入力したり、ロボットハンド２１とロボットアーム１１の状態を知ることができる。すなわち、ユーザは、ロボット制御装置２を介して、ロボットハンド２１やロボットアーム１１を制御し部品の把持や組み付けを実行し、あるいはそのためのロボットプログラム教示を行うことができる。これにより、ロボットアーム１１、ロボットハンド２１によって、工業製品、あるいはその部品の組立を行わせることができる。ここで、ロボット制御装置２が実行する制御内容やロボット制御装置２がハンド制御基板２２に送信する制御指令は、製品組立動作のＪＯＢプログラムとしてユーザによって予め設計されており、ロボット制御装置２の記憶装置に保存されているものとする。
【００２５】
電源装置４は、ロボット装置１の外に設けられた外部電源と不図示の外部電源ケーブル３を介して接続され、外部電源から供給された電力を調整し、ハンド制御基板２２やロボット制御装置２等に必要な電力を供給する。
【００２６】
図２、図３は、図１の把持装置に相当するロボットハンド２１の構成を示している。図２に示すように、ロボットハンド２１は、相互に相対変位させることによりワークＷを把持する複数の把持部として、一対のフィンガ２３ａ、２３ｂと、フィンガ２３ａ、２３ｂを動かす駆動源であるアクチュエータを備える筺体部２４を備えている。このアクチュエータは、回転モータ２５（以下単にモータ）と、モータ２５の出力トルクを増幅するギヤ２６と、モータ２５の回転角度を検出するエンコーダ２７を備えている。図３は、ラックアンドピニオン機構２９とリニアガイド２８ａ、２８ｂを備えた伝達機構の構成を平面図として示している。
【００２７】
なお、フィンガ２３ａ、２３ｂは、少なくとも後述の写像関係取得工程（図７）の間、フィンガ４２ａ、４２ｂに交換できるように構成する。このフィンガ４２ａ、４２ｂのうち少なくとも１つのフィンガ（図２の例では４２ａ）の適当な部位に力センサとしてロードセル２３０を装着してある。ロードセル２３０は、フィンガ４２ａ、４２ｂが発生している把持力を実測するための力センサとして用いられる。
【００２８】
ここで、例えばモータ２５はブラシレスＤＣモータであり、ギヤ２６は遊星歯車などであり、減速機構を構成する。さらに、モータ２５の駆動量に応じた移動量でフィンガ２３ａ、２３ｂを移動させる駆動伝達機構として、一対のリニアガイド２８ａ、２８ｂ、一対のラックアンドピニオン機構２９を備えている。リニアガイド２８ａ、２８ｂは、不図示の直線状のレール３０ａ、３０ｂとレール３０ａ、３０ｂ上を走行するスライダ３１ａ、３１ｂから構成されている。リニアガイド２８ａ、２８ｂには、内部にボールが仕込まれておりレール３０ａ、３０ｂ上をスライダ３１ａ、３１ｂが滑らかに走行することができる。一対のリニアガイド２８ａ、２８ｂは、それぞれ筺体部２４上面に互いに平行になるように配置されている。
【００２９】
図３に示すように、ラックアンドピニオン機構２９は、上記のギヤ２６の出力軸の先端に固定されたピニオンギヤ３０と、ピニオンギヤ３０に噛み合う一対のラック３３ａ、３３ｂとを有している。これらラック３３ａ、３３ｂは、一対のリニアガイド２８ａ、２８ｂそれぞれに取り付けられている。さらに、一対のラック３３ａ、３３ｂには、フィンガ２３ａ、２３ｂ接続部を介してフィンガ２３ａ、２３ｂが取り付けられている。
【００３０】
また、図３に示すように、ラック３３ａ、３３ｂは、モータ２５の出力軸の軸中心に対して点対象に配置され、リニアガイド２８ａ、２８ｂに案内され、互いに逆方向に直動移動する。モータ２５の回転駆動力により、ピニオンギヤ３０が回転することにより、ラック３３ａ、３３ｂ、フィンガ接続部３４ａ、３４ｂ、フィンガ２３ａ、２３ｂが同時に互いに逆方向に直動駆動される。即ち、ラックアンドピニオン機構２９は、モータ２５の回転運動を直動運動に変換してモータ２５の回転力をフィンガ２３ａ、２３ｂに伝達する伝達機構を構成する。
【００３１】
このような伝達機構によって、モータ２５の駆動量、即ちその回転量に応じた相対変位量でフィンガ２３ａ、２３ｂを互いに逆方向に相対変位させることができる。これによりフィンガ２３ａ、２３ｂを開閉させ、これらフィンガにより対象物を把持または把持開放することができる。
【００３２】
再び図２において、ハンド内のケーブルは、エンコーダ２７から出力される出力信号をハンド制御基板２２に送信するエンコーダ信号線３５と、モータ２５に駆動電流を供給するモータ動力線３６とから構成される。エンコーダ信号線３５は、例えばエンコーダ回路の電源、ＧＮＤ、エンコーダ出力のＡ相、Ｂ相、Ｚ相の５本の線から構成されている。また、モータ動力線３６は、モータ２５の種類に対応した動力線であり、モータ２５が例えばブラシレスＤＣモータの場合は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とつながる３本の動力線から構成されている。
【００３３】
モータ２５の回転角度とフィンガ２３ａ、２３ｂの移動量の関係は、遊星歯車とラックアンドピニオン機構２９の減速比から算出される係数で関係づけられている。このため、エンコーダ２７が検出したモータ回転角度からフィンガ２３ａ、２３ｂの相対変位量を求めることができる。さらに、モータ回転角度を微分することでモータ回転速度を求めることが可能で、そのモータ回転角度と係数に基づいてフィンガ２３ａ、２３ｂの相対変位の速度を求めることができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、上記のようにモータ２５に装着したエンコーダ２７を介して、それぞれ把持部であるフィンガ２３ａ、２３ｂの相対変位量や、その相対変位の速度、さらには後述の減速度などを計算する。しかしながら、それぞれのフィンガ２３ａ、２３ｂの変位（駆動位置）をそれぞれ検出するエンコーダとしてリニアエンコーダを配置してもよい。この場合には、これらのリニアエンコーダを用いてフィンガ２３ａ、２３ｂの相対変位量ないしその相対変位の速度を検出することもできる。
【００３５】
モータ２５は、例えばブラシレスＤＣモータから構成することができる。その場合、内蔵する不図示のホール素子からモータの回転位相を検出し、検出した位相に基づき、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に接続された動力線に最適な電流を流すことによってモータの回転を制御することができる。
【００３６】
ここで、エンコーダ２７の示すモータ回転角度が目標パルス値に到達するように制御する手法を「位置制御」という。また、エンコーダ２７の示すモータ回転角度からモータ回転速度を算出し、回転速度が目標速度に到達するように制御する方法を「速度制御」という。また、モータに印加される電流が目標電流に到達するように制御する方法は「電流制御」という。モータは、これら位置制御、速度制御、電流制御のいずれかによって制御することができる。
【００３７】
図２では、フィンガ２３ａ、２３ｂは、ワークＷを把持開放した状態であり、モータ２５を一方向に回転させるとフィンガ２３ａはＡ１方向に、フィンガ２３ｂはＡ２方向に同時に駆動しワークＷを把持することができる。把持する方向とはモータ２５を逆方向に回転させるとフィンガ２３ａはＢ１方向に、フィンガ２３ｂはＢ２方向に同時に駆動しワークＷの把持を開放することができる。ここで、フィンガ２３ａ、２３ｂをＡ１、Ａ２方向に移動させる動作を把持動作と呼び、そのＡ１、Ａ２方向を閉方向と呼ぶ。また、フィンガ２３ａ、２３ｂをＢ１、Ｂ２方向に移動させる動作を把持開放動作と呼び、そのＢ１、Ｂ２方向を開方向と呼ぶ。
【００３８】
本実施形態において、モータ２５を位置制御で駆動してフィンガ２３ａ、２３ｂの位置決めを行う制御方法を「把持位置制御」と呼ぶ。また、モータ２５の速度を制御してフィンガ２３ａ、２３ｂの移動速度を制御する方法を「把持速度制御」と呼ぶ。
【００３９】
ここで、把持速度制御は、モータの電流制限値を介在させた速度制御で実現することができる。すなわち、フィンガ２３ａ、２３ｂがワークＷに接触するまではモータ２５は目標速度を維持する速度制御で駆動する。フィンガ２３ａ、２３ｂがワークＷに接触し目標速度を維持できなくなると、モータ２５に対する印加電流が増加する。そして、モータ２５に対する印加電流が電流制限値へ到達すると、それ以降は電流制限値を目標電流とし、この値を超えないよう印加電流を制御する電流制御によりモータ２５を駆動する。なお、本実施形態では、把持速度制御を実現する前提として、速度制御時の印加電流よりも電流制限値を大きな値に設定しておく。
【００４０】
また、本実施形態のロボットハンド２１は２本のフィンガ２３ａ、２３ｂを備えるが、これは一例であって、フィンガの数は２本以上であればその数は問わない。また、本実施形態では、２本のラックと１つのピニオンギヤで、２本のフィンガ２３ａ、２３ｂを同時に逆方向に相対変位させている。しかしながら、対象物を把持または把持開放するためには、複数、例えば２本以上の把持部としてのフィンガを相対変位できればよく、この相対変位は、例えば少なくとも１本のフィンガを変位させるように駆動機構を構成すれば実現できる。
【００４１】
また、モータ２５はブラシレスＤＣモータ、モータ２５の角度検出センサはエンコーダ２７、モータ２５の動力をフィンガ２３ａ、２３ｂに伝達する伝達機構はラックアンドピニオンで構成した。しかしながら、駆動源や伝達機構の構成はこれに限定されるものではない。
【００４２】
次に、ロボット装置の制御系の構成につき説明する。なお、本実施形態では、ロボット装置の制御系は、ロボット制御装置２、アーム制御基板１２、ハンド制御基板２２…のようなブロックに分割しているが、このような形態は一例に過ぎない。例えば、後述の把持制御のための制御装置および記憶装置には、主にハンド制御基板２２の制御演算部４１と、記憶部３７、およびロボット制御装置２と、その記憶部６が用いられる。しかしながら、実装形態によっては、把持制御を行うための制御装置の実装形態は任意である。例えば、ロボットアームの位置姿勢を制御するロボット制御装置２と、その記憶部６を用いて後述の把持制御を行なうこともできる。この構成は、ロボットアームの位置姿勢を制御するロボット制御装置が、把持制御のためのロボットハンドの制御装置を兼ねる構成に相当する。
【００４３】
図４は、ロボット制御装置２のブロック図を示している。ロボット制御装置２は、プログラムやデータを記憶可能な記憶部６と、アーム制御基板１２とハンド制御基板２２と通信する通信部７とを備える。さらに、ユーザの指示を受け付ける入力部８と、実行結果を表示する出力部９と、それら各種装置の制御やプログラムの演算を実行する制御演算部１０と、を備えている。
【００４４】
制御演算部１０は、例えば汎用マイクロプロセッサなどから成るＣＰＵにより、記憶部６はＲＯＭ、ＲＡＭのような記憶デバイスと、あるいはさらにＨＤＤやＳＳＤのような外部記憶装置により構成することができる。記憶部６の例えばＲＯＭ領域は、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭのような書き換え可能な記憶デバイスによって構成することができる。後述の把持制御手順を記述したプログラムはこの書き換え可能な記憶デバイスの領域や、外部記憶装置の領域に格納しておくことができる。また、外部記憶装置や上記のフラッシュメモリのような記憶デバイスの一部は、例えば着脱自在のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって構成されていてもよい。後述の把持制御手順を記述したプログラムは、本発明の制御プログラムに相当し、もしこの把持制御プログラムが上記のようなコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された場合、当該の記録媒体は本発明の記録媒体を構成することになる。
【００４５】
上記の入力部８および出力部９の部分は、例えばティーチングペンダントなどと呼ばれるロボット操作装置として実装することもできる。その場合、入力部８はキーボードなどの形態で、また、出力部９はＬＣＤパネルのような表示器の形態で実装できる。また、入力部８および出力部９の部分は、これら両者の機能を合体したいわゆるタッチパネルなどの形態で実装することもできる。
【００４６】
記憶部６には、ロボットないしロボットハンドの動作を制御するための制御プログラムを格納しておくことができる。このロボットないしロボットハンドの制御プログラムは、ＪＯＢプログラム（以下、この呼称を用いる）などと呼ばれることがある。ロボットないしロボットハンド制御のためのＪＯＢプログラムは、例えば、上記の入力部８および出力部９を備えたティーチングペンダントなどと呼ばれるロボット操作装置の教示操作に応じて生成することができる。あるいは、このＪＯＢプログラムは、他の不図示のロボットプログラム用の制御端末などにおいて作成され、通信部７を介して記憶部６に転送される形態を取ってもよい。この場合、通信部７には例えばネットワーク通信用のネットワークインターフェースを含めておくことができる。また、ＪＯＢプログラムに限らず、本実施形態の把持制御プログラムも、同様にネットワーク経由で記憶部６にインストールしたり、あるいはインストール済みのプログラムを更新するような実装形態を採用することができる。
【００４７】
ロボットないしロボットハンド制御のためのＪＯＢプログラムには、ロボットアーム１１やロボットハンド２１の動作内容を記述することができる。ロボットハンド２１の動作内容は、フィンガ２３ａ、２３ｂの制御方法を指定する制御指令とその制御に必要なパラメータで構成されている。
【００４８】
また、後述の把持制御における把持対象物である特定の実ワークは、特定のワークＩＤによって識別できるものとし、このワークＩＤは、例えば、ロボットハンド２１で特定の把持制御を行うプログラムコードに関連して記録することができる。また、後述の把持制御において、把持対象物であるワークを把持する時の目標把持力（あるいはその上限ないし下限値）がＪＯＢプログラム中に記録されていてもよい。この目標把持力（あるいはその上限ないし下限値）は、例えば、ロボットハンド２１で特定の把持制御を行うプログラムコードに関連して記録することができる。なお、ワークＩＤや目標把持力（あるいはその上限ないし下限値）は、必ずしもＪＯＢプログラム中に記述済みとなっている必要はない。例えば、ワークＩＤや目標把持力（あるいはその上限ないし下限値）は、特定のＪＯＢプログラムを実行する前の適当なタイミングで上記のティーチングペンダントなどの入力部８からユーザ操作によって指定されるものであってよい。
【００４９】
ＪＯＢプログラム中に記述できる制御指令は、特にロボットハンド２１の把持制御に関してはフィンガ２３ａ、２３ｂの位置決めを行う把持位置制御指令と、フィンガ２３ａ、２３ｂの移動速度を制御する把持速度制御指令がある。把持位置制御指令のパラメータは、例えば単位ｍｍで指定されるフィンガ２３ａ、２３ｂの目標位置で、把持速度制御指令のパラメータは、例えば単位ｍｍ／ｓで指令される目標速度と単位ｍＡで指定される目標電流である。
【００５０】
本実施形態では、２本のフィンガ２３ａ、２３ｂを閉方向に動かした時に、リニアガイド２８ａ、２８ｂのスライダ３１ａ、３１ｂがレール３０ａ、３０ｂの末端に接触して停止した位置を原点位置（＝０ｍｍ）としている。この原点位置からの開方向への距離がフィンガ位置であり、把持位置制御のパラメータの目標位置に相当する各フィンガの相対変位量はこのようなフィンガ位置の形式で指定できる。
【００５１】
制御演算部１０は、ＪＯＢプログラムに記述された制御指令とパラメータをロボット制御装置２とハンド制御基板２２間のシリアル通信の通信フォーマットに変換してハンド制御基板２２へと送信する。
【００５２】
図５にハンド制御基板２２の構成を示す。なお、本実施形態では、ハンド制御基板２２はロボット制御装置２と別体構造として示しているが、以下にハンド制御基板２２として示す制御系は、ロボット制御装置２と一体化されていてもよい。
【００５３】
ハンド制御基板２２は、各種データやプログラムを記憶可能な記憶部３７と、ロボット制御装置２との通信を行う通信部３８と、モータ２５に電流を印加するモータドライバ３９と、を備えている。さらに、エンコーダ２７のカウンタ値を計測するエンコーダ計測部４０と、それら各種装置の制御とプログラムの演算を行う制御演算部４１と、を備えている。制御演算部４１はＣＰＵのような制御演算デバイスにより構成可能であり、また記憶部３７がＲＯＭ、ＲＡＭ、外部記憶装置などによって実装可能である点は、上記のロボット制御装置２の場合と同様である。
【００５４】
制御演算部４１は、通信部３８を介して得たロボット制御装置２からの制御指令とパラメータに従って、前述の位置制御、速度制御、電流制御のいずれかを実行する。エンコーダ計測部４０にてエンコーダ２７から取得されるエンコーダパルスからモータ回転角度を求める。モータ回転角度と、モータ回転角度を微分して得られるモータ回転速度と、モータ電流検出部から得られるモータ電流値を用いて制御部にてサーボ演算して、演算結果であるモータ駆動信号をモータドライバ３９へ出力する。
【００５５】
モータドライバ３９は、モータ電流値の検出回路として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のハーフブリッジ回路を内蔵している。また、モータ駆動信号は、モータドライバ３９に内蔵されるハーフブリッジ回路を駆動するためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。モータドライバ３９は、モータ駆動信号に応じて、モータ動力線３６を介してモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に電流を流しモータを駆動する。このモータの駆動によってフィンガ２３ａ、２３ｂが把持動作、または把持開放動作を行う。なお、ここでサーボ演算は、位置制御ループ、速度制御ループ、電流制御ループの三重構成で、それぞれの制御ループはＰＩＤ制御される。
【００５６】
次に、本実施形態に係るロボットハンド２１の把持力制御方法について説明する。図６のフローチャートは、本実施形態に係るロボットハンド２１で把持力制御を実現する一連の流れを示している。図６の制御（工程）は、大まかに以下の（Ｐ１）〜（Ｐ３）のようなフェーズに分けられる。
【００５７】
（Ｐ１）剛性の異なる標準ワークを複数用意し、ロボットハンド２１によるこれら複数のワークの把持動作から求めた減速度と変形率から減速度と変形率の関係曲線を求める。
【００５８】
（Ｐ２）製品の組立対象物を構成する実ワークをロボットハンド２１で把持して、そのワークの減速度を求め、その減速度とフェーズ（Ｐ１）で求めた減速度と変形率の関係から当該の実ワークの変形率を求める。
【００５９】
（Ｐ３）実ワークの変形率とユーザ所望の目標把持力から、目標把持力を得るフィンガ位置を算出し、同位置までフィンガ２３ａ、２３ｂを移動し、実ワークを把持することで把持力制御を行う。
【００６０】
このうち、第３のフェーズ（Ｐ３）は、実際に工業製品ないしその部品の組立生産ラインなどにおいて、ロボットハンド２１の把持力制御を伴って実ワークを操作する把持制御工程に相当する。
【００６１】
また第１、第２のフェーズ（Ｐ１、Ｐ２）は、第３のフェーズ（Ｐ３）の実ワークを用いた把持力制御工程に先立って予め実行しておく、準備工程に相当する。
【００６２】
そして、この例では、第２のフェーズ（Ｐ２）が、上述の特定の実ワーク（またはその対象物と同じ材質および形状の部材）を把持させて、「変形率」を予め取得、即ち、実測する変形率取得工程に相当する。
【００６３】
そして、この場合、第１のフェーズ（Ｐ１）が、変形率取得工程（第２のフェーズ（Ｐ２））に先立って実行される上述の写像関係取得工程に相当する。第１のフェーズ（Ｐ１）は、第２のフェーズ（Ｐ２）において特定の実ワークをフィンガで把持した時の下記の「変形率」を求める工程のための校正工程と考えてよい。
【００６４】
ここで、本実施形態における「減速度」とは、ワークと接触する前のフィンガの移動速度と、ワークと接触した後のフィンガの移動速度との速度差を意味する。
【００６５】
また、本実施形態における変形率（後述の式（４）のＫＷ１）は、把持部である特定のフィンガと対象物である特定のワーク（同じくＷ１）を把持する時にフィンガおよび（または）ワークが変形する度合に相当する定数である。即ち、フィンガが、特定の把持力（同じくＦＷ１）で対象物であるワーク（同じくＷ１）を把持する時、フィンガおよび（または）ワークが変形し、フィンガは移動距離（同じくＸＷ１）を生じる。そして、変形率（ＫＷ１）は、これら把持力（同じくＦＷ１）および移動距離（同じくＸＷ１）を関係づける定数である（後述の式（４）参照）。ここで、移動距離ＸＷ１は複数のフィンガが実ワークＷ１に接触した位置から閉方向に相対変位する相対変位量（距離）に相当する。
【００６６】
例えば、この変形率（ＫＷ１）を用いることにより、特定の目標把持力（例えばＦＷ１）を得るための２つのフィンガの移動距離、即ち両者の相対変位量（ＸＷ１）を求めることができる。従って、特定の実ワークの変形率（ＫＷ１）を取得しておくことにより、この変形率を用いて、位置制御、すなわち２つのフィンガの移動距離、即ち両者の相対変位量（ＸＷ１）の制御のみにより、目標把持力への制御が可能となる。
【００６７】
以下上記の各フェーズ（Ｐ１〜Ｐ３）の制御につき、説明する。
【００６８】
図７は、フェーズＰ１の複数の標準ワーク（標準対象物）の減速度と変形率の写像関係、例えば両者の関係曲線を取得する写像関係取得工程の制御手順を示している。ここでは、ロボットハンド２１によって例えば剛性の異なる複数の標準ワークの把持動作を行い、本把持装置のハードウェアにおける減速度と変形率の写像関係を取得する処理を行う。
【００６９】
図７の制御により減速度と変形率の写像関係を取得するため、本実施形態では、例えば剛性の異なる標準ワークを複数用意する。これらの複数の標準ワークは、フェーズ（Ｐ３：把持制御工程）で把持するいくつかの実ワークが取り得る剛性範囲をカバーするように選ぶ。標準ワークはカバーすべき実ワークの剛性範囲に応じていくつ用いても構わない。
【００７０】
本実施形態では、例えば剛性の異なるワークを３種用意し、それぞれ標準ワークＷＡ、標準ワークＷＢ、標準ワークＷＣと呼ぶ。また、その場合、本実施形態のロボットハンド２１は、構成部品が円環形状のワークを組み立てることを想定し、標準ワークＷＡ〜ＷＣの形状は例えば円環形状とする。
【００７１】
また、標準ワークＷＡ〜ＷＣの材質は、例えば標準ワークＷＡはステンレス、標準ワークＷＢはポリカーボネート、標準ワークＷＣはＷＢと同じくポリカーボネートとするが、標準ワークＷＢよりも厚さを薄くする。これにより、標準ワークＷＡ、ＷＢ、ＷＣの順で剛性を低くなる選定を行ったことになる。以下では、このような標準ワークＷＡ、ＷＢ、ＷＣを用いた場合のフェーズ（Ｐ１）の制御を説明する。
【００７２】
図７の写像関係取得工程の制御では、ロボットハンド２１のフィンガ２３ａ、２３ｂを、先端に力センサとしてロードセルを備えたロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂに交換する。この力センサ（ロードセル）には、公知の種々の検出方式のものを利用できる。
【００７３】
図７のステップＳ１１〜Ｓ１３と、Ｓ１４〜Ｓ１８では、標準ワークＷＡ〜ＷＣの変形率を取得する。ここで、「変形率」とは、上記のようにワークへの荷重とワークおよびフィンガと対象物のワークが変形することにより生じるフィンガ間の相対変位量の関係に相当する定数である。
【００７４】
図７のステップＳ１１では、ロボットハンド２１のロードセル２３０を装着したフィンガ４２ａ、４２ｂを把持速度制御によって標準ワーク（ＷＡ〜ＷＣのいずれか）を把持する。
【００７５】
本ステップのＪＯＢプログラムには、ワーク置き台上に置かれた標準ワークをロボットハンド２１で把持可能な位置・姿勢までロボットアーム１１を動かす指示を記述しておく。さらに、後述の目標速度と目標電流でロボットハンド２１の把持速度制御を実行する指示、そして把持位置制御で標準ワークを開放する指示を記述しておく。図８に符号８０１、８０２で示すように把持速度制御の目標速度と目標電流は、本実施形態においては４組用意する。図８の組み合わせ番号（１）から（４）における目標速度と目標電流の組み合わせは、直線の関係であり、例えば
Ｉ＝Ｃ０Ｖ−Ｃ１                                  （１）
の関係をほぼ満足するよう決めてある。上式（１）において、Ｉは目標電流、Ｖは目標速度である。図８では、例として（Ｃ０、Ｃ１）＝（８１、１１７）としている。
【００７６】
ここで、ロボットハンド２１のフィンガ２３ａ、２３ｂを任意の目標速度Ｖａで動かした時に流れる電流Ｉａは、式（１）で関係づけられる目標電流（Ｃ０Ｖａ−Ｃ１）を下回ること（Ｉａ＜Ｃ０Ｖａ−Ｃ１）が実験的に判明している。即ち、式（１）で関係づけられる目標速度と目標電流で把持速度制御を実行した場合、フィンガ２３ａ、２３ｂが移動中（ワークに接触する前）に電流制限値である目標電流に達することはなく、確実に目標速度に達することができる。本例では、図８の４組の把持速度制御を実施し、また、それぞれ把持動作後に開放動作を伴う必要がある。ただし、図８の４組の把持速度制御の実行順は問わない。
【００７７】
上記のワークに対する把持動作を定義したＪＯＢプログラムをロボット制御装置２において実行すると、ロボットハンド２１の取りついたロボットアーム１１先端をワーク置き台上の標準ワークまで移動させる。その後、ロボットハンド２１を把持速度制御で駆動しロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂで標準ワークを把持する。
【００７８】
図７のステップＳ１１において、前記ＪＯＢプログラムを実行しロボットハンド２１で標準ワークＷＡを目標速度および目標電流が３．８ｍｍ／ｓ、１９０ｍＡ（組み合わせ番号（１）：図８）となるよう把持する。ここで、ステップＳ１１の把持動作を実行した際のロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂの移動速度とロードセル２３０の出力する把持力の値を図９に示す。
【００７９】
図９において、時刻Ｔ０（＝０）から把持位置制御で標準ワークＷＡの外周に接触しない位置まで移動し、同位置に到達後把持速度制御に切り替える。この制御を切り替えたタイミングを時刻がＴ１である。また、ロードセル付きフィンガ４２ａ、４２ｂの移動速度が低下し始める時刻であるＴ２がロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂと標準ワークＷＡが接触したタイミングである。さらに、速度がほぼ０になる時刻Ｔ３がロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂの発生する力と標準ワークＷＡからの反力が釣り合ってロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂが停止したタイミングである。
【００８０】
ステップＳ１２では、時刻Ｔ２〜Ｔ３間でロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂが移動する距離をＸＡ１とし、記憶部３７に保存する。
【００８１】
ステップＳ１３では、さらに時刻Ｔ３から例えば１００ｍｓ経過し、ロードセル２３０の出力値が安定したタイミングＴ４から２００ｍｓ間、すなわち時刻Ｔ４〜Ｔ５のロードセルの値の平均値を把持力ＦＡ１とし、この値を記憶部３７に保存する。
【００８２】
同様に、図８の組み合わせ番号（２）〜（４）の目標速度、目標電流で標準ワークＷＡの把持動作を実行し、その際のフィンガ移動量、把持力を求め記憶部３７に保存する。組み合わせ番号（２）〜（４）については、フィンガ移動量、把持力の組み合わせは、順に（ＸＡ２、ＦＡ２）、（ＸＡ３、ＦＡ３）、（ＸＡ４、ＦＡ４）となる。
【００８３】
ステップＳ１１〜Ｓ１３は、ステップＳ１３１で例えば図８のように定義された把持速度制御のパターンを全て実行したことが確認されるまで繰り返し実行される。図８のように定義された把持速度制御のパターンを全て実行すると、制御はステップＳ１４に移行する。
【００８４】
ステップＳ１４では、フィンガ移動量と把持力の関係を同定する。ここで、図１０に、例えば標準ワークＷＡで得られたフィンガ移動量（Ｘ：フィンガの相対変位量）と、把持力（Ｆ）の関係を例示する。図１０では、横軸にフィンガ移動量（Ｘ）、縦軸に把持力（Ｆ）を取っている。図１０では、図８の４条件でそれぞれ得られた（ＸＡ１、ＦＡ１）、（ＸＡ２、ＦＡ２）、（ＸＡ３、ＦＡ３）、（ＸＡ４、ＦＡ４）がプロットされている。本実施形態では、この４点のプロットの一次の近似曲線の傾きを標準ワークＷＡの変形率ＫＷＡとする。
【００８５】
ステップＳ１５において、標準ワークＷＡの変形率ＫＷＡを通信部３８を介してロボット制御装置２に送信し、ロボット制御装置２の記憶部６に記憶させる。
【００８６】
ステップＳ１６以降では、上記のよう取得した変形率ＫＷＡと写像関係によって関係づけられる減速度を取得する。
【００８７】
ステップＳ１６では、再び、ロボットハンド２１のロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂを把持速度制御で駆動して標準ワークＷＡを把持する。ここで、目標速度と目標電流はロボットハンド２１のロードセル付きフィンガ４２ａ、４２ｂがワークに接触した時、ワークに不要な変形などの影響を与えない程度の低速度、低電流を指定する。この低速度、低電流の値としては、例えば図８の組み合わせ番号（１）が挙げられる。
【００８８】
この時、ロボットハンド２１が把持制御を開始してから、ロードセル付きのフィンガ４２ａ、４２ｂが標準ワークＷＡに接触して停止するまでのロードセル付きフィンガ４２ａ、４２ｂの移動速度は前述の図９と同様である。
【００８９】
ステップＳ１７では、標準ワークＷＡの減速度αＷＡを求める。ここで、図１１に時刻Ｔ２〜Ｔ３間のロードセル付きフィンガ４２ａ、４２ｂ移動速度の時間微分の変化（１１０１）を示す。本実施形態では、この微分値の最小値の絶対値を減速度αＡと考える。即ち、図１１において、時刻ＴＡで得られる微分値の最小値の絶対値が、求めるべき標準ワークＷＡの減速度αＷＡである。図７の写像関係取得工程では、この減速度αＷＡと、ステップＳ１４で得られた変形率ＫＷＡとの写像関係を取得する。
【００９０】
ステップＳ１８では、減速度αＷＡを通信部３８を介してロボット制御装置２に送信し、ロボット制御装置２の記憶部６に記憶させる。
【００９１】
以上のようにして、標準ワークＷＡの変形率ＫＷＡと減速度αＷＡを取得する。また、ステップＳ１８１で未処理の標準ワークＷがあるか否かを確認しながら、上記と同様の処理を行い、標準ワークＷＢ、標準ワークＷＣについても同様に変形率Ｋと減速度αを取得する。ここで、標準ワークＷＢでは、変形率ＫＷＢ、減速度αＷＢと、標準ワークＷＣでは、変形率ＫＷＣ、減速度αＷＣが取得され、ロボット制御装置２の記憶部６に格納される。なお、変形率を求める処理は、把持速度制御の条件を調整することにより、減速度を求める処理と同時に実行してもよい。
【００９２】
ステップＳ１９では、減速度と変形率の関係に相当する写像関係、例えば両者の関係に相当する曲線を取得する。例えば、図１２は、横軸に減速度、縦軸に変形率をとり標準ワークＷＡ〜ＷＣの変形率と減速度の組み合わせ（αＷＡ、ＫＷＡ）、（αＷＢ、ＫＷＢ）、（αＷＣ、ＫＷＣ）をプロットしたものである。図１２に示されるように、減速度と変形率には相関性があることがわかる。同プロットの一次の近似曲線は、例えば次式（２）のような減速度と変形率の関係曲線（直線）に相当する。
【００９３】
Ｋ＝Ｌα＋Ｍ        （２）
ステップＳ２０では、ステップＳ１９で取得した減速度と変形率の関係曲線（例えば式（２））を、例えばテーブルデータ形式で記憶部３７に格納する。以上により、上記のフェーズＰ１の制御手順が完了する。なお、ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８の処理プログラムは予めハンド制御基板２２の記憶部３７ないしはロボット制御装置２の記憶部６などに格納しておくことができる。この処理プログラムは、しかるべきタイミングでハンド制御基板２２の制御演算部４１ないしはロボット制御部の制御演算部１０が実行する。
【００９４】
次に、図１３を参照して、上記のフェーズ（Ｐ２）において製品組立の組立対象物を構成する実際のワークをロボットハンド２１で把持してそのワークの変形率を取得する変形率取得工程につき説明する。ここでは、製品ないしその部品の組立に用いられる実ワークＷ１〜Ｗ５の変形率を取得する手順を示す。これら実ワークＷ１〜Ｗ５はいずれも製品組立の組み立て対象物を構成する部品であり、所定形状、例えば円環形状で構成されているものとする。
【００９５】
なお、本実施形態の図１３の変形率取得工程では、力センサ（ロードセル２３０）による力覚検出は必要ない。このため、図１３の処理では、フィンガは実際の組立工程で用いるロードセル２３０を持たないフィンガ２３ａ、２３ｂに交換してしまっていてよい。
【００９６】
図１３のステップＳ２１において、ロボットハンド２１は組立対象物を構成する実際のワーク（Ｗ１〜Ｗ５のいずれか）を把持する。ステップＳ２１では、図７のステップＳ１６と同様の処理でロボットハンド２１のフィンガ２３ａ、２３ｂを把持速度制御で駆動して実ワーク（例えばＷ１）を把持する。
【００９７】
ステップＳ２２では、ロボットハンド２１で実ワークＷ１を把持速度制御で把持した際のフィンガ２３ａ、２３ｂの移動速度から、ステップＳ１７において標準ワークの減速度を求めた方法と同じ方法で実ワークＷ１の減速度αＷ１を求める。
【００９８】
ステップＳ２３にて、ハンド制御基板２２の通信部３８は減速度αＷ１をシリアル通信でロボット制御装置２に送り、記憶部６に格納させる。
【００９９】
ステップＳ２４では、フェーズＰ１で求めた実ワークＷ１の減速度と変形率の写像関係に相当する式（２）に、実ワークＷ１の減速度αＷ１を代入して実ワークＷ１の変形率ＫＷ１を求める。この時の計算式は例えば下式（３）のようになる。
【０１００】
ＫＷ１＝ＬαＷ１＋Ｍ      （３）
ステップＳ２５では、実ワークＷ１の変形率ＫＷ１をロボット制御装置２の記憶部６に保存する。ステップＳ２５１で上記の処理を対象の実ワークＷ１〜Ｗ５の全てについて実行したかを判定しながら、上記のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を繰り返す。これにより、実ワークＷ１の場合と同様に、実ワークＷ２〜Ｗ５についても、上記と同様に変形率ＫＷ２〜ＫＷ５を求め、記憶部６に格納する。
【０１０１】
以上のようにして、記憶部６には、図１４に示すように、各実ワークの変形率（１４０２）がそのワークの識別情報であるＩＤ（１４０１）と関係づけられた上、データテーブルの形式で格納される。
【０１０２】
図１３、図１４で説明したように、ロボットハンド２１で把持してそのワークの変形率を取得する変形率取得工程は、力センサなどによる力覚検出を必要としない。即ち、複数の把持部たるフィンガの相対変位速度の減速度を測定し、実ワークの減速度（α）と変形率（Ｋ）の写像関係を利用して、容易にその実ワークの変形率（Ｋ）を取得することができる。
【０１０３】
実際の工業製品ないしはその部品の組立において、実ワークの把持について行う把持力制御工程は図１５のように実施される。
【０１０４】
図１５のステップＳ３０では、例えばロボット制御のためのＪＯＢプログラムにより、把持する実ワークのＩＤ（例えばＷ１）とその把持の際の目標把持力（例えばＦＷ１）が指定される。この時、ＪＯＢプログラムは、把持すべき実ワークをロボットハンド２１で把持可能な位置・姿勢までロボットアーム１１を動かす指示と、実ワークのワークＩＤ、および目標把持力が指定されているものとする。本実施形態によるロボットハンド２１の把持力制御は、この実ワークの把持の際の把持力を指定された目標把持力に制御するために利用できる。ここで、実ワークＷ１のＩＤと目標把持力をＦＷ１とする。
【０１０５】
上記のようなＪＯＢプログラムをロボット制御装置２で実行すると、ロボットアーム１１の各関節が、アーム先端のロボットハンド２１をワーク置き台上の実ワークＷ１まで移動させるよう駆動される。続いて、ロボットハンド２１のフィンガ２３ａ、２３ｂで実ワークＷ１を把持するが、この時、ロボットハンド２１を本実施形態の把持力制御で駆動することになる。
【０１０６】
図１５のステップＳ３１では、ハンド制御基板２２の制御演算部４１がＪＯＢプログラムで指定された把持力制御時に把持する対象ワークのワークＩＤに該当するワークの変形率を記憶部６から読み出す。この例では、対象ワークは実ワークＷ１であるため、記憶部６をワークＩＤから参照して得られる変形率はＫＷ１である。
【０１０７】
そこで、ステップＳ３２では、記憶部６から取得した変形率ＫＷ１を用いて、例えば次式（４）のようにしてユーザが指定した目標把持力ＦＷ１に相当する移動距離ＸＷ１を算出することができる。
【０１０８】
ＸＷ１＝ＦＷ１／ＫＷ１      （４）
ここで、移動距離ＸＷ１はロボットハンド２１のフィンガ２３ａ、２３ｂが実ワークＷ１に接触した位置から閉方向に相対変位する相対変位量（距離）に相当し、この移動距離ＸＷ１だけフィンガが移動した時、その把持力が目標把持力ＦＷ１がとなる。
【０１０９】
ステップＳ３３では、ロボット制御装置２が把持力制御コマンドと移動距離ＸＷ１を通信部７を介してハンド制御基板２２に送信する。
【０１１０】
ステップＳ３４において、ハンド制御基板２２が把持力制御コマンドと移動距離ＸＷ１を受信すると、任意の目標速度と目標電流（例えば図８の組み合わせ番号（１）の目標速度と目標電流）で把持速度制御を実行する。ロボットハンド２１のフィンガ２３ａ、２３ｂが実ワークＷ１に接触するまで把持速度制御を継続する。フィンガ２３ａ、２３ｂが実ワークに接触すると、フィンガ２３ａ、２３ｂ速度が低下する。ステップＳ３４１において、ハンド制御基板２２はこの速度低下を検出し、そのタイミングに相当するフィンガ位置を接触位置Ｘｃとする。
【０１１１】
続いて、ステップＳ３５において、ハンド制御基板２２は、接触位置Ｘｃから、フィンガ２３ａ、２３ｂを位置制御で駆動し、フィンガ２３ａ、２３ｂの位置をＸｃ＋ＸＷ１まで移動し、その位置で保持する。
【０１１２】
以上のようにして、変形率ＫＷ１を用いた制御（式（４））によって、このとき、実ワークＷ１とフィンガ２３ａ、２３ｂの間に発生する把持力を、ユーザが指定した目標把持力ＦＷ１に制御することができる。ステップＳ３５の把持力制御は、ステップＳ３５１で例えば把持解放を行うなどの把持力制御終了タイミングの検出判定が成立するまで続けられる。
【０１１３】
把持力制御の終了の指令ないしは、開放動作の指令は、ＪＯＢプログラムの指定に応じて、ロボット制御装置２によって行われる。ハンド制御基板２２は、これらいずれかの指令を受信するまで位置制御で同位置を保持し、フィンガ２３ａ、２３ｂの把持力を目標把持力ＦＷ１に保ち続けることができる。
【０１１４】
以上のように、本実施形態によれば、予め、変形率取得工程（図１３）で把持対象物のワークの変形率を取得しておく。このため、実ワークの把持制御（図１５）においては、力を検出するセンサを必要とせず、ロボットハンドの把持力を制御する把持力制御が可能となる。
【０１１５】
しかも、変形率取得工程（図１３）において、把持対象物たる実ワークの変形率を取得する場合も、力センサなどによる力覚検出を必要としない。これは、変形率取得工程（図１３）に先立ち、複数の標準対象物（ワーク）を把持して、その変形率と複数の把持部（フィンガ）の相対変位速度の減速度の写像関係を取得する写像関係取得工程を実施しているためである。これにより、本実施形態では、複数の把持部たるフィンガの相対変位速度の減速度を測定し、実ワークの減速度と変形率の写像関係を利用して、容易にその実ワークの変形率を取得することができる。
【０１１６】
以上のように、本実施形態によれば、製品組立においてロボットハンドが把持するワークが変更になったり新規に追加されたりしても、そのワークの剛性値を測定しメモリに登録するような手間が必要ない。このため、ロボットアームおよびロボットハンドを用いた製造ラインの設計や管理に係る作業時間を著しく短縮でき、製造ラインの稼働率を大きく向上することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１…ロボット装置、２…ロボット制御装置、１１…ロボットアーム、１２…アーム制御基板、２１…ロボットハンド、２２…ハンド制御基板、２３ａ、２３ｂ…フィンガ、２５…モータ、Ｗ…ワーク。
【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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