(57)【要約】【課題】  簡便で安価な機構を用いて多種多様なワークを安定的に把持することが可能なロボットハンドを提供する。【解決手段】  複数の指部を備えたロボットハンドであって、指部のうち少なくとも１つの指部が回転できる状態で、指部を対象物に接近させ、接近させた指部が対象物と接触した後でロック機構により指部を回転可能に支持する支持機構をロックすることを特徴とするロボットハンドを採用した。【選択図】  図７
2019181639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の指部を備え、前記指部により対象物を把持するロボットハンドであって、
前記指部をお互いに接近または離間させる駆動機構と、
前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転可能に支持する支持機構と、
前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転できない状態にするロック機構と、
前記駆動機構と前記支持機構と前記ロック機構とを制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記駆動機構により、前記指部のうち少なくとも１つの指部が回転できる状態で、該指部を前記対象物に接近させ、
接近させた該指部が前記対象物と接触した後、前記ロック機構により前記支持機構をロックすることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記制御装置は、
前記ロック機構により、前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転できない状態にし、かつ他の前記指部は回転できる状態で、前記指部を前記対象物に接近させ、
全ての前記指部が前記対象物に接触した後に前記ロック機構により前記支持機構をロックするよう制御することを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のロボットハンドにおいて、
前記支持機構は、前記指部を回転させる駆動源を備え、
前記制御装置は、
前記駆動源に流れる電流の値を検出する電流検出部を有し、
前記電流検出部で所定の値が検出されると、前記ロック機構により前記支持機構をロックすることを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部と前記対象物とが接触した際に、前記指部に生じる反力を検出する力検出手段を有し、
前記制御装置は、
前記力検出手段で所定の値が検出されると、前記ロック機構により前記支持機構をロックすることを特徴とするロボットハンド。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部は複数種類の接触面を有し、
前記駆動源により、前記対象物と接触させる前記接触面を選択可能であることを特徴とするロボットハンド。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロボットハンドをロボットアームに備えたロボット装置。
【請求項７】
複数の指部を備え、前記指部により対象物を把持するロボットハンドの制御方法であって、
前記ロボットハンドは、
前記指部をお互いに接近または離間させる駆動機構と、
前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転可能に支持する支持機構と、
前記支持機構をロックし、前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転できない状態にするロック機構と、を有し、
前記駆動機構により、前記指部のうち少なくとも１つの指部が回転できる状態で、該指部を前記対象物に接近させる接近工程と、
接近させた該指部を前記対象物と接触させる接触工程と、
該指部の前記支持機構を前記ロック機構によりロックするロック工程と、を有することを特徴とする制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の制御方法において、
前記接近工程は、前記ロック機構により、前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転できない状態にし、かつ他の前記指部は回転できる状態で、前記指部を前記対象物に接近させ、
前記ロック工程は、全ての前記指部が前記対象物に接触した後、回転できる状態で前記対象物に接近させられた前記指部の前記支持機構をロックすることを特徴とする制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の制御方法において、
前記支持機構は、前記指部を回転させる駆動源を備え、
前記ロボットハンドは前記駆動源に流れる電流の値を検出する電流検出部を有し、
前記ロック工程は、前記電流検出部で所定の値が検出されると、前記ロック機構により前記支持機構をロックすることを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の制御方法において、
前記ロボットハンドは、前記指部と前記対象物とが接触した際に、前記指部に生じる反力を検出する力検出手段を有し、
前記ロック工程は、前記力検出手段で所定の値が検出されると、前記ロック機構により前記支持機構をロックすることを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
複数の指部を備え、前記指部により対象物を把持するロボットハンドを用いた物品の組立方法であって、
前記ロボットハンドは、
前記指部をお互いに接近または離間させる駆動機構と、
前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転可能に支持する支持機構と、
前記支持機構をロックし、前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転できない状態にするロック機構と、を有し、
前記駆動機構により、前記指部のうち少なくとも１つの指部が回転できる状態で、該指部を前記対象物に接近させる接近工程と、
接近させた該指部を前記対象物と接触させる接触工程と、
該指部の前記支持機構を前記ロック機構によりロックするロック工程と、
把持した前記対象物を別の対象物へ組み付ける組付工程と、を有することを特徴とする物品の組立方法。
【請求項１２】
請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の制御方法または物品の組立方法を実行可能な制御プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の制御プログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多品種少量生産の製品の自動組立にロボットハンドが利用されている。このような多品種少量生産の製品の組立では、扱うワークが多品種、複雑形状、柔軟物と多種多様である場合が多い。しかし多種多様なワークが存在すると、各ワークの形状等により、ロボットハンドの指部の所定の接触位置で、各ワークを接触させて把持させることが困難となる。そのため接触位置がズレたまま把持してしまうと、把持が不安定な状態となり、ワークの搬送時にワークの脱落や、組付時の不具合が発生し、生産性の低下を招くためロボットハンドの把持安定性の向上が求められている。
【０００３】
特許文献１に記載のロボットハンドは、ロボットハンドに２節以上のリンク機構からなる指機構を設け、少なくとも１節以上のリンク部材が、指先方向の軸を中心に自転する機構を有することで、多種多様なワークに対応した安定把持を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４３８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に記載のロボットハンドでは、ワークの把持状態を確認するために指先に感圧センサを設け、さらに把持したワークの姿勢を確認するためにカメラを利用している。これら感圧センサやカメラにより検知した把持状態に基づいて、指部材を自転させるための制御を実行するには、大掛かりな処理装置が必要となり、さらにカメラ等構成部品が増えることで、ロボットハンドのサイズやコスト増大を招く。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、簡便で安価な機構を用いて多種多様なワークを安定的に把持することが可能なロボットハンド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】
上述した課題を解決するために本発明は、複数の指部を備え、前記指部により対象物を把持するロボットハンドであっ前記指部をお互いに接近または離間させる駆動機構と、前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転可能に支持する支持機構と、前記指部のうち少なくとも１つの指部を回転できない状態にするロック機構前記駆動機構と前記支持機構と前記ロック機構とを制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記駆動機構により、前記指部のうち少なくとも１つの指部が回転できる状態で、該指部を前記対象物に接近させ、
接近させた該指部が前記対象物と接触した後、前記ロック機構により前記支持機構をロックすることを特徴とするロボットハンドを採用した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、指部の回転をロックできるロック機構を指部に用い、回転が自由に行える状態でワークと指部を接触させることで、指部をワークの形状に倣わせ、指部の回転をロック機構によりロックする。これにより簡便で安価な機構でワークと指部との接触位置のズレを低減し、多種多様なワークを安定して把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるロボットシステム１００の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるロボットハンド本体３００の詳細図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるロボットハンド制御装置５００のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における指部制御基板５２０のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における把持動作のフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態における把持完了を検出するフローチャートである。
【図７】図５、図６におけるフローチャートの各ステップにおける状態図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における指部３０６ａの概略図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における接触面を変更するフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態における指部３０６ａの変形例を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面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、以下に示す実施形態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。
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、添付図面を参照して、本実施形態１における構成および把持制御につき説明する。図１は、本発明のロボット装置を用いた本実施形態のロボットシステムの概略構成を示した図である。
【００１２】
図１において、本実施形態のロボットシステム１００は、ロボットアーム本体２００、ロボットハンド本体３００、ロボットシステム全体を制御するシステム制御装置４００、外部入力装置８００で構成される。組付対象物であるワークＷ１は、ワーク載置台Ｓ１上に載置され、被組付対象物であるワークＷ２は、ワーク固定台Ｓ２上に固定されている。
【００１３】
ロボットシステム１００によってワークＷ１、ワークＷ２を操作し、組付けることにより、物品、ないしはその部品を製造することができる。例えば、このワークＷ１、Ｗ２に対する組付操作は、ロボットアーム本体２００とロボットハンド本体３００を用いて組付対象物としてのワークＷ１を把持し、移動させ、さらにワークＷ１をワークＷ２に嵌合させるという操作によって行われる。
【００１４】
ロボットアーム本体２００は、本実施形態では多関節のロボットアームであり、ロボットアーム本体２００の根元は基台９００に固定されている。ロボットアーム本体２００の先端には、把持装置であるロボットハンド本体３００が装着されている。このロボットハンド本体３００を用いてワークＷ１に対して動作を行う。また、ロボットアーム本体２００の各関節には、これらの関節を各々駆動する駆動源としてのモータ、およびモータの回転角度を検出する位置検出手段としてのエンコーダがそれぞれ設けられている。なお、エンコーダの設置位置および出力方式は問わない。
【００１５】
ロボットハンド本体３００はモータと開閉機構により複数の指部を開閉し、ワークＷ１の把持ないし解放を行うハンドであり、ワークＷ１をロボットアーム本体２００に対して相対変位させないように把持できる。詳細は後述する。
【００１６】
また本実施形態において、ロボットハンド３００はモータ駆動で指を動作させるが、空気圧駆動のようなエアグリッパであっても良い。さらに、ロボットハンド本体３００は、ワークＷ１をロボットアーム本体２００に対して相対変位させないように把持できれば良いため吸着機構であっても良い。
【００１７】
システム制御装置４００内には、ロボットアーム本体２００を制御するロボットアーム制御装置６００、ロボットハンド本体３００を制御するロボットハンド制御装置５００を備えている。なお、本実施形態ではロボットアーム本体２００とロボットハンド本体３００の制御を別々の制御装置を用いて実行しているが、１つの制御装置を用い統合して制御しても良い。
【００１８】
図１に示すようにロボットハンド制御装置５００とロボットアーム制御装置６００は、それぞれマイクロプロセッサなどから成るＣＰＵ５０１、６０１から構成される。さらに各ＣＰＵにバス接続されたＲＯＭ５０２、６０２、ＲＡＭ５０２、６０３、汎用信号インターフェイス５０４、６０４で構成されている。そしてロボットハンド本体３００およびロボットアーム本体２００のそれぞれに設けられた不図示のモータを、モータドライバ５０５、６０５を介して制御する。
【００１９】
ＲＯＭ５０２、６０２には、各種動作に応じてロボットハンド本体３００およびロボットアーム本体２００に対応する駆動部を制御するための制御プログラムや、それらの制御に必要なデータ等が格納されている。これらロボットシステムを制御する上で必要なデータ、設定値、制御プログラム等をＲＡＭ５０３、６０３で展開する。
【００２０】
また汎用入出力インターフェイスＩ／Ｏ５０４、６０４にはティーチングペンダント等の外部入力装置８００が接続されている。これによりユーザーが直接ロボットシステム１００を動作させることができる。
【００２１】
汎用入出力インターフェイスＩ／Ｏ５０４、６０４はそれぞれロボットハンド本体３００、ロボットアーム本体２００と送受信可能に接続されている。そのためロボットハンド制御装置５００とロボットアーム制御装置６００とは直接通信可能となっている。これにより上述したロボットハンド本体３００およびロボットアーム本体２００の各エンコーダ及び力センサ７００が検出した値をもとにフィードバック制御を行うことが可能となっている。
【００２２】
ワークＷ１は、ワークＷ２が組付く組付部（凸部）を有する。本実施形態では、凸部は円筒状のピンを想定する。また、ワークＷ２は、ワークＷ１が組付くための組付部（凹部）を有する。本実施形態では凹部は筒形の穴を想定する。
【００２３】
本実施形態におけるロボットハンド本体３００の斜視図を図２に示す。ロボットハンド本体３００は、掌部３０１、ロボットアーム本体２００との装着部３０２、指部３０６、３０７、３０８、各指部３０６、３０７、３０８の動きを規制する規制部３０９から成る。
【００２４】
掌部３０１内部には各指部３０６、３０７、３０８をお互いに点Ｃを中心として接近または離間する方向となる矢印Ａ方向へ駆動させるための駆動源となるモータ３１０が設けられている。また各指部３０６、３０７、３０８はガイドレール３０５上に設置されており、モータ３１０と不図示のラック＆ピニオンから成る伝達機構により接続されている。
【００２５】
これによりモータ３１０を駆動させることで、各指部３０６、３０７、３０８がそれぞれガイドレール３０５上を移動し、各指部３０６、３０７、３０８が開閉することによりワークＷ１を把持及び開放する。
【００２６】
上記で説明したモータ３１０とラック＆ピニオンから成る伝達機構とを合わせた駆動機構は、各指部をお互いに接近または離間させる駆動機構の一例である。例えば各指部にモータを設け、モータの駆動をリンク機構により伝達し開閉動作を行う指部でも良い。またカム機構を介して各指部３０６、３０７、３０８を開閉させても良い。
【００２７】
また指部３０６、３０７、３０８には、それぞれ回転軸Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３を中心に矢印Ｂ方向へ指部３０６、３０７、３０８を回転させる駆動源としてのモータ３０４と、モータ３０４の回転をロックするソレノイド３０３がそれぞれ配設されている。  本実施形態ではモータ３０４は、指部３０６、３０７、３０８を回転させる駆動源として用いているが、同時にモータ３０４の回転軸により指部３０６、３０７、３０７を回転可能に支持する支持機構としても作用する。
【００２８】
さらにロック機構としてソレノイド３０３を用いている。このソレノイド３０３に電流を供給することで指部３０６、３０７、３０８が自由に回転できない状態とすることができ、電流の供給を停止することで指部３０６、３０７、３０８が自由に回転できる状態にすることができる。
【００２９】
またソレノイド３０３によりモータ３０４をロックしていない状態で、指部３０６、３０７、３０８に外力が働くと、モータ３０４の駆動軸により受動的に指部３０６、３０７、３０８が回転できるように構成されているものとする。
【００３０】
なお、本実施形態ではロック機構をソレノイド３０３としたが、シュークラッチで構成しても良い。また、指部３０６、３０７、３０８を自転させる必要が無ければ、上記の支持機構としてモータ３０４ではなく、軸受等の機構によりただ単に指部３０６、３０７、３０８を回転可能に支持する支持機構を用いてもよい。この場合、軸受等の支持機構による指部３０６、３０７、３０８の受動的な回転をシュークラッチ等のロック機構により回転をロックする。
【００３１】
次に本実施形態におけるロボットハンド制御装置５００の詳細なブロック図を図３に示す。指令値生成器５０６からの各指部の位置目標値及び速度目標値は、各ブロックを経て各指部をお互いに接近または離間させるためのモータ３１０に出力される。また、モータ３１０にはエンコーダ３１１が設けられており、モータ３１０の回転軸の回転角度を検出することで各指部を所定の位置に配置させることができる。
【００３２】
また、指部３０６、３０７、３０８には回転を制御するための指部制御基板５２０がそれぞれ設けられている。詳細は後述する。
【００３３】
同図において、指令値生成器５０６から出力された位置目標値は、エンコーダ３１１より取得した位置と、指令値生成器からの位置目標値との偏差を算出して位置制御ブロック５０７へ入力される。
【００３４】
位置制御ブロック５０７は、偏差から比例、積分、微分により出力値を決定する所謂ＰＩＤ制御器（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。２ミリ秒周期で実行されており、位置制御ブロック５０４で使用する比例係数、積分係数、微分係数は、予め設定された係数値を使用する。
【００３５】
位置制御ブロック５０７からの出力は切り替えブロック５０８を介して速度制御ブロック５１０への入力となる速度目標値に切り換えられる。切り替えブロック５０８は、速度制御を実行する際の速度目標値と位置制御ブロック５０７からの出力値を切り替えるスイッチである。
【００３６】
速度目標値と、エンコーダ３１１より取得した位置と、エンコーダ３１１より取得した前回の位置と、の差分によりモータ３１０の回転軸の回転速度を微分ブロック５０９で算出した速度との偏差を速度制御ブロック５１０へ入力する。
【００３７】
速度制御ブロック５１０は、位置制御ブロック５０７と同様のＰＩＤ制御処理を０．５ミリ秒周期で実行し、モータ３１０の回転軸の回転速度を制御する。速度制御ブロック５１０で使用される比例係数、積分係数、微分係数は、予め設定された係数値が用いられる。
【００３８】
速度制御ブロック５１０からの出力は切り替えブロック５１１を介して電流制御ブロック５１２への入力となる電流目標値に設定される。切り替えブロック５１１は、電流制御を実行する際の電流目標値と速度制御ブロック５１０からの出力値を切り替えるスイッチである。
【００３９】
電流目標値と、電流検出部５１４より検出したモータ３１０に流れる電流と、をＡＤコンバータ５１３によりアナログ／デジタル変換し、両者の偏差を電流制御ブロック５１２へ入力する。
【００４０】
電流制御ブロック５１２は、位置制御ブロック５０７、速度制御ブロック５１０と同様のＰＩＤ処理を実行し、０．１ミリ秒周期にて実行されており、モータ３１０に流れる電流を制御する。
【００４１】
電流制御ブロック５１２で使用する比例係数、積分係数、微分係数は、予め設定された係数値が用いられる。電流制御ブロック５１２の出力値は、インバータ５１５でモータ３１０へＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）出力されてモータ駆動を行う。
【００４２】
なお、本実施形態におけるモータ３１０の制御は、ＰＩＤ制御を利用したフィードバック制御であるが、フィードフォワード制御、オブザーバを利用した制御方法を併用してもよい。
【００４３】
図４に本実施形態における各指部３０６、３０７、３０８それぞれに設けられる指部制御基板５２０の詳細なブロック図を示す。
【００４４】
指部制御基板５２０には、演算器５２２、モータ３０４及びソレノイド３０３を駆動するための電力を供給する電源回路５２１を有する。
【００４５】
さらに、指令生成器５０６との通信により、指令生成器５０６からの値を授受する通信ドライバ５２３、各指部の回転を担う各モータ３０４を駆動するモータ駆動回路５２５、回転拘束を行う各ソレノイド３０３を駆動するソレノイド駆動回路５２４を有する。
【００４６】
各モータ３０４には、各モータ３０４の回転軸の回転角度を検出するエンコーダ３４１がそれぞれ設けられている。これにより、各指部３０６、３０７、３０８の回転角度を検出することができ、演算器５２２にフィードバックすることで所望の把持位置となるよう各指部の回転を制御することができる。また、各指部制御基板５２０にはモータ３０４の駆動配線に流れる電流を検出する電流検出部５２６を備えている。
【００４７】
同図において指令生成器５０６では、対象物となる把持ワークに対応した各指部３０６、３０７、３０８の把持位置を目標値とする位置指令値または、速度指令値を、通信ドライバ５２３を介して演算器５２２に送信する。
【００４８】
演算器５２２は、指令生成器５０６との通信を介して受信した各指部の指令値に基づいてモータ３０４及びソレノイド３０３を駆動するための制御値をモータ駆動回路５２５及びソレノイド駆動回路５２４へ出力する。この際、モータ駆動回路５２５へ出力される制御値は、エンコーダ３４１及び電流検出部５２６にて検出した、各指部の位置及びモータ３０４に流れる電流値を加味した制御値をモータ駆動回路５２５へ出力する。
【００４９】
本実施形態において、指部制御基板５２０は、各指部３０６、３０７、３０８に各々配設されており、指令生成器５０６と、各指部３０６、３０７、３０８に配設された指部制御基板５２０とはバス接続される。
【００５０】
指令生成器５０６は、生成した指令値情報を各指部制御基板５２０へそれぞれ送信した後、指令実行コマンドを各指部制御基板５２０へ一斉送信することで各指部制御基板５２０が同期して制御を実行する。
【００５１】
指令生成器５０６は送信した指令実行コマンドの応答として、各指部制御基板５２０からのモータ回転軸の角度情報、モータから検出された電流情報、状態及びエラー、アラーム情報等を演算器５２２及び通信ドライバ５２３を介して受信する。指令生成器５０６と各指部制御基板５２０との通信は２ミリ秒周期で行われ把持動作を実行する。
【００５２】
以上図３および図４を用いて説明した構成により、各指部３０６、３０７、３０８をお互いに接近または離間させ、各指部を回転させたり、ロック機構を用いて回転をロックすることができる。以下では本実施形態におけるロボットハンド本体３００を用いた把持動作について詳述する。
【００５３】
図５、図６は本実施形態におけるロボットハンド本体３００を用いた把持動作に関するフローチャートである。図７は図５、図６の各ステップにおける状態図である。図７では図２の座標系におけるｘｙ平面をＺ軸プラス方向から見た図である。
【００５４】
図５より、まずＳ３０１の処理にてモータ３１０を駆動することにより各指部３０６、３０７、３０８をロボットハンド本体３００の外周方向に移動させ、ワークＷ１が各指部間に配置可能な位置まで開放する（図７（ａ））。
【００５５】
続いてＳ３０２の処理にてロボットハンド本体３００をワークＷ１が把持可能な位置まで移動する（図７（ｂ））。本実施形態ではロボットハンド本体３００はロボットアーム本体２００のエンドエフェクタとして設置されており、ロボットアーム本体２００の動作によってワークＷ１の上空まで移動する。
【００５６】
次にＳ３０３の処理にて、モータ３１０を駆動することにより各指部３０６、３０７、３０８をロボットハンド本体３００の内周方向へ移動させ、各指部がワークＷ１に近接するまで閉じる動作を行う（図７（ｃ））。
【００５７】
ここでワークＷ１に近接する位置は、あらかじめ位置を設定しておき、モータ３１０に配設されたエンコーダ３１１により検出して制御することで設定した位置まで各指部を移動させている。なお、モータ３１０の駆動電流値を電流検出部５１４で検出し、あらかじめ設定されたモータ駆動電流閾値とモータ駆動電流値の検出値の比較によって、各指部を所定の位置に移動させる方法を用いてもよい。
【００５８】
次にＳ３０４の処理にて各指部が点Ｃを中心として互いに接近する動作を停止し、Ｓ３０５の処理にて指部３０６、３０７のソレノイド３０３による各指部のモータ３０４のロックをＯＦＦにし、回転自由とする（図７（ｄ））。
【００５９】
本実施形態では回転自由とする指部は指部３０６、３０７の２指とし、１指（指部３０８）はソレノイド３０３により回転拘束状態を保持する。
【００６０】
続いてＳ３０６処理にて、回転自由となった指部３０６、３０７と回転拘束された指部３０８を、再度閉じる方向に速度制御により一定速度で移動させワークＷ１を把持する（図７（ｅ））。
【００６１】
その際、回転拘束された指部３０８の接触面に合わせて、ワークＷ１が倣い、回転自由な指部３０６、３０７がワークＷ１の倣い動作に合わせて回転する（図７（ｆ））。これにより各指部の平面となる所定の位置でワークＷ１を接触させることができる。
【００６２】
次にＳ３０７の処理にて把持が完了したか判定する。図６はＳ３０７の処理をより詳しく表したフローチャートである。
【００６３】
図６より、Ｓ４０１の処理にてワークＷ１の把持完了まで各指部３０６、３０７、３０８の移動速度をＶｒに設定する。各指部３０６、３０７、３０８の移動速度は、把持するワークの形状や柔軟性に応じて適宜設定する。
【００６４】
続いて、Ｓ４０２の処理にてワークＷ１の把持完了を検出するモータ３１０の駆動電流閾値Ｉｔｈを設定する。本実施形態では、一定速度で各指部を移動させて把持するワークと接触した際に、モータ３１０でトルクが発生するため、必要となる駆動電流が大きくなることを検出することで把持完了とした。モータ３１０の駆動電流閾値Ｉｔｈは、把持するワークの柔軟性に応じて適宜設定する。
【００６５】
次にＳ４０３の処理にてエンコーダ３１１で取得したモータ３１０の回転角度より、各指部３０６、３０７、３０８の位置Ｐｍを算出し、Ｓ４０４の処理で、前回の制御周期で取得した各指部の位置Ｐｏｌｄから、現在の各指部の速度Ｖｍを算出する。
【００６６】
次にＳ４０５で、Ｓ４０１の処理で設定した各指部の移動速度ＶｒとＳ４０４の処理で算出した各指部の速度Ｖｍにより速度制御が実行される。
【００６７】
次にＳ４０６の処理で各指部の位置Ｐｍを記憶した後にＳ４０７処理にて、Ｓ４０５における速度制御時のモータ３１０の駆動電流Ｉｍを取得する。
【００６８】
そしてＳ４０８の処理で、予め設定されている把持完了を検出する駆動電流閾値Ｉｔｈと、モータ３１０の駆動電流値が比較判定される。
【００６９】
ここで、モータ３１０の駆動電流値Ｉｍが把持完了を検出する駆動電流閾値Ｉｔｈを超過しない場合は、Ｓ４０８：ＮＯとなり、Ｓ４０３の処理直前まで戻り、Ｓ４０３の処理からＳ４０８の処理までを再度続行する。
【００７０】
駆動電流値Ｉｍが駆動電流閾値Ｉｔｈを超過した場合は、Ｓ４０８：ＹＥＳとなり、把持完了としてＳ３０８に進む。
【００７１】
図５に戻り、Ｓ３０７：ＮＯであれば、Ｓ３０６の直前まで戻り、各指部３０６、３０７、３０８の移動を継続して実行する。
【００７２】
Ｓ３０８：ＹＥＳにて把持完了を検出した場合には、Ｓ３０８の処理にて各指部３０６、３０７、３０８の移動を停止させる。各指部の移動停止は、移動速度Ｖｒ＝０とした速度制御、または把持完了時の各指部の位置を位置目標値とした位置制御にて行う。
【００７３】
Ｓ３０９の処理にてソレノイド３０３により、指部３０６、３０７の回転を拘束することでワークＷ１の把持が完了する（図７（ｇ））。
【００７４】
以上本実施形態によれば、ワークを把持する際に、ワークと接触する一部の指部において回転が自由な状態でワークと接触させ、ワークの形状に合わせて回転が自由な状態の指部が回転し、どのワークでも所定の接触位置で接触させることができる。
【００７５】
また、少なくとも１つの指部（上記では指部３０８）を回転が自由にできない状態で接触させることで、指部３０８を基準としてワークが倣うため、把持する際にワークの把持の中心位置が大きくズレることを低減できる。
【００７６】
さらにこの把持状態で、ロック機構により指部の回転を拘束することで安定した把持状態を持続させることができ、簡便で安価な機構でワークと指部との接触位置のズレを低減し、多種多様なワークを安定して把持することができる。
【００７７】
（第２の実施形態）
上述の第１の実施形態では、指部３０６、３０７、３０８の回転をワークと接触する際にワークと指部を倣わせ、指部の所定の位置で接触させるために使用したがこれに限らない。例えば、各指部に異なる接触面を複数種類設け、把持するワークに合わせて接触面を選択可能にすることもできる。
【００７８】
以下では、第１の実施形態とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。また、第１の実施形態と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。
【００７９】
本実施形態では、図１に示す第１の実施形態と同様に、ロボットシステム１００を用い、同様のロボットハンド本体３００を用いる。第１の実施形態と異なる部分は指部３０６、３０７、３０８である。
【００８０】
図８に本実施形態で使用される指部３０６ａを示す。本実施形態における他の指部も図８と同様の構成を持つものとする。
【００８１】
図８の接触面７０１はワークを把持する第一の接触面、接触面７０２は接触面７０１とは異なる第二の接触面である。第一の接触面７０１及び第二の接触面７０２の面形状は、第一の接触面７０１を使用して把持する第一のワーク、第二の接触面７０２を使用して把持する第二のワークに適した形状となっている。
【００８２】
この指部をモータ３０４で回転軸Ｓを中心に矢印Ｂ方向へ回転させることで、接触面７０１、７０２を選択することができる。また、ソレノイド３０３を用いて回転拘束することで任意の接触面でワークに接触させることができる。
【００８３】
本実施形態では、図８の指部を３指使用するが、ワークの形状に応じて、１指又は２指を図８の指部としてもよい。ワークの把持動作は実施形態１と同様の制御を行う。
【００８４】
図９は指部の接触面を変更させる際のフローチャートである。前提条件として、本実施形態のロボットハンド本体３００の各指部は各ソレノイド３０３により回転拘束されているものとする。
【００８５】
図９より、まずＳ５０１の処理にて、各指部の回転を自由または拘束するクラッチとして機能するソレノイド３０３を駆動して、各指部を回転自由とする。
【００８６】
続いて、Ｓ５０２の処理にて、各指部を回転させて第二の接触面７０２でワークを把持できるよう、各指部を適切な位置へ回転させる。本実施形態における各指部の回転移動は、モータにより行っているが、モータを設けずアクチュエータのみの場合は作業者による手動で各指部を回転させてもよい。各指部の回転角度は、各指部が適切な回転位置となるように予めゲージ等を各指部に設けてもよい。また第１の実施形態のようにエンコーダを設けても良い。
【００８７】
続いてＳ５０３の処理にて、クラッチとして機能するソレノイド３０３により各指部の回転を拘束して固定する。これにより、第二のワークに対応した第二の接触面７０２に変更し、把持することができる。
【００８８】
以上本実施形態によれば、多様なワークによって接触面を変更することができる。よって組立製品の変更または、ワークを自動組立中に変更する際に、ロボットハンド全体を交換することなく多種のワークの把持を実現でき、ロボットハンド全体を交換することによる教示位置の変動等を回避できるとともに、生産性の向上を図ることができる。
【００８９】
（変形例）
本実施形態の変形例を図１０に示す。図１０は図８の座標系のｘｙ平面をＺ軸プラス方向から見た図である。
【００９０】
図１０（ａ）は接触面７０１ａが平面で構成される接触面であり、７０２ａは鋭角な凹部を形成した変形例である。
【００９１】
図１０（ｂ）は接触面７０１ｂが平面構成される接触面であり、７０２ｂは曲面の凸部を形成した変形例である。
【００９２】
図１０（ｃ）は接触面７０１ｃが平面構成される接触面であり、７０２ｃは曲面の凹部を形成している。
【００９３】
図１０（ｄ）は形状の異なる接触面を７０１ｄ、７０２ｄ、７０３ｄの３面設けた変形例であり、図１０（ｅ）は形状の異なる接触面を７０１ｅ、７０２ｅ、７０３ｅ。７０４ｅの４面設けた変形例である。
【００９４】
なお、本変形例はこれらに限定されるものではなく、把持対象となるワークの数に合わせて、多種多様な形状の接触面を設けて良い。
【００９５】
（その他の実施形態）
また上記実施形態では、ロボットアーム本体２００が多い関節ロボットアームである場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。ロボットアーム本体２００の形式として、垂直多軸構成を示したが、パラレルリンク型など異なる形式のロボットアーム本体２００の関節においても上記と同等の構成を実施することができる。
【００９６】
また、指部の設置数についても、上記実施形態で示した設置個数に限定されるものではなく、例えば２本でも良いし４本以上設置しても良い。
【００９７】
また、上記実施形態では把持完了の検出をモータの電流値により検出したが、これに限れることはなく、例えば指部の先端に力検出手段となる力センサを設けてもよい。この場合ワークを把持した際に指部に生じる反力の値が力センサで検出され、その反力の値があらかじめ設定した閾値を超えれば把持完了とする。
【００９８】
以上述べた第１の実施形態、第２の実施形態の処理手順は具体的にはロボットハンド制御装置５００により実行されるものである。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体をロボットハンド制御装置５００に供給し、ＣＰＵ５０１が記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるよう構成することができる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体およびそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
【００９９】
また各実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ或いはＲＡＭであり、ＲＯＭ或いはＲＡＭにプログラムが格納される場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明を実施するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、ＨＤＤ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１００  ロボットシステム
２００  ロボットアーム本体
３００  ロボットハンド本体
３０１  掌部
３０２  装着部
３０３  ソレノイド
３０４、３１０  モータ
３０５  ガイドレール
３０６、３０７、３０８  指部
３０９  規制部
３１１、３４１  エンコーダ
４００  システム制御装置
５００  ロボットハンド制御装置
６００  ロボットアーム制御装置
５０６  指令値生成器
５０７  位置制御ブロック
５０８、５１１  切り換えブロック
５０９  微分ブロック
５１０  速度制御ブロック
５１２  電流制御ブロック
５１４、５２６  電流検出部
５２０  指部制御基板
５２１  電源回路
５２２  演算器
５２３  通信ドライバ
５２４  ソレノイド駆動回路
５２５  モータ駆動回路
７０１  第一の接触面
７０２  第二の接触面
【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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