CN113891787A - 支持装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能够以更适当的支持力支持物体的支持装置。该支持装置设置有：弹性体，该弹性体包括具有多个彼此不同的曲率的表面，并且该弹性体在所述表面的至少一部分上与被支持的物体接触；以及检测单元，该检测单元检测与该弹性体表面的与该物体接触的部分的剪切力有关的信息。本发明可以应用于例如支持装置、夹持装置、电子装置、机器人、支持系统、夹持系统等。

Description

支持装置

技术领域

本公开内容涉及支持装置，并且更具体地涉及能够以更适当的支持力支持物体的支持装置。

背景技术

通常，在控制物体的支持诸如通过机器人等的物体夹持或机器人等的行走时，需要控制由与周围环境或物体接触而产生的接触力。然而，在环境或物体的物理量未知的情况下，可能难以控制接触力。例如，在夹持控制中，需要控制夹持力(支持力)以便不使物体滑动或被破坏，但是在夹持物理量(质量、重心位置、摩擦系数等)未知的未知物体的情况下，难以确定适当的夹持力。

关于这样的支持力的控制，例如，已经考虑了根据压力中心位置的偏离量来增大或减小夹持力的方法(例如，参见专利文献1)。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开第2009-66714号

发明内容

本发明要解决的问题

但是，在专利文献1所描述的方法的情况下，由于压力中心位置的偏移量与滑动之间的关系不明确，因此无法保证可以以最小的力保持物体。

鉴于这样的情况而做出本公开内容，并且本公开内容使得能够以更适当的支持力支持物体。

问题的解决方案

根据本技术的一个方面的支持装置是一种支持装置，该支持装置包括弹性体和检测单元，该弹性体在弹性体的表面的至少一部分上与被支持的物体接触，该表面具有多个彼此不同的曲率，该检测单元检测关于弹性体的表面的与物体接触的部分的剪切力的信息。

根据本技术的一个方面的支持装置包括弹性体和检测单元，该弹性体在弹性体的表面的至少一部分上与被支持的物体接触，该表面具有多个彼此不同的曲率，该检测单元检测关于弹性体的表面的与物体接触的部分的剪切力的信息。

附图说明

图1是示出夹持系统的实施方式的配置示例的透视图。

图2是用于描述初始滑动的图。

图3是用于描述夹持力控制的图。

图4是用于描述粘附率的图。

图5是用于描述接触曲率和粘附率的图。

图6是用于描述接触曲面形状和粘附率的图。

图7是用于描述接触曲面形状和粘附率的图。

图8是用于描述摩擦系数和粘附率的图。

图9是用于描述当产生初始滑动时的剪切力分布的图。

图10是用于描述剪切力分布得出处理的过程的示例的流程图。

图11是用于描述剪切位移与剪切力之间的关系的校准的图。

图12是示出剪切力分布调整处理的过程的示例的流程图。

图13是用于描述剪切力的时间序列变化的图。

图14是用于描述最大压力点测量的图。

图15是用于描述基于图像传感器的最大压力点测量的图。

图16是用于描述接触区域变化的测量的图。

图17是描述通过跟踪特征点来测量接触区域变化的图。

图18是用于描述压力分布的示例的图。

图19是示出夹持装置的主要配置示例的图。

图20是用于描述柔性变形层的配置示例的图。

图21是用于描述柔性变形层的配置示例的图。

图22是用于描述柔性变形层的配置示例的图。

图23是用于描述测量旋转滑动的方法的示例的图。

图24是用于描述柔性变形层的配置示例的图。

图25是用于描述柔性变形层的配置示例的图。

图26是用于描述柔性变形层的配置示例的图。

图27是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图28是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图29是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图30是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图31是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图32是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图33是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图34是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图35是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图36是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图37是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图38是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图39是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图40是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图41是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图42是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图43是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图44是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图45是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图46是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图47是用于描述如何测量摩擦系数的示例的图。

图48是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图49是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图50是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图51是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图52是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图53是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图54是用于描述如何检测位置和姿势的示例的图。

图55是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图56是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图57是示出控制装置的主要配置示例的框图。

图58是示出控制处理的过程的示例的流程图。

图59是示出计算机的主要配置示例的框图。

具体实施方式

以下，将描述用于执行本公开内容的模式(以下，称为实施方式)。注意，将按照以下顺序进行描述。

1.第一实施方式(夹持系统和夹持力控制)

2.第二实施方式(夹持装置和柔性变形层的配置)

3.第三实施方式(控制装置和控制处理)

4.附录

<1.第一实施方式>

<夹持系统>

图1是示出应用本技术的夹持系统的实施方式的配置示例的透视图。

夹持系统100是用于夹持物体的系统，并且包括如图1所示的控制装置101和夹持装置102。控制装置101可通信地连接至夹持装置102并且可以控制夹持装置102的驱动。例如，控制装置101可以驱动夹持装置102以夹持物体，或者可以控制夹持装置102夹持物体的夹持力。控制装置101还可以获取由夹持装置102获得的信息。例如，控制装置101可以使用从夹持装置102获取的信息来控制夹持装置102的驱动。

夹持装置102执行与物体的夹持有关的处理。例如，夹持装置102在控制装置101的控制下被驱动，并且可以利用由控制装置101指定的夹持力夹持物体。

<初始滑动>

在诸如物体夹持和行走等机器人的作业中，夹持、行走等需要控制由与周围环境或物体接触而产生的接触力。然而，在环境或物体的物理量未知的情况下，难以控制接触力。例如，在夹持控制中，需要控制夹持力以便不使物体滑动或被破坏，但是在其物理量(质量、重心位置、摩擦系数等)未知的未知物体的情况下，难以确定适当的夹持力，这成为机器人控制的问题。

关于该问题，称为“初始滑动”的现象正引起关注。初始滑动是仅接触表面的一部分滑动的现象，并且也被称为整体滑动的先兆现象。如图2所示，当初始滑动区域逐渐扩大并扩展到整个接触区域时，初始滑动转变成通常所称的“滑动”(也称为整体滑动)，并且在装置与和装置与其接触的物体或环境之间发生相对运动。

这里，“粘附”是指在指尖与被夹持的物体(被夹持装置102夹持的物体)之间的整个接触表面中产生静摩擦并且在指尖与被夹持的物体之间没有相对运动的状态。另外，“滑动(整体滑动)”是指产生动摩擦并且在彼此接触的两个物体之间存在相对运动的状态。这里，“滑动(整体滑动)”是指在指尖与被夹持的物体之间的整个接触表面上产生动摩擦并且涉及指尖与被夹持的物体之间的相对运动的滑动。

“初始滑动”是在指尖与被夹持的物体之间的接触表面的一部分处产生动摩擦的现象，这也被称为在产生上述滑动(整体滑动)之前的先兆现象。据说，初始滑动状态存在于从“粘附”状态到“滑动”状态的转变期间。在初始滑动状态的情况下，在指尖与被夹持的物体之间没有相对运动。

例如，如图3所示，如果作为在垂直于接触表面的法线方向上作用的力的夹持力f过大，则物体被破坏。另外，如果夹持力F落在适当的水平以下，则产生“初始滑动”，并且此外，如果夹持力f不足，则“初始滑动”发展成“滑动”，并且不能夹持物体(物体落下)。

即，如果可以检测到初始滑动，则例如在夹持控制中，可以计算能够保持物体而不滑动的最小夹持力。如果可以以最小夹持力夹持物体，则可以进一步抑制由于夹持破坏物体的可能性。

然而，初始滑动是接触表面的非常微小的变化，并且为了检测初始滑动，需要稳定地产生和检测初始滑动。另外，为了控制初始滑动的进展程程度，需要量化初始滑动的进展程度。传统上，还没有提出对初始滑动进行量化并稳定地检测的方法及其配置。另外，也没有提出使用检测结果的控制方法。

因此，为了稳定地检测和量化初始滑动，提出了柔性变形层的形状和结构以及触觉传感器的信号处理方法。此外，提出了一种使用量化的初始滑动用于控制的方法。为了便于描述，将夹持控制作为示例进行描述，但是本技术不限于此，并且可以应用于处理与环境的接触的一般支持控制，比如行走控制。

<粘附率>

为了控制初始滑动，需要量化初始滑动的程度。这里，接触区域被分为其中不产生初始滑动的“粘附区域”(即，包括在指尖与被夹持的物体之间的接触表面中的其中产生静摩擦的部分区域)和其中产生初始滑动的“滑动区域”(即，包括在指尖与被夹持的物体之间的接触表面中的其中产生动摩擦的部分区域)。滑动的程度可以由这两个区域之间的比率来指示。这里，粘附区域与接触区域的比率被定义为“粘附率”。在粘附率为1(＝100％)的情况下，接触区域没有滑动区域并且完全粘附。另一方面，在粘附率为0的情况下，整个接触区域是滑动区域，并且接触区域处于正在产生滑动(整体滑动)的状态。

图4的C示出了例如在与如图4的A所示的平坦指尖夹持球形物体的情况或者如图4的B所示的弯曲指尖夹持平坦物体的情况相对应的条件下，执行有限元方法(FEM)分析的结果的示例。图4的C示出了接触表面中的粘附率(滑动区域/粘附区域)如何变化。深灰色所示的区域指示粘附区域，并且浅灰色所示的区域指示滑动区域。随着作为沿剪切方向作用的力的剪切力F_X(单位：牛顿(N))增大，滑动区域从接触表面的周边扩展，并且当粘附率达到0％时，整个区域转变到滑动区域。因此，可以说，为了不滑动地夹持物体，仅需要将夹持力调节到粘附率不达到0％的程度。

这里，“剪切方向”是与法线方向正交的方向，并且指示与接触表面平行的方向。剪切方向与产生滑动的方向相同。

<接触曲率和粘附率>

为了研究粘附率的变化与接触条件之间的关系，基于图5的A和图5的B中所示的简单弹性接触模型执行分析。结果发现，粘附率的变化根据“接触曲面的形状”和“摩擦系数”而变化。

<接触曲面形状和粘附率>

接触曲面的曲率如图6的A所示的曲线图那样变化，并且针对每个曲率绘制粘附率相对于剪切力F_X的变化状态如图6的B所示的曲线图所示。

这里，曲率是表示线或表面的弯曲程度的量。曲率随着弯曲程度的陡峭而增大。更具体地，曲率是曲率半径的倒数。用于表示曲面的方法之一是高阶函数y＝xⁿ。高阶函数的曲线由曲面表示，使得可以数学分析该曲线。在这种情况下，当函数的阶数n增大时，在0＜x＜1的范围内曲面变得更平缓(梯度小)。因此，随着接触表面的阶数越高，曲率减小。如果曲面例如通过高阶函数数学地表示，则曲率可以用函数的阶来代替。

假设接触曲面是线性函数(三维圆锥)或高阶曲线。在图6的A中的曲线图中，较粗的线指示具有较高阶的曲面。如该曲线图所示，随着阶数增大，曲面更平缓。同样在图6的B的曲线图中，较粗的线指示具有较高阶的曲面。如该曲线图所示，随着曲面变平缓，在剪切力增大到某种程度时，粘附率倾向于快速减小。这是因为，当与曲面接触时，接触压力具有不同位置之间变化的分布，并且初始滑动从压力弱的部分逐渐产生。即，随着曲面更平缓，接触压力更均匀，并且初始滑动的进展更快。

另外，粘附率的变化率随着曲面更陡而增大，而该变化率随着曲面更平缓而减小，并且粘附率在某一点处迅速减小到0。通常，变化率越高，则检测精度越高。因此，可以说，粘附率的检测精度随着曲面更陡峭而提高。

这里，接触曲面表示机器人指尖与机器人夹持的物体之间的接触表面。该接触表面是相对表面形状，并且例如在球形指尖和平坦物体彼此接触的情况下以及在平坦指尖和球形物体彼此接触的情况下获得相同的结果。

例如，考虑其中平面和曲面混合的接触形状。在这样的平面和曲面混合的接触曲面的情况下，粘附率根据剪切力的大小如图7的曲线图所示地变化。在该曲线图中，随着剪切力增大到一定程度，例如，如在由椭圆包围的部分中，粘附率快速减小。

当粘附率快速减小时，剪切力的大小取决于接触表面的平面混合率。在图7中，较粗的线指示在具有较高曲面率(具有较低平面混合率)的接触表面中的粘附率的变化。即，随着接触表面的平面混合率增大，在较小的剪切力下粘附率快速减小。

这表明，初始滑动从接触表面的周边扩展，并且在初始滑动到达平面部分的时刻产生整体滑动。该结果还表明，与曲面的接触使得能够稳定地控制粘附率。相反，只要可以控制初始滑动的进展以使其不到达平面部分，即使存在平面部分也没有问题。若增大平面部分，则可以增大接触面积，并且提高夹持物体的姿势稳定性。

<摩擦系数和粘附率>

粘附率的变化不仅取决于接触曲面的形状，而且取决于摩擦系数。图8所示的曲线图是通过绘制在不同摩擦系数下进行接触的情况下的粘附率的变化而获得的曲线图。如该曲线图所示，摩擦系数越低，则粘附率的减小速度越快。在预先知道摩擦系数的情况下，或者在可以测量摩擦系数的情况下，可以根据与摩擦系数相对应的粘附率的变化更容易地控制剪切力。另外，在摩擦系数未知的情况下，粘附率不是唯一确定的。因此，如果可以检测粘附率的减小并且可以执行控制使得粘附率维持在100％，则可以以最小力夹持物体而不会滑脱。

<接触曲面形状/摩擦系数与粘附率之间的关系>

如上所述，粘附率的变化根据接触表面的形状(曲率和曲面/平面)而极大地变化。特别地，具有小曲率的平面或平缓曲面容易导致粘附率的快速减小。因此，如果曲面形成有一定程度的曲率，则可以实现更稳定的控制。

然而，曲率的大小和接触面积处于折衷关系。例如，当增大曲率以抑制粘附率的快速减小时，与物体的接触面积减少，这可以提高滑动检测精度，但是相反地，倾向于引起不稳定状态。

换言之，如果指尖形成为曲面并且其形状被调整，则粘附率的变化可以自由地设计。因此，仅需要基于与指尖形状相关联的粘附率的改变来执行控制。如果使用多个曲面或者根据应用改变曲面，则可以处理曲率与接触面积之间的折衷。

粘附率的变化也取决于摩擦系数。在预先知道摩擦系数的情况下，可以根据关于接触曲面的信息预先知道粘附率的变化，因此可以通过使用摩擦系数与粘附率之间的关系来执行控制。即使摩擦系数预先未知，如果估计出粘附率改变模型或做出前提，也可以执行控制。

<测量粘附率的方法>

如上所述，粘附率的变化取决于“接触曲面的形状”和“摩擦系数”。如果预先掌握指尖的曲面形状，则可以粗略地估计接触曲面的形状。然而，摩擦系数通常是未知的，并且尽管可以预先估计摩擦系数，但是由于精度等问题，难以获得精确的值。在传统方法的情况下，难以测量粘附率。因此，集中在剪切位移和剪切力分布上，从而得到粘附率。

<方法1：利用剪切位移的方法>

粘附率R_stic是取决于摩擦系数μ、作用在物体上的剪切力F_X、夹持力F_N和接触曲面的形状(曲面的曲率或阶数)n的值，并且由下面的等式(1)得出。

[数学式1]

R_stic＝1-f(μ，F_X，F_N，n) (1)

这里，在不产生动摩擦的情况下，作用在物体上的剪切力F_X是通过使用指尖的剪切位移u_X和接触面积S由下面的等式(2)得出的。

[数学式2]

F_X＝g(S，u_X) (2)

如果接触表面是曲面并且关于曲面的信息n(曲率和曲面/平面)是已知的，则在接触面积S、夹持力F_N与曲面信息n之间得出从接触模型h得出的关系，如下面的等式(3)所示。作为接触模型，可以使用一般提出的弹性接触模型(赫兹(Hertz))。

[数学式3]

S＝h(F_N，n) (3)

当使用以上关系时，粘附率R_stic可以由下面的等式(4)得出。

[数学式4]

R_stic＝1-ψ(μ，F_N，n)·Θ(u_X) (4)

该关系式是指粘附率可以使用函数Θ(u_X)的形式表示，Θ(u_X)不取决于未知的摩擦系数μ。因此，如果测量和控制剪切位移u_X，则可以控制粘附率。例如，即使摩擦系数未知，如果u_X设置成例如0，粘附率也可保持在100％。另外，假设摩擦系数也在一定范围内，则通过使用u_X，可以类似地将粘附率控制在一定范围宽度内。

<方法2：使用剪切位移分布和剪切力分布的方法>

在获得剪切位移的分布和剪切力的分布的情况下，即使摩擦系数是未知的，也可以获得粘附率作为绝对值。例如，在产生初始滑动的情况下接触表面中的剪切力分布如图9的曲线图所示。如图9所示，剪切力在滑动区域与粘附区域之间的边界处是不连续的。若检测出该不连续点，则可以计算粘附区域的比率，并且可以获得粘附率。对于任何摩擦系数都存在这个不连续点。

检测不连续点的方法的示例包括以下方法。

使用一般的图像处理滤波器(通过使用差分滤波器等检测边缘)

获得剪切力的梯度，并且将梯度的符号发生了切换的部分作为不连续点

注意，同样适用于剪切位移。“剪切位移”是剪切方向的变形量。作为剪切位移的单位，使用长度单位(例如米、毫米等)。即，“剪切位移”是指由作用在物体上的剪切力引起的物体在剪切方向上的变形量。即使施加相同的剪切力，剪切位移也根据物体的刚性而变化(物体越硬，剪切位移越小)。

为了获得剪切力分布，可以使用能够测量剪切力的分布的传感器，或者可以使用能够测量剪切位移的分布的传感器来将剪切位移转换成剪切力。将参照图10的流程图描述在这种情况下被执行以得出剪切力分布的剪切力分布得出处理的过程的示例。

当剪切力分布得出处理开始时，在步骤S101中，控制装置101控制夹持装置102，使夹持装置102检测剪切位移，并计算在每个点处的剪切位移量。

在步骤S102中，控制装置101将剪切位移量转换为剪切力。

在步骤S103中，控制装置101判断是否对所有的点都执行了处理。在确定存在未处理的点的情况下，处理返回到步骤S101，并且重复随后的处理。即，对所有点执行步骤S101至S103的各个处理。然后，在步骤S103中确定已经对所有点执行了该处理的情况下，该处理进行到步骤S104。

在步骤S104中，控制装置101汇总并存储所有节点的关于点的信息。当步骤S104的处理结束时，剪切力分布得出处理结束。

当剪切位移以这种方式被转换成剪切力时，剪切位移与剪切力之间的关系可以被预先校准。作为校准方法，例如，如图11所示，可以考虑将检测节点151压在水平表面152等上以获取传感器值的方法。将参照图12的流程图描述被执行以进行这样的校准的剪切力分布得出处理的过程的示例。

当剪切力分布得出处理开始时，在步骤S151中，控制装置101控制夹持装置102以将检测节点151的每个凹凸的表面按压在水平表面152上。

在步骤S152中，控制装置101控制夹持装置102以获取所有节点的传感器值。

在步骤S153中，控制装置101判断传感器值的数据是否稳定。在确定数据不稳定的情况下，处理返回到步骤S152。重复步骤S152和S153的处理，直到数据稳定。然后，在步骤S153中确定数据稳定的情况下，处理进行到步骤S154。

在步骤S154中，控制装置101存储传感器值。当步骤S154的处理结束时，剪切力分布得出处理结束。

<方法3：使用剪切位移分布和剪切力分布的时间变化的方法>

上述“方法2”是从某一时间的剪切位移和剪切力的分布信息获得粘附率的方法。另外，粘附率可以从分布信息的时间变化获得。

例如，在滑动区域中，可能产生其中“滑动”和“粘附”被重复的被称为粘滑现象的现象。当产生该现象时，作为滑动区域中的剪切位移和剪切力的时间变化，观察到如图13的A中的曲线图所示的变化。如果测量时间轴上的不连续变化，则可以确定观察点是滑动区域还是粘附区域。

另外，由于在滑动区域中产生动摩擦，根据库仑定律，剪切力和剪切位移可以具有恒定值。当产生该现象时，观察到如图13的B所示的变化，其中当粘附状态转变为滑动状态时该变化变得恒定。如果测量时间轴上的变化，则可以确定观察点是滑动区域还是粘附区域。

如果在接触区域中的所有观察点处重复执行以上处理，则可以计算粘附区域的比率，并且可以测量粘附率。

<方法1与方法2(或方法3)之间的融合>

在方法1的情况下，根据关于接触表面的曲率或形状等的信息预测粘附率的变化，并且控制夹持力。在方法2的情况下，粘附率是从实际测量结果获得的。即，可以说方法1是预先预测粘附率的变化的前馈方法，并且方法2是使用实际测量结果的反馈方法。因此，如果将这两种方法组合以执行控制，则可以针对接触表面的模型信息与实际接触表面之间的建模误差执行鲁棒控制，并且可以通过预测粘附率来提高响应性。由于方法3也可以被称为反馈方法，如方法2，方法1和方法3也可以以类似的方式组合。

<测量剪切位移量的方法的具体示例>

<基于压力分布传感器的方法>

当指尖的柔性变形层(与被夹持物体接触的接触部分)在剪切方向上变形时，压力分布类似地变化。因此，检测压力分布的变化，从而可以测量剪切位移。检测压力分布的变化的方法的示例包括以下方法。

·CoP移动量的测量(获得压力中心的方法)

压力中心是压力分布的中心点，并且由以下等式(5)定义。

[数学式5]

计算剪切发生前后的CoP移动量(Δx_cop)，将该计算值作为剪切位移量(u_X)使用。CoP是压力中心值，并且是在以空间范围分布的压力被共同表示为一个力的情况下的力的作用点。CoP移动量的单位是长度的单位(例如，米等)。在许多情况下，获得CoP作为坐标。CoP是类似于重心的概念。另外，在等式(5)中，在u_X和Δx_cop不匹配的情况下，可以通过使用校正系数或校正函数等来执行校正。

·最大压力点

根据最大压力值的坐标计算剪切方向上的位移。例如，如图14的A所示，当柔性变形层161通过与物体162接触而变形时，由物体162的接触产生的压力分布中的最大压力点的位置改变。因此，如图14的B所示，作为剪切方向的位移，得到最大压力点的位移163。注意，最大压力易受噪声影响，例如，可以使用通常用于图像处理的滤波器，诸如平均滤波器。

<基于图像传感器的方法>

如图15所示，在通过摄像装置等对接触表面进行成像的类型的传感器的情况下，可以通过以下方法检测剪切位移。

·计算整个接触区域的移动量的方法

通过使用颜色或纹理的变化等，可以将接触区域与非接触区域区分开。因此，如图16所示的示例那样，获得整个接触区域171的移动量，使得可以计算剪切位移量。

·特征点跟踪方法

如图17所示，跟踪接触表面上的被夹持物体的表面的特征点、或者跟踪预先设置在柔性变形层上的标记172或刻度等，使得可以检测剪切位移。

在通过以上方法获得剪切位移的情况下，如果接触表面形成为曲面，则可以进一步提高精度。例如，如图18所示，将平面接触时的压力分布与曲面接触时的压力分布进行比较，与曲面接触的情况相比，平面接触的情况下的压力分布取决于接触状态而不稳定，有可能无法稳定地测量剪切位移。

<2.第二实施方式>

<夹持装置>

图19的A示出了夹持装置102的主要配置示例，其是应用本技术的支持装置的实施方式。如图19的A所示，夹持装置102包括手指部分201A、201B，并且可以使用这些部分夹持物体。以下，在不需要为了描述而将手指部分201A和201B彼此区分的情况下，手指部分201A和201B将被称为手指部分201。这里，将假设夹持装置102包括两个手指部分201进行描述，但是夹持装置102可以包括任何数量(例如，三个或更多个)的手指部分201。

手指部分201A设置有传感器211A和柔性变形层212A。类似地，手指部分201B设置有传感器211B和柔性变形层212B。在不需要为了描述而将传感器211A和211B彼此区分的情况下，传感器211A和211B被称为传感器211。另外，在不需要为了描述而将柔性变形层212A和212B彼此区分的情况下，柔性变形层212A和212B将被称为柔性变形层212。即，传感器211和柔性变形层212形成在夹持物体的多个手指部分中的每一个上。

传感器211可以包括任何感测装置，例如压力传感器或图像传感器，并且可以检测与感测装置相对应的任何信息。例如，传感器211检测关于与物体接触的柔性变形层212的表面的一部分的剪切力的信息。

例如，传感器211A通过使用感测装置检测关于柔性变形层212A与物体之间的接触表面的预定信息(可由感测装置检测的信息)。此外，例如，传感器211B通过使用感测装置检测关于柔性变形层212B与物体之间的接触表面的预定信息(可由感测装置检测的信息)。

传感器211中的每一个通过电路(未示出)等可通信地连接至控制装置101，并且将检测到的信息提供给控制装置101。

柔性变形层212是在柔性变形层212的表面的至少一部分上与被支持的物体接触的弹性体。如第一实施方式中所述，粘附率的变化率取决于曲面的曲率或形状而变化。通过利用该特性，使用具有多个曲率和形状的弹性体，使得可以设计操作或应用所需的粘附率测量精度。

当通过粗略夹持形式对物体夹持进行分类时，将物体夹持分类为两种类型：如图19的C所示，用于执行夹持以抓握物体231的动力夹持，以及如图19的B所示，用于执行夹持以捏住物体231的精确夹持(指尖夹持)。例如，在被夹持物体的质量大的情况下，或者在需要支持作用于物体(例如，煎锅的把手部分)上的力矩的情况下，使用动力夹持。因此，在动力夹持时与物体接触的柔性变形层212的表面的部分由具有小曲率的曲面配置，使得接触面积趋于变大。

另一方面，精确夹持可以以更高的精度测量和夹持物体。例如，在夹持非常柔软且易碎的物体等的情况下使用精确夹持。因此，在精确夹持时与物体接触的柔性变形层212的表面的部分由具有大曲率的曲面配置，使得接触面积趋于变小。

即，柔性变形层212的表面具有多个彼此不同的曲率(由多个曲率配置)。例如，柔性变形层212的围绕手指部分201的指尖的表面形成有具有用于精确夹持的大曲率的曲面，并且柔性变形层212的在手指部分201的指腹部分处的表面形成有具有小曲率的曲面。利用这样的配置，柔性变形层212可以应对动力夹持和精确夹持两者的夹持。这样的配置使得能够抑制精密夹持中的粘附率的检测精度的降低，并且还使得能够抑制动力夹持中的接触面积的减少。不用说，柔性变形层212的表面可以具有三种或更多种曲率。即，可以应对更多的各种夹持方法。另外，具有不同曲率的指尖可以被安装在不同的手指上。可以想到根据所夹持的物体来执行诸如改变要使用的手指的控制。

<修改示例>

例如，如图20的A中所示的示例中，柔性变形层212可以层压在传感器211上。在这种情况下，传感器211可以经由柔性变形层212获得关于柔性变形层212与物体之间的接触部分的信息(例如，关于剪切力的信息)就足够了。例如，在传感器211使用图像传感器检测关于接触部分的信息的情况下，透明材料用于柔性变形层212就足够了，使得图像传感器可以经由透明柔性变形层212对接触部分的状态成像。利用这样的配置，控制装置101可以稳定地确定滑动区域和粘附区域，并且夹持装置102可以以最小的力夹持物体而不滑动。不用说，柔性变形层212不一定要层压在传感器211上，并且传感器211可以在不插入柔性变形层212的情况下检测关于接触部分的信息。

此外，如图20的B中所示的示例中，柔性变形层212的表面可以由平面和曲面配置。这样的配置使得能够在不减少接触面积(同时保持大的接触面积)的情况下确定滑动区域和粘附区域。注意，如图20的C中所示的示例中，柔性变形层212的表面可以校准为圆锥形。

此外，如图20的D中所示的示例中，柔性变形层212的表面可以由具有凹凸(锯齿状表面)和曲面的表面配置。这样的配置使得能够在抑制摩擦系数的减少的同时检测粘附率的变化。

另外，柔性变形层212的表面可以具有与方向对应的曲率。例如，如图21的A所示的示例，柔性变形层212的表面可仅在预定方向上具有预定曲率。在图21的A的情况下，柔性变形层212的表面被配置成半圆柱形状，并且在垂直于半圆柱形状的纵向方向的方向(由图中箭头指示的滑动方向)上具有预定曲率。在具有这样的形状的柔性变形层212检测到预定方向(滑动方向)上的滑动的情况下，与其他方向相比，可以提高滑动检测精度。

因此，例如，可以执行在特定方向上不使物体滑动而进行接触的操作或者在特定方向上使物体滑动的操作。另外，由于柔性变形层212的形状更简单，所以可更容易地制造柔性变形层212。此外，可以进一步抑制制造成本的增加。

此外，如图21的B中所示的示例中，柔性变形层212的表面的能够与物体接触的部分可以具有多个彼此不同的曲率。利用这样的配置，可以根据夹持力的动态范围来调整滑动检测精度和接触面积的程度。例如，在如图21的B所示的配置中，在夹持力小的部分中可以提高滑动检测精度，并且相反地，在夹持力大的部分中可以抑制接触面积的减少。

此外，如图21的C和D中所示的示例，传感器211可以以曲面形状布置。在图21的C中的示例的情况下，传感器211层叠在具有曲面的柔性变形层212上。另外，在图21的D的示例的情况下，传感器211以曲面形状布置，并且柔性变形层212层叠在其上。利用这样的配置，接触物体或环境与传感器直接接触，并且因此，可以更精确地执行滑动检测。

此外，柔性变形层212的硬度可以是不均匀的。即，柔性变形层212的硬度可以在不同位置之间变化。例如，如图22的A中所示，柔性变形层212可在竖直方向上分成三个，并且柔性变形层212-1和212-3的硬度可以高于柔性变形层212-2的硬度(柔性变形层212-2的硬度可以低于柔性变形层212-1和212-2的硬度)。此外，例如，如图22的B所示，柔性变形层212的中心部分(柔性变形层212-4)的硬度可以低于柔性变形层212的周边部分(柔性变形层212-5)的硬度。此外，如图22的C中所示，柔性变形层212可在水平方向上分成三个，柔性变形层212-6可以具有最低的硬度，柔性变形层212-8可以具有最高的硬度，并且柔性变形层212-7可以具有最高的硬度与最低的硬度之间的硬度。

这样的配置使得能够加宽其中可以检测滑动的夹持力和剪切力的动态范围。另外，可以根据夹持力和剪切力的范围来调整滑动检测精度(灵敏度)。结果，可夹持的物体的质量范围可以最终被扩大。

如图22的D所示，在具有均匀硬度的柔性变形层与物体接触的情况下，存在柔性变形层的剪切位移量在一定剪切力或更大时饱和的可能性，并且在等于或大于剪切力的力下不能检测到滑动。如果硬度发生变化，则可以根据力的范围调节柔性变形层的剪切位移量，并且因此加宽动态范围。

<多个曲面>

以上方法可以检测平移方向上的滑动，但是难以检测旋转方向上的滑动。这是因为即使产生旋转方向上的滑动，也难以检测旋转方向上的剪切位移量。因此，如图23的A中所示的示例中，柔性变形层212的表面形状可以是其中布置多个曲面的形状。如图23的A所示，在这种情况下，柔性变形层212由平面部分和从平面部分突出的多个曲面部分212R配置。

当具有这样的形状的柔性变形层212与物体接触时的压力分布由图23的B中所示的压力等高线图表示。该压力等高线图作为示例示出了曲面部分212R的数量为四(2×2)的情况。每个曲面部分212R中的压力点的中心的坐标由(x_i，y_i)表示。

这里，当力矩施加在物体上并且开始沿旋转方向产生初始滑动时，每个曲面部分212R中的压力点中心如图23的C中的压力等高线图中那样移动。移动后的每个压力点中心的坐标被表示为(x₁'，y₁')。

旋转前后的CoP位置与剪切位移的关系可以被表示为以下表达式(6)，其中，在旋转方向上的剪切位移量是θ，并且在平移方向的剪切位移量是(t_x，t_y)。

[数学式6]

该关系表达式是针对多个曲面部分212R导出的，并且未知量θ、t_x和t_y可以从推导的结果获得。该方法的具体示例包括最小二乘法等。利用该方法，可以获得旋转方向上的剪切位移量，并且因此可以同时测量旋转和平移中的粘附率。

<修改示例>

例如，如图24的A所示，包括在柔性变形层212中的各自具有曲面的多个部分212R可以层压在传感器211上。这样的配置使得可以如上所述检测旋转滑动。另外，由于可以基于关于旋转方向的信息来执行夹持力控制，所以可以实现更精确的夹持力控制。

此外，例如，如图24的B所示，柔性变形层212的表面可以由平面部分和从平面部分突出的多个曲面部分212R配置。利用这样的配置，由于多个曲面部分212R之间的空间被平面部分填充，因此曲面部分212R之间的距离不太可能改变。因此，可以提高滑动检测精度。另外，由于多个曲面部分212R耦接至一个柔性层，因此可以更容易地抑制安装时位置偏差的增大。结果，可以提高滑动检测精度。

此外，例如，如图24的C所示，柔性变形层212的表面可以由具有第一曲率的第一曲面部分和多个第二曲面部分配置，每个第二曲面部分从第一曲面部分突出且每个第二曲面部分具有大于第一曲率的第二曲率。利用这样的配置，通过连接多个曲面部分212R的顶点而获得的包络面是曲面。因此，在接触区域中产生接触压力的差异，并且可以提高滑动检测精度。

此外，例如，如图24的D所示，具有另一硬度的柔性变形层212S可以覆盖多个曲面部分212R以包括多个曲面部分212R。在图24的示例D的情况下，曲面部分212R-1、212R-2和212R-3覆盖有具有与曲面部分的硬度不同的硬度的柔性变形层212S，使得柔性变形层212S包括曲面部分。

利用这样的配置，多个曲面部分212R不与物体或周围环境直接接触，并且因此，可以推动曲面部分212R的磨损。另外，由于曲面与物体接触，因此在接触区域中产生接触压力的差异，并且可以提高滑动检测精度。

此外，例如，如图25的A和图25的B所示，具有曲面的另一柔性变形层212S可以层压在多个曲面部分212R上。利用这样的配置，在检测旋转滑动的同时与物体或其他环境的接触是曲面接触，从而可以更稳定地执行滑动检测。

即，柔性变形层212可以包括多个第一弹性体和第二弹性体，每个第一弹性体包括具有第一曲率的表面，第二弹性体叠置在多个第一弹性体上并且包括具有第二曲率的表面。此外，第一弹性体的硬度可以不同于第二弹性体的硬度。

另外，如图25的C中所示的示例中，多个曲面部分212R的硬度可以在不同位置之间变化。在图25的C中，曲面部分212R-1至212R-3的各个硬度不是统一的(包括硬度彼此不同的曲面部分212R)。即，多个具有曲面的弹性体可以具有彼此不同的硬度。

此外，如图25的D中所示的示例中，多个曲面柔性变形层可以被布置成使得多个曲面柔性变形层从上面和下面被夹在中间并且曲面部分彼此不重叠。在图25的D中，在具有多个曲面部分212R的柔性变形层212上，具有类似形状的柔性变形层212S以其方向颠倒的方式层压。即，第二弹性体在与每个第一弹性体的具有第一曲率的表面的方向相反的方向上包括具有第一曲率的表面。利用这样的配置，柔性变形层212S的曲面部分212SR位于曲面部分212R-1与212R-2之间。结果，由于可以增大柔性变形层的空间密度，所以剪切位移的检测点的数量增大，并且可以更精确地执行滑动检测。

此外，如图26的A中所示的示例中，柔性变形层212的硬度可局部地改变。在图26中，包括在柔性变形层212中的由对角线图案指示的部分212-1被设置成具有比由白色背景指示的部分212-2更高的硬度。图26的B示出了沿图26的A中的虚线A-A'截取的截面图。如图26的B中的截面图所示，从传感器211的表面到侧面形成硬度比部分212-1高的部分212-2。如上所述，柔性变形层212可以具有多个局部部分，所述局部部分具有比周围部分的硬度更高的硬度。这样的配置使得可以在没有明确地形成多个曲面柔性变形层的情况下检测旋转滑动。另外，由于不形成凹凸形状，所以可以减少每个曲面柔性变形层可能例如由于被卡住而被破坏的可能性，这可以提高柔性变形层212的耐久性。

此外，如图26的C中所示的示例中，凹凸的高度可以根据在不同位置之间而改变，并且包络面可以是曲面。包络面指示被设置以与布置在空间中的全部多个曲线接触的面。在这种情况下，如果在其中布置有多个曲面部分212R(凹凸形状)的柔性变形层212中存在经过曲面部分212R的所有顶点的曲面或平面，则该曲面或平面被称为包络面。在图26的C的示例的情况下，曲面部分212R-2比曲面部分212R-2和212R-3高，与曲面部分(图26中的虚线所指示的表面)接触的包络面251形成为曲面形状。即，曲面部分212R的高度彼此不同。

利用这样的配置，在进行与物体的接触时，在凹凸上检测出的压力具有与曲面接触对应的值(在图26的C的示例的情况下，中央部分的压力较高，并且朝向周围变低)，并且存在接触压力的差，这可以提高初始滑动的检测精度。

此外，如图26的D中所示的示例中，柔性变形层212的每个曲面部分212R可以形成在基于预定规律性的位置处。另外，如图26的E中所示的示例，柔性变形层212的每个曲面部分212R可以形成在任何位置。

曲面柔性变形层的位置在设计上不受限制，并且相对于附接位置和形状方面是柔性的。另外，如果曲面柔性变形层的密度在不同位置之间变化，则可以根据位置灵活地改变滑动检测精度，这使得计算负荷得以分散。

注意，上述示例可以适当地组合和使用。例如，可以相互组合使用单个曲面的修改示例和多个曲面的修改示例。

<3.第三实施方式>

<预先不知摩擦系数的情况>

<控制装置>

接下来，将描述控制装置101。在预先不知道摩擦系数的情况下，控制装置101只需要计算剪切位移量并控制夹持力，使得剪切位移为零。以这种方式，可以夹持物体而不滑动。

图27示出了在这种情况下的控制装置101的主要配置示例。在图27的示例的情况下，控制装置101包括剪切位移量检测单元301、剪切位移量计算单元302、夹持力计算单元303和致动器控制单元304。

当夹持装置102夹持物体时，剪切位移量检测单元301执行与关于在夹持装置102的柔性变形层212的表面(其是与物体接触的接触部分)与物体之间生成的剪切力的信息(也称为关于接触部分的剪切力的信息)的检测有关的处理。例如，剪切位移量检测单元301执行与检测作为关于剪切力的信息的关于剪切位移的信息有关的处理。在这种情况下，剪切位移量检测单元301包括例如用于检测剪切位移的传感器，诸如压力分布传感器或图像传感器，以及对传感器的输出信号执行信号处理的信号处理块。如第一实施方式中的<测量剪切位移量的方法的具体示例>中所述，剪切位移量检测单元301将剪切位移检测为CoP变化量、接触区域移动量等。剪切位移量检测单元301将检测到的信息(CoP变化量、接触区域移动量等)作为与接触部分的剪切力有关的信息(或关于剪切位移的信息)提供给剪切位移量计算单元302。

剪切位移量计算单元302计算剪切位移量。剪切位移量计算单元302将从剪切位移量检测单元301提供的关于接触部分的剪切力的信息(或者关于剪切位移的信息，例如CoP变化量、接触区域移动量等)转换为剪切位移量，并且将剪切位移量提供给夹持力计算单元303。

夹持力计算单元303计算夹持力(转矩和力)。夹持力计算单元303计算与从剪切位移量计算单元302提供的剪切位移量对应的夹持力。例如，夹持力计算单元303计算使得从剪切位移量计算单元302提供的剪切位移量为零的夹持力。即，夹持力计算单元303基于关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息)来计算夹持力。夹持力计算单元303将计算的夹持力提供给致动器控制单元304。

致动器控制单元304控制夹持装置102的驱动。致动器控制单元304控制夹持装置102以驱动夹持装置102，从而生成从夹持力计算单元303提供的夹持力(例如，由夹持力支持物体)。即，作为驱动控制单元的致动器控制单元304控制支持物体的支持单元(例如，夹持装置102)的驱动，并且使得物体以由支持力控制单元(例如，夹持力计算单元303)控制的支持力被支持。

控制装置101的每个处理单元(在图27的示例的情况下，剪切位移量检测单元301至致动器控制单元304)可以具有任何配置。例如，控制装置101的每个处理单元可以由实现上述处理的逻辑电路配置。此外，控制装置101的每个处理单元可以包括例如中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等，并且使用CPU、ROM、RAM等执行程序，从而实现上述处理。不用说，控制装置101的每个处理单元也可以具有这两种配置，并且上述处理的一部分可以由逻辑电路实现，并且其他处理可以通过执行程序来实现。这同样适用于下面描述的其他附图。

<控制处理的过程>

将参照图28的流程图描述在这种情况下由控制装置101执行的控制处理的过程的示例。在开始控制处理时，在步骤S301中，剪切位移量检测单元301检测关于剪切力的信息(例如CoP变化量、接触区域移动量等)。

在步骤S302中，剪切位移量计算单元302基于在步骤S301中检测到的关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息)来计算剪切位移量。

在步骤S303中，夹持力计算单元303基于在步骤S302中计算的剪切位移量来计算夹持力(支持力)。

在步骤S304中，致动器控制单元304控制夹持装置102的致动器的驱动，以便以在步骤S303中计算的夹持力(支持力)支持物体。

当步骤S304的处理结束时，控制处理结束。

当如上所述执行每个处理时，控制装置101可以基于检测到的接触部分的剪切力(例如，剪切位移)来控制夹持装置102的夹持力(支持力)。因此，控制装置101可以使夹持装置102以更适当的支持力支持物体。

<控制装置>

另外，可以测量实际施加到物体的夹持力，并且可以基于测量值来控制夹持力。图29是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图29所示，在这种情况下，除了图27的示例的配置之外，控制装置101还包括夹持力测量单元311。

夹持力测量单元311包括转矩传感器或三轴力传感器等，并且测量夹持装置102实际施加于物体的夹持力(也称为实际夹持力)。夹持力测量单元311将测量的实际夹持力(转矩和力)提供给夹持力计算单元303。

夹持力计算单元303基于从剪切位移量计算单元302提供的剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))和从夹持力测量单元311提供的实际夹持力，来计算要施加到夹持装置102的夹持力。即，夹持力计算单元303通过使用实际夹持力来校正根据剪切位移量计算的夹持力。夹持力计算单元303将计算的夹持力提供给致动器控制单元304。

如上所述，通过反馈所测量的夹持力，控制装置101可以以更高的精度执行夹持力控制。

<控制处理的过程>

下面，将参照图30的流程图描述在该情况下的控制处理的步骤的示例。在控制处理开始时，与图28的步骤S301和S302的各个处理类似地执行步骤S321和S322的各个处理。

在步骤S323(图30)，夹持力测量单元311测量实际施加到物体的夹持力。

在步骤S324中，夹持力计算单元303基于在步骤S322中计算的剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))和在步骤S323中测量的夹持力，来计算要由夹持装置102输出的夹持力(通过使用测量的夹持力来校正基于剪切位移量计算的夹持力)。

与步骤S304(图28)的处理类似地执行步骤S325的处理。

在步骤S326中，控制装置101确定是否结束控制处理。在确定不结束该处理的情况下，该处理返回到步骤S323。即，重复执行步骤S323至S326的每个处理。

然后，在步骤S326中确定要结束控制处理的情况下，结束控制处理。

通过执行如上所述的每个处理，控制装置101可以使用所测量的实际夹持力控制夹持装置102的夹持力(支持力)。因此，控制装置101可以执行更精确的夹持力控制。因此，控制装置101可以使夹持装置102以更适当的支持力支持物体。

<控制装置>

另外，夹持力计算单元303可以基于夹持装置102的柔性变形层的形状等来计算夹持力。图31是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图31所示，在这种情况下，除了图27的示例的配置之外，控制装置101还包括接触信息保持单元321。

接触信息保持单元321包括例如诸如闪存的任何存储介质，并且在存储介质中存储接触信息，该接触信息是关于夹持装置102与由夹持装置102夹持的物体之间的接触的信息。

接触信息保持单元321将所保持的接触信息提供给夹持力计算单元303。夹持力计算单元303基于从剪切位移量计算单元302提供的剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))和从接触信息保持单元321提供的接触信息，来计算夹持力。夹持力计算单元303将夹持力提供给致动器控制单元304。

接触信息包括例如关于夹持装置102的柔性变形层212的表面(即，与物体接触的接触部分)的形状的信息。即，作为支持力控制单元的夹持力计算单元303基于关于柔性变形层212的表面形状的信息和剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))，来控制夹持力(即，用于支持物体的支持力)。

例如，接触信息保持单元321可以在存储介质中存储关于夹持装置102的柔性变形层212的表面形状的信息，并且夹持力计算单元303可以基于剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))和关于由接触信息保持单元321保持的夹持装置102的柔性变形层212的表面形状的信息，来控制夹持力。

注意，关于形状的信息可以包括例如指示柔性变形层212的表面的曲率的信息(指示接触部分的表面的曲率的信息)。即，夹持力计算单元303可以基于指示柔性变形层212的表面的曲率的信息和剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))，来控制夹持力。

此外，还可以包括位置控制单元(夹持力计算单元303)，其基于指示柔性变形层212的表面的曲率的信息来控制与物体接触的接触部分的位置。例如，夹持力计算单元303还可以用作位置控制单元，以选择是使物体与柔性变形层的具有大曲率的部分接触并通过精确夹持(指尖夹持)夹持物体，还是使物体与柔性变形层的具有小曲率的部分接触并通过动力夹持物体，并且控制夹持装置102通过所选择的方法夹持物体。

此外，关于形状的信息可以包括指示柔性变形层212的表面的形状的信息(例如，形状是平面还是曲面等)。即，夹持力计算单元303可以基于指示柔性变形层212的表面的形状的信息和剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))，来控制夹持力。

此外，接触信息可以包括关于夹持装置102与其接触的物体的曲面的信息。即，夹持力计算单元303可以基于关于夹持装置102与其接触的物体的曲面的信息和剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))，来控制夹持力。

不用说，接触信息或关于形状的信息可以包括除了上述信息之外的信息。

如上所述，通过使用除剪切位移量(即，关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息))之外的接触信息来计算夹持力，夹持力计算单元303可以以更高的精度计算最小所需夹持力。

注意，可以识别(检测)并保持接触信息。在这种情况下，控制装置101仅需要进一步包括识别接触信息的识别单元(或检测接触信息的检测单元)，并且从识别单元(或检测单元)输出的接触信息仅需要由接触信息保持单元321保持。

<控制处理的过程>

将参照图32的流程图描述在该情况下的控制处理的过程的示例。在控制处理开始时，与图28的步骤S301和S302的各个处理类似地执行步骤S341和S342的各个处理。

在步骤S343(图32)中，夹持力计算单元303基于在步骤S342中计算的剪切位移量和由接触信息保持单元321保持的接触信息(例如，柔性变形层的曲率)来计算夹持力。即，作为支持力控制单元的夹持力计算单元303基于关于与物体接触的接触部分的形状的信息(接触信息)和关于接触部分的剪切力的信息(或关于剪切位移的信息)，来控制用于支持物体的支持力(夹持力)。

与步骤S304(图28)的处理类似地执行步骤S344的处理。然后，当步骤S344的处理结束时，控制处理结束。

通过执行如上所述的每个处理，控制装置101可以使用剪切位移量和接触信息(例如，柔性变形层的曲率)来控制夹持装置102的夹持力(支持力)。因此，控制装置101可以使夹持装置102以更适当的支持力支持物体。

<控制装置>

注意，滑动方向可以根据剪切位移的方向确定。通过根据滑动方向控制夹持力，控制装置101可以执行控制以仅允许在特定方向上的滑动，或者相反地，防止在特定方向上的滑动。

图33是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图33所示，在这种情况下，控制装置101除了图27的示例的配置之外还包括夹持力确定单元331。此外，在这种情况下，夹持力计算单元303计算每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的夹持力。即，控制装置101对于每个方向(例如，对于x、y、θ等中的每一个)包括夹持力计算单元303(夹持力计算单元303-1至303-N(N为任意自然数))。

在这种情况下，剪切位移量计算单元302计算每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的剪切位移量，并将计算的剪切位移量中的每一个提供给对应于剪切位移量的方向的夹持力计算单元303中的一个(夹持力计算单元303-1至303-N中的一个)。

夹持力计算单元303-1至303-N中的每一个是针对每个方向(例如，针对x、y、θ等中的每一个)设置的夹持力计算单元303，并且基于对应方向上的剪切位移量(即，对应方向的滑动量)计算针对对应方向(例如，x、y、θ等)的夹持力。即，在这种情况下，夹持力计算单元303(夹持力计算单元303-1至303-N)基于每个方向的剪切位移量(即，关于每个方向的接触部分的剪切力的信息(或关于每个方向的剪切位移的信息))，得出针对每个方向的夹持力。

例如，对应于旋转方向θ的夹持力计算单元303中的一个基于旋转滑动来控制支持力，该旋转滑动是物体相对于接触部分在旋转方向上的滑动。该旋转滑动是基于由接触部分施加到被夹持物体的压力分布而得出的。即，作为支持力控制单元的每个夹持力计算单元303基于由接触部分施加到物体的压力分布的检测结果来控制支持力。

夹持力计算单元303-1至303-N将计算的针对每个方向的夹持力(转矩和力)提供给夹持力确定单元331。

夹持力确定单元331根据针对每个方向(例如，针对x、y、θ等中的每一个)提供的夹持力来确定要输出的夹持力。夹持力确定单元331将确定的夹持力提供给致动器控制单元304。即，在这种情况下，夹持力计算单元303(夹持力计算单元303-1至303-N)和夹持力确定单元331基于每个方向的剪切位移量(即，关于每个方向的接触部分的剪切力的信息(或关于每个方向的剪切位移的信息))来得出夹持力。

通过以这种方式根据滑动方向控制夹持力，控制装置101可以实现更多种类的支持控制，例如仅允许在特定方向上的滑动、或者相反地防止在特定方向上的滑动等。

<控制处理的过程>

将参照图34的流程图描述在该情况下的控制处理的过程的示例，在控制处理开始时，与图28的步骤S301的处理类似地执行步骤S361的处理。

在步骤S362(图32)中，剪切位移量计算单元302基于在步骤S361中检测出的信息来计算针对每个方向(例如，针对x、y、θ等中的每一个)的剪切位移量。

在步骤S363中，夹持力计算单元303基于在步骤S362中计算的针对每个方向的剪切位移量来计算针对每个方向的夹持力。

在步骤S364中，夹持力确定单元331根据在步骤S363中计算的针对每个方向的夹持力来确定要输出的夹持力。

在步骤S365中，致动器控制单元304控制夹持装置102的致动器的驱动，以便以在步骤S364中确定的夹持力(支持力)支持物体。然后，当步骤S365的处理结束时，控制处理结束。

通过执行如上所述的每个处理，控制装置101可以根据滑动方向控制夹持力，并且可以实现更多种类的支持控制。

<控制装置>

在计算夹持力时，可以针对每个方向切换控制参数。图35是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图35所示，在这种情况下，除了图33的示例的配置之外，控制设备101还包括控制参数存储单元341。

控制参数存储单元341包括任何存储介质(例如，闪存等)，并且在存储介质中存储用于计算夹持力的针对每个方向(例如，针对x、y、θ等中的每一个)的控制参数342(控制参数342-1至342-M(M是任意自然数))。控制参数存储单元341根据需要将存储的控制参数342提供给夹持力计算单元303。

注意，控制参数可以是任何信息。例如，控制参数可以是比例积分微分控制器(PID)的控制增益或控制目标。

在该情况下，与图33的情况一样，剪切位移量计算单元302计算针对每个方向(例如，针对x、y、θ等中的每一个)的剪切位移量，并且夹持力计算单元303计算针对每个方向(例如，针对x、y、θ等中的每一个)的夹持力。

然而，夹持力计算单元303基于从剪切位移量计算单元302提供的针对每个方向的剪切位移量和从控制参数存储单元341提供的针对每个方向的控制参数，计算针对每个方向(例如，针对x、y、θ等中的每一个)的夹持力。

夹持力确定单元331根据由夹持力计算单元303计算的针对每个方向(例如，针对x、y、θ等中的每一个)的夹持力，来确定要输出的夹持力。

以这种方式，夹持力计算单元303可以以更高的精度计算针对每个方向的最小所需夹持力。

<控制处理的过程>

将参照图36的流程图描述在该情况下的控制处理的过程的示例。在控制处理开始时，与图34的步骤S361和S362的各个处理类似地执行步骤S381和S382的各个处理。

在步骤S383(图36)中，夹持力计算单元303基于在步骤S362中计算的每个方向的剪切位移量和控制参数存储单元341中存储的每个方向的控制参数342，来计算每个方向的夹持力。

与步骤S364和S365(图34)的各个处理类似地执行步骤S384和S385的各个处理。然后，当步骤S385的处理结束时，控制处理结束。

通过执行如上所述的每个处理，控制装置101可以根据滑动方向以更高的精度控制夹持力。

<控制装置>

可以根据来自外部的任务输入的分配来控制夹持力。图37是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图37所示，在这种情况下，除了图33的示例的配置以外，控制装置101还包括任务指派单元351和滑动方向指定单元352。

任务指派单元351是将任务指派给夹持装置102的处理单元。例如，任务指派单元351可以包括从外部接收指派的输入装置。任务指派单元351将该指派提供给滑动方向指定单元352。

滑动方向指定单元352基于从任务指派单元351指派的任务，确定允许滑动的方向(或者不允许滑动的方向)、增大夹持力的方向等。当确定用于计算夹持力的控制参数(例如，针对每个方向的增益)时，滑动方向指定单元352将控制参数提供给夹持力计算单元303(夹持力计算单元303-1至303-N)中与控制参数的方向对应的一个。另外，当确定允许滑动的方向(或不允许滑动的方向)时，滑动方向指定单元352将指示该方向的信息(确定方法控制信息)提供给夹持力确定单元331。

夹持力计算单元303基于从剪切位移量计算单元302提供的每个方向的剪切位移量和从滑动方向指定单元352提供的每个方向的控制参数，来计算每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的夹持力，并将夹持力提供给夹持力确定单元331。

夹持力确定单元331基于从夹持力计算单元303提供的每个方向的夹持力和从滑动方向指定单元352提供的确定方法控制信息，来确定要输出的夹持力。例如，夹持力确定单元331根据从滑动方向指定单元352提供的诸如“忽略X方向上的夹持力”或“允许Y方向上的滑动”的指令来确定要输出的夹持力。

以这种方式，夹持力计算单元303可以根据任务的指派来计算夹持力。结果，控制装置101可以实现更多种类的支持控制。

<控制处理的过程>

将参照图38的流程图描述在该情况下的控制处理的过程的示例。在控制处理开始时，与图34的步骤S361和S362的各个处理类似地执行步骤S401和S402的各个处理。

在步骤S403(图38)中，任务指派单元351接收任务指派。在步骤S404中，滑动方向指定单元352基于任务指派来设置滑动方向指定，例如上述用于每个方向的控制参数和确定方法控制信息。

在步骤S405中，夹持力计算单元303基于在步骤S362中计算的每个方向的剪切位移量和在步骤S404中设置的滑动方向指定(每个方向的控制参数)来计算每个方向的夹持力。

在步骤S406中，夹持力确定单元331基于在步骤S405中计算的每个方向的夹持力和在步骤S404中设置的滑动方向指定(确定方法控制信息)来确定夹持力。

与步骤S365的处理(图34)类似地执行步骤S407的处理。然后，当步骤S407的处理结束时，控制处理结束。

通过执行如上所述的每个处理，控制装置101可以根据任务指派来控制夹持力。

<控制装置>

即使在如上所述根据任务指派执行夹持力控制的情况下，控制的结果也未必是理想的。例如，取决于诸如控制误差或障碍物的实际状况，可能得不到正确的控制结果。因此，可以进一步识别所夹持的物体的周围或位置、姿势等(环境)，并且可以基于识别结果执行支持控制。

图39是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图39所示，在这种情况下，除了图37的示例的配置以外，控制装置101还包括环境识别单元361。

环境识别单元361识别被夹持的物体的周围或姿势和位置，并且得出识别结果与目标值的差异。环境识别单元361将指示该差异的信息提供给滑动方向指定单元352。

滑动方向指定单元352基于指示差异的信息和关于任务指派的信息，来设置滑动方向指定(每个方向的控制参数、确定方法控制信息等)。

根据这样的控制，例如，当物体的姿势改变时，控制装置101可以通过操作臂来改变物体的位置和姿势，但是也可以通过滑动物体来改变物体的位置和姿势。如上所述，夹持力计算单元303可以根据实际状况以更高的精度实现更多种类的支持控制。

<控制处理的过程>

将参照图40的流程图描述在这种情况下控制处理的过程的示例。当开始控制处理时，与图38中的步骤S401至S403的各个处理类似地执行步骤S421至S423的各个处理。

在步骤S424(图40)中，环境识别单元361识别环境。

在步骤S425中，滑动方向指定单元352基于任务指派和环境识别结果，设置滑动方向指定，例如上述针对每个方向的控制参数和确定方法控制信息。

与图38的步骤S405至S407的各个处理类似地执行步骤S426至S428的各个处理。然后，在步骤S428的处理结束时，控制处理结束。

通过执行如上所述的每个处理，控制装置101可以根据任务指派和环境来控制夹持力。

<控制装置>

也可以应用第一实施方式中描述的方法2(通过检测剪切力分布和剪切位移分布的不连续点来估计粘附率)。图41是示出这种情况下的控制装置101的主要配置示例的框图。如图41所示，在这种情况下，控制装置101包括剪切位移量分布检测单元401、剪切位移量分布计算单元402、剪切力分布计算单元403、分布信息处理单元404、粘附率计算单元405、目标粘附率设置单元406、夹持力计算单元303和致动器控制单元304。

剪切位移量分布检测单元401执行与检测作为关于剪切力的信息的关于剪切位移的信息的分布有关的处理。与剪切位移量检测单元301类似地，剪切位移量分布检测单元401例如包括诸如压力分布传感器或图像传感器的用于检测关于剪切位移的信息的传感器、对传感器的输出信号执行信号处理的信号处理块等。然而，剪切位移量分布检测单元401检测所有观察点处的关于剪切位移的信息(例如，CoP变化量或接触区域移动量)，并且生成关于剪切位移的信息的分布信息。剪切位移量分布检测单元401将关于剪切位移的信息的分布信息提供给剪切位移量分布计算单元402。

剪切位移量分布计算单元402将从剪切位移量分布检测单元401提供的关于剪切位移的信息(例如，所有观察点的CoP变化量、接触区域移动量等)的分布信息转换为剪切位移量的分布信息(例如，所有观察点的剪切位移量)，并将该分布信息提供给剪切力分布计算单元403。

剪切力分布计算单元403基于从剪切位移量分布计算单元402提供的剪切位移量的分布信息来计算剪切力的分布信息。例如，剪切力分布计算单元403将剪切位移量转换为针对所有观察点的剪切力。剪切力分布计算单元403将计算的剪切力的分布信息提供给分布信息处理单元404。

分布信息处理单元404从剪切力分布计算单元403提供的剪切力的分布信息(例如，图9的曲线图)中检测不连续点。分布信息处理单元404将指示不连续点的信息提供给粘附率计算单元405。

粘附率计算单元405基于从分布信息处理单元404提供的指示不连续点的信息来指定粘附区域和滑动区域，并且根据这些指定的区域来计算粘附率。粘附率计算单元405将计算的粘附率提供给夹持力计算单元303。

目标粘附率设置单元406设置粘附率的目标值(也称为目标粘附率)，并且将目标值提供给夹持力计算单元303。

夹持力计算单元303基于由粘附率计算单元405计算的粘附率和由目标粘附率设置单元406设置的目标粘附率来计算夹持力，并且将夹持力提供给致动器控制单元304。即，作为支持力控制单元的夹持力计算单元303基于通过使用根据关于剪切位移的检测信息的分布计算的剪切位移量的分布得出的剪切力的分布来控制支持力。

致动器控制单元304控制夹持装置102以驱动夹持装置102，从而生成从夹持力计算单元303提供的夹持力(例如，由夹持力支持物体)。

以这种方式，控制装置101可以通过应用方法2执行支持控制。

注意，分布信息处理单元404可以使用剪切位移量的分布信息来检测不连续点。在这种情况下，可以省略剪切力分布计算单元403。

<控制处理的过程>

将参照图42的流程图描述在该情况下的控制处理的过程的示例。在控制处理开始时，在步骤S441中，剪切位移量分布检测单元401检测关于剪切位移量的分布的信息(例如CoP变化量、接触区域移动量等的分布信息)作为关于剪切力的信息。

在步骤S442中，剪切位移量分布计算单元402基于在步骤S401中检测到的信息来计算剪切位移量的分布信息。

在步骤S443中，剪切力分布计算单元403使用在步骤S402中计算的剪切位移量的分布信息来计算剪切力的分布信息。

在步骤S444中，分布信息处理单元404基于在步骤S443中计算的剪切力的分布信息来检测不连续点。

在步骤S445中，粘附率计算单元405基于在步骤S444中检测到的不连续点来指定粘附区域和滑动区域，并且基于每一个指定的区域来计算粘附率。

在步骤S446中，目标粘附率设置单元406设置目标粘附率，其是粘附比的目标值。

在步骤S447中，夹持力计算单元303基于在步骤S445中计算的粘附率和在步骤S446中设置的目标粘附率来计算夹持力(支持力)。

在步骤S448中，致动器控制单元304控制夹持装置102的致动器的驱动，以便以在步骤S447中计算的夹持力(支持力)支持物体。

当步骤S447的处理结束时，控制处理结束。

通过执行上述每个处理，控制装置101可以通过应用方法2来控制夹持装置102的夹持力(支持力)。因此，控制装置101可以使夹持装置102以更适当的支持力来支持物体。

<控制装置>

也可以应用第一实施方式中描述的方法3(使用剪切力分布和剪切位移分布的时间序列信息的粘附率估计)。图43是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图43所示，在这种情况下，控制装置101包括分布信息存储单元411和分布时间序列信息处理单元412，而不是图41的示例中的分布信息处理单元404。

分布信息存储单元411包括例如诸如闪存的存储介质，并且存储由剪切力分布计算单元403计算的剪切力的分布信息。分布信息存储单元411基于所存储的每个时间的剪切力的分布信息，生成分布时间序列信息，并且将分布时间序列信息提供给分布时间序列信息处理单元412，其中，分布时间序列信息是指示剪切力的分布信息的时间序列变化的信息。

分布时间序列信息处理单元412从剪切力分布计算单元403获取剪切力的最新分布信息。另外，分布时间序列信息处理单元412获取从分布信息存储单元411提供的过去分布时间序列信息。分布时间序列信息处理单元412基于剪切力的这些分布时间序列信息指定滑动区域和粘附区域。

粘附率计算单元405基于由分布时间序列信息处理单元412指定的滑动区域和粘附区域来计算粘附率。

即，在这种情况下，作为支持力控制单元的夹持力计算单元303基于通过使用分布信息存储单元411产生的剪切力的分布的时间序列变化来控制支持力。

如上所述，如果基于剪切力的分布信息的时间序列信息指定滑动区域等以便得出粘附率，则可以通过应用方法3来执行支持控制。

注意，分布时间序列信息处理单元412可以使用剪切位移量的分布信息来检测不连续点。在这种情况下，可以省略剪切力分布计算单元403。

<控制处理的过程>

将参照图44的流程图描述在这种情况下控制处理的过程的示例。当开始控制处理时，与步骤S441至S443的各个处理类似地执行步骤S461至S463的各个处理。

在步骤S464中，分布信息存储单元411存储通过步骤S463中的处理计算的剪切力的分布信息。

在步骤S465中，分布时间序列信息处理单元412使用在步骤S463中计算的剪切力的分布信息和存储在分布信息存储单元411中的分布信息来处理分布时间序列信息。即，指定滑动区域和粘附区域。

与步骤S445至S448的各个处理类似地执行步骤S466至S469的各个处理。然后，当步骤S469的处理结束时，控制处理结束。

通过执行上述每个处理，控制装置101可以通过应用方法3来控制夹持装置102的夹持力(支持力)。因此，控制装置101可以使夹持装置102以更适当的支持力来支持物体。

<控制装置>

第一实施方式中描述的方法1和方法3也可以组合应用。图45是示出这种情况下的控制装置101的主要配置示例的框图。如图45所示，在这种情况下，控制装置101包括剪切位移量分布检测单元401至目标粘附率设置单元406、夹持力计算单元303-1和303-2、致动器控制单元304、接触信息保持单元321以及计算单元421和422。

当设置目标粘附率时，目标粘附率设置单元406将目标粘附率前馈到夹持力计算单元303-1。夹持力计算单元303-1基于前馈的目标粘附率和由接触信息保持单元321保持的接触信息来计算夹持力。夹持力计算单元303-1经由计算单元422将所计算的夹持力提供给致动器控制单元304。以这种方式，通过使用目标粘附率执行前馈，可以以更高的响应速度执行支持控制。

剪切位移量分布检测单元401至粘附率计算单元405执行与图41的情况相同的处理。粘附率计算单元405将所计算的粘附率反馈到计算单元421。另外，目标粘附率设置单元406将所设置的目标粘附率提供给计算单元421。

计算单元421从目标粘附率减去由粘附比计算单元405计算的粘附率。计算单元421将计算结果提供给夹持力计算单元303-2。

夹持力计算单元303-2将从计算单元421提供的粘附率差提供给夹持力计算单元303-2。夹持力计算单元303-2基于该差来计算夹持力，并且将夹持力提供给计算单元422。

计算单元422将从夹持力计算单元303-2提供的夹持力与从夹持力计算单元303-1提供的夹持力相加，并且将相加的结果提供给致动器控制单元304。即，通过由夹持力计算单元303-2计算的夹持力对由夹持力计算单元303-1计算的夹持力进行校正。致动器控制单元304使用校正结果来控制致动器。如上所述，通过基于检测信息得出并反馈粘附率，控制装置101可以校正通过前馈计算的夹持力。因此，控制装置101可以执行更鲁棒的控制。即，控制装置101可以执行更鲁棒且响应度更高的控制。

<控制处理的过程>

将参照图46的流程图描述在该情况下的控制处理的过程的示例。在开始控制处理时，在步骤S441中，剪切位移量分布检测单元401检测关于剪切位移量的分布的信息(例如，CoP变化量的分布信息、接触区域移动量等)。

当控制处理开始时，在步骤S481中，目标粘附率设置单元406设置目标粘附率。

在步骤S482中，夹持力计算单元303-1基于在步骤S481中设置的目标粘附率和接触信息来计算夹持力。

在步骤S483中，致动器控制单元304使用在步骤S482中计算的夹持力控制致动器。

与图42中的步骤S441至S445的各个处理类似地执行步骤S484至S488的各个处理。

在步骤S489中，计算单元421、夹持力计算单元303-2和计算单元422基于在步骤S488中计算的粘附率和在步骤S481中生成的目标粘附率，校正夹持力。更具体地，夹持力计算单元303-2计算和目标粘附率与计算的粘附率之间的差对应的夹持力，并且计算单元422将计算的夹持力加到由夹持力计算单元303-1计算的夹持力上，以校正夹持力。

当步骤S490的处理结束时，控制处理结束。

通过以这样的方式执行控制处理，控制装置101可以通过应用方法1和方法2来控制夹持装置102的夹持力(支持力)。因此，控制装置101可以执行更鲁棒且响应度更高的控制。

<通过预先操作可以测量摩擦系数的情况>

<控制装置>

例如，为了在物体被夹持之前测量物体的摩擦系数，执行如图47所示的滑动物体431的操作，从而可以根据剪切力F_X与夹持力F_N之间的关系来估计摩擦系数。剪切力可以根据从触觉传感器获得的剪切位移来估计，或者通过使用单独地附着至指尖的三轴传感器等来估计。关于夹持力，存在根据由触觉传感器获得的信息来估计夹持力的方法、通过使用诸如三轴传感器的力传感器来估计夹持力的方法、根据电动机的电流来估计夹持力的方法等。

图48是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图48所示，在这种情况下，控制装置101包括剪切位移量检测单元301、剪切位移量计算单元302、摩擦系数测量单元441、接触信息保持单元321、粘附率计算单元405、目标粘附率设置单元406、夹持力计算单元303、以及致动器控制单元304。

摩擦系数测量单元441测量摩擦系数。另外，摩擦系数测量单元441可以测量夹持力F_N，并使用夹持力F_N计算摩擦系数。在这种情况下，例如，摩擦系数测量单元441测量夹持力F_N，并使用夹持力F_N和剪切方向上的力F_X来得出摩擦系数。摩擦系数测量单元441将摩擦系数提供给粘附率计算单元405。

粘附率计算单元405基于从剪切位移量计算单元302提供的剪切位移量、从摩擦系数测量单元441提供的摩擦系数、以及从接触信息保持单元321获取的接触信息，计算粘附率。粘附率计算单元405将计算的粘附率提供给夹持力计算单元303。

夹持力计算单元303使用由目标粘附率设置单元406设置的目标粘附率和从粘附率计算单元405提供的粘附率来计算夹持力。即，作为支持力控制单元的夹持力计算单元303基于物体与接触部分之间的摩擦系数来控制支持力。

如上所述，通过使用测量的摩擦系数执行支持控制，控制装置101可以执行更精确的夹持力控制。因此，控制装置101可以使夹持装置102以更适当的支持力支持物体。

<控制处理的过程>

将参照图49的流程图描述在这种情况下控制处理的过程的示例。当控制处理开始时，在步骤S501中，剪切位移量检测单元301检测关于剪切位移量的信息。

在步骤S502中，剪切位移量计算单元302使用关于在步骤S501中检测到的剪切位移量的信息来计算剪切位移量。

在步骤S503中，摩擦系数测量单元441测量摩擦系数。在步骤S504中，粘附率计算单元405基于剪切位移量、接触信息和摩擦系数来计算粘附率。

在步骤S505中，夹持力计算单元303基于计算的粘附率和目标粘附率计算夹持力。在步骤S506中，致动器控制单元304使用在步骤S505中计算的夹持力控制致动器。

当步骤S506的处理结束时，控制处理结束。

通过以这样的方式执行每个处理，控制装置101可以使用摩擦系数执行支持控制。

注意，在这种情况下，也可以应用<在预先不知道摩擦系数的情况>中描述的各种变化。

<预先知道(可预测)摩擦系数的情况>

<控制装置>

在摩擦系数是预先知道的或可预测的情况下，粘附率可以直接从剪切位移计算。图50是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图50所示，在这种情况下，在控制装置101中，从图48的示例的配置中省略了摩擦系数测量单元441。

在这种情况下，摩擦系数可以被包括在由接触信息保持单元321保持的接触信息中。此外，接触信息还可以包括例如指示柔性变形层的形状的信息、指示柔性变形层212的表面的曲率的信息、粘附率模型、弹性、关于与夹持装置102接触的物体的曲面的信息等。

此外，在这种情况下，也可以预先通过接触信息保持单元321将关于接触曲面的信息作为接触信息保持，或者也可以使用当场的识别结果。在识别的情况下，需要识别单元。目标粘附率可以从任务内容或周围环境的识别结果获得。这些设置也可以根据滑动方向而改变。

注意，在这种情况下，也可以应用<预先不知道摩擦系数的情况>和<通过预先操作可以测量摩擦系数的情况>中描述的各种变化。

<控制处理的过程>

将参照图51的流程图描述在这种情况下控制处理的过程的示例。当控制处理开始时，与图49中的步骤S501和S502的各个处理类似地执行步骤S521和S522的各个处理。

在步骤S523中，粘附率计算单元405基于在步骤S522中计算的剪切位移量和存储在接触信息保持单元321中的接触信息，计算粘附率。

与图49中的步骤S505和S506的各个处理类似地执行步骤S524和S525的各个处理。当步骤S525的处理结束时，控制处理结束。

通过以这样的方式执行每个处理，控制装置101可以在预先知道摩擦系数的情况下执行支持控制。

<控制装置>

另外，可以针对剪切位移的每个方向得出粘附率。图52是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图52所示，在这种情况下，控制装置101基本上具有与图50的示例的配置类似的配置。但是在这种情况下，控制装置101包括粘附率计算单元405-1至405-N和夹持力计算单元303-1至303-N，每个粘附率计算单元与一个方向(例如，x、y、或θ等)对应，每个夹持力计算单元与一个方向(例如，x、y、或θ等)对应。

粘附率计算单元405-1至405-N计算每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的粘附率。夹持力计算单元303-1至303-N计算每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的夹持力。

另外，剪切位移量计算单元302计算每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的剪切位移量，并且将每个方向的剪切位移量提供给粘附率计算单元405中对应于剪切位移量的方向的一个粘附率计算单元。此外，接触信息保持单元321保持每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的接触信息，并且适当地将每个方向的接触信息提供给粘附率计算单元405中对应于与接触信息的方向相同的方向的一个粘附率计算单元。此外，目标粘附率设置单元406设置每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的目标粘附率，并且将每个方向的目标粘附率提供给夹持力计算单元303中对应于目标粘附率的方向的一个夹持力计算单元。

以这样的方式，控制装置101可以根据滑动方向控制夹持力。因此，控制装置101可以实现更多种类的支持控制。

<控制处理的过程>

将参照图53的流程图描述在这种情况下控制处理的过程的示例。当控制处理开始时，与图51中步骤S521的处理类似地执行步骤S541的处理。

在步骤S542(图53)中，剪切位移量计算单元302基于在步骤S541中检测到的信息来计算每个方向(例如，x、y、θ等中的每一个)的剪切位移量。

在步骤S543中，粘附率计算单元405-1至405-N基于在步骤S542中计算的每个方向的剪切位移量和由接触信息保持单元321所保持的每个方向的接触信息，计算每个方向的夹持力。

在步骤S544中，夹持力计算单元303-1至303-N基于在步骤S542中计算的每个方向的剪切位移量和由接触信息保持单元321保持的每个方向的接触信息，计算每个方向的夹持力。

在步骤S544中，致动器控制单元304根据在步骤S543中计算的每个方向的夹持力来计算每个方向的夹持力。

在步骤S545中，致动器控制单元304控制夹持装置102的致动器的驱动，以便以在步骤S544中确定的夹持力(支持力)支持物体。然后，当步骤S545的处理结束时，控制处理结束。

通过执行如上所述的每个处理，控制装置101可以根据滑动方向控制夹持力，并且可以实现更多种类的支持控制。

<将夹持力控制和位置控制组合的情况>

存在仅通过检测初始滑动不能确定适当的夹持力的情况。例如，在图54所示的情况下，手指部分201B不仅需要抑制滑动，而且需要补偿物体461的重力，但是物体461的质量和重心位置通常是未知的。因此，可以想到通过控制手指部分201的位置来补偿重力的方法。此外，在使用工具等的情况下，不能仅通过力控制来增大位置刚性，因此还可以想到实现力控制和位置控制两者。

图55是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图55所示，在这种情况下，除了图27的示例的配置以外，控制装置101还包括角度/位置检测单元471、目标位置指示单元472、位置控制单元473和输出确定单元474。

角度/位置检测单元471包括任何传感器，并且检测夹持装置102的一部分(例如手指部分201)或者夹持装置102的全部的位置、角度或者位置和角度两者。角度/位置检测单元471将检测到的信息提供给位置控制单元473。

目标位置指示单元472向位置控制单元473指示控制目标(例如，手指部分201等)的目标位置。

位置控制单元473基于从目标位置指示单元472提供的目标位置和从角度/位置检测单元471提供的关于夹持装置102的部分或全部的位置、角度或位置和角度两者的检测信息，产生扭矩和力以使控制目标的位置和角度接近目标值，并且将扭矩和力提供给输出确定单元474。

另外，夹持力计算单元303将根据剪切位移量计算的夹持力(转矩和力)提供给输出确定单元474。

输出确定单元474将从位置控制单元473提供的转矩和力与从夹持力计算单元303提供的夹持力(转矩和力)相加在一起，并且将相加结果提供给致动器控制单元304。

以这样的方式，可以实现夹持力控制和位置控制两者。

<控制处理的过程>

将参照图56的流程图描述在该情况下的控制处理的过程的示例。在开始控制处理时，在步骤S561中，剪切位移量检测单元301检测关于剪切位移量(例如CoP变化量、接触区域移动量等)的信息。

在步骤S562中，剪切位移量计算单元302基于在步骤S561中检测到的信息来计算剪切位移量。

在步骤S563中，夹持力计算单元303基于在步骤S562中计算的剪切位移量，来计算夹持力(支持力)。

在步骤S564中，角度/位置检测单元471检测夹持装置102(的一部分或全部)的位置和姿势(角度)。

在步骤S565中，位置控制单元473计算将在步骤S564中检测的位置和姿势设置成由目标位置指示单元472指示的位置和姿势所需的转矩和力。

在步骤S566中，输出确定单元474将在步骤S563中计算的夹持力和在步骤S565中得出的转矩和力相加。在步骤S567中，致动器控制单元304基于在步骤S566中加在一起的转矩和力来控制致动器。

当步骤S567的处理结束时，控制处理结束。

通过执行如上所述的控制，控制装置101可以实现夹持力控制和位置控制两者。

<包括多个手指的情况>

<控制装置>

在夹持装置102包括多个手指部分201并且其姿势和位置可以自由改变的情况下，只需要通过使用手指的姿势信息来估计滑动方向等。

图57是示出在这种情况下控制装置101的主要配置示例的框图。如图57所示，在这种情况下，控制装置101包括手指单元481-1至481-L(L是任意自然数)、姿势信息提供单元482、滑动方向计算单元483和夹持力计算单元484。

手指单元481-1至481-L示出了设置在手指部分201中的配置。在下文中，在为了描述而不需要将手指单元481-1至481-L彼此区分的情况下，手指单元481-1至481-L将被称为手指单元481。

手指单元481中的每一个包括剪切位移量检测单元301、剪切位移量计算单元302和夹持力计算单元303。即，手指单元481中的每一个输出由夹持力计算单元303计算的值，并将该值提供给滑动方向计算单元483。

姿势信息提供单元482检测关于夹持装置102(或其手指部分201等)的位置和姿势的信息，并将该信息提供给滑动方向计算单元483和夹持力计算单元484。

滑动方向计算单元483基于从手指单元481的每一个提供的转矩和力以及从姿势信息提供单元482提供的关于夹持装置102的位置和姿势的信息来获得滑动方向。滑动方向计算单元483将指示所获得的滑动方向的信息提供给夹持力计算单元484。

夹持力计算单元484基于从滑动方向计算单元483提供的指示滑动方向的信息和从姿势信息提供单元482提供的关于夹持装置102的位置和姿势的信息来计算夹持力，并且将夹持力提供给致动器控制单元304。

以这样的方式，夹持装置102的手指部分201的每一个可以以更适当的支持力支持物体。

<控制处理>

将参照图58的流程图描述在这种情况下控制处理的过程的示例。当控制处理开始时，在步骤S581中，剪切位移量检测单元301检测关于每个手指的剪切位移量的信息。

在步骤S582中，剪切位移量计算单元302基于在步骤S581中检测的关于剪切位移量的信息来计算每个手指的剪切位移量。

在步骤S583中，夹持力计算单元303基于在步骤S582中计算的剪切位移量来计算每个手指的夹持力。

在步骤S584中，姿势信息提供单元482得出每个手指的姿势。

在步骤S585中，滑动方向计算单元483基于每个手指的夹持力和每个手指的姿势来综合计算滑动方向。

在步骤S586中，夹持力计算单元484基于滑动方向校正每个手指的夹持力。

在步骤S587中，致动器控制单元304控制夹持装置102的致动器。

当步骤S587的处理结束时，控制处理结束。

通过以这样的方式执行每个处理，控制装置101可以根据周围情况控制每个手指的姿势。因此，控制装置101可以执行更精确的夹持力控制。因此，控制装置101可以使夹持装置102以更适当的支持力支持物体。

<概述>

如果如上所述执行控制，即使是未知物体(质量、摩擦系数、重心位置等未知)，也可以以最小的必要力夹持，使得可以不滑落、压坏地夹持未知物体。

可以在诸如平移方向或旋转方向的任何方向上检测初始滑动，并且可以在各种姿势和方向上执行控制。

另外，如果接触表面形成为曲面，则可以提高初始滑动检测精度，结果，可以提高夹持精度。

此外，接触表面形成为曲面，从而可以提高初始滑动检测精度。因此，也可以高精度地检测外力引起的变化，即使在各种未知环境下也可以执行稳定的操作。

利用其中柔性变形层被层压在传感器上的配置，柔性变形层和传感器可以被分离。当仅柔性变形层被损坏时，可以在不改变传感器的情况下更换柔性变形层。

使用多个曲率使得能够根据每个应用所要求的精度来选择性地使用接触部分，并且能够根据状况或任务来实现适当的控制。

<4.附录>

<支持>

在以上描述中，已经描述了在作为支持的示例的手形装置保持物体的情况下的控制。然而，本技术不限于该示例，并且还可以应用于其他控制。即，在本说明书中，“支持”指示装置与物体接触并作用于物体。通过上述夹持系统100的夹持装置102“夹持”物体是通过这样的装置“支持”的示例。因此，例如，脚形装置的动作，诸如站立在地面上、行走、踢物体、上楼梯或下楼梯等也包括在“支持”中。因此，本技术也可以应用于这样的操作的控制。不用说，装置的形状不限于“手”或“脚”，并且可以是任何形状。

<计算机>

上述一系列处理可以由硬件或软件执行。在通过软件执行一系列处理的情况下，构成软件的程序被安装在计算机中。这里，计算机包括结合在专用硬件中的计算机、例如能够通过安装各种程序来执行各种功能的通用个人计算机等。

图59是示出通过程序执行上述一系列处理的计算机的硬件的配置示例的框图。

在图59所示的计算机900中，中央处理单元(CPU)901、只读存储器(ROM)902和随机存取存储器(RAM)903经由总线904彼此连接。

输入/输出接口910也连接至总线904。输入单元911、输出单元912、存储单元913、通信单元914以及驱动器915连接至输入/输出接口910。

输入单元911包括例如键盘、鼠标、麦克风、触摸面板、输入端子等。输出单元912包括例如显示器、扬声器、输出端子等。存储单元913包括例如硬盘、RAM盘、非易失性存储器等。通信单元914包括例如网络接口等。驱动器915驱动诸如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器的可移除介质921。

在如上所述配置的计算机中，例如，CPU 901经由输入/输出接口910和总线904将存储在存储单元913中的程序加载到RAM 903中，并执行该程序，从而执行上述一系列处理。RAM 903还适当地存储CPU 901执行各种处理所需的数据等。

例如，由计算机执行的程序可以通过被记录在作为封装介质的可移除介质921等中来应用。在这种情况下，可以通过将可移除介质921附接至驱动器915，经由输入/输出接口910将程序安装在存储单元913中。

此外，还可以经由诸如局域网、因特网或数字卫星广播的有线或无线传输介质来提供程序。在这种情况下，程序可以由通信单元914接收并安装在存储单元913中。

另外，程序可以预先安装在ROM 902或存储单元913中。

<应用本技术的配置>

本技术可以应用于任何配置。例如，本技术可以实现为装置的部分配置，诸如作为系统大规模集成(LSI)等的处理器、使用多个处理器等的模块、使用多个模块等的单元、或者其中还向该单元添加其他功能的集合。

此外，例如，本技术还可以应用于由多个装置配置的网络系统。例如，本技术可以被实现为云计算，其中，功能由多个装置经由网络协作地共享和处理。例如，本技术可以在向诸如计算机、便携式信息处理终端或物联网(IoT)装置等任何终端提供服务的云服务中实现。

注意，在本说明书中，系统是指一组多个部件(装置、模块(部件)等)，并且所有部件是否在同一壳体中无关紧要。因此，容纳在单独的壳体中并经由网络连接的多个装置以及其中多个模块容纳在一个壳体中的一个装置都是系统。

<可应用本技术的领域和用途>

应用本技术的系统、装置、处理单元等可以用在例如交通、医疗护理、犯罪预防、农业、畜牧业、采矿、美容、工厂、家用电器、天气和自然监测的等任何领域中。另外，其用途也可以自由地设置。

<其他>

本技术的实施方式不限于上述实施方式，并且在不脱离本技术的要旨的情况下可以进行各种修改。

例如，可以将描述为一个装置(或处理单元)的配置分割并配置为多个装置(或处理单元)。相反，上述作为多个装置(或处理单元)描述的配置可以被共同配置为一个装置(或处理单元)。此外，不用说，可以将除了上述配置之外的配置添加到每个设备(或每个处理单元)的配置。此外，只要整个系统的配置和操作基本相同，则特定装置(或处理单元)的配置的一部分可以包括在另一装置(或另一处理单元)的配置中。

此外，例如，上述程序可以在任何装置中执行。在这种情况下，仅需要装置具有必要的功能(功能块等)以便可以获得必要的信息。

此外，例如，一个流程图的每个步骤可以由一个装置执行，或者可以由多个装置共享和执行。此外，在一个步骤中包括多个处理的情况下，多个处理可以由一个装置执行，或者可以由多个装置共享并执行。换言之，包括在一个步骤中的多个处理也可以作为多个处理步骤来执行。相反，描述为多个步骤的处理也可以作为一个步骤被共同执行。

此外，例如，在由计算机执行的程序中，描述程序的步骤的处理可以以本说明书中描述的顺序按时间序列执行、并行执行、或者在诸如进行调用时的所需定时单独执行。即，只要不存在矛盾，则可以以与上述顺序不同的顺序执行每个步骤的处理。此外，描述程序的步骤的处理可以与其他程序的处理并行执行，或者可以与其他程序的处理组合执行。

此外，例如，只要不存在矛盾，与本技术有关的多个技术可以独立地实现为单个主体。不用说，可以组合地实现与本技术有关的任何多个技术。例如，在任何实施方式中描述的本技术的一部分或全部可以与在其他实施方式中描述的本技术的一部分或全部组合地实现。此外，上述本技术的任何部分或全部也可以结合上面未描述的其他技术来实现。

注意，本技术可以具有以下配置。

(1)一种支持装置，包括：

弹性体，所述弹性体在所述弹性体的表面的至少一部分上与被支持的物体接触，所述表面具有多个彼此不同的曲率；以及

检测单元，所述检测单元检测关于所述弹性体的表面的与所述物体接触的部分的剪切力的信息。

(2)根据(1)所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面包括平面和曲面。

(3)根据(1)或(2)所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面包括曲面和具有凹凸的面。

(4)根据(1)至(3)中的任意一项所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面具有与方向对应的曲率。

(5)根据(1)至(4)中的任意一项所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面的能够与所述物体接触的部分具有多个彼此不同的曲率。

(6)根据(1)至(5)中的任意一项所述的支持装置，其中，

所述弹性体具有不均匀的硬度。

(7)根据(6)所述的支持装置，其中，

所述弹性体具有多个局部部分，每个局部部分的硬度比围绕所述局部部分的部分的硬度更高。

(8)根据(1)至(7)中的任意一项所述的支持装置，其中，

所述检测单元布置为曲面形状。

(9)根据(1)至(8)中的任意一项所述的支持装置，还包括：

多个所述弹性体，每个所述弹性体具有曲面。

(10)根据(9)所述的支持装置，其中，

多个所述弹性体形成在任意位置处。

(11)根据(9)或(10)所述的支持装置，其中，

多个所述弹性体形成在基于预定规则性的位置处。

(12)根据(9)至(11)中的任意一项所述的支持装置，其中，

多个所述弹性体具有彼此不同的硬度。

(13)根据(9)至(12)中的任意一项所述的支持装置，其中，

多个所述弹性体具有彼此不同的高度。

(14)根据(1)至(13)中的任意一项所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面包括平面部分和从所述平面部分突出的多个曲面部分。

(15)根据(1)至(14)中的任意一项所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面包括具有第一曲率的第一曲面部分和多个第二曲面部分，每个第二曲面部分具有大于所述第一曲率的第二曲率，所述多个第二曲面部分从所述第一曲面部分突出。

(16)根据(1)至(15)中的任意一项所述的支持装置，还包括以下作为所述弹性体：

多个第一弹性体，每个第一弹性体包括具有第一曲率的表面；以及

第二弹性体，所述第二弹性体包括具有第二曲率的表面，所述第二弹性体叠置在所述多个第一弹性体上。

(17)根据(16)所述的支持装置，其中，

每个第一弹性体具有与所述第二弹性体的硬度不同的硬度。

(18)根据(16)或(17)所述的支持装置，其中，

所述第二弹性体在与每个第一弹性体的表面的方向相反的方向上包括具有所述第一曲率的表面，每个第一弹性体的表面具有所述第一曲率。

(19)根据(1)至(18)中的任意一项所述的支持装置，其中，

所述检测单元经由所述弹性体检测关于所述剪切力的信息。

(20)根据(1)至(19)中的任意一项所述的支持装置，其中，

所述弹性体和所述检测单元形成在夹持所述物体的多个手指部分中的每一个上。

附图标记列表

100 夹持系统

101 控制装置

102 夹持装置

201 手指部分

211 传感器

212 柔性变形层

231 物体

301 剪切位移量检测单元

302 剪切位移量计算单元

303 夹持力计算单元

304 致动器控制单元

311 夹持力测量单元

321 接触信息保持单元

331 夹持力确定单元

341 控制参数存储单元

342 控制参数

351 任务指派单元

352 滑动方向指定单元

361 环境识别单元

401 剪切位移量分布检测单元

402 剪切位移量分布计算单元

403 剪切力分布计算单元

404 分布信息处理单元

405 粘附率计算单元

406 目标粘附率设置单元

411 分布信息存储单元

412 分布时间序列信息处理单元

431 物体

441 摩擦系数测量单元

461 物体

471 角度/位置检测单元

472 目标位置指示单元

473 位置控制单元

474 输出确定单元

481 手指单元

482 姿势信息提供单元

483 滑动方向计算单元

484 夹持力计算单元

Claims (20)

1.一种支持装置，包括：

弹性体，所述弹性体在所述弹性体的表面的至少一部分上与被支持的物体接触，所述表面具有多个彼此不同的曲率；以及

检测单元，所述检测单元检测关于所述弹性体的表面的与所述物体接触的部分的剪切力的信息。

2.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面包括平面和曲面。

3.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面包括曲面和具有凹凸的面。

4.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面具有与方向对应的曲率。

5.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面的能够与所述物体接触的部分具有多个彼此不同的曲率。

6.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述弹性体具有不均匀的硬度。

7.根据权利要求6所述的支持装置，其中，

所述弹性体具有多个局部部分，每个局部部分的硬度比围绕所述局部部分的部分的硬度更高。

8.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述检测单元布置为曲面形状。

9.根据权利要求1所述的支持装置，还包括：

多个所述弹性体，每个所述弹性体具有曲面。

10.根据权利要求9所述的支持装置，其中，

多个所述弹性体形成在任意位置处。

11.根据权利要求9所述的支持装置，其中，

多个所述弹性体形成在基于预定规则性的位置处。

12.根据权利要求9所述的支持装置，其中，

多个所述弹性体具有彼此不同的硬度。

13.根据权利要求9所述的支持装置，其中，

多个所述弹性体具有彼此不同的高度。

14.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面包括平面部分和从所述平面部分突出的多个曲面部分。

15.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述弹性体的表面包括具有第一曲率的第一曲面部分和多个第二曲面部分，每个第二曲面部分具有大于所述第一曲率的第二曲率，所述多个第二曲面部分从所述第一曲面部分突出。

16.根据权利要求1所述的支持装置，还包括以下作为所述弹性体：

多个第一弹性体，每个第一弹性体包括具有第一曲率的表面；以及

第二弹性体，所述第二弹性体包括具有第二曲率的表面，所述第二弹性体叠置在所述多个第一弹性体上。

17.根据权利要求16所述的支持装置，其中，

每个第一弹性体具有与所述第二弹性体的硬度不同的硬度。

18.根据权利要求16所述的支持装置，其中，

所述第二弹性体在与每个第一弹性体的表面的方向相反的方向上包括具有所述第一曲率的表面，每个第一弹性体的表面具有所述第一曲率。

19.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述检测单元经由所述弹性体检测关于所述剪切力的信息。

20.根据权利要求1所述的支持装置，其中，

所述弹性体和所述检测单元形成在夹持所述物体的多个手指部分中的每一个上。

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