(57)【要約】【課題】対象物を安定した状態で確実に把持できる把持装置及びロボットを提供する。【解決手段】把持装置１は、対象物５０に少なくとも３箇所で接する一対の爪部１０ａ，１０ｂと、一対の爪部１０ａ，１０ｂのそれぞれを支持するとともに、爪部１０ａ，１０ｂを介して対象物５０に把持力を付与する一対の指部３０ａ，３０ｂと、を備え、対象物５０を把持する前に、把持力を断続的に付与することを特徴とする。【選択図】図１
2013086186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に少なくとも３箇所で接する一対の爪部と、
前記一対の爪部のそれぞれを支持するとともに、前記爪部を介して前記対象物に把持力を付与する一対の指部と、を備え、
前記対象物を把持する前に、前記把持力を断続的に付与することを特徴とする把持装置。
【請求項２】
請求項１に記載の把持装置であって、
前記爪部の前記対象物に接する位置に弾性体を備えることを特徴とする把持装置。
【請求項３】
請求項２に記載の把持装置であって、
前記弾性体は圧力センサーであることを特徴とする把持装置。
【請求項４】
請求項３に記載の把持装置であって、
前記対象物に接する位置毎に複数の前記圧力センサーを備えることを特徴とする把持装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の把持装置であって、
前記圧力センサーを覆う弾性体をさらに備えることを特徴とする把持装置。
【請求項６】
請求項１に記載の把持装置であって、
前記把持力の付与を断続的に行う際に前記爪部を振動をさせる振動部を備えることを特徴とする把持装置。
【請求項７】
請求項６に記載の把持装置であって、
前記振動部として、振動体を前記爪部に備えることを特徴とする把持装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の把持装置を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持装置及びロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
柱状等の対象物を一対の爪部で把持する把持装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の把持装置（ロボットハンド）では、爪部は断面がＶ字型の谷状部を有しており、シート状の弾性体が固着された谷状部の傾斜面で対象物に接して、対象物を把持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２５３８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の把持装置では、対象物を把持する際に、例えば、爪部に対する対象物の位置がずれてしまうと、Ｖ字型の谷状部の各傾斜面で均等に力が加えられないため、弾性体が対象物に接する部分で局部的に変形し、対象物を安定した状態で把持できずに、対象物を把持し損ねたり、対象物を運ぶ途中で落下させてしまう場合があるという課題があった。また、対象物を安定した状態で把持できないため把持力を大きくすると、弾性体の劣化や破損、及び対象物の変形を招いてしまう場合があるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る把持装置は、対象物に少なくとも３箇所で接する一対の爪部と、前記一対の爪部のそれぞれを支持するとともに、前記爪部を介して前記対象物に把持力を付与する一対の指部と、を備え、前記対象物を把持する前に、前記把持力を断続的に付与することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、把持装置は対象物を把持する前に、対象物に対して把持力を断続的に付与する。すなわち、対象物に対する把持力の付与及び解除が複数回繰り返して行われる。このため、最初に把持力が付与された際に対象物が爪部に接する位置が適正位置からずれている場合に、把持力が一旦解除されることで対象物が爪部から解放されるので、再度把持力が付与された際に対象物が爪部に接する位置を適正位置に近付けることが可能となる。これにより、対象物が爪部に接する位置を適正位置に近付けて安定した状態で対象物を把持できるので、対象物を把持し損ねることや、対象物を運ぶ途中で落下することを抑止することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る把持装置であって、前記爪部の前記対象物に接する位置に弾性体を備えることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、爪部の対象物に接する位置に弾性体を備えている。このため、弾性体により対象物との間に摩擦力が付与されるので対象物をより確実に把持できる。また、把持力に応じて弾性体が弾性変形するので、対象物の変形や破損を防止できる。なお、対象物が爪部に接する位置で弾性体が局部的に変形した場合でも、把持力の付与及び解除が複数回繰り返して行われるので、弾性体の局部的な変形を元の状態に戻すことができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る把持装置であって、前記弾性体は圧力センサーであることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、爪部の対象物に接する位置に圧力センサーを備えている。このため、対象物が爪部に接する各位置において圧力センサーが検出する圧力に基づいて、対象物を適正位置で把持しているか否かを検知できる。これにより、対象物が適正位置で爪部に接していることを確認して対象物を把持することで、対象物をより安定した状態で把持することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る把持装置であって、前記対象物に接する位置毎に複数の前記圧力センサーを備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、爪部の対象物に接する位置毎に複数の圧力センサーを備えている。このため、対象物が爪部に接する各位置の周りにおける圧力の分布や力成分の作用する方向を検出できる。これにより、対象物をより適正位置に近付けてより安定した状態で把持することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る把持装置であって、前記圧力センサーを覆う弾性体をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、弾性体が圧力センサーを覆っているので、圧力センサーを汚れや損傷から保護することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に係る把持装置であって、前記把持力の付与を断続的に行う際に前記爪部を振動をさせる振動部を備えることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、把持力の付与を断続的に行う際に爪部を振動をさせるので、対象物をより容易に適正位置に近付けて把持することが可能となる。これにより、対象物の適正位置への移動をより短時間で行うことができ、弾性体及び圧力センサーの劣化や損傷を抑えることができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に係る把持装置であって、前記振動部として、振動体を前記爪部に備えることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、爪部に振動体を備えているので、簡易な構成かつ小さな出力で爪部を振動させることができる。また、振動により爪部以外の部分にかかる負荷を低減することができる。
【００２０】
［適用例８］本適用例に係るロボットは、上記に記載の把持装置を備えることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、上述した把持装置を備えているので、対象物を安定した状態で把持して確実に運ぶことが可能なロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施形態に係る把持装置の把持方法を説明する図。
【図３】第１の実施形態に係る把持装置の把持方法を説明する図。
【図４】第２の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図。
【図５】第３の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図。
【図６】第４の実施形態に係るロボットの一例の概略構成を示す模式図。
【図７】変形例の把持装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の一実施形態である把持装置及びロボットについて図面を参照して説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示しており、各構成要素の寸法の比率、角度等が異なる場合がある。
【００２４】
（第１の実施形態）
＜把持装置＞
まず、第１の実施形態に係る把持装置を説明する。図１は、第１の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図である。詳しくは、図１（ａ）は把持装置の斜視図であり、図１（ｂ）は把持装置を上方から見た図であり、図１（ｃ）及び（ｄ）は把持装置が備える圧力センサーの概略構成例を示す図である。
【００２５】
本実施形態に係る把持装置１は、柱状等の形状の対象物を把持する装置であり、例えば、ロボット等に取り付けられて、対象物を把持して給材場所から所定の場所まで運ぶために用いられるものである。
【００２６】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、把持装置１は、基部４０と、基部４０に取り付けられた一対の指部３０ａ，３０ｂと、一対の指部３０ａ，３０ｂに接続された一対の爪部１０ａ，１０ｂと、を備えている。また、爪部１０ａ，１０ｂには、弾性体１２と、圧力センサー２０と、が設けられている。対象物５０は、例えば、略円筒形状を有する。
【００２７】
把持装置１が設置される状態において、例えば、指部３０ａ，３０ｂは水平方向に沿って延在するものとし、指部３０ａ，３０ｂの延在方向をＸ方向とする。また、把持装置１に把持される対象物５０は鉛直方向に沿って延在するものとし、対象物５０の延在方向をＺ方向とする。重力Ｍｇは、Ｚ方向における上方から下方に向かって作用する。そして、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。以下では、このＸＹＺ直交座標系を参照して説明する。
【００２８】
指部３０ａ，３０ｂは、例えば、金属を材料とする板状の部材からなり、Ｙ方向において対向配置されている。指部３０ａ，３０ｂは、Ｙ方向に沿って移動可能に基部４０に取り付けられている。指部３０ａの基部４０とは反対側には爪部１０ａが接続され、指部３０ｂの基部４０とは反対側には爪部１０ｂが接続されている。指部３０ａ，３０ｂがＹ方向に移動することにより、Ｙ方向における指部３０ａ，３０ｂ同士の間隔が変化する。指部３０ａ，３０ｂ同士の間隔を狭めることで、爪部１０ａ，１０ｂの間に対象物５０を挟むとともに、爪部１０ａ，１０ｂから対象物５０に対してＹ方向に沿った把持力が付与される。
【００２９】
爪部１０ａ，１０ｂは、例えば、金属を材料とする板状の部材からなり、Ｚ方向から見てＶ字型の形状を有している。爪部１０ａ，１０ｂのそれぞれは、互いに対向する側に、Ｘ方向とＺ方向とで構成される面に対して異なる傾斜角度を有する２つの面１１を有している。爪部１０ａの２つの面１１を指部３０ａ側から順に面１１ａ及び面１１ｂとし、爪部１０ｂの２つの面１１を指部３０ｂ側から順に面１１ｃ及び面１１ｄとする。ただし、これらの面を総称する場合は、単に面１１というものとする。
【００３０】
爪部１０ａ，１０ｂは、面１１ａ及び面１１ｂと面１１ｃ及び面１１ｄとが互いに対向するように配置されている。爪部１０ａ，１０ｂにおいて、面１１ａと面１１ｂとの境界がＶ字型形状の谷部１５ａとなり、面１１ｃと面１１ｄとの境界がＶ字型形状の谷部１５ｂとなっている。爪部１０ａ，１０ｂのＹ方向における互いの間隔は、谷部１５ａ，１５ｂの位置において最も大きくなっている。把持装置１は、爪部１０ａの面１１ａ及び面１１ｂ側と、爪部１０ｂの面１１ｃ及び面１１ｄ側との間に対象物５０を挟んで把持する。
【００３１】
爪部１０ａ，１０ｂの各面１１には、弾性体１２及び圧力センサー２０が設けられている。これらの弾性体１２及び圧力センサー２０を、それぞれが配置された面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対応させて、弾性体１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、及び圧力センサー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとする。ただし、これらを総称する場合は、単に弾性体１２及び圧力センサー２０というものとする。
【００３２】
弾性体１２は、対象物５０に接する部分であり、対象物５０に傷等の損傷を与えることを防止するとともに、対象物５０をより確実に把持するためのものである。弾性体１２は、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さのシート状であり、圧力センサー２０を覆って各面１１に設けられている。弾性体１２の表面は、爪部１０ａ，１０ｂの各面１１に略平行である。
【００３３】
弾性体１２は、爪部１０ａ，１０ｂよりも摩擦係数が大きく、外圧により弾性変形を生じる材料からなり、例えば、シリコーン樹脂等からなる。これにより、対象物５０との接触面積を大きくでき、対象物５０との相対的な位置ずれを抑えることができる。なお、弾性体１２で圧力センサー２０を覆うことにより、圧力センサー２０を汚れや損傷から保護することができる。
【００３４】
圧力センサー２０は、爪部１０ａ，１０ｂにおいて、対象物５０と接触している位置を検出するため設けられている。図１（ｃ）及び（ｄ）に示すように、圧力センサー２０は、基板２１と、基板２１上に順に形成された第１電極２２と中間層２３と第２電極２４と、で構成される。なお、図１（ｃ）は圧力センサー２０（第２電極２４）の表面の法線方向から見た平面図であり、図１（ｄ）は圧力センサー２０の断面図である。
【００３５】
圧力センサー２０は、弾性体の感圧材料を有するセンサーであり、例えば、フレキシブルな樹脂材料からなる基板２１を有する汎用の圧力センサーシートを用いることができる。第１電極２２は、例えば、４行４列の計１６個配置されている。各圧力センサー２０（第２電極２４）の表面は、それぞれが配置された爪部１０ａ，１０ｂの各面１１に略平行である。中間層２３は、例えば、感圧導電性エラストマー等の感圧導電ゴムからなる。
【００３６】
圧力センサー２０は、圧力センサー２０（第２電極２４）の表面に厚さ方向の圧力、すなわち法線方向からの外圧が付加されると、外圧の作用がないときに比べて、第１電極２２と第２電極２４との間の距離が小さくなるので抵抗値が小さくなる。圧力センサー２０は、このような抵抗値の変化に基づいて、把持装置１の把持力により対象物５０に作用する力を、外圧として検出する。
【００３７】
なお、圧力センサー２０は、弾性体の感圧材料を有するセンサーであれば、中間層２３に誘電材料を用いて静電容量値の変化により外圧を検出する静電容量方式の圧力センサーであってもよい。また、把持装置１の各構成部材の材質や大きさ、厚さ等は、対象物５０の大きさ、重さ、形状、材質等に応じて適宜設定される。
【００３８】
図１（ｂ）には、把持装置１が対象物５０を最も安定した状態で把持している位置を示している。以下では、この位置を適正位置としての安定把持位置という。対象物５０のＸ方向及びＹ方向における断面が円形である場合、Ｚ方向から見て、対象物５０の断面（円形）の中心が、爪部１０ａ，１０ｂの谷部１５ａ，１５ｂ同士を結ぶＹ方向に平行な線の中央と略一致する位置が、安定把持位置となる。
【００３９】
安定把持位置において、対象物５０は、弾性体１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの４箇所に接しており、爪部１０ａ，１０ｂによる把持力が弾性体１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのそれぞれから略均一に付与されている。したがって、安定把持位置では、圧力センサー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれで、略同一の値の圧力が検出される。対象物５０を安定把持位置から外れた位置で把持すれば、対象物５０を把持し損ねたり、運ぶ途中で対象物５０が落下したりする可能性が高くなる。
【００４０】
次に、第１の実施形態に係る把持装置の把持方法を図２及び図３を参照して説明する。図２及び図３は、第１の実施形態に係る把持装置の把持方法を説明する図である。なお、図３では、一対の指部３０ａ，３０ｂ及び一対の爪部１０ａ，１０ｂのうち、指部３０ａ及び爪部１０ａの図示を省略している。
【００４１】
図２（ａ）は、把持装置１で対象物５０を把持する前の状態を示している。図２（ａ）に示すように、把持装置１で対象物５０を把持するにあたり、把持装置１に対して対象物５０が２点鎖線で示す安定把持位置にあるとは限らず、むしろ、実線で示すように安定把持位置から外れた位置にある場合が多い。図２（ａ）には、対象物５０が安定把持位置から−Ｘ側に外れている場合の例を示している。
【００４２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の状態から把持装置１で対象物５０を把持した場合の状態を示している。図２（ａ）の状態から把持力を加えて行くと、対象物５０が安定把持位置から−Ｘ側に外れているため、対象物５０は、弾性体１２ｂ及び弾性体１２ｄに接するが、弾性体１２ａ及び弾性体１２ｃには接しない。
【００４３】
このとき、弾性体１２ｂ及び弾性体１２ｄが設けられている面１１ｂ及び面１１ｄが傾斜面であるため、対象物５０には、把持力としてＹ方向成分の力とＸ方向成分の力とが作用する。そのため、把持力を加えて行くのに伴って、図２（ｂ）に黒い太線の矢印で示すように、対象物５０を＋Ｘ方向に移動させる力が作用する。
【００４４】
しかしながら、対象物５０が図２（ａ）の状態から移動しようとすると、弾性体１２ｂ及び弾性体１２ｄは、弾性変形することにより、Ａ部で＋Ｘ方向に引き延ばされるとともに、Ｂ部で＋Ｘ方向に圧縮される。このように弾性体１２ｂ及び弾性体１２ｄが局部的に変形することにより、弾性体１２ｂ及び弾性体１２ｄと対象物５０との接触面積が大きくなって摩擦力が増大する。これにより、対象物５０は図２（ａ）の状態から僅かに移動した位置で動かなくなり、安定把持位置まで移動することはできない。
【００４５】
このままの状態で、把持装置１で対象物５０を把持して持ち上げて別の場所へ運ぼうとすると、対象物５０を把持し損ねることや、対象物５０を運ぶ途中で落下させてしまうことがあり得る。また、落下等を防ぐ目的で把持力をより大きくしようとすると、弾性体１２の劣化や破損、及び対象物５０の変形等を招くとともに、把持装置１の出力をより大きくしなければならないこととなる。したがって、把持装置１で対象物５０を把持する際は、対象物５０を安定把持位置で把持することが望ましい。
【００４６】
そこで、本実施形態に係る把持装置１では、対象物５０を把持する前（把持して次の動作を行う前）に、把持力を断続的に付与することを特徴とする。すなわち、把持装置１は、対象物５０を把持する前に、対象物５０に対する把持力の付与と解除とを複数回繰り返す。
【００４７】
より具体的には、把持装置１では、図２（ａ）の状態から一旦把持力を付与して図２（ｂ）の状態になった後、図３（ａ）に示すように把持力を解除する。これにより、爪部１０ｂ（弾性体１２ｄ）及び図示しない爪部１０ａ（弾性体１２ｂ）が対象物５０から離れ、対象物５０が開放される。また、弾性体１２ｂ及び弾性体１２ｄは、弾性変形した状態から元の状態に戻る。
【００４８】
続いて、図３（ｂ）に示すように、再び対象物５０に対して把持力を付与する。これにより、黒い太線の矢印で示すように、対象物５０を＋Ｘ方向に移動させる力が作用する。弾性体１２ｂ及び弾性体１２ｄは弾性変形するが、変形の程度は図２（ｂ）の状態よりも小さくなる。対象物５０は、図３（ａ）の状態から安定把持位置側に移動する。
【００４９】
続いて、図３（ｃ）に示すように、再び把持力を解除する。これにより、対象物５０が再び開放され、弾性体１２ｂ及び弾性体１２ｄは弾性変形した状態から元の状態に戻る。そして、図３（ｄ）に示すように、さらに対象物５０に対して把持力を付与することにより、対象物５０は、図３（ｃ）の状態からさらに安定把持位置側に移動する。
【００５０】
このように、把持力の付与と解除とを繰り返すことで、対象物５０が、図１（ｂ）に示す安定把持位置に近付き、弾性体１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの４箇所に接するようになる。このとき、圧力センサー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれで検出される圧力の値に基づいて、対象物５０が安定把持位置にあるか否か、あるいは、対象物５０がどのくらい安定把持位置に近づいたかを検知することができる。対象物５０が安定把持位置（又は、その許容範囲）に移動した後、把持装置１は、対象物５０を把持して持ち上げて運ぶ等の次の動作を行う。
【００５１】
把持力の断続的な付与は、例えば、対象物５０が安定把持位置（又は、その許容範囲）まで移動するように予め設定した所定の時間（回数）だけ行うようにしてもよい。そして、把持力の断続的な付与を所定の時間（回数）行った後、圧力センサー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれで検出される圧力の値（又は相互差）が所定の範囲内にならなかった場合に、再度把持力の断続的な付与を行うようにしてもよい。また、把持力の断続的な付与を、圧力センサー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれで検出される圧力の値（又は相互差）が所定の範囲内になるまで行うようにしてもよい。
【００５２】
なお、把持力の断続的な付与、圧力センサー２０による圧力の検出、及び検出された圧力値に応じた処理等の把持装置１の動作は、図示しない制御部の制御に基づいて行われる。把持装置１がロボットに取り付けられている場合は、制御部がロボットに備えられていてもよい。
【００５３】
ここで、対象物５０がギアのように突出部や段差部を有する部材である場合、その突出部等が弾性体１２に食い込んで局部的に変形してしまい、通常のように把持力を１回だけ付与する把持方法では、安定把持位置で把持することは容易ではない。本実施形態の把持装置１では、把持力の付与と解除とを複数回繰り返し行うことで、弾性体１２が局部的に変形しても元の形状に戻すことができるので、対象物５０がギアのような部材であっても、容易に対象物５０を安定把持位置に近づけて把持することができる。
【００５４】
このように、第１の実施形態に係る把持装置１の構成によれば、対象物５０に対する把持力の付与と解除とを複数回繰り返すことにより、対象物５０が爪部１０ａ，１０ｂ（弾性体１２）に接する位置を安定把持位置に近付けることができる。これにより、対象物５０を安定した状態で把持できるので、対象物５０を把持し損ねることや、対象物５０が落下することを抑止して、確実な把持動作を行うことができる。
【００５５】
また、第１の実施形態に係る把持装置１の構成によれば、対象物５０に対する把持力を過度に大きくしなくても安定した状態で把持できるので、弾性体１２の劣化や破損、及び対象物５０の変形を抑えることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
＜把持装置＞
次に、第２の実施形態に係る把持装置を説明する。第２の実施形態に係る把持装置は、第１の実施形態に対して、爪部の各面に複数の圧力センサーを備えている点が異なっているが、その他の構成はほぼ同じである。第１の実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５７】
図４は、第２の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図である。詳しくは、図４（ａ）は把持装置を上方から見た図であり、図４（ｂ）は把持装置の側面図である。
【００５８】
図４（ａ）に示すように、第２の実施形態に係る把持装置２は、基部４０と、一対の指部３０ａ，３０ｂと、一対の爪部１０ａ，１０ｂと、を備え、爪部１０ａ，１０ｂの面１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）のそれぞれに、１６個の圧力センサー６０を備えている。図４（ｂ）に示すように、１６個の圧力センサー６０は、各面１１に平行で互いに直交する２方向、例えば、縦方向（Ｚ方向）及び横方向に４行４列でマトリックス状に配置されている。
【００５９】
第２の実施形態に係る圧力センサー６０は、第１の実施形態の圧力センサー２０と同様の構成を有しているが、圧力センサー６０の表面の法線方向からの力を検出することに加えて、圧力センサー６０の表面に平行にすべる方向の力（すべり力の成分）や、回転トルクを検出することができる。
【００６０】
把持装置２では、爪部１０ａ，１０ｂの各面１１に１６個の圧力センサー６０を備えているので、各面１１の縦方向及び横方向における１６箇所の異なる位置のそれぞれにおいて、把持装置２の把持力により対象物５０に作用する力（圧力）を検出できる。そのため、把持装置２では、各面１１内の１６箇所における圧力の分布を検知できるので、第１の実施形態の把持装置１に比べて、対象物５０が爪部１０ａ，１０ｂ（弾性体１２）に接する位置をより詳細に検出することができる。
【００６１】
そこで、例えば、外力が作用していない状態における対象物５０の重心位置を基準として、対象物５０を安定把持位置で把持したときの、爪部１０ａ，１０ｂの各圧力センサー６０で検出される圧力分布を予め記憶しておく。そして、対象物５０に把持力を付与したときに各圧力センサー６０で検出される圧力分布を予め記憶した圧力分布と比較することで、現在の把持位置が安定把持位置にどのくらい近いかを検知することができる。これにより、対象物５０の重心位置が偏っている場合等でも、安定した状態で対象物５０を把持することができる。
【００６２】
ところで、対象物５０を把持する際に、対象物５０が爪部１０ａ，１０ｂに接する位置が安定把持位置であったとしても、対象物５０に対して、例えば、重力Ｍｇ等の外力によるすべり力や回転トルクが作用している場合、対象物５０が安定把持位置から移動し外れてしまうことがあり得る。そうすると、対象物５０を把持し損ねたり、対象物５０を落下させたりしてしまうおそれがある。
【００６３】
これに対して、把持装置２では、圧力センサー６０の表面に平行なすべり力や回転トルクを検出することができるので、対象物５０を把持する際に、対象物５０に対して安定把持位置から移動させるような力が働いていることを検知することができる。これにより、把持装置２では、例えば、対象物５０が落下しそうな状態にあるとき対象物５０を把持する把持力を増大させることや、対象物５０の姿勢を変えて把持し直すこと等の対処を行って、より安定した状態で対象物５０を把持することができる。
【００６４】
このように、第２の実施形態に係る把持装置２の構成によれば、爪部１０ａ，１０ｂの各面１１に１６個の圧力センサー６０を備えており、各面１１内の１６箇所における圧力の分布を検知できるので、第１の実施形態の把持装置１に比べて、対象物５０の安定把持位置をより詳細に設定でき、対象物５０の重心位置が偏っている場合等でも、対象物５０が安定把持位置にあるか否かをより正確に検知することができる。
【００６５】
また、第２の実施形態に係る把持装置２の構成によれば、圧力センサー６０の表面に平行なすべり力や回転トルクを検出して、対象物５０に対して安定把持位置から外れる方向に移動させるような力が働いていることを検知できるので、対象物５０をより安定した状態で把持することができる。これらにより、第２の実施形態に係る把持装置２では、対象物５０を把持し損ねることや、対象物５０を落下させてしまうことをより効果的に抑止して、確実に把持することができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
＜把持装置＞
次に、第３の実施形態に係る把持装置を説明する。第３の実施形態に係る把持装置は、上記実施形態に対して、把持力の付与を断続的に行う際に爪部を振動をさせる振動部を備えている点が異なっているが、その他の構成はほぼ同じである。上記実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００６７】
図５は、第３の実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図である。図５（ａ）は基部に振動部を備える把持装置の例を示す図であり、図５（ｂ）は爪部に振動部を備える把持装置の例を示す図である。
【００６８】
図５（ａ）に示す第３の実施形態に係る把持装置３は、基部４０と、一対の指部３０ａ，３０ｂと、一対の爪部１０ａ，１０ｂと、を備え、基部４０に振動部７０を備えている。把持装置３では、上記実施形態の把持装置１，２と同様に対象物５０を把持する前に把持力を断続的に付与するが、把持力を断続的に付与する際に振動部７０が把持装置３全体を所定の周波数で振動させる。これにより、対象物５０を把持する爪部１０ａ，１０ｂが振動する。なお、把持装置３をロボットに取り付ける場合は、ロボット側に振動部を備える構成としてもよい。
【００６９】
把持装置３では、対象物５０に把持力を断続的に付与する際に爪部１０ａ，１０ｂに振動が付加されることで、振動に対応して、対象物５０に対する把持力が変化して弾性体１２と対象物５０との接触状態が変化する。そのため、爪部１０ａ，１０ｂに振動が付加されない場合に比べて、対象物５０が安定把持位置から外れた位置から安定把持位置に移動し易くなる。
【００７０】
これにより、弾性体１２の局部的な変形を少なくでき、対象物５０の安定把持位置への移動をより短時間で行うことができる。また、弾性体１２の局部的な変形、及びそれに伴う圧力センサー２０，６０の局部的な変形を少なくできるので、弾性体１２及び圧力センサー２０，６０の劣化や損傷を抑えることができる。
【００７１】
振動部７０による振動の周波数は、例えば、０．１Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度である。周波数は、この範囲内のいずれかで一定としてもよいし、この範囲内で変化させてもよい。これよりも高い周波数の振動を付加した場合、弾性体１２が振動を吸収し、効果が減少してしまうこととなる。振動部７０による振動の方向は、例えば、Ｙ方向とする。なお、振動部７０による振動の振幅は、弾性体１２の厚さや弾性率等に応じて適宜設定される。
【００７２】
図５（ｂ）に示す第３の実施形態に係る把持装置４は、基部４０と、一対の指部３０ａ，３０ｂと、一対の爪部１０ａ，１０ｂと、を備え、爪部１０ａ，１０ｂにそれぞれ振動部７０ａ，７０ｂを備えている。振動部７０ａ，７０ｂとして、例えば、携帯電話等で使用されるバイブレーターモーターや、圧電セラミックス等からなる振動子を用いることができる。振動部７０ａ，７０ｂによる振動の周波数は、例えば、０．１Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度である。
【００７３】
把持装置４では、簡易な構成で、上述の把持装置３と同様の効果が得られる。さらに、把持装置４では、対象物５０を把持する爪部１０ａ，１０ｂを振動部７０ａ，７０ｂにより直接振動させるので、上述の把持装置３に比べて、小さな出力で爪部１０ａ，１０ｂを振動させることができるとともに、振動により爪部１０ａ，１０ｂ以外の部分にかかる負荷を低減することができる。また、把持装置４をロボットに取り付ける場合、ロボット側に振動部を備える構成に比べて、振動によりロボット側にかかる負荷が抑えられるので、ロボットの低出力化や信頼性劣化の抑制を図ることができる。
【００７４】
このように、第３の実施形態に係る把持装置３，４の構成によれば、振動部７０，７０ａ，７０ｂにより、対象物５０に把持力を断続的に付与する際に爪部１０ａ，１０ｂに振動を付加するので、対象物５０の安定把持位置への移動をより短時間で行うことができ、弾性体１２及び圧力センサー２０，６０の劣化や損傷を抑えることができる。
【００７５】
なお、最初は振動の付加を行わずに対象物５０に把持力を断続的に付与して、対象物５０が安定把持位置に移動しなかった場合に、振動部７０，７０ａ，７０ｂによる振動を付加して、再度対象物５０に把持力を断続的に付与する構成としてもよい。
【００７６】
（第４の実施形態）
＜ロボット＞
次に、上記実施形態の把持装置のいずれかを備えたロボットの一例の概略構成を説明する。図６は、第４の実施形態に係るロボットの一例の概略構成を示す模式図である。
【００７７】
図６に示すように、第４の実施形態に係るロボット１００は、基部４００と、一対のアーム２００と、一対のアーム３００と、一対のロボットハンドとして上述の把持装置１，２，３，４のいずれかを備えている。基部４００の両側には、一対のアーム３００が設置されており、各アーム３００と各アーム２００が間接部で接続されている。各アーム２００の先端には、上述の把持装置１，２，３，４のいずれかが取り付けられている。
【００７８】
第４の実施形態に係るロボット１００によれば、上述した把持装置１，２，３，４のいずれかを備えているので、対象物５０を安定した状態で把持して所定の場所へ運ぶことができる。したがって、対象物５０を把持し損ねることや、対象物５０を運ぶ途中で落下することを抑止できるので、作業を確実に行うとともに、作業時間を短縮可能なロボット１００を提供することができる。なお、ロボット１００の構成は、上述の形態に限定されず、例えば、片腕のロボット等、様々な形態を有する構成とすることができる。
【００７９】
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。変形例を以下に述べる。
【００８０】
（変形例１）
上述した実施形態の把持装置１，２，３，４では、爪部１０ａ，１０ｂの面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに弾性体１２を備える構成であったが、このような形態に限定されない。例えば、図７（ａ）に示す把持装置５のように、弾性体１４が圧力センサー２０とともに爪部１０ａ，１０ｂ全体を覆う構成であってもよい。このような構成にすれば、爪部１０ａ，１０ｂの表面が露出しないので、爪部１０ａ，１０ｂの角部が接触することにより対象物５０に損傷を与えることを防止できる。また、爪部１０ａ，１０ｂが他の機材等に接触した場合に、爪部１０ａ，１０ｂが受ける衝撃を緩和できる。
【００８１】
（変形例２）
上述した実施形態の把持装置１，２，３，４では、Ｖ字型形状を有する一対の爪部１０ａ，１０ｂにより対象物５０を４箇所で把持する構成であったが、このような形態に限定されない。例えば、図７（ｂ）に示す把持装置６のように、一対の爪部の一方に平板状の爪部１６ａを備え、他方の爪部１０ｂとの間に対象物５０を３箇所で把持する構成としてもよい。このような構成であっても、上述した実施形態の把持装置と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
（変形例３）
上述した実施形態の把持装置１，２，３，４では、爪部１０ａ，１０ｂに弾性体１２を備える構成であったが、このような形態に限定されない。爪部１０ａ，１０ｂに弾性体１２を備えていない構成であってもよい。このような構成であっても、圧力センサー２０が弾性体の感圧材料を有するセンサーであれば、弾性体１２の役割を兼ねることができる。また、対象物５０が弾性体を有する材料や柔軟性を有する材料で構成されている場合も、把持装置１，２，３，４を弾性体１２を備えていない構成としてもよい。
【００８３】
（変形例４）
上述した実施形態の把持装置１，２，３，４では、爪部１０ａ，１０ｂに圧力センサー２０，６０を備える構成であったが、このような形態に限定されない。爪部１０ａ，１０ｂに圧力センサー２０，６０を備えていない構成であってもよい。このような構成であっても、カメラ等を用いて光学的に検知することや、目視により、対象物５０が安定把持位置にあるか否かを確認することができる。
【００８４】
（変形例５）
上述した実施形態の把持装置１，２，３，４では、圧力センサー２０，６０として弾性体の感圧材料を有するセンサーを備える構成であったが、このような形態に限定されない。把持装置１，２，３，４が弾性体１２を備えていれば、圧力センサー２０，６０は、弾性体の感圧材料を有していない圧力センサーであってもよい。このような圧力センサー２０，６０として、例えば、中間層２３にシリコンオイルや液晶等の流体を用いた静電容量方式の圧力センサーや、ダイアフラムに加わる圧力を電気信号に変換するダイアフラムゲージ等の感圧素子や、インダクタンスの変化を検出する素子を用いることができる。
【００８５】
（変形例６）
上述した実施形態の把持装置１，２，３，４では、圧力センサー２０，６０の第１電極２２が４行４列の計１６個配置された構成であったが、このような形態に限定されない。第１電極２２の数は１６個以外であってもよいし、マトリックス状以外の配置であってもよい。
【００８６】
（変形例７）
第２実施形態の把持装置２では、爪部１０ａ，１０ｂの各面１１に圧力センサー６０を１６個備える構成であったが、このような形態に限定されない。爪部１０ａ，１０ｂの各面１１に備える圧力センサー６０の数は、３個以上であれば何個であってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１，２，３，４，５，６…把持装置、１０ａ，１０ｂ…一対の爪部、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…弾性体、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，６０…圧力センサー、３０ａ，３０ｂ…一対の指部、５０…対象物、７０，７０ａ，７０ｂ…振動部、１００…ロボット。
【図１】
2013086186.tif 000003
【図２】
2013086186.tif 000004
【図３】
2013086186.tif 000005
【図４】
2013086186.tif 000006
【図５】
2013086186.tif 000007
【図６】
2013086186.tif 000008
【図７】
2013086186.tif 000009