(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
握り込み動作が可能な複数の第１能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節を備えたロボットハンドの握り込み制御方法において、物体を握り込みする際に、前記指の第１能動関節を握り込み動作するように所定速度で速度制御する第１ステップと、第１ステップの制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第１能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように力制御する第２ステップとを含み、前記第２ステップでは、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように位置制御することを特徴とするロボットハンドの握り込み制御方法。
【請求項２】
前記第１ステップは、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として開始することを特徴とする請求項１に記載のロボットハンドの握り込み制御方法。
【請求項３】
前記第１ステップでは、指の根元側に位置する第１能動関節ほど指先側に位置する他の第１能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロボットハンドの握り込み制御方法。
【請求項４】
前記複数の指リンクに係る複数の第１能動関節に対して、独立して前記第１ステップ及び第２ステップを実行制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のロボットハンドの握り込み制御方法。
【請求項５】
握り込み動作が可能な複数の第１能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンク及び掌に接触力を検出する触覚手段を備え、前記第１能動関節の作動に応じた物理量を検出する物理量検出手段を備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節を備えたロボットハンドにおいて、物体を握り込みする際に、前記指の第１能動関節を握り込み動作するように前記物理量検出手段の検出値に基づいて所定速度で速度制御する第１制御手段と、前記第１制御手段の制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第１能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように前記触覚手段が検出した接触力に基づいて力制御する第２制御手段を備え、前記第２制御手段は、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように前記第２能動関節を位置制御することを特徴とするロボットハンド。
【請求項６】
前記第１制御手段は、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として前記速度制御を開始することを特徴とする請求項５に記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記第１制御手段は、指の根元側に位置する第１能動関節ほど指先側に位置する他の第１能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記複数の指リンクに係る複数の第１能動関節のそれぞれに対して、第１制御手段及び第２制御手段は、独立して実行制御することを特徴とする請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項に記載のロボットハンド。
【請求項９】
握り込み動作が可能な複数の第１能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節を備えたロボットハンドを有し、同ロボットハンドをロボットアームに連結したロボットの制御方法において、物体が前記ロボットハンドの掌に接触したとき、掌でのその接触位置が、掌の所定位置となるように、前記ロボットアームを制御する第１ステップと、物体を握り込みする際に、前記指の第１能動関節を握り込み動作するように所定速度で速度制御する第２ステップと、前記速度制御後に、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第１能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように力制御する第３ステップとを含み、前記第３ステップでは、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように位置制御することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項１０】
前記第１ステップは、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として開始することを特徴とする請求項９に記載のロボットの制御方法。
【請求項１１】
前記第２ステップは、第１ステップの制御が終了後、開始することを特徴とする請求項１０に記載のロボットの制御方法。
【請求項１２】
前記複数の指リンクに係る複数の第１能動関節に対して、独立して前記第２ステップ及び第３ステップを実行制御することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のうちいずれか１項に記載のロボットの制御方法。
【請求項１３】
握り込み動作が可能な複数の第１能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンク及び掌に接触力を検出する触覚手段を備え、前記第１能動関節の作動に応じた物理量を検出する物理量検出手段を備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節を備えたロボットハンドを有し、同ロボットハンドをロボットアームに連結したロボットにおいて、物体が前記ロボットハンドの掌に接触したとき、掌でのその接触位置が、掌の所定位置となるように、前記ロボットアームを制御するロボットアーム制御手段と、物体を握り込みする際に、前記指の第１能動関節を握り込み動作するように前記物理量検出手段の検出値に基づいて所定速度で速度制御する第１制御手段と、前記第１制御手段の制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第１能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように前記触覚手段が検出した接触力に基づいて力制御する第２制御手段を備え、前記第２制御手段は、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように前記第２能動関節を位置制御することを特徴とすることを特徴とするロボット。
【請求項１４】
前記第１制御手段は、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として前記速度制御を開始することを特徴とする請求項１３に記載のロボット。
【請求項１５】
前記第１制御手段は、指の根元側に位置する第１能動関節ほど指先側に位置する他の第１能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のロボット。
【請求項１６】
前記複数の指リンクに係る複数の第１能動関節のそれぞれに対して、第１制御手段及び第２制御手段は、独立して実行制御することを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のうちいずれか１項に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未知の形状物体を好適に把持することができるロボットハンド及びロボットハンドの握り込み制御方法、並びにロボット及びロボットの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロボットによる物体の把持に関する制御方法が、文献「前川仁，谷江和雄、小森谷清：指先の転がり接触を考慮した多指ハンドによる三次元圧力の運動学・静力学および剛性効果，日本ロボット学会誌，Vol.16，No.2，pp.205-213,1998」に開示されている（第１の従来技術）。
【０００３】
さらに、未知の形状物体を把持する制御方法が、文献「近野敦，多田充徳，長島功一，稲葉雅幸，井上博允：人間型多指ハンドの開発および手探りによる未知物体の把持実験，日本機械学会論文集（Ｃ編），Vol.65，No.638，pp.4070−4075，1999）に開示されている（第２の従来技術）。
【０００４】
又、手探りをしない他の把持方法として、文献「遠藤博史，和田充雄：触覚情報に基づくシリアルリンクハンドの把持動作制御，日本機械学会論文集（Ｃ編）５９巻，５５９号，pp205−210，1993」の技術が開示されている。この文献には、触覚センサの情報に基づいて２次元物体を把持対象とした把持動作の方法が開示されている（第３の従来技術）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１の従来技術では、各ロボット指に触覚センサを装備した多指ハンドによる物体把持の定式化を行っているが、制御系が複雑になり、又、接触点近傍の物体局所形状の情報が予め必要であるため、未知物体の把持には適用できない問題がある。
【０００６】
又、第２の従来技術では、各指に触覚センサを装備し、物体の把持の前に手探りで把持すべき点を探し、この後、物体に指を巻つける把持動作を行うため、物体把持までの時間が長くなる問題がある。
【０００７】
又、第３の従来技術では、隣接する能動関節が独立に制御されていないため、把持の安定性は、物体形状に依存する問題がある。また、対象とする物体は２次元的な物体に限定される問題がある。
【０００８】
ところで、生後約１０ヶ月までの乳児の手に物体を接触させたとき、拇指と他の４本の指を屈曲させて物体を把持し、さらに物体を把持した後に乳児の手から物体を引き離そうとすると、乳児はさらに強く物体を握りしめる握り反射がある。この握り反射は、未知物体の把持におけるロバストな把持方法である。
【０００９】
本発明は、このような乳児の握り反射に着目してなされたものである。
すなわち、本発明の目的は、乳児が行う握り反射を模擬し、物体把持まで時間を要せず、物体形状に依存しないで安定して未知の形状物体を把持することができるロボットハンド及びロボットハンドの握り込み制御方法を提供することにある。
【００１０】
さらに、ロボット及びロボットの制御方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、握り込み動作が可能な複数の第１能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節を備えたロボットハンドの握り込み制御方法において、物体を握り込みする際に、前記指の第１能動関節を握り込み動作するように所定速度で速度制御する第１ステップと、第１ステップの制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第１能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように力制御する第２ステップとを含み、前記第２ステップでは、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように位置制御することを特徴とするロボットハンドの握り込み制御方法を要旨とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１において、前記第１ステップは、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として開始することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、前記第１ステップでは、指の根元側に位置する第１能動関節ほど指先側に位置する他の第１能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記複数の指リンクに係る複数の第１能動関節に対して、独立して前記第１ステップ及び第２ステップを実行制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、握り込み動作が可能な複数の第１能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンク及び掌に接触力を検出する触覚手段を備え、前記第１能動関節の作動に応じた物理量を検出する物理量検出手段を備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節を備えたロボットハンドにおいて、物体を握り込みする際に、前記指の第１能動関節を握り込み動作するように前記物理量検出手段の検出値に基づいて所定速度で速度制御する第１制御手段と、前記第１制御手段の制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第１能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように前記触覚手段が検出した接触力に基づいて力制御する第２制御手段を備え、前記第２制御手段は、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように前記第２能動関節を位置制御することを特徴とするロボットハンドを要旨とするものである。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５において、前記第１制御手段は、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として前記速度制御を開始することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項５又は請求項６において、前記第１制御手段は、指の根元側に位置する第１能動関節ほど指先側に位置する他の第１能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項において、前記複数の指リンクに係る複数の第１能動関節のそれぞれに対して、第１制御手段及び第２制御手段は、独立して実行制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、握り込み動作が可能な複数の第１能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節を備えたロボットハンドを有し、同ロボットハンドをロボットアームに連結したロボットの制御方法において、物体が前記ロボットハンドの掌に接触したとき、掌でのその接触位置が、掌の所定位置となるように、前記ロボットアームを制御する第１ステップと、物体を握り込みする際に、前記指の第１能動関節を握り込み動作するように所定速度で速度制御する第２ステップと、前記速度制御後に、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第１能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように力制御する第３ステップとを含み、前記第３ステップでは、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように位置制御することを特徴とするロボットの制御方法を要旨とするものである。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項９において、前記第１ステップは、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として開始することを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１０において、前記第２ステップは、第１ステップの制御が終了後、開始することを特徴とする。
【００２３】
請求項１２の発明は、請求項９乃至請求項１１のうちいずれか１項において、前記複数の指リンクに係る複数の第１能動関節に対して、独立して前記第２ステップ及び第３ステップを実行制御することを特徴とする。
【００２４】
請求項１３の発明は、握り込み動作が可能な複数の第１能動関節により複数の指リンクが連結された指を掌に備え、前記指リンク及び掌に接触力を検出する触覚手段を備え、前記第１能動関節の作動に応じた物理量を検出する物理量検出手段を備え、前記指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間には、前記第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節を備えたロボットハンドを有し、同ロボットハンドをロボットアームに連結したロボットにおいて、物体が前記ロボットハンドの掌に接触したとき、掌でのその接触位置が、掌の所定位置となるように、前記ロボットアームを制御するロボットアーム制御手段と、物体を握り込みする際に、前記指の第１能動関節を握り込み動作するように前記物理量検出手段の検出値に基づいて所定速度で速度制御する第１制御手段と、前記第１制御手段の制御により、指リンクが前記物体に接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する第１能動関節を、前記指リンクに作用する接触力が所定値となるように前記触覚手段が検出した接触力に基づいて力制御する第２制御手段を備え、前記第２制御手段は、前記関節軸に交差し、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、指の中心線に位置するように前記第２能動関節を位置制御することを特徴とするロボットを要旨とするものである。
【００２５】
請求項１４の発明は、請求項１３において、前記第１制御手段は、前記物体が指又は掌に接触したことを起点として前記速度制御を開始することを特徴とする。
【００２６】
請求項１５の発明は、請求項１３又は請求項１４において、前記第１制御手段は、指の根元側に位置する第１能動関節ほど指先側に位置する他の第１能動関節よりも、前記所定速度を相対的に大きな値にして速度制御することを特徴とする。
【００２８】
請求項１６の発明は、請求項１３乃至請求項１５のうちいずれか１項において、前記複数の指リンクに係る複数の第１能動関節のそれぞれに対して、第１制御手段及び第２制御手段は、独立して実行制御することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図１１を参照して説明する。
図１はロボットハンドを有するロボットの概略を示す斜視図、図２は握り反射の説明図、図３はロボットにおける７自由度の関節機構の説明図である。
【００３０】
ロボットＲは、肩部１１Ａを備えたベース１１、アーム部１２、及びロボットハンド１３を備えており、７自由度ロボットとして構成されている。
肩部１１Ａは、軸線Ｍ１，Ｍ２を備えた２つの部位からなり、軸線Ｍ１は、ベース１１に対して関節ｋ１を介して連結され、軸線Ｍ２は関節ｋ２を介して軸線Ｍ１に対して連結されている。関節ｋ１，ｋ２は、軸線Ｍ１，Ｍ２をそれぞれ同軸線の周りで回転させるためのものである。
【００３１】
アーム部１２は、第１アーム１２Ａ、第２アーム１２Ｂを備えている。第１アーム１２Ａの軸線Ｌ１は、関節ｋ３を介して軸線Ｍ２に連結されている。第２アーム１２Ｂの軸線Ｌ２は、関節ｋ４を介して軸線Ｌ１に連結されている。前記関節ｋ３は、軸線Ｌ１を軸線Ｍ２に対して屈曲するためのもの、関節ｋ４は軸線Ｌ２を軸線Ｌ１に屈曲するためのものである。関節ｋ５は、軸線Ｌ２の周りで軸線Ｌ２を回転するためのものである。
【００３２】
ロボットハンド１３の掌１４は関節ｋ６，ｋ７を介して連結されている。関節ｋ６は掌１４を回転するためのものであり、関節ｋ７は、掌１４を軸線Ｌ２に対して屈曲するためのものである。
【００３３】
前記関節ｋ４は、肘関節であって、関節ｋ４の位置は関節ｋ３，ｋ６を結ぶ線Ｎを中心とする回転軌道上において、任意の角度φを得ることができる。
前記関節ｋ１〜ｋ７は、能動関節であって、モータ等の駆動装置が連結されており、同駆動装置により、所定の回転、又は屈曲を付与する。
【００３４】
又、各関節ｋ１〜ｋ７にはエンコーダｅ１〜ｅ７が設けられ（図４参照）、同エンコーダｅ１〜ｅ７により、各関節ｋ１〜ｋ７の現在位置を示す検出角度が検出される。そして、これらの検出角度に基づいて後記するロボット制御装置２０により、掌位置Ｓ（掌１４の中心位置）が演算可能とされている。
【００３５】
エンコーダｅ１〜ｅ７は、ロボットアーム物理量検出手段に相当する。関節ｋ１〜ｋ７、アーム部１２は、ロボットアームを構成している。
次に、ロボットハンド１３について説明する。
【００３６】
本実施形態のロボットハンド１３は人間と同様に掌１４と、拇指１５と４本の指１６を備えている。
なお、本明細書の詳細な説明の中において、ロボットハンド１３に関して、単に「指」と記載している場合は、拇指１５及び指１６も含む趣旨であるが、実施形態において、符号付の「指１６」は、拇指１５を含まない趣旨である。
【００３７】
拇指１５は４関節４自由度を備えている。すなわち、拇指１５は第１指リンク〜第３指リンク１５ａ〜１５ｃを備え、第１指リンク１５ａは、関節軸Ｗを中心にして第１関節Ｐ１により、内外転可能（往復回転可能）にされている（図９参照）。なお、内外転とは、掌１４を含む仮想平面Ｓ１に沿った回転であって、前記関節軸Ｗは、仮想平面Ｓ１に対して直交する。第２関節Ｐ２による屈曲方向の回転と、第１関節Ｐ１による内外転する方向の回転は、互いに直交する方向の回転とされている。
【００３８】
又、第１指リンク１５ａは第２関節Ｐ２により、図８に示すように掌１４を含む仮想平面Ｓ１に沿った位置を起点として、掌１４に向かう屈曲方向と屈曲した位置から反屈曲方向に移動可能とされている。なお、掌１４に向かう屈曲方向の場合を前屈といい、反屈曲方向を後屈ということがある。第２指リンク１５ｂは、第３関節Ｐ３により、第１指リンク１５ａに対して掌１４に向かう屈曲方向と屈曲した位置から反屈曲方向に移動可能とされている。又、第３指リンク１５ｃは、第４関節Ｐ４により、第２指リンク１５ｂに対して掌１４に向かう屈曲方向と屈曲した位置から反屈曲方向に移動可能とされている。なお、拇指１５は、その第３指リンク１５ｃの先端（指先）が、他の指１６の第３指リンク１６ｃの先端（指先）に対して対向可能に配置されている。
【００３９】
前記拇指１５の４つの関節はモータ等からなるそれぞれ１つのアクチュエータで駆動される。本実施形態では、アクチュエータはモータから構成されている。又、拇指１５を除く、他の指１６は４関節３自由度を備えている。
【００４０】
すなわち、他の指１６は第１指リンク〜第３指リンク１６ａ〜１６ｃを備え、第１指リンク１６ａは、第１関節Ｐ１により、内外転可能（往復回転可能）にされている（図９参照）。なお、内外転とは、掌１４を含む仮想平面Ｓ１に沿った回転であって、前記関節軸Ｗは、仮想平面Ｓ１に対して直交する。第２関節Ｐ２による屈曲方向の回転と、第１関節Ｐ１による内外転する方向の回転は、互いに直交する方向の回転とされている。
【００４１】
第２指リンク１６ｂは、第３関節Ｐ３により、第１指リンク１６ａに対して掌１４に向かう屈曲方向と屈曲した位置から反屈曲方向に移動可能とされている。又、第３指リンク１６ｃは、第４関節Ｐ４により、第２指リンク１６ｂに対して掌１４に向かう屈曲方向と屈曲した位置から反屈曲方向に移動可能とされている。
【００４２】
拇指１５以外の他の指１６では、指先側の２つの関節（第３関節Ｐ３と第４関節Ｐ４）は、モータ等からなる１つのアクチュエータで駆動され、残りの他の関節（第１関節Ｐ１と第２関節Ｐ２）はそれぞれ１つのモータ等からなるアクチュエータにて駆動されるように構成されている。すなわち、拇指１５以外の他の４本の指では、第３関節Ｐ３と第４関節Ｐ４とは連動するように構成されている。
【００４３】
拇指１５の第２〜第４関節Ｐ２〜Ｐ４は握り込み動作が可能な第１能動関節に相当する。又、拇指１５を除く指１６の第２及び第３関節Ｐ２，Ｐ３は握り込み動作が可能な第１能動関節に相当する。又、拇指１５、及び指１６の第１関節Ｐ１は、指リンクのうち、掌側の指リンクと掌との間に設けられ、第１能動関節の握り込み動作の方向とは直交する方向の回転であって、関節軸を中心に往復回転する単一の第２能動関節に相当する。又、拇指１５及び指１６の屈曲方向は握り込み動作の方向に相当する。
【００４４】
拇指１５の第１〜第４関節Ｐ１〜Ｐ４、及び拇指１５を除く他の指１６の第１〜第３関節Ｐ１〜Ｐ３にはそれぞれエンコーダｆ１〜ｆ４、又はｆ１〜ｆ３が設けられ（図４参照）、同エンコーダにより、各関節の現在位置を示す検出角度が検出される。前記エンコーダｆ１〜ｆ４は、物理量検出手段に相当する。
【００４５】
掌１４、並びに拇指１５、及び他の４本の指１６の指腹部には所定の面積を有する触覚センサ１８がそれぞれ設けられている。本実施形態では、触覚センサ１８は、掌１４又は各指リンクに物が接触した際の接触力を検出するためのものである。各触覚センサ１８は、所定の広がりを有する面積Ｈを備えており、所定面積単位Ｈ１（＜Ｈ）毎に接触力が検出できるようにされている。
【００４６】
図４は、ロボットＲを制御するロボット制御装置２０（ＥＣＵ）の電気ブロック図である。ロボット制御装置２０は、ロボットアーム制御手段、第１及び第２制御手段に相当する。
【００４７】
ロボット制御装置２０には、拇指１５の触覚センサ１８、エンコーダｆ１〜ｆ４が接続されている。又、拇指１５を除く他の指の触覚センサ１８、エンコーダｆ１〜ｆ３が接続されている。又、掌１４の触覚センサ１８並びにエンコーダｅ１〜ｅ７が接続されている。
【００４８】
又、ロボット制御装置２０は、拇指１５、指１６の各エンコーダｆ１〜ｆ３，ｆ１〜ｆ４、並びにベース１１、アーム部１２に設けたエンコーダｅ１〜ｅ７からの検出角度に基づいて各種制御を行うための制御値を演算し、その制御値を拇指１５、各指１６、並びにｋ１〜ｋ７の各駆動装置に出力する。駆動装置はその制御値に基づいて、アクチュエータ（関節Ｐ１〜Ｐ４のモータ、関節ｋ１〜ｋ７のモータ）を駆動する。
【００４９】
なお、図４においては、説明の便宜上、指１６用については、出力側は１つの指１６用のみを図示し、他の指１６用については、簡略してブロックのみ図示している。又、同図では、入力側の指１６用については、拇指１５用とは、ｆ４のみが省略された構成の相違だけであるため、簡略してブロックのみ図示している。
【００５０】
ロボット制御装置２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えており、ＲＡＭには、前記各種制御を実行するためのプログラムがロードされているものとする。
【００５１】
（実施形態の作用）
さて、上記のように構成されたロボットの作用について説明する。
本実施形態でのロボットの制御は、未知形状物体把持のための、生後１０ヶ月ごろまで乳児が行う握り反射を模した制御方法により行う。
【００５２】
握り反射とは、生後１０ヶ月まで乳児は掌に棒を当てると５本の指を屈曲させ、棒を強固に把握し、棒を引き離そうとすると、さらに強固に把握することである。図２は握り反射の説明図である。本実施形態では、触覚センサ１８により、刺激、筋肉、掌の皮膚を置き換える。又、ロボット制御装置２０により、大脳運動野、脊髄を置き換える。又、ロボットハンド１３に不随のアクチュエータを手を曲げる筋肉に置き換えるものである。
【００５３】
なお、握り反射は、手が物体に接触し発生する握り動作と、手から物体を引き離そうとしたときに起こる保持動作の２つの状態に分けられる。
本実施形態では、特に、前者の握り動作の状態について、模している。
【００５４】
この握り動作について考察すると、この動作は、把持対象である物体の接触点数を最大化し、物体を拇指１５と他の指１６で包み込むことができるため、未知形状物体の把持の可能性をより高めるものである。
【００５５】
図５は、本実施形態のロボット制御装置２０が実行するアーム部制御プログラムであり、所定の周期で実行する。
ステップ１０（以下、ステップをＳという）では、物体Ｂが掌１４の触覚センサ１８に接触したか否かを判定する。物体Ｂがロボットハンド１３に接触すると、前記触覚センサ１８がロボット制御装置２０に検出信号を入力するため、Ｓ１０の判定を「ＹＥＳ」として、Ｓ２０に移行し、検出信号を入力していない場合には、Ｓ１０の判定を「ＮＯ」として、このプログラムを一旦終了する。
【００５６】
Ｓ２０に移行すると、ロボット制御装置２０はロボットハンド１３と物体Ｂとの接触点（接触位置）が掌１４の中央部（中心位置：以下、掌位置Ｓという）に移動するように、各関節ｋ１〜ｋ７のアクチュエータを駆動してアーム部１２、及び掌１４の位置制御を行う。
【００５７】
すなわち、掌１４の触覚センサ１８は、所定の広がりを有する面積Ｈを備えており、所定面積単位Ｈ１毎に接触力が検出できるようにされている。そして、接触力の分布の中心位置を接触点とし、ロボット制御装置２０は、前記接触点となりうる座標位置と、掌位置Ｓの座標位置を、予めＲＯＭに格納している。
【００５８】
そして、ロボット制御装置２０は前記接触点が、掌位置Ｓ（掌１４の中心位置）と一致するように、各関節ｋ１〜Ｋ７のモータに設けたエンコーダｅ１〜ｅ７の検出角度に基づいて、アーム部１２等の関節ｋ１〜ｋ７のアクチュエータを位置制御する。
【００５９】
この位置制御を終了すると、ロボット制御装置２０は図６に示す握り込み制御プログラムを実行する。なお、この握り込み制御プログラムは、拇指１５においては、第２関節Ｐ２〜第４関節Ｐ４に対して、他の４本の指１６においては第２関節Ｐ２及び第３関節Ｐ３に対して、それぞれ所定周期毎に順次実行する。
【００６０】
ここで、本制御プログラムの原理について説明する。
本制御プログラムでは、前述した拇指１５の第２関節Ｐ２〜第４関節Ｐ４及び指１６の第２関節Ｐ２，第３関節Ｐ３にそれぞれ隣接する指先側に位置する指リンクの接触力が目標接触力に一致するように、各関節に対して独立に制御するものである。
【００６１】
なお、本制御プログラム中の説明では、拇指１５、及び拇指１５以外の指１６も含めて単に指として説明する。
図８は、ｉ番目の指と物体Ｂとの間の接触状態を示している。ただし、θijとＦijはそれぞれｉ番目の指のｊ番目の関節角と、ｊ番目の指リンクの接触力の総和を表している。なお、図８において、便宜上、Ｆi0は、掌１４の接触力の総和としている。ロボットハンド１３の指が物体Ｂと非接触時には速度制御、物体Ｂと接触時には力制御を行うことが好適である。なお、前記接触力の総和は、各触覚センサ１８は、前記したように面積Ｈを有し、かつ所定面積単位Ｈ１毎に接触力が検出できるようにされていることから、この面積Ｈ分にて検出した接触力の総和を意味する。接触力の総和Ｆijは、検出したその時々にＣＰＵにて演算される。
【００６２】
ｉ指のｊ関節を駆動するモータ入力Ｅijは、式（１）で設定している。
【００６３】
【数１】
0003742876.tif 000002
ここで（１）式中のＫVijはｉ指のｊ関節の速度フィードバックゲインである。
【００６４】
又、
【００６５】
【数２】
0003742876.tif 000003
はｉ指のｊ関節の目標速度である。
【００６６】
（指が物体Ｂに非接触の場合）
ロボットハンド１３に物体Ｂが接触し、指の屈曲が始まり、指が物体Ｂに接触するまでの間には、各関節の目標速度は下記の（２）式で与えている。
【００６７】
【数３】
0003742876.tif 000004
ここで、上記（２）式中の
【００６８】
【数４】
0003742876.tif 000005
は関節の一定目標速度である。
【００６９】
本実施形態では、前記各関節の目標速度は指の根元側に位置している関節ほど相対的な大きな値とし、指先側に位置している関節ほど相対的に小さな値としている。これによって、一般的には、指の根元側の指リンクから物体Ｂに接触することになる。
【００７０】
（指が物体Ｂに接触した場合）
指の屈曲により、指が物体Ｂに接触している間は、各関節の目標速度は下記の（３）式に設定している。
【００７１】
【数５】
0003742876.tif 000006
ここで、（３）式中のＫfijは力フィードバックゲイン、Ｋfgijは力積分ゲイン、Ｆdijは目標接触力である。これらは、接触状態にある指リンクを力フィードバック制御することを意味している。均一な力での把持を実現するときには、すべての目標接触力を同じ値にする。
【００７２】
上記のことを前提として、図６に示す制御プログラムが実行されると、Ｓ５０で、拇指１５又は他の指１６の触覚センサ１８が物体Ｂの接触を検出したか否かを判定する。物体Ｂの接触がない場合には、Ｓ６０に移行する。
【００７３】
Ｓ６０では、前記（２）式で各関節の目標速度を設定し、Ｓ８０に移行する。物体Ｂの接触があった場合には、Ｓ７０に移行し、前記（３）式で、各関節の目標速度を設定する。すなわち、Ｓ７０では、力フィードバック制御するための設定が行われる。
【００７４】
Ｓ６０又はＳ７０からＳ８０に移行すると、Ｓ８０では前記（１）式でモータ入力を演算する。次のＳ９０で、当該制御すべき関節に係る駆動装置に対して、Ｓ８０で演算したモータ入力値（制御値）を出力し、この制御プログラムを一旦終了する。入力された駆動装置は、このモータ入力値に基づいてモータを駆動し、当該関節を駆動する。
【００７５】
（従属な関係を有する指１６について）
本実施形態では、指１６については、第３関節Ｐ３と第４関節Ｐ４とは連動して動くため、その２つの関節を独立制御していない。このため、第２指リンク１５ｂと第３指リンク１５ｃとが物体Ｂと同時に接触している場合には、目標接触力はＦi3とＦi4との間でどちらか大きな方を選択し、それが目標値となるように本実施形態では、制御している。
【００７６】
（第１関節の内外転制御）
次に、図７は、拇指１５及び指１６の第１関節Ｐ１の内外転制御プログラムであって、ロボット制御装置２０は、それぞれ所定周期毎に順次実行する。
【００７７】
この制御プログラムは、第１関節Ｐ１を物体Ｂの大きさに合わせて拇指１５及び指１６が内外転駆動して位置制御するためのものである。
図７に示す制御プログラムが実行されると、Ｓ１００で、拇指１５又は他の指１６の触覚センサ１８が物体Ｂの接触を検出したか否かを判定する。物体Ｂの接触がない場合には、判定を「ＮＯ」とし、この制御プログラムを一旦終了する。
【００７８】
物体Ｂが拇指１５又は他の指１６の触覚センサ１８に触れていると、触覚センサ１８がロボット制御装置２０に検出信号を入力するため、Ｓ１００の判定を「ＹＥＳ」として、Ｓ１１０に移行する。
【００７９】
Ｓ１１０に移行すると、ロボット制御装置２０はｉ指の第１関節Ｐ１を駆動するモータ入力Ｅi１は下記式（４）で設定する。
【００８０】
【数６】
0003742876.tif 000007
ここで、（４）式中のＫpi1は位置フィードバックゲイン、θdi1は目標関節角である。目標関節角θdi1は、図９に示すように、拇指１５や他の指１６の中心線Ｔと、各指リンクにおいて分布して存在する接触点ｑ１〜ｑ３の最小二乗近似直線Ｑが一致するように最小二乗法を用いて別の図示しない制御プログラムにより決定している。
【００８１】
この最小二乗近似直線Ｑは、第１関節Ｐ１の関節軸Ｗと交差するように決定している。最小二乗近似直線Ｑは、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線に相当する。
【００８２】
ロボット制御装置２０はモータ入力Ｅi１を演算すると、このモータ入力値（制御値）を第１関節Ｐ１の当該駆動装置に出力し、この制御プログラムを一旦終了する。前記モータ入力値（制御値）が入力された駆動装置は、このモータ入力値に基づいてモータを駆動し、当該第１関節Ｐ１を駆動する。
【００８３】
上記のように、本実施形態によれば、未知形状の物体Ｂに対して器用な把持を実現できる。
物体Ｂがロボットハンド１３に接触すると、各指リンク１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃは接触を実現するために、指が屈曲しはじめる。第３指リンク１５ｃ，１６ｃの先端（以下、指先という）が接触し、指の根元側の指リンクが物体Ｂに接触しない場合（図１０参照）、第２関節Ｐ２は目標速度となるように制御されるため、指先の接触力が増大する。しかし、第３関節Ｐ３の力制御により、物体Ｂの表面から指を引き離す方向に駆動されて指先の接触力は目標接触力に調整されることになる（図１１の矢印参照）。その結果、指先は屈曲方向とは反対方向に開き、根元側の指リンクが物体Ｂに接触するようになる。そして、最終的に、各指リンクにおける接触点が目標接触力で制御される。
【００８４】
一方、指の根本側の指リンクが物体Ｂに接触し、指先が接触しない場合、指先は物体Ｂ表面へ向かう方向に速度制御される。その結果、指先が閉じ（指先側の指リンクが屈曲し）、指先が物体Ｂに接触するようになり、各接触点は、所定の目標接触力で制御される。この結果、最終的には、全ての物体Ｂに対する接触力は一様な力に調整されることになる。
【００８５】
又、拇指１５、及び指１６と物体Ｂとの接触時においては、図９に示すように第１関節Ｐ１は、指の中心線Ｔと、接触点と第１関節Ｐ１とを結ぶ最小二乗近似直線Ｑとがほぼ一致する角度となるように位置制御するため、指の側部に物体Ｂが接触しても、指の腹部中心に接触するようになる。この結果、物体Ｂの大きさに応じた指の開きが実現される。この結果、物体Ｂへの接触点を最大化することができる。
【００８６】
又、拇指１５と他の指１６とで物体Ｂを包み込むことができる。
本実施形態によると、次のような作用効果を奏する。
（１）  本実施形態では、物体Ｂを握り込みする際に、指リンクが物体Ｂに非接触時には、拇指１５の第２〜第４関節Ｐ２〜Ｐ４（第１能動関節）、指１６の第２及び第３関節Ｐ２，Ｐ３（第１能動関節）を握り込み動作するように所定速度で速度制御するようにした（請求項１の第１ステップ）。そして、この後、指リンクが物体Ｂに接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する拇指１５の第２〜第４関節Ｐ２〜Ｐ４、指１６の第２及び第３関節Ｐ２，Ｐ３を、前記指リンクに作用する接触力が目標接触力（所定値）となるように力制御するようにした（請求項１の第２ステップ）。
【００８７】
この結果、物体Ｂの把持まで時間を要せず、物体形状に依存しないで安定して未知の形状物体を把持することができる。
特に、本実施形態では、指１６とこの指に対向する拇指１５を設けているため、これらで物体Ｂを包み込むことができる。この点からも把持する対象の物体Ｂに接触の形状情報を利用する必要がない。
【００８８】
（２）  本実施形態では、速度制御を行うステップ（請求項１の第１ステップ）は、物体Ｂが掌１４に接触したことを起点として開始するようにした。
この結果、物体Ｂに掌１４が接触したとき、上記（１）の作用効果を実現できる。
【００８９】
（３）  本実施形態では、速度制御を行うステップ（請求項１の第１ステップ）では、指の根元側に位置する拇指１５の第２〜第４関節Ｐ２〜Ｐ４、指１６の第２及び第３関節Ｐ２，Ｐ３ほど指先側に位置する他の関節よりも、目標速度（所定速度）を相対的に大きな値にして速度制御するようにした。
【００９０】
この結果、一般的には、指の根元側の指リンクから把持する物体Ｂに接触することが可能となる。
（４）  本実施形態のロボットハンドの握り込み制御方法では、拇指１５及び指１６の屈曲方向（握り込み動作の方向）とは直交する方向の回転であって、関節軸Ｗを中心に往復回転する第１関節Ｐ１（第２能動関節）を備えるようにした。そして、次のステップ（請求項１の第２ステップ）において、第１関節Ｐ１の内外転制御では、関節軸Ｗ軸に交差し、指先側の指リンクの物体Ｂとの接触点を結ぶ最小二乗近似直線Ｑが、指の中心線Ｔに位置するように位置制御するようにした。
【００９１】
この結果、指の側部に物体Ｂが接触しても、指の腹部中心に接触するようになり、物体Ｂの大きさに応じた指の開きが実現される。
（５）  本実施形態のロボットハンドの握り込み制御方法では、複数の指リンクに係る拇指１５の第２〜第４関節Ｐ２〜Ｐ４、指１６の第２及び第３関節Ｐ２，Ｐ３（第１能動関節）を、独立して各ステップを実行制御するようにした。
【００９２】
この結果、各関節は独立に安定に制御されるため、把持の安定性が確保できる。
（６）  本実施形態のロボットハンド１３では、第２関節Ｐ２〜第４関節Ｐ４（第１能動関節）にて複数の指リンクを連結構成した拇指１５を、掌１４に備えるようにした。又、第２関節Ｐ２及び第３関節Ｐ３（第１能動関節）にて複数の指リンクを連結構成した複数の指１６を、掌１４に備えるようにした。
【００９３】
そして、指リンク及び掌１４に接触力を検出する触覚センサ１８（触覚手段）を備えた。又、第２関節Ｐ２〜第４関節Ｐ４の作動に応じた角度（物理量）を検出するエンコーダｆ１〜ｆ４（物理量検出手段）を備えるようにした。
【００９４】
そして、ロボット制御装置２０（第１制御手段）は、物体Ｂを握り込みする際に、拇指１５の第２関節Ｐ２〜第４関節Ｐ４、及び指１６の第２関節Ｐ２及び第３関節Ｐ３を握り込み動作するようにエンコーダｆ１〜ｆ４の検出角度（検出値）に基づいて目標速度（所定速度）で速度制御するようにした。
【００９５】
さらに、ロボット制御装置２０（第２制御手段）は、指リンクが物体Ｂに接触した際に、接触した指リンクの根元側に位置する第２〜第４関節Ｐ４を、指リンクに作用する接触力が所定値となるように触覚センサ１８が検出した接触力に基づいて力制御するようにした。
【００９６】
この結果、物体Ｂの把持まで時間を要せず、物体形状に依存しないで安定して未知の形状物体を把持することができる。
（７）  本実施形態のロボットハンド１３では、ロボット制御装置２０（第１制御手段）は、物体Ｂ体が掌１４に接触したことを起点として速度制御を開始するようにした。
【００９７】
この結果、物体Ｂに掌１４が接触したとき、上記（５）の作用効果を実現できる。
（８）  本実施形態のロボットハンド１３では、ロボット制御装置２０（第１制御手段）は、指の根元側に位置する拇指１５の関節、及び指１６の関節ほど指先側に位置する他の関節よりも、目標速度（所定速度）を相対的に大きな値にして速度制御するようにした。
【００９８】
この結果、一般的には、指の根元側の指リンクから把持する物体Ｂに接触することが可能となる。
（９）  本実施形態のロボットハンド１３では、拇指１５及び指１６の屈曲方向（握り込み動作の方向）とは直交する方向の回転であって、関節軸Ｗを中心に往復回転する第１関節Ｐ１（第２能動関節）を備えるようにした。
【００９９】
そして、ロボット制御装置２０（第２制御手段）は、第１関節Ｐ１の内外転制御では、関節軸Ｗ軸に交差し、指先側の指リンクの物体Ｂとの接触点を結ぶ最小二乗近似直線Ｑが、指の中心線Ｔに位置するように位置制御するようにした。
【０１００】
この結果、指の側部に物体Ｂが接触しても、指の腹部中心に接触するようになり、物体Ｂの大きさに応じた指の開きが実現される。
（１０）  本実施形態では、複数の指リンクに係る拇指１５の第２関節Ｐ２〜第４関節Ｐ４、及び指１６の第２関節Ｐ２及び第３関節Ｐ３（第１能動関節）のそれぞれに対して、ロボット制御装置２０（第１制御手段及び第２制御手段）は、独立して実行制御した。
【０１０１】
この結果、各関節は独立に安定に制御されるため、把持の安定性が確保できる。
（１１） 本実施形態では、物体Ｂがロボットハンド１３の掌１４に接触したとき、掌１４でのその接触位置が、掌の中心位置である掌位置Ｓ（所定位置）となるように、関節ｋ１〜ｋ７、及びアーム部１２（ロボットアーム）を制御するようにした（請求項９の第１ステップ）。そして、物体Ｂを握り込みする際に、指リンクが物体Ｂに非接触時には、拇指１５の第２〜第４関節Ｐ２〜Ｐ４（第１能動関節）、指１６の第２及び第３関節Ｐ２，Ｐ３（第１能動関節）を握り込み動作するように所定速度で速度制御するようにした（請求項９の第２ステップ）。
【０１０２】
さらに、この後、指リンクが物体Ｂに接触した際に、接触した前記指リンクの根元側に位置する拇指１５の第２〜第４関節Ｐ２〜Ｐ４、指１６の第２及び第３関節Ｐ２，Ｐ３を、前記指リンクに作用する接触力が目標接触力（所定値）となるように力制御するようにした（請求項９の第３ステップ）。
【０１０３】
この結果、上記（１）の効果に加えて、掌１４の中心位置に物体Ｂを位置させた上で、物体Ｂを把持することができる。
（１２）  本実施形態では、前記（１１）の第１ステップは、物体Ｂが掌１４に接触したことを起点として開始するようにした。
【０１０４】
この結果、物体Ｂに掌１４が接触した時、上記（１１）の作用効果を実現できる。
（１３）  本実施形態では、前記（１１）の第２ステップは、（１１）の第１ステップの制御が終了後、開始するようにした。
【０１０５】
この結果、（１１）の第１ステップのアーム部１２等の位置制御が完了しているため、同時に両ステップを実行する場合に比してロボット制御装置２０の演算負荷を軽減することができる。
【０１０６】
（１４） 本実施形態では、前記（１１）の第２ステップ（請求項９の第２ステップ）では、指の根元側に位置する拇指１５の第２〜第４関節（第１能動関節）、指１６の第２及び第３関節（第１能動関節）ほど指先側に位置する他の関節よりも、目標速度を相対的に大きな値にして速度制御するようにした。
【０１０７】
この結果、一般的には、指の根元側の指リンクから把持する物体に接触することが可能となる。
（１５） 本実施形態のロボットＲのロボットハンドの握り込み制御方法では、拇指１５及び指１６の屈曲方向（握り込み動作の方向）とは直交する方向の回転であって、関節軸Ｗを中心に往復回転する第１関節Ｐ１（第２能動関節）を備えるようにした。そして、次のステップ（請求項９の第３ステップ）において、第１関節Ｐ１の内外転制御では、関節軸Ｗ軸に交差し、指先側の指リンクの物体Ｂとの接触点を結ぶ最小二乗近似直線Ｑが、指の中心線Ｔに位置するように位置制御するようにした。
【０１０８】
この結果、指の側部に物体Ｂが接触しても、指の腹部中心に接触するようになり、物体Ｂの大きさに応じた指の開きが実現される。
（１６）  本実施形態のロボットの制御方法では、複数の指リンクに係る拇指１５の第２〜第４関節Ｐ２〜Ｐ４、指１６の第２及び第３関節Ｐ２，Ｐ３（第１能動関節）を、独立して各ステップを実行制御するようにした。
【０１０９】
この結果、ロボットＲとして上記（５）と同様の効果を得ることができる。
（１７）  本実施形態では、上記（６）で述べた構成に加えて、アーム部１２（ロボットアームを構成する）に連結したロボットハンド１３を備えたロボットＲとした。そして、ロボット制御装置２０（ロボットアーム制御手段）は、物体Ｂがロボットハンド１３の掌１４に接触したとき、掌１４でのその接触位置が、掌位置Ｓ（所定位置）となるように、アーム部１２等（ロボットアーム）を制御するようにした。
【０１１０】
この結果、上記（６）と同様の効果を奏するロボットとすることができる。
（１８）  本実施形態のロボットＲは、ロボット制御装置２０（第１制御手段）が、物体Ｂが掌１４に接触したことを起点として速度制御を開始するようにした。この結果、上記（７）と同様の効果を奏する。
【０１１１】
（１９）  本実施形態のロボットＲは、ロボット制御装置２０（第１制御手段）が、指の根元側に位置する拇指１５の関節、及び指１６の関節ほど指先側に位置する他の関節よりも、目標速度（所定速度）を相対的に大きな値にして速度制御するようにした。
【０１１２】
この結果、上記（８）と同様の効果を奏する。
（２０）  本実施形態のロボットＲは、拇指１５及び指１６の屈曲方向（握り込み動作の方向）とは直交する方向の回転であって、関節軸Ｗを中心に往復回転する第１関節Ｐ１（第２能動関節）を備えるようにした。
【０１１３】
そして、ロボット制御装置２０（第２制御手段）は、第１関節Ｐ１の内外転制御では、関節軸Ｗ軸に交差し、指先側の指リンクの物体Ｂとの接触点を結ぶ最小二乗近似直線Ｑが、指の中心線Ｔに位置するように位置制御するようにした。
【０１１４】
この結果、ロボットＲとして上記（９）と同様の効果を奏する。
（２１）  本実施形態のロボットＲは、複数の指リンクに係る拇指１５の第２関節Ｐ２〜第４関節Ｐ４、及び指１６の第２関節Ｐ２及び第３関節Ｐ３（第１能動関節）のそれぞれに対して、ロボット制御装置２０（第１制御手段及び第２制御手段）は、独立して実行制御した。
【０１１５】
この結果、ロボットＲとして上記（１０）と同様の効果を奏する。
本発明の実施形態は、上記実施形態以外に次のように変更することも可能である。
【０１１６】
（１）  前記実施形態では、ロボットＲを７自由度ロボットとして構成したが、６自由ロボット以上であれば良い。
（２）  前記実施形態では、握り反射の中で、掌１４が物体に接触し発生する握り動作を模しするようにしたが、さらに、握り反射において、掌１４から物体を引き離そうとしたときに起こる保持動作を模しするようにしてもよい。
【０１１７】
この場合、物体Ｂが保持された状態から変化して、ロボットハンド１３から離れようとしたときを触覚センサ１８が検出した際、（３）式中の目標接触力Ｆdijを大きな値に変化させる。こうすると、物体Ｂがロボットハンド１３から離れることを防止し、把持を維持することができる。
【０１１８】
（３）  前記実施形態では、均一な力での把持を実現することを目標とするように、目標接触力を同じ値となるように設定した。さらに、把持のときの接触点が確定した時点で、接触力の総和が重力や、外力と釣り合うように、各接触点での目標接触力を調整してもよい。こうすると、より安定な把持を実現することができる。
【０１１９】
（４）  又、上記実施形態での把持の仕方は、指先による物体のつまみ上げに応用することもできる。
すなわち、上記（１）式の目標速度（数２で示した、ｉ指のｊ関節の目標速度）を上記実施形態とは異なり、逆に、各関節の目標速度を指先側を大きな値とし、指の根元側を小さい値とする。こうすると、さらに、指の第１指リンクと第２指リンクに物体Ｂとの接触が生じたときは、その接触を回避するように後屈方向に、接触が生じない角度まで位置制御し、指先の第３指リンクのみ接触し、目標接触力となるように制御する。この結果、指先での物体のつまみが実現される。
【０１２０】
（５）  前記実施形態において、作用効果の（１）で述べた第１ステップ（請求項１の第１ステップ）は、物体Ｂが掌に接触したことを起点として開始するようにしたが、物体Ｂにいずれかの指リンクに接触したことを起点として、開始するようにしてもよい。こうすると、物体Ｂに指が接触したとき、前記実施形態における（１）の作用効果を実現できる。
【０１２１】
（６）  前記実施形態では、いわゆる５本の指を有する多指ロボットハンド及び多指ロボットハンドを有するロボットに具体化した。この代わりに、指本数を減らした、１乃至３本の指を有するロボットハンド及びロボットハンドを有するロボットに具体化してもよい。
【０１２２】
（７）  前記実施形態では、第１関節Ｐ１の内外転制御において、目標関節角θdi1は、図９に示すように、拇指１５や他の指１６の中心線Ｔと、各指リンクにおいて分布して存在する接触点の最小二乗近似直線Ｑが一致するように最小二乗法を用いて別の図示しない制御プログラムにより決定した。
【０１２３】
これに代えて、第１関節Ｐ１の内外転制御において、目標関節角θdi1は、拇指１５や他の指１６の中心線Ｔに近傍に設定した線と、各指リンクにおいて分布して存在する接触点ｑ１〜ｑ３の最小二乗近似直線Ｑが一致するように最小二乗法を用いて決定してもよい。
【０１２４】
こうすると、ロボット制御装置２０は、指先側の指リンクと物体との接触点を結ぶ直線が、その中心線Ｔの近傍に位置するように位置制御することになる。
【０１２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項１６の発明によれば、物体把持まで時間を要せず、物体形状に依存しないで安定して未知の形状物体を把持することができる。さらに、指の側部に物体が接触しても、指の腹部中心に接触するようになり、物体の大きさに応じた指の開きが実現できる。
【０１２６】
請求項３、請求項７、請求項１５の発明によれば、指の根元側の指リンクから把持する物体に接触することが可能となる。
【０１２７】
請求項４、請求項８、請求項１２、請求項１６の発明によれば、各能動関節は独立に安定に制御されるため、把持の安定性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した実施形態のロボットの概略斜視図。
【図２】握り反射の説明図。
【図３】ロボットにおける７自由度の関節機構の説明図。
【図４】ロボットＲを制御するロボット制御装置２０（ＥＣＵ）の電気ブロック図。
【図５】ロボット制御装置２０が実行する制御フローチャート図。
【図６】同じくロボット制御装置２０が実行する制御フローチャート図。
【図７】ロボット制御装置２０が実行する制御フローチャート図。
【図８】ｉ番目の指と物体Ｂとの間の接触状態を示す説明図。
【図９】指の中心線Ｔと、各指リンクの接触点に関する最小二乗近似直線Ｑとの関係を示す説明図。
【図１０】指の接触状態を示す説明図。
【図１１】同じく指の接触状態を示す説明図。
【符号の説明】
１１…ベース１１、１１Ａ…肩部
１２…アーム部１２（ロボットアームの一部を構成する）
１３…ロボットハンド
１４…掌
１５…拇指（指）、
１５ａ〜１５ｃ…第１指リンク〜第３指リンク（指リンク）
１６…指
１６ａ〜１６ｃ…第１指リンク〜第３指リンク（指リンク）
１８…触覚センサ（触覚手段）
２０…ロボット制御装置（ロボットアーム制御手段、第１及び第２制御手段）
ｅ１〜ｅ７…エンコーダ（ロボットアーム物理量検出手段））
ｆ１〜ｆ４…エンコーダ（物理量検出手段）
Ｐ１…第１関節（拇指１５、指１６の第２能動関節）
Ｐ２…第２関節（拇指１５、指１６の第１能動関節）
Ｐ３…第３関節（拇指１５、指１６の第１能動関節）
Ｐ４…第４関節（拇指１５の第１能動関節）
Ｗ…関節軸
ｑ１〜ｑ３…接触点
Ｑ…最小二乗近似直線
Ｔ…中心線
ｋ１〜ｋ７…関節（ロボットアームの一部を構成する）
Ｂ…物体
Ｒ…ロボット
【図１】
0003742876.tif 000008
【図２】
0003742876.tif 000009
【図３】
0003742876.tif 000010
【図４】
0003742876.tif 000011
【図５】
0003742876.tif 000012
【図６】
0003742876.tif 000013
【図７】
0003742876.tif 000014
【図８】
0003742876.tif 000015
【図９】
0003742876.tif 000016
【図１０】
0003742876.tif 000017
【図１１】
0003742876.tif 000018