(57)【要約】【課題】対象物を挟む力が変動しても対象物の固さを正確に計測することができる固さ計測装置等を提供する。【解決手段】指状構造体１００は、穴１０６が形成される接触面１０５を有する。弾性体１０２は、穴１０６から突出する押針１０４を有する。センサなし指１１は、接触面１０５に対向する接触面１０７を有する。指状構造体用ひずみセンサ１０１は、指状構造体１００のひずみεaを測定する。弾性体用ひずみセンサ１０３は、弾性体１０２のひずみεbを測定する。固さ計測装置のＣＰＵは、接触面１０５及び接触面１０７が対象物１３を力Ｆ１で挟んでいる期間に測定されるひずみεa及びひずみεbに基づいて、対象物１３の固さＨを決定する。【選択図】図３
2018119823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴が形成される第１面を有する第１部材と、
前記穴から突出する突出部を有する第２部材と、
前記第１面に対向する第２面を有する第３部材と、
前記第１部材の第１ひずみを測定する第１センサと、
前記第２部材の第２ひずみを測定する第２センサと、
前記第１面及び前記第２面が対象物を第１の力で挟んでいる期間に測定される前記第１ひずみ及び前記第２ひずみに基づいて、前記対象物の固さを決定するプロセッサと、
を備えることを特徴とする固さ計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固さ計測装置であって、
前記第２部材は、
前記第１部材よりもたわみやすい
ことを特徴とする固さ計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固さ計測装置であって、
前記第２部材は、
片持ち梁構造である
ことを特徴とする固さ計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の固さ計測装置であって、
前記第１部材は、
前記第２部材の根元を支持する支持部を有する
ことを特徴とする固さ計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の固さ計測装置であって、
前記プロセッサは、
前記第１ひずみと前記第２ひずみの比に基づいて、前記対象物の固さを決定する
ことを特徴とする固さ計測装置。
【請求項６】
請求項１に記載の固さ計測装置であって、
前記第１ひずみと第２ひずみの組合せと、前記対象物の固さとを対応付けて記憶する第１データベースを備え、
前記プロセッサは、
前記第１センサによって測定された前記第１ひずみと前記第２センサによって測定された前記第２ひずみの組合せに対応する前記対象物の固さを前記第１データベースから読み出すことにより、前記対象物の固さを決定する
ことを特徴とする固さ計測装置。
【請求項７】
請求項１に記載の固さ計測装置であって、
前記第１ひずみと第２ひずみの比と、前記対象物の固さとを対応付けて記憶する第２データベースを備え、
前記プロセッサは、
前記第１センサによって測定された前記第１ひずみと前記第２センサによって測定された前記第２ひずみの比に対応する前記対象物の固さを前記第２データベースから読み出すことにより、前記対象物の固さを決定する
ことを特徴とする固さ計測装置。
【請求項８】
請求項１に記載の固さ計測装置を含むシステムであって、
前記対象物の固さと、前記対象物の固さに応じた最適な力を示す第２の力とを対応付けて記憶する第３データベースと、
前記プロセッサによって決定された前記対象物の固さに対応する前記第２の力を前記第３データベースから読み出し、前記第１面及び前記第２面による前記第１の力を、前記第２の力に切り替える制御を実行する力制御部と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項９】
第２部材の突出部が突出する穴が形成される第１部材の第１面と、前記第１面に対向する第３部材の第２面とによって対象物を挟む第１工程と、
前記第１部材の第１ひずみを測定する第２工程と、
前記第２部材の第２ひずみを測定する第３工程と、
前記第１面及び前記第２面が対象物を第１の力で挟んでいる期間に測定される前記第１ひずみ及び前記第２ひずみに基づいて、前記対象物の固さを決定する第４工程と、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固さ計測装置、システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固さを電気的信号として検出するセンサとして、押しつけることでレオロジー的特性を有する物質の柔らかさを測定することができる柔らかさのセンサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このセンサは、両端が開口した箱体の一端に設けられ被測定体に圧接される１つの弾性膜と上記箱体の他端側に設けられ表面に歪みゲージが設けられた他の弾性膜を備え、上記箱体内には上記１つの弾性膜が被測定体より受けた圧力を上記他の弾性膜に伝えるように非圧縮性流体が封入され、上記歪みゲージは圧力測定装置を介して圧力の大きさとその時間的緩和割合もしくは緩和時間より被測定体の弾塑性的な柔らかさを推論する推論装置に電線により接続されたことを特徴とし、一つの弾性膜に被測定体が押し当てられると、非圧縮性流体を介してその圧力が歪みゲージによって検出され、検出した圧力信号から被測定体の柔らかさを測定する。
【０００３】
また、測定対象物に静的に押し付けるだけで測定対象物の硬さを測定することができる生体硬さ計測装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。このセンサは、適当な硬さの非柔軟中空材料内に、それよりも柔らかい柔軟中実材料と薄肉板を挿入したセンサ先端部と、別の柔軟中実材料と薄肉板によって構成されるセンサ基部が、非柔軟中空材料によって固定された構造を有する硬さ計測センサであり、センサ先端部の非柔軟中空材料とセンサ基部にかかる力をそれぞれ測定し、それらの力の比を利用して、センサの特性曲線から測定対象物の硬さをヤング率によって定量的に推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２１３５４６号公報
【特許文献２】特開２００９−２７３７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
製造現場での自動化が進んでいく中で、産業用ロボットハンドのニーズは今後ますます高まってくると考えられている。複数の部品を扱う製造現場では、部品の種類ごとに最適な力で掴むことができるロボットハンドが求められている。その理由は、掴む力が弱すぎる場合は対象とする部品を運ぶ際に落とす危険性があり、掴む力が強すぎる場合は対象とする部品を破壊する可能性がある。
【０００６】
これらの危険性を排除する方法として、あらかじめ決められた工程に従い、ロボットハンドの掴む力を設定することがあげられる。この方法は、対象物の種類と運ぶ順番が決まっている場合は有効である。しかしながら、一日に大量の対象物を扱うことが想定される製造現場では、大小のトラブルの発生に従って工程の変更が必要になる可能性がある。そのため、この方法では工程の変更によってロボットハンドの掴む力を再設定する必要が生じ、結果として製造遅延が課題となりうる。
【０００７】
そこで、前もって掴む力を設定するのではなく、掴んだ際に対象物の固さを測定し、掴む力を制御することができるロボットハンドが必要である。このロボットハンドを実現するには、ロボットハンドの指先に組み込むことが可能な、対象物の固さを測定するセンサが必要になる。
【０００８】
対象物がゴムやプラスチックのとき、その固さを測定する器具としてはデュロメータが一般的である。デュロメータは、スプリングの力で押針を対象物に押し込んだときに、対象物の反発力とスプリングの力が平衡した際の押針の押し込み量を０〜１００の固さとして表示する器具である。非常に簡便に対象物の固さを計測することができるが、ロボットハンドの指に組み込むことは構造的に難しい。
【０００９】
一方、上記特許文献１に記載されている柔らかさのセンサは、センサを押しつけるだけで、対象物の固さに依存する形状の変形を電気的信号として測定することができるが、押しつける力を測定していないため、ロボットハンドのように押しつける力を調整する必要がある場合は、固さを正確に計測することができない。また、センサ内部に非圧縮性流体を弾性膜で閉じ込めた構造のため、非圧縮性流体の漏えいを防ぐように作製するには高度の技術を要し、さらには、使用時に弾性膜が対象物に接する構造のため、センサの耐久性に課題があると考える。
【００１０】
さらに、上記特許文献２に記載されている生体硬さ計測装置は、装置を押しつけるだけで、対象物の固さに依存する形状の変形と押しつける力を計測することができるが、対象物よりも柔らかい柔軟中実材料が対象物に接する構造のため、センサの耐久性に課題があると考えられる。また、センサの押しつける力を柔らかい柔軟中実材料を介して計測しているため、柔軟中実材料の変形により押しつける力の伝達が不十分になり、押しつける力の計測が不正確になると考えられる。
【００１１】
本発明の目的は、対象物を挟む力が変動しても対象物の固さを正確に計測することができる固さ計測装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、穴が形成される第１面を有する第１部材と、前記穴から突出する突出部を有する第２部材と、前記第１面に対向する第２面を有する第３部材と、前記第１部材の第１ひずみを測定する第１センサと、前記第２部材の第２ひずみを測定する第２センサと、前記第１面及び前記第２面が対象物を第１の力で挟んでいる期間に測定される前記第１ひずみ及び前記第２ひずみに基づいて、前記対象物の固さを決定するプロセッサと、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、対象物を挟む力が変動しても対象物の固さを正確に計測することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態によるロボットハンドの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態によるロボットハンドの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態によるロボットハンドのセンサ付指の構造を示す図である。
【図４】本発明の実施形態によるロボットハンドのセンサ付指の構造を示す図である。
【図５】本発明の実施形態によるロボットハンドを制御するシステム図である。
【図６】（εa、εb）−Ｈデータベースの一例を示す図である。
【図７】（εa／εb）−Ｈデータベースの一例を示す図である。
【図８】システムの別の動作例を示すフローチャートである。
【図９】εa−Ｆデータベースの一例を示す図である。
【図１０】（Ｆ、εb）−Ｈデータベースの一例を示す図である。
【図１１】Ｈ−Ｆデータベースの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態による固さ計測装置を含むシステムの構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。本実施形態の目的は、前述した発明の目的に加え、例えば、作製容易で耐久性を向上することができる固さ計測装置等を提供することにある。
【００１６】
始めに、図１を用い、本発明におけるロボットハンド１の基本構成について説明する。図１は対象物１３を掴んでいるロボットハンド１の外観図である。ロボットハンド１は、センサ付指１０、センサなし指１１と腕１２で構成されている。センサ付指１０とセンサなし指１１は矢印１９０の方向に動かすことにより、対象物１３を掴むことができる。
【００１７】
次に、図２を用い、センサ付指１０が対象物１３と接触する面の構造について説明する。図２は、対象物１３を掴んでいない状態でのロボットハンド１の外観図である。センサ付指１０とセンサなし指１１は、円形の接触面１０５と接触面１０７で対象物１３を挟む。図では接触面１０５と接触面１０７は円形であるが、多角形でも問題は無い。また、センサ付指１０の接触面１０５は、その中心に穴１０６を備え、穴１０６から後述する弾性体１０２に接続する押針１０４の一部が飛び出す構造となっている。
【００１８】
換言すれば、指状構造体１００（第１部材）は、穴１０６が形成される接触面１０５（第１面）を有する。弾性体１０２（第２部材）は、穴１０６から突出する押針１０４（突出部）を有する。センサなし指１１（第３部材）は、接触面１０５（第１面）に対向する接触面１０７（第２面）を有する。部品点数が少ないため、例えば、作製が容易となる。
【００１９】
次に、図３を用い、ロボットハンド１で対象物１３を掴んだ際に、対象物１３の固さを計測するしくみについて説明する。図３は、ロボットハンド１の断面図である。ロボットハンド１は、先述したようにセンサ付指１０と、センサなし指１１、腕１２で構成され、矢印１９０の方向にセンサ付指１０とセンサなし指１１を動かすことで対象物１３を挟む。センサ付指１０は、指状構造体１００と、指状構造体１００の腕１０９に発生するひずみを計測するための指状構造体用ひずみセンサ１０１と、対象物１３の固さを計測するための弾性体１０２と、弾性体１０２の腕１１０に発生するひずみを計測するための弾性体用ひずみセンサ１０３と、弾性体１０２の先端部分１１１に接続され対象物１３を押し込むための押針１０４で構成される。
【００２０】
換言すれば、指状構造体用ひずみセンサ１０１（第１センサ）は、指状構造体１００（第１部材）のひずみεa（第１ひずみ）を測定する。弾性体用ひずみセンサ１０３（第２センサ）は、弾性体１０２（第２部材）のひずみεb（第２ひずみ）を測定する。
【００２１】
指状構造体１００は頭部分１０８と腕１０９からなり、頭部分１０８は接触面１０５から腕１０９方向に伸びた形状をしており、頭部分１０８の内部に弾性体１０２を収める構造をもつ。
【００２２】
弾性体１０２は、押針１０４を備えた先端部分１１１と腕１１０からなる、腕１１０の末端１１２が指状構造体１００の頭部分１０８の末端に固定された片持ち梁構造となる。
【００２３】
換言すれば、弾性体１０２（第２部材）は、片持ち梁構造である。片持ち梁構造により、方向Ｄｉｒ１の厚さ薄くすることができ、小型化することができる。指状構造体１００（第１部材）は、弾性体１０２（第２部材）の根元を支持する頭部分１０８（支持部）を有する。なお、頭部分１０８は、図３の上方向（接触面１０７から接触面１０５へ向かう方向Ｄｉｒ１）に伸びる部分１０８ａと、図３の左方向（センサ付指１０の先端から根元に向かう方向Ｄｉｒ２）に伸びる部分１０８ｂを備える。頭部分１０８により、例えば、弾性体１０２による弾性力が指状構造体用ひずみセンサ１０１によって測定されるひずみεaに与える影響を少なくすることができる。
【００２４】
対象物１３をセンサ付指１０とセンサなし指１１で挟んだとき、指状構造体１００の接触面１０５は挟んだ力と等しい垂直抗力を対象物１３から受け、その力により指状構造体１００の腕１０９にひずみεaが発生する。そのひずみεaは指状構造体１００の腕１０９に貼りつけた指状構造体用ひずみセンサ１０１によって計測することができ、計測されたひずみ量は垂直抗力に比例するため、指状構造体用ひずみセンサ１０１の出力値によってセンサ付指１０とセンサなし指１１で対象物１３を挟んだ力を計測することができる。
【００２５】
さらにこのとき、弾性体１０２の押針１０４も対象物１３を押し込む。押針１０４の押し込みにより対象物１３は変形し、へこみ１３１を生じさせる。対象物１３は元に戻ろうとする復元力を発生させ、押針１０４を押し返す。対象物１３が柔らかいほど復元力は小さく、押針１０４は対象物１３に深く押し込まれる。
【００２６】
結果として対象物１３の復元力と押針１０４の押し込む力が釣り合った状態になったときの押針１０４の先端と接触面１０５の距離が対象物１３の固さに依存する値となる。さらにこの値は弾性体１０２の腕１１０に発生するひずみεbと相関があるため、そのひずみεbを弾性体１０２の腕１１０に貼りつけた弾性体用ひずみセンサ１０３で計測し、その出力値から対象物１３の固さを計測することができる。
【００２７】
センサ付指１０とセンサなし指１１で対象物１３を挟む力の大きさによって、押針１０４が対象物１３を押し込む力も変わり、弾性体１０２の腕１１０に発生するひずみεbも変わるが、本実施形態の構成では、指状構造体１００の腕１０９のひずみεaからロボットハンド１が対象物１３を挟む力を計測することができるため、挟む力に応じた弾性体１０２の腕１１０に発生するひずみεb関するデータベースを対象物毎に作成することで、挟む力が変わっても対象物１３の固さを計測することが可能になる。また、対象物１３が弾性体であれば、指状構造体１００の腕１０９のひずみεaと弾性体１０２の腕１１０に発生するひずみεbの比εb /εaは対象物１３の固さに依存する値となり、この値が大きいほど固い物質と判断することができる。
【００２８】
次に本実施形態における指状構造体１００、弾性体１０２、押針１０４の材質選定のための条件を示す。指状構造体１００よりも弾性体１０２はたわみやすいことが必要であるため、指状構造体１００、弾性体１０２の材質選定の条件として、弾性体１０２のヤング率eeが指状構造体１００のヤング率efよりも小さいことが好ましい。換言すれば、弾性体１０２（第２部材）は、指状構造体１００（第１部材）よりもたわみやすい。これにより、接触面１０５及び接触面１０７が対象物１３に接するときに、押針１０４及び弾性体１０２の先端部分１１１が方向Ｄｉｒ１へ押し込まれやすくなる。
【００２９】
また、使用時において、押針１０４は対象物１３に直接押しつけられ、細い構造でもたわみにくく劣化しにくい性質であることが求められるため、剛性が高い材質を選定することが好ましい。その関係性を保った上で、鉄、ステンレス、アルミなどの金属類、ポリカーボネイト、ポリアミドなどのエンジニアリング・プラスチック、ポリプロピレン、アクリルなどのプラスチック、シリコーンゴムやクロロプレンゴムなどのゴム類から、ロボットハンド１の使用用途に応じて、指状構造体１００、弾性体１０２や押針１０４の材質を選定する。これにより、耐久性を向上することができる。
【００３０】
図４は、押針１０４を使用しない一例である。本変形例では、指状構造体１００と弾性体１０２のひずみを利用しているため、弾性体１０２の先端部分１１１の一部（突出部）が指状構造体１００の接触面１０５内の穴１０６より出ていれば図３のように押針１０４を設ける必要はない。押針１０４を用いないことで先端部分１１１に耐久性に問題が生じる場合は、先端部分１１１のみ部分硬化させるなどの処理を施すことが好ましい。
【００３１】
（動作例１）
次に、図５を用いて、対象物１３の固さに応じたロボットハンド１の制御方法について説明する。図５は、ロボットハンド１のシステム図である。ロボットハンド１は、対象物１３の固さを計測するための固さ計測装置１５０とロボットハンド制御装置１５１と連結して使用する。固さ計測装置１５０及びロボットハンド制御装置１５１は、例えば、それぞれ、別個のマイコンなどから構成されるが、１つのマイコンで構成されていてもよい。なお、マイコンは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力装置等から構成される。
【００３２】
始めにロボットハンド制御装置１５１からロボットハンド１に対象物１３を一定の力Ｆ１で掴むよう指示を出す（矢印１５４）と、ロボットハンド１で対象物１３を一定の力Ｆ１で掴んだとき、ロボットハンド１から固さ計測装置１５０には指状構造体１００（図３）の腕１０９（図３）のひずみεaと弾性体１０２（図３）の腕１１０（図３）に発生するひずみεbの情報が伝達される（矢印１５２）。固さ計測装置１５０は、εaとεbから対象物１３の固さを判断し、固さの情報をロボットハンド制御装置１５１に送る（矢印１５３）。ロボットハンド制御装置１５１は対象物１３の固さに対する最適な力の大きさについてのデータベースを保持しており、データベースと照合することで対象物１３の固さに応じて、掴む力を最適値に調整することができる（矢印１５４）。
【００３３】
換言すれば、固さ計測装置１５０のＣＰＵ（プロセッサ）は、接触面１０５（第１面）及び接触面１０７（第２面）が対象物１３を力Ｆ１（第１の力）で挟んでいる期間に測定されるひずみεa（第１ひずみ）及びひずみεb（第２ひずみ）に基づいて、対象物１３の固さＨを決定する。
【００３４】
詳細には、固さ計測装置１５０のメモリは、図６に示す（εa、εb）−Ｈデータベース２０１を備える。ここで、（εa、εb）−Ｈデータベース２０１（第１データベース）は、ひずみεa（第１ひずみ）とひずみεb（第２ひずみ）の組合せと、対象物１３の固さＨとを対応付けて記憶する。固さ計測装置１５０のＣＰＵ（プロセッサ）は、指状構造体用ひずみセンサ１０１（第１センサ）によって測定されたひずみεaと弾性体用ひずみセンサ１０３（第２センサ）によって測定されたひずみεbの組合せに対応する対象物１３の固さＨを（εa、εb）−Ｈデータベース２０１から読み出すことにより、対象物１３の固さＨを決定する。
【００３５】
一方、図６に示す（εa、εb）−Ｈデータベース２０１に代えて、図７に示す（εa／εb）−Ｈデータベース２０２を用いてもよい。ここで、（εa／εb）−Ｈデータベース２０２（第２データベース）は、ひずみεa（第１ひずみ）とひずみεb（第２ひずみ）の比と、対象物１３の固さＨとを対応付けて記憶する。固さ計測装置１５０のＣＰＵ（プロセッサ）は、ひずみεaとひずみεbの比に基づいて、対象物１３の固さＨを決定する。ひずみεaとひずみεbの比を用いることにより、例えば、データベースのサイズが小さくなり、ＣＰＵの計算量も少なくなる。
【００３６】
詳細には、固さ計測装置１５０のＣＰＵ（プロセッサ）は、指状構造体用ひずみセンサ１０１によって測定されたひずみεaと弾性体用ひずみセンサ１０３によって測定されたひずみεbの比に対応する対象物１３の固さＨを（εa／εb）−Ｈデータベース２０２から読み出すことにより、対象物１３の固さＨを決定する。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、対象物を挟む力が変動しても対象物の固さを正確に計測することができる。
【００３８】
（動作例２）
次に、図８を用いて、システムの別の動作例を説明する。図８に示すフローチャートは、対象物１３が弾性体であると仮定した場合の動作を示す一例である。
【００３９】
ロボットハンド制御装置１５１は、センサ付指１０及びセンサなし指１１のうち少なくとも一方を駆動するアクチュエータ（不図示）に対象物１３を力Ｆ１で挟ませるための指令Ｆ１＊を送信する。アクチュエータは、指令Ｆ１＊を受信すると、センサ付指１０及びセンサなし指１１のうち少なくとも一方を駆動する。これにより、センサ付指１０及びセンサなし指１１は、対象物１３を力Ｆ１で挟む動作を開始する（Ｓ１０）。
【００４０】
固さ計測装置１５０は、弾性体用ひずみセンサ１０３の出力値が示す弾性体１０２のひずみεbが０より大きいか否かを判定する（Ｓ１５）。ひずみεbが０以下場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、固さ計測装置１５０は、Ｓ１５の判定を繰り返す。一方、ひずみεbが０より大きい場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、固さ計測装置１５０は、Ｓ２０へ処理を進める。
【００４１】
固さ計測装置１５０は、ひずみεbが０より大きいと判定したタイミングｔ１をメモリに記憶する。すなわち、固さ計測装置１５０は、突出部としての押針１０４又は弾性体１０２の先端部分１１１が対象物１３に接触したタイミングｔ１を特定する（Ｓ２０）。
【００４２】
固さ計測装置１５０は、指状構造体用ひずみセンサ１０１の出力値が示す指状構造体１００のひずみεaが０より大きいか否かを判定する（Ｓ２５）。ひずみεaが０以下場合（Ｓ２５：Ｎｏ）、固さ計測装置１５０は、Ｓ２５の判定を繰り返す。一方、ひずみεaが０より大きい場合（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、固さ計測装置１５０は、Ｓ３０へ処理を進める。
【００４３】
固さ計測装置１５０は、ひずみεaが０より大きいと判定したタイミングｔ２をメモリに記憶する。すなわち、固さ計測装置１５０は、接触面１０５、１０７が対象物１３に接触したタイミングｔ２を特定する（Ｓ３０）。
【００４４】
固さ計測装置１５０は、ひずみεaが一定となっているか否かを判定する（Ｓ３５）。ひずみεaが一定となっていない場合（Ｓ３５：Ｎｏ）、固さ計測装置１５０は、Ｓ３５の判定を繰り返す。一方、ひずみεaが一定となっている場合（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、固さ計測装置１５０は、Ｓ４０へ処理を進める。
【００４５】
固さ計測装置１５０は、図９に示すεa−Ｆデータベース２０３から、Ｓ３５で測定されたひずみεa（一定値）に対応する挟む力Ｆgを読み出す（Ｓ４０）。ここで、εa−Ｆデータベース２０３は、ひずみεaと、対象物１３を挟む力Ｆとを対応付けて記憶する。これにより、固さ計測装置１５０は、対象物１３を挟む力Ｆgを測定する（Ｓ４５）。
【００４６】
固さ計測装置１５０は、ひずみεbが一定となっているか否かを判定する（Ｓ５０）。ひずみεbが一定となっていない場合（Ｓ５０：Ｎｏ）、固さ計測装置１５０は、Ｓ５０の判定を繰り返す。一方、ひずみεbが一定となっている場合（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、固さ計測装置１５０は、Ｓ５５へ処理を進める。
【００４７】
固さ計測装置１５０は、図１０に示す（Ｆ、εb）−Ｈデータベース２０４から、Ｓ４５で測定された挟む力ＦgとＳ５０で測定されたひずみεb（一定値）の組合せに対応する対象物の固さＨを読み出す（Ｓ５５）。ここで、（Ｆ、εb）−Ｈデータベース２０４は、挟む力Ｆとひずみεbの組合せと、対象物１３の固さＨ（固さを示す指標）とを対応付けて記憶する。これにより、固さ計測装置１５０は、対象物１３の固さＨを決定（測定）する（Ｓ６０）。固さ計測装置１５０は、対象物１３の固さＨ（測定値）をロボットハンド制御装置１５１に送信する。
【００４８】
ロボットハンド制御装置１５１は、固さ計測装置１５０から対象物１３の固さＨを受信すると、図１１に示すＨ−Ｆデータベース２０５から、対象物１３の固さＨに対応する挟む力Ｆ２（最適な力を示す第２の力）を読み出す（Ｓ６５）。ここで、Ｈ−Ｆデータベース２０５（第３データベース）は、対象物１３の固さＨと、対象物１３の固さＨに応じた最適な挟む力Ｆ（第２の力）を対応付けて記憶する。これにより、ロボットハンド制御装置１５１は、対象物１３の固さＨに応じた最適な挟む力Ｆ２を決定する。
【００４９】
ロボットハンド制御装置１５１は、センサ付指１０及びセンサなし指１１のうち少なくとも一方を駆動するアクチュエータに対象物１３を力Ｆ２で挟ませるための指令Ｆ２＊を送信する。アクチュエータは、指令Ｆ２＊を受信すると、センサ付指１０及びセンサなし指１１のうち少なくとも一方を駆動する。これにより、センサ付指１０及びセンサなし指１１は、対象物１３を力Ｆ２で挟む（Ｓ７０）。
【００５０】
換言すれば、ロボットハンド制御装置１５１のＣＰＵ（プロセッサ）は、固さ計測装置１５０のＣＰＵ（プロセッサ）によって決定された対象物１３の固さＨに対応する挟む力Ｆ２（第２の力）をＨ−Ｆデータベース２０５（第３データベース）から読み出し、接触面１０５（第１面）及び接触面１０７（第２面）による力Ｆ１（第１の力）を、力Ｆ２（第２の力）に切り替える制御を実行する力制御部として機能する。これにより、対象物１３の固さに応じて掴む力を制御することができる。具体的には、例えば、対象物１３を落としたり破壊したりすることを抑制することができる。なお、Ｈ−Ｆデータベース２０５の最適な挟む力Ｆは、例えば、実験、シミュレーション等の結果に基づいて設定することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００５２】
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサ（マイコン）がそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
【００５３】
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
【００５４】
（１）対象物との接触面にある枠から、一部が飛び出した針状部品を備える弾性体もしくは一部が飛び出した弾性体を内部に備えた指状の構造体で、前記弾性体及び前記指状構造体はそれぞれに発生するひずみを測定するためのセンサを備えていることを特徴し、前記対象物と前記枠が接触しているとき、前記弾性体と前記指状構造体に生じるひずみを計測することで前記対象物の固さを計測することができるセンサ。
【００５５】
（２）（１）に記載のセンサにおいて、前記弾性体は前記指状構造体よりもたわみやすいことを特徴とする前記対象物の固さを計測することができるセンサ。
【００５６】
（３）（２）に記載のセンサにおいて、前記弾性体はカンチレバー形状であることを特徴とする前記対象物の固さを計測することができるセンサ。
【００５７】
（４）（３）に記載のセンサにおいて、前記指状構造体は先端に突起形状を備え、前記突起形状内に前記弾性体を備えることを特徴とする前記対象物の固さを計測することができるセンサ。
【００５８】
（５）（４）に記載のセンサを用い、前記指状構造体の接触面を前記対象物に押しつけた際に前記指状構造体に発生するひずみと前記弾性体に発生するひずみの比から、前記対象物の固さを導出する方法。
【００５９】
（６）（５）に記載の固さ計測方法において、前記指状構造体の接触面を前記対象物に押しつけた際に前記指状構造体に発生するひずみと前記弾性体に発生するひずみのデータを固さの異なる対象物毎に記録したデータベースから、前記対象物の固さを判定する方法。
【００６０】
（７）（１）〜（４）に記載のいずれかのセンサを備えたロボットハンドと、（５）または（６）に記載の方法により前記対象物の固さを判定する判定システムと、ロボットハンドの動作を制御する制御システムからなるシステム。
【００６１】
（８）（７）に記載のシステムにおいて、対象物の固さに依存する掴む力の最適値データベースを備え、前記判定システムよって判定された対象物の固さに応じて、前記データベースからロボットハンドの掴む力を最適値に制御することができるシステム。
【００６２】
上記（１）〜（８）によれば、対象物の固さを測定することができるセンサ付の指を備えたロボットハンドを提供することで、掴む力が変動しても掴む対象物の固さ計測を実現することができるという極めて優れた効果を発揮する。
【符号の説明】
【００６３】
１：ロボットハンド
１０：センサ付指
１１：センサなし指
１２：腕
１３：対象物
１００：指状構造体
１０１：指状構造体用ひずみセンサ
１０２：弾性体
１０３：弾性体用ひずみセンサ
１０４：押針
１０５：接触面
１０６：穴
１０７：接触面
１０８：頭部分
１０９：腕
１１０：腕
１１１：先端部分
１１２：末端
１５０：固さ計測装置
１５１：ロボットハンド制御装置
【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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