(57)【要約】【課題】いずれかの把持位置で把持した対象物の把持をやり直すことなく、安定把持位置で把持することが可能な把持装置及びロボットを提供する。【解決手段】対象物を把持する傾斜面を有する把持部と、把持部を支持し、把持部を介して対象物に把持力を与えるアーム部と、対象物に接する面に配置される摺動基材と、摺動基材と把持部との間に配置される弾性基材とを備える。【選択図】図１
2013123769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持する把持装置であって、
前記対象物を把持する傾斜面を有する把持部と、
前記把持部を支持し、前記把持部を介して前記対象物に把持力を与える支持部と、
前記傾斜面に配置される摺動基材と、
前記摺動基材と前記把持部との間に配置される弾性基材と、
を備え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、
前記把持部と前記弾性基材との間には、感圧基材が配置されていること、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、
前記弾性基材には、前記感圧基材に向かって突き出す第１の突起体が配置されること、を特徴とする把持装置。
【請求項４】
請求項２に記載の把持装置であって、
前記感圧基材と前記弾性基材との間には、前記感圧基材に向かって突き出す第２の突起体を有する突起基材が配置されていること、を特徴とする把持装置。
【請求項５】
請求項２に記載の把持装置であって、
前記感圧基材と前記弾性基材との間には、前記弾性基材に向かって突き出す第２の突起体を有する突起基材が配置されていること、を特徴とする把持装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の把持装置であって、
前記突起基材と前記弾性基材との間には、剛性を有する分散基材が配置されていること、を特徴とする把持装置。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の把持装置であって、
前記感圧基材は、前記対象物を把持する前記把持力に反作用する力が加えられる第１の電極と、
前記第１の電極と向かい合って配置される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極に挟持される感圧層と、が配置される圧力検出素子を含むこと、
を特徴とする把持装置。
【請求項８】
請求項１から請求項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ものである。
【背景技術】
【０００２】
柱形状等の対象物を一対の把持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には、対象物を把持する把持部のふところがＶ字型の谷状部を有しており、その谷状部の把持面にシート状の弾性体が配置され、シート状の弾性体が対象物と接して把持をする把持装置が開示されている。
【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、特許文献１に開示されている把持装置では、対象物を把持する際に、例えば、把持部で把持した対象物の位置がずれてしまうと、その把持部に有する谷状部の各傾斜面（把持面）に均等な力が加えられないため、各把持面に配置された弾性体が対象物に接する部分で局部的に変形が生じる。
よって、対象物を安定した状態で把持することができず、対象物を把持し損ねたり、搬送中に落下させてしまう課題があった。また、対象物が鋭角部分を有する場合、各把持面から均等に力が加えられないため、配置された弾性体にその鋭角部分がくい込み、さらに、弾性体に局部的に変形が生じて、把持位置が不安定な位置となる課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述した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、以下の形態また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、対象物を把持する傾斜面を有する把持部と、把持部を支持し、把持部を介して対象物に把持力を与える支持部と、対象物に接する面に配置される摺動基材と、摺動基材と把持部との間に配置される弾性基材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この様な把持装置によれば、把持部は一定方向の傾斜面を有し、その傾斜面に配置された摺動基材を介して対象物に把持力を加えることで、把持力に反作用する力が生じ、その力によって、一定方向に対象物を摺動させることができる。また、把持部に配置された弾性基材と摺動基材とが、対象物に把持力を加えることで、その対象物の形状に沿って変形し、対象物の安定した把持が可能となる。
従って、把持装置において所定の把持位置と異なる位置で対象物を把持した場合でも、所定の把持位置へ対象物を移動させ、安定して把持をすることができる把持装置を提供することができる。
【０００８】
（適用例２）上記適用例に係る把持装置において、把持部の傾斜面と弾性基材との間には、感圧基材が配置されていることが好ましい。
【０００９】
この様な把持装置によれば、把持をする対象物に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材と弾性基材とを介して感圧基材へ伝搬される。伝搬された力は感圧基材に配置された圧力検出素子によって、その力の大きさを検出することができる。
このことによって、把持されている対象物の把持位置を検出することができる。従って、検出された把持位置に基づいて把持力を調節し、対象物を安定した把持をすることができる把持装置を提供することができる。
【００１０】
（適用例３）上記適用例に係る把持装置において、弾性基材には、感圧基材に向かって突き出す第１の突起体が配置されることが好ましい。
【００１１】
この様な把持装置によれば、把持をする対象物に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材を介して弾性基材へ伝搬され、反作用する力に応じて弾性基材に配置された第１の突起体の頂部が感圧基材と当接して弾性変形し、その力は感圧基材へ伝達される。
第１の突起体の頂部は、感圧基材に配置された複数の圧力検出素子に当接した状態で圧縮変形する。この時、対象物から反作用する力が把持部の傾斜面方向に作用する場合、第１の突起体の変形には偏りが生じる。即ち、第１の突起体へ加えられる力の重心は、力が加えられない時の位置からずれて反作用する力が作用する方向に移動する。すると、頂部と圧力検出素子との当接は、第１の突起体の重心が移動した方向に相対的に多くなる。これにより、複数の圧力検出素子のうち、重心が移動した方向に配置される圧力検出素子で検出される力（圧力値）が大きくなる。
このことによって、反作用する力の大きさと方向とに応じて第１の突起体が変形し、その力が感圧基材に伝搬されることで、高精度かつ高感度に、対象物の把持位置と摺動する方向とを検出することができる。
従って、検出された把持位置と、把持部に作用する力の方向と大きさとに基づいて把持力を調節し、対象物を安定して把持をすることができる把持装置を提供することができる。
【００１２】
（適用例４）上記適用例に係る把持装置において、感圧基材と弾性基材との間には、感圧基材に向かって突き出す第２の突起体を有する突起基材が配置されていることが好ましい。
【００１３】
この様な把持装置によれば、把持をする対象物に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材を介して弾性基材と突起基材とに伝搬され、反作用する力に応じて突起基材に配置された第２の突起体の頂部が感圧基材と当接して弾性変形し、その力は感圧基材に伝達される。
このことによって、第２の突起体の頂部が感圧基材に当接した部分で検出された圧力値と、その圧力値の分布とから、反作用する力と、その方向とを検出することができる。また、感圧基材に力を伝達する突起基材が独立して配置されているため、弾性基材は、把持をする対象物と、その把持力に応じた弾性材料を選択して形成することができる。
従って、対象物の特性に応じた弾性基材を用いることで、幅広い対象物を把持することができる把持装置を提供することができる。
【００１４】
（適用例５）上記適用例に係る把持装置において、感圧基材と弾性基材との間には、弾性基材に向かって突き出す第２の突起体を有する突起基材が配置されていることが好ましい。
【００１５】
この様な把持装置によれば、把持をする対象物に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材を介して弾性基材と、突起基材及び突起基材に配置された第２の突起体とに伝搬され、反作用する力に応じて第２の突起体の頂部が弾性基材と当接して弾性変形する。第２の突起体に伝搬された力は、その第２の突起体の基部、即ち、突起基材へ弾性変形に応じた力を伝搬し、突起基材と当接する感圧基材に伝搬される。
第２の突起体の頂部は、弾性基材に当接した状態で圧縮変形する。この時、対象物から反作用する力が把持部の傾斜面方向に作用する場合、第２の突起体の変形には偏りが生じる。即ち、第２の突起体へ加えられる力の重心は、力が加えられない時の位置からずれて反作用する力が作用する方向に移動する。すると、頂部と圧力弾性基材との当接は、第２の突起体の重心が移動した方向に相対的に多くなる。
【００１６】
これによって、第２の突起体の変形に応じた力が伝搬される基部は、当接する複数の圧力検出素子のうち、重心が移動した方向に配置される圧力検出素子で検出される圧力値が大きくなる。
このことによって、反作用する力が加えられる前に検出された圧力値と、その力が加えられた後に検出された圧力値とを比較することで、高精度かつ高感度に対象物の把持位置と、摺動する方向とを検出することができる。また、突起基材と感圧基材とが密接して配置されているため、反作用する力によって突起基材がずれることが抑制されるため、対象物の把持位置と、把持部に作用する力の方向と大きさを検出する基準となる把持する前に反作用する力の検出は、把持する毎に検出することを簡略することができる。
従って、速いサイクルで検出された把持位置と、把持部に作用する力の方向と大きさとに基づいて把持力を調節し、対象物を安定して把持をすることができる把持装置を提供することができる。
【００１７】
（適用例６）上記適用例に係る把持装置において、突起基材と弾性基材との間には、剛性を有する分散基材が配置されていることが好ましい。
【００１８】
この様な把持装置によれば、把持をする対象物に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材を介して弾性基材と分散基材に伝搬される。分散基材は、弾性基材から伝搬された力を分散して突起基材へその力を伝搬する。
このことによって、例えば、鋭角を有する対象物を把持した時に、反作用する力がその鋭角部分に集中し、局部的に摺動基材を介して弾性基材へ伝搬された時に、その力を分散基材で分散することで、突起基材に配置された突起体の損傷を抑制することができる。また、感圧基材において局部的に力が伝搬されることによって、検出限界を上回ることを抑制することができる。また、対象物の鋭角部分が弾性基材に強くめり込む（沈み込む）ことを抑制することができる。
従って、把持をする対象物の形状に依存することなく、対象物を摺動させることで所定の把持位置へ移動させ、安定して対象物を把持することができる把持装置を提供することができる。
【００１９】
（適用例７）上記適用例に係る把持装置に配置される感圧基材において、対象物を把持する把持力に反作用する力が加えられる第１の電極と、第１の電極と向かい合って配置される第２の電極と、第１の電極と第２の電極に挟持される感圧層とが配置される圧力検出素子を含むことが好ましい。
【００２０】
この様な把持装置によれば、把持をする対象物に把持力を加えた時に反作用する力が感圧基材を構成する圧力検出素子に配置された第１の電極に加えられる。この時、第１の電極と第２の電極とに挟持されている感圧層が、その第１の電極に加えられる力によって圧縮変形する。
このことによって、例えば、感圧層が導電性ゴムで構成されている場合、第１の電極に加えられる力によって第１の電極と第２の電極とに挟持されている感圧層が圧縮変形する。よって、第１の電極と第２の電極と間隔が狭まり、両電極間の電気抵抗値は反作用する力が加えられる前と比べて小さくなる。
従って、電気抵抗値の変化によって対象物から反作用する力を検出することができる感圧基材が配置された把持装置を提供することができる。
【００２１】
（適用例８）本適用例に係るロボットは、上記の把持装置を備えることを特徴とする。
【００２２】
このようなロボットによれば、対象物の把持位置を所定の位置にするために把持をやり直すことなく対象物を把持できるため、例えば、部品を移載するロボットに適用した場合、移載スピードを高め短時間に対象物を移載することができるロボットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係る把持装置に把持される対象物の移動を説明する図。
【図３】第１実施形態に係る把持装置に把持される対象物の移動を説明する図。
【図４】第１実施形態に係る把持装置の把持部の詳細構造を示す図。
【図５】第２実施形態に係る把持装置の概略構成を示す図。
【図６】第２実施形態に係る把持装置の把持部の詳細構造を示す図。
【図７】第３実施形態に係る把持装置の把持部の詳細構造を示す図。
【図８】第４実施形態に係る把持装置の把持部の詳細構造を示す図。
【図９】第５実施形態に係る把持装置の把持部の詳細構造を示す図。
【図１０】第６実施形態に係る把持装置の把持部の詳細構造を示す図。
【図１１】本願の把持装置を用いた一例であるロボットの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明をする。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載している。
【００２５】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る把持装置について説明する。図１は、本実施形態に係る把持装置１の概略構成を示す図である。詳しくは、図１（ａ）は把持装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は把持装置１を上方から見た図である。
【００２６】
本実施形態に係る把持装置１は、対象物９０を把持する装置であって、例えば、ロボット等に取り付けられて、所定の場所の相互間において対象物を把持した状態で移動させるために用いられるものである。
【００２７】
（把持装置）
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように把持装置１は、基部８０と、その基部８０に取り付けられた支持部７０ａ，７０ｂ（以下、総称する場合は「支持部７０」と称する。）と、支持部７０ａ，７０ｂに対応して接続された把持部１０ａ，１０ｂ（以下、総称する場合は「把持部１０」と称する。）とを備えている。また、把持部１０には、弾性基材２０と、摺動基材３０が配置されている。把持される対象物９０は、本実施形態では筒形状を有するものとする。
【００２８】
把持装置１が設置される状態において、例えば、支持部７０は水平方向に沿って延在するものとし、その支持部７０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９０は鉛直方向に沿って延在する筒形状のものとし、対象物９０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。また、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。以下においては、このＸＹＺ直交座標系を参照して説明する。
【００２９】
支持部７０は、例えば、金属を材料とする板状の部材から構成され、支持部７０ａと支持部７０ｂとは、Ｙ方向において対向して配置されている。支持部７０は、基部８０に取り付けられ、Ｙ方向に向かい合って移動可能となっている。支持部７０において、基部８０とは反対側には、把持部１０が接続されている。支持部７０がＹ方向に移動することによって、Ｙ方向における支持部７０ａ，７０ｂの間隔が変化する。支持部７０ａ，７０ｂの間隔を狭めることで、把持部１０ａ，１０ｂの間に対象物９０を把持するとともに、把持部１０ａ，１０ｂから対象物９０に対してＹ方向に向かい合う把持力が加えられる。
【００３０】
把持部１０は、例えば、金属を材料とする板状の部材から構成され、Ｚ方向から見てＶ字型の形状を有している。換言すると、支持部７０の移動方向であるＹ方向に対して傾斜方向が異なる２つの面が配置された形状を有している。把持部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つの傾斜面（以下、「面１１」と称する。）を有している。把持部１０ａの２つの面１１を支持部７０ａ側から順に面１１ａ及び面１１ｂとし、把持部１０ｂの２つの面１１を支持部７０ｂ側から順に面１１ｃ及び面１１ｄと称する。なお、以下の説明において、これらを総称する場合は、単に面１１と称する。
【００３１】
把持部１０ａ，１０ｂは、面１１ａ及び面１１ｂと、面１１ｃ及び面１１ｄとが互いに向かい合うように配置されている。把持部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。把持部１０ａ，１０ｂのＹ方向における互いの間隔は、谷部１５ａ，１５ｂが対向する位置において最も大きくなっている。把持装置１は、把持部１０ａの面１１ａ及び面１１ｂ側と、把持部１０ｂの面１１ｃ及び面１１ｄ側との間に対象物９０を挟んで把持する。
【００３２】
把持部１０ａ，１０ｂの各面１１には、弾性基材２０が配置されている。これらの弾性基材２０がそれぞれ配置された面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対応させて、弾性基材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと称する。なお、以下の説明において、これらを総称する場合は、単に弾性基材２０と称する。
【００３３】
また、弾性基材２０において、把持部１０とは反対側の面に摺動基材３０が配置される。これらの摺動基材３０を、それぞれの弾性基材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに対応させて、摺動基材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと称する。なお、以下の説明において、これらを総称する場合は、単に摺動基材３０と称する。
【００３４】
摺動基材３０は、対象物９０に当接する部分であって、対象物９０を把持した際に対象物９０との摩擦抵抗を低減し、対象物９０を摺動させるためのものである。摺動とは、摺動基材３０と対象物９０（対象物１９０）とが滑って対象物９０が動くことを意味する。本実施形態の摺動基材３０は、６０μｍ程度の厚さを有するシート状であって、本実施形態では、例えば、摺動基材３０は、弾性基材２０と比べて、その表面の摩擦係数が低いアセテート樹脂で構成されている。また、弾性基材２０は、対象物９０に沿って変形し、摺動基材３０と対象物９０との接触面積を増加させることで確実に対象物９０の把持をするためのものである。
【００３５】
弾性基材２０は、２ｍｍ程度の厚さを有するシート状であって、本実施形態では、例えば、シリコンゴムなどで構成されている。また、弾性基材２０を構成する材料としてシリコンゴム、例えば、信越シリコーン製ＫＥ−１３０８を用いたが、把持をする対象物の大きさ、重さ、形状によって弾性係数や対象物との摩擦係数の異なる材料を適宜用いて良い。なお、摺動基材３０及び弾性基材２０の表面は、把持部１０ａ，１０ｂの各面に略平行に配置されているものである。
【００３６】
図１（ｂ）は、把持装置１によって対象物９０が最も安定した状態で把持されている位置を示している。以下の説明においては、この位置を所定の把持位置として「安定把持位置」と称する。図１（ｂ）において、Ｘ方向及びＹ方向における対象物９０の断面が円形である場合、Ｚ方向から見て、対象物９０の断面（円形）の中心が、把持部１０ａ，１０ｂの谷部１５ａ，１５ｂ相互を結ぶＹ方向に平行な線（不図示）の中央と略一致する位置が、安定把持位置となる。
【００３７】
安定把持位置において、対象物９０は、摺動基材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの４箇所と当接する。この時、対象物９０には、把持部１０ａ，１０ｂによる把持力が弾性基材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを介して摺動基材３０のそれぞれから略均一に加えられている。従って、安定把持位置では対象物９０に略均一に把持力が加えられているため安定して把持できる。他方、対象物９０を安定把持位置から外れた位置で把持すれば、対象物９０を把持し損ねたり、運ぶ途中で対象物９０が落下したりする可能性が高くなる。
【００３８】
（把持方法）
そこで、本実施形態に係る把持装置１を用いた対象物９０の把持方法を図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る把持装置１の把持方法を説明する図である。
【００３９】
図２（ａ）は、把持装置１によって対象物９０の把持を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によって対象物９０の把持をするにあたり、把持装置１に対して対象物９０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、実線で示す様な安定把持位置から外れた位置にある場合が多い。ここで、図２（ａ）は、対象物９０が安定把持位置から−Ｘ方向（基部８０とは反対の方向）に外れている場合の例を示している。
【００４０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）で示した安定把持位置から外れた状態から、安定把持位置へ対象物９０が移動して安定把持をした際の状態を示している。図２（ａ）の状態から把持力を加えると、対象物９０が安定把持位置から−Ｘ側に外れている場合、対象物９０は、摺動基材３０ｂ及び摺動基材３０ｄには当接するが、摺動基材３０ａ及び摺動基材３０ｃには当接しない。
【００４１】
この時、摺動基材３０ｂ及び摺動基材３０ｄ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９０には、把持部１０より加えられる把持力としてＹ方向に向かい合う成分の力と、面１１ｂと面１１ｄとの間隔が広がる方向、即ち基部８０の方向であるＸ方向成分の力とが作用する。
また、摺動基材３０と把持部１０との間に弾性基材２０が配置されているため、薄いシート状の摺動基材３０と弾性基材２０とが対象物９０に沿って変形し、対象物９０との当接（接触）面積が増すことで、対象物９０の落下等を抑制することができる。また、把持力によってＸ方向成分の力が作用することから対象物９０は、摺動基材３０と当接する面において、そのＸ方向成分の力によってＸ方向に摺動することが可能である。よって、把持力を加えるにともなって、図２（ｂ）に黒い太線の矢印で示すように、対象物９０を＋Ｘ方向に移動させる力が作用し、対象物９０が摺動することで所定の把持位置である安定把持位置で対象物９０を把持することができる。
【００４２】
図３は、把持装置１で鋭角部１９１を有する対象物１９０、例えば歯車を把持した場合の状態を示している。上述の断面が円形状の対象物９０と同様に、対象物１９０を把持した時は安定把持位置から外れた位置で把持されることが多い。図３において、対象物１９０は、図２と同様に安定把持位置から−Ｘ側に外れて把持している状態を示している。対象物１９０に把持力を加えた場合、安定把持位置から−Ｘ側に外れているため、対象物１９０は、摺動基材３０ｂ及び摺動基材３０ｄに当接するが、摺動基材３０ａ及び摺動基材３０ｃには当接しない。
【００４３】
ここで、対象物１９０には、把持部１０より加えられる把持力としてＹ方向に向かい合う成分の力によって、傾斜面である面１１ｂと面１１ｄとの間隔が広がる方向、即ち、基部８０の方向であるＸ方向成分の力が作用する。この時、摺動基材３０は、対象物１９０に対して摺動性が良好、換言すると対象物１９０に対する摩擦係数が小さい。このことから、断面形状が円形状の対象物９０を把持した時と同様に、対象物１９０に加えられる把持力によって、摺動基材３０と当接する対象物１９０が摺動する。
従って、図３に黒い太線の矢印で示すように、鋭角部１９１を有する対象物１９０を把持する把持装置１は、その対象物１９０を＋Ｘ方向に摺動させる力が作用することで所定の把持位置である安定把持位置で把持することができる。
【００４４】
図４は、本実施形態に係る把持装置１の把持部１０と、その把持部１０に配置された弾性基材２０と摺動基材３０との配置を示す模式図であって、Ｚ方向から上面視したものである。把持部１０において、対象物９０（対象物１９０）を把持する方向であるＹ方向の面１１には、弾性基材２０が配置されている。さらに、弾性基材２０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向には、摺動基材３０が配置されている。
なお、本実施形態の把持装置１は、２つの支持部７０と把持部１０とから構成されているが、２つに限定されることなく、３つ以上の支持部７０と把持部１０とから構成し対象物９０を把持しても良い。
【００４５】
上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【００４６】
この様な把持装置１によれば、把持部１０は一定方向の傾斜する面１１を有し、その面１１に配置された摺動基材３０を介して対象物９０に把持力を加えることで、把持力に反作用する力が生じ、その力によって、一定方向に対象物９０を摺動させ、安定把持位置に移動させることができる。
また、対象物９０が安定把持位置に移動した後、把持部１０に配置された弾性基材２０と摺動基材３０とが、対象物９０に把持力を加えることで、その対象物９０の形状に沿って変形し、対象物９０の安定した把持が可能となる。また、鋭角部１９１を有する対象物１９０を保持する場合、対象物１９０と摺動基材３０との間の摩擦係数が低いため、対象物１９０へ加えられる把持力と、把持部１０に傾斜を有する面１１によって、対象物１９０を一定方向に摺動させることができる。
従って、把持装置１において所定の把持位置と異なる位置で対象物９０，１９０を把持した場合でも、所定の把持位置である安定把持位置へ対象物９０，１９０を移動させ、安定して把持をすることができる把持装置１を提供することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る把持装置について説明をする。図５は、本実施形態に係る把持装置２の概略構成を示す図である。詳しくは、図５（ａ）は把持装置２を上方から見た図である。また、図５（ｂ）は、把持装置２を側面から見た側面図である。図５（ｃ），（ｄ）は、把持部１０に配置される感圧基材４０の構成を示す模式図である。また、図６は、本実施形態に係る把持装置２の把持部１０と、その把持部１０に配置された感圧基材４０と弾性基材２０と摺動基材３０との配置を示す模式図で、Ｚ方向から上面視したものである。
【００４８】
（把持装置）
図５（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８０と、支持部７０ａ，７０ｂと、把持部１０ａ，１０ｂとが配置され、把持部１０ａ，１０ｂの面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれには、圧力検出素子ＰＳから構成される感圧基材４０が配置されている。
より詳しくは、図６に示す様に、把持部１０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向の面１１には、感圧基材４０が配置されている。また、感圧基材４０において対象物９０を把持する方向であるＹ方向には、弾性基材２０が配置されている。さらに、弾性基材２０において対象物９０を把持する方向であるＹ方向には、摺動基材３０が配置されている。
【００４９】
本実施形態の把持装置２は、第１実施形態で説明をした把持装置１と同様に、対象物９０に対して把持部１０がＹ方向に向かい合って移動することで把持力が加えられる。これによって、把持部１０に配置された摺動基材３０と対象物９０とが当接する。また、摺動基材３０と把持部１０との間には弾性基材２０が配置されているため、把持力に応じて対象物９０の形状に沿って弾性変形し、摺動基材３０と対象物９０との接触面積を増加させることができる。さらに、把持部１０と弾性基材２０との間には感圧基材４０が配置され、摺動基材３０と弾性基材２０とを介して対象物９０に加えられる把持力に反作用する力が伝達され、その力を感圧基材４０で検出する。
【００５０】
図５に戻り、図５（ｂ）に示す様に、感圧基材４０を構成する圧力検出素子ＰＳは、把持部１０の各面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。本実施形態に係る感圧基材４０は、対象物９０へ作用する把持力に反作用する力の大きさを検出することができる。なお、その他の構成及び把持方法は、第１実施形態で説明をした把持装置１と同様であるため、同様の部分には同じ符号を付して説明は簡略または省略とする。
【００５１】
（感圧基材の構成）
感圧基材４０は、把持部１０ａ，１０ｂにおいて、対象物９０と当接（接触）している位置と、その対象物９０へ加えられる把持力に反作用する力の大きさとを検出するために配置されている。図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、感圧基材４０は、圧力検出素子ＰＳから構成されている。例えば、感圧基材４０は複数の圧力検出素子ＰＳで構成される場合、その圧力検出素子ＰＳは、基板４１と、基板４１上に順に配置された第２の電極４４と感圧層４３と第１の電極４２とを一単位として構成される。また、感圧基材４０には、アレイ（複数）状に圧力検出素子ＰＳが配置されるため、基板４１や第１の電極４２や感圧層４３などは、そのアレイ内で共通に配置されている。なお、図５（ｃ）は感圧基材４０（第１の電極４２）の表面から見た模式的な平面図であり、図５（ｄ）は感圧基材４０の模式的な断面図である。
【００５２】
圧力検出素子ＰＳの感圧層４３には、ゴム等の弾性体を用いている。本実施形態では、感圧導電ゴム、例えば、感圧導電性エラストマー等から構成されている。
【００５３】
圧力検出素子ＰＳは、その圧力検出素子ＰＳ（第１の電極４２の表面）に対象物９０から反作用する力が加えられると、その力が加えられる前と比べて、第１の電極４２と、第２の電極４４との間に配置された感圧層４３が弾性変形し、第１の電極４２と第２の電極４４との間隔が短くなる。このため、第１の電極４２と第２の電極４４との間の電気抵抗値が小さくなる。よって、この電気抵抗値の変化に基づいて、把持力によって対象物９０から反作用する力の大きさを圧力検出素子ＰＳから構成される感圧基材４０で検出することができる。
【００５４】
なお、感圧基材４０を構成する圧力検出素子ＰＳは、感圧導電ゴムを用いた感圧方式に限定されることなく、感圧層４３に誘電材料を用いて静電容量値の変化により力の大きさを検出する静電容量方式の圧力検出素子ＰＳから構成される感圧基材４０であってもよい。
【００５５】
（力の大きさの検出方法）
本実施形態の把持装置２の把持部１０ａ，１０ｂの各面１１には、例えば、１６個の圧力検出素子ＰＳを備えた感圧基材４０が配置されている。感圧基材４０は、各面１１のＺ方向及びＹ方向における１６箇所の異なる位置のそれぞれにおいて、把持力によって対象物９０から反作用する力の大きさを検出することで、対象物９０の把持位置を検出することができる。
【００５６】
ここで対象物９０の把持位置の検出は、把持力による反作用する力が作用していない状態、即ち、対象物９０を把持していない状態における力（圧力）を基準とし、予め対象物９０を安定把持位置で把持したときの、把持部１０ａ，１０ｂの感圧基材４０を構成する各圧力検出素子ＰＳで検出される力の分布を図示しない制御部で記憶しておく。そして、対象物９０に把持力を加えた時に各圧力検出素子ＰＳで検出された力の分布を、予め制御部で記憶されていた力の分布と比較することで、その時の対象物９０の把持位置を検出することができる。
【００５７】
これにより、対象物９０の把持位置が安定把持位置以外に偏っている場合は、把持力の強弱を制御部で制御し、対象物９０を安定把持位置へ摺動させて安定した状態で把持をする。
【００５８】
上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な把持装置２によれば、把持部１０は一定方向の傾斜する面１１を有し、その面１１に配置された摺動基材３０を介して対象物９０に把持力を加えることで、把持力に反作用する力が生じ、その力によって、一定方向に対象物９０を摺動させ、安定把持位置に移動させることができる。また、対象物９０が安定把持位置に移動した後、把持をする対象物９０に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材３０と弾性基材２０とを介して感圧基材４０に伝搬される。伝搬された反作用する力は感圧基材４０に配置された圧力検出素子ＰＳによって、その力の大きさを検出することができる。また、検出された力の大きさの分布を検出することができる。
このことによって、把持されている対象物９０の把持位置と、把持力に反作用する力とを検出することができる。
従って、把持装置２において所定の把持位置と異なる位置で対象物９０，１９０を把持した場合でも、所定の把持位置である安定把持位置へ対象物９０，１９０を移動させ、検出された把持位置と、把持力に反作用する力とに基づいて把持力を調節し、安定した把持をすることができる把持装置２を提供することができる。
【００５９】
また、この様な把持装置２によれば、把持をする対象物９０に把持力を加えた時に反作用する力が感圧基材４０を構成する圧力検出素子ＰＳに配置された第１の電極４２に加えられる。この時、第１の電極４２と第２の電極４４とに挟持されている感圧層４３が、その第１の電極４２に加えられる力によって圧縮変形する。
このことによって、例えば、感圧層４３が導電性ゴムで構成されている場合、第１の電極４２に加えられる力によって、第１の電極４２と第２の電極４４とに挟持されている感圧層４３が圧縮変形する。よって、第１の電極４２と第２の電極４４と間隔が狭まり、両電極間の電気抵抗値は、反作用する力が加えられる前と比べて小さくなる。
従って、電気抵抗の変化によって対象物９０から反作用する力を検出することができる感圧基材４０が配置された把持装置２を提供することができる。
【００６０】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る把持装置について説明をする。図７は、本実施形態に係る把持装置３の把持部１０の構成を示す模式図である。詳しくは、図７（ａ）は、本実施形態に係る把持装置３の把持部１０と、その把持部１０の面１１に配置された感圧基材４０と、弾性基材１２０と、摺動基材３０との配置を示す模式図であって、Ｚ方向から上面視したものである。図７（ｂ），（ｃ）は、弾性基材１２０に形成された第１の突起体１２１（以下、単に「突起体１２１」と称する。）と、感圧基材４０を構成する圧力検出素子ＰＳとの配置を把持部１０の側面（Ｙ方向）から見た模式図である。
本実施形態の把持装置３は、第２実施形態で詳述をした把持装置２とは、把持部１０に配置された弾性基材１２０の形状、即ち突起体１２１が形成されている点が異なる。なお、その他の構成及び把持方法は第２実施形態で詳述をした把持装置２と同様であるため、同様の部分には同じ符号を付して説明は簡略又は省略とする。
【００６１】
（把持装置）
本実施形態に係る把持装置３は、第２実施形態で詳述し、図５（ａ）で示した把持装置２の構成と同様に、基部８０と、支持部７０ａ，７０ｂと、把持部１０ａ，１０ｂとを備え、把持部１０の面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれに感圧基材４０を備えている。
より詳しくは、図７（ａ）に示す様に、把持部１０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向の面１１には、圧力検出素子ＰＳから構成される感圧基材４０が配置されている。また、感圧基材４０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に弾性基材１２０が配置され、弾性基材１２０には、感圧基材４０と当接する面に突起体１２１が形成されている。さらに、弾性基材１２０において、突起体１２１が形成された面と反対であって、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に摺動基材３０が配置されている。また、摺動基材３０と把持部１０との間には弾性基材１２０が配置されているため、把持力に応じて対象物９０の形状に沿って弾性変形し、摺動基材３０と対象物９０との接触面積を増加させることができる。
【００６２】
弾性基材１２０は、２ｍｍ程度の厚さを有するシート状であって、その表面に感圧基材４０を構成する圧力検出素子ＰＳに対応して突起体１２１が形成されている。本実施形態では、例えば、弾性基材１２０と突起体１２１とは一体で形成され、シリコンゴムなどで構成されている。また、構成する材料としてシリコンゴム、例えば、信越シリコーン製ＫＥ−１３０８を用いたが、把持をする対象物の大きさ、重さ、形状、把持力に応じて反作用する力によって弾性係数や対象物との摩擦係数の異なる材料を適宜用いて良い。
【００６３】
突起体１２１は、複数の圧力検出素子ＰＳに対して一の突起体１２１が形成（配置）されている。本実施形態では、図７（ｂ）に示す様に、例えば、４つの圧力検出素子ＰＳの中心を基準点Ｐとして、その基準点Ｐを中心に１つの突起体１２１が配置されているものとして説明をする。
【００６４】
（力の大きさと方向との検出方法）
図７（ｂ）は、対象物９０が安定把持位置に移動した直後の突起体１２１の状態を示している。図７（ｂ）に示すように、対象物９０が安定把持位置に移動した直後、即ち対象物９０から反作用する力（Ｘ方向及びＺ方向に作用する力）が把持部１０に配置された摺動基材３０に作用していない時は、突起体１２１の頂部１２２が圧力検出素子ＰＳに当接しているが変形はしていない。この時、突起体１２１に加えられる力は、摺動基材３０と弾性基材１２０とをモジュール化した際の初期的な力である。また、この時、４つの圧力検出素子ＰＳでは、頂部１２２を介して弾性基材２０と摺動基材３０等をモジュール化した際の初期的な力が均等に圧力値として検出される。また、この時の各圧力検出素子ＰＳで検出される力（圧力値）は図示しない制御部に記憶されている。
【００６５】
次に、対象物９０が安定把持位置に移動した後、対象物９０から反作用する力が把持部１０に配置された摺動基材３０に作用する時、即ち、対象物９０に把持力が加えられた時には、その把持力に応じて反作用する力が摺動基材３０を介して弾性基材１２０に伝搬される。これによって、突起体１２１は、その頂部１２２が各圧力検出素子ＰＳに当接した状態でＹ方向に圧縮変形する。
【００６６】
図７（ｃ）は、安定把持位置において対象物９０に把持力が加えられ、その対象物９０を持ち上げた時の突起体１２１の状態を示している。対象物９０を持ち上げた場合には、図７（ｃ）に示すようにＺ方向（重力Ｍｇ方向）にその方向に生じる力に応じて突起体１２１が変形し、突起体１２１に加えられる力の重心Ｇは、その力が加えられていない時に位置していた基準点Ｐから移動する。また、突起体１２１に加えられる力の重心Ｇが移動することで、突起体１２１の頂部１２２は、その力の大きさと方向とに応じて変形し、各圧力検出素子ＰＳと当接する。よって、突起体１２１に加えられた力に応じた力（圧力値）が各圧力検出素子ＰＳで検出される。対象物９０を把持する前に制御部で記憶された力（圧力値）を基準として各圧力検出素子ＰＳで検出され力（圧力値）を比較をすることで、対象物９０の把持位置と対象物９０を持ち上げる際に把持部１０に作用する力の方向と大きさを検出し、対象物９０を安定して把持できるよう把持力及び把持装置３の姿勢を調節することができる。
【００６７】
上述した第３実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な把持装置３によれば、把持部１０は一定方向の傾斜する面１１を有し、その面１１に配置された摺動基材３０を介して対象物９０に把持力を加えることで、把持力に反作用する力が生じ、その力によって、一定方向に対象物９０を摺動させ、安定把持位置に移動させることができる。また、対象物９０が安定把持位置に移動した後、把持をする対象物９０に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材３０を介して弾性基材２０へ伝搬され、反作用する力に応じて弾性基材２０に配置された突起体１２１の頂部１２２が感圧基材４０と当接して弾性変形し、その力は感圧基材４０へ伝達される。突起体１２１の頂部１２２は、感圧基材４０に配置された複数の圧力検出素子ＰＳに当接した状態で圧縮変形する。対象物９０から作用する力が面１１平面方向へ作用する場合、突起体１２１の変形には偏りが生じる。即ち、突起体１２１へ加えられる力の重心Ｇは、力が加えられない時の位置からずれて反作用する力が作用する方向に移動する。すると、頂部１２２と圧力検出素子ＰＳとの当接は、突起体１２１の重心が移動した方向に相対的に多くなる。これにより、複数の圧力検出素子ＰＳのうち、重心が移動した方向に配置される圧力検出素子ＰＳで検出される力（圧力値）が大きくなる。
【００６８】
このことによって、反作用する力の大きさと方向とに応じて突起体１２１が変形し、その力が感圧基材４０に伝搬されることで、高精度かつ高感度に、対象物９０の把持位置と把持部１０に作用する力の方向と大きさとを検出することができる。
従って、検出された把持位置と、把持部１０に作用する力の方向と大きさとに基づいて把持力と把持姿勢調節し、対象物９０を安定して把持をすることができる把持装置３を提供することができる。
【００６９】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る把持装置について説明をする。図８は、本実施形態に係る把持装置４の把持部１０の構成を示す模式図である。詳しくは、本実施形態に係る把持装置４の把持部１０と、その把持部１０の面１１に配置された感圧基材４０と、突起基材５０と、弾性基材２０と、摺動基材３０との配置を示す模式図であって、Ｚ方向から上面視したものである。
本実施形態の把持装置４は、第３実施形態で詳述した把持装置３とは、突起体１２１を独立した突起基材５０に第２の突起体５１（以下、単に「突起体５１」と称する。）として形成されている点が異なる。なお、その他の構成及び把持方法は第３実施形態で詳述をした把持装置３と同様であるため、同様の部分には同じ符号を付して説明は簡略又は省略とする。
【００７０】
（把持装置）
本実施形態に係る把持装置４は、第２実施形態で詳述し、図５（ａ）で示した把持装置３の構成と同様に、基部８０と、支持部７０ａ，７０ｂと、把持部１０ａ，１０ｂとを備え、把持部１０の面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれに感圧基材４０を備えている。より詳しくは、図８に示す様に、把持部１０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向の面１１には、圧力検出素子ＰＳから構成される感圧基材４０が配置されている。また、感圧基材４０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に突起基材５０が配置され、突起基材５０には、感圧基材４０と当接する面に突起体５１が配置されている。さらに、突起基材５０において、突起体５１が配置された面と反対側の面であって、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に弾性基材２０と、さらに、弾性基材２０において、突起基材５０と対向する面の反対側の面には、摺動基材３０が配置されている。また、摺動基材３０と把持部１０との間には弾性基材２０が配置されているため、把持力に応じて対象物９０の形状に沿って弾性変形し、摺動基材３０と対象物９０との接触面積を増加させることができる。さらに、本実施形態では、反作用する力を感圧基材４０に伝達する突起基材５０が独立して配置されるため、把持をする対象物９０に加える把持力に応じて弾性基材２０の硬さなどの特性を選定することができる。
【００７１】
突起基材５０に形成された突起体５１は、感圧基材４０を構成する圧力検出素子ＰＳに対応して配置されている。この点は、第３実施形態で詳述した把持装置３における弾性基材１２０に配置された突起体１２１が、圧力検出素子ＰＳに対応して配置されることと同様である。なお、本実形態の突起基材５０と突起体５１とは、弾性基材２０と比べて弾性係数の低い材料で構成されている。突起基材５０と突起体５１とは、例えば、一体で形成され、その材料としてシリコンゴムなどを用いる。また、突起基材５０と突起体５１とを構成する材料としてシリコンゴム、例えば、信越シリコーン製ＫＥ−１２を用いたが、把持をする対象物の大きさ、重さ、形状によって弾性係数や対象物との摩擦係数の異なる材料を適宜用いて良い。
【００７２】
突起体５１は、複数の圧力検出素子ＰＳに対して一の突起体５１が配置されている。本実施形態では、前述の第３実施形態の図７（ｂ）に示した突起体１２１と同様に、例えば、４つの圧力検出素子ＰＳの中心を基準点Ｐとして、その基準点Ｐを中心に１つの突起体５１が配置されているものとして説明をする。
【００７３】
（力の大きさと方向との検出方法）
対象物９０が安定把持位置に移動した直後は、対象物９０から反作用する力が把持部１０に配置された摺動基材３０に作用。この時の突起体５１は、その頂部５２が圧力検出素子ＰＳに当接しているが変形はしていない。この時、突起体１２１に加えられる力は、摺動基材３０と突起基材５０とをモジュール化した際の初期的な力が作用する。作用する力の重心Ｇは、基準点と重なる位置となる。また、この時の各圧力検出素子ＰＳで検出される力（圧力値）は、図示しない制御部に記憶されている。
【００７４】
次に、対象物９０が安定把持位置に移動した後、対象物９０から反作用する力が把持部１０に配置された摺動基材３０に作用する時、即ち、対象物９０に把持力が加えられた時には、その把持力に応じて反作用する力が摺動基材３０を介して弾性基材２０と突起基材５０に伝搬される。
これによって、突起体５１は、その頂部５２が各圧力検出素子ＰＳに当接した状態でＹ方向に圧縮変形する。
【００７５】
ここで対象物９０を把持した状態で持ち上げた場合、例えば、Ｚ方向（重力Ｍｇ方向）に向かって作用する力が作用する。この場合、前述の図７（ｃ）に示す突起体１２１と同様に突起体５１は、Ｚ方向に、その方向に作用する力に応じて変形し、突起体５１に加えられる力の重心Ｇは、その力が加えられていない時に位置していた基準点から移動する。
また、突起体５１に加えられる力の重心が移動することで、突起体５１の頂部５２は力の大きさと方向とに応じて変形し、各圧力検出素子ＰＳと当接する。頂部５２が突起体５１に加えられた力に応じた力（圧力値）が、各圧力検出素子ＰＳで検出される。対象物９０を把持する前に制御部で記憶された力（圧力値）を基準として各圧力検出素子ＰＳで検出され力（圧力値）の比較をすることで、対象物９０の把持位置と対象物９０を持ち上げる際に把持部１０に作用する力の方向と大きさとを検出し、対象物９０を安定して把持できるよう把持力及び把持装置４の姿勢を調節することができる。
【００７６】
上述した第４実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な把持装置４によれば、把持部１０は一定方向の傾斜する面１１を有し、その面１１に配置された摺動基材３０を介して対象物９０に把持力を加えることで、把持力に反作用する力が生じ、その力によって、一定方向に対象物９０を摺動させ、安定把持位置に移動させることができる。また、対象物９０が安定把持位置に移動した後、把持をする対象物９０に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材３０を介して弾性基材２０と突起基材５０に伝搬され、反作用する力に応じて突起基材５０に配置された突起体５１の頂部５２が感圧基材４０と当接して弾性変形し、その力は感圧基材４０に伝達される。
このことによって、突起体５１の頂部５２が感圧基材４０に当接した部分で検出された圧力値と、その圧力値の分布とから、反作用する力の大きさと、その方向とを検出することができる。また、感圧基材４０に力を伝達する突起基材５０が独立して配置されているため、弾性基材２０は、把持をする対象物９０と、その把持力に応じた弾性材料を選択して形成することができる。従って、対象物９０の特性に応じた弾性基材２０を用いることで、幅広い柔らかさや、形状や、重さの対象物９０を把持することができる把持装置４を提供することができる。
【００７７】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る把持装置について説明をする。図９は、本実施形態に係る把持装置５の把持部１０の構成を示す模式図である。詳しくは、図９（ａ）は、本実施形態に係る把持装置５の把持部１０と、その把持部１０の面１１に配置された感圧基材４０と、突起基材５０と、弾性基材２０と、摺動基材３０との配置を示す模式図であって、Ｚ方向から上面視したものである。図９（ｂ），（ｃ）は、突起基材５０に形成された突起体５１と、感圧基材４０を構成する圧力検出素子ＰＳとの配置を把持部１０の側面（Ｙ方向）から見た模式図である。
本実施形態の把持装置５は、第４実施形態に詳述した把持装置４とは、突起基材５０に配置された突起体５１の配置方向が異なる。なお、その他の構成及び把持方法は第４実施形態で詳述をした把持装置４と同様であるため、同様の部分には同じ符号を付して説明は簡略又は省略とする。
【００７８】
（把持装置）
本実施形態に係る把持装置５は、第２実施形態で詳述し、図５（ａ）で示した把持装置２の構成と同様に、基部８０と、支持部７０ａ，７０ｂと、把持部１０ａ，１０ｂとを備え、把持部１０の面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれに感圧基材４０を備えている。
より詳しくは、図９（ａ）に示す様に、把持部１０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向の面１１には、圧力検出素子ＰＳから構成される感圧基材４０が配置されている。また、感圧基材４０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に突起基材５０が配置され、突起基材５０には、感圧基材４０と当接する面の反対側の面に突起体５１が配置されている。また、突起基材５０において、突起体５１が形成された面であって、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に弾性基材２０が配置されている。さらに、弾性基材２０において、突起基材５０と対向する面の反対側の面には、摺動基材３０が配置されている。また、摺動基材３０と把持部１０との間には弾性基材２０が配置されているため、把持力に応じて対象物９０の形状に沿って弾性変形し、摺動基材３０と対象物９０との接触面積を増加させることができる。また、反作用する力を感圧基材４０に伝達する突起基材５０が独立して配置されるため、把持をする対象物９０に加える把持力に応じて弾性基材２０の硬さなどの特性を選定することができる。
【００７９】
突起基材５０は、感圧基材４０を構成する圧力検出素子ＰＳに対応して突起体５１が形成されている。本実形態の突起基材５０は、例えば、シリコンゴム等を用いて突起体５１と一体成形によって形成されている。
【００８０】
突起体５１は、複数の圧力検出素子ＰＳに対して一の突起体５１が配置される。また、突起体５１の配置は、その突起体５１の突起体基部５３が複数の圧力検出素子ＰＳに当接するように配置される。本実施形態では、図９（ｂ）に示す様に、例えば、４つの圧力検出素子ＰＳの中心を基準Ｐ点として、その基準点Ｐを中心に１つの突起体５１が配置され、その突起体５１の突起体基部５３が４つの圧力検出素子ＰＳに跨がって当接する様に配置されているものとして説明をする。
【００８１】
（力の大きさと方向との検出方法）
図９（ｂ）は、対象物９０が安定把持位置に移動した直後の突起体５１の状態を示している。図９（ｂ）に示すように、対象物９０が安定把持位置に移動した直後、即ち、対象物９０から反作用（Ｘ方向及びＺ方向に作用する力）する力が把持部１０に配置された摺動基材３０に作用していない時は、突起体５１は、その頂部５２が弾性基材２０（図９（ｂ）においては、図示省略）に当接しているが変形はしていない。なお、図９（ｂ）、（ｃ）において頂部５２を示す網点は、その頂部５２と弾性基材２０とが当接する範囲を模式的に示すものである。
【００８２】
対象物９０が安定把持位置に移動した直後において、突起体５１に加えられる摺動基材３０と弾性基材１２０とをモジュール化した際の初期的な力が作用する。作用する力の重心Ｇは、基準点Ｐと重なる位置となる。また、この時、突起体基部５３を介して４つの圧力検出素子ＰＳでは、弾性基材２０や摺動基材３０等のモジュール化した際の初期的な力が均等に圧力値として検出される。また、この時の各圧力検出素子ＰＳで検出された力（圧力値）は図示しない制御部に記憶されている。
【００８３】
次に、対象物９０が安定把持位置に移動した後、対象物９０から反作用する力が把持部１０に配置された摺動基材３０に作用する時、即ち、対象物９０に把持力が加えられた時には、その把持力に応じて反作用する力は摺動基材３０を介して突起基材５０に伝搬される。突起体５１は、その頂部５２が弾性基材２０に当接した状態でＹ方向に圧縮変形する。
【００８４】
図９（ｃ）は、安定把持位置において対象物９０に把持力が加えられ、その対象物９０を持ち上げたときの突起体５１の状態を示している。対象物９０を持ち上げた場合には、Ｚ方向（重力Ｍｇ方向）に力が作用し、突起体５１に加えられる力の重心Ｇが、その力が加えられていない時に位置していた基準点Ｐから移動する。また、突起体５１に加えられる力の重心Ｇが移動することで、突起体５１の頂部５２はその力の大きさと方向とに応じて変形し、弾性基材２０と当接する。
【００８５】
図９（ｃ）に示すようにＺ方向に突起体５１は変形し、変形に応じた力が突起体基部５３に伝搬される。突起体基部５３に伝搬された力は、その突起体基部５３と当接する各圧力検出素子ＰＳでＺ方向に作用する力に応じた力（圧力値）として検出されて制御部で記憶される。各圧力検出素子ＰＳで検出され力（圧力値）は、対象物９０を把持する前に制御部で記憶された力（圧力値）を基準として比較をすることで、対象物９０の把持位置を検出し、対象物９０を安定して把持できるよう把持力及び把持装置５の姿勢を調節することができる。
【００８６】
上述した第５実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な把持装置５によれば、把持部１０は一定方向の傾斜する面１１を有し、その面１１に配置された摺動基材３０を介して対象物９０に把持力を加えることで、把持力に反作用する力が生じ、その力によって、一定方向に対象物９０を摺動させ、安定把持位置に移動させることができる。また、対象物９０が安定把持位置に移動した後、把持をする対象物９０に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材３０を介して弾性基材２０と突起基材５０及び突起基材５０に配置された突起体５１とに伝搬され、反作用する力に応じて突起体５１の頂部５２が弾性基材２０と当接して弾性変形する。突起体５１に伝搬された力は、その突起体５１の突起体基部５３、即ち、突起基材５０へ弾性変形に応じた力を伝搬し、突起基材５０と当接する感圧基材４０に伝搬される。
突起体５１の頂部５２は、弾性基材２０に当接した状態で圧縮変形する。対象物９０から作用する力が面１１平面方向へ作用する場合、突起体５１の変形には偏りが生じる。即ち、突起体５１へ加えられる力の重心Ｇは、力が加えられない時の位置からずれて反作用する力が作用する方向に移動する。すると、頂部５２と弾性基材２０との当接は、突起体５１の重心が移動した方向に相対的に多くなる。
【００８７】
これによって、突起体５１の変形に応じた力が伝搬される突起体基部５３は、当接する複数の圧力検出素子ＰＳのうち、重心が移動した方向に配置される圧力検出素子ＰＳで検出される圧力値が大きくなる。
このことによって、反作用する力が加えられる前に検出された圧力値と、その力が加えられた後に検出された圧力値を比較することで、高精度かつ高感度に、対象物９０の把持位置と把持部１０に作用する力の方向と大きさを検出することができる。また、突起基材５０と感圧基材４０とが密接して配置されているため、反作用する力によって突起基材５０がずれることが抑制されるため、対象物９０の把持位置を検出する基準となる把持する前に作用する力の検出を、把持する毎に検出することを簡略することができる。
従って、検出された把持位置と、把持部１０に作用する力の方向と大きさとに基づいて把持力と把持姿勢調節し、所定の把持位置である安定把持位置へ対象物９０を移動させる繰り返しサイクルを短縮して把持をすることができる把持装置５を提供することができる。
【００８８】
（第６実施形態）
第６実施形態に係る把持装置について説明をする。図１０は、本実施形態に係る把持装置６又は把持装置７の把持部１０の構成を示す模式図である。詳しくは、本実施形態に係る把持装置６又は把持装置７の把持部１０と、その把持部１０の面１１に配置された感圧基材４０と、突起基材５０と、分散基材６０と、弾性基材２０と、摺動基材３０との配置を示す模式図であって、Ｚ方向から上面視したものである。本実施形態の把持装置６又は把持装置７は、分散基材６０が配置されている点で、第４実施形態で説明をした把持装置４と異なる。なお、その他の構成及び把持方法は第４実施形態、又は第５実施形態で詳述をした把持装置４、又は把持装置５と同様であるため、同様の部分には同じ符号を付して説明は簡略又は省略とする。
【００８９】
（把持装置）
本実施形態に係る把持装置６は、第２実施形態で詳述し、図５（ａ）で示した把持装置２の構成と同様に、基部８０と、支持部７０ａ，７０ｂと、把持部１０ａ，１０ｂとを備え、把持部１０の面１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれに感圧基材４０を備えている。
より詳しくは、図１０（ａ）に示す様に、把持部１０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向の面１１には、圧力検出素子ＰＳから構成される感圧基材４０が配置されている。また、感圧基材４０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に突起基材５０が配置され、突起基材５０おいて、感圧基材４０と当接する面に突起体５１が配置（形成）されている。また、突起基材５０において、突起体５１が配置された面と反対であって、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に分散基材６０が配置されている。また、分散基材６０において、突起基材５０と対向する面の反対側の面には、弾性基材２０が配置されている。さらに、弾性基材２０において対象物９０を把持する方向には摺動基材３０が配置されている。なお、図１０（ａ）に示す把持装置６は、第４実施形態で詳述をした把持装置４とは、分散基材６０が配置されている点で異なり、その他の構成は把持装置４と同様である。
【００９０】
また、図１０（ｂ）に示す把持装置７は、上述した突起基材５０に配置される突起体５１が、分散基材６０と当接する方向に配置されている。
より詳しくは、図１０（ｂ）に示す様に、把持部１０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向の面１１には、圧力検出素子ＰＳから構成される感圧基材４０が配置されている。また、感圧基材４０において、対象物９０を把持する方向であるＹ方向に突起基材５０が配置され、突起基材５０において、分散基材６０と当接する面に突起体５１が配置（形成）されている。また、突起基材５０において、突起体５１が配置された面と反対であって、対象物９０を把持する方向であるＹ方向の面は分散基材６０と対向して配置されている。また、分散基材６０において、突起基材５０と対向する面と反対側の面には、弾性基材２０が配置されている。さらに、弾性基材２０において、対象物９０を把持する方向には摺動基材３０が配置されている。なお、図１０（ｂ）に示す把持装置７は、第５実施形態で詳述をした把持装置５とは、分散基材６０が配置されている点で異なり、その他の構成は把持装置４と同様である。
【００９１】
本実施形態の把持装置６及び把持装置７に配置されている分散基材６０は、対象物９０から反作用する力を突起基材５０に分散させて伝達をするために設けられている。例えば、第１実施形態で詳述した鋭角部１９１を有する対象物１９０を把持した時に、鋭角部１９１が当接する部分から局部的に反作用する力が加わることがある。また、その力によって突起基材５０に配置される突起体５１の弾性変形が変形許容を上回り、突起体５１が損傷する場合がある。また、感圧基材４０に配置された圧力検出素子ＰＳにおいて、例えば、感圧基材４０の感圧層４３の弾性限界（検出限界）を上回る場合がある。そこで、突起基材５０と突起体５１に伝達される力を分散し、かかる突起体５１の変形許容と、圧力検出素子ＰＳの検出限界を上回ることを抑制する。
【００９２】
本実施形態の把持装置７は、摺動基材３０と把持部１０との間には弾性基材２０が配置されているため、把持力に応じて対象物９０の形状に沿って弾性変形し、摺動基材３０と対象物９０との接触面積を増加させることができる。本実施形態では、反作用する力を感圧基材４０に伝達する突起基材５０が独立して配置されるため、把持をする対象物９０に加える把持力に応じて弾性基材２０の硬さなどの特性を選定することができる。
【００９３】
（力の大きさと方向との検出方法）
図１０（ａ）に示す把持装置６における対象物９０から反作用する力の大きさと方向との検出方法は、第４実施形態の把持装置４と同様である。対象物９０が安定把持位置に移動した直後は、突起体５１の頂部５２が圧力検出素子ＰＳに当接しているが変形はしない。この時、突起体５１に加えられる摺動基材３０と弾性基材２０と分散基材６０と突起基材５０とをモジュール化した際の初期的な力の重心は、基準点と重なる位置となる。
また、この時の各圧力検出素子ＰＳで検出される力（圧力値）は図示しない制御部に記憶されている。
【００９４】
次に、対象物９０が安定把持位置に移動した後、対象物９０から反作用する力が把持部１０に配置された摺動基材３０に作用する時、即ち、対象物９０に把持力が加えられた時には、その把持力に応じて反作用する力が対象物９０から作用し、摺動基材３０と弾性基材２０と分散基材６０とを介して突起基材５０に伝搬される。例えば、第１実施形態で詳述した鋭角部１９１を有する対象物１９０を把持した場合には、摺動基材３０等を介して対象物１９０から局部的に反作用する力が加わる。そこで、反作用する力が局部的に作用する部分に配置される突起体５１の弾性変形が変形の許容を上回らないように、分散基材６０でその力を周囲に分散させて伝搬させる。これによって、突起体５１は、その頂部５２が各圧力検出素子ＰＳに当接した状態でＹ方向に圧縮変形する。
【００９５】
対象物９０を持ち上げた場合には、例えば、Ｚ方向（重力Ｍｇ方向）に向かって力が作用した場合には、図７（ｃ）に示す突起体１２１と同様に突起体５１は、Ｚ方向にその方向に作用した力に応じて突起体５１が変形し、突起体５１に加えられる力の重心Ｇは、その力が作用していない時に位置していた基準点から移動する。
また、突起体５１に加えられる力の重心Ｇが移動することで、突起体５１の頂部は力の大きさと方向とに応じて変形し、各圧力検出素子ＰＳと当接する。頂部５２が突起体５１に加えられた力に応じた力（圧力値）が各圧力検出素子ＰＳで検出される。各圧力検出素子ＰＳで検出され力（圧力値）は、対象物９０を把持する前に制御部で記憶された力（圧力値）を基準として比較をすることで、対象物９０を持ち上げる際に把持部１０に作用する力の方向と大きさを検出し、対象物９０を安定して把持できるよう把持力及び把持装置３の姿勢を調節することができる。
【００９６】
図１０（ｂ）に示す把持装置７における対象物９０から反作用する力の大きさと方向との検出方法は、第５実施形態の把持装置５と同様である。対象物９０が安定把持位置に移動した直後は、突起体５１は、その頂部５２が分散基材６０に当接しているが変形はしない。この時、突起体５１に加えられる摺動基材３０と弾性基材２０と分散基材６０と突起基材５０とをモジュール化した際の初期的な力の重心は、基準点と重なる位置となる。
また、この時の各圧力検出素子ＰＳで検出される力（圧力値）は図示しない制御部に記憶されている。
【００９７】
次に、対象物９０が安定把持位置に移動した後、対象物９０から反作用する力が把持部１０に配置された摺動基材３０に作用する時、即ち、対象物９０に把持力が加えられた時には、その把持力に応じて反作用する力が対象物９０から作用し、分散基材６０等を介して突起基材５０と突起体５１とに伝搬する。
突起体５１は、その頂部５２が分散基材６０に当接した状態でＹ方向に圧縮変形する。
【００９８】
次に、対象物９０を持ち上げた場合、例えば、Ｚ方向に向かって作用する力が生じた場合には、突起体５１に加えられる力の重心Ｇは、その力が作用していない時に位置していた基準点から移動する。また、突起体５１に作用する力の重心Ｇが移動することで、突起体５１の頂部５２は作用する力の大きさと方向とに応じて変形し、分散基材６０と当接する。
【００９９】
ここで突起体５１はＺ方向に変形し、その力と変形に応じた力が突起体基部５３に伝達される。突起体基部５３に伝達された力は、その突起体基部５３と当接する各圧力検出素子ＰＳでＺ方向に向かう力に応じた力（圧力値）として検出され、制御部で力（圧力値）を記憶される。
各圧力検出素子ＰＳで検出され力（圧力値）は、対象物９０を把持する前に制御部で記憶された力（圧力値）を基準として比較をすることで、対象物９０の把持位置を検出し、対象物９０を安定して把持できるよう把持力及び把持装置６及び把持装置７の姿勢を調節することができる。
【０１００】
上述した第６実施形態によれば、以下の効果が得られる。
【０１０１】
この様な把持装置６及び把持装置７によれば、把持をする対象物９０に把持力を加えた時に反作用する力は、摺動基材３０を介して弾性基材２０と分散基材６０に伝搬される。分散基材６０は、弾性基材２０から伝搬された力を分散して突起基材５０へその力を伝搬する。
このことによって、例えば、鋭角部１９１を有する対象物１９０を把持した時に、反作用する力がその鋭角部１９１（鋭角部分）に集中し、局部的に摺動基材３０を介して弾性基材２０へ伝搬された時に、その力を分散基材６０で分散することで、突起基材５０に配置された突起体５１の損傷を抑制することができる。また、感圧基材４０において局部的に力が伝搬されることによって、反作用する力の検出限界を上回ることを抑制することができる。また、対象物の鋭角部１９１（鋭角部分）が弾性基材２０に強くめり込む（沈み込む）ことを抑制することができる。
従って、把持をする対象物９０（対象物１９０）の形状に依存することなく、対象物９０を摺動させることで所定の把持位置へ移動させ、安定して対象物９０を把持することができる把持装置６及び把持装置７を提供することができる。
【０１０２】
（ロボット）
次に、上記各実施形態の把持装置１から把持装置７のいずれかを備えたロボットの一実施例の概略構成を説明する。図１１は、ロボットの一実施例の概略構成を示す模式図である。
【０１０３】
図１１に示すように、本実施例に係るロボット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から把持装置６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から把持装置７のいずれかが取り付けられている。
【０１０４】
本実施例に係るロボット１００によれば、上述した把持装置１から把持装置７のいずれかを備えているので、対象物９０（対象物１９０）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９０を把持し損ねることや、対象物９０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。
【符号の説明】
【０１０５】
１〜７…把持装置、１０，１０ａ，１０ｂ…把持部、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…面、１５ａ，１５ｂ…谷部、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…弾性基材、１２０…弾性基材、１２１…突起体、１２２…頂部、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ…摺動基材、４０…感圧基材、４１…基板、４２…第１の電極、４３…感圧層、４４…第２の電極、５０…突起基材、５１…突起体、５２…頂部、５３…突起体基部、６０…分散基材、７０，７０ａ，７０ｂ…支持部、８０…基部、９０…対象物、１９０…対象物、１９１…鋭角部、１００…ロボット、２００…アーム、３００…アーム、４００…基部。
【図１】
2013123769.tif 000003
【図２】
2013123769.tif 000004
【図３】
2013123769.tif 000005
【図４】
2013123769.tif 000006
【図５】
2013123769.tif 000007
【図６】
2013123769.tif 000008
【図７】
2013123769.tif 000009
【図８】
2013123769.tif 000010
【図９】
2013123769.tif 000011
【図１０】
2013123769.tif 000012
【図１１】
2013123769.tif 000013