(57)【要約】【課題】対象物を確実に把持するロボット、ロボット用ハンドを提供すること。【解決手段】所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部と、前記第一指部及び前記第二指部を支持する基部とを備え、前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている。【選択図】図２３
2013180366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部と、
前記第一指部及び前記第二指部を支持する基部と
を備え、
前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、
前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、
前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている
ロボット。
【請求項２】
前記第二部分は、前記第一指部及び前記第二指部の対向方向であって前記対象物の移動方向上に突出する鍔部を有する
請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記鍔部は、前記所定の平面に平行な平面部を前記第一部分側に有する
請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記鍔部は、前記第一方向に互いに対向する面に切り欠き部を有する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のロボット。
【請求項５】
前記第一部分及び前記第二部分のうち少なくとも一方は、板状である
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
前記第一部分及び前記第二部分のうち板状の部分は、厚さが同じである
請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記第一部分及び前記第二部分は、互いに分離可能に固定されている
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のロボット。
【請求項８】
前記第二部分は、前記一対の指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する第二当接面を有し、
前記当接面及び前記第二当接面は、前記所定の平面に平行であって前記第一方向に直交する第三方向の両端部が中央部に対して突出するように設けられた凹部を有する
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のロボット。
【請求項９】
所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部を備え、
前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、
前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、
前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている
ロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット及びロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造現場等では、スカラロボットや多軸ロボット等が、製品の組み立てや検査等に用いられている。製品の組み立てや検査を行うときに物体を運搬する場合、ロボットは、物体を吸着したり、アームにより把持したりする。
【０００３】
このような産業用ロボットにおいては、自動組立その他の作業工程において、不特定で多様な姿勢をとる対象物を所定の姿勢で効率的に掴み取ることが要求されている。例えば、特許文献１のロボットでは、対象物を把持するチャック機構が回転機構によってチャック自身を支持する中心軸周りに正逆回転可能とされ、更に、回転機構自身が首振り機構によって下向きの所定角度範囲内で回転可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７８３１２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に記載の発明では、対象物が例えば小型及び軽量であると、カメラを用いて対象物の位置及び姿勢を正確に検出することが困難となり、対象物を把持するチャック機構の正確な位置決めを行うことができない場合がある。チャック機構の正確な位置決めを行うことができないと、把持動作時に対象物とチャック機構とが意図しない場所で接触するおそれがある。その場合、対象物が軽量であるため、対象物が意図しない方向に動いてしまい、対象物を所望の位置で保持することができない場合や、対象物が把持空間から飛び出してしまうことがある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、対象物を確実に把持するロボット、ロボット用ハンドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るロボットは、所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部と、前記第一指部及び前記第二指部を支持する基部とを備え、前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている。
【０００８】
本発明によれば、第一指部及び第二指部が、所定の平面に直交する方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、第一部分には一対の指部が対象物を把持した状態で対象物に当接する当接面が設けられており、当接面が第二方向において第二部分から第二部分とは反対側の端辺にかけて第一指部及び第二指部の対向方向に突出するように、所定の平面に対して第二方向に傾いているので、一対の指部が対象物を把持したときに、第二方向において対象物を一対の指部の内部に取り込むことができる。これにより、対象物を確実に把持することができる。
【０００９】
上記のロボットにおいて、前記第二部分は、前記第一指部及び前記第二指部の対向方向であって前記対象物の移動方向上に突出する鍔部を有することが好ましい。  
本発明によれば、一対の指部によって対象物を把持する際に、対象物が第二方向に移動するのを規制することができる。これにより、対象物が第二方向に飛び出してしまうことを抑制することができる。
【００１０】
上記のロボットにおいて、前記鍔部は、前記所定の平面に平行な平面部を前記第一部分側に有することが好ましい。  
本発明によれば、鍔部が所定の平面に平行な平面部を第一部分側に有するので、対象物を所定の平面に平行な平面で支持することができる。
【００１１】
上記のロボットにおいて、前記鍔部は、前記第一方向に互いに対向する面に切り欠き部を有することが好ましい。  
本発明によれば、鍔部が第一方向に互いに対向する面に切り欠き部を有するので、当該切り欠き部において対象物の一部を挟むことができる。これにより、一対の指部の把持態様の幅が広がることになる。
【００１２】
上記のロボットにおいて、前記第一部分及び前記第二部分のうち少なくとも一方は、板状であることが好ましい。  
本発明によれば、第一部分及び第二部分のうち少なくとも一方が板状であるので、狭いスペースにおいても、効率的に一対の指部の把持動作を行わせることができる。
【００１３】
上記のロボットにおいて、前記第一部分及び前記第二部分のうち板状の部分は、厚さが同じであることが好ましい。  
本発明によれば、第一部分及び第二部分のうち板状の部分は、厚さが同じであるので、狭いスペースにおいても、効率的に一対の指部の把持動作を行わせることができる。
【００１４】
上記のロボットにおいて、前記第一部分及び前記第二部分は、互いに分離可能に固定されていることが好ましい。  
本発明によれば、第一部分及び第二部分が互いに分離可能に固定されているので、第一部分及び第二部分を別個に製造することができる。これにより、第一部分及び第二部分を一体的に製造した場合に比べて、製造コストを低減することができる。
【００１５】
上記のロボットにおいて、前記第二部分は、前記一対の指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する第二当接面を有し、前記当接面及び前記第二当接面は、前記所定の平面に平行であって前記第一方向に直交する第三方向の両端部が中央部に対して突出するように設けられた凹部を有することが好ましい。  
本発明によれば、当接面及び第二当接面が、所定の平面に平行であって第一方向に直交する第三方向の両端部が中央部に対して突出するように設けられた凹部を有するので、第二方向及び第三方向について、対象物を一対の指部の内部に取り込むことができる。これにより、対象物を確実に把持することができる。
【００１６】
本発明に係るロボットハンドは、所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部を備え、前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている。
【００１７】
本発明によれば、第一指部及び第二指部が、所定の平面に直交する方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、第一部分には一対の指部が対象物を把持した状態で対象物に当接する当接面が設けられており、当接面が第二方向において第二部分から第二部分とは反対側の端辺にかけて第一指部及び第二指部の対向方向に突出するように、所定の平面に対して第二方向に傾いているので、一対の指部が対象物を把持したときに、第二方向において対象物を一対の指部の内部に取り込むことができる。これにより、対象物を確実に把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るロボット１の概略構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態に係る把持部の構成を示す平面図である。
【図３】同実施形態に係る爪部の開閉機構を説明する図である。
【図４】同実施形態に係る爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手順を説明する図である。
【図５】同実施形態に係る爪部が把持可能な部品を説明する図である。
【図６】同実施形態に係る把持可能な最大の大きさと爪部形状のパラメーターα、β、ｄとの関係を説明する図である。
【図７】同実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係により把持可能な部品の大きさを説明する図である。
【図８】同実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係を説明する図である。
【図９】本実施形態に係る爪部を閉じた時に把持可能な部品の大きさを説明する図である。
【図１０】同実施形態に係る爪部により把持可能な部品の最小の大きさの算出を説明する図である。
【図１１】同実施形態に係るケージング領域のパラメーターを説明する図である。
【図１２】同実施形態に係るケージング領域の形状と各パラメーターを説明する図である。
【図１３】同実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２１の場合を説明する図である。
【図１４】同実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２２の場合を説明する図である。
【図１５】同実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２３の場合を説明する図である。
【図１６】同実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２４の場合を説明する図である。
【図１７】同実施形態に係るケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２と距離ｃ１、ｃ２、ｃｌｉｍの関係を説明する図である。
【図１８】同実施形態に係るセルフアライメントの条件を説明する図である。
【図１９】同実施形態に係る爪部から部品に加わる力を説明する図である。
【図２０】同実施形態に係るｒと頂点ａ２の関係を説明する図である。
【図２１】同実施形態に係る部品Ｍを取り付ける場合に用いる条件を説明する図である。
【図２２】同実施形態に係る爪部先が取り付ける部品Ｍ２と干渉している例を説明する図である。
【図２３】同実施形態に係る指部の構成を示す断面図である。
【図２４】同実施形態に係るロボットハンドの構成を示す斜視図である。
【図２５】同実施形態に係るロボットハンドの動作を示す断面図である。
【図２６】同実施形態に係るロボットハンドの他の構成を示す図である。
【図２７】同実施形態に係るロボットハンドの他の構成を示す図である。
【図２８】同実施形態に係るロボットハンドの他の構成を示す図である。
【図２９】同実施形態に係るロボットハンドの他の構成を示す図である。
【図３０】同実施形態に係るロボットハンドで円筒形物体や板形状物体を把持する様子を示した図である。
【図３１】本発明の第二実施形態であるロボット装置を適用したロボットシステムが作業を行う様子を示す、概略の外観図である。
【図３２】本発明の第三実施形態におけるロボットシステムの概略の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２０】
以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が水平面に対して平行かつ互いに直交する方向に設定され、Ｚ軸がＸ軸及びＹ軸のそれぞれと直交する方向（鉛直方向）に設定されている。
【００２１】
［第一実施形態］  
図１は、本発明の第一実施形態に係るロボット１の概略構成を示す斜視図である。図１において、符号Ｗ１は第一対象物、符号Ｗ２は第二対象物である。また、符号Ｌ１Ａは第一アーム２１Ａの回転軸，符号Ｌ２Ａは第二アーム２２Ａの回転軸、符号Ｌ３Ａは第三アーム２３Ａの回転軸、符号Ｌ４Ａは把持部１０Ａの回転軸である。符号Ｌ１Ｂは第一アーム２１Ｂの回転軸，符号Ｌ２Ｂは第二アーム２２Ｂの回転軸、符号Ｌ３Ｂは第三アーム２３Ｂの回転軸、符号Ｌ４Ｂは把持部１０Ｂの回転軸である。
【００２２】
ここでは、第一対象物Ｗ１として小型かつ軽量な歯車を例示して説明することとし、第二対象物Ｗ２として前記歯車を回転可能に支持する支持軸（ピン）を備える電子機器を例示して説明することとする。なお、第一対象物Ｗ１は把持部と接する側に曲面を有する略円柱形状となっている。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係るロボット１は、ロボットハンドＲＨを備えている。ロボットハンドＲＨは、本体部１１に設けられた把持部１０Ａ及び１０Ｂを有している。把持部１０Ａは、開閉可能に設けられ対象物を把持する一対の指部４１及び４２を有している。把持部１０Ｂは、開閉可能に設けられ対象物を把持する一対の指部４３及び４４を有している。
【００２４】
また、ロボット１は、対象物と把持部１０Ａ，１０Ｂとをそれぞれ相対移動させるアーム（移動装置）２０Ａ，２０Ｂと、第一対象物Ｗ１を搬送するベルトコンベア３３，３４と、第一対象物Ｗ１を第一ベルトコンベア（移動装置）３３に搬入するフィーダと、第一対象物Ｗ１の受け渡し用の台となるステージ３７と、対象物Ｗ１，Ｗ２を載置するステージ（移動装置）３０と、アーム２０Ａ，２０Ｂ及びステージ３０を支持する基台５０と、アーム２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ取り付けられたカメラ４０Ａ，４０Ｂと、ロボット１自身の動作を制御する制御装置６０と、制御装置６０への入力指示を行う入力装置７０と、を備えている。
【００２５】
把持部１０Ａは、第三アーム２３Ａの先端部に接続されている。把持部１０Ａは、第一ベルトコンベア３３に配置された第一対象物Ｗ１を把持する。把持部１０Ａは、把持した第一対象物Ｗ１をステージ３７に搬送する。把持部１０Ａは、第一対象物Ｗ１を把持する力を検出する検出装置４１Ａを備えている。検出装置４１Ａとしては、例えば、圧力センサーを用いたりモーターのトルクの変化（モーターを流れる電流の変化）を検出するセンサーを用いたりすることができる。
【００２６】
把持部１０Ｂは、第三アーム２３Ｂの先端部に接続されている。把持部１０Ｂは、ステージ３７に配置された第一対象物Ｗ１を把持する。把持部１０Ｂは、把持した第一対象物Ｗ１をステージ３０に搬送する。把持部１０Ｂは、把持した（またはステージ３７に配置された）第一対象物Ｗ１を第二対象物Ｗ２に搬送する。具体的には、把持部１０Ｂによって、歯車Ｗ１が電子機器Ｗ２のピンに挿通される。把持部１０Ｂは、第一対象物Ｗ１を把持する力を検出する検出装置４１Ｂを備えている。検出装置４１Ｂとしては、例えば、圧力センサーを用いたりモーターのトルクの変化（モーターを流れる電流の変化）を検出するセンサーを用いたりすることができる。
【００２７】
アーム２０Ａは、第一アーム２１Ａ、第二アーム２２Ａ、第三アーム２３Ａがこの順に連結されており、第一アーム２１ＡがＺ軸方向に回転軸を有する主軸２４及び平面視略矩形の基底部２５を介して基台５０に接続されている。第一アーム２１Ａは、主軸２４との連結個所において、水平方向（ＸＹ平面と平行な方向）に回転軸Ｌ１Ａ周りを正逆回転可能に設けられている。第二アーム２２Ａは、第一アーム２１Ａとの連結個所において、水平方向に回転軸Ｌ２Ａ周りを正逆回転可能に設けられている。第三アーム２３Ａは、第二アーム２２Ａとの連結個所において、水平方向に回転軸Ｌ３Ａ周りを正逆回転可能であるとともに、垂直方向（Ｚ軸方向）に上下移動可能に設けられている。なお、把持部１０Ａは、第三アーム２３Ａとの連結個所において、水平方向に直交する方向に回転軸Ｌ４Ａ周りを正逆回転可能に設けられている。
【００２８】
アーム２０Ｂは、第一アーム２１Ｂ、第二アーム２２Ｂ、第三アーム２３Ｂがこの順に連結されており、第一アーム２１ＢがＺ軸方向に回転軸を有する主軸２４及び平面視略矩形の基底部２５を介して基台５０に接続されている。第一アーム２１Ｂは、主軸２４との連結個所において、水平方向（ＸＹ平面と平行な方向）に回転軸Ｌ１Ｂ周りを正逆回転可能に設けられている。第二アーム２２Ｂは、第一アーム２１Ｂとの連結個所において、水平方向に回転軸Ｌ２Ｂ周りを正逆回転可能に設けられている。第三アーム２３Ｂは、第二アーム２２Ｂとの連結個所において、水平方向に回転軸Ｌ３Ｂ周りを正逆回転可能であるとともに、垂直方向（Ｚ軸方向）に上下移動可能に設けられている。なお、把持部１０Ｂは、第三アーム２３Ｂとの連結個所において、水平方向に直交する方向に回転軸Ｌ４Ｂ周りを正逆回転可能に設けられている。
【００２９】
第一ベルトコンベア３３、第二ベルトコンベア３４は、アーム２０Ａが設けられた側からこの順に離間して配置されている。フィーダ３６は、第一ベルトコンベア３３の上流側（＋Ｙ方向側）に配置されている。第二ベルトコンベア３４は、第一ベルトコンベア３３の下流側（−Ｙ方向側）に突出するよう平面視において第一ベルトコンベア３３よりも大きくなっている。第一ベルトコンベア３３から落下した第一対象物Ｗ１は、第二ベルトコンベア３４に搬送されて図示しない傾斜したベルトコンベアによりフィーダ３６の開口部３６ａに投入される。このようにして、把持部１０Ａに把持されなかった第一対象物Ｗ１は、第一ベルトコンベア３３、第二ベルトコンベア３４、フィーダ３６を循環するようになっている。
【００３０】
ステージ３０は、対象物を載置する天板３１と、天板３１を支持するベース部３５と、を備えている。ベース部３５は、例えば、Ｘ方向に天板３１を水平移動させる移動機構と、Ｙ方向に天板３１を移動させる移動機構と、がそれぞれ独立に収納されており、天板３１を水平方向に移動可能に設けられている。
【００３１】
カメラ４０Ａは、アーム２０Ａを構成する第二アーム２２Ａの先端部に取り付けられている。カメラ４０Ａとしては、例えばＣＣＤカメラを用いる。カメラ４０Ａは、第一ベルトコンベア３３上に載置された第一対象物Ｗ１を撮像する。カメラ４０Ａの撮影画像は、制御装置６０に送信される。
【００３２】
カメラ４０Ｂは、アーム２０Ｂを構成する第二アーム２２Ｂの先端部に取り付けられている。カメラ４０Ｂとしては、例えばＣＣＤカメラを用いる。カメラ４０Ｂは、天板３１上に載置された第一対象物Ｗ１、第二対象物Ｗ２を撮像する。カメラ４０Ｂの撮影画像は、制御装置６０に送信される。
【００３３】
制御装置６０は、メモリー、ＣＰＵ、電源回路等を内蔵している。制御装置６０は、入力装置７０から入力されるロボット１の動作内容を規定する動作プログラム等を記憶し、ＣＰＵによってメモリーに記憶された各種プログラムを起動しロボット１を統括制御する。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る指部の構成を示す斜視図及び平面図である。ここでは、把持部１０Ａ及び把持部１０Ｂのうち把持部１０Ａの指部４１及び４２を例示して指部の構成を説明することとする。把持部１０Ｂの指部４３及び４４については把持部１０Ａの指部４１及び４２と同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、指部４１及び指部４２は、ＸＹ平面（所定の平面）に平行な平面に沿って、例えばＸ方向（第一方向）に開閉する。  
指部４１は、第一部材（第一部分）５１、第二部材（第二部分）５２及び固定部材５３を有している。指部４１は、ＸＹ平面に直交するＺ方向（第二方向）において、−Ｚ側に第一端面４１ａを有し、＋Ｚ側に第二端面４１ｂを有している。
【００３６】
第一部材５１は、指部４１の第一端面４１ａ側に配置されている。第一部材５１は、斜面７１、斜面７２及び折り返し部７３を有する。斜面７１及び斜面７２は、指部４２に対向するように平面状に形成されている。したがって、指部４１の斜面７１及び斜面７２は、異なる指部４２に対向する対向面である。斜面７１及び斜面７２は、＋Ｚ側へ向かうにつれて、ＹＺ平面に対して−Ｘ側に傾くように形成されている。また、斜面７１及び斜面７２は、第一部材５１のＹ方向の端部が中央部に対して突出するように−Ｘ方向に傾いている。
【００３７】
第二部材５２は、Ｚ方向の第二端面４１ｂ側に配置されている。第二部材５２は、爪部１０１を有している。爪部１０１は、対象物に当接する部分である。第二部材５２には、切り欠き部５２ａが形成されている。固定部材５３は、第一部材５１と第二部材５２とを固定する。固定部材５３としては、例えばネジなどの機械部品が用いられている。
【００３８】
同様に、指部４２は、第一部材（第一部分）６１、第二部材（第二部分）６２及び固定部材６３を有している。指部４２は、ＸＹ平面に直交するＺ方向（第二方向）において、−Ｚ側に第一端面４２ａを有し、＋Ｚ側に第二端面４２ｂを有している。
【００３９】
第一部材６１は、指部４２の第一端面４２ａ側に配置されている。第一部材６１は、斜面８１、斜面８２及び折り返し部８３を有する。斜面８１及び斜面８２は、指部４１に対向するように平面状形成されている。したがって、指部４２の斜面８１及び斜面８２は、異なる指部４１に対向する対向面である。斜面８１及び斜面８２は、＋Ｚ側へ向かうにつれて、ＹＺ平面に対して＋Ｘ側に傾くように形成されている。また、斜面８１及び斜面８２は、第一部材６１のＹ方向の端部が中央部に対して突出するように＋Ｘ方向に傾いている。
【００４０】
第二部材６２は、Ｚ方向の第二端面４２ｂ側に配置されている。第二部材６２は、爪部１０２を有している。爪部１０２は、対象物に当接する部分である。第二部材６２には、切り欠き部６２ａが形成されている。固定部材６３は、第一部材６１と第二部材６２とを固定する。固定部材６３としては、例えばネジなどの機械部品が用いられている。
【００４１】
［指部のＸＹ平面視における構成］  
次に、指部４１及び指部４２のＸＹ平面視における構成を説明する。  
図２（ｂ）に示すように、指部４１の第一部材５１は爪部１０１を有しており、指部４２の第一部材６１は爪部１０２を有している。図２（ｂ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２は、基準線２０２で線対称の関係である。また、爪部１０１及び爪部１０２は、先端から後端（基端もしくは基部ともいう）に向かうにしたがって、互いに離れる方向に漸次傾斜する第一傾斜面（先端側の面ともいう）１１１及び１１２を有し、互いに近接する方向に漸次傾斜する第二傾斜面（基端側の面もしくは基部側の面もいう）１２１及び１２２を有している。また、爪部１０１及び爪部１０２は、例えば、アルミニウム等の金属（平板）を曲げたり、前記金属（直方体）を切削したりすることによって形成することができる。
【００４２】
このような構成により、第一対象物Ｗ１は爪部１０１と爪部１０２の先端付近で把持されることとなる。このため、爪部１０１及び爪部１０２は、第一対象物Ｗ１を把持して搬送するために、ケージング、セルフアライメント、摩擦把持の３つの機能を実現できる。制御装置６０は、爪部１０１及び爪部１０２に第一対象物Ｗ１を４点以上の接触点で把持させるよう制御を行う。
【００４３】
なお、「ケージング」とは、対象物（第一対象物Ｗ１）がある位置及び姿勢のときに、第一対象物Ｗ１が、一対の爪部１０１及び爪部１０２とによって閉じられた空間の中にあることをいう。ケージングでは、第一対象物Ｗ１の位置あるいは姿勢は、爪部１０１及び爪部１０２に拘束されておらず自由である。
【００４４】
「セルフアライメント」とは、爪部１０１及び爪部１０２が第一対象物Ｗ１を挟み込む際に、爪部１０１及び爪部１０２の形状や、爪部１０１及び爪部１０２と第一対象物Ｗ１との摩擦力によって、第一対象物Ｗ１を前記閉じられた空間の中で所定の位置に移動させることをいう。
【００４５】
「摩擦把持」とは、爪部１０１及び爪部１０２が第一対象物Ｗ１を４点以上の接触点で接触させて第一対象物Ｗ１を拘束し、かつ、摩擦力によって第一対象物Ｗ１を第一対象物Ｗ１が配置された面３３ａに対して垂直な方向に拘束して把持することをいう。
【００４６】
図２（ｃ）に示すように、爪部１０１の先端は、頂点ａ１、ａ２、ａ３に囲まれた三角形（凹部ともいう）の形状（以下、爪部形状という）になっている。この爪部形状を３つのパラメーターα、β、ｄで表す。符号βは、線分ａ１ａ２と線分ａ１ａ３とのなす角を表し、符号αは、頂点ａ２から線分ａ１ａ３に垂線（基線ともいう）をおろした場合の線分ａ２ａ３と垂線とのなす角を表す。また、符号ｄは、三角形ａ１ａ２ａ３の底辺ａ２までの高さ（＝ａ２ａ３ｃｏｓα）を表す。また、第一傾斜面１１１と第二傾斜面１２１との交点である点ａ２を基点ともいう。
【００４７】
爪部１０１において、爪部形状のパラメーターα、β、ｄが取り得る範囲は、次式（１）のようになる。
【００４８】
【数１】
2013180366.tif 000003
【００４９】
以下、この爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手法について説明する。図３（ａ）と図３（ｂ）は、本実施形態に係る爪部の開閉機構を説明する図である。
図３（ａ）に示すように、制御装置６０は、爪部１０１及び爪部１０２を、各々の頂点ａ１とａ３とを結ぶ辺を延長して交わる点Ｑを中心として、互いの辺ａ１ａ３とを延長した線同士のなす角φを制御することで開閉する。また、爪部１０１及び爪部１０２を、爪部１０１の開閉における３つのパラメーター（以下、開閉パラメーターという）θ、γ、ｌ（エル）で表す。点Ｐは回転中心を表し、符号l（エル）は、点Ｐから爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の下端ａ１（点Ｂ；基端側の面の端部ともいう）までの距離を表す。符号γは爪部１０１が閉じている時のＢＰとｘ軸がなす角を表し、符号θは、爪部１０１が閉じている時のＢＰと爪部１０１が開いた状態の時のＢ’Ｐがなす角を表す。
【００５０】
次に、爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手順を、図面を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手順を説明する図である。  
まず、図４を用いて爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する手順の概略を説明する。
【００５１】
図示しない爪部設計装置は、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な範囲を算出する（ステップＳ１）。なお、本実施形態では、爪部１０１及び爪部１０２の爪部形状のパラメーターα、β、ｄを、爪部設計装置が算出する例について説明するが、例えば、これらの算出手順に従って算出を行う演算装置や、爪部の設計者が行うようにしてもよい。
【００５２】
次に、爪部設計装置は、後述するケージング条件とセルフアライメント条件を含む制約条件を用いて、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な範囲の絞り込みを行う（ステップＳ２）。
【００５３】
次に、爪部設計装置は、制約条件から爪部１０１及び爪部１０２の爪先形状の範囲の絞り込みを行う（ステップＳ３）。
【００５４】
次に、爪部設計装置は、爪部１０１及び爪部１０２の爪先形状を算出、すなわち、爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出する（ステップＳ４）。
【００５５】
［摩擦把持の条件］
次に、ステップＳ１で行う爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な範囲を計算手法について、詳細に説明する。爪部１０１及び爪部１０２が、対象物Ｗ１を把持する条件は、爪部１０１、１０２と対象物Ｗ１とが、少なくとも３点の接触点を有して接し、拘束していることである（摩擦把持の条件）。
【００５６】
ここで、まず、爪部設計装置は、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な対象物Ｗ１（部品）の最大の大きさを求める。
【００５７】
図５は、本実施形態に係る爪部が把持可能な部品を説明する図である。この図では、爪部１０１及び爪部１０２が把持する物体Ｍの形状は、ｘｙ平面から視たとき円形（例えば、円柱状）である。また、以下の説明において、爪部形状のパラメーターα、β、ｄを算出するため、前述した爪部１０１及び爪部１０２の先端の三角形の形状について説明する。なお、以下の説明では、爪部形状のパラメーターα、β、ｄが異なる把持部であっても、共通の符号１０１と１０２とを用いて、爪部１０１と１０２と称する。また、爪部１０１及び爪部１０２が把持する対象物Ｗ１は、以下、大きさが異なっても共通の符号Ｍを用いて、部品Ｍと称する。
【００５８】
また、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、爪部１０１の第一傾斜面１１１と物体Ｍとの接点を点ｐ１、爪部１０１の第二傾斜面１２１と部品Ｍとの接点を点ｐ２、爪部１０２の第一傾斜面１１２と部品Ｍとの接点を点ｐ４、爪部１０２の第二傾斜面１２２と部品Ｍとの接点を点ｐ３と称する。また、物体Ｍの中心点ｏは、基準線２０２上にあり、中心点ｏを通り、この基準線２０２に対して垂直な線分を中心線２０１と称する。
【００５９】
図５（ａ）は、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な部品を説明する図であり、図５（ｂ）は、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な最大の大きさの部品を説明する図であり、図５（ｃ）は、爪部１０１及び爪部１０２が把持不可能な部品を説明する図である。
【００６０】
図５（ａ）に示すように、中心線２０１は、接点ｐ１とｐ４を結ぶ線分と、接点ｐ２とｐ３を結ぶ線分との間に位置している。このような状態の場合、爪部１０１及び爪部１０２は、４つの接触点により部品Ｍを囲むように把持できるため、部品Ｍを摩擦把持により安定して把持している。
【００６１】
図５（ｃ）に示すように、中心線２０１は、接点ｐ１とｐ４を結ぶ線分よりｙ方向の正方向に位置している。このような状態の場合、爪部１０１及び爪部１０２は、４つの接触点により部品Ｍを囲むように把持できないため、部品Ｍを摩擦把持により安定して把持できない場合がある。例えば、物体Ｍと爪部１０１及び爪部１０２の摩擦係数が所定の値より小さい場合、部品Ｍは、摩擦把持された状態からｙ方向の正方向へ抜けて飛び出してしまう場合がある。
【００６２】
このため、爪部１０１及び爪部１０２が把持する部品Ｍの最大の大きさは、図５（ｂ）に示すように、中心線２０１と接点ｐ１とｐ４を結ぶ線分と一致する場合である。この爪部１０１及び爪部１０２の面（第一傾斜面１１１と１１２、第二傾斜面１２１と１２２）が把持できる部品Ｍの最大半径をｒｍａｘ１（以下、把持可能な最大の大きさという）で表す。
【００６３】
図６は、本実施形態に係る把持可能な最大の大きさと爪部形状のパラメーターα、β、ｄとの関係を説明する図である。図６に示すように、部品Ｍは、４つの接点ｐ１〜ｐ４で部品Ｍを囲んでいる。すなわち、全ての接点ｐ１〜ｐ４と部品Ｍが、爪部１０１及び爪部１０２の面（第一傾斜面１１１と１１２、第二傾斜面１２１と１２２）にある。このように、４つの接点で部品Ｍを囲むことができる把持可能な最大の大きさをｒｍａｘ１１で表す。
【００６４】
図７は、本実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係により把持可能な部品の大きさを説明する図である。図８は、本実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係を説明する図である。
【００６５】
図７（ａ）は、把持可能な場合を説明する図であり、図７（ｂ）は、把持不可能な場合を説明する図である。なお、以下の説明では、部品Ｍは、爪部１０１及び爪部１０２の材質より柔らかい樹脂などの場合について説明する。
【００６６】
図７（ａ）に示すように、部品Ｍは、爪部１０１の第二傾斜面１２１と接点ｐ２で接触し、および爪部１０２の第二傾斜面１２２と接点ｐ３で接触している。そして、部品Ｍは、爪部１０１の第一傾斜面１１１とは接していず、爪部１０１の先端の三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ３（接点ｐ３）で接触している。接点ｐ１において、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の辺ａ２ａ３は、部品Ｍの接線である。このため、爪部１０１の頂点ａ３は、部品Ｍに突き刺さらない。
【００６７】
一方、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）と同様に、部品Ｍが、爪部１０１の第二傾斜面１２１と接点ｐ２で接触し、および爪部１０２の第二傾斜面１２２と接点ｐ３で接触している。しかしながら、爪部１０１の頂点ａ１と部品Ｍは、接点ｐ１で接している。この場合、接点ｐ１において、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の辺ａ２ａ３は、部品Ｍの接線ではない。このため、爪部１０１の頂点ａ３は、部品Ｍに突き刺ささる。
すなわち、把持可能な最大の大きさの条件として、爪部１０１の頂点ａ３または頂点ａ１が、部品Ｍに突き刺さらない必要がある。
【００６８】
以下、爪部１０１及び爪部１０２の頂点ａ３と、爪部１０１及び爪部１０２の頂点ａ１とを爪先と称する。
【００６９】
図８（ａ）は、爪部１０１及び爪部１０２の頂点ａ３が部品Ｍに突き刺さらない条件を説明する図である。図８（ｂ）は、爪部１０１及び爪部１０２の頂点ａ１が部品Ｍに突き刺さらない条件を説明する図である。図８（ａ）と図８（ｂ）の場合分けは、爪部形状のパラメーターαが、π／２−β未満であるか、π／２−β以上であるかである。このように、爪先に突き刺さらない条件を加味した把持可能な最大の大きさをｒｍａｘ１２で表す。
【００７０】
この結果、図６と図８に示すように、把持可能な最大の大きさｒｍａｘ１は、幾何学的関係から、爪部形状のパラメーターα、β、ｄおよび開閉パラメーターθ、γ、ｌ（エル）により、次式（２）〜次式（４）のようになる。
【００７１】
【数２】
2013180366.tif 000004
【００７２】
【数３】
2013180366.tif 000005
【００７３】
【数４】
2013180366.tif 000006
【００７４】
なお、式（２）において、ｒｍａｘ１が、ｒｍａｘ１１かｒｍａｘ１２かが選択されるかは、爪先の形状により異なる。また、式（４）において、ｉｆは、場合分けを表し、αがπ／２−β未満の場合は、ｒｍａｘ１２＝ｄ／ｃｏｓ（α）×ｔａｎ（（π／２−β＋α）／２）であり、αがπ／２−β以上の場合は、ｒｍａｘ１２＝ｄ／ｓｉｎ（β）×ｔａｎ（（π／２−β＋α）／２）である。
【００７５】
次に、爪部１０１及び爪部１０２を閉じた状態について説明する。図９は、本実施形態に係る爪部を閉じた時に把持可能な部品の大きさを説明する図である。
【００７６】
図９（ｂ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２を閉じた場合、爪部１０１及び爪部１０２の第一傾斜面１１１と１１２、第二傾斜面１２１と１２２のおのおのの面は、部品Ｍとそれぞれ接点ｐ１〜ｐ４と接している。この状態の部品Ｍは、爪部１０１及び爪部１０２によって把持可能な最小の大きさｒｍｉｎ１である。
【００７７】
一方、図９（ａ）に示すように、部品Ｍが小さい場合、爪部１０１及び爪部１０２を閉じた時、部品Ｍは、４つの接点ｐ１〜ｐ４すべてと接することができない。このような状態を、爪部１０１及び爪部１０２が部品Ｍを把持できない（把持不可能）とする。
【００７８】
また、図９（ｃ）に示すように、部品Ｍの後端は、爪部１０１及び爪部１０２の第二傾斜面１２１と１２２において接点ｐ２とｐ３に接している。そして、部品Ｍの先端と爪部１０１及び爪部１０２の接点ｐ１とｐ４は、爪部１０１及び爪部１０２の先端ａ３である。また、線分ａ２ａ３は、部品Ｍの接線である。このような状態は、図８で説明したように、爪部１０１及び爪部１０２が部品Ｍに突き刺さらない状態であるため、把持可能な状態である。
【００７９】
図１０は、本実施形態に係る爪部により把持可能な部品の最小の大きさの算出を説明する図である。この状態は、図９（ｂ）と同様に、爪部１０１及び爪部１０２を閉じた時に、部品Ｍが爪部１０１及び爪部１０２の面（第一傾斜面１１１と１１２、第二傾斜面１２１と１２２）に４つの接点ｐ１〜ｐ４で接している状態である。部品Ｍが円のため、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ１は、爪を閉じたときの内接円の半径である。従って、把持可能な部品の最小の大きさ は、図１０に示す幾何学的関係から次式（５）のように求められる。
【００８０】
【数５】
2013180366.tif 000007
【００８１】
以上で、ステップＳ１で行う演算の説明を終了する。
【００８２】
次に、ステップＳ２で行う処理について詳細に説明する。ステップＳ２では、ケージング条件とセルフアライメント条件を制約条件として用い、爪部１０１及び爪部１０２が把持可能な範囲の絞り込みを行う。
【００８３】
図１１は、本実施形態に係るケージング領域のパラメーターを説明する図である。図１１（ａ）に示すように、符号ｒは、部品Ｍの半径を表す。部品Ｍの中心点ｏが自由に動ける空間Ｓを、ｘ方向の長さをｃ２、ｙ方向の長さをｃ１で表す。また、図１１（ｂ）に示すように、符号Ｈは、ケージング領域Ｓのｙ方向の正方向側の頂点を表し、符号Ｊは、ｙ方向の負方向側の頂点を表す。また、符号Ｉは、ケージング領域Ｓの線分ＨＪに対して負方向側のｘ方向の頂点を表し、符号Ｋは、線分ＨＪに対して正方向側のｘ方向の頂点を表す。すなわち、ｙ方向の長さｃ１は、頂点ＨとＪとの間の距離であり、ｘ方向の長さｃ２は、頂点ＩとＫとの間の距離である。
【００８４】
図１２は、本実施形態に係るケージング領域の形状と各パラメーターを説明する図である。
【００８５】
まず、符号についての定義を行う。図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２の三角形ａ１ａ２ａ３において、符号ｌ（エル）２は、頂点ａ３とａ１とのｙ方向の距離を表す。また、図１１で説明したｙ方向の長さｃ１を、ケージング領域の形状に応じて、符号ｃ１１、ｃ１２で表す。また、図１１で説明したｘ方向の長さｃ２を、ケージング領域の形状に応じて、符号ｃ２１、ｃ２２、ｃ２３、ｃ２４で表す。また、符号ｌ（エル）１は、三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ１を符号Ｂで表し、点Ｂと頂点Ｊとのｘ方向の距離を表す。
【００８６】
まず、図１２（ａ）と図１２（ｂ）に示すように、ケージング領域Ｓの頂点ＩＪＫで囲まれた領域の形状により、ｙ方向の長さｃ１１とｃ１２に場合分けする。左右の爪部１０１及び爪部１０２の爪先の先端位置の距離は、部品Ｍの直径以下となる。すなわち、距離ｃ１１の上端は左右の爪部１０１及び爪部１０２の爪先の先端位置の中点となる。
【００８７】
図１２（ａ）に示すように、ケージング領域Ｓの線分は、頂点ＩとＪの間が直線であり且つ頂点ＪとＫとの間が直線である。そして、ケージング領域Ｓの線分は、頂点ＨとＩの間が直線ではない且つ頂点ＨとＫとの間が直線でない。また、図１２（ａ）に示すように、点Ｂと頂点Ｊとの距離はｒではない。このような状態のケージング領域Ｓのｙ方向の長さをｃ１１とする。
【００８８】
図１２（ｂ）に示すように、ケージング領域Ｓの線分は、頂点ＩとＪの間が直線だけではなく且つ頂点ＪとＫとの間が直線だけではない。すなわち、頂点ＩとＪの間の線分は、図１２（ｂ）に示すように、直線と曲線と有している。そして、ケージング領域Ｓの線分は、頂点ＨとＩの間と、頂点ＨとＫの間とは、各々、直線と曲線と有している。また、図１２（ｂ）に示すように、点Ｂと頂点Ｊとの距離はｒである。このような状態のケージング領域Ｓのｙ方向の長さをｃ１２とする。
【００８９】
図１２（ａ）と図１２（ｂ）に示すように、ケージング領域Ｓのｙ方向の距離ｃ１は、次式（６）のように場合分けされる。
【００９０】
図１２（ａ）と図１２（ｂ）に示した幾何学的関係から、ケージング領域Ｓのｙ方向の長さをｃ１１とｃ１２は、次式（７）〜次式（８）のようになる。
【００９１】
【数６】
2013180366.tif 000008
【００９２】
【数７】
2013180366.tif 000009
【００９３】
【数８】
2013180366.tif 000010
【００９４】
式（７）、式（８）において、距離ｌ（エル）１、距離ｌ（エル）２は、次式（９）〜次式（１０）である。
【００９５】
【数９】
2013180366.tif 000011
【００９６】
【数１０】
2013180366.tif 000012
【００９７】
また、式（７）、式（８）において、角度θは、次式（１１）である
【００９８】
【数１１】
2013180366.tif 000013
【００９９】
なお、式（１１）において、ａ、ｂ、ｃは、次式（１２）〜次式（１４）である。
【０１００】
【数１２】
2013180366.tif 000014
【０１０１】
【数１３】
2013180366.tif 000015
【０１０２】
【数１４】
2013180366.tif 000016
【０１０３】
［ケージング条件］  
次に、ケージング領域Ｓの形状により、図１３〜図１６に示すように、ケージング領域Ｓのｘ方向の距離ｃ２をｃ２１〜ｃ２４に場合分けする。
【０１０４】
図１３は、本実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２１の場合を説明する図である。図１４は、本実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２２の場合を説明する図である。図１５は、本実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２３の場合を説明する図である。図１６は、本実施形態に係るケージング領域のｘ方向の距離がｃ２４の場合を説明する図である。
【０１０５】
まず、図１３〜図１６で用いる符号について定義する。符号Ｔは、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ３を表し、符号Ｂは、頂点ａ１を表す。また、符号Ｃは、ケージング領域Ｓの頂点Ｊを表す。符号Ｌ１は、ケージング領域Ｓの頂点Ｊと頂点Ｉを結ぶ線分を通る直線を表す。符号Ａは、頂点Ｉと頂点Ｈとの間の直線範囲の終点を表す。すなわち、図１３において、線分ＩＡは直線であり、線分ＡＨは曲線である。
【０１０６】
直線Ｌ２は、ケージング領域Ｓの頂点Ｉと頂点Ｈとの間の直線範囲ＩＡを通る直線である。符号ｌ（エル）３は、ケージング領域Ｓの頂点Ｊと、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ２とのｘ方向の距離を表す。また、符号ｌ（エル）４は、点Ａ（円弧と直線の境界（上側））と直線Ｌ１との距離を表し、符号ｌ（エル）５は、点Ｃ（円弧と直線の境界（下側））と直線Ｌ２との距離を表す。符号ｌ（エル）６は、点Ａと点Ｂ（爪先の先端）の距離、ｌ（エル）７は点Ｃと点Ｔ（爪先の先端）の距離を表す。
【０１０７】
図１３〜図１６に示すように、ケージング領域Ｓの頂点ＩＫの距離ｃ２は、次式（１５）のように場合分けされる。
【０１０８】
【数１５】
2013180366.tif 000017
【０１０９】
式（１５）において、例えば、ｌ４が０（ゼロ）より大きいとは、ケージング領域Ｓの頂点Ｉと頂点Ｈとの間に直線領域があることを意味している。また、ｌ４が０（ゼロ）未満とは、ケージング領域Ｓの頂点Ｉと頂点Ｈとの間に直線領域がない、すなわち曲線領域があることを意味している。ｌ４が０（ゼロ）以上とは、ケージング領域Ｓの頂点Ｉと頂点Ｈとの間に直線領域があり、曲線領域を含むことを意味している。
【０１１０】
図１３に示すように、距離ｃ２１を有するケージング領域Ｓは、頂点Ｈと頂点Ｉの区間が直線と曲線で形成され、頂点Ｉと頂点Ｊの区間が直線のみで形成されている。図１４に示すように、距離ｃ２２を有するケージング領域Ｓは、頂点Ｈと頂点Ｉの区間が曲線のみで形成され、頂点Ｉと頂点Ｊの区間が直線のみで形成されている。図１５に示すように、距離ｃ２３を有するケージング領域Ｓは、頂点Ｈと頂点Ｉの区間が直線と曲線で形成され、頂点Ｉと頂点Ｊの区間が曲線のみで形成されている。図１６に示すように、距離ｃ２４を有するケージング領域Ｓは、頂点Ｈと頂点Ｉの区間が曲線のみで形成され、頂点Ｉと頂点Ｊの区間が曲線のみで形成されている。
【０１１１】
図１３〜図１６に示した幾何学的関係から、ケージング領域Ｓのｘ方向の長さをｃ２１〜ｃ２４は、次式（１６）〜次式（１９）のようになる。
【０１１２】
【数１６】
2013180366.tif 000018
【０１１３】
【数１７】
2013180366.tif 000019
【０１１４】
【数１８】
2013180366.tif 000020
【０１１５】
【数１９】
2013180366.tif 000021
【０１１６】
なお、式（１６）〜式（１９）において、ｌ（エル）３〜ｌ（エル）７、角度θは、次式（２０）〜次式（２５）である。
【０１１７】
【数２０】
2013180366.tif 000022
【０１１８】
【数２１】
2013180366.tif 000023
【０１１９】
【数２２】
2013180366.tif 000024
【０１２０】
【数２３】
2013180366.tif 000025
【０１２１】
【数２４】
2013180366.tif 000026
【０１２２】
【数２５】
2013180366.tif 000027
【０１２３】
なお、式（２５）において、ａ、ｂ、ｃは、次式（２６）〜次式（２８）である。
【０１２４】
【数２６】
2013180366.tif 000028
【０１２５】
【数２７】
2013180366.tif 000029
【０１２６】
【数２８】
2013180366.tif 000030
【０１２７】
ケージング領域Ｓが大きいほど，部品Ｍの位置誤差に対してロバストな把持が可能となる。また、部品Ｍが大きいほどケージング領域Ｓの距離ｃ１およびｃ２の値は小さくなる。そこで許容可能な位置誤差の最小値ｃｌｉｍを定め、距離ｃ１またはｃ２が最小値ｃｌｉｍを下回る部品Ｍの大きさをケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２とする。爪部設計装置は、ｒｍａｘ２を式（６）及び式（１５）から数値計算により求める。
【０１２８】
図１７は、本実施形態に係るケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２と距離ｃ１、ｃ２、ｃｌｉｍの関係を説明する図である。図１７において、縦軸は、距離ｃ１、ｃ２、ｃｌｉｍの長さであり、横軸は部品Ｍの半径である。図１７に示すように、ケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２は、距離ｃ１またはｃ２の曲線と最小値ｃｌｉｍの交点のｒが小さい値を選択する。例えば、式（６）の場合分けでｃ１２が選択され、式（１５）の選択でｃ２１が選択された場合、ケージング可能な最大の大きさｒｍａｘ２は、距離ｃ１２またはｃ２１の曲線と最小値ｃｌｉｍの交点のｒが小さい値を選択する。
【０１２９】
また、最小値ｃｌｉｍは、許容される位置誤差である。許容される位置誤差とは、ケージングが成立する状態で部品Ｍが自由に動ける範囲（ケージング領域Ｓ）の事で、例えば最小値ｃｌｉｍ＝２．０［ｍｍ］であれば、距離ｃ１またはｃ２が２．０［ｍｍ］となる。
【０１３０】
この値は、例えばカメラで対象物を認識して、把持部１０Ａで物体を把持する場合に、カメラの認識誤差や把持部１０Ａの位置決め誤差等が、ｃ１、ｃ２を２．０［ｍｍ］で形成する領域Ｓの範囲内であれば、ｒｍａｘ２の部品Ｍをケージングが出来る事を意味している。
【０１３１】
［セルフアライメント条件］
次に、爪部設計装置が、セルフアライメントが可能な部品Ｍの最大の大きさを算出する方法について説明する。
【０１３２】
図１８は、本実施形態に係るセルフアライメントの条件を説明する図である。図１８（ａ）に示すように、部品Ｍは、爪部１０１及び爪部１０２の第二傾斜面１２１と１２２の接点ｐ２とｐ3で接触している。この状態で、爪部１０１及び爪部１０２が互いに近づく方向に移動、すなわち閉じると、部品Ｍが、ｙ方向の正方向に移動させられる。これにより、セルフアライメントが行われる（上方向のセルフアライメントともいう）。また、図１８（ａ）において、符号φは、爪部１０１の線分ａ１ａ２と、頂点ａ１を始点としｙ方向に平行な線分４０１とのなす角を表す。
【０１３３】
また、図１８（ｂ）に示すように、部品Ｍは、爪部１０１及び爪部１０２の第一傾斜面１１１と１１２の接点ｐ１とｐ４で接触している。この状態で、爪部１０１及び爪部１０２が互いに近づく方向に移動、すなわち閉じると、部品Ｍが、ｙ方向の負方向に移動させられる。これにより、セルフアライメントが行われる（下方向のセルフアライメントともいう）。また、図１８（ｂ）において、符号φは、爪部１０１の線分ａ３ａ２と、頂点ａ３を始点としｙ方向に平行な線分４１１とのなす角を表す。  
このなす角φは、爪部１０１と部品Ｍの接触角である。
【０１３４】
図１９は、本実施形態に係る爪部から部品に加わる力を説明する図である。図１９（ａ）は、図１８（ａ）と同様に上方向のセルフアライメント時の爪部から部品に加わる力を説明する図である。図１９（ｂ）は、図１８（ｂ）と同様に上方向のセルフアライメント時の爪部から部品に加わる力を説明する図である。また、図１９（ｂ）において、符号ｘｂは、爪部１０１の頂点ａ３から部品Ｍの中心点ｏを通る線分４２１までの距離である。図２０は、本実施形態に係るｒと頂点ａ２の関係を説明する図である。
【０１３５】
図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２から部品Ｍに加わる力Ｆを、爪部方向（線分ａ２ａ１方向または線分ａ３ａ２方向）の力ｆｓとｘ方向の力ｆｘに分解すると次式（２９）のように表される。
【０１３６】
【数２９】
2013180366.tif 000031
【０１３７】
また、部品Ｍに対して働く摩擦力ｆｆは、摩擦係数をμとすると、次式（３０）のように表される。
【０１３８】
【数３０】
2013180366.tif 000032
【０１３９】
式（２９）、式（３０）より、爪部１０１及び爪部１０２を閉じることによって、部品Ｍが移動する条件は、次式（３１）のように表される。
【０１４０】
【数３１】
2013180366.tif 000033
【０１４１】
式（３１）において、次式（３２）のように置く。
【０１４２】
【数３２】
2013180366.tif 000034
【０１４３】
次に、上方向のセルフアライメントの場合のセルフアライメント条件を説明する。図１９（ｂ）に示すように、接触角φは、次式（３３）のように表される。
【０１４４】
【数３３】
2013180366.tif 000035
【０１４５】
式（３３）のように、爪部１０１及び爪部１０２を閉じるほど、接触角φが小さくなるため、βが（ｔａｎ−１μ）未満の範囲では、セルフアライメントの途中で部品Ｍが止まってしまう場合がある。このため、上方向へセルフアライメントが可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ２は、図１９（a）に示した幾何学的関係から、次式（３４）のように表される。
【０１４６】
【数３４】
2013180366.tif 000036
【０１４７】
式（３４）に、式（３３）を代入すると、次式（３５）のようになる。
【０１４８】
【数３５】
2013180366.tif 000037
【０１４９】
次に、下方向のセルフアライメントの場合のセルフアライメント条件を説明する。図１９（ｂ）に示すように、接触角φは、次式（３６）のように表される。
【０１５０】
【数３６】
2013180366.tif 000038
【０１５１】
式（３６）のように、爪部１０１及び爪部１０２を閉じるほど、接触角φが大きくなるため、（π／２−α）が（ｔａｎ−１μ）以上の範囲では、最も爪部１０１及び爪部１０２が開いたときに、セルフアライメントが可能である。このため、下方向へセルフアライメントが可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ３は、図１９（ｂ）に示した幾何学的関係から、次式（３７）のように表される。
【０１５２】
【数３７】
2013180366.tif 000039
【０１５３】
式（３７）に、式（３６）を代入すると、次式（３８）のようになる。
【０１５４】
【数３８】
2013180366.tif 000040
【０１５５】
以上のように、ステップＳ２では、爪部設計装置が、ケージング条件に基づき、ケージング可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ２を式（６）と式（１５）から算出する。さらに、爪部設計装置は、セルフアライメント条件に基づき、上方向へセルフアライメントが可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ２を式（３５）から算出し、下方向へセルフアライメントが可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ３を式（３８）から算出する。
【０１５６】
以上で、ステップＳ２で行う演算の説明を終了する。
【０１５７】
［対象部品組み付け可能な条件］  
次に、ステップＳ３で行う処理について詳細に説明する。ステップＳ３では、部品Ｍを取り付ける場合について考慮するときに用いる条件について説明する。
【０１５８】
図２１は、本実施形態に係る部品Ｍを取り付ける場合に用いる条件を説明する図である。図２１（ａ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２は、把持した部品Ｍ１を取り付け先の部品Ｍ２の歯車同士が組み合うように取り付ける。つまり、部品Ｍ１とＭ２は、例えば歯車を有するギアである。図２１（ｂ）は、爪部先が、取り付ける部品Ｍ２と干渉なく組み付けが可能な条件を説明する図である。また、図２２は、本実施形態に係る爪部先が取り付ける部品Ｍ２と干渉している例を説明する図である。
【０１５９】
図２１（ｂ）において、符号ｏ１は部品Ｍ１の中心点であり、符号ｏ２は、取り付けられる部品Ｍ２の中心点である。また、符号ｌ（エル）８は、爪部１０１の三角形ａ１ａ２ａ３の頂点ａ１と部品Ｍ１の中心点ｏ１とのｘ方向の距離を表し、符号ｌ（エル）９は、爪部１０１の頂点ａ１と頂点ａ３との距離を表し、符号ｌ（エル）１０は、取り付けられる部品Ｍ２の中心点ｏ２と爪部１０１の頂点ａ１との距離のｙ成分を表す。
【０１６０】
図２２に示すように、爪部１０１及び爪部１０２が、歯車の部品Ｍ１を歯車の部品Ｍ２に取り付ける場合、あまり部品Ｍ１を包み込むような爪部先形状であると、もう一方の歯車と爪先が干渉してしまう。すなわち爪部１０１及び爪部１０２は、干渉なく組み付けが可能な条件として、次式（３９）を満たす必要がある。
【０１６１】
【数３９】
2013180366.tif 000041
【０１６２】
なお、式（３９）において、距離ｌ（エル）８、ｌ（エル）９、ｌ（エル）１０は、次式（４０）〜次式（４２）である。
【０１６３】
【数４０】
2013180366.tif 000042
【０１６４】
【数４１】
2013180366.tif 000043
【０１６５】
【数４２】
2013180366.tif 000044
【０１６６】
なお、式（４２）において、図２１（ｂ）に示すように、ｒ１は把持対象の歯車の半径を表し、ｒ２は組み付けしている相手である歯車の半径を表し、ｄ１は歯車の軸間距離を表している。
【０１６７】
以上のように、ステップＳ３では、爪部設計装置が、部品組み付け可能な条件に基づき、爪部１０１及び爪部１０２の条件を式（３９）により算出する。
【０１６８】
なお、ステップＳ３は、図２１（ａ）に示したような歯車同士の取り付け時に考慮する必要があるが、例えば、把持された部品Ｍを軸に取り付ける場合には考慮しないようにしてもよい。この場合、ステップＳ３の演算処理は行わないようにしてもよい。
【０１６９】
なお、本実施形態では、取り付け先の部品Ｍ２に干渉しない条件を設定する例を説明したが、把持する部品Ｍの大きさに応じて、爪部１０１及び爪部１０２が取り付け部品Ｍ２と干渉する部分を削除するようにしてもよい。この場合においても、前述した摩擦把持する条件、セルフアライメント条件、ケージング条件を満たすようにして、干渉部分を削除する。
【０１７０】
以上で、ステップＳ３で行う演算の説明を終了する。
【０１７１】
次に、ステップＳ４で行う処理について詳細に説明する。ステップＳ４では、ステップＳ１〜ステップＳ３で算出された結果を用いて、爪部１０１及び爪部１０２の爪先形状を算出する。
【０１７２】
爪部設計装置は、許容可能な位置誤差ｃｌｉｍ、摩擦係数μを用いて次式（４３）と次式（４４）により、爪先形状において把持可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎと、把持可能な最大の大きさｒｍａｘを算出する。
【０１７３】
【数４３】
2013180366.tif 000045
【０１７４】
【数４４】
2013180366.tif 000046
【０１７５】
すなわち、爪部設計装置は、式（４３）により、部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎとして、摩擦把持可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ１と、先端から基端へのセルフアライメントが可能な部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎ２のうち、大きい値を選択する。また、爪部設計装置は、式（４４）により、部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘとして、摩擦把持可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ１と、部品Ｍの中心が移動可能な領域が最大となる部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ２と、先端から基端へのセルフアライメントが可能な部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘ３と、のうち、最も小さい値を選択する。このようにして選択された部品Ｍの最小の大きさｒｍｉｎと部品Ｍの最大の大きさｒｍａｘとが、爪部１０１及び爪部１０２で把持可能な部品Ｍの大きさの範囲である。
【０１７６】
なお、爪部１０１、１０２の先端部は、必ずしも厳密な意味での端部のみを示しているのではなく、例えば、図３（ａ）のように、点ａ１と点ａ３を通る直線を含む先端の方の側面やそれに類する箇所も含んでいる。同様に、爪部１０１、１０２の基部は、必ずしも厳密な意味での端部のみを示しているのではなく、例えば、図３（ａ）のように、点ａ１と点ａ３を通る直線を含む後ろ端の方の側面やそれに類する箇所も含んでいる。
【０１７７】
また、明細書中の式は対象物が円である前提で示しているが、歯車でも近似的に外接円として扱うことで十分に成り立つものである。
【０１７８】
［指部のＺＸ断面視における構成］  
次に、図２（ａ）に示された指部４１及び指部４２のＺＸ断面視における構成を説明する。  
図２３は、指部４１及び指部４２のＺＸ断面を示す図である。  
図２３に示すように、指部４１及び指部４２は、基準線２０３について線対称の関係である。
【０１７９】
斜面７１は、第一部材５１の＋Ｚ側端辺から当該第一部材５１の−Ｚ側端辺にかけて＋Ｘ方向に突出するように、ＸＹ平面に対してＺ方向に傾いている。同様に、斜面８１は、第一部材６１の＋Ｚ側端辺から当該第一部材６１の−Ｚ側端辺にかけて−Ｘ方向に突出するように、ＸＹ平面に対してＺ方向に傾いている。
【０１８０】
また、斜面７１は、第一部材５１の＋Ｚ側端辺から当該第一部材５１の−Ｚ側端辺にかけて＋Ｘ方向に突出するように、ＸＹ平面に対してＺ方向に傾いている。同様に、斜面８１は、第一部材６１の＋Ｚ側端辺から当該第一部材６１の−Ｚ側端辺にかけて−Ｘ方向に突出するように、ＸＹ平面に対してＺ方向に傾いている。
【０１８１】
また、指部４１の第二部材５２及び指部４２の第二部材６２について、爪部１０１及び爪部１０２は、指部４１及び指部４２によって把持される対象物が第二端面４１ｂ及び第二端面４２ｂから飛び出さないように抑制する鍔部として機能している。爪部１０１及び爪部１０２は、第一部材５１側及び第一部材６１側に、それぞれ対象物の移動を規制する移動規制面１０１ａ及び移動規制面１０２ａを有している。移動規制面１０１ａ及び移動規制面１０２ａは、それぞれＸＹ平面に平行な平面に形成されている。
【０１８２】
また、図２４に示すように、第一部材５１及び第二部材５２は、固定部材５３を取り外すことにより分離可能である。同様に、第一部材６１及び第二部材６２は、固定部材６３を取り外すことにより分離可能である。第一部材５１と第二部材５２との間、及び、第一部材６１と第二部材６２との間がそれぞれ分離可能な構成であるため、指部４１及び指部４２を一体的に形成する場合に比べて、各部材の製造コストが低減される。また、指部４１及び指部４２で把持する対象物の寸法や形状などに応じて、指部４１の第一部材５１及び第二部材５２や、指部４２の第一部材６１及び第二部材６２を適宜交換することができるという利点がある。
【０１８３】
図２５（ａ）〜図２５（ｃ）は、把持部１０Ａの動作を示す断面図である。図２５（ｄ）は、把持部１０Ａによる対象物の把持状態を示す斜視図である。以下、図２５（ａ）〜図２５（ｄ）を参照して、上記のように構成された指部４１及び指部４２を用いて対象物を把持する動作を説明する。
【０１８４】
先ず、フィーダ３６により、第一対象物Ｗ１を第一ベルトコンベア３３に搬入する（図１参照）。次に、カメラ４０Ａにより第一対象物Ｗ１を撮像する。制御装置６０は、カメラ４０Ａの撮像結果に基づいて、第一ベルトコンベア３３上（載置面３３ａ）に載置された第一対象物Ｗ１の位置を検出する。
【０１８５】
次に、アーム２０Ａを制御して把持部１０Ａが第一対象物Ｗ１に近づくように相対移動させる。次に、把持部１０Ａを制御して把持部１０Ａに第一対象物Ｗ１を把持させる。ここでは、把持部１０Ａ（指部４１及び指部４２）に第一対象物Ｗ１のＺ方向におけるケージング、セルフアライメント、摩擦把持の３つの機能を実現させる。
【０１８６】
具体的には、図２５（ａ）に示すように、第一対象物Ｗ１の周辺に指部４１及び指部４２を配置させた後、把持部１０Ａを制御して指部４１及び指部４２を第一対象物Ｗ１が載置された面３３ａ（図１参照）と平行な面で開閉させて指部４１及び指部４２に第一対象物Ｗ１の周辺を囲ませる。これにより、第一対象物Ｗ１は指部４１及び指部４２で囲まれた領域の外に飛び出さないようになる（ケージング）。
【０１８７】
次に、図２５（ｂ）に示すように、第一対象物Ｗ１の側方から指部４１及び指部４２の間に第一対象物Ｗ１を挟み込ませる。これにより、第一対象物Ｗ１は、まず斜面７１、斜面７２、斜面８１及び斜面８２にそれぞれ支持される。その後、指部４１及び指部４２の挟み込みに従って、第一対象物Ｗ１は、斜面７１、斜面７２、斜面８１及び斜面８２に沿って＋Ｚ方向に移動し、Ｚ方向の位置が調整される（セルフアライメント）。
【０１８８】
そして、図２５（ｃ）に示すように、３以上の接触点及び接触面（接触点Ｇ１、接触点Ｇ２と、接触面Ｇ３及び接触面Ｇ４）で指部４１及び指部４２に第一対象物Ｗ１を把持させる。指部４１の第二部材５２及び指部４２の第二部材６２が鍔部として機能するため、第一対象物Ｗ１の＋Ｚ方向への移動が規制される。これと共に、指部４１及び指部４２の閉じる方向への移動が規制される。このとき、第一対象物Ｗ１は、移動規制面１０１ａ及び移動規制面１０２ａに当接されるため、移動規制面１０１ａ及び移動規制面１０２ａと平行な状態で把持される。このように、第一対象物Ｗ１は、図２５（ｄ）に示すように、所定の位置で拘束される（摩擦把持）。このとき、把持部１０Ａに設けられた検出装置（図１参照）によって、把持部１０Ａが第一対象物Ｗ１を把持する力が検出されている。その後、把持部１０Ａは、把持した第一対象物Ｗ１をステージ３０（図１参照）に搬送する。
【０１８９】
以上のように、本実施形態によれば、指部４１及び指部４２が、Ｚ方向の一方の端面４１ａ及び端面４２ａ側の第一部材５１と、Ｚ方向の他方の端面４１ｂ及び端面４２ｂ側の第二部材５２とを有し、第一部材５１において、指部４１及び指部４２による第一対象物Ｗ１の挟み込みに応じて第一対象物Ｗ１が第二部材５２側に移動するように、当該第一部材５１及び第一部材６１が、＋Ｚ側端辺から−Ｚ側端辺にかけて指部４１及び指部４２の対向方向に突出するように、ＸＹ平面に対してＺ方向に傾いているので、Ｚ方向において第一対象物Ｗ１を指部４１及び指部４２の内部に取り込むことができる。これにより、第一対象物Ｗ１を確実に把持することができる。
【０１９０】
また、本実施形態のロボット１によれば、制御装置６０の制御により、指部４１及び指部４２は第一対象物Ｗ１の周辺に移動した後、載置面３３ａと平行な面で開閉するので、第一対象物Ｗ１の周辺は指部４１及び指部４２で囲まれることとなる。これにより、第一対象物Ｗ１は指部４１及び指部４２で囲まれた領域の外に飛び出さないようになる（ケージング）。また、指部４１及び指部４２は第一対象物Ｗ１をＺ方向の両側から挟み込むので、第一対象物Ｗ１は指部４１及び指部４２に従って移動し、これにより位置が調整される（セルフアライメント）。また、把持部１０Ａは第一対象物を３以上の接触点及び接触面で把持するので、第一対象物Ｗ１のＺ方向の位置を拘束し、且つ接触点及び接触面の摩擦により第一対象物Ｗ１を安定して把持することができる（摩擦把持）。このような把持部１０Ａの動作によって第一対象物Ｗ１をＺ方向の所定の位置で把持することができる。
【０１９１】
したがって、本実施形態に係るロボット１は、第一対象物Ｗ１をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれについて、つまり、三次元空間において、ケージング、セルフアライメント及び摩擦把持を実現させることができる。したがって、第一対象物Ｗ１を逃がさず且つ確実に決められた位置で把持することが可能なロボット１を提供することができる。
【０１９２】
上記実施形態においては、第一部材５１及び第二部材５２が分離可能であり、第一部材６１及び第二部材６２が分離可能である。このため、例えば図２６（ａ）〜図２６（ｃ）に示すように、指部４１の第一部材５１及び指部４２の第一部材６１を交換することができる。図２６（ａ）〜図２６（ｃ）では、例えば斜面７１（又は斜面７２）と移動規制面１０１ａとの角度α１と、斜面８１（又は斜面８２）と移動規制面１０２ａとの角度α２とが変化するように、所定の形状に形成された第一部材５１及び第一部材６１を用いることができる。ここでは、一例として、図２６（ａ）ではα１及びα２＝３０°であり、図２６（ｂ）ではα１及びα２＝４５°であり、図２６（ｃ）ではα１及びα２＝６０°である。勿論、α１及びα２が他の角度であっても構わない。
【０１９３】
また、図２７（ａ）に示すように、切り欠き部５２ａ及び切り欠き部６２ａの寸法が異なるように、指部４１の第二部材５２及び指部４２の第二部材６２を交換することができる。図２７（ａ）に示す構成では、上記実施形態に比べて切り欠き部５２ａ及び切り欠き部６２ａの寸法が小さくなっている。この構成では、上記実施形態の構成よりも第一対象物Ｗ１が飛び出しにくくなる。このため、第一対象物Ｗ１の寸法が小さい場合であっても、第二端面４１ｂ及び第二端面４２ｂ側から飛び出すのを確実に防ぐことができる。
【０１９４】
また、図２７（ｂ）に示すように、爪部１０１及び爪部１０２のＹ方向の寸法が異なるように、指部４１の第一部材５１及び第二部材５２と、指部４２の第一部材６１及び第二部材６２とをそれぞれ交換することができる。この場合、寸法の小さい第一対象物Ｗ１を把持することができる。
【０１９５】
また、図２８に示すように、指部４１の第一部材５１及び指部４２の第一部材６１が板状に形成された構成であっても構わない。この構成によれば、狭いスペースにおいても、周囲に効率的に指部４１及び指部４２の把持動作を行わせることができる。また、指部４１の第二部材５２及び指部４２の第二部材６２が板状に形成された構成であっても構わない。なお、第一部材５１及び第一部材６１と、第二部材５２及び第二部材６２との両方が板状に形成された構成であっても構わない。更に、上記場合において、第一部材５１、第一部材６１、第二部材５２及び第二部材６２のうち板状の部分が同じ厚さであることが好ましい。
【０１９６】
また、上記実施形態においては、移動規制面１０１ａ及び移動規制面１０２ａがＸＹ平面に平行に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば図２９（ａ）に示すように、移動規制面１０１ａ及び移動規制面１０２ａがＸＹ平面に対して傾斜する構成であっても構わない。図２９（ａ）では、指部４１と指部４２の対向面側に向かうように＋Ｚ側に傾斜する構成が示されているが、これに限られることは無く、指部４１と指部４２の対向面側に向かうように−Ｚ側に傾斜する構成であっても良い。
【０１９７】
また、指部４１において、斜面７１と斜面７２とがなす角度が、Ｚ方向において異なるように形成されていても構わない。すなわち、図２９（ｂ）を用いて説明すると、第一部材５１の−Ｚ側端部における斜面７１と斜面７２との角度α３と、第一部材５１の＋Ｚ側端部における斜面７１と斜面７２との角度α４とが異なっていても構わない。これにより、加工精度面での負担が軽減されることになる。
【０１９８】
また、上記実施形態に係るロボット１は、例えば指部４１及び指部４２を用いてケージング、セルフアライメント、摩擦把持を行う場合に限られず、他の場合においても用いることができる。例えば図３０（ａ）に示すように、Ｚ方向の寸法が指部４１及び指部４２の寸法よりも大きい円筒状の対象物Ｗ３を把持する場合には、Ｘ方向及びＹ方向のケージング、セルフアライメント及び摩擦把持は実現できるものの、Ｚ方向においては実現されていない。このような使用態様であっても、確実に対象物Ｗ３を把持することができる。
【０１９９】
また、図３０（ｂ）に示すように、Ｙ方向の寸法が指部４１及び指部４２の寸法よりも大きい対象物Ｗ４を把持する場合には、Ｚ方向のケージング、セルフアライメント及び摩擦把持は実現できるものの、Ｘ方向及びＹ方向においては実現されていない。このような使用態様であっても、確実に対象物Ｗ４を把持することができる。
【０２００】
［第二実施形態］  
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【０２０１】
本発明の第二実施形態におけるロボットシステムは、第１の部品が取り付けられたアセンブリー部品に、ロボット本体が搬送する第２の部品を第１の部品に物理的な負荷をかけずに組み合わせて取り付ける組立てシステムである。本実施形態では、第１の部品および第２の部品が平歯車（以下、歯車という。）である例について説明する。
【０２０２】
図３１は、第二実施形態であるロボット装置を適用したロボットシステムが作業を行う様子を示す、概略の外観図である。
【０２０３】
同図において、ロボットシステム８０１は、ロボット本体８１０と、把持部８１１と、ロボット制御装置８２０と、撮影装置８３０と、ケーブル８４０と、ケーブル８４１とを含んで構成される。
【０２０４】
ロボット本体８１０とロボット制御装置８２０とケーブル８４１とは、ロボット装置に含まれる。
【０２０５】
ロボット本体８１０は、具体的には、地面に対して固定された支持台８１０ａと、旋回可能および屈伸可能に支持台８１０ａに連結されたアーム部８１０ｂと、旋回可能および首振り可能にアーム部８１０ｂに連結されたハンド部１０ｃとを含んで構成される。ロボット本体８１０は、例えば７軸垂直多関節ロボットであり、支持台８１０ａとアーム部８１０ｂとハンド部１０ｃとの連係した動作によって７軸の自由度を有する。つまり、その７軸の自由度は、支持台８１０ａおよびアーム部８１０ｂによる６軸の自由度と、ハンド部１０ｃによる１軸の自由度とである。
【０２０６】
ロボット本体８１０は、把持部８１１を可動に備える。把持部８１１は、本発明の爪部を備える。なお、図３１では、把持部８１１を、その機能を示すために模式的に示してある。
【０２０７】
ロボット本体８１０は、ロボット制御装置８２０から供給されるロボット制御命令を取り込み、このロボット制御命令による駆動制御によって、把持部８１１の位置および姿勢を三次元空間内で所望に変更し、また把持部８１１の爪部を開閉させる。
【０２０８】
なお、ロボット本体８１０は、７軸の自由度を有するものに限られず、例えば、６軸の自由度を有するものであってもよい。また、支持台８１０ａを、壁や天井等、地面に対して固定された場所に設置してもよい。
【０２０９】
図３１に示すように、ロボット本体８１０の動作による把持部８１１の可動範囲内には、アセンブリー部品８０５が設置されている。なお、同図では、アセンブリー部品８０５の支持台（机）の図示を省略してある。アセンブリー部品８０５は、板状の基台８５０と、基台８５０に対してそれぞれ略垂直（垂直を含む。）に立てられた軸８５１と、軸８５２とを備える。そして、アセンブリー部品８０５は、軸８５１に歯車８５３（第１の部品）が取り付けられ、軸８５２に歯車８５４（第２の部品）が取り付けられて構成される。ただし、アセンブリー部品８０５は、軸８５１に歯車８５３が取り付けられた後、軸８５２に歯車８５４が取り付けられることにより完成される。
【０２１０】
なお、同図における部品や構造等の縮尺は、図を明りょうなものとするために実際のものとは異なる。
【０２１１】
撮影装置８３０は、アセンブリー部品８０５を撮影して静止画像または動画像である撮影画像を取得し、この撮影画像を、ケーブル８４０を介してロボット制御装置８２０に供給する。
【０２１２】
撮影装置８３０は、例えば、デジタルカメラ装置、デジタルビデオカメラ装置により実現され、アセンブリー部品８０５に対して略垂直（垂直を含む。）上方において、撮影方向が略垂直（垂直を含む。）下方となる位置に固定設置される。ただし、図３１において、軸８５１と軸８５２との距離に対して、軸８５１および軸８５２と撮影装置８３０との距離は十分に長い。
【０２１３】
ケーブル８４０は、ロボット制御装置８２０が出力する撮影装置８３０に対する制御データを撮影装置８３０に供給したり、撮影装置８３０が出力する応答データや撮影画像をロボット制御装置８２０に供給したりする。制御データは、例えば、ロボット制御装置８２０が撮影装置８３０に対して通知する、撮影開始命令や撮影停止命令等の制御命令を含む。応答データは、例えば、撮影装置８３０がロボット制御装置８２０に対して通知する、制御データに対する応答を含む。
【０２１４】
ケーブル８４１は、ロボット制御装置８２０が出力するロボット制御命令をロボット本体８１０に供給したり、ロボット本体８１０が出力するロボット制御応答をロボット制御装置８２０に供給したりする。ロボット制御命令は、ロボット本体８１０の各可動部を駆動制御する制御命令である。ロボット制御応答は、例えば、ロボット本体８１０がロボット制御装置８２０に対して通知する、ロボット制御命令に対する応答を含む。ケーブル８４１は、例えば、シリアル通信線等のケーブルやコンピューターネットワークである。
【０２１５】
ロボット制御装置８２０は、撮影装置８３０から供給される、アセンブリー部品８０５の追跡画像を取り込み、この追跡画像に基づいてロボット本体８１０の各可動部の動作を制御し、歯車８５４を軸８５２に通してアセンブリー部品８０５に取り付けさせる。
【０２１６】
［第三実施形態］  
本発明の第三実施形態におけるロボットシステムでは、ロボット本体は、２系統のアームを備える。本実施形態では、各アームにはハンドが取り付けられている。そしてこのロボットシステムは、ロボット本体の一方のアームのハンドに取り付けられた撮影装置によってアセンブリー部品の撮影画像を取得し、他方のアームのハンドに取り付けられた把持部によって部品を搬送させる。
【０２１７】
図３２は、第三実施形態におけるロボットシステムの概略の外観図である。
【０２１８】
同図において、ロボットシステム８０２は、ロボット本体８６０と、撮影装置８６１と、把持部８６２と、ロボット制御装置８２０と、ケーブル８６３とを含んで構成される。
【０２１９】
ロボット本体８６０とロボット制御装置８２０とケーブル８６３とは、ロボット装置に含まれる。
【０２２０】
ロボット制御装置８２０は、第二実施形態と同様の構成であるため、ロボット制御装置８２０についての詳細な説明を省略する。
【０２２１】
ロボット本体８６０は、具体的には、地面に対して可動に設置された本体８６０ａと、旋回可能に本体８６０ａに連結された首部８６０ｂと、首部８６０ｂに対して固定された頭部８６０ｃと、旋回可能および屈伸可能に頭部８６０ｃに連結された第１アーム部８６０ｄと、旋回可能および屈伸可能に頭部８６０ｃに連結された第２アーム部８６０ｅと、ロボット本体８６０の設置面に対してロボット本体８６０を移動可能に本体８６０ａに取り付けられた搬送部８６０ｆとを含んで構成される。
【０２２２】
第１アーム部８６０ｄの開放端であるハンドには、把持部８６２が取り付けられている。また、第２アーム部８６０ｅの開放端であるハンドには、撮影装置８６１が取り付けられている。
【０２２３】
搬送部８６０ｆは、ロボット本体８６０の設置面に対して、ロボット本体８６０を一定方向または方向自在に移動可能に支持する。搬送部８６０ｆは、四組の車輪、四組のキャスター、一対の無限軌道等により実現される。
【０２２４】
ロボット本体８６０は、例えば、２系統のアームを備えた垂直多関節ロボット（双腕ロボット）である。ロボット本体８６０は、ロボット制御装置８２０から供給されるロボット制御命令を取り込み、このロボット制御命令による駆動制御によって、撮影装置８６１および把持部８６２それぞれの位置および姿勢を三次元空間内で所望に変更し、また把持部８６２の爪部を開閉させる。
【０２２５】
撮影装置８６１は、被写体を撮影して静止画像または動画像である撮影画像を取得し、この撮影画像をロボット制御装置８２０に供給する。撮影装置８６１は、例えば、デジタルカメラ装置、デジタルビデオカメラ装置により実現される。
【０２２６】
把持部８６２は、本発明の爪部を備える。なお、図３２では、把持部８６２を、その機能を示すために模式的に示してある。
【０２２７】
ケーブル８６３は、ロボット制御装置８２０が出力するロボット制御命令をロボット本体８６０に供給したり、ロボット本体８６０が出力するロボット制御応答をロボット制御装置８２０に供給したりする。ロボット制御命令は、ロボット本体８６０の各可動部を駆動制御する制御命令である。ロボット制御応答は、例えば、ロボット本体８６０がロボット制御装置８２０に対して通知する、ロボット制御命令に対する応答を含む。ケーブル８６３は、例えば、シリアル通信線等のケーブルやコンピューターネットワークである。
【０２２８】
ロボット制御装置８２０は、ロボット本体８６０の首部８６０ｂと頭部８６０ｃと第２アーム部８６０ｅとの動作を制御し、撮影装置８６１の位置および姿勢を変更させる。具体的に、ロボット制御装置８２０は、撮影装置８６１を、図示しないアセンブリー部品に対して略垂直上方において、撮影方向が略垂直下方となる位置に設置させる。
【０２２９】
また、ロボット制御装置８２０は、ロボット制御装置８２０は、撮影装置８６１から供給される、アセンブリー部品の撮影画像を取り込み、この撮影画像に基づいてロボット本体８６０の首部８６０ｂと頭部８６０ｃと第１アーム部８６０ｄとの動作を制御し、第二実施形態と同様に、歯車を軸に通してアセンブリー部品に取り付ける。
【０２３０】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
なお、本実施形態では、爪部が部品を把持して、搬送あるいは第２対象物に組み付ける例を説明したが、例えば、アームに設けられているカメラで撮像された画像を用いて取り付けるようにしても良い。カメラは、制御装置６０の制御によって、部品または第２対象物を撮像し、取り付け位置を撮影した画像に基づき認識するようにしてもよい。そして、認識した結果に基づき、部品を第２対象物の取り付け位置に移動するように制御装置が制御するようにしてもよい。
【０２３１】
以上のように、爪部を設計することで、小型かつ軽量な部品の把持が可能なハンドの把持可能な部品の径の大きさの範囲が最も広くなる形状を求める事が可能となる。また、ロボットがこのように設計された爪部を備えているため、小型かつ軽量な部品の把持が可能で、さらに把持可能な部品の大きさの範囲を広くすることができる。また、把持可能な部品の大きさの範囲が広いため、ロボットに装着する爪部を部品毎に取り替える頻度が少なくなり、ロボットが幅広い大きさの部品を把持することができる。
【０２３２】
なお、本実施形態では、爪部１０１と１０２とを備える組み立てロボットに適用する例を説明したが、例えば、本実施形態のロボット１を、搬送装置などに適用してもよい。
また、本実施形態では、対象物を把持して搬送、または組み込む例を説明したが、例えば、物体の分解や検査など所定の動作を行うようにしてもよい。
【０２３３】
なお、実施形態の図１の制御部、図示しない爪部設計装置の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０２３４】
また、「コンピューターシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【０２３５】
また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）  Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリー、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、サーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【０２３６】
１…ロボット  １０Ａ、１０Ｂ…把持部  ２０Ａ、２０Ｂアーム（移動装置）
Ｗ１、Ｍ、Ｍ１…第１対象物（部品）  Ｗ２、Ｍ２…第２対象物
３０…ステージ（移動装置）  ３３…第１ベルトコンベア、３４…第２ベルトコンベア、３７…ステージ  ５０…基台  ４０Ａ、４０Ｂ…カメラ
６０…制御装置  ７０…入力装置
４１Ａ、４１Ｂ、１０１、１０２…爪部
ＲＨ…ロボットハンド  ＣＮ…リンク機構  ＥＣ…エンコーダー
５１…第一部材、５２…第二部材、５２ａ…切り欠き部、５３…固定部材、７１…斜面、７２…斜面、７３…折り返し部
６１…第一部材、６２…第二部材、６２ａ…切り欠き部、６３…固定部材、８１…斜面、８２…斜面、８３…折り返し部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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