(57)【要約】【課題】対象物の形状に関する情報がなくても、短時間で適切に対象物を把持することができる。【解決手段】エンドエフェクターの第１の指部と第２の指部とを近づけ、第１の指部が把持対象物と接触すると、当該接触した状態を保ったままアームを第１の指部が設けられた方向へ移動させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体と、
前記ロボット本体に設けられたアームと、
前記アームの先端に設けられ、第１の指部と第２の指部とを有するエンドエフェクターと、
前記エンドエフェクターに加わる力を検出する力検出部と、
前記力検出部により検出された力に基づいて、前記アーム及び前記エンドエフェクターを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１の指部と前記第２の指部とを近づけ、前記第１の指部が把持対象物と接触すると、当該接触した状態を保ったまま前記アームを前記第１の指部が設けられた方向へ移動させる
ことを特徴とするロボット。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットにおいて、
前記力検出部は、前記アームの先端に設けられた力覚センサーである
ことを特徴とするロボット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロボットにおいて、
前記制御部は、前記第１の指部と前記第２の指部とを対称に閉じて前記把持対象物を把持する
ことを特徴とするロボット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
前記第１の指部及び前記第２の指部に、前記把持対象物との接触を検出する接触センサーが設けられる
ことを特徴とするロボット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
前記制御部は、前記第１の指部と前記第２の指部とを近づけて前記把持対象物を把持した後、予め定められた時間が経過したら、制御を終了する
ことを特徴とするロボット。
【請求項６】
ロボット本体に設けられたアームと、前記アームの先端に設けられ、第１の指部と第２の指部とを有するエンドエフェクターと、前記エンドエフェクターに加わる力を検出する力検出部と、を有するロボットと、
前記力検出部により検出された力に基づいて、前記アーム及び前記エンドエフェクターを駆動する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１の指部と前記第２の指部とを近づけ、前記第１の指部が把持対象物と接触すると、当該接触した状態を保ったまま前記アームを前記第１の指部が設けられた方向へ移動させる
ことを特徴とするロボットシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のロボットシステムを構成するロボット。
【請求項８】
ロボット本体に設けられたアームと、前記アームの先端に設けられ、第１の指部と第２の指部とを有するエンドエフェクターと、前記エンドエフェクターに加わる力を検出する力検出部と、を有するロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記第１の指部と前記第２の指部とを近づけ、
前記力検出部により検出された力に基づいて、前記第１の指部と把持対象物との接触を検出し、
前記第１の指部と把持対象物とが接触すると、当該接触した状態を保ったまま前記アームを前記第１の指部が設けられた方向へ移動させる
ことを特徴とするロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット、ロボットシステム及びロボット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数本の指の中に接触検知指を設けておき、接触検知指で対象物との接触を検知し、複数本の指が設けられた基台では、各指からの合成反力を検出し、合成反力が検出されない条件では、複数本の指を対象物に向けて移動させ、接触検知指が対象物に接触したら、複数本の指の駆動力を把持力に相当する力に切り換え、接触検知指が対象物に接触していないのに合成反力が検出された場合には、複数本の指の駆動を中止して、合成反力が検出されなくなる方向に基台の位置を修正するロボットハンドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３６２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、ロボットでは、ワーク（作業対象物）に対して、カメラで撮影した画像の情報をもとに、ワークの特定の位置にハンドを移動し、ワークを把持することが求められる。しかしながら、カメラで撮影した画像の情報から求めたワークの位置と実際のワークの位置との間、また、ロボットに指令した位置と実際のハンドの位置との間には誤差があり、ハンドの中心と、ワークの中心位置とは必ずしも一致しない。
【０００５】
特許文献１に記載の発明では、誤差により一方の指が他方の指よりも先に対象物に当たった場合には、対象物の中心とロボットハンドの基台の中心を合わせるように位置修正した後、指を把持するようにしている。しかしながら、対象物の中心とロボットハンドの基台の中心とを合わせるようにロボットハンドの位置を修正するためには、対象物の形状に関する正確な情報が必要となる上、時間がかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、対象物の形状に関する情報がなくても、短時間で適切に対象物を把持することができるロボット、ロボットシステム及びロボット制御装置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】
上記課題を解決するための第一の態様は、ロボットであって、ロボット本体と、前記ロボット本体に設けられたアームと、前記アームの先端に設けられ、第１の指部と第２の指部とを有するエンドエフェクターと、前記エンドエフェクターに加わる力を検出する力検出部と、前記力検出部により検出された力に基づいて、前記アーム及び前記エンドエフェクターを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１の指部と前記第２の指部とを近づけ、前記第１の指部が把持対象物と接触すると、当該接触した状態を保ったまま前記アームを前記第１の指部が設けられた方向へ移動させることを特徴とする。
【０００８】
第一の態様によれば、エンドエフェクターの第１の指部と第２の指部とを近づけ、第１の指部が把持対象物と接触すると、当該接触した状態を保ったままアームを第１の指部が設けられた方向へ移動させる。これにより、対象物の形状に関する情報がなくても、ハンドの中心と、ワークの中心位置とを近づけさせることができる。その結果、短時間で適切に対象物を把持することができる。
【０００９】
ここで、前記力検出部は、前記アームの先端に設けられた力覚センサーであってもよい。これにより、第１の指部に係る力を１つのセンサーで検出することができる。
【００１０】
ここで、前記制御部は、前記第１の指部と前記第２の指部とを対称に閉じて前記把持対象物を把持してもよい。これにより、第１の指部と第２の指部との把持力に基づいて、把持対象物を把持したか否かを判断することができる。
【００１１】
ここで、前記第１の指部及び前記第２の指部に、前記把持対象物との接触を検出する接触センサーが設けられてもよい。これにより、第１の指部と第２の指部とで把持対象物を把持しているか否かを確実に検出することができる。また、接触センサーを力検出部として機能させることもできる。
【００１２】
ここで、前記制御部は、前記第１の指部と前記第２の指部とを近づけて前記把持対象物を把持した後、予め定められた時間が経過したら、制御を終了してもよい。これにより、アーム等の振動が収まり安定した後で制御を終了させることができる。
【００１３】
上記課題を解決するための第二の態様は、ロボットシステムであって、ロボット本体に設けられたアームと、前記アームの先端に設けられ、第１の指部と第２の指部とを有するエンドエフェクターと、前記エンドエフェクターに加わる力を検出する力検出部と、を有するロボットと、前記力検出部により検出された力に基づいて、前記アーム及び前記エンドエフェクターを駆動する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１の指部と前記第２の指部とを近づけ、前記第１の指部が把持対象物と接触すると、当該接触した状態を保ったまま前記アームを前記第１の指部が設けられた方向へ移動させることを特徴とする。これにより、対象物の形状に関する情報がなくても、ハンドの中心と、ワークの中心位置とを近づけさせることができる。その結果、短時間で適切に対象物を把持することができる。
【００１４】
上記課題を解決するための第三の態様は、ロボット制御装置であって、ロボット本体に設けられたアームと、前記アームの先端に設けられ、第１の指部と第２の指部とを有するエンドエフェクターと、前記エンドエフェクターに加わる力を検出する力検出部と、を有するロボットを制御するロボット制御装置であって、前記第１の指部と前記第２の指部とを近づけ、前記力検出部により検出された力に基づいて、前記第１の指部と把持対象物との接触を検出し、前記第１の指部と把持対象物とが接触すると、当該接触した状態を保ったまま前記アームを前記第１の指部が設けられた方向へ移動させることを特徴とする。これにより、対象物の形状に関する情報がなくても、ハンドの中心と、ワークの中心位置とを近づけさせることができる。その結果、短時間で適切に対象物を把持することができる。なお、ロボットシステムを構成するロボットとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるロボット１の正面斜視図である。
【図２】ロボット１の背面斜視図である。
【図３】制御部の機能ブロック図である。
【図４】対象物を把持する前の様子を説明する図である。
【図５】制御部の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図６】ロボット１が対象物を把持する処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】対象物を把持する様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態におけるロボット１の正面斜視図である。図２は、ロボット１の背面斜視図である。本実施形態におけるロボット１は、主として、胴部１０と、アーム１１と、タッチパネルモニター１２と、脚部１３と、搬送用ハンドル１４と、カメラ１５と、信号灯１６と、電源スイッチ１７と、外部Ｉ／Ｆ部１８と、昇降ハンドル１９と、を備える。ロボット１は、人間型双腕ロボットであり、制御部２０（図４参照）からの制御信号に従い処理を行う。このロボット１は、例えば腕時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができるものである。なお、この製造作業は、通常、作業台上で行なわれる。
【００１８】
なお、以下では、説明の都合上、図１、図２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１の手前側を「正面側」または「正面」といい、図２の手前側を「背面側」または「背面」という。
【００１９】
胴部１０は、肩領域１０Ａと、胴部本体１０Ｂとを有する。胴部１０は、本発明のロボット本体に相当する。肩領域１０Ａは、胴部本体１０Ｂの上に設けられる。肩領域１０Ａの両側面の上端近傍には、アーム１１（いわゆるマニピュレーター）が設けられる。
【００２０】
アーム１１は、複数のアーム部材１１Ａがジョイント（図示せず）により連結されて構成される。ジョイントには、それらを動作させるためのアクチュエーター（図示せず）が設けられる。アクチュエーターは、例えば、エンコーダー１０１（図３参照）などを備える。エンコーダー１０１が出力するエンコーダー値は、制御部２０によるロボット１のフィードバック制御に使用される。また、アクチュエーターには、回動軸を固定する電磁ブレーキが設けられる。アーム部材１１Ａは、本発明のマニピュレーター部材に相当する。
【００２１】
なお、ロボット１に設けられるのはアーム１１に限られない。例えば、複数のジョイントとリンクとにより構成され、ジョイントを動かすことで全体が動くマニピュレーターであれば、どのような形態でもよい。
【００２２】
アーム１１には、作業台の上に載置された対象物等を撮像するハンドアイカメラ１１Ｂが設けられる。
【００２３】
アーム１１の先端には、図示しない力覚センサーが設けられている。力覚センサーは、ロボット１が出している力に対する反力として受けている力や、モーメントを検出するセンサーである。力覚センサーとしては、例えば、並進３軸方向の力成分と、回転３軸回りのモーメント成分の６成分を同時に検出することができる６軸力覚センサーを用いることができる。なお、力覚センサーは、６軸に限らず、例えば３軸でもよい。力覚センサーは、本発明の力検出部に相当する。
【００２４】
また、アーム１１の先端には、ワークＷや道具を把持するハンド１１０（いわゆるエンドエフェクター）が設けられる。アーム１１のエンドポイントの位置は、ハンド１１０が設けられる位置である。
【００２５】
ハンド１１０は、主として、本体１１１と、本体１１１に設けられた４本の指１１２とを有する。指１１２は、対向する２本の指１１２が同時に、かつ対称に開閉するように構成されている。
【００２６】
なお、エンドエフェクターはハンド１１０に限られない。例えば、ハンド１１０は指１１２を４本有したが、指１１２は２本有していればよい。
【００２７】
肩領域１０Ａから上に突出する、頭部に当たる部分には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を有するカメラ１５と、信号灯１６とが設けられる。カメラ１５は、作業台Ｔ（図３参照）上に設定された作業領域を含む画像を撮像する。信号灯１６は、例えば、赤色の光、黄色の光、青色の光をそれぞれ発するＬＥＤを有し、これらのＬＥＤがロボット１の現在の状態に応じて適宜選択されて発光する。
【００２８】
胴部本体１０Ｂは、脚部１３のフレーム上に設けられる。なお、脚部１３はロボットの基台であり、胴部１０はロボットの胴体である。
【００２９】
胴部本体１０Ｂの背面には、昇降ハンドル１９が設けられる。昇降ハンドル１９は、肩領域１０Ａを、胴部本体１０Ｂに対して上下方向に移動させる。これにより、様々な高さの作業台に対応することができる。
【００３０】
また、胴部本体１０Ｂの背面側には、ロボット１の背面側から視認可能なモニターを有するタッチパネルモニター１２が配置されている。液晶モニターは、例えばロボット１の現在の状態を表示することができる。また、液晶モニターは、タッチパネル機能を有しており、ロボット１に対する動作の設定を行なう操作部としても用いられる。
【００３１】
脚部１３の背面には、電源スイッチ１７と、制御部２０と外部のＰＣ等を接続する外部接続端子である外部Ｉ／Ｆ部１８とが設けられる。電源スイッチ１７は、ロボット１の電源を投入する電源ＯＮスイッチ１７ａと、ロボット１の電源を遮断する電源ＯＦＦスイッチ１７ｂとを有する。
【００３２】
脚部１３の内部には、ロボット１自身を制御する制御部２０等が設けられる。脚部１３の内部には、上方向に突出し、かつ胴部本体１０Ｂの長手方向に沿って、回動軸が設けられ、この回動軸には肩領域１０Ａが設けられる。
【００３３】
また、脚部１３の最下部には、図示しない複数のキャスターが水平方向に間隔をおいて設置されている。これにより、作業者が搬送用ハンドル１４を押すこと等によりロボット１を移動搬送することができる。なお、胴部１０及び脚部１３を含めたものを、本発明のロボット本体に相当するとしてもよい。
【００３４】
なお、本実施の形態では、制御部２０を脚部１３の内部に設けたが、制御部２０は、ロボット１の外部に設けてもよい。制御部２０をロボット１の外部に設ける場合には、制御部２０は、有線又は無線でロボット１と接続される。
【００３５】
次に、ロボット１の機能構成例について説明する。図３は、制御部２０の機能ブロック図を示している。
【００３６】
制御部２０は、主として、全体制御部２００と、軌道生成部２０１と、エンコーダー読み取り部２０２と、アーム制御部２０３と、ハンド制御部２０４と、力覚センサー制御部２０５と、カメラ制御部２０６と、を備える。
【００３７】
全体制御部２００は、制御部２０の全体を制御する処理を行う。また、全体制御部２００は、タッチパネルモニター１２等からの入力を受け付け、各部に指示を出力する。
【００３８】
軌道生成部２０１は、カメラ１５で撮影し、カメラ制御部２０６が取得した画像に基づいて、エンドポイントの軌道を生成する。具体的には、軌道生成部２０１は、カメラ制御部２０６が取得した画像から把持対象物（ワーク）の位置を認識し、ワークの位置をロボット座標に置き換える。そして、軌道生成部２０１は、現在のエンドポイントのロボット座標を、ワークのロボット座標に移動させる経路を生成する。軌道生成部２０１が行う処理は、一般的であるため、詳細な説明を省略する。
【００３９】
エンコーダー読み取り部２０２は、エンコーダー１０１からエンコーダーの角度等の情報を取得し、アーム制御部２０３等に出力する。
【００４０】
アーム制御部２０３は、軌道生成部２０１が生成した軌道と、エンコーダー読み取り部２０２が取得したエンコーダー１０１の情報と、に基づいてアーム１１を制御する（位置制御）。また、アーム制御部２０３は、力覚センサー制御部２０５が取得した情報に基づいてアーム１１を制御する（力制御）。アーム制御部２０３が行う処理は、一般的であるため、説明を省略する。なお、アーム制御部２０３は、位置制御の代わりに、ビジュアルサーボ等を用いてエンドポイントの位置を移動させてもよい。
【００４１】
また、アーム制御部２０３は、エンドポイントを目標位置に移動させると、ハンド１１０の制御を行うようにハンド制御部２０４に信号を出力する。
【００４２】
ハンド制御部２０４は、カメラ１５で撮影し、カメラ制御部２０６が取得した画像に基づいて、作業を行わせるための信号をハンド１１０へ出力する。
【００４３】
しかしながら、アーム１１のたわみ等により、アーム制御部２０３に移動された後のエンドポイント（すなわち、ハンド１１０）の位置と、ワークＷとの位置がずれる場合がある。図４に示す例では、ハンド１１０の中心軸１１０ａと、ワークの中心Ｗａとがずれることとなる。ハンド１１０の中心軸１１０ａとワークの中心Ｗａとがずれると、一方の指１１２が他方の指１１２より先にワークに当接し、ハンド１１０でワークを正確に把持することができない。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、ハンド１１０の中心軸１１０ａとワークの中心Ｗａとがずれた場合、すなわち力覚センサー１０２からの信号が全体制御部２００で取得された場合には、全体制御部２００は、ハンド１１０の中心軸１１０ａとワークの中心Ｗａとのずれを無くしながら把持動作を行うように、アーム制御部２０３及びハンド制御部２０４に指示を出力する。アーム制御部２０３及びハンド制御部２０４が行う処理については、後に詳述する。
【００４５】
力覚センサー制御部２０５は、力覚センサー１０２で計測された値、力の向き等の情報を取得する。
【００４６】
カメラ制御部２０６は、カメラ１５やハンドアイカメラ１１Ｂが撮像した画像を取得する。また、カメラ制御部２０６は、取得した画像からワークを抽出する等の画像処理を行う。
【００４７】
図５は、制御部２０の概略構成の一例を示すブロック図である。図示するように、例えばコンピューターなどで構成される制御部２０は、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２１と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）や不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）からなるメモリー２２と、外部記憶装置２３と、ロボット１等の外部の装置と通信を行う通信装置２４と、タッチパネルモニター等の入力装置を接続する入力装置インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２５と、タッチパネルモニター１２等の出力装置を接続する出力装置Ｉ／Ｆ２６と、制御部２０と他のユニットを接続するＩ／Ｆ２７と、を備える。
【００４８】
上記の各機能部は、例えば、ＣＰＵ２１がメモリー２２に格納された所定のプログラムをメモリー２２に読み出して実行することにより実現される。なお、所定のプログラムは、例えば、予めメモリー２２にインストールされてもよいし、通信装置２４を介してネットワークからダウンロードされてインストール又は更新されてもよい。
【００４９】
以上のロボット１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られない。また、一般的なロボットシステムが備える構成を排除するものではない。
【００５０】
次に、本実施形態における、上記構成からなるロボット１の特徴的な処理について説明する。図６は、ロボット１が把持動作を行うときの処理の流れを示すフローチャートである。図６に示す処理は、タッチパネルモニター１２等を介して制御部２０に作業開始指示等の入力が行われることにより、開始される。
【００５１】
カメラ制御部２０６は、カメラ１５で撮影された画像を取得し、ワークＷの位置を認識する（ステップＳ１００）。
【００５２】
次に、軌道生成部２０１は、ステップＳ１００で認識されたワークＷの位置に基づいて、エンドポイントの軌道を生成する。アーム制御部２０３は、軌道生成部２０１が生成した軌道と、エンコーダー読み取り部２０２が取得したエンコーダー１０１の情報と、に基づいて、ハンド１１０でワークＷが把持可能となる位置に、アーム１１を移動させる（ステップＳ１０２、図４参照）。ここで、ハンド１１０は、指１１２が開いた初期状態である。
【００５３】
なお、ステップＳ１０２を行っている間に、アーム１１又はハンド１１０と、ワークＷとが当たった場合は、全体制御部２００は、図６に示す処理を終了し、エラーであることをタッチパネルモニター１２等に出力する。アーム１１又はハンド１１０と、ワークＷとが当たったか否かは、力覚センサー制御部２０５により取得された力覚センサー１０２のセンサー値（力、向き等）や、カメラ制御部２０６が取得した画像等に基づいて判断することができる。
【００５４】
ハンド１１０でワークＷが把持可能となる位置にアームが移動されたら、アーム制御部２０３は、位置制御（ステップＳ１０２）を終了し、力覚センサー制御部２０５により取得された力覚センサー１０２のセンサー値（力、向き等）に基づく力制御を開始する（ステップＳ１０４）。
【００５５】
ハンド制御部２０４は、指１１２を閉じる動作を行う（ステップＳ１０６）。例えば、ハンド制御部２０４は、指１１２と指１１２との距離を任意の距離だけ小さくするように、指１１２を移動させる。
【００５６】
全体制御部２００は、力覚センサー制御部２０５により、力覚センサー１０２で測定されたセンサー値が取得されたか否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【００５７】
力覚センサー制御部２０５により、力覚センサー１０２で測定されたセンサー値が取得された場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）は、全体制御部２００はアーム制御部２０３に指示を出し、アーム制御部２０３は力覚センサー１０２が検出した力情報に基づいてアーム１１を移動させる（ステップＳ１１０）。
【００５８】
ステップＳ１１０の処理について、図７を用いて説明する。図７においては、ハンド１１０の右側に設けられたアーム１１を省略している。
【００５９】
図７（Ａ）に示すように、ハンド１１０の中心軸１１０ａと、ワークＷの中心Ｗａとがずれている場合には、指１１２が閉じる方向（図７（Ａ）白抜き矢印参照）に移動すると、図７（Ａ）における上側の指１１２ａとワークＷとが接触する。
【００６０】
ワークＷを支えるものが無く、かつワークＷが十分軽いものであれば、ワークＷの中心Ｗａがハンド１１０の中心軸１１０ａの位置まで動くことによって把持動作が終了する。
【００６１】
しかしながら、通常は、ワークＷが半固定状態であったり、ワークＷの質量が重かったりするため、ハンド１１０の把持力（指１１２が閉じる力）だけではワークＷが動かず、ハンド１１０の把持力がワークＷにかかり続ける。図７（Ａ）においては、指１１２ａの指先で、ワークＷに対し、図７（Ａ）における下向きの力Ｆ１をかけている（図７（Ａ）黒矢印参照）。
【００６２】
この状態のとき、ハンド１１０の根元に設けられた力覚センサー１０２（図７においては図示せず）には、力Ｆ１と逆方向の力Ｆ２（図７（Ａ）黒矢印参照）がかかり、これが力覚センサー１０２で検出される。
【００６３】
このようにして力覚センサー１０２で検出された力（向きの情報を含む）が力覚センサー制御部２０５で取得されると、アーム制御部２０３は、力覚センサー１０２で検出された力Ｆ２の向きと同じ方向（力から逃げる方向）に、力覚センサー１０２で力が検出されなくなる（力覚センサー制御部２０５で取得される値が０となる）までアーム１１を移動させる（図７（Ａ）ハッチングした矢印参照）。これにより、ワークＷとハンド１１０との位置誤差ｔが減少する。
【００６４】
なお、ステップＳ１１０では、力覚センサー１０２で力が検出されなくなるまでアーム１１を移動させるため、上側の指１１２ａとワークＷとの接触は保たれる。ただし、上側の指１１２ａとワークＷとの接触位置は常に同じ位置でなくてもよく、バーム１１を移動している間に上側の指１１２ａとワークＷとの接触位置がずれてもよい。
【００６５】
ステップＳ１１０が終了した場合、又は力覚センサー制御部２０５により、力覚センサー１０２で測定されたセンサー値が取得されなかった場合（ステップＳ１０８でＮＯ）には、全体制御部２００は、把持終了条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１１２）。全体制御部２００は、カメラ制御部２０６が取得した画像において指１１２がワークＷの大きさに対応した幅となった場合に、把持終了条件を満たすと判断することができる。また、全体制御部２００は、ハンド１１０の把持力が一定値以上である場合にも、把持終了条件を満たすと判断することができる。なお、ハンド１１０の把持力は、指１１２を動かすモーター（１つのモーターで指１１２ａ、１１２ｂを動かす）のトルクから求めることができる。
【００６６】
把持終了条件を満たさない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）には、全体制御部２００は、把持動作を行うステップ（ステップＳ１０６）に処理を戻す。ステップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理は、短い周期（例えば、１秒以下）で繰り返される。したがって、ハンド１１０の上下の指１１２ａ、１１２ｂがワークＷに与える力のバランスが釣り合うまで、つまり図７（Ｂ）に示すように、位置誤差ｔ（図７（Ａ）参照）が無くなる位置でアーム１１及びハンド１１０が静止するまで、アーム１１の移動及びハンド１１０の把持動作が継続される。すなわち、ステップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理は、ハンド１１０がワークＷを把持する（把持終了条件を満たす）まで繰り返される。
【００６７】
把持終了条件を満たす場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、すなわち図７（Ｂ）に示す状態になった場合には、全体制御部２００は、把持終了条件を満たすと判断したのと同時に、又は把持終了条件を満たすと判断してから予め定められた時間（例えば０．５秒）経過してから、ステップＳ１０４で開始した力制御を終了し（ステップＳ１１４）、図６に示す処理を終了する。予め定められた時間は、０．５秒に限らず、例えばアーム１１やハンド１１０の振動等による動きを止めたり、慣性等によりアーム１１やハンド１１０の駆動アクチュエーターにかかる力が抜けたりするのに十分な時間であれば、どのような時間でもよい。
【００６８】
なお、図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０４で開始する力制御として、インピーダンス制御を用いるのが好ましい。インピーダンス制御は、仮想的なバネ定数、質量、粘性係数の３つのパラメータを設定する必要があるが、この把持制御を行う場合は、バネ定数を０又は０に近い値とすると、力覚センサー１０２が検出した力に釣り合うことなく、力から逃げる方向にアーム１１が移動し続ける。したがって、より多くの把持条件に対応することができる。
【００６９】
ステップＳ１０４で開始する力制御として、インピーダンス制御以外には、力覚センサー１０２が検出した力に応じた速度を設定し、その速度でアーム１１を移動させる制御を行うこともできる。しかしながら、ノイズの影響を受けやすく、振動が起きやすいため、インピーダンス制御を用いることが望ましい。
【００７０】
本実施の形態によれば、ワークの中心とハンドの中心とがずれているときに、力覚センサーの情報に基づいてアーム及びハンドの位置を調整することにより、ワークの中心とハンドの中心とを近づけることができる。その結果、ワークの中心とハンドの中心との位置ずれを解消した位置、すなわちワークの中心とハンドの中心とが一致した位置で把持動作を終了させることができる。したがって、ワークの中心とハンドの中心とがずれていても、確実に把持動作を行うことができる。ここで、一致とは、厳密に一致していなくても、同一性を失わない程度ずれた場合を含む概念である。
【００７１】
また、本実施の形態では、把持終了条件を満たしたのと同時又はその直後に力制御を終了させることで、不要な待ち時間を追加することなく、把持動作を効率よく行うことができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、指１１２とワークＷとの接触を力覚センサー１０２により検出したが、力覚センサー１０２による検出には限定されない。例えば、指１１２に接触センサー（圧力センサー）を設け、接触センサーが接触を検出した場合に、指１１２でワークＷを把持した、又は指１１２とワークＷとが接触したことを検出してもよい。
【００７３】
また、指１１２に接触センサーを設けることで、安全性を高めることができる。図６に示すステップＳ１１２において、ハンド１１０の把持力が一定値以上である場合に、把持終了条件を満たすと判断した。しかしながら、ワークＷの種類によっては、１本の指１１２しかワークＷに当接していないのに、ハンド１１０の把持力が一定値以上である可能性もある。指１１２に接触センサーを設けると、全ての指１１２がワークＷと接触しているか否かを知ることができるため、このような可能性を排除することができる。
【００７４】
また、指１１２に接触センサーを設けることで、力覚センサー１０２の検出値を取得しなくても、ワークＷとハンド１１０との位置誤差ｔが減少するようにアーム１１を移動させることができる。例えば、図７（Ａ）に示す状態では、指１１２ａに設けられた接触センサーでは接触が検出されるが、指１１２ｂに設けられた接触センサーでは接触が検出されない。指１１２ａに設けられた接触センサーの検出値と、指１１２ｂに設けられた接触センサーの検出値との合成値を、力覚センサー１０２が検出するセンサー値（図６に示すステップＳ１１０参照）と同等に扱うことができる。その結果、図６に示すステップＳ１１０と同様に、アーム１１を図７（Ａ）における上方向（図７（Ａ）ハッチングした矢印参照）に移動させることができる。
【００７５】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。特に、本発明は、ロボットと、制御部及び撮像部とが別に設けられたロボットシステムとして提供してもよいし、ロボットに制御部等が含まれたロボットとして提供してもよいし、制御部のみ、又は制御部及び撮像部からなる装置として提供してもよい。また、本発明は、ロボット等を制御するプログラムやプログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１：ロボット、１０：胴部、１０Ａ：肩領域、１０Ｂ：胴部本体、１１、１１Ａ、１１Ｂ：アーム、１１Ａ：アーム部材、１１Ｂ：ハンドアイカメラ、、１２：タッチパネルモニター、１３：脚部、１４：搬送用ハンドル、１５：カメラ、１６：信号灯、１７：電源スイッチ、１８：外部Ｉ／Ｆ部、１９：昇降ハンドル、２０：制御部、２１：ＣＰＵ、２２：メモリー、２３：外部記憶装置、２４：通信装置、２５：入力装置Ｉ／Ｆ、２６：出力装置Ｉ／Ｆ、２７：Ｉ／Ｆ、１０１：エンコーダー、１０２：力覚センサー、１１０：ハンド、１１０ａ：中心軸、１１１：本体、１１２、１１２ａ、１１２ｂ：指、２００：全体制御部、２０１：軌道生成部、２０２：エンコーダー読み取り部、２０３：アーム制御部、２０４：ハンド制御部、２０５：力覚センサー制御部、２０６：カメラ制御部
【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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