CN104942804A - 机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械臂。该机械臂包括把持物体的手部、和使手部进行动作的控制部，手部具备能够以4点以上的接触点把持物体的手指部，利用手部把持金属感指标为5以上的物体。

Description

机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂。

背景技术

由机械臂进行的具有金属光泽的物体的箱柜拣取的需求正在增长。所谓箱柜拣取是指从杂乱堆积的多个物体中依次把持一个物体并运送到指定的场所。有金属光泽的物体例如是金属制的螺栓。

在对平面上杂乱堆积的物体进行拣取的情况下，需要与该平面垂直的高度方向(Z方向)的信息。因此，尝试使用利用通用的照相机在与平面交叉的方向上拍摄到的图像来检测该平面上堆积的具有金属光泽的一个物体。此时，存在即使对拍摄到的图像进行图像处理也无法正确地识别对象物，并且检测出的位置、姿势的误差变大的情况。因此，认为机械臂进行的基于图像的箱柜拣取较困难。另一方面，在作业现场操作如螺栓那样有金属光泽的对象物的情况下，有时使用专用的零件供给器来调整姿势，进行物体的分拣。

专利文献1：日本特开2009－128201号公报

然而，由于在一个零件供给器中1次处理多个种类的物体较困难，所以有时使用每个种类的零件供给器。用于设置各个零件供给器的空间上的成本、用于操作各个零件供给器的时间上的成本有时变多。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，课题在于提供一种能够可靠地把持有金属光泽的物体的机械臂。

本发明的一方式是机械臂，该机械臂包括手部，其把持物体；以及控制部，其使上述手部进行动作，上述手部具备能够以4点以上的接触点把持上述物体的手指部，利用上述手部把持金属感指标为5以上的上述物体。

根据该构成，手指部能够以4点以上的接触点夹持物体，所以能够稳定把持杂乱堆积的有金属光泽的物体。

本发明的一方式是上述的机械臂，上述控制部具备：位置姿势计算部，其基于拍摄上述物体而得的三维点群来计算上述物体的位置以及姿势；以及把持计划部，其在与上述物体的长边方向和上述物体的拍摄方向正交的方向上决定上述手指部的开闭方向。

根据该构成，由于物体的拍摄方向与手指部的开闭方向正交，所以即使基于拍摄数据的物体的位置的拍摄方向的误差比其它方向大，手指部的开闭方向的误差比其它方向小时，误差的累积也不集中于特定的方向。另外，由于手指部在与物体的长边方向正交的方向上进行开闭，所以手部能够可靠地把持该物体。

本发明的一方式是在上述的机械臂中，上述把持计划部在与上述物体的长边方向垂直且相对于堆积了上述物体的平面不具有平行的的方向上使上述手部从由上述物体的位置分离了预先决定的距离的点接近上述物体。

根据该构成，手部在相对于把持对象的物体和堆积了该物体的平面不具有平行的成分的方向上以由上述物体的位置分离了预先决定的距离的点为起点，接近该物体。由于能够减少手部与该物体或堆积了该物体的平面接触的可能性，所以能够可靠地把持该物体。

本发明的一方式是在上述的机械臂中，在上述平面与上述物体的长边方向之间的角度为规定角度的阈值以上时，上述把持计划部在与上述物体的长边方向相对于上述平面的倾斜相同的方向上使上述手指部从与上述平面正交的方向倾斜。

根据该构成，在物体从堆积了物体的平面的倾斜较大的情况下，对应于该倾斜，手指部的开闭方向向靠近与物体的长边方向正交的方向的方向倾斜。因此，即使在使手部从与物体的长边方向正交的方向接近的情况下，也能够可靠地把持该物体。

本发明的一方式是在上述的机械臂中，上述控制部具备姿势控制部，该姿势控制部通过使上述手部把持上述物体的力变化来调整上述物体的姿势。

根据该构成，由于自主地调整被把持的物体的姿势，所以能够省略或者减少与调整相关的人手作业。

在本发明的一方式中，上述手指部具有能够对上述物体进行闭锁(caging)以及自对准的形状以及大小。

根据该构成，在调整物体的姿势时，通过使手部把持物体的力减少，能够有效利用物体的重力。另外，通过使手部把持物体的力增加，能够根据一对手指部对置的面的形状来调整物体的姿势。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的机械臂系统的概要立体图。

图2是表示本实施方式所涉及的机械臂的构成的概要框图。

图3是表示本实施方式所涉及的机械臂控制处理的流程图。

图4是表示二维图像的一个例子的图。

图5是表示将对象物的形状近似的模型的一个例子的图。

图6是表示本实施方式所涉及的位置姿势推断处理的流程图。

图7是表示本实施方式所涉及的把持难易度计算处理的流程图。

图8是表示本实施方式所涉及的把持计划处理的流程图。

图9是表示本实施方式所涉及的把持计划处理中的手部与对象物的位置关系的例子的图。

图10是用于说明本实施方式所涉及的方向确认处理的图。

图11是表示本实施方式所涉及的姿势控制中的手部的手指部与对象物的位置关系的例子的图。

图12是表示本实施方式所涉及的手部的构成的概要图。

图13是对本实施方式所涉及的爪部的开闭机构进行说明的图。

图14是对本实施方式所涉及的爪部能够把持的物体进行说明的图。

图15是对本实施方式所涉及的能够把持的最大的大小与爪部形状的参数的关系进行说明的图。

图16是根据本实施方式所涉及的爪部的顶点与部件的关系对能够把持的部件的大小进行说明的图。

图17是对本实施方式所涉及的爪部的顶点与部件的关系进行说明的图。

图18是对关闭了本实施方式所涉及的爪部时能够把持的部件的大小进行说明的图。

图19是对通过本实施方式所涉及的爪部能够把持的部件的最小的大小的计算进行说明的图。

图20是对本实施方式所涉及的闭锁区域的参数进行说明的图。

图21是对本实施方式所涉及的闭锁区域的形状和各参数进行说明的图。

图22是对本实施方式所涉及的闭锁区域的x方向的距离为c₂₁的情况进行说明的图。

图23是对本实施方式所涉及的闭锁区域的x方向的距离为c₂₂的情况进行说明的图。

图24是对本实施方式所涉及的闭锁区域的x方向的距离为c₂₃的情况进行说明的图。

图25是对本实施方式所涉及的闭锁区域的x方向的距离为c₂₄的情况进行说明的图。

图26是对本实施方式所涉及的能够闭锁的最大的大小与距离c₁、c₂、c_lim的关系进行说明的图。

图27是对本实施方式所涉及的自对准的条件进行说明的图。

图28是对从本实施方式所涉及的爪部施加给部件的力进行说明的图。

图29是对本实施方式所涉及的部件的半径与顶点的关系进行说明的图。

图30是表示本实施方式的变形例所涉及的机械臂系统的构成的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。

为了使图清楚，各图中的部件、构造等的比例尺存在与实际的不同的情况。

图1是本实施方式所涉及的机械臂系统1的概要立体图。

如图1所示，机械臂系统1具备机械臂10以及拍摄装置80。

机械臂10具备动作机构12、基台50以及控制部60。动作机构12构成为包括臂20以及手部40。

机械臂10是通过臂20与手部40的联系动作而具有6轴自由度的垂直多关节机械臂。机械臂10能够自由地变更手部40把持的对象物Wk的位置以及姿势。

臂20其一端连接手部40。臂20的另一端被固定在基台50上。臂20在与其一端相比靠近另一端的位置、和与另一端相比靠近一端的位置上分别具备关节部。通过各个关节部的旋转来控制与臂20的一端连接的手部40的位置。

手部40具备2个手指部41、42以及支承部件520。手指部41、42的基端分别被支承部件520支承。与此相对，手指部41、42的前端能够在与手指部41、42的长边方向平行的面内相互接近或远离。在以下的说明中，有时分别将相互接近、远离称为“闭合”、“打开”，并将“闭合”和“打开”称为“开闭”。

手部40打开手指部41、42的前端，移动到能够夹住对象物Wk的位置后，闭合手指部41、42的前端。通过该动作，手部40能够把持对象物Wk。另外，手部40通过把持着对象物Wk直接进行移动，能够搬运对象物Wk。对手指部41、42的构成后述。

支承部件520在臂20的一端延伸的方向上具有旋转轴，被支承为能够绕旋转轴旋转。通过支承部件520旋转，手指部41、42的前端开闭的方向(开闭方向)以绕旋转轴的方式被变更。

在支承部件520具备对把持对象物Wk的力和力矩进行检测的检测部63(图2)。检测部63例如是压力传感器。检测部63将表示检测出的力和力矩的负荷信号输出给控制部60。通过该构成，手部40的位置、姿势的向手指部41、42的开闭方向的控制误差比向支承部件520的旋转轴方向的控制误差小。

此外，机械臂10具备分别对手指部41、42间的打开角、支承部件520的旋转角、臂20的关节部的旋转角进行检测的编码器(未图示)。编码器生成表示检测出的打开角、旋转角等的检测信号，并将生成的检测信号输出给控制部60。

基台50相对于底面被固定，并支承动作机构12。另外，基台50储存控制部60。

控制部60控制臂20和手部40中的任意一方或者两者的动作。控制部60例如使臂20进行动作而使手部40移动到对象物Wk的附近，并使支承部件520把持对象物Wk。从检测部63(图2)向控制部60输入负荷信号，从编码器向控制部60输入检测信号，从拍摄装置80向控制部60输入图像数据。控制部60将输入的负荷信号、检测信号以及图像数据使用于臂20以及手部40的动作的控制。对控制部60的构成后述。

拍摄装置80对表示规定的三维拍摄区域内的被拍摄体的三维形状的三维点群进行拍摄，并生成表示拍摄到的三维点群的三维点群数据。拍摄装置80将生成的三维点群数据输出给控制部60。拍摄装置80例如是形状检查用三维传感器。

在图示的例子中，拍摄装置80的光学轴以朝向相对于与水平面平行的作业台Tb的表面垂直(下方)的方式设置。在拍摄区域中，作为被拍摄体，多个对象物Wk杂乱堆积在作业台Tb上。此外，在以下的说明中，将作业台Tb的表面称为作业平面。

拍摄装置80生成的三维点群数据例如是由以规定的分辨率采样该三维的形状而得的多个样本点的每个的位置信息形成的数据。各样本点的样本点数据表示采样被拍摄体的表面而得的三维空间内的正交坐标(x，y，z)。换句话说，样本点数据是表示采样被拍摄体的表面而得的每个样本点的位置的数据。拍摄装置80例如使用相移法按照每个像素对被拍摄体表面的三维坐标进行计测。z方向是拍摄装置80的光学轴的方向，x方向、y方向是分别与z方向垂直的方向。在图1所示的例子中，z方向为左方，y方向为纵深方向，z方向为下方。利用相移法所计测出的样本点的x坐标、y坐标的精度比较高(例如，误差±1mm左右)，但z坐标的精度比较低(例如，±5mm左右)。对相移法后述。此外，(x，y，z)被称为以拍摄装置80或者作业平面为基准的坐标系(作业平面坐标系)，以区别于其它坐标系。

另外，拍摄装置80对表示该拍摄区域内的被拍摄体的二维形状的二维图像进行拍摄。生成表示拍摄到的二维图像的二维图像数据。

拍摄到的二维图像相当于将上述的三维点群向与拍摄装置80的光学轴交叉的平面射影所形成的图像。换句话说，二维图像是表示与三维点群同一拍摄区域内的同一被拍摄体的图像，其与各个拍摄区域建立对应。拍摄装置80将表示拍摄到的二维图像的二维图像数据输出给控制部60。在以下的说明中，将二维图像数据和三维点群数据仅统称为“图像数据”。

接下来，对本实施方式所涉及的机械臂10的构成进行说明。

图2是表示本实施方式所涉及的机械臂10的构成的概要框图。

机械臂10构成为包括动作机构12、控制部60、输入部61、存储部62以及检测部63。

输入部61将从拍摄装置80输入的图像数据输出给控制部60。输入部61例如是输入接口。

存储部62对使用于由控制部60进行的处理的数据、通过处理生成的数据进行存储。存储部62例如是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)。

控制部60构成为包括图像数据获取部601、位置姿势推断部(位置姿势计算部)602、把持难易度计算部603、把持计划部604、方向确认部605以及姿势控制部606。

从拍摄装置80经由输入部61对图像数据获取部601输入二维图像数据和三维点群数据。图像数据获取部601根据输入的二维图像数据的拍摄区域决定规定大小的关注区域。关注区域是成为一次处理对象的长方形的区域，是被推断为包括对象物Wk的区域。关注区域的一边的长度例如为对象物Wk的长度l的1～1.5倍，另一边的长度为对象物Wk的头部的半径r的3～4倍。

图像数据获取部601从输入的二维图像数据中提取表示选择的关注区域内的二维图像的二维图像数据。另外，图像数据获取部601从输入的三维点群数据中提取表示与选择的关注区域对应的三维区域内的三维点群的三维点群数据。

在输入的二维图像数据所表示的二维图像的拍摄区域中能够包括多个关注区域的候补。图像数据获取部601选择这些候补中的任意一个作为关注区域。在选择关注区域时，图像数据获取部601通过对二维图像进行二值化，来提取每个像素的亮度值比规定阈值大的明区域。图像数据获取部601从关注区域的候补的各个提取亮度值比规定阈值大的连续的明区域，并选择提取到的明区域的大小、形状分别为规定范围内的关注区域的候补中的任意一个。由此，规定的对象物Wk被朝向与拍摄装置80对置的面积较大的方向，规定对象物Wk所在的可能性较高的区域被选择为关注区域。明区域的大小、形状的范围预先基于对象物Wk的侧面的大小、形状来决定。

位置姿势推断部602根据由图像数据获取部601提取的三维点群数据，例如使用RANSAC(Random Sample Consensus:随机抽样一致)法对对象物Wk的位置以及姿势的组进行多集合推断。对象物Wk的姿势在作为其长边方向的中心轴的方向上被表现。对位置姿势推断部602推断对象物Wk的位置以及姿势的处理(位置姿势推断处理)的例子后述。

把持难易度计算部603针对由位置姿势推断部602推断出的位置、姿势的集合的每一个来计算由图像数据获取部601提取出的三维点群数据表示的对象物Wk的把持难易度。通过累计4个参数即第1评价指标值～第4评价指标值来计算把持难易度。把持难易度是0～1之间的实数，该值越大表示越难把持，值越小表示越容易把持。另外，第1评价指标值～第4评价指标值也分别取0～1之间的值。

把持难易度计算部603选择计算出的把持难易度最小的集合的位置以及姿势。对把持难易度计算处理的例子后述。

把持计划部604基于由把持难易度计算部603选择出的位置以及姿势使用手部40来进行用于把持对象物Wk的把持计划。在把持计划中，把持计划部604基于推断出的姿势(对象物Wk的中心轴的方向)和位置(把持位置P)来决定把持准备点P’。把持准备点P’是在与中心轴的方向y’垂直且相对于作业平面不具有平行的成分的方向z’上以从作业平面远离的方式从把持位置P离开预先决定的距离的位置的点。由此，把持准备点P’被设定在从对象物Wk和作业平面两者离开的方向。因此，能够在使把持准备点P’接近(靠近)把持位置P时降低手部40与作业平面以及对象物Wk接触的风险。

另外，把持计划部604将与中心轴的方向y’正交的方向且与作业平面平行的方向x’决定为手部40的手指部41、42的开闭方向z”。

如上述，手部40的位置、姿势向开闭方向z”的控制误差有时比向与开闭方向z”正交的方向x”、y”的控制误差小。另一方面，在根据三维点群决定的对象物Wk的位置以及姿势下，与作业平面平行的x方向、y方向(包括x’方向)的误差有时比z方向小。因此，由于累积的控制误差未集中于确定的方向而被平均化，所有能够实现对象物Wk的稳定的把持。

另外，在作业平面与推断出的对象物Wk的中心轴之间的角度θ为规定角度的阈值以上时，把持计划部604以角度θ越大而越大且不超过角度θ的方式决定手部40的倾斜角θ’。倾斜角θ’是从z的负方向(与作业平面正交)在与中心轴的方向y’相对于作业平面的倾斜相同的方向上使手部40的基准线倾斜的角度。手部40的基准线的方向相当于手指部41、42闭合的状态下的手指部41、42的长边方向。该基准线的方向是与开闭方向z”正交的方向。由此，即使在对象物Wk的中心轴从作业平面的倾斜较大的情况下，根据该倾斜使手指部41、42的开闭方向朝向比与对象物Wk的中心轴正交的方向更近的方向倾斜。即使在使手部40从与对象物Wk的中心轴正交的方向接近的情况下，也能够提高对象物Wk的把持成功的可能性。此外，对把持计划所涉及的处理(把持计划处理)后述。

方向确认部605基于由图像数据获取部601获取的二维图像数据确认对象物Wk的一端所具备的头部的方向是y’轴的正方向还是负方向。

方向确认部605确定由图像数据获取部601进行了二值化的二维图像中相当于关注区域的区域。确定出的区域包括表示对象物Wk的明区域。方向确认部605检测确定出的区域所包含的明区域中y’坐标最大的像素(像素y₁)、和y’坐标最小的像素(像素y₂)。方向确认部605分别对检测出的像素y₁、y₂各个的预先决定的范围(半径r’)所包含的明区域的面积(像素数)s₁、s₂进行计数。方向确认部605判定为对象物Wk的头部朝向计数所得的面积较大的像素的一方。

姿势控制部606使手部40把持对象物Wk，并使由方向确认部605判定出的对象物Wk的头部的方向朝向z的负方向。

姿势控制部606通过对手部40的手指部41、42进行开闭，并增减把持对象物Wk的力，来控制对象物Wk的把持姿势。有时将通过手部40的手指部41、42的开闭、把持的力的增减来控制对象物Wk的姿势、位置称为姿势控制。

姿势控制包括闭锁和自对准。在闭锁中，姿势控制部606通过减弱用手指部41、42把持对象物Wk的力，来解开对对象物Wk的束缚。由于向对象物Wk的轴部Ax的摩擦力减少，所以对象物Wk沿铅垂方向(z的正方向)落下。但是，手指部41、42间的间隔的最大值比对象物Wk的头部Hd的半径小。因此，对象物Wk的头部Hd被支承在手指部41、42上。

之后，在自对准中，姿势控制部606减小手指部41、42的间隔，增强把持对象物Wk的力直至手指部41、42与对象物Wk以4点接触为止。根据施加给对象物Wk的摩擦力变强，对象物Wk的位置以及姿势随着手指部41、42对置的面的形状发生变化。手部40通过在手指部41、42与对象物Wk以4点接触，能够稳定把持对象物Wk。此外，姿势控制部606针对各对象物Wk进行姿势控制的次数并不仅限于1次，可以反复进行2次以上。对姿势控制的例子后述。

机械臂控制处理

接下来，对本实施方式所涉及的机械臂控制处理进行说明。

图3是表示本实施方式所涉及的机械臂控制处理的流程图。

(步骤S101)图像数据获取部601根据从拍摄装置80输入的二维图像数据的拍摄区域来决定规定大小的关注区域，并获取表示决定的关注区域内的二维图像的二维图像数据。另外，图像数据获取部601从输入的三维图像数据获取表示与决定的关注区域对应的三维区域内的三维点群的三维点群数据。之后，进入步骤S102。

(步骤S102)位置姿势推断部602根据由图像数据获取部601提取出的三维点群数据使用RANSAC法来对对象物Wk的位置以及姿势的组进行多集合推断。之后，进入步骤S103。

(步骤S103)把持难易度计算部603针对由位置姿势推断部602推断出的位置、姿势的集合的各个来计算由图像数据获取部601提取出的三维点群数据表示的对象物Wk的把持难易度。把持难易度计算部603选择计算出的把持难易度最小的集合的位置以及姿势。之后，进入步骤S104。

(步骤S104)把持计划部604基于由把持难易度计算部603选择的位置以及姿势使用手部40来进行用于把持对象物Wk的把持计划。在把持计划中，把持计划部604基于推断出的姿势和位置来决定把持准备点P’。把持计划部604保持打开手指部41、42的状态下使手部40移动到把持准备点P’。另外，把持计划部604将与中心轴的方向y’正交的方向且与作业平面平行的方向x’决定为手部40的手指部41、42的开闭方向z”。另外，在作业平面与推断出的对象物Wk的中心轴之间的角度θ超过规定角度的阈值时，把持计划部604决定手部40的倾斜角θ’。把持计划部604按决定的倾斜角θ’使手部40的方向倾斜。而且，把持计划部604使手部40从把持准备点P’移动至把持位置P，并闭合手指部41、42来把持对象物Wk。之后，进入步骤S105。

(步骤S105)方向确认部605基于由图像数据获取部601提取出的二维图像数据，确认对象物Wk的头部的方向是y’轴的正方向还是负方向来作为对象物Wk的方向。之后，进入步骤S106。

(步骤S106)姿势控制部606使手部40把持对象物Wk，并使对象物Wk的头部的方向朝向z的负方向。

姿势控制部606通过对手部40的手指部41、42进行开闭，并增减把持对象物Wk的力，来控制对象物Wk的把持姿势。之后，结束图3所示的处理。

二维图像的一个例子

接下来，对由拍摄装置80获得的二维图像的一个例子进行说明。

图4是表示二维图像的一个例子的图。

图4所示的二维图像Im01是规定的拍摄区域内的被拍摄体的图像。该二维图像表示杂乱堆积的多个对象物Wk的表面。表示二维图像的二维图像数据表示每个像素的亮度值。越是较暗地表现的像素，亮度值越低，越是较亮地表现的像素，亮度值越高。

对象物的例子

在图4所示的例子中，对象物Wk是具有金属光泽的螺栓。由于在具有金属光泽的物体中产生较强的反射光，所以有亮度值变高的趋势。因此，在利用后述的相移法对至对象物Wk为止的距离进行计测的情况下，检测亮度值的空间变化的相位，所以测定精度有时降低。

对象物Wk是日本特开2010－175497号公报所记载的金属感指标为5以上的物体。所谓金属感指标是表示金属光泽的程度的指标。金属感指标越大，金属光泽越多，金属感指标越小，金属光泽越少。金属感指标作为包括从被拍摄体反射出的光的明度L＊、彩度C＊而分别作为要素的矢量(L＊，C＊)的L＊－C＊空间中的发散(divergence)被赋予。明度L＊、彩度C＊分别是CIEL＊a＊b＊色空间中的明度L＊、彩度C＊。

接下来，对近似对象物的形状的模型进行说明。

图5是表示将对象物的形状近似的模型的一个例子的图。

对象物Wk是至少其一部分的形状近似于圆柱的圆柱物体。在图5所示的例子中，对象物Wk的形状由其形状近似于圆柱的轴部Ax、和与轴部Ax相比半径较大、长度较短的头部Hd构成。在本实施方式中，使用长度l以及半径r作为表示对象物Wk的大小的特性长度。对象物Wk的中心轴只要未特别预先说明就意味轴部Ax的中心轴，y’方向意味该中心轴的方向。x’、z’方向是与y’方向正交的方向。另外，x’方向与z’方向相互正交。此外，将由x’、y’、z’方向的坐标值(x’，y’，z’)表示的坐标系称为对象物坐标系，区别于以作业台Tb或拍摄装置80为基准的坐标系。

相移法

接下来，对相移法进行说明。相移法是从投影仪(未图示)投影相位分别不同的正弦波条纹图案，并基于各个图案被投影的各图像的亮度值In(ξ，η)，按照每个像素求出从拍摄元件至被拍摄体表面为止的距离z的方法。此处，ξ、η分别表示投影元件上的水平方向的坐标、垂直方向的坐标。正弦波条纹图案是形成二维图像的各像素的亮度值以在水平方向上由按规定周期变化的正弦函数表现、在垂直方向上为固定的方式分布的图像。在相移法中，最低使用3个水平方向的相位分别不同的正弦波条纹图案。在分别使用水平方向的相位为n·π/2(n为0～3的整数)的4个正弦波条纹图案的情况下，拍摄装置80按照每个像素使用式子(1)来计算相位

【数1】

$\mathrm{\φ}(\mathrm{\ξ},\mathrm{\η})={\tan }^{-1}\left(\frac{I_3(\mathrm{\ξ},\mathrm{\η})-I_1(\mathrm{\ξ},\mathrm{\η})}{I_0(\mathrm{\ξ},\mathrm{\η})-I_2(\mathrm{\ξ},\mathrm{\η})}\right)\·\·\·\left(1\right)$

计算出的相位表示照射到被拍摄体的正弦波条纹图案的形变。拍摄装置80检测投影仪的投影元件上的正弦波条纹图案中的与按照每个像素Px计算出的相位相位相等的等相位线AB。而且，拍摄装置80根据该光学中心坐标Co和投影仪的光学中心坐标Po，计算对直线CoPx与平面PoAB的交点Qp在该像素Px进行采样而得的被拍摄体表面的三维坐标。

关于相移法，以下的文献中详细地记载。(野坂健一郎、荒木秀和、中原智治，相移法内联三维外观检查系统，“松下电工技报”，松下电工株式会社，2009年9月，Vol.57，No.3，p.29～34)

位置姿势推断处理

接下来，对位置姿势推断处理进行说明。

图6是表示本实施方式所涉及的位置姿势推断处理的流程图。

位置姿势推断部602通过对由图像数据获取部601提取的三维点群数据执行如下步骤来推断对象物的位置以及姿势。

(步骤S201)位置姿势推断部602从三维点群数据表示的三维点群选择由2个样本点构成的多个组中的2点间的线段的长度为规定范围内的组。线段的长度的范围预先基于对象物Wk的长度l来决定。之后，进入步骤S202。

(步骤S202)位置姿势推断部602分别从三维点群数据提取构成选择出的各组的距离2点间的线段规定的距离内的样本点。距离线段的规定距离预先基于对象物Wk的轴部的半径r来决定。之后，进入步骤S203。

(步骤S203)位置姿势推断部602选择从线段至提取出的各样本点i为止的距离d_i与对象物Wk的半径r的误差err处于预先决定的范围的中心轴。利用式子(2)赋予误差err。在式子(2)中，n_s表示提取出的样本点的个数。之后，进入步骤S204。

【数2】

$\mathrm{err}=\underset{i=1}{\overset{n_s}{\mathrm{\Σ}}}|d_i-r|/n_s\·\·\·\left(2\right)$

(步骤S204)位置姿势推断部602将选择出的中心轴的方向决定为对象物Wk的姿势。之后，进入步骤S205。

(步骤S205)位置姿势推断部602对提取出的样本点的数量的、按照选择出的中心轴的方向的每个坐标所提取的样本点的数量进行计数，并求出样本点的数量的中心轴向的分布。位置姿势推断部602基于求出的分布来确定对象物Wk的区域，并根据确定的区域中的样本点的数量是否大于规定数来判别对象物Wk的头部的区域和轴部的区域。位置姿势推断部602将确定出的轴部的区域的代表点(例如，重心点)决定为对象物Wk的位置。之后，结束位置姿势推断处理。

把持难易度计算处理

接下来，对把持难易度计算处理进行说明。

图7是表示本实施方式所涉及的把持难易度计算处理的流程图。

把持难易度计算部603通过执行如下的步骤来计算把持难易度。

(步骤S301)把持难易度计算部603对与表示位置姿势推断部602计算出的姿势的角度θ对应的第1评价指标值y₁进行计算。角度θ是作业平面与对象物Wk的中心轴之间的角度。第1评价指标值y₁是以最佳角度(例如，0度)为中央值的正态分布。最佳角度是适合于利用手部40把持对象物Wk的角度θ。正态分布的中央值以及分散预先根据手部40的形状、对象物Wk的形状决定。之后，进入步骤S302。

(步骤S302)把持难易度计算部603基于由图像数据获取部601提取出的三维点群数据来计算第2评价指标值y₂。把持难易度计算部603从作为三维点群表示的三维点群的一部分的规定范围内的点群分离出对象物Wk的点群和除此之外的点群。规定范围预先根据手部40的形状、对象物Wk的形状决定。而且，把持难易度计算部603从对象物Wk的点群的高度的平均值减去除此之外的点群的高度的平均值，并计算与对象物Wk的周围的点群的高低差x₂。把持难易度计算部603基于高低差x₂并使用式子(3)来计算第2评价指标值y₂。在式子(3)中，A₂为1。ρ₂、α₂分别是取决于环境的参数，预先根据环境决定。ρ₂表示其值越大越进行严格的评价。另外，ρ₂为大于1的值。因此，高低差x₂越大，第2评价指标值y₂越大。之后，进入步骤S303。

【数3】

$y_2=\frac{A_2}{1+e^{({2x}_2/{\mathrm{\ρ}}_2-1){\mathrm{\α}}_2}}\·\·\·\left(3\right)$

(步骤S303)把持难易度计算部603基于在步骤S202中分离出的三维点群来计算第3评价指标值y₃。把持难易度计算部603计算从位置姿势推断部602计算出的中心轴至在步骤S202中分离出的点群的各样本点为止的距离与对象物的轴部的半径r之差x₃。差x₃表示中心轴推断误差。把持难易度计算部603分别将计算出的x₃、预先决定的参数ρ₃、α₃代入式子(3)的x₂、ρ₂、α₂来计算第3评价指标值y₃。此外，ρ₃的值是大于1的值、且为对象物Wk的轴部的半径r的50％左右或者50％以下的值。其中，根据三维点群的精度、对象物Wk的表面的粗糙度等，能够使ρ₃的值的最佳值变化。之后，进入步骤S304。

(步骤S304)把持难易度计算部603基于最佳的样本点的数量(最佳点数)和在步骤S202中分离出的三维点群所包含的样本点的数量(提取点数)来计算第4评价指标值y₄。最佳点数是基于三维点群在最佳的条件下表示对象物Wk的形状的样本点的数量。把持难易度计算部603计算提取点数相对于最佳点数的比x₄。把持难易度计算部603分别将计算出的x₄、预先决定的参数ρ₄、α₄代入式子(3)的x₄、ρ₄、α₄来计算第4评价指标值y₄。此外，ρ₃的值是小于1的值，例如为0.5。因此，比x₄越大，第4评价指标值y₄越大。之后，进入步骤S305。

(步骤S305)把持难易度计算部603对计算出的第1评价指标值y₁～第4评价指标值y₄进行累计来计算评价指标值。之后，结束把持难易度计算处理。

把持计划处理

接下来，使用图8、图9，对把持计划处理进行说明。

图8是表示本实施方式所涉及的把持计划处理的流程图。

图9是表示本实施方式所涉及的把持计划处理中的手部40与对象物Wk的位置关系的例子的图。

(步骤S401)把持计划部604确定与对象物Wk的中心轴的方向y’垂直且相对于作业平面不具有平行的成分的方向z’，并将以从作业平面远离的方式从把持位置P在确定出的方向z’上离开预先决定的距离的位置的点决定为把持准备点P’(图9(a))。预先决定的距离是在把持准备点P’中即使手部40进行动作，手部40也都不会与对象物Wk和作业平面接触的距离即可。在图9(a)中作业平面是与x－y平面平行的平面。

之后，把持计划部604使手部40移动，以使把持目标点Qt到达把持准备点P’(图9(a))。把持目标点Qt是被手部40把持的对象物Wk的代表点(例如，中心轴)的位置，根据手部40以及对象物Wk的形状、大小决定。使手部40移动以使把持目标点Qt到达把持准备点P’意味使手部40移动至把持准备点P’。之后，进入步骤S402。

(步骤S402)把持计划部604确定与中心轴的方向y’正交的方向且与作业平面平行的方向x’(图9(b))。把持计划部604使手部40的支承部件520旋转，使手部40的手指部41、42的开闭方向z”与决定的方向x’一致(图9(b))。之后，进入步骤S403。

(步骤S403)把持计划部604确定作业平面与中心轴的方向y’之间的角度θ，并基于确定出的角度θ来决定手部40的倾斜角θ’(图9(c))。例如在角度θ小于20°的情况下，把持计划部604将倾斜角θ’设为0°，在角度θ为20°以上且小于40°的情况下，把持计划部604将倾斜角θ’设为θ－20°，在角度θ为40°以上的情况下，把持计划部604将倾斜角θ’设为θ/2。

把持计划部604使手部40的基准线y”的方向在与中心轴的方向y’相对于作业平面的倾斜相同的方向上同从z的负方向倾斜倾斜角θ’后的方向一致(图9(c))。之后，进入步骤S404。

(步骤S404)把持计划部604打开手部40的手指部41、42，使手部40从把持准备点P’移动至把持位置P(图9(d))。之后，进入步骤S405。

(步骤S405)把持计划部604在闭合手部40的手指部41、42前保持夹住对象物Wk的状态下使手部40在x’－y’平面内旋转预先决定的角度(例如2～3°)(图9(e))。之后，进入步骤S406。

(步骤S406)把持计划部604闭合手部40的手指部41、42，把持对象物Wk，并使手部40移动至把持准备点P’。之后，结束把持计划处理。

在上述的步骤S405中，手部40通过旋转与对象物Wk接触来摇摆，在存在堆积在对象物Wk上的其它物体的情况下，能够使该物体脱落。因此，手部40一次仅把持一个对象物Wk，能够避免同时把持其它物体。另外，也可以通过预先进行步骤S406的处理，事先调查把持成功的情况下的手部40的手指部41、42的前端的打开宽度。控制部60通过使用通过调查所得的打开宽度来把持对象物Wk，能够减少把持失败的可能性。

方向确认

接下来，对对象物Wk的方向的确认进行说明。

图10是用于说明本实施方式所涉及的方向确认处理的图。

图10(a)表示表现手部40的手指部41、42和对象物Wk的二维图像Im02。对象物Wk被手指部41、42把持，头部Hd朝向附图的下方。分别在附图的右方、上方表示x’方向、y’方向。

图10(b)表示对二维图像Im02进行二值化后的二维图像Im03。在二维图像Im03中，亮的部分是表示对象物Wk的明区域BWk。

图10(c)表示在二维图像Im03中重叠显示了像素py1、py2的二维图像Im04。像素py1、py2是在图10(b)的明区域BWk中y’坐标最大的像素、y’坐标最小的像素。

图10(d)表示在二维图像Im04中重叠显示了区域ry1、ry2的二维图像Im05。区域ry1、ry2表示距离像素py1、py2预先决定的距离内的区域。方向确认部605分别对区域ry1、ry2所包含的明区域的面积进行计数，并判定为头部Hd朝向计数所得的面积较大的一方的区域所涉及的像素。在图10(d)所示的例子中，由于区域ry2内的明区域的面积大于区域ry1内的明区域的面积，所以方向确认部605判定为头部Hd朝向像素py2的方向(y’的负方向)。

姿势控制

接下来，对姿势控制的例子进行说明。

图11是表示本实施方式所涉及的姿势控制中的手部40的手指部41、42与对象物Wk的位置关系的例子的图。图11(a)～(c)中，上段表示对手指部41、42以及对象物Wk进行x－y俯视的剖视图。该剖视图用实线表示手指部41、42的剖面、和与对象物Wk的轴部Ax的中心轴垂直的剖面。这些剖面不与对象物Wk的头部Hd交叉，但图11(a)～(c)用虚线表示头部Hd的外缘。在图示的例子中，手指部41、42的前端、基端朝向y方向、y的负方向，手指部41、42的开闭方向朝向x方向。

另外，在图11(a)～(c)的各个中，下段表示手指部42以及对象物Wk的立体图。由于手指部41被配置在比手指部42靠x的负方向，所以在下段没有表现出来。此外，在图示的例子中，头部Hd朝向z的负方向。

图11(a)表示姿势控制部606开始姿势控制前的手指部41、42以及对象物Wk的位置关系。对象物Wk被把持在靠近手指部41、42的第2倾斜面121、122的基端的位置。另外，对象物Wk在轴部Ax中被把持在手指部41、42在z方向(垂直方向)上与头部Hd分离的位置。姿势控制部606与对象物Wk的重力相比增大把持对象物Wk的摩擦力，并保持为固定。因此，对象物Wk保持被手指部41、42夹住的状态而被固定。

之后，姿势控制部606逐渐减小手指部41、42把持对象物Wk的摩擦力，并增大手指部41、42的间隔。

图11(b)表示姿势控制部606通过闭锁使手指部41、42的间隔与轴部Ax相比增大时的手指部41、42以及对象物Wk的位置关系。此时，由于通过手指部41、42把持轴部Ax的摩擦力被解除，所以对象物Wk通过重力在z方向上移动。但是，手指部41、42的间隔的最大值比头部Hd的半径小。因此，对象物Wk在头部Hd的朝向z方向的面中被手指部41、42的朝向z的负方向的面支承。

此处，姿势控制部606基于从检测部63输入的负荷信号来检测对象物Wk的头部Hd的朝向z方向的面与手指部41、42的朝向z的负方向的面相接触这一情况。与朝向负方向的面相接触能够通过负荷信号表示的z方向的力变得比规定阈值大来检测。之后，姿势控制部606停止使手指部41、42把持对象物Wk的摩擦力减少的控制，或者停止增大手指部41、42的间隔的动作。然后，姿势控制部606减小手指部41、42的间隔，并逐渐使把持对象物Wk的摩擦力增加(自对准)。

图11(c)表示姿势控制部606通过自对准逐渐使由手指部41、42把持对象物Wk的摩擦力增加时的手指部41、42以及对象物Wk的位置关系。此时，手指部41、42在各自的第2倾斜面121、122与轴部Ax相接触。第2倾斜面121、122由于随着从手指部41、42的基端朝向前端而向相互分离的方向倾斜，所以手指部41、42施加的摩擦力增加，从而对象物Wk移动至手指部41的前端。另外，手指部41、42的第1倾斜面111、112随着从手指部41、42的基端朝向前端而向相互分离的方向倾斜。然后，在接触到第1倾斜面111、112时，对象物Wk的移动停止。

此处，姿势控制部606基于从检测部63输入的负荷信号来检测对象物Wk与第1倾斜面111、112相接触这一情况。与第1倾斜面111、112相接触能够通过负荷信号表示的y的负方向的力变得比规定阈值大来检测。之后，姿势控制部606停止通过手指部41、42把持对象物Wk的摩擦力的增加。在对象物Wk的移动停止的时刻，对象物Wk在第1倾斜面111、112、第2倾斜面121、122各1点共计4点与手指部41、42相接触，所以对象物Wk被稳定把持。该状态下，将对象物Wk被手指部41、42把持称为摩擦把持。

此外，假设方向确认部605推断头部的方向失败，在对象物Wk的头部的方向朝向z的正方向的情况下，手部40无法保持对象物Wk的把持。该情况下，对象物Wk落到作业台Tb上。姿势控制部606基于从检测部63输入的负荷信号来检测对象物Wk脱落这一情况，之后，控制部60也可以对新的对象物Wk执行机械臂控制处理(图3)。

手指部的构成

接下来，对手指部41、42的构成进行说明。

图12是表示本实施方式所涉及的手部40的构成的概要图。

图12(a)是表示手部40的构成的俯视图。

如上述，手部40具备手指部41、42以及支承部件520。手指部41、42的基端分别被支承部件520支承，手指部41、42各自的长边方向对置。手指部41、42对置的方向相当于开闭方向。手部40如下所述是具有能够对对象物Wk进行闭锁、自对准、以及摩擦把持的形状以及大小的精密把持手部。此外，在以下的说明中，与上述不同，将手指部41、42的开闭方向设为x方向、将基准线202的方向设为y方向、将与x方向和y方向正交的方向设为z方向。

图12(b)是表示手指部41、42的构成的俯视图。图12(b)表示放大图12(a)的区域Cf的部分。

手指部41具有爪部101，手指部42具有爪部102。爪部101、102是在基准线202线对称的关系。另外，爪部101、102具有随着从前端朝向后端(也称为基端或基部)而逐渐向相互分离的方向倾斜的第1倾斜面(也称为前端侧的面)111、112，并具有逐渐向相互接近的方向倾斜的第2倾斜面(也称为基端侧的面或基部侧的面)121、122。另外，爪部101、102能够通过例如弯曲铝等金属(平板)，或切削上述金属(立方体)来形成。

通过这样的构成，对象物Wk在爪部101、102的前端附近被把持。因此，爪部101、102为了稳定把持对象物Wk并进行搬运，而能够实现闭锁、自对准以及摩擦把持3个功能。控制部60以使爪部101、102以4点以上的接触点把持对象物Wk的方式进行控制。基准线202上所示的点Qc是被把持的对象物Wk的中心点。中心点Qc能够作为上述的把持计划处理中的把持目标点Qt(图9)使用。

此外，“闭锁”是指对象物Wk为某个位置以及姿势时，处于被一对爪部101、102闭合的空间中。在闭锁中，对象物Wk的位置或者姿势没有被爪部101、102束缚而是自由的。

“自对准”是指如上述在爪部101、102夹住对象物Wk时，通过爪部101、102的形状、爪部101、102与对象物Wk的摩擦力使对象物Wk在上述闭合的空间中移动至规定位置。

“摩擦把持”是指爪部101、102以4点以上的接触点接触对象物Wk来束缚对象物Wk、且通过摩擦力将对象物Wk束缚在与配置有对象物Wk的面垂直的方向上并把持。

如图12(b)所示，爪部101的前端具有被顶点a₁、a₂、a₃包围的三角形(也称为凹部)的形状(以下，称为爪部形状)。利用3个参数α、β、d表现该爪部形状。符号β表示线段a₁a₂与线段a₁a₃所成的角，符号α表示从顶点a₂至线段a₁a₃引垂线(也称为基线)的情况下的线段a₂a₃与垂线所成的角。另外，符号d表示至三角形a₁a₂a₃的底边a2为止的高度(＝a₂a₃cosα)。另外，也将作为第1倾斜面111与第2倾斜面121的交点的点a₂称为基点。

在爪部101中，爪部形状的参数α、β、d能够取的范围是0＜d、0＜α＜π/2、0＜β＜π/2。

图13是对本实施方式所涉及的爪部的开闭机构进行说明的图。

如图13(a)所示，控制部60通过以延长连结各个顶点a₁和a₃的边而相交的点Q为中心，控制延长相互的边a₁a₃的线彼此所成的角来对爪部101以及爪部102进行开闭。

另外，如图13(b)所示，以θ、γ，l(L)表示爪部101的开闭中的3个参数(以下，称为开闭参数)。图13(b)中点P表示旋转中心，符号l(L)表示从点P至爪部101的三角形a₁a₂a₃的下端a₁(也称为点B、基端侧的面的端部)为止的距离。符号γ表示爪部101、102闭合时的BP与x轴所成的角，符号θ表示爪部101、102闭合时的BP与爪部101打开的状态时的B’P所成的角。

接下来，对爪部形状的参数α，β，d的条件进行说明。

参数α、β、d应满足的条件是摩擦把持的条件、闭锁条件以及自对准条件。

摩擦把持的条件

首先，对摩擦把持的条件进行说明。爪部101以及爪部102把持对象物Wk的条件是爪部101、102和对象物Wk具有至少4点的接触点而相接触、束缚(摩擦把持的条件)。摩擦把持的条件取决于对象物Wk的大小。

图14是对本实施方式所涉及的爪部101、102能够把持的物体进行说明的图。该图中，爪部101以及爪部102把持的部件M的形状从xy平面观察时是圆形(例如，圆柱状)。另外，在以下的说明中，由于计算爪部形状的参数α、β、d，所以对前述的爪部101以及爪部102的前端的三角形的形状进行说明。此外，在以下的说明中，即使是爪部形状的参数α、β、d不同的把持部，也使用共用的符号101和102，并称为爪部101、102。另外，以下即使爪部101以及爪部102把持的对象物Wk大小不同，也使用共用的符号M，并称为部件M。

另外，如图14(a)～(c)所示，将爪部101的第1倾斜面111与部件M的接点称为点p₁、将爪部101的第2倾斜面121与部件M的接点称为点p₂、将爪部102的第1倾斜面112与部件M的接点称为点p₄、将爪部102的第2倾斜面122与部件M的接点称为点p₃。另外，部件M的中心点o处于基准线202上，将通过中心点o且与该基准线202垂直的线段称为中心线201。

图14(a)是对爪部101以及爪部102能够把持的部件进行说明的图，图14(b)是对爪部101以及爪部102能够把持的最大的大小的部件进行说明的图，图14(c)是对爪部101以及爪部102不能够把持的部件进行说明的图。

如图14(a)所示，中心线201位于连结接点p₁与p₄的线段和连结接点p₂与p₃的线段之间。在这种状态的情况下，爪部101以及爪部102能够通过4个接触点以包围部件M的方式把持，所以通过摩擦把持稳定把持部件M。

如图14(c)所示，中心线201位于比连结接点p₁与p₄的线段靠y方向的正方向。在这种状态的情况下，爪部101以及爪部102不能够通过4个接触点以包围部件M的方式把持，所以存在不能够通过摩擦把持稳定把持部件M的情况。例如，在部件M与爪部101以及爪部102的摩擦系数小于规定值的情况下，部件M有时从被摩擦把持的状态向y方向的正方向脱离而飞出。

因此，爪部101以及爪部102把持的部件M的最大的大小如图14(b)所示，是中心线201同连结接点p₁与p₄的线段一致的情况。以r_max1(以下，称为能够把持的最大的大小)表示该爪部101以及爪部102的面(第1倾斜面111和112、第2倾斜面121和122)能够把持的部件M的最大半径。

图15是对本实施方式所涉及的能够把持的最大的大小与爪部形状的参数α、β、d的关系进行说明的图。如图15所示，对于部件M，利用4个接点p₁～p₄包围部件M。即，全部接点p₁～p₄和部件M处于爪部101以及爪部102的面(第1倾斜面111、112、第2倾斜面121、122)。这样，以r_max11表示能够利用4个接点包围部件M的能够把持的最大的大小。

图16是根据本实施方式所涉及的爪部的顶点与部件的关系对能够把持的部件的大小进行说明的图。图17是对本实施方式所涉及的爪部的顶点与部件的关系进行说明的图。

图16(a)是对能够把持的情况进行说明的图，图16(b)是对不能够把持的情况进行说明的图。此外，部件M也可以是比爪部101以及爪部102的材质柔软的树脂等。

如图16(a)所示，部件M与爪部101的第2倾斜面121在接点p₂接触、以及与爪部102的第2倾斜面122在接点p₃接触。而且，部件M不与爪部101的第1倾斜面111相接触，而在爪部101的前端的三角形a₁a₂a₃的顶点a₃(接点p₃)接触。在接点p₁，爪部101的三角形a₁a₂a₃的边a₂a₃是部件M的切线。因此，爪部101的顶点a₃未扎入部件M。

另一方面，如图16(b)所示，与图16(a)同样地，部件M与爪部101的第2倾斜面121在接点p₂接触、以及与爪部102的第2倾斜面122在接点p₃接触。然而，爪部101的顶点a₁和部件M在接点p₁相接触。该情况下，在接点p₁，爪部101的三角形a₁a₂a₃的边a₂a₃不是部件M的切线。因此，爪部101的顶点a₃扎入部件M。

即，作为能够把持的最大的大小的条件，需要爪部101的顶点a₃或者顶点a₁未扎入部件M。

以下，将爪部101以及爪部102的顶点a₃和爪部101以及爪部102的顶点a₁称为爪尖。

图17(a)是对爪部101以及爪部102的顶点a₃未扎入部件M的条件进行说明的图。图17(b)是对爪部101以及爪部102的顶点a₁未扎入部件M的条件进行说明的图。图17(a)和图17(b)的划分情况是爪部形状的参数α小于π/2－β还是为π/2－β以上。

这样，以r_max12表示进一步加上未被爪尖扎入的条件的能够把持的最大的大小。

结果，如图15和图17所示，根据几何学关系，通过爪部形状的参数α、β、d以及开闭参数θ、γ、l(L)如式子(4)～(6)那样赋予能够把持的最大的大小r_max1。

【数4】

r_max1＝min{r_max11,r_max12}  …(4)

【数5】

$r_{\max 11}=\frac{d}{\sin \mathrm{\β}}\cos (\mathrm{\α}-\mathrm{\β})+l\cos \mathrm{\γ}+l\sin (\mathrm{\γ}-\mathrm{\α})\·\·\·\left(5\right)$

【数6】

$r_{\max 12}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{d}{\cos \mathrm{\&alpha;}}\tan \left(\frac{\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}-\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&alpha;}}{2}\right),\mathrm{if}& \mathrm{\&alpha;}<\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}-\mathrm{\&beta;}\\ \frac{d}{\sin \mathrm{\&beta;}}\tan \left(\frac{\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}-\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&alpha;}}{2}\right),\mathrm{if}& \mathrm{\&alpha;}\&GreaterEqual;\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}-\mathrm{\&beta;}\end{array}\right.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(6\right)$

此外，在式子(4)中，选择r_max11和r_max12中的哪个作为r_max1因爪尖的形状而不同。另外，在式子(6)中，α小于π/2－β的情况下，r_max12＝d/cos(α)×tan((π/2－β+α)/2)，α为π/2－β以上的情况下，r_max12＝d/sin(β)×tan((π/2－β+α)/2)。

接下来，对闭合了爪部101以及爪部102的状态进行说明。

图18是对闭合了本实施方式所涉及的爪部时能够把持的部件的大小进行说明的图。如图18(b)所示，在闭合了爪部101以及爪部102的情况下，爪部101以及爪部102的第1倾斜面111、112、第2倾斜面121、122的各个面与部件M分别在接点p₁～p₄相接触。该状态下的部件M是能够被爪部101以及爪部102把持的最小的大小r_min1。

另一方面，如图18(a)所示，在部件M较小的情况下，闭合了爪部101以及爪部102时，部件M不能够与4个接点p₁～p₄全部相接触。将这种状态作为爪部101以及爪部102不能够把持部件M(不能够把持)。

另外，如图18(c)所示，部件M的后端在爪部101以及爪部102的第2倾斜面121和122中与接点p₂和p₃相接触。而且，部件M的前端与爪部101以及爪部102的接点p₁和p₄是爪部101以及爪部102的前端a₃。另外，线段a₂a₃是部件M的切线。这种状态如图17所说明那样，是爪部101以及爪部102未扎入部件M的状态，所以是能够把持的状态。

图19是对通过本实施方式所涉及的爪部能够把持的部件的最小的大小的计算进行说明的图。该状态与图18(b)同样地，在闭合了爪部101以及爪部102时，是部件M以4个接点p₁～p₄与爪部101以及爪部102的面(第1倾斜面111、112、第2倾斜面121、122)相接触的状态。由于部件M是圆的，所以爪部101、102能够把持的部件M的最小的大小r_min1是闭合爪时的内接圆的半径。因此，根据图19所示的几何学关系如式子(7)那样赋予能够把持的部件的最小的大小。

【数7】

$r_{\min 1}=\frac{d\cos (\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;})}{\cos \mathrm{\&alpha;}+\sin \mathrm{\&beta;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(7\right)$

闭锁条件

接下来，对能够闭锁的部件M的大小的条件(闭锁条件)进行说明。

图20是对本实施方式所涉及的闭锁区域的参数进行说明的图。如图20(a)所示，符号r表示部件M的半径。以c₂表示部件M的中心点o自由活动的空间S的x方向的长度、以c₁表示部件M的中心点o自由地动的空间S的y方向的长度。另外，如图20(b)所示，符号H表示闭锁区域S的y方向的正方向侧的顶点，符号J表示y方向的负方向侧的顶点。另外，符号I表示相对于闭锁区域S的线段HJ为负方向侧的x方向的顶点，符号K表示相对于线段HJ为正方向侧的x方向的顶点。即，y方向的长度c₁是顶点H与J之间的距离，x方向的长度c₂是顶点I与K之间的距离。

图21是对本实施方式所涉及的闭锁区域的形状和各参数进行说明的图。

首先，对符号进行定义。如图21(a)、(b)所示，在爪部101以及爪部102的三角形a₁a₂a₃中，符号l(L)₂表示顶点a₃与a₁的y方向的距离。另外，根据闭锁区域的形状，以符号c₁₁、c₁₂表示图20所说明的y方向的长度c₁。另外，根据各个闭锁区域的形状，以符号c₂₁、c₂₂、c₂₃、c₂₄表示图20所说明的x方向的长度c₂。另外，以B表示三角形a₁a₂a₃的顶点a1、符号l(L)₁表示点B与顶点J的x方向的距离。

如图21(a)、(b)所示，基于闭锁区域S的被顶点IJK包围的区域的形状，划分为y方向的长度c₁₁和c₁₂的情况。左右的爪部101以及爪部102的爪尖的前端位置的距离为部件M的直径以下。即，距离c₁₁的上端为左右的爪部101以及爪部102的爪尖的前端位置的中点。

对于图21(a)所示的闭锁区域S的线段，顶点I与J之间为直线、且顶点J与K之间为直线。而且，对于闭锁区域S的线段，顶点H与I之间不是直线、且顶点H与K之间不是直线。另外，如图21(a)所示，点B与顶点J距离不是r。将这种状态下的闭锁区域S的y方向的长度设为c₁₁。

图21(b)所示的闭锁区域S的顶点I与J之间的线段具有直线和曲线。而且，对于闭锁区域S的线段，顶点H与I之间、以及顶点H与K之间分别具有直线和曲线。另外，如图21(b)所示，点B与顶点J的距离为r。将这种状态下的闭锁区域S的y方向的长度设为c₁₂。

如图21(a)、(b)所示，闭锁区域S的y方向的距离c₁如式子(8)那样划分情况。

【数8】

$c_1=\left\{\begin{array}{cc}{c}_{11},\mathrm{if}& l_1<r\cos (\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&theta;})\\ c_{12},\mathrm{if}& l_1\&GreaterEqual;r\cos (\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&theta;})\end{array}\right.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right)$

根据图21(a)、(b)所示的几何学关系，利用式子(9)、(10)赋予闭锁区域S的y方向的长度c₁₁、c₁₂。

【数9】

$c_{11}=l_2-(\frac{r}{\sin (\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&theta;})}-\frac{l_1}{\tan (\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&theta;})})\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(9\right)$

【数10】

$c_{12}=l_2-\sqrt{r^2-l_1^2}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(10\right)$

在式子(9)、式子(10)中，利用式子(11)、(12)赋予距离l(L)₁、距离l(L)₂。

【数11】

l₁＝lcosγ-lcos(γ+θ)  …(11)

【数12】

$l_2=(d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}})\cos \mathrm{\&theta;}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(12\right)$

另外，在式(11)、(12)中，利用式(13)赋予角度θ。

【数13】

$\mathrm{\&theta;}{=2\tan }^{-1}\left(\frac{-a+\sqrt{a^2+b^2+c^2}}{c-b}\right)\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(13\right)$

此外，在式子(13)中，分别利用式子(14)、(15)、(16)赋予a、b、c。

【数14】

$a=d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}}+l\sin \mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(14\right)$

【数15】

b＝-lcosγ  …(15)

【数16】

c＝lcosγ-r  …(16)

接下来，如图22～25所示，根据闭锁区域S的形状，将闭锁区域S的x方向的距离c₂划分为c₂₁～c₂₄的情况。

图22是对本实施方式所涉及的闭锁区域的x方向的距离为c₂₁的情况进行说明的图。图23是对本实施方式所涉及的闭锁区域的x方向的距离为c₂₂的情况进行说明的图。图24是对本实施方式所涉及的闭锁区域的x方向的距离为c₂₃的情况进行说明的图。图25是对本实施方式所涉及的闭锁区域的x方向的距离为c₂₄的情况进行说明的图。

首先，对图22～25所使用的符号进行定义。符号T表示爪部101的三角形a₁a₂a₃的顶点a₃，符号B表示顶点a₁。另外，符号C表示闭锁区域S的顶点J。符号L1表示通过连结闭锁区域S的顶点J与顶点I的线段的直线。符号A表示顶点I与顶点H之间的直线范围的终点。即，在图22中，线段IA为直线，线段AH为曲线。

直线L2是通过连结闭锁区域S的顶点I与顶点H之间的直线范围IA的直线。符号l(L)₃表示闭锁区域S的顶点J与爪部101的三角形a₁a₂a₃的顶点a₂的x方向的距离。另外，符号l(L)₄表示点A(圆弧与直线的边界(上侧))与直线L1的距离，符号l(L)₅表示点C(圆弧与直线的边界(下侧))与直线L2的距离。符号l(L)₆表示点A与点B(爪尖的前端)的距离，l(L)₇表示点C与点T(爪尖的前端)的距离。

如图22～25所示，闭锁区域S的顶点IK的距离c₂如式子(17)的那样划分情况。

【数17】

在式子(17)中，…∧～表示…与～的逻辑积(与)，…∨～表示…与～的逻辑和(或)。另外，l₄大于0(零)意味在闭锁区域S的顶点I与顶点H之间有直线区域。另外，l₄小于0(零)意味闭锁区域S的顶点I与顶点H之间没有直线区域，即意味有曲线区域。l₄为0(零)以上意味闭锁区域S的顶点I与顶点H之间有直线区域并包括曲线区域。

如图22所示，对于具有距离c₂₁的闭锁区域S，顶点H与顶点I的区间由直线和曲线形成，顶点I与顶点J的区间仅由直线形成。如图23所示，对于具有距离c₂₂的闭锁区域S，顶点H与顶点I的区间仅由曲线形成，顶点I与顶点J的区间仅由直线形成。如图24所示，对于具有距离c₂₃的闭锁区域S，顶点H与顶点I的区间由直线和曲线形成，顶点I与顶点J的区间仅由曲线形成。如图25所示，对于具有距离c₂₄的闭锁区域S，顶点H与顶点I的区间仅由曲线形成，顶点I与顶点J的区间仅由曲线形成。

根据图22～25所示的几何学关系，分别利用式子(18)～(21)赋予闭锁区域S的x方向的长度c₂₁～c₂₄。

【数18】

$c_{21}=2l_3-\frac{2r\cos (\frac{\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}-\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;}}{2}-\mathrm{\&theta;})}{\sin \left(\frac{\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}-\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&alpha;}}{2}\right)}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(18\right)$

【数19】

$\begin{array}{c}{c}_{22}=2l_3-2r\cos (\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&theta;})\\ -\frac{2\sin (\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&theta;})}{\cos \mathrm{\&alpha;}}(d\sin (\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;})+\sqrt{2\mathrm{dr}\cos \mathrm{\&alpha;}\cos (\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;})-d^2{\cos }^2(\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;})})\end{array}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(19\right)$

【数20】

$\begin{array}{c}{c}_{23}=2l_3-2r\sin (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&theta;})\\ -\frac{2\cos (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&theta;})}{\sin \mathrm{\&beta;}}(d\sin (\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;})+\sqrt{2\mathrm{dr}\sin \mathrm{\&beta;}\cos (\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;})-d^2{\cos }^2(\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&alpha;})})\end{array}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(20\right)$

【数21】

$c_{24}=2r-(d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}})\sin \mathrm{\&theta;}-\cos \mathrm{\&theta;}\sqrt{{4r}^2-{(d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}})}^2}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(21\right)$

在式子(18)～(21)中，分别利用式子(22)～(26)、(27)赋予l(L)₃～l(L)₇、角度θ。

【数22】

$l_3=l\cos \mathrm{\&gamma;}-l\cos (\mathrm{\&gamma;}+\mathrm{\&theta;})+\frac{d\sin (\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&theta;})}{\sin \mathrm{\&beta;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(22\right)$

【数23】

$l_4=\frac{d\cos (\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;})}{\cos \mathrm{\&alpha;}}+r\sin (\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;})-r\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(23\right)$

【数24】

$l_5=\frac{d\cos (\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;})}{\sin \mathrm{\&beta;}}+r\sin (\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;})-r\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(24\right)$

【数25】

$l_6=\sqrt{r^2+{(d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}})}^2-2r(d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}})\cos \mathrm{\&alpha;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(25\right)$

【数26】

$l_7=\sqrt{r^2+{(d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}})}^2-2r(d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}})\sin \mathrm{\&beta;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(26\right)$

【数27】

$\mathrm{\&theta;}={2\tan }^{-1}\left(\frac{-a+\sqrt{a^2+b^2-c^2}}{c-b}\right)\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(27\right)$

此外，在式子(27)中，分别利用式子(28)、(29)、(30)赋予a、b、c。

【数28】

$a=d\tan \mathrm{\&alpha;}+\frac{d}{\tan \mathrm{\&beta;}}+l\sin \mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(28\right)$

【数29】

b＝-lcosγ  …(29)

【数30】

c＝lcosγ-r  …(30)

闭锁区域S越大，越能够进行相对于部件M的位置误差稳健的把持。另外，部件M越大，闭锁区域S的距离c₁以及c₂的值越小。因此，距离c₁或者c₂低于预先决定的可允许的位置误差的最小值c_lim的部件M的大小相当于可闭锁的最大的大小r_max2。利用式子(8)、(17)赋予可闭锁的最大的大小r_max2。

图26是对本实施方式所涉及的可闭锁的最大的大小r_max2与距离c₁、c₂、c_lim的关系进行说明的图。在图26中，纵轴是距离c₁、c₂、c_lim的长度，横轴是部件M的半径。如图26所示，可闭锁的最大的大小r_max2选择距离c₁或者c₂的曲线与最小值c_lim的交点的r较小的值。例如在式子(8)的划分情况下选择c₁₂，在式子(17)的选择中选择c₂₁的情况下，可闭锁的最大的大小r_max2选择距离c₁₂或者c₂₁的曲线与最小值c_lim的交点的r较小的值。

另外，最小值c_lim是允许的位置误差。允许的位置误差是闭锁成立的状态下部件M自由活动的范围(闭锁区域S)，例如如果最小值c_lim＝2.0[mm]，则距离c₁或者c₂为2.0[mm]。该值意味例如如果图像的位置的检测误差或手部40的定位误差等是以2.0[mm]形成c₁、c₂的闭锁区域S的范围内，则能够进行r_max2的部件M的闭锁。

自对准条件

接下来，对能够进行自对准的部件M的大小的条件(自对准条件)进行说明。

图27是对本实施方式所涉及的自对准的条件进行说明的图。如图27(a)所示，部件M在爪部101以及爪部102的第2倾斜面121和122的接点p₂和p₃接触。该状态下，若爪部101以及爪部102向相互接近的方向移动，即闭合，则部件M向y方向的正方向移动。由此，进行自对准(也称为上方向的自对准)。另外，图27(a)中，符号表示爪部101的线段a₁a₂与以顶点a₁为起点且与y方向平行的线段401所成的角。

另外，如图27(b)所示，部件M在爪部101以及爪部102的第1倾斜面111和112的接点p₁和p4接触。该状态下，若爪部101以及爪部102向相互接近的方向移动，即闭合，则部件M向y方向的负方向移动。由此，进行自对准(也称为下方向的自对准)。另外，图27(b)中，符号表示爪部101的线段a₃a₂与以顶点a₃为起点且与y方向平行的线段411所成的角。该所成的角是爪部101与部件M的接触角。

图28是对从本实施方式所涉及的爪部施加给部件的力进行说明的图。图28(a)与图27(a)同样地是对上方向的自对准时的从爪部施加给部件的力进行说明的图。图28(b)与图27(b)同样地是对上方向的自对准时的从爪部施加给部件的力进行说明的图。另外，图28(b)中，符号xb是从爪部101的顶点a₃至通过部件M的中心点o的线段421为止的距离。

图29是对本实施方式所涉及的部件M的半径r与顶点a₂的关系进行说明的图。

如图28(a)、图28(b)所示，利用式子(31)赋予从爪部101以及爪部102施加给部件M的力F中的爪部方向(线段a₂a₁方向或者线段a₃a₂方向)的力f_s和x方向的力f_x。

【数31】

$\left\{\begin{array}{c}{f}_s=F\tan \mathrm{\&phi;}\\ f_x=\frac{F}{\cos \mathrm{\&phi;}}\end{array}\right.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(31\right)$

另外，若将摩擦系数设为μ，则如式子(32)那样赋予对部件M作用的摩擦力f_f。

【数32】

f_f＝μF  …(32)

通过基于式子(31)、(32)闭合爪部101以及爪部102，从而如式子(33)那样赋予部件M移动的条件。

【数33】

φ＞tan^-1μ  …(33)

此外，在以下的说明中，有时将式子(31)的tan^－1μ表示为

接下来，对上方向的自对准的情况下的自对准条件进行说明。如图19(b)所示，接触角表示为由于越闭合爪部101以及爪部102，接触角越小，所以在β小于的范围内，有时在自对准的中途部件M的移动停止。因此，根据图28(a)所示的几何学关系，利用式子(34)赋予能够向上方向进行自对准的部件M的最小的大小r_min2。

【数34】

若向式子(34)的代入tan^－1μ，则如式子(35)那样变形。

【数35】

接下来，对下方向的自对准的情况下的自对准条件进行说明。如图128(b)所示，如式子(36)那样赋予接触角

【数36】

$\mathrm{\&phi;}=\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}-\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&theta;}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(36\right)$

式子(36)表示越闭合爪部101、102，接触角越大。

在(π/2－α)为(tan^－1μ)以上的范围内，爪部101、102打开最大时，能够进行自对准。因此，根据图28(b)所示的几何关系，如式子(37)那样赋予能够向下方向进行自对准的部件M的最大的大小r_max3。

【数37】

若向式子(37)代入式子(36)，则如式子(38)那样变形。

【数38】

如以上那样，基于闭锁条件，利用式子(8)、(17)赋予能够闭锁的部件M的最大的大小r_max2。并且，基于自对准条件，利用式子(35)赋予能够向上方向进行自对准的部件M的最小的大小r_min2，利用式子(38)赋予能够向下方向进行自对准的部件M的最大的大小r_max3。

根据以上的说明，手部40的爪部101、102的大小以及形状在针对部件M(对象物Wk的轴部的半径r)满足摩擦把持的条件、闭锁条件以及自对准条件的大小的范围内被赋予。如下所述那样赋予该范围。部件M的最小的大小r_min是能够摩擦把持的部件M的最小的大小r_min1、和能够进行从基端向前端的自对准的部件M的最小的大小r_min2中的较大的值。部件M的最大的大小r_max是能够摩擦把持的部件M的最大的大小r_max1、部件M的中心能够移动的区域为最大的部件M的最大的大小r_max2、以及能够进行从基端向前端的自对准的部件M的最大的大小r_max3中的最小的值。

此外，爪部101、102的前端部并非仅示出严格意义的端部，例如，如图13(a)所示，也可以包括包含通过点a₁和点a₃的直线的前端的一方的侧面或与其类似的位置。同样第，爪部101、102的基部并非仅示出严格意义的端部，例如，如图13(a)所示，也可以包括包含通过点a₁和点a₃的直线的后端的一方的侧面或与其类似的位置。

以上，如说明那样，本实施方式所涉及的机械臂10包括把持物体(例如，对象物Wk)的手部40、和使手部40进行动作的控制部60。手部40具备能够以4点以上的接触点把持物体的手指部41、42，利用手部40把持金属感指标为5以上的物体。

根据该构成，由于手指部41、42能够以4点以上的接触点夹持物体，所以能够稳定把持杂乱堆积的有金属光泽的物体。

另外，在机械臂10中，控制部60具备位置姿势推断部602，其基于拍摄物体所得的三维点群来计算物体的位置以及姿势；以及把持计划部604，其在与物体的长边方向(例如，y’方向)和物体的拍摄方向(例如，z方向)正交的方向上决定手指部41、42的开闭方向(例如，z”方向(图9))。

根据该构成，由于物体的拍摄方向与手指部的开闭方向正交，所以基于拍摄数据的物体的位置的拍摄方向的误差比其它方向大，手指部的开闭方向的误差比其它方向小，因此误差的累积并没有集中于特定的方向上而被平均化。另外，由于手指部在与物体的长边方向正交的方向上开闭，所以手部能够可靠地把持该物体。

另外，在机械臂10中，把持计划部604在与物体的长边方向垂直且相对于堆积了物体的平面(例如，作业平面)不具有平行的成分的方向上使手部40从由物体的位置分离了预先决定的距离的点(例如，把持准备点P’)接近该物体。

根据该构成，手部40在手部相对于把持对象的物体和堆积了该物体的平面不具有平行的成分的方向上以由该物体的位置分离了预先决定的距离的点(例如，把持准备点P’)为起点，接近该物体。由于能够减少手部与该物体或堆积了该物体的平面(例如，作业平面)接触的可能性，所以能够可靠地把持该物体。

另外，在机械臂10中，在堆积物体的平面与物体的长边方向之间的角度(例如，角度θ)为规定角度的阈值(例如，20°)以上时，把持计划部604在与物体的长边方向相对于该平面的倾斜相同的方向上，使手指部41、42从与该平面正交的方向倾斜。

根据该构成，在物体从堆积了物体的平面的倾斜较大的情况下，对应于该倾斜，手指部的开闭方向向靠近与物体的长边方向正交的方向的方向倾斜。因此，即使在使手部从与物体的长边方向正交的方向接近的情况下，也能够可靠地把持该物体。

另外，在机械臂10中，控制部60具备姿势控制部606，该姿势控制部通过使手部40把持物体的力变化来调整物体的姿势。

根据该构成，由于自主地调整被把持的物体的姿势，所以能够省略或者减少与调整相关的人手作业。

另外，在机械臂10中，手指部41、42具有能够对物体进行闭锁以及自对准的形状以及大小。

根据该构成，在调整物体的姿势时，通过使手部40把持物体的力减少，能够有效利用物体的重力。另外，通过使手部40把持物体的力增加，能够根据一对手指部41、42对置的面(例如，第1倾斜面111、112、第2倾斜面121、122)的形状来调整物体的姿势。

变形例

此外，本发明的技术范围并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够加入各种变更。

在上述的实施方式中，主要以对象物Wk的形状为圆柱或者与圆柱近似的形状的情况为例，但并不限于此。对象物Wk的形状例如是三棱柱、四棱柱等棱柱或者与棱柱近似的形状等能够以一边的长度比其它边细长的形状近似的形状即可。

另外，在对象物Wk不具有其一部分的直径比其它一部分的直径大的部分(例如，头部Hd)的情况下，可以省略方向确认部605以及姿势控制部606。在省略方向确认部605的情况下，拍摄装置80也可以不具有拍摄二维图像的功能，图像数据获取部601也可以省略提取二维图像数据的处理。

拍摄装置80获取表示被拍摄体的形状的三维点群的方式并不限于相移法。只要能够获取各样本点的三维的坐标，则可以是任何的方式(例如，线飞行时间法)。

位置姿势推断部602计算对象物的姿势的方式并不限于RANSAC法。只要能够计算对象物的姿势，则可以是任何方式(例如，最小范数法)。位置姿势推断部602计算的对象物的姿势和位置的集合的数量也可以是一个。该情况下，也可以省略把持难易度计算部603。

把持难易度计算部603也可以不使用第1评价指标值～第4评价指标值的全部来计算评价指标值。把持难易度计算部603也可以使用第1评价指标值～第4评价指标值中的任意一个或者任意的组合来决定评价指标值。

把持计划部604也可以省略在保持夹住对象物Wk的状态下使手部40在x’－y’平面内旋转预先决定的角度的处理(步骤S405，图8)。

另外，在上述的实施方式中，以预先在控制部60设定对象物的长度(高度)、半径为前提进行了说明，但并不限于此。控制部60也可以根据来自用户的操作从能够输入长度以及半径的输入部(未图示)获取长度以及半径。另外，机械臂10也可以具备能够经由通信线路接收长度以及半径的通信部(未图示)。

拍摄装置80可以将各帧的图像数据分别输出给机械臂10，也可以按预先决定的时间间隔依次输出给机械臂10。拍摄装置80也可以与机械臂10一体构成。

另外，控制部60只要能够与拍摄装置80、动作机构12以及检测部63之间收发各种数据，则可以构成为与机械臂10独立的控制装置。

此外，上述的机械臂10的自由度并不限于6轴，也可以是7轴以上或者5轴以下。

另外，机械臂10是具备1组臂20以及手部40的组的单臂机械臂，但并不限于此。臂20和手部40的数量可以分别比一个多。

图30是表示本变形例所涉及的机械臂系统1a的构成的图。

机械臂系统1a具备机械臂10a。

机械臂10a是具备2组臂20和手部40的组的双臂机械臂。

控制部60能够独立地控制2组臂20和手部40的动作。

机械臂10a具备储存部70a，在储存部70a的内部储存控制部60。另外，可以在储存部70a的上表面设置拍摄装置80。另外，也可以构成为通过在储存部70a的底面安装车轮并通过施加外力而能够移动机械臂系统1a整体。

另外，也可以通过将用于执行控制部60的一部分或者全部例如图像数据获取部601、位置姿势推断部602、把持难易度计算部603、把持计划部604、方向确认部605以及姿势控制部606的各处理的程序记录于计算机可读取的记录介质，使计算机系统读入并执行记录在该记录介质中的程序来进行控制装置所涉及的上述的各种处理。

此外，此处所说的“计算机系统”除了进行上述的处理的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、GPU(Graphics ProcessingUnit：图像处理单元)等硬件之外，还可以包括OS(Operating System：操作系统)、外围设备等硬件。另外，“计算机系统”如果在利用WWW系统的情况下，则也包括主页提供环境(或者显示环境)。另外，“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存等可写入的非易失性存储器、CD(Compact Disc：光盘)－ROM等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。

而且，“计算机可读取的记录介质”也包括如经由因特网等网络、电话线路等通信线路发送了程序的情况下的成为服务器、客户端的计算机系统内部的易失性存储器(例如，DRAM：Dynamic Random AccessMemory：动态随机访问存储器)那样，以固定时间保持程序的介质。另外，也可以将上述程序从在存储装置等储存了该程序的计算机系统经由传送介质，或者通过传送介质中的传送波传送给其它计算机系统。此处，传送程序的“传送介质”是指如因特网等网络(通信网)、电话线路等通信线路(通信线)那样具有传送信息的功能的介质。另外，上述程序可以是用于实现前述的功能的一部分的程序。并且，也可以是能够通过与已经记录在计算机系统中的程序的组合实现前述的功能的所谓的补丁文件(补丁程序)。

以上，参照附图，对本发明的实施方式进行了详述，但具体的构成并不限于该实施方式，也包括不脱离该发明的要旨的范围的设计等。

符号说明

1、1a…机械臂系统；10、10a…机械臂；12…动作机构；40…手部；41、42…手指部；50…基台；60…控制部；61…输入部；62…存储部；63…检测部；70a…储存部；80…拍摄装置；101、102…爪部；111、112…第1倾斜面；121、122…第2倾斜面；520…支承部件；601…图像数据获取部；602…位置姿势推断部；603…把持难易度计算部；604…把持计划部；605…方向确认部；606…姿势控制部。

Claims (6)

1.一种机械臂，其特征在于，具备：

手部，其把持物体；以及

控制部，其使所述手部进行动作，

所述手部具备能够以4点以上的接触点把持所述物体的手指部，

利用所述手部把持金属感指标为5以上的所述物体。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，

所述控制部具备：

位置姿势计算部，其基于拍摄所述物体而得的三维点群来计算所述物体的位置和姿势；以及

把持计划部，其在与所述物体的长边方向和所述物体的拍摄方向正交的方向上决定所述手指部的开闭方向。

3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，

所述把持计划部在与所述物体的长边方向垂直且相对于堆积了所述物体的平面不具有平行的成分的方向上使所述手部从由所述物体的位置分离了预先决定的距离的点接近所述物体。

4.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，

在所述平面与所述物体的长边方向之间的角度为规定角度的阈值以上时，所述把持计划部在与所述物体的长边方向相对于所述平面的倾斜相同的方向上，使所述手指部从与所述平面正交的方向倾斜。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的机械臂，其特征在于，

所述控制部具备姿势控制部，该姿势控制部通过使所述手部把持所述物体的力变化来调整所述物体的姿势。

6.根据权利要求5所述的机械臂，其特征在于，

所述手指部具有能够对所述物体进行闭锁以及自对准的形状以及大小。