(57)【要約】【課題】複数の指部と、前記指部の外壁面に取り付けられる感圧センサと、を備え、指部によって対象物を把持するためのハンド機構において、感圧センサの検知精度の低下を抑制しつつ、ハンド機構の把持力を高める。【解決手段】本発明に係るハンド機構は、複数の指部を備え、それらの指部によって対象物を把持するハンド機構である。このハンド機構は、指部の先端部を含む所定部位に配置される感圧センサと、指部を覆うためのカバーと、を備える。そして、前記カバーは、前記所定部位を覆う部分である指先被覆部の摩擦係数が前記指部の外壁面より大きくなり、さらに、該カバーが前記指部に装着された状態において前記指先被覆部が前記所定部位に密着するように、形成されるようにした。【選択図】図１１
2019038077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の指部を備え、それらの指部によって対象物を把持するハンド機構であって、
前記指部における先端部を含む所定部位の外壁面に配置される感圧センサと、
前記指部を覆うためのカバーと、
を備え、
前記カバーは、前記所定部位を覆うための部分である指先被覆部の摩擦係数が前記指部の外壁面より大きくなり、さらに、該カバーが前記指部に装着された状態において、前記指先被覆部が前記所定部位に密着するように、形成される、
ハンド機構。
【請求項２】
前記指部は、該指部における前記所定部位より基端側に設けられて、屈曲および伸展可能な関節部を有し、
前記カバーは、前記指部における前記所定部位より基端側の部位を覆う部分が可撓性を有し、さらに、該カバーが前記指部に装着された状態において、前記関節部を覆うための部分である関節被覆部の内側面と前記関節部の外壁面との間に隙間が生じるように、形成される、
請求項１に記載のハンド機構。
【請求項３】
前記複数の指部を支持するベース部をさらに備え、
前記カバーは、前記複数の指部および前記ベース部を覆う手袋状に形成される、
請求項１または２に記載のハンド機構。
【請求項４】
前記ハンド機構は、３本以上の指部を備えており、
対象物を把持する際には、前記３本以上の指部のうちの少なくとも１本の指部が、該対象物に接触した上で該対象物の姿勢およびまたは位置を変更する状態変更用指部として機能するとともに、該状態変更用指部として機能する指部以外の指部のうちの少なくとも２本の指部が、該状態変更用指部によって姿勢およびまたは位置が変更された状態の該対象物を把持する把持用指部として機能する、
請求項１または２に記載のハンド機構。
【請求項５】
複数の指部と、前記指部における先端部を含む所定部位の外壁面に配置される感圧センサと、を備えるハンド機構における、前記指部を覆うためのカバーであって、
前記所定部位を覆うための部分である指先被覆部の摩擦係数が前記指部の外壁面より大きくなり、さらに、該カバーが前記指部に装着された状態において、前記指先被覆部が前記所定部位に密着するように、形成される、
カバー。
【請求項６】
前記ハンド機構の前記指部は、該指部における前記所定部位より基端側に設けられて、屈曲および伸展可能な関節部を有しており、
該カバーは、前記指部における前記所定部位より基端側の部位を覆う部分が可撓性を有し、さらに、該カバーが前記指部に装着された状態において、前記関節部を覆うための部分である関節被覆部の内側面と前記関節部の外壁面との間に隙間が生じるように、形成される、
請求項５に記載のカバー。
【請求項７】
前記ハンド機構は、前記複数の指部を支持するベース部をさらに備えており、
該カバーは、前記複数の指部および前記ベース部を覆う手袋状に形成される、
請求項５または６に記載のカバー。
【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ためのハンド機構、およびハンド機構の指部を覆うためのカバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。このようなハンド機構では、指部に塵埃が付着したり、指部の塵や油脂類が対象物に付着したりすることを抑制するために、指部を覆うためのカバーが装着される場合がある（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５６５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ハンド機構における指部の耐久性や耐摩耗性を考慮すると、金属や硬質樹脂等の部材により指部を製造し、さらに指部の外壁面を比較的平滑な面で形成する必要がある。そのため、指部の外壁面の摩擦係数が小さくなり易く、それに伴ってハンド機構の把持力が小さくなり易い。これに対し、ハンド機構により対象物を把持する際に、指部を対象物に押しつける力を大きくする方法が考えられるが、ハンド機構の各部の補強、駆動装置の大型化、減速機構の追加等が必要になったり、対象物の変形を招いたりする可能性がある。
【０００５】
また、ハンド機構によって対象物を把持する場合には、指部と対象物との接触状態を正確に検知することも重要である。このような要求に対し、指部の外壁面に感圧センサを取り付ける方法が考えられる。しかしながら、感圧センサを備えたハンド機構に上記したようなカバーが取り付けられると、感圧センサの感度が低下して、指部と対象物との接触状態を正確に検知することが困難になる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記したような種々の実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の指部と、前記指部の外壁面に取り付けられる感圧センサと、を備え、前記指部によって対象物を把持するためのハンド機構において、感圧センサの検知精度の低下を抑制しつつ、ハンド機構の把持力を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るハンド機構は、複数の指部を備え、それらの指部によって対象物を把持するハンド機構である。このハンド機構は、前記指部における先端部を含む所定部位の外壁面に配置される感圧センサと、前記指部を覆うためのカバーと、を備える。そして、前記カバーは、前記所定部位を覆うための部分である指先被覆部の摩擦係数が前記指部の外壁面より大きくなり、さらに、該カバーが前記指部に装着された状態において、前記指先被覆部が前記所定部位に密着するように、形成される。なお、ここでいう「所定部位」は、例えば、ハンド機構が対象物を把持する際に、指部において対象物と接触し得る部位である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の指部と、前記指部の外壁面に取り付けられる感圧センサと、を
備え、前記指部によって対象物を把持するためのハンド機構において、感圧センサの検知精度の低下を抑制しつつ、ハンド機構の把持力を高めることができる。
【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】本実施例に係わるカバー（グローブ）の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】ハンド機構にグローブを装着した状態における指部とグローブとの位置関係を示す図である。
【図１２】グローブの指先被覆部における摩擦係数を大きくするための他の方法を示す図である。
【図１３】（Ａ）は感圧センサが指先被覆部により覆われる様子を示す図であり、（Ｂ）は感圧センサがセンサカバーと指先被覆部とにより覆われる様子を示す図である。
【図１４】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１５】ハンド機構によって把持する対象物の形状の一例を示す図である。
【図１６】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１７】実施例に係るハンド機構の第１指部によって対象物の姿勢を変更する際の動作を示す第一の図である。
【図１８】実施例に係るハンド機構の第１指部によって対象物の姿勢を変更する際の動作を示す第二の図である。
【図１９】実施例に係るハンド機構の第２指部、第３指部、および第４指部によって対象物を把持した状態を示す第一の図である。
【図２０】実施例に係るハンド機構の第２指部、第３指部、および第４指部によって対象物を把持した状態を示す第二の図である。
【図２１】他の実施例に係わるカバーの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るハンド機構は、複数の指部と、指部の先端部を含む所定部位の外壁面に配置される感圧センサと、を備え、複数の指部により対象物を把持するものである。ここで、ハンド機構の指部は、耐久性や耐摩耗性を確保するために、金属や硬質樹脂等の剛性の高い材料で形成されるとともに、該指部の外壁面が可能な限り平滑に形成される。このような構造のハンド機構では、指部の外壁面における摩擦係数が小さくなり易いため、それに応じて、該ハンド機構で対象物を把持する際の把持力も小さくなり易い。そのため、ハンド機構により対象物を把持する際に、指部を対象物に押しつける力を高めることで、ハンド機構の把持力を確保する必要があった。これに対し、指部の外壁面より摩擦係数の大きなカバーをハンド機構に装着することで、ハンド機構により対象物を把持する際に、指部を対象物に押しつける力を小さく抑えつつ、該ハンド機構の把持力を高める方法が考え
られる。しかしながら、上記したようなカバーがハンド機構に装着されると、感圧センサの検知精度が低下する可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明に係るハンド機構は、複数の指部を覆うためのカバーであって、指部の所定部位を覆う部分（以下、「指先被覆部」と称する場合もある。）の摩擦係数が指部の外壁面より大きくなり、さらに、該カバーが指部に装着された状態において、前記指先被覆部が前記所定部位に密着するように、形成される、カバーを備えるようにした。このように構成されるハンド機構によって対象物を把持する際には、指先被覆部が対象物と接触することで、指部と対象物との間に働く摩擦力を高めることができるため、指部を対象物に押しつける力を最小限に抑えつつ、ハンド機構の把持力を高めることができる。さらに、カバーが指部に装着された状態においては、該カバーの指先被覆部と前記所定部位とが密着することになるため、感圧センサの検知精度の低下を抑制することもできる。
【００１２】
＜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。
【００１３】
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。
【００１４】
＜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。
【００１５】
同じように、第３アームリンク部３３の他端側は、第４関節部３０ｄで第４アームリンク部３４の一端側に接続されている。また、第４アームリンク部３４の他端側は、第５関節部３０ｅで第５アームリンク部３５に接続されている。そして、第４関節部３０ｄには、第４アームリンク部３４に対して第３アームリンク部３３を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。また、第５関節部３０ｅには、第５アームリンク部３５に対して第４アームリンク部３４を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。さらに、第５アームリンク部３５は、台座部４から垂直に配置された接続部材３６に第６関節部３０ｆで接続されている。第５アームリンク部３５と接続部材３６
とは、それぞれの中心軸が同軸となるように接続されている。そして、第６関節部３０ｆには、第５アームリンク部３５を、該第５アームリンク部３５および接続部材３６の軸回りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。アーム機構３をこのような構成とすることで、例えば、該アーム機構３を６自由度の自由度を有する機構とすることができる。
【００１６】
＜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。
【００１７】
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。
【００１８】
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る第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がベース部２０に接続されている。その際、基端部２１３は、図３において矢印で示すように、ベース部２０に対して指部２１の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸回りに回転可能に接続されている。
【００１９】
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。一方、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。次に、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。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。
【００２０】
また、図２、図４、および図５に示すように、本実施例では、指部２１の第１指リンク部２１１における先端側には、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７０
０、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、対象物の大きさや形状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。
【００２１】
＜カバー＞
本実施例では、上記したように構成されるハンド機構２で対象物を把持させる場合に、該ハンド機構２にカバーが装着される。本実施例のカバーは、ハンド機構２の指部２１とベース部２０とを覆うように形成される、手袋状のカバー（以下、「グローブ」と称する場合もある。）である。以下では、本実施例におけるグローブの構成について、図１０から図１２に基づいて説明する。図１０は、本実施例におけるグローブの概略構成を示す斜視図である。図１１は、ハンド機構２にグローブ９００を装着した状態における、指部２１とグローブ９００との位置関係を示す図である。図１０および図１１に示すように、グローブ９００は、４本の指部２１を互いに独立して覆うとともに、ベース部２０を覆うように形成される。詳細には、グローブ９００は、各指部２１の第１指リンク部２１１における先端部を含む所定部位を覆うための指先被覆部９０１と、各指部２１の前記所定部位より基端側の部位を覆うための関節被覆部９０２と、ベース部２０を覆うためのベース被覆部９０３と、を一体的に成型して構成される。ここでいう「所定部位」は、ハンド機構２が対象物を把持する際に、第１指リンク部２１１において対象物が接触し得る部位であり、例えば、前述の４つの感圧センサ７００、７０１、７０２、７０３が配置される部位である。
【００２２】
ここで、指先被覆部９０１は、図１１に示すように、グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、該指先被覆部９０１が第１指リンク部２１１の所定部位と密着するように形成される。さらに、指先被覆部９０１は、該指先被覆部９０１の摩擦係数が第１指リンク部２１１の外壁面より大きくなるように形成される。指先被覆部９０１の摩擦係数を大きくする方法としては、該指先被覆部９０１を含むグローブ９００の全体を第１指リンク部２１１の外壁面より摩擦係数の大きな物質（例えば、ゴムを主成分とする物質であって、天然ゴムやシリコーンゴム等）で形成する方法、該指先被覆部９０１を第１指リンク部２１１の外壁面より摩擦係数の大きな物質で形成するとともに、関節被覆部９０２を指先被覆部９０１とは異なる物質（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、塩化ビニール、または布等のように、可撓性を有する物質）で形成して、それらを接合する方法、または、図１２に示すように、グローブ９００の全体を、可撓性を有する物質で形成して、第１指リンク部２１１の外壁面より摩擦係数の大きな物質からなるコート層９０１ａを指先被覆部９０１の外側面に形成する方法等を用いることができる。
【００２３】
また、関節被覆部９０２は、図１１に示すように、グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、該関節被覆部９０２が指部２１における前記所定部位より基端側の部位（図１１に示す例では、第１関節部２２、第２指リンク部２１２、および第２関節部２３）と密着しないように形成される。すなわち、関節被覆部９０２は、該関節被覆部
９０２の内側面と、指部２１における前記所定部位より基端側の部位の外壁面と、の間に隙間が生じるように形成される。具体的には、関節被覆部９０２は、第１関節部２２、第２指リンク部２１２、および第２関節部２３の外径より大きな内径を有する可撓性の物質で形成される。
【００２４】
また、ベース被覆部９０３は、図１１に示すように、グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、該ベース被覆部９０３がベース部２０と密着することで、グローブ９００の位置が固定されるように形成される。例えば、ベース被覆部９０３は、ベース部２０の外径と同等以下の内径を有する伸縮性の物質で形成される。
【００２５】
上記したように構成されるグローブ９００がハンド機構２に装着された場合は装着されない場合に比べ、ハンド機構２によって対象物を把持する際に第１指リンク部２１１と対象物との間に発生する摩擦力が高くなるため、それに応じて該ハンド機構２の把持力も高くなる。その結果、第１指リンク部２１１を対象物に押しつける力を過剰に大きくすることなく、対象物を把持することが可能になる。また、グローブ９００がハンド機構２に装着されると、感圧センサ７０（感圧センサがセンサカバーで覆われる場合は該センサカバー）と対象物とが直接接触しなくなるため、該感圧センサ７０（またはセンサカバー）の摩耗を抑制することも可能になる。さらに、グローブ９００がハンド機構２に対して着脱自在であるため、該グローブ９００が摩耗した際には新品と交換すればよい。
【００２６】
また、本実施例におけるグローブ９００によれば、該グローブ９００がハンド機構２に装着された際に、図１３中の（Ａ）に示すように、該グローブ９００の指先被覆部９０１が感圧センサ７０に密着するようになる。なお、感圧センサ７０がセンサカバーで覆われる場合には、図１３中の（Ｂ）に示すように、グローブ９００の指先被覆部９０１がセンサカバー８００に密着するようになる。よって、指先被覆部９０１における感圧センサ７０を覆う部位が対象物と接触した際に、対象物から指先被覆部９０１へ作用する圧力がより確実に感圧センサ７０に伝わるようになる。その結果、グローブ９００の装着に起因する、感圧センサ７０の感度低下が抑制される。
【００２７】
ところで、ハンド機構の指部にグローブが装着された状態において、指部の関節部とグローブとが密着していると、関節部が屈曲および伸展するときや、指部がベース部に対して回転するとき等に、カバーの撓み量や捻れ量が大きくなり易く、それらの撓みや捻れに対するカバーの復元力も大きくなり易い。その結果、関節部が屈曲および伸展するときや、指部がベース部に対して回転するとき等に、それらの動作に反発する力が大きくなるため、それらの動作が円滑に行えなくなったり、モータの負荷が過剰に大きくなったりする可能性がある。また、ハンド機構の指部にグローブが装着された状態において、指部の関節部とグローブとが密着していると、関節部が屈曲および伸展するときや、指部がベース部に対して回転するとき等に、カバーが関節部等に挟み込まれて、指部が動作不良に陥る可能性もある。
【００２８】
これに対し、本実施例のカバー（グローブ９００）によれば、該グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、第１関節部２２、第２指リンク部２１２、および第２関節部２３の外壁面と関節被覆部９０２の内側面との間に隙間が形成されるため、第１関節部２２や第２関節部２３により指部２１が屈曲および伸展するときや、指部２１が基端部２１３の回転軸まわりに回転するとき等における、グローブ９００の撓み量や捻れ量は、指部の関節部と密着するように形成されたグローブより小さくなる。よって、第１関節部２２や第２関節部２３により指部２１が屈曲および伸展するときや、指部２１が基端部２１３の回転軸まわりに回転するとき等における、グローブ９００の復元力も、指部の関節部と密着するように形成されたグローブより小さくなる。その結果、第１関節部２２や第２関節部２３により指部２１が屈曲および伸展するときや、指部２１が基端部２１３
の回転軸まわりに回転するとき等に、それらの動作が円滑に行えなくなったり、モータ５１、５２、５３の負荷が過剰に大きくなったりすることが抑制される。さらに、本実施例のグローブ９００によれば、第１関節部２２や第２関節部２３により指部２１が屈曲および伸展するときや、指部２１が基端部２１３の回転軸まわりに回転するとき等に、グローブ９００が第１関節部２２や第２関節部２３等に挟み込まれることも抑制されるため、グローブ９００の装着に起因して、ハンド機構２が動作不良等に陥ることも抑制することもできる。また、本実施例のグローブ９００は、該グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、第１関節部２２、第２指リンク部２１２、および第２関節部２３の外壁面と関節被覆部９０２の内側面との間に隙間が生じるように形成されるため、指部の関節部と密着するように形成されたグローブに比べて、ハンド機構２に対する着脱が容易となる。
【００２９】
＜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１４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１４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。
【００３０】
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。
【００３１】
アーム制御部４２０は、ハンド制御装置４３が有する機能部である後述の対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて各ドライバから駆動信号を供給することで、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆに設けられたモータを制御する。そして、アーム制御部４２０は、各モータを制御することでアーム機構３を動かし、それによって、ハンド機構２を、対象物の把持のために適した所定の把持可能位置に移動させる。また、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆに設けられたモータには、それぞれの回転状態に関する状態量（モータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（図示略）が設けられている。そして、各モータのエンコーダによって検出された各モータの状態量が、アーム制御装置４２のモータ状態量取得部４２１に入力される。そして、アーム制御部４２０は、モータ状態量取得部４２１に入力された各モータの状態量に基づいて、例えば、ハンド機構２が所定の把持可能位置に移動するように各モータをサーボ制御する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、ハンド制御部４３１は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて各ドライバから駆動信号を供給することで、ハンド機構２の各指部２１を駆動させる各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３を制御する。例えば、ハンド制御部４３１は、アーム制御部４２０によってアーム機構３が制御されることで所定の把持可能位置に移動されたハンド機構２によって対象物を把持するために、ハンド機構２の各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３を制御する。また、ハンド機構２の各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３には、それぞれの回転状態に関する状態量（モータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（図示略）が設けられている。そして、各モータ５１、５２、５３のエンコーダによって検出された各モータ５１、５２、５３の状態量が、ハンド制御装置４３のモータ状態量取得部４３２に入力される。そして、ハンド制御部４３１は、モータ状態量取得部４３２に入力された各モータ５１、５２、５３の状態量に基づいて、例えば、複数の指部２１によって対象物を把持するように、各指部２１における各モータ５１、５２、５３をサーボ制御する。
【００３５】
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に設けられた複数の感圧センサ７０の検出値が入力される。そして、ハンド制御部４３１は、センサ情報取得部４３３によって取得された各感圧センサ７０の検出値に基づいて、各指部２１と対象物との接触を検知でき、その検知信号に基づいて各指部２１における各モータ５１、５２、５３を制御することもできる。
【００３６】
＜指部の機能＞
次に、ハンド機構２によって対象物を把持する際の各指部２１の機能について説明する。ここで、図１５は、ハンド機構２によって把持する対象物１０の形状の一例を示す図である。また、図１６は、複数の対象物１０（１０´）が並べられて配置された状態を示す図である。図１５および図１６に示すように、対象物１０は、６つの面（Ｓ１〜Ｓ６）を有する直方体である。ただし、図１５に示す対象物１０の形状はあくまでも一例であって、ハンド機構２によって把持する対象物の形状は直方体に限られるものではない。
【００３７】
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。そして、以下においては、対象物１０の６つの面のうち最も面積の大きい２つの面Ｓ５、Ｓ６を所定の把持面として該対象物１０を把持する場合について説明する。
【００３８】
対象物１０における面Ｓ５、Ｓ６を所定の把持面として該対象物１０をハンド機構２によって把持しようとした場合、これらの面Ｓ５、Ｓ６の両方が、ハンド機構２の何れかの指部２１が接触可能な状態で露出している必要がある。しかしながら、図１６に示すように、順次ハンド機構２による把持の対象となる複数の対象物１０（１０´）が互いに接触した状態で並べられて配置された状態では、対象物１０の所定の把持面が、隣接する対象物１０´と接触した状態に置かれる場合がある。図１６に示すように対象物１０（１０´）が配置されている場合は、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１６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。
【００３９】
そこで、本実施例では、上記のような状況下にある対象物１０をハンド機構２によって把持する場合、先ず、該ハンド機構２における４本の指部２１のうち状態変更用指部として機能する１つの指部によって対象物１０の姿勢を変更する。そして、その後で、該ハンド機構２における４本の指部２１のうち、状態変更用指部として機能する指部以外の３本の指部であって把持用指部として機能する指部によって対象物１０を把持する。
【００４０】
以下、本実施例において、図１６に示した状態に置かれた対象物１０をハンド機構２によって把持する際の手順の詳細について、図１７から図２０に基づいて説明する。なお、ここでは、ハンド機構２の各指部２１を、それぞれ、第１指部２１Ａ、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、第４指部２１Ｄと称する。そして、以下においては、状態変更用指部として機能する指部を第１指部２１Ａ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１７および図１８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１９および図２０は、ハンド機構２の第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄによって対象物１０を把持した状態を示す図である。また、以下に説明するようなハンド機構２による対象物１０の把持手順は、アーム制御装置４２によってアーム機構３が制御されることでハンド機構２が所定の把持可能位置に移動した後で、ハンド制御装置４３によって該ハンド機構２を制御することで実現される。
【００４１】
図１６に示すように、対象物１０が、一方の把持面Ｓ６を接触面として隣接する対象物１０´に接触した状態に置かれている場合であっても、その上面Ｓ４は露出している。そのため、ハンド機構２の指部２１を対象物１０の上面Ｓ４に接触させることができる。そこで、本実施例では、図１７に示すように、先ず、今回の対象物１０の把持において状態変更用指部として機能する第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に接触させる。なお、第１指部２１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に接触させた段階では、ハンド機構２における他の指部２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、対象物１０に接触させないものとする。
【００４２】
ここで、前述の図１３中の（Ａ）および（Ｂ）に示したように、グローブ９００の指先被覆部９０１が感圧センサ７０またはセンサカバー８００と密着しているため、図１７に示すような、第１指リンク部２１１Ａと対象物１０との接触は、感圧センサ７０によってより確実に検知される。このようにして第１指リンク部２１１と対象物１０との接触が検知されると、その検知信号がハンド制御装置４３のセンサ情報取得部４３３へ入力されるため、ハンド制御装置４３が第１指リンク部２１１Ａと対象物１０との接触状態を正確に把握することができる。
【００４３】
次に、図１８に示すように、第１指部２１Ａによって、その第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に接触させた状態で、該対象物１０を手前に傾ける。すなわち、対象物１０の把持面Ｓ６が、隣接する対象物１０´から離間する方向に、該対象物１０を傾ける。その際、指先被覆部９０１の摩擦係数が第１指リンク部２１１の外壁面より大きいため、第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の上面Ｓ４に押しつける力を過剰に大きくすることなく、該対象物１０を傾けることができる。また、グローブ９００の関節被覆部９０２は、該関節被覆部９０２の内側面と第１関節部２２の外壁面との間、および該関節被覆部９０２の内側面と第２関節部２３の外壁面との間に隙間が生じるように形成されてい
るため、図１７および図１８に示すように指部２１を動作させる際に、グローブ９００の撓み量や捻れ量が比較的小さくなる。その結果、図１７および図１８に示すような指部２１の動作が円滑に行えなくなったり、モータ５１、５２、５３の負荷が過剰に大きくなったりすることが抑制される。また、関節被覆部９０２の内側面と第１関節部２２の外壁面との間、および該関節被覆部９０２の内側面と第２関節部２３の外壁面との間に隙間が生じていることで、図１７および図１８に示すように指部２１を動作させる際に、グローブ９００が第１関節部２２や第２関節部２３等に挟み込まれることも抑制される。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。
【００４４】
そして、図１９および図２０に示すように、第１指部２１Ａによって対象物１０を傾けることで該対象物１０の姿勢を所定の把持可能状態とした上で、今回の対象物１０の把持において把持用指部として機能する第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃ、および第４指部２１Ｄによって該対象物１０を把持する。このとき、図１９および図２０においては、対象物１０の姿勢が変更されることで露出した対象物１０における一方の把持面Ｓ６に、第２指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂおよび第４指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄを接触させている。一方、対象物１０における他方の把持面Ｓ５に第３指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃを接触させている。ただし、必ずしも、対象物１０における一方の把持面Ｓ６に２本の指部を接触させる必要はない。つまり、対象物１０における一方の把持面Ｓ６に１本の指部を接触させるとともに、該対象物１０における他方の把持面Ｓ５に２本の指部を接触させた状態で、該対象物１０を把持してもよい。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。上記した種々の方法によって対象物１０を把持する際に、第１指リンク部２１１の外壁面より摩擦係数の大きな指先被覆部９０１が対象物と接触することになるため、把持用指部を対象物１０に押しつける力を過剰に大きくすることなく、該対象物１０を把持することが可能となる。また、グローブ９００の関節被覆部９０２は、該関節被覆部９０２の内側面と第１関節部２２の外壁面との間、および該関節被覆部９０２の内側面と第２関節部２３の外壁面との間に隙間が生じるように形成されているため、図１９および図２０に示すように指部２１を動作させる際に、該動作が円滑に行えなくなったり、モータ５１、５２、５３の負荷が過剰に大きくなったりすることが抑制される。さらに、関節被覆部９０２の内側面と第１関節部２２の外壁面との間、および該関節被覆部９０２の内側面と第２関節部２３の外壁面との間に隙間が生じていることで、図１９および図２０に示すように指部２１を動作させる際に、グローブ９００が第１関節部２２や第２関節部２３等に挟み込まれることも抑制される。
【００４５】
ここで、第２指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂ、第３指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃ、および第４指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄのそれぞれに取り付けられた感圧センサ７０またはセンサカバー８００は、グローブ９００の指先被覆部９０１と密着しているため、３つの第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄのそれぞれの対象物１０との接触は、各第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄの感圧センサ７０によって確実に検知される。このようにして３つの第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１
１Ｄの各々と対象物１０との接触が検知されると、その検知信号がハンド制御装置４３のセンサ情報取得部４３３へ入力されるため、ハンド制御装置４３が各第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄと対象物１０との接触状態を正確に把握することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施例に係るハンド機構２によれば、指先被覆部９０１の摩擦係数が第１指リンク部２１１の外壁面より大きいため、指部２１を対象物に押しつける力を最小限に抑えつつ、対象物の姿勢変更や把持を行うことが可能となる。よって、指部２１の剛性を過剰に高める必要がなくなり、それに伴うハンド機構２の補強、駆動モータの大型化、減速機構の追加等を行う必要もなくなる。さらに、ハンド機構２により対象物の姿勢変更や把持を行うべく、指部２１を対象物に接触させた際の、対象物の変形等を抑制することも可能になる。また、本実施例に係わるハンド機構２によれば、グローブ９００の指先被覆部９０１が感圧センサ７０（またはセンサカバー８００）に密着するため、感圧センサ７０の検知精度の低下を抑制することもできる。
【００４７】
＜他の実施例＞
前述した実施例では、本発明に係わるカバーの一例として、指部２１およびベース部２０を覆う手袋状のカバー（グローブ）を例示したが、図２１に示すように、指部２１のみを覆う、所謂、指サック状に形成されるカバー９００'とすることもできる。その場合、
カバー９００'における、第１指リンク部２１１の所定部位を覆うための部分である指先
被覆部９０１'は、第１指リンク部２１１の外壁面より摩擦係数が大きくなるように形成
される。また、カバー９００'における、指部２１の所定部位より基端側の部位を覆うた
めの部分である関節被覆部９０２'は、該カバー９００'が指部２１に装着された状態において、該関節被覆部９０２'の内側面と、指部２１における前記所定部位より基端側の部
位の外壁面と、の間に隙間が生じるように形成される。このように構成されるカバー９００'によれば、前述した実施例に係わるグローブ９００と同様の効果を得ることができる
。
【００４８】
前述した実施例では、カバーにおいて、第１関節部２２を覆う部位、および第２関節部２３を覆う部位に加え、第２指リンク部２１２を覆う部位の内径も指部２１の外径より大きくなるように形成する例について述べたが、第１関節部２２を覆う部位および第２関節部２３を覆う部位の内径を指部２１の外径より大きくする一方で、第２指リンク部２１２を覆う部位が第２指リンク部２１２と密着するように、カバーを形成してもよい。このような構成によれば、ハンド機構２の動作中に、カバーと指部２１との位置関係がずれにくくなる。そのため、カバーと指部２１との位置関係がずれることに起因して、感圧センサ７０の検出精度が低下したり、ハンド機構２の把持力が変化したりすることを抑制することができる。
【００４９】
前述した実施例では、カバーにおける指部２１を覆う部分のうち、第１指リンク部２１１を覆う部分のみが指部２１と密着するように形成される例について述べたが、感圧センサの検知精度の低下を抑制しつつハンド機構の把持力を向上させるという観点にたつと、指部２１を覆う部分の全体が指部２１と密着するように形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
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、８００・・・センサカバー、９００・・・グローブ（カバー）、９０１・・・指先被覆部、９０２・・・関節被覆部、９０３・・・ベース被覆部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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