(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、把持動作の前にサーチ動作を行うことによるタクトタイムの増加を可及的に小さく抑えることができる技術を提供する。【解決手段】本発明に係わる把持システムでは、複数の指部のうちの所定のサーチ用指部によるサーチ動作制御が行われるときに、ハンド機構におけるサーチ用指部以外の指部の形態を、把持動作制御においてハンド機構を所定の把持可能位置へ移動させる際におけるサーチ用指部以外の指部の形態と同じ形態である把持前形態に制御した状態で、サーチ動作制御を行うことで、その後のサーチ動作制御から把持動作制御への移行にかかる時間を短縮し、以てタクトタイムを減少させるようにした。【選択図】図１２Ａ
2019089177.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サーチ用指部に設けられ、該サーチ用指部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、前記ハンド機構およびまたは前記アーム機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、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、該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、
把持システムにおいて、
前記対象物における前記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際に、
前記制御部は、
前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置へ移動させるのに適した、前記サーチ用指部以外の指部の形態である把持前形態を決定し、
前記サーチ用指部以外の指部の形態を前記把持前形態に制御した状態で、前記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、前記アーム機構およびまたは前記ハンド機構を制御する
、把持システム。
【請求項２】
前記ハンド機構は、３本以上の指部を具備し、
前記制御部は、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させるときに、前記３本以上の指部のうちの少なくとも１本の指部を、前記対象物に接触させ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させるとともに、前記状態変更用指部以外の指部のうちの少なくとも２本の指部を、前記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させるものであり、
前記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際に、
前記制御部は、前記把持用指部として機能する指部の形態を前記把持前形態に制御した状態で、前記状態変更用指部として機能する指部のうち１本の指部を前記サーチ用指部として機能させる、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項３】
前記ハンド機構は、３本以上の指部を具備し、
前記制御部は、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させるときに、前記３本以上の指部のうちの把持用指部として機能する２本の指部の形態を、それら２本の指部の先端部の間隔が前記対象物における所定の把持面である２つの側面の間隔より大きな所定の初期間隔となる形態に制御した状態で、前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置に移動させ、前記ハンド機構が前記所定の把持可能位置に到達した状態で、前記把持用指部として機能する前記２本の指部の先端部の間隔を前記所定の初期間隔より小さくすることで該２本の指部で前記対象物を挟んで把持するものであり、
前記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際に、
前記制御部は、
前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部の先端部の間隔が前記所定の初期間隔となる形態を前記把持前形態として決定し、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部の形態を該把持前形態に制御した状態で、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する指部以外の１本の指部を前記サーチ用指部として機能させる、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項４】
複数の指部を備え、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サーチ用指部に設けられ、該サーチ用指部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、
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、該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際に、
前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置へ移動させるのに適した、前記サーチ用指部以外の指部の形態である把持前形態を決定する決定ステップと、
前記サーチ用指部以外の指部の形態を前記把持前形態に制御した状態で、前記対象物における前記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、前記アーム機構およびまたは前記ハンド機構を制御する制御ステップと、が実行される、
把持システムの制御方法。
【請求項５】
前記ハンド機構が３本以上の指部を具備する把持ステムによって前記対象物を把持させるときに、前記３本以上の指部のうちの少なくとも１本の指部を、前記対象物に接触させ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させるとともに、前記状態変更用指部以外の指部のうちの少なくとも２本の指部を、前記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させる、把持システムの制御方法であり、
前記決定ステップでは、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する指部の前記把持前形態を決定し、
前記制御ステップでは、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する指部の形態を前記決定ステップで決定された前記把持前形態に制御した状態で、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記状態変更用指部として機能する指部のうち１本の指部を前記サーチ用指部として機能させる、
請求項４に記載の把持システムの制御方法。
【請求項６】
前記ハンド機構が３本以上の指部を具備する把持システムによって前記対象物を把持させるときに、前記３本以上の指部のうちの把持用指部として機能する２本の指部の形態を、それら２本の指部の先端部の間隔が前記対象物における所定の把持面である２つの側面の間隔より大きな所定の初期間隔となる形態に制御した状態で、前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置に移動させ、前記ハンド機構が前記所定の把持可能位置に到達した状態で、前記把持用指部として機能する前記２本の指部の先端部の間隔を前記所定の初期間隔
より小さくすることで該２本の指部で前記対象物を挟んで把持する、把持システムの制御方法であり、
前記決定ステップでは、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部の先端部の間隔が前記所定の初期間隔となる形態を、前記把持前形態に決定し、
前記制御ステップでは、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部の形態を前記決定ステップで決定された前記把持前形態に制御した状態で、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部以外の１本の指部を前記サーチ用指部として機能させる、
請求項４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、上記したようなサーチ動作が把持動作と独立して行われると、サーチ動作から把持動作への移行に時間がかかることで、タクトタイムが長くなる可能性がある。すなわち、ハンド機構の形態を把持動作に適した形態とは全く異なる形態にすることでサーチ動作が行われると、サーチ動作の終了後にハンド機構の形態をサーチ動作用の形態から把持動作用の形態に変更する必要がある。その結果、ハンド機構の形態変更に起因する、タクトタイムの増加を招く虞がある。
【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、把持動作の前にサーチ動作を行うことによるタクトタイムの増加を可及的に小さく抑え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サーチ用指部に設けられ、該サーチ用指部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、前記ハンド機構と前記アーム機構のうち少なくとも一方を制御する制御部と、を備える。ここで、前記制御部が、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が導出される。次いで、該導出された前記接触位置に基づいて、前記制御部が、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へ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ものである。そして、本発明においては、前記対象物における前記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際に、前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置へ移動させるのに適した、前記サーチ用指部以外の指部の形態である把持前形態を決定する。次いで、前記制御部は、前記サーチ用指部以外の指部の形態を前記把持前形態に制御した状態で、前記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、前記アーム機構およびまたは前記ハンド機構を制御する。
【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、把持動作の前にサーチ動作を行うことによるタクトタイムの増加を可及的に小さく抑えることができる。
【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】把持動作制御が実行されるときのハンド機構の様子を示す第１の図である。
【図１１Ｂ】把持動作制御が実行されるときのハンド機構の様子を示す第２の図である。
【図１１Ｃ】把持動作制御が実行されるときのハンド機構の様子を示す第３の図である。
【図１２Ａ】本実施例におけるサーチ動作制御が実行されるときのハンド機構の様子を示す第１の図である。
【図１２Ｂ】本実施例におけるサーチ動作制御が実行されるときのハンド機構の様子を示す第２の図である。
【図１３】本実施例においてサーチ動作制御から把持動作制御へ移行する際のハンド機構の様子を示す図である。
【図１４】本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。
【図１５】他の実施例において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１６Ａ】他の実施例においてハンド機構の第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１６Ｂ】他の実施例においてハンド機構の第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１６Ｃ】他の実施例においてハンド機構の第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図である。
【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、ハンド機構の複数の指部のうち、少なくとも所定のサーチ用指部には、該サーチ用指部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、所定の目標位置に向けてサーチ用指部における所定の接触部位を移動させるようにハンド機構およびまたはアーム機構を制御することで、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、制御部が、該導出された前記接触位置に基づいて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。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、サーチ動作制御が行われるときに、サーチ用指部以外の指部の形態が、その後の把持動作制御においてハンド機構を所定の把持可能位置へ移動させるのに適した形態（把持前形態）と異なる形態に制御されると、サーチ動作制御から把持動作制御へ移行するときに、サーチ用指部以外の指部の形態を把持前形態へ変更する必要がある。そのため、サーチ動作制御から把持動作制御への移行にかかる時間が長くなり、タクトタイムの増加を招く虞がある。
【００１３】
これに対し、本発明に係わる把持システムでは、ハンド機構におけるサーチ用指部以外の指部を、予め把持前形態に制御した状態で、サーチ動作制御を行うようにした。斯様な方法によりサーチ動作制御が行われると、サーチ動作制御から把持動作制御へ移行する際に、サーチ用指部以外の指部の形態を変更する必要がなくなる。その場合、サーチ動作制御から把持動作制御への移行にかかる時間を短縮することができるため、タクトタイムを減少させることができる。
【００１４】
＜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。
【００１５】
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。
【００１６】
＜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。
【００１７】
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。
【００１８】
＜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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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向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。
【００２３】
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、演算処理装置およ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、演算処理装置およ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、対象物の寸法、形状、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、アーム制御装置４２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】
＜把持動作制御＞
次に、ハンド機構２によって対象物１０を把持する際に実行される把持動作制御の一例について、図１１Ａから図１１Ｃに基づいて説明する。図１１Ａから図１１Ｃは、把持動作制御が実行されたときのハンド機構２の様子を時系列に沿って示した図である。ここでいう把持動作制御は、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。また、図１１Ａから図１１Ｃは、後述する方法によるサーチ動作制御が行われない状態で把持動作制御が行われる場合のハンド機構２の様子を示している。
【００３２】
なお、図１１Ａから図１１Ｃに示す対象物１０は、床面上に単独で置かれ、直方体状の形状を有している。そのため、対象物１０の一方の側面Ｓ２（図１１Ａから図１１Ｃに向かって左側の側面）と対象物１０の他方の側面Ｓ３（図１１Ａから図１１Ｃに向かって右側の側面）とが露出しているため、それら２つの側面Ｓ２、Ｓ３を２本の指部２１によって挟んで把持することができる。すなわち、対象物１０の姿勢や位置を変更することなく、対象物１０を直接把持することが可能である。そこで、図１１Ａから図１１Ｃにおいては、ハンド機構２における第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃを把持用指部に設定するとともに、対象物１０における２つの側面Ｓ２、Ｓ３を所定の把持面に設定して、把持動作制御が行われる。なお、図１１Ａから図１１Ｃにおいては、便宜的に、ハンド機構２における第１指部２１Ａ、第２指部２１Ｂ、および第３指部２１Ｃのみを図示しており、第４指部２１Ｄの図示を省略している。
【００３３】
把持動作制御においては、先ず、図１１Ａに示すように、ハンド機構２の形態を、今回の対象物１０の把持において把持用指部として用いる第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃのそれぞれの先端部（第２指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃの先端部）の互いの間隔を、対象物１０における所定の把持面である２つの側面Ｓ２、Ｓ３の間隔ｄｔより大きな所定の初期間隔ｄｆに広げた形態である把持用アプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を対象物１０に近づける。なお、図１１Ａにおける白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を示している。
【００３４】
ここで、上記の把持用アプローチ形態は、ハンド機構２の第２指部２１Ｂと第３指部２１Ｃとで対象物１０が把持された際に、これら以外の指部である第１指部２１Ａと第４指部２１Ｄが対象物１０に接触しないような形態として設定される。このような把持用アプローチ形態は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の寸法および形状に関する情報に基づいて決定される。このとき、上記した所定の初期間隔ｄｆは、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の寸法に基づいて決定される。
【００３５】
把持動作制御においては、ハンド機構２の形態を上記した把持用アプローチ形態に制御
した状態で、該ハンド機構２を所定の把持可能位置に移動させるべく、アーム機構３の各モータおよびハンド機構２の各指部２１における各モータが、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。なお、図１１Ａから図１１Ｃに示す例における所定の把持可能位置は、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間に、対象物１０の２つの側面Ｓ２、Ｓ３が位置した状態となる位置である。そして、図１１Ｂに示すように、ハンド機構２が所定の把持可能位置に到達すると（すなわち、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間に対象物１０の２つの側面Ｓ２、Ｓ３が位置した状態になると）、ハンド機構２の移動を停止させるべくアーム機構３が制御される。なお、図１１Ｂにおける白抜き矢印は、ハンド機構２が所定の把持可能位置に到達するまでの移動方向を示している。
【００３６】
ハンド機構２が所定の把持可能位置に到達することで、該ハンド機構２の移動が停止されると、図１１Ｃに示すように、第２指部２１Ｂの先端部と第３指部２１Ｃの先端部との間の間隔が所定の初期間隔ｄｆよりも小さくなるように、該第２指部２１Ｂおよび該第３指部２１Ｃが制御される。なお、図１１Ｃにおいて、白抜き矢印は、第２指部２１Ｂの先端部および第３指部２１Ｃの先端部の移動方向を表している。これによって、第２指部２１Ｂの先端部を対象物１０の一方の側面Ｓ２に接触させるとともに、第３指部２１Ｃの先端部を対象物１０の他方の側面Ｓ３に接触させて、これら把持用指部２１Ｂ、２１Ｃによって対象物１０を挟んで把持する。
【００３７】
ここで、本実施例に係るハンド機構２において、把持用指部として機能する指部は図１１Ａから図１１Ｃに示したような第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃに限られず、全ての指部２１が把持用指部として機能し得る。また、ハンド機構２の４本の指部２１のうち３本の指部が把持用指部として用いられる場合や、４本の指部全てが把持用指部として用いられる場合もある。
【００３８】
ところで、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報には誤差が含まれる場合がある。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。そのような場合に、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物１０の位置情報に基づいて、上記した把持動作制御が行われると、対象物１０を安定的に把持することが困難になる可能性がる。そのため、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、把持動作制御を行うことが望まれる。
【００３９】
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。
【００４０】
＜サーチ動作制御＞
以下、本実施例に係るサーチ動作制御について述べる。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。
【００４１】
本実施例における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ことで、その所定の指部と対象物１０との接触位置が導出される。そして、導出された接触位置に基づいて、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の補正が必要であるか否かが判別され、補正が必要であると判定された場合には対象物情報取得部４３０によって取得された対象物の位置情報が補正される。その結果、対象物１０の位置情報が高精度
で把握される。
【００４２】
ここで、上記したサーチ動作制御において、ハンド機構２の形態が前述の把持用アプローチ形態と全く異なる形態に制御されると、その後のサーチ動作制御から把持動作制御への移行にかかる時間が長くなる可能性がある。例えば、図１１Ａから図１１Ｃに示したような対象物１０を把持する際に把持用指部として機能する第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃの形態を、図１１Ａから図１１Ｂに示したような把持用アプローチ形態における第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃの形態と異なる形態に制御した状態で、サーチ動作制御が行われると、サーチ動作制御から把持動作制御へ移行する際に、第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃの形態を変更する必要が生じるため、サーチ動作制御から把持動作制御への移行にかかる時間が長くなって、タクトタイムの増加を招く可能性がある。
【００４３】
そこで、本実施例のサーチ動作制御では、サーチ用指部以外の指部の形態を、把持用アプローチ形態におけるそれらの指部の形態（本発明に係わる「把持前形態」に相当。）と同じ形態に制御した状態で、サーチ動作制御を行うようにした。以下では、本実施例におけるサーチ動作制御について、図１２Ａから図１２Ｃに基づいて説明する。図１２Ａから図１２Ｃは、本実施例に係るサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構２の様子を時系列に沿って示した図である。なお、図１２Ａから図１２Ｃは、前述の図１１Ａから図１１Ｃに示したような対象物１０をハンド機構２によって把持させる際の準備段階としてサーチ動作制御が行われた場合における、ハンド機構２の様子を示している。また、図１２Ａから図１２Ｃは、対象物１０の垂直方向（図１２Ａから図１２Ｃ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、ハンド機構２の動作を示している。
【００４４】
サーチ動作制御では、ハンド機構２の形態を、図１２Ａに示すようなサーチ用アプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を白抜き矢印の方向（すなわち、図１２Ａ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、サーチ用指部における所定の部位が所定の目標位置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。
【００４５】
ここで、本実施例における「サーチ用アプローチ形態」は、把持動作制御の実行時に把持用指部として機能する第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃの形態が把持用アプローチ形態における把持前形態（すなわち、図１１Ａおよび図１１Ｂに示したように、それら２本の指部２１Ｂ、２１Ｃの先端部の間隔が所定の初期間隔ｄｆとなる形態）になり、且つそれらの指部２１Ｂ、２１Ｃ以外の指部のうちの所定のサーチ用指部（図１２Ａから図１２Ｃに示す例では、第１指部２１Ａ）の形態が該サーチ用指部のみが対象物１０と接触する形態になる、ハンド機構２の形態である。また、ここでいう「所定の目標位置Ｔｐ」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含まれる対象物１０の位置情報に対応する位置（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の内部となる位置である。この所定の目標位置Ｔｐ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含まれる対象物１０の位置情報に基づいて決定される。
【００４６】
ハンド機構２の形態を、図１２Ａに示したように、第２指部２１Ｂ及び第３指部２１Ｃの形態が把持用アプローチ形態における把持前形態（すなわち、指部２１Ｂ、２１Ｃの先端部の間隔が対象物１０における所定の把持面Ｓ２、Ｓ３の間隔ｄｔより大きな所定の初期間隔ｄｆとなる形態）になり、且つ第１指部２１Ａのみが対象物１０と接触する形態で
あるサーチ用アプローチ形態とした状態で、上記のように決定された所定の目標位置Ｔｐに向かって第１指部２１Ａの先端部が移動するように、アーム機構３およびまたは該ハンド機構２が制御されると、図１２Ｂに示すように、対象物１０の上面Ｓ１に該第１指部２１Ａの先端部が接触する。なお、図１２Ｂ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。また、図１２Ｂにおいては、対象物１０の上面Ｓ１と第１指部２１Ａの先端部との接触位置が一点鎖線で囲まれている。このように、対象物１０の上面Ｓ１に第１指部２１Ａの先端部が接触すると、その接触が、該第１指部２１Ａの先端部（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、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって、該第１指部２１Ａと対象物１０との接触が検知されると、接触位置導出部４３４がその接触位置が導出される。ここで、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。そして、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、対象物１０の位置情報を高精度で把握することができる。
【００４７】
このようなサーチ動作制御を実行することにより対象物１０の垂直方向の位置情報が高精度で把握されると、上記した把持動作制御において把持用指部の垂直方向の位置を所定の把持可能位置に高精度で制御することができる。その結果、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、同一の対象物１０が同一の高さで複数配置されている場合、一の対象物１０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１０を把持する際にも、該一の対象物１０の垂直方向の位置情報を該他の対象物１０に関する垂直方向の位置情報として用いてハンド機構２を制御することができる。
【００４８】
また、本実施例では、把持動作制御の実行時に把持用指部として機能する第２指部２１Ｂおよび第３指部２１Ｃの形態が、把持用アプローチ形態におけるそれらの指部２１Ｂ、２１Ｃの形態（把持前形態）と同じ形態に制御された状態で、サーチ動作制御が実行されるため、それらの指部２１Ｂ、２１Ｃの形態を変更することなく、サーチ動作制御から把持動作制御へ移行することができる。例えば、上記した図１２Ｂで示したようにサーチ用指部としての第１指部２１Ａの先端部が対象物１０と接触した後において、図１３に示すように、第１指部２１Ａの先端部が図１３中の白抜き矢印Ａｒ２で示すように対象物１０から離間しつつ、ハンド機構２が図１３中の白抜き矢印Ａｒ１で示す如く所定の把持可能位置に近づくように、アーム機構３の各モータおよびハンド機構２の各指部２１における各モータが、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ればよい。このようにして、サーチ動作制御から把持動作制御へ移行されると、ハンド機構２の形態をサーチ用アプローチ形態から把持用アプローチ形態へ変更することに起因する、タクトタイムの増加を抑制することができる。
【００４９】
＜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１４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。
【００５０】
図１４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。
【００５１】
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のサーチ用アプローチ形態が決定される。詳細には、先ず、Ｓ１０１で取得された対象物情報に含まれる対象物１０の寸法および形状に関する情報に基づいて、把持動作制御における把持用アプローチ形態を決定する。続いて、ハンド機構２の４本の指部２１の中からサーチ用指部が選択される。さらに、選択されたサーチ用指部の形態（サーチ用指部以外の指部を把持用アプローチ形態におけるそれらの指部の形態（把持前形態）に制御した状態で、該サーチ用指部のみが対象物１０と接触する形態）を決定する。
【００５２】
Ｓ１０４では、ハンド機構２の形態が、Ｓ１０３で決定されたサーチ用アプローチ形態となるように、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装置４３によって実行される。
【００５３】
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、アーム制御装置４２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、ハンド制御装置４３によってハンド機構２の形態がサーチ用アプローチ形態に維持されている。
【００５４】
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、Ｓ１０５の処理へ戻る。一方、Ｓ１０６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したことになるため、Ｓ１０７の処理へ進む。
【００５５】
Ｓ１０７では、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。
【００５６】
Ｓ１０８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。
【００５７】
上記したフローに従ってサーチ動作制御が行われると、該サーチ動作制御の終了後において、ハンド機構２におけるサーチ用指部以外の指部の形態を変更することなく、把持動作制御を速やかに開始することができる。そのため、サーチ動作制御から把持動作制御への移行にかかる時間が短縮される。その結果、把持動作制御の実行前にサーチ動作制御が
実行されることに起因する、タクトタイムの増加を可及的に小さくすることができる。
【００５８】
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。
【００５９】
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が対象物に接触するように、サーチ動作制御を行ってもよい。その場合は、サーチ用アプローチ形態における第１指部２１Ａの相対位置および姿勢を、該第１指部２１Ａにおける第２指リンク部２１２Ａのみが対象物１０と接触する相対位置および姿勢に制御すればよい。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１指部２１Ａの第２指リンク部２１２Ａに感圧センサを設ければよい。
【００６０】
＜他の実施例＞
前述した実施例では、対象物１０を直接把持することが可能な場合を例に挙げたが、対象物１０を直接把持することが不可能な場合も考えられる。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つの面のうちの少なくとも２つの面を所定の把持面とし、該所定の把持面それぞれにハンド機構２の何れかの指部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。しかしながら、図１５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。例えば、図１５に示す例では、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１５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。
【００６１】
そこで、図１５に示す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の把持動作制御では、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本の指部によって対象物１０の姿勢を変更させることで、対象物１０の把持面Ｓ６を露出させ、次いで該ハンド機構２における４本の指部２１のうち把持用指部として機能する複数の指部を対象物１０の把持面Ｓ５、Ｓ６に接触させることで、対象物１０を把持する。
【００６２】
以下、図１５に示した状況下にある対象物１０をハンド機構２によって把持する際における把持動作制御の実行手順について、図１６Ａから図１６Ｃに基づいて説明する。なお、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１６Ａおよび図１６Ｂ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１６Ｃ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。
【００６３】
図１５に示す例では、対象物１０の一方の把持面Ｓ６が隣接する対象物１０´に接触し
た状態にあるものの、該対象物１０の上面Ｓ４が露出した状態にあるため、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可能である。そこで、本実施例における把持動作制御では、先ず、図１６Ａに示すように、状態変更用指部として機能する第１指部２１Ａの先端部を対象物１０の上面Ｓ４に接触させる。なお、第１指部２１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に接触させる段階では、ハンド機構２における他の指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの形態は、それらの指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが対象物１０と接触しない形態であって、且つ対象物１０が後述する所定の把持可能状態となったときにそれらの指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの各々の位置が対応する所定の把持面と対峙する形態（本発明に係わる「把持前形態」に相当。）に制御される。
【００６４】
状態変更用指部として機能する第１指部２１Ａの先端部が対象物１０の上面Ｓ４に接触すると、図１６Ｂに示すように、該第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を手前に傾けさせることができる。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を傾けさせることができる。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。
【００６５】
対象物１０が上記した所定の把持可能状態になることで、対象物１０の一方の把持面Ｓ６が露出すると、図１６Ｃに示すように、該把持面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を接触させるとともに、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を接触させることで、対象物１０を把持する。なお、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。また、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も１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。つまり、３本の指部を備えるハンド機構においては、１本の指部を状態変更用指部として機能させ、残りの２本の指部を把持用指部として機能させることで、対象物を把持してもよい。
【００６６】
上記したように、対象物１０の姿勢変更を伴う把持動作制御が行われる場合おいて、その把持動作制御の準備段階として行われるサーチ動作制御では、ハンド機構２の形態を、サーチ用指部の形態が把持動作制御において状態変更用指部として機能する指部の先端部を対象物１０と接触させられる際における該状態変更用指部の形態と同じ形態となり、且つサーチ用指部以外の指部の形態が把持動作制御において把持用指部として機能する指部の把持前形態と同じ形態になるように制御した状態で、サーチ動作制御が行われればよい。要するに、ハンド機構２の形態を図１６Ａに示した形態に制御した状態で、把持動作制御において状態変更用指部として機能する第１指部２１Ａのみが対象物１０と接触するように、サーチ動作制御を行えばよい。そして、サーチ動作制御から把持動作制御へ移行する際には、ハンド機構２のサーチ用指部を対象物１０の上面Ｓ４に接触させたままの状態にすることで、サーチ用指部を即座に状態変更用指部として機能させることができる。このような方法によりサーチ動作制御が行われると、サーチ動作制御から把持動作制御へ移行するときに、ハンド機構２の形態を変更する必要がないため、タクトタイムを減少させることができる。
【００６７】
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３本の指部を有していれば、上記のようなサーチ動作制御から把持動作制御への移行を行うことができる。
【符号の説明】
【００６８】
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】
2019089177.tif 000003
【図２】
2019089177.tif 000004
【図３】
2019089177.tif 000005
【図４】
2019089177.tif 000006
【図５】
2019089177.tif 000007
【図６】
2019089177.tif 000008
【図７】
2019089177.tif 000009
【図８】
2019089177.tif 000010
【図９】
2019089177.tif 000011
【図１０】
2019089177.tif 000012
【図１１Ａ】
2019089177.tif 000013
【図１１Ｂ】
2019089177.tif 000014
【図１１Ｃ】
2019089177.tif 000015
【図１２Ａ】
2019089177.tif 000016
【図１２Ｂ】
2019089177.tif 000017
【図１３】
2019089177.tif 000018
【図１４】
2019089177.tif 000019
【図１５】
2019089177.tif 000020
【図１６Ａ】
2019089177.tif 000021
【図１６Ｂ】
2019089177.tif 000022
【図１６Ｃ】
2019089177.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月8日(2018.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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サーチ用指部に設けられ、該サーチ用指部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、前記ハンド機構およびまたは前記アーム機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、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、該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、
把持システムにおいて、
前記対象物における前記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際に、
前記制御部は、
前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置へ移動させるのに適した、前記サーチ用指部以外の指部の形態である把持前形態を決定し、
前記サーチ用指部以外の指部の形態を前記把持前形態に制御した状態で、前記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、前記アーム機構およびまたは前記ハンド機構を制御する、
把持システム。
【請求項２】
前記ハンド機構は、３本以上の指部を具備し、
前記制御部は、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させるときに、前記３本以上の指部のうちの少なくとも１本の指部を、前記対象物に接触させ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させるとともに、前記状態変更用指部以外の指部のうちの少なくとも２本の指部を、前記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させるものであり、
前記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際に、
前記制御部は、前記把持用指部として機能する指部の形態を前記把持前形態に制御した状態で、前記状態変更用指部として機能する指部のうち１本の指部を前記サーチ用指部として機能させる、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項３】
前記ハンド機構は、３本以上の指部を具備し、
前記制御部は、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させるときに、前記３本以上の指部のうちの把持用指部として機能する２本の指部の形態を、それら２本の指部の先端部の間隔が前記対象物における所定の把持面である２つの側面の間隔より大きな所定の初期間隔となる形態に制御した状態で、前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置に移動させ、前記ハンド機構が前記所定の把持可能位置に到達した状態で、前記把持用指部として機能する前記２本の指部の先端部の間隔を前記所定の初期間隔より小さくすることで該２本の指部で前記対象物を挟んで把持するものであり、
前記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際に、
前記制御部は、
前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部の先端部の間隔が前記所定の初期間隔となる形態を前記把持前形態として決定し、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部の形態を該把持前形態に制御した状態で、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する指部以外の１本の指部を前記サーチ用指部として機能させる、
請求項１に記載の把持システム。
【請求項４】
複数の指部を備え、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サーチ用指部に設けられ、該サーチ用指部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、
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、該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際に、
前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置へ移動させるのに適した、前記サーチ用指部以外の指部の形態である把持前形態を決定する決定ステップと、
前記サーチ用指部以外の指部の形態を前記把持前形態に制御した状態で、前記対象物における前記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、前記アーム機構およびまたは前記ハンド機構を制御する制御ステップと、が実行される、
把持システムの制御方法。
【請求項５】
前記ハンド機構が３本以上の指部を具備する把持システムによって前記対象物を把持させるときに、前記３本以上の指部のうちの少なくとも１本の指部を、前記対象物に接触させ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させると
ともに、前記状態変更用指部以外の指部のうちの少なくとも２本の指部を、前記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させる、把持システムの制御方法であり、
前記決定ステップでは、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する指部の前記把持前形態を決定し、
前記制御ステップでは、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する指部の形態を前記決定ステップで決定された前記把持前形態に制御した状態で、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記状態変更用指部として機能する指部のうち１本の指部を前記サーチ用指部として機能させる、
請求項４に記載の把持システムの制御方法。
【請求項６】
前記ハンド機構が３本以上の指部を具備する把持システムによって前記対象物を把持させるときに、前記３本以上の指部のうちの把持用指部として機能する２本の指部の形態を、それら２本の指部の先端部の間隔が前記対象物における所定の把持面である２つの側面の間隔より大きな所定の初期間隔となる形態に制御した状態で、前記ハンド機構を前記所定の把持可能位置に移動させ、前記ハンド機構が前記所定の把持可能位置に到達した状態で、前記把持用指部として機能する前記２本の指部の先端部の間隔を前記所定の初期間隔より小さくすることで該２本の指部で前記対象物を挟んで把持する、把持システムの制御方法であり、
前記決定ステップでは、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部の先端部の間隔が前記所定の初期間隔となる形態を、前記把持前形態に決定し、
前記制御ステップでは、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部の形態を前記決定ステップで決定された前記把持前形態に制御した状態で、前記ハンド機構によって前記対象物を把持させる際の前記把持用指部として機能する２本の指部以外の１本の指部を前記サーチ用指部として機能させる、
請求項４に記載の把持システムの制御方法。