(57)【要約】【課題】複数の指部により対象物を把持するハンド機構を備えた把持システムにおいて、タクトタイムが不要に長くなることを抑制する。【解決手段】ハンド機構の形態を、サブサーチ用指部における所定の接触部位の所定方向における位置が、サーチ用指部における所定の接触部位に比して、対象物の所定方向における寸法より短い所定距離だけ所定の目標位置に近い位置になるとともに、サブサーチ用指部における所定の接触部位の所定方向と直交する方向における位置が、対象物が存在すると想定される領域から外れた位置になるサーチ用形態にした状態で、サーチ動作制御が行われる。そして、サーチ用指部における所定の接触部位の物体への接触が検知される前に、サブサーチ用指部における所定の接触部位の物体への接触が検知されると、その時点でサーチ動作制御が中止される。【選択図】図１３
2019089179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の指部を具備し、それら複数の指部により対象物を把持するハンド機構と、
前記ハンド機構の位置を変更するアーム機構と、
前記ハンド機構の前記複数の指部のうち少なくとも所定の２本の指部に設けられ、該所定の２本の指部の各々における所定の接触部位が物体と接触したことを検知する接触検知部と、
前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記所定の２本の指部の一方の指部であるサーチ用指部における前記所定の接触部位と前記対象物が存在すると想定される位置とが所定方向において離間した状態から、所定の目標位置に向けて前記サーチ用指部における前記所定の接触部位を移動させるように、前記ハンド機構およびまたは前記アーム機構を制御するためのサーチ動作制御を行うことで、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位の前記対象物への接触が該サーチ用指部の前記接触検知部によって検知されたときの接触位置を導出し、前記サーチ動作制御において導出された前記接触位置に基づいて前記アーム機構およびまたは前記ハンド機構を制御することで、前記ハンド機構を所定の把持可能位置に移動させて該ハンド機構によって前記対象物を把持させる、制御部と、
を備える、把持システムにおいて、
前記サーチ動作制御が行われる際に、
前記制御部は、
前記所定の２本の指部の他方の指部であるサブサーチ用指部における前記所定の接触部位の前記所定方向における位置が、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位に比して、前記対象物の前記所定方向における寸法より短い所定距離だけ前記所定の目標位置に近い位置となるように前記ハンド機構を制御した状態で、前記サーチ動作制御を行い、
前記サーチ用指部における前記所定の接触部位の物体への接触が該サーチ用指部の前記接触検知部によって検知される前に、前記サブサーチ用指部における前記所定の接触部位の物体への接触が該サブサーチ用指部の前記接触検知部によって検知されると、その時点で前記サーチ動作制御を中止する、
把持システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記所定の２本の指部の他方の指部であるサブサーチ用指部における前記所定の接触部位の前記所定方向における位置が、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位に比して、前記対象物の前記所定方向における寸法より短い所定距離だけ前記所定の目標位置に近い位置となることに加え、前記サブサーチ用指部における前記所定の接触部位の前記所定方向と直交する方向における位置が、前記対象物が存在すると想定される領域から外れた位置となるように前記ハンド機構を制御した状態で、前記サーチ動作制御を行う、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項３】
前記サーチ用指部における前記所定の接触部位の前記対象物への接触が該サーチ用指部の前記接触検知部によって検知される前に、前記サブサーチ用指部における前記所定の接触部位の物体への接触が該サブサーチ用指部の前記接触検知部によって検知されることで、前記サーチ動作制御が中止された場合において、
前記制御部は、前記対象物が存在すると想定される位置に関する情報を再度取得し、その取得された情報に基づいて前記サーチ動作制御をやり直す、
請求項１または２に記載の把持システム。
【請求項４】
複数の指部を具備し、それら複数の指部により対象物を把持するハンド機構と、
前記ハンド機構の位置を変更するアーム機構と、
前記ハンド機構の前記複数の指部のうち少なくとも所定の２本の指部に設けられ、該所
定の２本の指部の各々における所定の接触部位が物体と接触したことを検知する接触検知部と、
を備える、把持システムの制御方法であって、
前記ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、前記所定の２本の指部の一方の指部であるサーチ用指部における前記所定の接触部位と前記対象物が存在すると想定される位置とが所定方向において離間した状態から、所定の目標位置に向けて前記サーチ用指部における前記所定の接触部位を移動させるように、前記ハンド機構およびまたは前記アーム機構を制御するためのサーチ動作制御を行うことで、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位の前記対象物への接触が該サーチ用指部の前記接触検知部によって検知されたときの接触位置を導出し、前記サーチ動作制御において導出された前記接触位置に基づいて前記アーム機構およびまたは前記ハンド機構を制御することで、前記ハンド機構を所定の把持可能位置に移動させて該ハンド機構によって前記対象物を把持させる、制御方法において、
前記所定の２本の指部の他方の指部であるサブサーチ用指部における前記所定の接触部位の前記所定方向における位置が、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位に比して、前記対象物の前記所定方向における寸法より短い所定距離だけ前記所定の目標位置に近い位置となるように前記ハンド機構を制御した状態で、前記サーチ動作制御を実行する実行ステップと、
前記サーチ動作制御の実行中において、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位の物体への接触が該サーチ用指部の前記接触検知部によって検知される前に、前記サブサーチ用指部における前記所定の接触部位の物体への接触が該サブサーチ用指部の前記接触検知部によって検知されると、その時点で前記サーチ動作制御を中止させる中止ステップと、
を含む、把持システムの制御方法。
【請求項５】
前記実行ステップでは、前記所定の２本の指部の他方の指部であるサブサーチ用指部における前記所定の接触部位の前記所定方向における位置が、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位に比して、前記対象物の前記所定方向における寸法より短い所定距離だけ前記所定の目標位置に近い位置となることに加え、前記サブサーチ用指部における前記所定の接触部位の前記所定方向と直交する方向における位置が、前記対象物が存在すると想定される領域から外れた位置となるように前記ハンド機構が制御される、
請求項４に記載の把持システムの制御方法。
【請求項６】
前記サーチ用指部における前記所定の接触部位の前記対象物への接触が該サーチ用指部の前記接触検知部によって検知される前に、前記サブサーチ用指部における前記所定の接触部位の物体への接触が該サブサーチ用指部の前記接触検知部によって検知されることで、前記サーチ動作制御が中止された場合に、前記対象物が存在すると想定される位置に関する情報を再度取得する再取得ステップと、
前記再取得ステップで再度取得された前記対象物が存在すると想定される位置に関する情報に基づいて前記サーチ動作制御を再度実行する再実行ステップと、
をさらに含む、請求項４または５に記載の把持システムの制御方法。
【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を備えた把持システムおよびその制御方法に関する。
【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、複数の指部を有するハンド機構（多指ハンド部）と、該ハンド機構が先端に取り付けられたロボットアームと、を備えたロボット装置が開示されている。この特許文献１に記載されたロボット装置においては、ハンド機構の各指部に力センサが設けられている。そして、この力センサによって該指部と対象物との接触位置を検出する。また、このロボット装置は、対象物を含む画像データを撮像する視覚センサを備えている。そして、視覚センサによって撮像された画像データに基づいて対象物の位置情報を取得する。さらに、画像データから取得された対象物の位置情報を、力センサによって検出された接触位置の情報に基づいて補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５０５１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来技術のように、ハンド機構により対象物を把持する前に、該ハンド機構の指部を該対象物に接触させる動作（以下、「サーチ動作」と称する場合もある。）を行い、その接触位置を導出することで、該対象物の位置をより高い精度で把握することが可能となる。このように対象物の位置を高精度で把握することは、ハンド機構による該対象物の把持の安定性を向上させる上で非常に好ましい。
【０００５】
しかしながら、画像データ等から取得された位置情報に誤差が含まれている場合や、画像データ等の取得後に対象物が移動させられている場合等において、上記のサーチ動作を行うと、前記指部が対象物に接触しない可能性がある。そのような場合に、前記指部が対象物以外の物体（例えば、対象物が載置される床面等）に接触するまで該サーチ動作が継続されると、タクトタイムが不要に長くなるという問題を生じる。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、複数の指部により対象物を把持するハンド機構を備えた把持システムにおいて、タクトタイムが不要に長くなることを抑制することができる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】
【０００７】
本発明に係わる把持システムは、複数の指部を具備し、それら複数の指部により対象物を把持するハンド機構と、前記ハンド機構の位置を変更するアーム機構と、前記ハンド機構の前記複数の指部のうち少なくとも所定の２本の指部に設けられ、該所定の２本の指部の各々における所定の接触部位が物体と接触したことを検知する接触検知部と、制御部と、を備える。制御部は、ハンド機構によって前記対象物を把持する際に、先ず、前記所定の２本の指部の一方の指部であるサーチ用指部における前記所定の接触部位と前記対象物が存在すると想定される位置とが所定方向において離間した状態から、所定の目標位置に向けて前記サーチ用指部における前記所定の接触部位を移動させるように、前記ハンド機構およびまたは前記アーム機構を制御するためのサーチ動作制御を行うことで、前記サー
チ用指部における前記所定の接触部位の前記対象物への接触が該サーチ用指部の前記接触検知部によって検知されたときの接触位置を導出する。続いて、制御部は、前記サーチ動作制御において導出された前記接触位置に基づいて、前記アーム機構およびまたは前記ハンド機構を制御することで、前記ハンド機構を所定の把持可能位置に移動させて該ハンド機構によって前記対象物を把持させる。ここで、前記サーチ動作制御が行われる際に、前記制御部は、前記所定の２本の指部の他方の指部であるサブサーチ用指部における前記所定の接触部位の前記所定方向における位置が、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位に比して、前記対象物の前記所定方向における寸法より短い所定距離だけ前記所定の目標位置に近い位置となるように前記ハンド機構を制御した状態で、前記サーチ動作制御を行う。そして、前記サーチ用指部における前記所定の接触部位の物体への接触が該サーチ用指部の前記接触検知部によって検知される前に、前記サブサーチ用指部における前記所定の接触部位の物体への接触が該サブサーチ用指部の前記接触検知部によって検知されると、前記制御部は、その時点で前記サーチ動作制御を中止する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の指部により対象物を把持するハンド機構を備えた把持システムにおいて、タクトタイムが不要に長くなることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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指部における第２関節部の可動範囲を示す図である。
【図７】実施例に係るハンド機構の指部における第１関節部の可動範囲を示す図である。
【図８】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第１の図である。
【図９】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第２の図である。
【図１０】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１１Ａ】本実施例におけるサーチ動作制御が実行されるときのサーチ用指部およびサブサーチ用指部の垂直方向における位置を示す図である。
【図１１Ｂ】実際の対象物が想定位置に存在する状態で本実施例のサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を示す図である。
【図１１Ｃ】実際の対象物が想定位置に存在しない状態で本実施例のサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を示す第１の図である。
【図１１Ｄ】実際の対象物が想定位置に存在しない状態で本実施例のサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を示す第２の図である。
【図１２】本実施例におけるサーチ動作制御が実行されるときのサーチ用指部およびサブサーチ用指部の水平方向における位置を示す図である。
【図１３】実施例に係るサーチ動作制御のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る把持システムでは、ハンド機構によって把持する対象物の寸法、形状、位置情報等の各種情報が事前に取得される。これらの各種情報は、ユーザーによる入力や、
視覚センサによって撮像された画像等に基づいて取得される。また、ハンド機構における複数の指部のうち、少なくともサーチ用指部とサブサーチ用指部との２本の指部には、該２本の指部の各々における所定の接触部位が物体に接触したことを検知するための接触検知部が設けられる。
【００１１】
ハンド機構によって対象物を把持する際には、先ず、制御部が、サーチ用指部における所定の接触部位と対象物が存在すると想定される位置とが所定方向において離間した状態から、サーチ用指部における所定の接触部位が所定の目標位置に向かって近づくように、ハンド機構およびまたはアーム機構を制御するためのサーチ動作制御を行うことで、サーチ用指部における所定の接触部位の対象物への接触が該サーチ用指部の接触検知部によって検知されたときの接触位置が導出される。次いで、前記サーチ動作制御において導出された前記接触位置に基づいて、前記制御部が、アーム機構およびまたはハンド機構を制御することで、ハンド機構を所定の把持可能位置へ移動させて該ハンド機構によって対象物を把持させる（把持動作制御）。ここで、所定の目標位置は、対象物の位置情報に基づいて決定される位置であって、上記の位置情報に対応する位置に対象物が存在すると想定して決定される位置である。また、所定の把持可能位置は、ハンド機構が該所定の把持可能位置に位置するときに複数の指部によって対象物を挟み込むことで、対象物の安定的な把持を実現することができる位置であり、対象物の寸法や形状に基づいて決定される。
【００１２】
ところで、事前に取得された対象物の位置情報に誤差が含まれている場合や、対象物の位置情報が取得された後に該対象物が移動させられている場合等においては、上記した位置情報に対応する位置に実際の対象物が存在しない可能性がある。そのような状況でサーチ動作制御が行われると、サーチ用指部における所定の接触部位が対象物以外の物体と接触するまで該サーチ動作制御が継続される可能性があり、タクトタイムが不要に長くなる可能性がある。
【００１３】
これに対し、本発明に係わる把持システムでは、サブサーチ用指部における所定の接触部位の前記所定方向における位置が、サーチ用指部における所定の接触部位に比して、前記所定方向における対象物の寸法より短い所定距離だけ前記所定の目標位置に近い位置となるように前記ハンド機構を制御した状態で、サーチ動作制御を行うようにした。
【００１４】
ここで、上記したサーチ動作制御が行われたときに、事前に取得された位置情報に対応する位置に実際の対象物が存在していなければ、サーチ用指部における所定の接触部位が物体（対象物以外の物体）に接触するよりも前に、サブサーチ用指部における所定の接触部位が物体（対象物、又は対象物以外の物体）に接触することになる。そこで、本発明に係わる把持システムでは、サーチ用指部における所定の接触部位と物体との接触が該サーチ用指部の接触検知部によって検知される前に、サブサーチ用指部における所定の接触部位と物体との接触が該サブサーチ用指部の接触検知部によって検知されると、その時点でサーチ動作制御を中止するようにした。その場合、サーチ用指部における所定の接触部位が対象物以外の物体と接触するまでサーチ動作制御が不要に継続されなくなる。その結果、タクトタイムが不要に長くなることを抑制することができる。
【００１５】
＜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。
【００１６】
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に可動自在に支持された複数の指部２１（図１に示す例では、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。
【００１７】
＜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。
【００１８】
同様に、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。
【００１９】
＜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９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。ただし、各指部２１の動作は、それぞれ独立して制御される。
【００２０】
図４から図９は、ハンド機構２の指部２１の構成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。
【００２１】
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。また、第１指リンク部２１１と第２指リンク部２１２との間には、屈曲および伸展可能に形成された第１関節部２２が設けられている。さらに、第２指リンク部２１２と基端部２１３との間には、屈曲および伸展可能に形成された第２関節部２３が設けられている。そして、指部２１の基端部２１３は、該指部２１の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸回りに回転自在な状態でベース部２０に接続されている。
【００２２】
また、ベース部２０には、図４に示すように、第２モータ５２と第３モータ５３とが内蔵されている。第２モータ５２は、図６に示すように、第２関節部２３を屈曲および伸展させるためのモータである。第３モータ５３は、図３中の矢印で示す範囲において指部２１全体を回転駆動させるためのモータである。また、第２指リンク部２１２には、図５に示すように、第１モータ５１が内蔵されている。この第１モータ５１は、図７に示すように、第１関節部２２を屈曲および伸展させるためのモータである。
【００２３】
次に、各指部２１における先端側の部位（第１指リンク部２１１の先端側の部位）の外壁面には、図２、図４、および図５に示すように、感圧センサ７０が取り付けられている。具体的には、図８および図９に示すように、第１指リンク部２１１における、第１関節部２２の屈曲方向側の外壁面（以下、「屈曲側壁面」と称する場合もある。）２１５から伸展方向側の外壁面（以下、「伸展側壁面」と称する場合もある。）２１６にかけて、４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３（以下、「感圧センサ７０」と総称する場合もある。）が第１指リンク部２１１の長手方向に沿って直列に配置されている。図８および図９に示す例では、伸展側壁面２１６に１つの感圧センサ７００が配置され、残りの３つの感圧センサ７０１、７０２、７０３が屈曲側壁面２１５の先端側から基端側へむけて長手方向に配列されている。なお、感圧センサ７０の配置方法は、第１指リンク部２１１の長手方向に沿って直列に配置する方法に限られず、第１指リンク部２１１の短手方向に沿って直列に配置されてもよく、若しくは第１指リンク部２１１の長手方向または短手方向に対して斜め方向に沿って配置されてもよい。また、図８および図９に示す例では、４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３が一列に配置されているが、４つ以上の感圧センサが二列以上に配置されてもよく、若しくは４つ以上の感圧センサが千鳥状に配置されてもよい。また、伸展側壁面２１６に配置される感圧センサの個数は１つに限られず、二つ以上の感圧センサが伸展側壁面２１６に配置されてもよい。同様に、屈曲側壁面２１５に配置される感圧センサの個数は３つに限られず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。要するに、第１指リンク部に配置される感圧センサの個数や位置は、ハンド機構が対象物を把持する際に、第１指リンク部において対象物が接触し得る位置や範囲等に応じて適宜に決定されればよい。なお、感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１に作用する外力（圧力）を検知するセンサである。このような感圧センサ７０としては、圧電式の感圧センサ、ひずみゲージ式の感圧センサ、または静電容量式の感圧センサ等、周知のどのような方式の感圧センサを用いてもよい。なお、上記した４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３は、ポリオレフィン等で形成された可撓性のセンサカバーで覆われるようにしてもよい。また、図８および図９に示す例では、感圧センサ７０が矩形に形成されているが、矩形に限定されるものではなく、第１指リンク部２１１の形状等に応じて適宜に変更されればよい。
【００２４】
＜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１０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１０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。
【００２５】
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。
【００２６】
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およびハンド制御装置４３が有する機能部である後述の位置情報補正部４３５によって求められた対象物１０の位置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、例えば、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。
【００２７】
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、接触位置導出部４３４および位置情報補正部４３５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。
【００２８】
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。
【００２９】
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および位置情報補正部４３５によって求められた対象物１０の位置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。
【００３０】
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、各感圧センサ７０によって、各指部２１の対象物への接触が検知された場合に、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。また、各感圧センサ７０によって、各指部２１の対象物への接触が検知された場合に、接触位置導出部４３４によって、その接触位置が導出される。
【００３１】
＜サーチ動作制御＞
ここで、本実施例に係るロボットアーム１においては、ハンド制御装置４３に含まれる機能部である対象物情報取得部４３０によって、該対象物の位置情報を含む対象物情報が取得される。しかしながら、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物の位置情報はある程度の誤差を含んでいる虞がある。例えば、視覚センサによって撮像された対象物を含む画像から対象物の位置情報を取得した場合、該視覚センサの撮像性能に起因する誤差が該対象物の位置情報に含まれることになる。しかしながら、ロボットアーム１のハンド機構２によって対象物を安定的に把持するためには、該対象物の位置情報を高精度で把握した上で、アーム機構３およびまたはハンド機構２を制御することが望まれる。
【００３２】
そこで、本実施例に係るロボットアーム１においては、対象物を把持すべくアーム機構３およびまたはハンド機構２を制御する前に、その準備段階として、該対象物の所定方向における位置情報を高精度で把握することを目的として、サーチ動作制御が行われる。以下、本実施例に係るサーチ動作制御について図１１Ａから図１１Ｄに基づいて説明する。このサーチ動作制御は、アーム制御装置４２によってアーム機構３が制御されるとともに、ハンド制御装置４３によってハンド機構２が制御されることで実現される。
【００３３】
なお、以下においては、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。また、サーチ動作制御では、ハンド機構２の４本の指部２１のうちの所定の指部（本発明に係わる「サーチ用指部」に相当。）を対象物に接触させる。図１１Ａから図１１Ｄにおいては、対象物１０に接触させるサーチ用指部を第１指部２１Ａとする場合の動作を示している。また、図１１Ａから図１１Ｄにおいては、便宜的に、ハンド機構２における第１指部２１Ａ、および第３指部２１Ｃのみを図示しており、第２指部２１Ｂおよび第４指部２１Ｄの図示を省略している。また、図１１Ａから図１１Ｄは、対象物１０の垂直方向（図１１Ａから図１１Ｃにおける上下方向）における位置情報を把握することを目的した場合における動作を示している。
【００３４】
サーチ動作制御では、ハンド機構２の形態を、図１１Ａに示すようなサーチ用形態に制御した状態で、該ハンド機構２を白抜き矢印の方向（すなわち、図１１Ａにおける下方に向かう方向）に動かすことにより、該ハンド機構２を対象物１０の存在エリアに近づける。その際、第１指部２１Ａの先端部（該第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａにおいて感圧センサ７０が配置される部位）が所定の目標位置（図１１Ａ中の黒丸で示す位置）Ｔｐに向って移動するように、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、および、ハンド機構２の各指部２１の各関節部を駆動させる各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３が、それぞれ、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３によってサーボ制御される。
【００３５】
ここで、本実施例における「サーチ用形態」は、第３指部２１Ｃ（本発明に係わる「サブサーチ用指部」に相当。）の先端部（該第３指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃにおいて感圧センサ７０が配置される部位）の垂直方向における位置が、図１１Ａに示すように、第１指部２１Ａの先端部よりも所定距離ｄｈｆだけ所定の目標位置Ｔｐに近い位置（すなわち、第１指部２１Ａの先端部よりも所定距離ｄｈｆだけ下方の位置）になる形態である。上記の所定距離ｄｈｆは、垂直方向における対象物１０の寸法（すなわち、対象物１０の高さ）ｈｏより短くなる範囲において、可能限り長い距離である。また、本実施例における「サーチ用形態」では、第１指部２１Ａの先端部の水平方向における位置は、図１２中の「Ｒａ」で示すように、前記所定の目標位置Ｔｐの水平方向における位置（図１２中の「Ｒｔｐ」）と重複する位置に定められるものとする。さらに、本実施例における「サーチ用形態」では、第３指部２１Ｃの先端部の水平方向における位置は、図１２中の「Ｒｃ」で示すように、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に含まれる対象物１０の位置情報に対応する位置（図１１Ａ中の一点鎖線で示す位置１０’であって、以下では「想定位置１０’」と称する。）に該対象物１０が存在すると想定した場合に該対象物１０が水平方向において占める領域（図１２中の「Ｒ１０’」）から外れた位置に定められるものとする。なお、ここでいう「所定の目標位置Ｔｐ」は、上記の想定位置１０’に該対象物１０が存在すると想定した場合に該対象物１０の内部となる位置であって、上記の対象物情報に含まれる対象物１０の位置情報に基づいて決定される。また、上記のサーチ用形態では、第２指部２１Ｂの先端部と第４指部２１Ｄの先端部の垂直方向における位置は、第１指部２１Ａの先端部よりも所定の目標位置Ｔｐから離間する位置（すなわち、第１指部２１Ａの先端部よりも上方の位置）に設定されるものとする。
【００３６】
ハンド機構２の形態を上記のサーチ用形態とした状態で、第１指部２１Ａの先端部が前記所定の目標位置Ｔｐに向かって移動するように、アーム機構３およびまたは該ハンド機構２が制御されたときに、上記の想定位置１０’に対象物１０が実際に存在していれば、図１１Ｂに示すように、第３指部２１Ｃの先端部が物体（対象物１０が載置される床面等）と接触する前に、第１指部２１Ａの先端部が対象物１０の上面Ｓ１に接触することになる。なお、図１１Ｂにおいても、白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を表している。
【００３７】
第３指部２１Ｃの先端部が物体と接触する前に、第１指部２１Ａの先端部が対象物１０の上面Ｓ１に接触すると、その接触状態が第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａに配置された感圧センサ７０によって検知される。このとき、感圧センサ７０の検出値がセンサ情報取得部４３３によって取得される。そして、接触位置導出部４３４は、センサ情報取得部４３３によって取得された感圧センサ７０の検出値に基づいて、第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触位置を導出する。例えば、接触位置導出部４３４は、アーム制御装置４２のモータ状態量取得部４２１によって取得されるアーム機構３の各モータの状態量、および、ハンド制御装置４３のモータ状態量取得部４３２によって取得されるハンド機構２の各モータの状態量に基づいて、第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触位置を導出する。続いて、位置情報補正部４３５は、接触位置導出部４３４によって導出された接触位置に関する接触位置情報に基づいて、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報（垂直方向の位置情報）の補正が必要であるかを判別する。その際、例えば、接触位置導出部４３４によって導出された接触位置に関する接触位置情報と、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報（垂直方向の位置情報）と、のずれが許容範囲を超えていれば、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報（垂直方向の位置情報）の補正が必要であると判定される。このような補正が必要であると判定された場合には、接触位置導出部４３４によって導出
された接触位置に関する接触位置情報に基づいて、位置情報補正部４３５が、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報（垂直方向の位置情報）を補正する。このようにして対象物１０の位置情報（垂直方向の位置情報）が求められると、垂直方向における対象物１０の位置情報を高精度で把握することができる。
【００３８】
その結果、ハンド機構２によって対象物１０を把持する際に、垂直方向における所望の把持位置で対象物１０を把持することが可能となる。よって、ハンド機構２による対象物１０の把持の安定性を向上させることができる。また、同一形状の対象物が同一の高さで複数配置されている場合、一の対象物の垂直方向の位置情報を高精度で把握すれば、他の対象物を把持する際にも、該一の対象物の垂直方向の位置情報を該他の対象物に関する垂直方向の位置情報として用いることが可能となる。
【００３９】
一方、ハンド機構２の形態を上記のサーチ用形態とした状態で、第１指部２１Ａの先端部が前記所定の目標位置Ｔｐに向かって移動するように、アーム機構３およびまたは該ハンド機構２が制御されたときに、上記の想定位置１０’に対象物１０が実際に存在していなければ、図１１Ｃに示すように、第１指部２１Ａの先端部が物体と接触する前に、第３指部２１Ｃの先端部が物体（図１１Ｃに示す例では、対象物１０が載置される床面ｆｌ）と接触することになる。なお、図１１Ｃにおいても、白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を表している。
【００４０】
第１指部２１Ａの先端部が物体と接触する前に、第３指部２１Ｃの先端部が床面ｆｌと接触すると、その接触状態が第３指部２１Ｃの第１指リンク部２１１に配置された感圧センサ７０によって検知される。ここで、上記サーチ動作制御において、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって該第１指部２１Ａの先端部と物体との接触が検知される前に、第３指部２１Ｃの感圧センサ７０によって該第３指部２１Ｃの先端部と床面ｆｌとの接触が検知されると、その時点で上記サーチ動作制御が中止される。具体的には、第３指部２１Ｃの感圧センサ７０によって該第３指部２１Ｃの先端部と床面ｆｌとの接触が検知されると、ハンド制御装置４３からアーム制御装置４２に対して、アーム機構３の動作を停止させるように指令信号が送信されることで、図１１Ｃ中の白抜き矢印で示す方向へハンド機構２を移動させるためのアーム機構３の動作が中止される。これによれば、サーチ用指部（第１指部２１Ａ）の先端部が床面ｆｌと接触するまでサーチ動作制御が継続されなくなるため、タクトタイムが不要に長くなることを抑制することができる。
【００４１】
なお、ハンド機構２の形態を上記のサーチ用形態とした状態で、第１指部２１Ａの先端部が前記所定の目標位置Ｔｐに向かって移動するように、アーム機構３およびまたは該ハンド機構２が制御されたときに、上記の想定位置１０’に対象物１０が実際に存在していなければ、図１１Ｄに示すように、第１指部２１Ａの先端部が物体と接触する前に、第３指部２１Ｃの先端部が対象物１０の上面Ｓ１と接触する可能性もある。その場合は、第３指部２１Ｃの感圧センサ７０によって該第３指部２１Ｃの先端部と対象物１０の上面Ｓ１との接触が検知された時点で、上記サーチ動作制御が中止することで、タクトタイムが不要に長くなることを抑制することができる。
【００４２】
また、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって該第１指部２１Ａの先端部と物体との接触が検知される前に、第３指部２１Ｃの感圧センサ７０によって該第３指部２１Ｃの先端部と物体との接触が検知されることによって、サーチ動作制御が中止された場合は、対象物１０の位置情報を含めた対象物情報がハンド制御装置４３の対象物情報取得部４３０によって再取得される。そして、対象物情報取得部４３０によって再取得された対象物情報に含まれる対象物１０の位置情報に基づいて、サーチ動作制御がやり直される。これによれば、垂直方向における対象物１０の正確な位置情報をより確実に把握することが可能になる。
【００４３】
また、上記の図１１Ａから図１１Ｄでは、対象物の垂直方向の位置情報を把握する場合のサーチ動作制御を例に挙げて説明したが、対象物の水平方向の位置情報を把握する場合にも同様のサーチ動作制御を適用することができる。この場合、ハンド機構２の形態をサーチ用形態とした状態で、該ハンド機構２を対象物に対して水平方向から近づけていけばよい。その場合のサーチ用形態は、サブサーチ用指部の先端部の水平方向における位置が、サーチ用指部の位置に比して、対象物の水平方向における寸法より短い距離だけ所定の目標位置に近い位置になるとともに、サブサーチ用指部の先端部の垂直方向における位置が、上記の想定位置に対象物が存在すると想定した場合に該対象物が垂直方向において占める領域から外れた位置になる形態であればよい。要するに、対象部の所定方向における位置情報を把握する場合には、ハンド機構２の形態を、サブサーチ用指部における先端部の所定方向における位置が、サーチ用指部における先端部の所定方向における位置に比して、対象物の所定方向における寸法より短い所定距離だけ所定の目標位置に近い位置になるとともに、サブサーチ用指部における指先部の所定方向と直交する方向における位置が、対象物が存在すると想定される領域から外れた位置になる、サーチ用形態とした状態で、該ハンド機構２を対象物に対して所定方向から近づけていけばよい。
【００４４】
なお、本実施例においては、感圧センサ７０が、本発明に係る「接触検知部」に相当する。また、第１指リンク部２１１の先端部に外力（圧力）が作用すると、第１モータ５１にかかる負荷が変化する。そこで、この第１モータ５１にかかる負荷の変化を電流値の変化として検出する電流計を、感圧センサ７０に代えて、本発明に係る「接触検知部」として用いることもできる。
【００４５】
また、サーチ動作制御において、対象物または対象物以外の物体に接触させる指部の部位（すなわち、本発明に係る「所定の接触部位」）は、必ずしも該指部の先端部でなくともよい。例えば、上記のとおり、ハンド機構２の第１指部２１Ａをサーチ用指部とし、且つ第３指部２１Ｃをサブサーチ用指部とする場合において、第１指部２１Ａにおける第２指リンク部２１２Ａまたは第３指部２１Ｃにおける第２指リンク部２１２Ｃの何れか一方が対象物または対象物以外の物体に接触するように、サーチ動作制御を行ってもよい。その場合は、サーチ動作制御におけるサーチ用形態を、第３指部２１Ｃにおける第２指リンク部２１２Ｃの所定方向における位置が、第１指部２１Ａにおける第２指リンク部２１２Ａの所定方向における位置に比して、上記の所定距離だけ所定の目標位置に近い位置になるとともに、第３指部２１Ｃにおける第２指リンク部２１２Ｃの所定方向と直交する方向における位置が、対象物が存在すると想定される領域から外れた位置になる形態とすればよい。さらに、感圧センサによって対象物への接触を検知する場合は、第２指リンク部２１２Ａおよび第２指リンク部２１２Ｃの各々に感圧センサを設ければよい。
【００４６】
＜サーチ動作制御のフロー＞
次に、上述したサーチ動作制御のフローについて図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。このサーチ動作制御のフローは、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。
【００４７】
図１３に示すフローでは、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。続いて、Ｓ１０２では、Ｓ１０１で取得された対象物情報に基づいて、今回のサーチ動作制御における所定の目標位置が決定される。
【００４８】
Ｓ１０３では、Ｓ１０１で取得された対象物情報に基づいて、今回のサーチ動作制御におけるハンド機構２のサーチ用形態が決定される。詳細には、ハンド機構２の４本の指部２１の中からサーチ用指部とサブサーチ用指部との２本の指部を選択するとともに、それ
ら２本の指部の垂直方向における位置および水平方向における位置を決定する。
【００４９】
Ｓ１０４では、ハンド機構２の形態が、Ｓ１０３で決定されたサーチ用形態となるように、ハンド機構２が制御される。なお、Ｓ１０１からＳ１０４の処理はハンド制御部４３１によって実行される。
【００５０】
Ｓ１０５では、ハンド機構２のサーチ用指部の先端部がＳ１０２で決定された所定の目標位置に向かって移動するように、アーム制御部４２０によってアーム機構３を制御することで該ハンド機構２を移動させる。なお、このときは、ハンド制御部４３１によってハンド機構２の形態がサーチ用形態に維持されている。
【００５１】
Ｓ１０６では、サーチ用指部の感圧センサ７０によって対象物１０への接触が検知されたか否かが判別される。なお、Ｓ１０６の処理はセンサ情報取得部４３３によって実行される。このＳ１０６において否定判定された場合、すなわち、サーチ用指部が未だ対象物に接触していない場合は、Ｓ１１０の処理へ進み、サブサーチ用指部の感圧センサ７０によって物体への接触が検知されたか否かが判別される。このＳ１１０において否定判定された場合は、サーチ用指部およびサブサーチ用指部の何れも未だ物体と接触していないことになるため、Ｓ１０５の処理が継続される。
【００５２】
一方、Ｓ１０６において肯定判定された場合は、サブサーチ用指部の先端部が物体に接触する前に、サーチ用指部の先端部が対象物に接触したことになる。そのため、Ｓ１０７の処理へ進み、ハンド制御装置４３からアーム制御装置４２に対して指令信号が送信されることで、アーム機構３の動作が停止されて、ハンド機構２の移動が終了される。
【００５３】
Ｓ１０７の処理が実行された後は、Ｓ１０８において、サーチ用指部の感圧センサ７０によって対象物１０への接触が検知されたときの接触位置が接触位置導出部４３４によって導出される。続いて、Ｓ１０９では、Ｓ１０８において接触位置導出部４３４によって導出された接触位置に関する接触位置情報に基づいて、位置情報補正部４３５が、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物の位置情報の補正が必要であるかを判別する。そして、該補正が必要であると判定された場合には、接触位置導出部４３４によって導出された接触位置に関する接触位置情報に基づいて、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物の位置情報が補正される。
【００５４】
また、Ｓ１１０において肯定判定された場合は、サーチ用指部の先端部が対象物に接触する前に、サブサーチ用指部の先端部が物体と接触したことになる。これは、前述したように、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に含まれる位置情報から想定される場所（想定位置）に実際の対象物が存在していないことを意味する。そのため、Ｓ１１１の処理へ進み、ハンド制御装置４３からアーム制御装置４２に対して指令信号が送信されることで、アーム機構３の動作が停止されて、ハンド機構２の移動が中止される。その場合、Ｓ１０１の処理へ戻り、対象物情報が再取得されて、サーチ動作制御がやり直されることになる。
【００５５】
上記したフローに従ってサーチ動作制御が行われると、実際の対象物が想定位置に存在しない場合に、タクトタイムが不要に長くなることが抑制される。
【００５６】
なお、上記の実施例では、ハンド機構２に設けられた指部２１の本数を４本としたが、ハンド機構２が少なくとも２本の指部を有していれば、上記のような一連のサーチ動作制御を実行することができる。
【符号の説明】
【００５７】
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、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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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