(57)【要約】【課題】  関節を回転すると姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて、任意の形状の物体を人間が行うような自然な動作で把持することが可能な技術を提供する。【解決手段】  本発明の装置は、関節が回転すると姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて物体を把持する装置である。その装置は、物体の形状情報を取得する手段と、物体の形状情報から物体の把持に用いる指を選択する手段と、物体の形状情報から物体の把持に用いる指の物体上の把持点の位置を計算する手段と、各関節の目標関節角度を計算する手段と、計算された目標関節角度に応じて各関節を回転させる手段を備えている。その装置は、前記目標関節角度を計算する手段が、物体の把持に用いる指については前記把持点の位置から目標関節角度を計算し、物体の把持に用いない指については指を握り込む姿勢を実現する目標関節角度を設定することを特徴とする。【選択図】  図１
2007216367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節が回転すると姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて物体を把持する装置であって、
物体の形状情報を取得する手段と、
物体の形状情報から物体の把持に用いる指を選択する手段と、
物体の形状情報から物体の把持に用いる指の物体上の把持点の位置を計算する手段と、
各関節の目標関節角度を計算する手段と、
計算された目標関節角度に応じて各関節を回転させる手段を備えており、
前記目標関節角度を計算する手段は、物体の把持に用いる指については前記把持点の位置から目標関節角度を計算し、物体の把持に用いない指については指を握り込む姿勢を実現する目標関節角度を設定することを特徴とするロボットハンドを用いて物体を把持する装置。
【請求項２】
前記ロボットハンドは、１本の指と、その１本の指に向けて屈曲可能であるとともに各々が固有の可能範囲を有する４本の指を備えており、
前記選択する手段は、各指の可能範囲と物体が重複するか否かによって、物体の把持に用いる指を選択することを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
関節が回転すると姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて物体を把持する方法であって、
物体の形状情報を取得する工程と、
物体の形状情報から物体の把持に用いる指を選択する工程と、
物体の形状情報から物体の把持に用いる指の物体上の把持点の位置を計算する工程と、
各関節の目標関節角度を計算する工程と、
計算された目標関節角度に応じて各関節を回転させる工程を備えており、
前記目標関節角度を計算する工程において、物体の把持に用いる指については前記把持点の位置から目標関節角度を計算し、物体の把持に用いない指については指を握り込む姿勢を実現する目標関節角度を設定することを特徴とするロボットハンドを用いて物体を把持する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関節が回転すると姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて、任意の形状の物体を把持する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ヒューマノイド型ロボットの開発が盛んに行われている。これらのロボットには、家庭やオフィスなどで人間の代わりに作業をさせたり、人間が行う作業の補助をさせたりすることが期待されている。家庭やオフィスなどでロボットを実用するには、ロボットに道具を扱う作業を行わせることが必要となる。家庭やオフィスで扱われている道具は、人間が扱うのに適した仕様とされており、５指を備える人間の手で扱うのに適したものが多い。従って、上記のようなヒューマノイド型ロボットは、人間と同じ様に、手に５指を備えていることが好ましい。
【０００３】
人間の手と同じ様に５指を備えるロボットハンドが、従来から開発されている。従来から開発されている５指を備えるロボットハンドの例が、特許文献１乃至５に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５１０５７号公報
【特許文献２】特開２００４−３５５２９５号公報
【特許文献３】特開平７−２８８９１号公報
【特許文献４】特開平４−３５８２７７号公報
【特許文献５】特開２００３−２２８５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
人間が行っている様な自然な動作を実現するためには、特許文献１に開示されているように、指の関節それぞれについて目標とする関節角度を指定して、その目標関節角度を実現するように関節を回転する構成とすることが好ましい。指の関節それぞれについて、自然な動作を実現するような目標関節角度を指定して、その目標関節角度を実現するように関節を回転することで、自然な動作で物体を把持することができる。
【０００６】
しかしながら、物体の形状によっては、物体を把持する際にロボットハンドの全ての指を用いることができない場合がある。例えばロボットハンドに比べて小さな物体を把持させたい場合、全ての指を用いて把持しようとすると、指同士が干渉してしまい、その物体を把持することができない場合がある。
また、指同士を干渉させることなく全ての指を用いて物体を把持しようとすると、指の姿勢が不自然な姿勢となり、人間が把持するような自然な動作を実現することができない場合がある。
【０００７】
任意の形状の物体を人間が行っている様な自然な動作で把持させることが可能な技術が待望されている。
【０００８】
本発明は上記課題を解決する。本発明は、関節を回転すると姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて、任意の形状の物体を人間が行うような自然な動作で把持することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は装置として具現化される。本発明の装置は、関節が回転すると姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて物体を把持する装置である。その装置は、物体の形状情報を取得する手段と、物体の形状情報から物体の把持に用いる指を選択する手段と、物体の形状情報から物体の把持に用いる指の物体上の把持点の位置を計算する手段と、各関節の目標関節角度を計算する手段と、計算された目標関節角度に応じて各関節を回転させる手段を備えている。その装置は、前記目標関節角度を計算する手段が、物体の把持に用いる指については前記把持点の位置から目標関節角度を計算し、物体の把持に用いない指については指を握り込む姿勢を実現する目標関節角度を設定することを特徴とする。
【００１０】
上記の装置は、物体の形状情報を取得して、取得された物体の形状情報に基づいて、その物体を把持する際に用いる指を選択し、その指を物体と接触させる点（把持点）の位置を計算する。物体の形状情報は、例えばカメラやセンサなどを用いて取得することができる。物体の把持に用いる指が選択され、選択された指のそれぞれについて把持点が計算されると、上記の装置は各関節の目標関節角度を計算する。物体の把持に用いる指については、計算された把持点の位置に基づいて、その指の関節の目標関節角度が算出される。物体の把持に用いない指については、その指を握り込む姿勢を実現するように、その指の関節の目標関節角度が設定される。各関節の目標関節角度が算出されると、算出された目標関節角度に応じて、上記の装置は各関節を回転させる。
【００１１】
上記の装置は、物体の形状に応じて把持に用いる指が選択され、物体の形状に応じて把持に用いる指の把持点が計算される。物体の把持に用いる指については、計算された把持点で物体と接触するように関節を回転し、物体の把持に用いない指については、その指を握り込む姿勢を実現するように関節を回転する。これによって、人間が行っているような自然な動作で、任意の形状の物体を把持することができる。
【００１２】
上記した装置では、前記ロボットハンドが、１本の指と、その１本の指に向けて屈曲可能であるとともに各々が固有の可能範囲を有する４本の指を備えており、前記選択する手段が、各指の可能範囲と物体が重複するか否かによって、物体の把持に用いる指を選択することが好ましい。
【００１３】
人間の手は、親指と、親指に向けて屈曲可能であるとともに各々が固有の可動範囲を有する人差し指、中指、薬指および小指を備えている。上記のロボットハンドは、人間の手に近い構造を備えており、物体を把持する際により人間の動作に近い自然な動作を実現することができる。
上記のようなロボットハンドを用いて物体を把持する場合、各々の指は固有の可動範囲を備えている。物体の位置や形状によって、可動範囲と物体が重複する指もあるし、可動範囲と物体が重複しない指もある。上記の装置では、指の可動範囲が物体と重複する指については、物体の把持に用いる指として選択し、指の可動範囲が物体と重複しない指については、物体の把持に用いない指として選択する。このような指の選択は人間が物体を把持する際に自然に行っていることであるから、上記の装置によればより人間の動作に近い自然な動作で物体を把持することができる。
【００１４】
本発明は方法としても具現化される。本発明の方法は、関節が回転すると姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて物体を把持する方法である。その方法は、物体の形状情報を取得する工程と、物体の形状情報から物体の把持に用いる指を選択する工程と、物体の形状情報から物体の把持に用いる指の物体上の把持点の位置を計算する工程と、各関節の目標関節角度を計算する工程と、計算された目標関節角度に応じて各関節を回転させる工程を備えている。その方法は、前記目標関節角度を計算する工程において、物体の把持に用いる指については前記把持点の位置から目標関節角度を計算し、物体の把持に用いない指については指を握り込む姿勢を実現する目標関節角度を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の装置と方法によれば、関節の駆動によって姿勢が変化する複数の指を備えるロボットハンドを用いて、任意の形状の物体を人間が行うような自然な動作で把持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に発明を実施するための最良の形態を列記する。
（形態１）
物体の形状情報から物体の形状中心位置を計算する手段と、
ロボットハンドの位置を調整する手段をさらに備え、
幾つかの指の可動範囲が互いに重複する領域に物体の形状中心位置が入るように、ロボットハンドの位置を調整することを特徴とする。
【実施例】
【００１７】
本実施例の把持装置１００は、ロボットハンド１０２、カメラ１０４ａ、１０４ｂ、制御装置１０６を備えている。本実施例の把持装置１００は、ロボットハンド１０２を用いて物体Ｐを把持する。
【００１８】
ロボットハンド１０２は、掌部１０８と、掌部１０８から伸びる親指１１０、人差し指１２４ａ、中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄの５指を備えている。
【００１９】
親指１１０は掌部１０８に支持された４自由度のリンク系である。親指１１０は４つの関節１１２、１１４、１１６および１１８を備えており、それぞれの関節ごとにモータ１５２、１５４、１５６および１５８が配置されている。関節１１２は人間の親指でいう指節間関節（ＩＰ関節）に相当し、関節１１４は中手指関節（ＭＰ関節）に相当し、関節１１６および１１８は大菱中手関節（ＴＭ関節）に相当する。親指１１０の先端部１２２は、曲面形状の弾性体で形成されている。親指１１０の根元には６軸力センサ１２０が配置されている。６軸力センサ１２０は、互いに直交する３軸方向のそれぞれに沿う方向の力と、各軸方向まわりのモーメントを独立に検出可能なセンサである。６軸力センサ１２０は、親指１１０に作用する把持反力を検出する。それぞれの関節１１２、１１４、１１６および１１８には、関節の曲げ角度を検出するためのエンコーダ１７２、１７４、１７６および１７８が配置されている。
【００２０】
人差し指１２４ａ、中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄは掌部１０８に支持された３自由度のリンク系である。人差し指１２４ａは４つの関節１２６ａ、１２８ａ、１３０ａおよび１３２ａを備えており、最も先端側にある関節１２６ａを除く３つの関節１２８ａ、１３０ａおよび１３２ａのそれぞれに、モータ１６０ａ、１６２ａおよび１６４ａが配置されている。最も先端側にある関節１２６ａは、隣接する関節１２８ａと連動する連動関節である。関節１２６ａは人間の人差し指でいう遠位指節間関節（ＤＩＰ関節）に相当し、関節１２８ａは近位指節間関節（ＰＩＰ関節）に相当し、関節１３０ａおよび１３２ａは中手指関節（ＭＰ関節）に相当する。人差し指１２４ａの先端部１３６ａは、曲面形状の弾性体で形成されている。人差し指１２４ａの根元には６軸力センサ１３４ａが配置されている。６軸力センサ１３４ａは、人差し指１２４ａに作用する把持反力を検出する。それぞれの関節１２６ａ、１２８ａ、１３０ａおよび１３２ａには、関節の曲げ角度を検出するためのエンコーダ１７０ａ、１７２ａ、１７４ａおよび１７６ａが配置されている。
【００２１】
中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄは、人差し指１２４ａと同様の構成を備えている。以下では中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄの構成要素については、人差し指１２４ａの対応する構成要素と、数字は同じで添え字のアルファベットのみが異なる参照符合を付して、詳細な説明を省略する。
【００２２】
親指１１０、人差し指１２４ａ、中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄは、それぞれ関節を折り曲げることにより、掌部１０８に握り込ませる姿勢をとることができる。図５には一例として、人差し指１２４ａを掌部１０８に握り込ませる姿勢を示している。人差し指１２４ａは、関節１２８ａおよび１３０ａをそれぞれ９０度回転させることにより、掌部１０８に握り込ませる姿勢を実現することができる。他の指も同様に、関節を回転することにより、掌部１０８に握り込ませる姿勢を実現することができる。後に詳述するが、本実施例の把持装置１００では、物体Ｐの把持に用いない指については、その指に上記したような掌部１０８に握り込ませる姿勢を実現させる。
【００２３】
ロボットハンド１０２の掌部１０８は、図示されないロボットアームに取り付けられている。ロボットアームを駆動することによって、ロボットハンド１０２を所望の位置へ移動させることができる。
【００２４】
カメラ１０４ａおよび１０４ｂは、一般的に用いられているＣＣＤカメラである。カメラ１０４ａおよび１０４ｂは、物体Ｐを撮像し、得られた画像データを制御装置１０６へ送信する。
【００２５】
制御装置１０６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成されている。図２に制御装置１０６の機能ブロック図を示す。制御装置１０６は、カメラ１０４ａおよび１０４ｂの画像データから画像認識によって物体Ｐの位置と形状を認識する画像認識部２０２と、認識結果に基づいてロボットハンド１０２による物体Ｐの把持の態様を演算する把持姿勢演算部２０４と、ロボットハンド１０２の動きを制御するハンド制御部２０６と、モータ群を駆動するモータドライバ２０８を備えている。
【００２６】
なお制御装置１０６は、このような構成に限られるものではなく、画像認識部２０２、把持姿勢演算部２０４、ハンド制御部２０６およびモータドライバ２０８は、ハードウェアとして別体の装置となっていてもよい。あるいは、画像認識部２０２、把持姿勢演算部２０４、ハンド制御部２０６およびモータドライバ２０８が、同一のハードウェア上で動作するソフトウェア・モジュールとして区分されていてもよい。
【００２７】
画像認識部２０２は、カメラ１０４ａおよび１０４ｂから送信された画像データを受信し、画像認識処理によって物体Ｐの位置および形状を特定する。物体Ｐの位置および形状は、カメラ１０４ａおよび１０４ｂのそれぞれの画像データにおいて物体Ｐの像を抽出し、抽出された物体Ｐの像からステレオ視の原理によって特定することができる。画像認識部２０２は、認識結果を把持姿勢演算部２０４へ送信する。
【００２８】
把持姿勢演算部２０４は、画像認識部２０２から送信される物体Ｐの位置および形状から、物体Ｐを把持する際のロボットハンド１０２の位置と、物体Ｐの把持に用いる指と、把持に用いる指を物体Ｐと接触させる際の物体Ｐ上の接触点（以下では把持点という）の位置を設定し、物体Ｐを把持する際の各指の各関節の目標角度（目標関節角度）を計算する。把持姿勢演算部２０４による処理の詳細については、後に詳述する。
【００２９】
ハンド制御部２０６は、把持姿勢演算部２０４で得られた親指１１０、人差し指１２４ａ、中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄのそれぞれの目標関節角度に応じた時系列の関節角度指令値を生成し、この指令値をモータドライバ２０８へ送信する。このとき、ハンド制御部２０６は、エンコーダ群の検出信号を入力し、それぞれの関節の角度（関節角度）をフィードバック制御する。また、６軸力センサ群の検出信号を入力し、各指による把持力をフィードバック制御してもよい。
【００３０】
モータドライバ２０８は、ハンド制御部２０６で生成された関節角度指令値に応じた駆動電流を各モータに供給して、各モータを回転駆動させる。各モータが回転駆動することにより、各関節は関節角度指令値に応じた関節角度を実現し、ロボットハンド１０２の姿勢が変化する。
【００３１】
以下では図３のフローチャートを参照しながら、把持姿勢演算部２０４による各指の目標関節角度の計算処理について説明する。
【００３２】
ステップＳ３０２では、画像認識部２０２から物体Ｐの位置および形状を取得する。
【００３３】
ステップＳ３０４では、物体Ｐの位置と形状から、物体Ｐの形状中心位置ＰＧを計算する。物体Ｐが均質な材料から構成されている場合には、物体Ｐの形状中心位置ＰＧは物体Ｐの重心位置に相当する。本実施例の把持装置１００では、物体Ｐの形状中心位置ＰＧが物体Ｐの重心位置とほぼ等しい位置にあると想定して、物体Ｐの把持に用いる指の選択や、物体Ｐ上の把持点の位置の計算をする。
【００３４】
ステップＳ３０６では、物体Ｐの形状中心位置ＰＧに基づいて、ロボットハンド１０２の掌部１０８の目標位置を設定する。ロボットハンド１０２の掌部１０８の目標位置は、それぞれの指の指先の可動範囲に基づいて、物体Ｐの形状中心位置ＰＧがより多くの指の指先の可動範囲が重複する領域に入るように設定される。
【００３５】
例えば親指１１０と人差し指１２４ａの指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧが入っていれば、親指１１０と人差し指１２４ａを用いて物体Ｐを把持する際に、それぞれの指の指先から物体Ｐの形状中心位置ＰＧに向けた把持力を作用させることができる。このように把持することによって、安定して物体Ｐを把持することが可能となる。親指１１０と人差し指１２４ａに加えて、さらに中指１２４ｂの指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧが入っていれば、親指１１０、人差し指１２４ａおよび中指１２４ｂを用いて物体Ｐを把持する際に、それぞれの指先から物体Ｐの形状中心位置ＰＧに向けた把持力を作用させることができる。このように、より多くの指の指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧが入るようにすると、より多くの指の指先から物体Ｐの形状中心位置ＰＧに向けた把持力を作用させることが可能となり、物体Ｐを安定して把持することが可能となる。
【００３６】
本実施例の把持装置１１０では、把持姿勢演算部２０４は、掌部１０８に対する各指の指先の可動範囲を予め記憶している。そして把持姿勢演算部２０４は、掌部１０８を移動させることによって、５指全ての指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることが可能であるかを判断する。５指全ての指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることが可能であれば、把持姿勢演算部２０４はそのときの掌部１０８の位置を目標位置として設定する。５指全ての指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることができない場合は、親指１１０を含む４指の指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることができるか否かを判断する。親指１１０を含む４指の指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることが可能であれば、把持姿勢演算部２０４はそのときの掌部１０８の位置を目標位置として設定する。親指１１０を含む４指の指先の可動範囲が重複する領域にも物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることができない場合は、親指１１０を含む３指の指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることができるか否かを判断する。親指１１０を含む３指の指先の可動範囲が重複する領域にも物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることができない場合は、親指１１０を含む２指の指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることができるか否かを判断する。親指１１０を含む２指の指先の可動範囲が重複する領域にも物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることができない場合、ロボットハンド１０２で物体Ｐを把持することはできないと判断して、例外処理へ以降する。指先の可動範囲が重複する領域に物体Ｐの形状中心位置ＰＧを入れることができれば、把持姿勢演算部２０４はそのときの掌部１０８の位置を目標位置として設定する。
把持姿勢演算部２０４によって掌部１０８の目標位置が設定されると、掌部１０８は図示されないロボットアームの駆動によって、設定された目標位置まで移動する。
【００３７】
ステップＳ３０８では、親指１１０、人差し指１２４ａ、中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄのうちから、物体Ｐの把持に用いる指を選択する。本実施例では、関節を回転させることによって指先を物体Ｐの表面と接触させることが可能な指を、物体Ｐの把持に用いる指として選択する。
把持姿勢演算部２０４は、それぞれの指について、その指の指先の可動範囲が物体Ｐの表面と交差するか否かを評価する。それぞれの指の指先の可動範囲は、予め記憶されている。物体Ｐの表面は、物体Ｐの位置と形状から得ることができる。指先の可動範囲が物体Ｐの表面と交差する場合（すなわち指先の可動範囲と物体が重複する場合）、把持姿勢演算部２０４はその指を物体Ｐの把持に用いる指として選択する。指先の可動範囲が物体Ｐの表面と交差しない場合（すなわち指先の可動範囲と物体が重複しない場合）、把持姿勢演算部２０４はその指を物体Ｐの把持に用いない指として選択する。
【００３８】
ステップＳ３１０では、物体Ｐの把持に用いる指のそれぞれについて、物体Ｐ上の把持点の位置を計算する。それぞれの指の物体Ｐ上の把持点の位置は、指先の可動範囲と物体Ｐの表面が交差する領域の範囲内で、安定して物体Ｐを把持することができる位置として計算される。図４には一例として、親指１１０と、人差し指１２４ａと、中指１２４ｂが物体Ｐの把持に用いる指として選択されている場合の、把持点の位置の計算手法を模式的に示している。図４では、親指１１０の指先部１２２の可動範囲の境界を符号４０２で示し、人差し指１２４ａの指先部１３６ａの可動範囲の境界を符号４０４で示し、中指１２４ｂの指先部１３６ｂの可動範囲の境界を符号４０６で示している。図４では、物体Ｐの形状中心位置ＰＧは、親指１１０の指先部１２２の可動範囲と、人差し指１２４ａの指先部１３６ａの可動範囲と、中指１２４ｂの指先部１３６ｂの可動範囲が重複する領域に入っている。この場合、親指１１０の指先部１２２については、物体Ｐの表面と可動範囲が交差する領域の範囲内で把持点を設定することができる。人差し指１２４ａ、中指１２４ｂについても同様である。把持姿勢演算部２０４は、親指１１０の指先部１２２と、人差し指１２４ａの指先部１３６ａと、中指１２４ｂの指先部１３６ｂが互いに干渉しないという条件の下で、それぞれの指の把持点を計算する。把持姿勢演算部２０４は、親指１１０の指先部１２２の把持点４１０と、人差し指１２４ａの指先部１３６ａの把持点４１２と、中指１２４ｂの指先部１３６ｂの把持点４１４の位置平均が、物体Ｐの形状中心位置ＰＧに最も近いものとなるように、それぞれの指の指先の把持点を計算する。
【００３９】
ステップＳ３１２では、物体Ｐの把持に用いる指のそれぞれについて、把持点を計算することができたか否かを判断する。物体Ｐの把持に用いる指の何れか１指でも把持点を計算することができなかった場合（ステップＳ３１２でＹＥＳの場合）、把持点を計算できなかった指については、物体Ｐの把持に用いない指として選択し直し、ステップＳ３１２の把持点の位置の計算を再度行う。物体Ｐの把持に用いる指の全てについて把持点を計算できた場合（ステップＳ３１２でＮＯの場合）、処理はステップＳ３１４へ移行し、目標関節角度の計算を行う。
【００４０】
ステップＳ３１４では、物体Ｐの把持に用いる指であって、物体Ｐ上に把持点が計算された指について、目標関節角度を計算する。把持姿勢演算部２０４は、物体Ｐ上の把持点に指先が位置するような関節角度を逆運動力学の手法によって計算して、計算された関節角度を目標関節角度とする。
【００４１】
ステップＳ３１６では、物体Ｐの把持に用いる指のそれぞれについて、目標関節角度が計算できたか否かを判断する。物体Ｐの把持に用いる指の何れか１指でも目標関節角度を計算することができなかった場合（ステップＳ３１６でＹＥＳの場合）、目標関節角度を計算できなかった指については、物体Ｐの把持に用いない指として選択し直し、ステップＳ３１２の把持点の位置の計算と、ステップＳ３１４の目標関節角度の計算を再度行う。物体Ｐの把持に用いる指の全てについて目標関節角度を計算できた場合（ステップｓ３１６でＮＯの場合）、処理はステップＳ３１８へ移行し、物体Ｐの把持に用いない指の目標関節角度の設定を行う。
【００４２】
ステップＳ３１８では、物体Ｐの把持に用いない指について、目標関節角度の設定を行う。本実施例の把持装置１００では、物体Ｐの把持に用いない指については、その指を掌部１０８に握り込む姿勢となるように、目標関節角度が設定される。例えば小指１２４ｄが物体Ｐの把持に用いない指である場合には、関節１３０ｄと関節１２８ｄについて、それぞれの目標関節角度が９０度に設定される。また関節１３２ｄについては、目標関節角度が０度に設定される。これによって、ロボットハンド１０２が物体Ｐを把持した際に、小指１２４ｄについては指を折り曲げて握り込む動作が実現される。
【００４３】
上記のようにして、物体Ｐの把持に用いる指と、物体Ｐの把持に用いない指のそれぞれについて目標関節角度が計算されると、ステップＳ３２０で把持姿勢演算部２０４は計算された目標関節角度をハンド制御部２０６へ出力し、処理を終了する。
【００４４】
把持姿勢演算部２０４によってそれぞれの指について目標関節角度が設定されると、ハンド制御部２０６が時系列の関節角度指令値を生成し、モータドライバ２０８によってモータが駆動される。それぞれの指の関節が目標関節角度まで回転し、把持に用いる指が物体Ｐ上の把持点に接触する姿勢が実現され、物体Ｐが把持される。
【００４５】
本実施例では、親指１１０、人差し指１２４ａ、中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄを備えるロボットハンド１０２を用いて物体Ｐを把持する例を説明したが、把持装置１００が扱うことができるロボットハンド１０２の構造はこれに限らない。ロボットハンド１０２は、より少ない本数の指を備えていてもよいし、より多くの本数の指を備えていてもよい。また、ロボットハンド１０２の親指１１０、人差し指１２４ａ、中指１２４ｂ、薬指１２４ｃおよび小指１２４ｄは、より多くの関節を備えていてもよいし、より少ない関節を備えていてもよい。
【００４６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は把持装置１００の概観を模式的に示す図である。
【図２】図２は制御装置１０６の構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は把持姿勢演算部２０４が行う処理を説明するフローチャートである。
【図４】図４は把持点の位置の計算手法を模式的に示す図である。
【図５】図５は人差し指１２４ａを握り込む姿勢を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００：把持装置
１０２：ロボットハンド
１０４ａ、１０４ｂ：カメラ
１０６：制御装置
１０８：掌部
１１０：親指
１１２、１１４、１１６、１１８：親指の関節
１２０、１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄ：６軸力センサ
１２２：親指の先端部
１２４ａ：人差し指
１２４ｂ：中指
１２４ｃ：薬指
１２４ｄ：小指
１２６ａ、１２８ａ、１３０ａ、１３２ａ：人差し指の関節
１３６ａ：人差し指の先端部
１２６ｂ、１２８ｂ、１３０ｂ、１３２ｂ：中指の関節
１３６ｂ：中指の先端部
１２６ｃ、１２８ｃ、１３０ｃ、１３２ｃ：薬指の関節
１３６ｃ：薬指の先端部
１２６ｄ、１２８ｄ、１３０ｄ、１３２ｄ：小指の関節
１３６ｄ：小指の先端部
２０２：画像認識部
２０４：把持姿勢演算部
２０６：ハンド制御部
２０８：モータドライバ
４０２、４０４、４０６：境界
４１０、４１２、４１４：把持点
【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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