CN117881508A - 机器人、机器人的控制方法以及程序 - Google Patents

Abstract

机器人(10)具备：机械臂(12)；机械手(14)，设置在机械臂(12)的前端；指部(15)，设置于机械手(14)；以及爪部(18)。指部(15)具备第一装拆部(16)，所述第一装拆部(16)设置在指部(15)的前端，并且能够装拆爪部(18)，使得已被安装的状态的爪部(18)具有可动区域。爪部(18)具备与第一装拆部(16)对应并能够在指部(15)的前端装拆的第二装拆部(20)，爪部(18)能够在安装于指部(15)的前端的状态下通过指部(15)的开闭动作把持工件(90)。

Description

机器人、机器人的控制方法以及程序

技术领域

本公开涉及机器人、机器人的控制方法以及机器人的控制程序。

背景技术

现有，存在为了用机器人的手部把持各种工件而在手部的前端安装与工件对应的爪部的技术。作为现有的方法，存在对于机器人的手部以手动更换为工件专用的爪部的方法。另外，也存在如下方法：能够利用机械、电或基于空气的吸附等机构自动地将机器人与手牢固地作为一块刚体进行连结和分离的被称为工具转换器的机构连手一起进行更换。

另外，在作为机械手最常见的平行二指手中，提出了一种仅通过变更机械手的接近方向就能相互可靠地进行爪部的更换的机械手的爪部更换机构(专利文献1)。在该机构中，在使指基座面对面接触后，使手主体在水平方向上接近保持架，一边压扁形成于杆的开放端侧的、向外侧扩开的第一锥形部，一边使爪部与卡合部卡合，使其与背板进行面接触，从而利用杆来保持爪部，并且使设置于指基座的将爪部卡定的锁定销解除。另外，在使指基座进行了面对面接触后，使手主体在垂直方向上接近保持架，利用锁定销与爪部进行卡定，并且压扁从第一锥形部的顶点向内侧扩开的第二锥形部，使爪部与保持架的卡合解除。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-185583号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在以手动更换为工件专用的爪部的情况下，存在必须使正在运转的机器人停止以及作业者的负荷增大这一问题。

另外，在工具转换器中，由于需要按每个工件准备手，所以存在系统成本与工件的种类成比例地增加的问题。而且，由于存在于手侧的、与臂的连结分离机构部变大且变重，因此，在由于误将机器人的组装作业的速度提高等而手部与工件和周边环境等进行了接触的情况下，手部损坏或者破坏工件和周边环境的风险高。

另外，在专利文献1所记载的技术中，由于没有爪部相对于手部移动的余地，所以有手部损坏或者破坏工件和周边环境的可能性，无法进行高速的作业。

本公开是鉴于上述的点而完成的，其目的在于提供一种能够降低手部损坏或者破坏工件和周边环境的可能性并执行高速的作业的机器人、机器人的控制方法以及机器人的控制程序。

用于解决技术问题的方案

为了达到上述目的，公开的技术构成为包括：手部，设置在机械臂的前端，并且具备第一装拆部，所述第一装拆部能够装拆爪部，使得已被安装的状态的所述爪部具有可动区域；以及爪部，具备与所述第一装拆部对应并能够在所述手部装拆的第二装拆部，所述爪部在安装于所述手部的状态下能够通过所述手部的开闭动作把持工件。由此，能够降低手部损坏或者破坏工件和周边环境的可能性，能够执行高速的作业。

另外，也可以是，所述手部由不具有所述第一装拆部的现有的手部和能够安装于所述现有的手部的所述第一装拆部构成。由此，具有现有的手部的机器人也能通过简单的构成应用公开的技术。

另外，也可以是，所述第一装拆部和所述第二装拆部中的至少一方由电磁装拆机构、基于吸附的装拆机构、或者通过向特定方向的外力使所述第一装拆部和所述第二装拆部成为卡合状态的装拆机构构成。由此，能够简单地实现能向手部自主地装拆爪部的构成。

另外，也可以是，所述第一装拆部和所述第二装拆部中的至少一方具备：弹性构件，通过外力而变形；以及测量部，测量所述弹性构件的变形量。由此，能够探测变形量所示的爪部所受到的外力的大小。

另外，也可以是，所述手部和所述爪部中的至少一方具备止动件，当用安装于所述手部的所述爪部进行所述工件的把持作业时，所述止动件抑制所述爪部相对于所述手部向所述手部与所述爪部之间产生的剪切力的方向和压入反作用力的方向的移动。由此，能够抑制爪部因为剪切力和压入反作用力的影响而从手部脱离。

另外，也可以是，所述手部和所述爪部中的至少一方在所述爪部相对于所述手部的安装位置的周边，且不阻碍所述爪部的移动的位置具备第一引导件。由此，能够以准确的位置关系安装手部和爪部，并且能够抑制爪部在不需要的方向上不移动。

另外，也可以是，所述爪部在向所述手部安装之前的状态下，沿着设置于能以规定的位置和姿势安装于所述手部的位置的第二引导件配置。由此，能够容易且准确地进行爪部相对于手部的安装。

另外，也可以是，所述机器人构成为还包括控制部，所述控制部控制所述机械臂和所述手部的驱动，以执行包括在所述手部安装所述爪部，并且使用由所述测量部测量的所述变形量用所述爪部把持所述工件的作业。

另外，也可以是，所述手部构成为从同一平面的3个方向把持所述工件的3个手部以所述工件的把持位置为中心按120°间隔配置，也可以是，所述控制部控制所述机械臂和所述手部的驱动，以使得基于针对所述3个手部的各个手部由所述测量部测量出的所述变形量来推定由所述手部把持的所述工件的倾斜度，并在以所述工件的倾斜度成为水平的方式进行校正的同时执行所述作业。由此，能够进行缜密的控制。

另外，也可以是，所述控制部监视由所述测量部测量的所述变形量，并在所述爪部把持所述工件时的所述变形量与所述变形量发生了急剧的变化后的所述变形量之差成为规定值以上的情况下，对在所述爪部相对于所述手部的安装位置发生了偏移的情况进行警告。由此，能够探测正在向手部安装的爪部的偏移。

另外，也可以是，所述控制部在未由所述爪部把持所述工件的状态下，使所述爪部向所述工件所放置的作业面移动直至探测到所述变形量的变化为止，在探测到所述变形量的变化的情况下，在使所述爪部向远离所述作业面的方向移动直至探测不到所述变形量的变化为止的位置执行所述爪部对所述工件的把持动作，在所述变形量变化了规定值以上的情况下，进行控制使得所述工件向下一个作业点移动。由此，不使用识别高度的传感器就能够识别作业台的表面的位置。

另外，在公开的技术所涉及的机器人的控制方法中，所述机器人包括：手部，设置在机械臂的前端，并且具备，所述第一装拆部能够装拆爪部，使得已被安装的状态的所述爪部具有可动区域；以及爪部，具备与所述第一装拆部对应并能够在所述手部装拆的第二装拆部，所述爪部在安装于所述手部的状态下能够通过所述手部的开闭动作把持工件，在所述机器人的控制方法中，控制部控制所述机械臂和所述手部的驱动，以执行包括在所述手部安装所述爪部并且由所述爪部把持所述工件的作业。

另外，在公开的技术所涉及的机器人的控制程序中，所述机器人包括：手部，设置在机械臂的前端，并且具备第一装拆部，所述第一装拆部能够装拆爪部，使得已被安装的状态的所述爪部具有可动区域；爪部，具备与所述第一装拆部对应并能够在所述手部装拆的第二装拆部，所述爪部在安装于所述手部的状态下能够通过所述手部的开闭动作把持工件；以及控制部，控制所述机械臂和所述手部的驱动，以执行包括在所述手部安装所述爪部并且由所述爪部把持所述工件的作业，所述机器人的控制程序是用于使计算机作为所述控制部发挥功能的程序。

发明效果

根据本公开所涉及的机器人、机器人的控制方法以及机器人的控制程序，能够降低手部损坏或者破坏工件和周边环境的可能性，并执行高速的作业。

附图说明

图1是示出机器人的构成的概略图。

图2是示出机器人的其他构成的概略图。

图3是用于说明装拆机构的其他例子的图。

图4是示出控制部、机械臂以及传感器的连接关系的框图。

图5是示出控制部的硬件构成的框图。

图6是用于说明止动件、第一引导件以及第二引导件的一个例子的图。

图7是示出具备3个手部的机器人的一个例子的图。

图8是用于说明爪部所受到的剪切力和压入反作用力的图。

图9是用于说明止动件的效果的图。

图10是示出止动件和第一引导件的一个例子的图。

图11是示出第二引导件的配置的一个例子的图。

图12是用于说明装拆机构所包含的弹性构件的变形量的测量的图。

图13是用于说明其他装拆机构所包含的弹性构件的变形量的测量的图。

图14是用于说明装拆机构包含柱塞的情况的图。

图15是示出柱塞和测量部的配置的一个例子的图。

图16是用于说明环向轴的插入的图。

图17是用于说明插入轴的环进行旋转的情况的图。

图18是用于说明将环插入轴的作业的图。

图19是示出第三实施方式中的机器人的控制处理的流程的流程图。

图20是示出爪部所受到的外力的时间变化的图。

图21是示出第四实施方式中的机器人的控制处理的流程的流程图。

图22是用于说明在第五实施方式中设想的作业的图。

图23是用于说明对爪部所受到的外力的监视的图。

图24是示出第五实施方式中的机器人的控制处理的流程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本公开的实施方式的一个例子。需要说明的是，在各附图中对相同或等价的构成要素和部分赋予相同的附图标记。另外，为了便于说明，附图的尺寸和比率被夸张，有时与实际的比率不同。

<第一实施方式>

如图1所示，第一实施方式所涉及的机器人10包括：机械臂12；机械手14，设置在机械臂12的前端；多个指部15，设置于机械手14；爪部18，能够相对于各指部15的前端装拆；传感器26(在图1中省略图示)；以及控制部30。机械臂12、机械手14以及指部15是本公开的“手部”的一个例子。

机械臂12、机械手14以及指部15之中的每一个构成为包括连杆和将连杆之间连接并且通过电机的驱动而旋转或直动伸缩的关节。机械臂12、机械手14以及指部15之中的每一个根据控制部30的控制来驱动电机，通过变更关节的旋转角度或伸缩状态进行控制，以使指部15的前端在三维空间中成为指定的位置和指定的姿势。

指部15在其前端具备第一装拆部16，该第一装拆部16能够装拆爪部18，使得已被安装的状态的爪部18具有可动区域。需要说明的是，第一装拆部16不限于指部15直接具备的情况。例如，如图2所示，也可以由不具有第一装拆部的现有的机械手14A、能够安装于该现有的机械手14A的指部15A以及在指部15A的前端具备的第一装拆部16A构成。需要说明的是，在图2中，示出了在机械臂12的前端具备夹具型机械手14A以及安装于机械手14A的指部15A的机器人10A的例子。

爪部18具备与第一装拆部16对应并能够在指部15的前端装拆的第二装拆部20。爪部18具有与对象的工件90对应的形状，并且具有在安装于指部15的前端的状态下能够通过指部15的前端的开闭动作把持工件90的形状。

第一装拆部16和第二装拆部20中的至少一方由电磁装拆机构、基于吸附的装拆机构、或者通过向特定方向的外力使第一装拆部16和第二装拆部20成为卡合状态的装拆机构构成。

例如，可以将第一装拆部16设为具备橡胶等弹性构件的吸附垫和吸附垫内的空气的抽吸机构的机构。在该情况下，第二装拆部20可以设为用于将吸附垫吸附的吸附面。通过将吸附垫设为弹性构件，通过吸附垫吸附于指部15的前端的爪部18具有以向指部15的前端的吸附位置为旋转中心的可动区域。

另外，如图3所示，也可以将第一装拆部16和第二装拆部20设为按动式圆珠笔方式的机构。具体地说，指部15的前端侧的第一装拆部16包括棒芯和相对于第二装拆部20的卡合部。在图3中，示意性地用三角形的凸部表现出第一装拆部16的卡合部。另外，爪部18侧的第二装拆部20包括：孔部，供第一装拆部16的棒芯插入；以及卡合部，设置于孔部，供第一装拆部16的卡合部卡合。在图3中，示意性地用三角形的凹部(切口部)表现出图2的装拆部20的卡合部。通过棒芯被压入孔部，卡合部彼此卡合而成为锁定状态，从而第一装拆部16与第二装拆部20卡合。另外，在第一装拆部16与第二装拆部20卡合了的状态下，当棒芯被压入孔部等而卡合部彼此的卡合的锁定状态被解除时，第一装拆部16与第二装拆部20的卡合脱离。另外，在棒芯被插入到孔部的状态下，以在棒芯与孔部之间产生间隙的方式构成了棒芯和孔部的尺寸和形状。由此，如图3的下图所示，在第一装拆部16与第二装拆部20的卡合状态下，安装于指部15的前端的爪部18相对于指部15的前端具有可动区域。

需要说明的是，在图3中，示意性地表示出卡合部，但实际上使第一装拆部16和第二装拆部20卡合的机构也可以采用以按动式圆珠笔方式采用的一般的机构。另外也可以是，在爪部18侧设置棒芯和卡合部作为第二装拆部20，在指部15的前端侧具备孔部和卡合部作为第一装拆部16。

第一装拆部16和第二装拆部20的机构不限于上述的例子。例如，作为第一装拆部16和第二装拆部20，也可以使用具有弹性的磁铁、电磁线圈等。

传感器26测量爪部18与工件90和周边环境的位置关系等作业所需的信息，并将测量到的测量值向控制部30输出。例如，作为传感器26，可以包括拍摄作业区域的相机、机械手14或指部15、或设置于这些多个构件的力觉传感器等。

如图4所示，控制部30与机械臂12、机械手14、指部15以及传感器26之中的每一个连接。控制部30基于由传感器26测量到的测量值、以及由直接示教、路径规划、把持计划等生成的指部15的前端的轨道等，对机械臂12、机械手14以及指部15的驱动进行控制。具体地说，控制部30控制机械臂12、机械手14以及指部15的动作，以执行包括在指部15的前端安装爪部18并且由爪部18把持工件90的作业。更具体地说，控制部30算出用于实现上述的指部15的前端的轨道的、机械臂12、机械手14以及指部15的各关节的旋转角度或伸缩长度，将算出的旋转角度或伸缩长度作为控制值向各关节的电机输出。

需要说明的是，在图2所示这样的夹具型机器人10A的情况下，为了实现机械手14A的开闭动作等动作，控制部30将用于驱动设置于机械手14A的电机的控制值向机械手14A输出。

图5是示出控制部30的硬件构成的框图。如图5所示，控制部30具有CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)52、存储器54、存储装置56、输入输出I/F(Interface：接口)58、输入输出装置60、存储介质读取装置62以及通信I/F64。各构成经由总线66以能相互通信的方式连接。

存储装置56保存有用于执行后述的机器人的控制处理的机器人控制程序。CPU52是中央运算处理单元，执行各种程序或者控制各构成。即，CPU52从存储装置56读出程序，以存储器54为作业区域来执行程序。CPU52根据存储于存储装置56的程序进行上述各构成的控制和各种运算处理。

存储器54由RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)构成，作为作业区域暂时存储程序和数据。存储装置56由ROM(Read Only Memory：只读存储器)、HDD(Hard DiskDrive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态驱动器)等构成，保存包括操作系统的各种程序和各种数据。

输入输出I/F58是用于将机械臂12、机械手14、指部15以及传感器26之中的每一个与控制部30连接的接口。从传感器26输出的测量值经由输入输出I/F58向控制部30输入。另外，由控制部30算出的控制值经由输入输出I/F58向机械臂12、机械手14以及指部15之中的每一个输出。输入输出装置60例如是键盘或鼠标等用于进行各种输入的输入装置、显示器或打印机等用于输出各种信息的输出装置。作为输出装置，也可以通过采用触摸面板显示器而作为输入装置发挥功能。

存储介质读取装置62进行存储于CD(Compact Disc：光盘)-ROM、DVD(DigitalVersatile Disc：数字多功能光盘)-ROM、蓝光光盘、USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)存储器等各种存储介质的数据的读入、针对存储介质的数据的写入等。通信I/F64是用于与其他设备进行通信的接口，例如使用以太网(注册商标)、FDDI、Wi-Fi(注册商标)等标准。

接着，对第一实施方式所涉及的机器人10的作用进行说明。

在作业开始前，爪部18未安装于指部15的前端，例如以规定的位置和姿势放置在规定的作业台上。控制部30通过执行机器人的控制程序，将机械臂12、机械手14以及指部15的关节的旋转角度等控制值向机械臂12、机械手14以及指部15之中的每一个输出。首先，机械臂12、机械手14以及指部15使指部15的前端移动到放置在作业台上的爪部18上，使指部15的前端朝向爪部18下降，在指部15的前端安装爪部18。具体地说，在第一装拆部16和第二装拆部20使用了吸附垫的机构的情况下，控制部30以将第一装拆部16的吸附垫抵靠在作为第二装拆部20的吸附面的方式使机械臂12、机械手14以及指部15移动，抽吸吸附垫内的空气。另外，在第一装拆部16和第二装拆部20为按动式圆珠笔方式的机构的情况下，控制部30将第一装拆部16的棒芯向第二装拆部20的孔部压入，直至卡合部彼此卡合为止。

当在指部15的前端安装爪部18时，控制部30控制机械臂12、机械手14以及指部15的驱动，以使指部15的前端移动到工件90的位置，爪部18把持工件90。然后，控制部30控制机械臂12、机械手14以及指部15的驱动，以执行将把持的工件90放置在规定的位置的向其他工件安装等动作。

如以上说明的，第一实施方式所涉及的机器人能在指部的前端自主地安装爪部，并且安装于指部的前端的爪部具有可动区域。爪部相对于指部的前端的装拆机构可以是吸附机构、电磁机构、按动式圆珠笔方式的机构等。因而，能以尺寸小且简单的机构对指部的前端更换与工件对应的爪部，能够灵活地应对各种形状和姿势的工件的把持。另外，在具有能吸附把持工件的指部的机器人的情况下，不需要另外设置装拆机构。

通过上述的效果，用户能够用便宜的机器人设备将具有各种部件的产品的组装以高生产率实现自动化。另外，由于仅通过在指部和爪部中的至少一方设置简单的构成的装拆机构即可，因此也能利用用户利用3D打印机等在短交货期内制作的爪部。而且，通过制作专门用于作业的爪部，能执行向难以嵌合的对象嵌合等仅通过平坦的通用爪部无法执行的作业。

<第二实施方式>

接着，对第二实施方式进行说明。需要说明的是，在第二实施方式所涉及的机器人中，针对与第一实施方式所涉及的机器人10同样的构成，标注相同的附图标记并省略详细的说明。

如图1所示，与第一实施方式所涉及的机器人10同样，第二实施方式所涉及的机器人210包括机械臂12、机械手14、指部15、爪部18、传感器26(在图1中省略图示)以及控制部30。

在第二实施方式所涉及的机器人210中，指部15和爪部18中的至少一方具备止动件，当用安装于指部15的前端的爪部18进行工件90的把持作业时，所述止动件抑制爪部18相对于指部15向指部15与爪部18之间产生的剪切力的方向和压入反作用力的方向的移动。另外，指部15和爪部18中的至少一方在爪部18相对于指部15的前端的安装位置的周边，且不阻碍爪部18的移动的位置具备第一引导件。而且，爪部18在向指部15的前端安装之前的状态下，沿着在指部15的前端能以规定的位置和姿势安装爪部18的位置设置的第二引导件配置。

参照图6，对止动件、第一引导件以及第二引导件的一个例子进行说明。在图6的例子中，示出了在爪部18侧具备止动件40和第一引导件42的情况。另外，图6的A是从上观看爪部18的俯视图，图6的B是爪部18的侧视图，图6的C是具备第二引导件44的作业台92的侧视图，图6的D是从上观看作业台92的俯视图。

例如，如图7所示，机器人210设为如下构成：具备从同一平面的3个方向把持工件90的3个指部15，各指部15以工件90为中心按120°间隔配置。并且，设想如下作业：安装有爪部18的3个指部15以从圆周侧向中心按入环状的工件90的方式进行把持，将工件90向轴插入。

在该情况下，通过用3个指部15以朝向中心按入环状的工件90(以下也称为“环94”)的方式进行把持，从而如图8所示，相对于爪部18产生来自环94的剪切力P。当产生剪切力P时，爪部18变得易于从第一装拆部16(例如吸附垫)脱离。另外，在将环94向轴96插入时，相对于爪部18产生来自环94的压入反作用力Q。当产生压入反作用力Q时，爪部18以爪部18相对于指部15的前端的安装位置为旋转中心R进行旋转，过度的力作用于第一装拆部16。由此，例如在第一装拆部16为吸附垫的情况下，吸附垫过度地变形。

因此，如图6和图9所示，在第二装拆部20(吸附面、棒芯所插入的孔部等)的周边中的、爪部18相对于指部15的前端移动时与指部15或设置于指部15的突起部接触的位置设置止动件40。止动件40例如可以设为销状或板状的部件。由此，能够抑制在爪部18产生的剪切力P。另外，如图9所示，爪部18的旋转中心R成为止动件40与指部15或设置于指部15的突起部的接触位置，根据杠杆原理，能够缓和因为压入反作用力Q而施加于第一装拆部16的力。

另外，如图6的A和B所示，第一引导件42设置在第二装拆部20(吸附面、棒芯所插入的孔部等)的周边，且沿着指部15的宽度的位置。第一引导件42可以是多个销状的部件，也可以是板状的部件。另外，第一引导件42设置在不阻碍爪部18的移动的位置。例如，在图6的例子中，是爪部18在爪部18相对于指部15的前端的安装部位处、在以爪部18的短轴方向为旋转轴的旋转方向上移动的例子。因此，第一引导件42配置在与爪部18的长轴方向平行且沿着指部15的面的位置。在图10中示出止动件40和第一引导件42的一个例子。

另外，如图6的C和D所示，第二引导件44在作业台92上配置在能对爪部18进行定位的位置。第二引导件44可以是多个销状的部件，也可以是板状的部件。例如，如图7所示，在按120°间隔配置有3个指部15的情况下，如果爪部18以与该配置对应的位置和姿势放置在作业台92上，则爪部18向指部15的前端的安装变得容易且准确。将该情况下的作业台92上的第二引导件44的一个例子在图11中示出。在图11的例子中，在被第二引导件44包围的区域(图11中的单点划线部)配置向指部15的前端安装前的爪部18。

接着，对第二实施方式所涉及的机器人210的作用进行说明。需要说明的是，针对与第一实施方式所涉及的机器人10的作用同样的点，省略详细的说明。

在作业开始前，沿着作业台92上的第二引导件44配置有爪部18。控制部30通过执行机器人的控制程序来驱动机械臂12、机械手14以及指部15而在指部15的前端安装爪部18。此时，控制部30使指部15以沿着设置在爪部18的第一引导件42的方式移动并安装爪部18。在通过爪部18把持工件90的作业中，在指部15或设置于指部15的突起部与止动件40进行了接触的情况下，能抑制从工件90对爪部18产生的剪切力和压入反作用力的影响。

如以上说明的那样，第二实施方式所涉及的机器人在爪部移动时在指部的前端与爪部接触的位置具有止动件。由此，能够抑制剪切力的影响而防止爪部从指部的前端脱离，并且能够抑制因为压入反作用力而吸附垫等第一装拆部的过度的变形。

另外，第二实施方式所涉及的机器人在指部的前端与爪部的安装位置的周边，且不阻碍爪部的移动的位置具备第一引导件。由此，能够以准确的位置关系安装指部的前端和爪部，并且能够抑制爪部在不需要的方向上不移动。

另外，在第二实施方式中，在向指部的前端安装之前的爪部所放置的作业台上，具备用于以规定的位置和姿势保持爪部的第二引导件。由此，能够容易且准确地进行爪部相对于指部的前端的安装。特别是，在使用轻量且尺寸小的爪部的情况下，因爪部装拆时的力的微妙而爪部从规定的位置和姿势偏移的可能性变高，但通过第二引导件，能够抑制作业台上的爪部的位置和姿势的偏移。

需要说明的是，在第二实施方式中，对包含止动件、第一引导件以及第二引导件这些全部的情况进行了说明，但不限于此。止动件、第一引导件以及第二引导件能分别独立地发挥功能。

<第三实施方式>

接着，对第三实施方式进行说明。需要说明的是，在第三实施方式所涉及的机器人中，针对与第一实施方式所涉及的机器人10同样的构成，标注相同的附图标记并省略详细的说明。

如图1所示，第三实施方式所涉及的机器人310与第一实施方式所涉及的机器人10同样，包括机械臂12、机械手14、指部15、爪部18、传感器26(在图1中省略图示)以及控制部30。

在第三实施方式所涉及的机器人310中，第一装拆部16和第二装拆部20中的至少一方具备通过外力而变形的弹性构件和测量弹性构件的变形量的测量部。弹性构件的变形量为与爪部18所受到的外力相应的值。

例如，如图12所示，可以将第一装拆部16设为由橡胶等弹性构件构成的吸附垫，将测量部46设为测量吸附垫的应变量的接近传感器。在图12中，将弹性构件的变形量用箭头E与箭头F的长度之差表示。在后述的图13中也是同样的。

另外，例如，如图13所示，可以将第一装拆部16和第二装拆部20设为按动式圆珠笔方式的机构，将测量部46设为测量多个部位的机械手14与爪部18的距离的光反射器等接近传感器。将该情况下的更具体的机构在图14中示出。如图14所示，在第二装拆部20的孔部的周边设置柱塞22。另外，将通过内置于柱塞22的弹簧从柱塞22前端取出放入的球或销所进入的凹部24设置在指部15的第一装拆部16的棒芯的周边。在该情况下，内置于柱塞22的弹簧是弹性构件的一个例子。需要说明的是，设置柱塞22和凹部24的位置和数量不限于图14的例子。另外，也可以在指部15侧设置柱塞22，在爪部18侧设置凹部24。

在图15中示出柱塞22和测量部46(接近传感器)的配置的一个例子。测量部46和柱塞22优选距第二装拆部20的孔部中心等距离地配置。而且，优选以测量部46彼此的距离也全部相等、并且柱塞22彼此的距离也全部相等的方式配置。也可以通过柱塞22的弹簧常数来决定第一装拆部16的棒芯和第二装拆部20的孔部中的至少一方的尺寸，以爪部18根据柱塞22的自由度可动的方式调整棒芯与孔部的间隙的大小。另外，也可以通过柱塞22的弹簧常数来调整测量部46的灵敏度。

另外，如图7所示，第三实施方式所涉及的机器人310按120°间隔配置有3个指部15。

控制部30基于针对3个指部15的各个指部15由测量部46测量到的变形量，推定由安装于指部15的前端的爪部18把持的工件90的倾斜度。例如，如图16的左图所示，设想通过爪部18把持环94并将环94插入轴96的作业。在该情况下，如图16的右图所示，有时环94的孔与轴96不一致。在该情况下，如图17所示，环94以将环94与轴96的接触区域的边界点(图17中的_×标记)连结而成的线为旋转轴(图17中的黑圆点)进行旋转。环94的孔与轴96的位置偏移越大，旋转的余地也变得越大。需要说明的是，图17的上图是从环94和轴96之上观看的俯视图，下图是侧视图。

控制部30例如可以在由与爪部18分别对应的测量部46测量到的变形量、即各爪部18所受到的外力发生了差的情况下，推定为环94已倾斜。控制部30以环94成为水平的方式进行校正。例如，控制部30在以与爪部18分别对应的变形量成为等同的值的方式对环94的倾斜度进行校正的方向上对机械臂12、机械手14以及指部15进行控制。由此，如图18所示，随着环94的中心与轴96的中心变得一致，在几何学的约束中环94的倾斜度被动地得到校正。控制部30一边使机械臂12、机械手14以及指部15在对环94的倾斜度进行校正的方向上移动，一边例如为了能够插入环94而向下方向持续施加力。由此，当环94的中心与轴96的中心变得一致时，环94插入轴96。

接着，对第三实施方式所涉及的机器人310的作用进行说明。需要说明的是，针对与第一实施方式所涉及的机器人10的作用同样的点，省略详细的说明。

控制部30驱动机械臂12而在指部15的前端安装爪部18。然后，CPU52从存储装置56读出机器人的控制程序，将其在存储器54中展开并执行，从而执行机器人的控制处理。图19是示出由控制部30的CPU52执行的机器人的控制处理的流程的流程图。

在步骤S10中，控制部30用3个爪部18把持环94。接着，在步骤S12中，控制部30基于根据由设置在作业区域上部的相机拍摄到的图像识别的信息，使环94在轴96上移动。接着，在步骤S14中，控制部30使环94向下方移动。

接着，在步骤S16中，控制部30获取由与各爪部18对应的测量部46测量到的与各爪部18对应的弹性构件的变形量，判定变形量是否有变化，从而判定是否探测到向爪部18的外力。这是判定环94是否与轴96进行了接触。在探测到向爪部18的外力的情况下，过渡至步骤S18，在未探测到的情况下，返回至步骤S14。

在步骤S18中，控制部30根据由与爪部18分别对应的测量部46测量到的变形量是否发生了差，来推定环94的倾斜度。接着，在步骤S20中，控制部30一边在以与爪部18分别对应的变形量成为等同的方式对环94的倾斜度进行校正的方向上控制机械臂12、机械手14以及指部15，一边使环94向下方移动，从而将环94插入轴96。

接着，在步骤S22中，控制部30判定是否探测到由与爪部18分别对应的测量部46测量到的变形量成为规定的阈值以上。这是判定用爪部18把持的环94向轴96的插入是否完成，环94是否到达作业台等规定位置。在探测到阈值以上的变形量的情况下，过渡至步骤S24，在未探测到的情况下，返回至步骤S18。在步骤S24中，控制部30解除爪部18对环的把持，机器人的控制处理结束。

如以上说明的那样，在第三实施方式所涉及的机器人中，第一装拆部和第二装拆部中的至少一方具有通过外力而变化的弹性构件和测量该弹性构件的变形量的测量部。由此，能够探测爪部所受到的外力的大小。另外，与在机械臂与机械手之间的部分放置力觉传感器来探测外力的方法相比，即使是小的外力，也能够探测，能够抑制测量值的噪声。

另外，第三实施方式所涉及的机器人在具备按120°间隔配置的3个指部的构成中，测量与各爪部对应的第一装拆部和第二装拆部中的至少一方所包含的弹性构件的变形量。由此，能够根据各爪部所受到的外力的大小来推定由爪部把持的工件的倾斜度，通过在校正该倾斜度的方向上控制机械臂、机械手以及指部，能够进行精确的控制。

<第四实施方式>

接着，对第四实施方式进行说明。需要说明的是，在第四实施方式所涉及的机器人中，针对与第三实施方式所涉及的机器人310同样的构成，标注相同的附图标记并省略详细的说明。

如图1所示，第四实施方式所涉及的机器人410与第三实施方式所涉及的机器人10同样包括机械臂12、机械手14、指部15、爪部18、传感器26(在图1中省略图示)以及控制部30。另外，在第四实施方式所涉及的机器人410中，第一装拆部16和第二装拆部20中的至少一方具备通过外力而变形的弹性构件和测量弹性构件的变形量的测量部46。需要说明的是，第四实施方式所涉及的机器人410不限于如第三实施方式所涉及的机器人310那样具有按120°间隔配置的3个指部15的构成。

控制部30监视由测量部46测量的变形量，在爪部18把持工件90的时间点的变形量与变形量发生了急剧变化后的变形量之差为规定值以上的情况下，对爪部18相对于指部15的前端的安装位置发生了偏移的情况进行警告。

具体地说，如图20所示，控制部30存储通过爪部18把持工件90的期间的各时间的变形量、即对爪部18施加的外力。将通过爪部18把持工件90的时间点的外力设为ε1。在把持工件90的状态下进行使工件90与其他工件接触这样的作业、或者机器人410的一部分与障碍物接触的情况下，如图20的虚线部所示，所测量的外力出现急剧的变化。之后，当与其他工件或障碍物等的接触被消除时，本来施加于爪部18的外力回到与ε1等同的值。但是，当爪部18相对于指部15的前端的安装位置发生偏移时，爪部18的移动的旋转中心发生变化，因此施加于爪部18的外力发生变化。因而，控制部30在施加于爪部18的外力从ε1的状态急剧地变化了的情况下，算出急剧的变化后的外力ε2与ε1之差Δε，在Δε为规定的阈值εth以上的情况下，判定为爪部18相对于指部15的前端的安装位置发生了偏移。

控制部30在发生了安装位置的偏移的情况下，例如在显示装置显示警告的消息，或者以声音输出警告的消息，或者输出蜂鸣音等警告音等进行警告。

接着，对第四实施方式所涉及的机器人410的作用进行说明。需要说明的是，关于与第三实施方式所涉及的机器人310的作用同样的点，省略详细的说明。

控制部30驱动机械臂12而在指部15的前端安装爪部18。然后，CPU52从存储装置56读出机器人的控制程序，将其在存储器54中展开并执行，从而执行机器人的控制处理。图21是示出由控制部30的CPU52执行的机器人的控制处理的流程的流程图。

在步骤S30中，控制部30用安装有爪部18的指部15把持工件90，开始规定的作业。接着，在步骤S32中，控制部30从测量部46获取第一装拆部16和第二装拆部20中的至少一方所具有的弹性构件的变形量、即施加于爪部18的外力，并将其存储到规定的存储区域。将刚刚通过爪部18把持工件90后的外力设为ε1。

接着，在步骤S34中，控制部30判定施加于爪部18的外力是否急剧地发生了变化。例如，控制部30在测量到与外力ε1的差为规定值以上的外力的情况、或规定期间的外力的最小值与最大值之差为规定值以上的情况等下，可以判定为外力急剧地发生了变化。在外力急剧地发生了变化的情况下，过渡至步骤S36，在没有发生急剧的变化的情况下，过渡至步骤S40。

在步骤S36中，控制部30算出在外力的急剧的变化之后成为恒定状态的外力ε2与ε1之差Δε。然后，控制部30判定Δε是否是规定的阈值εth以上。在Δε≥εth的情况下，过渡至步骤S38，在Δε＜εth的情况下，过渡至步骤S40。

在步骤S38中，控制部30进行爪部18相对于指部15的前端的安装位置发生了偏移的警告，机器人的控制处理结束。另一方面，在步骤S40中，控制部30判定爪部18对工件90的把持是否已被解除。在工件90的把持状态正在持续的情况下，返回至步骤S32，在工件90的把持已被解除的情况下，机器人的控制处理结束。

如以上说明的那样，第四实施方式所涉及的机器人对把持工件的状态下的第一装拆部和第二装拆部中的至少一方所包含的弹性构件的变形量、即爪部所受到的外力进行监视。然后，在虽然把持状态没有变化但是外力有急剧的变化的情况下，基于其前后的外力之差，判定爪部相对于指部的前端的安装位置是否发生了偏移。由此，能够探测正在向指部的前端安装的爪部的偏移。

<第五实施方式>

接着，对第五实施方式进行说明。需要说明的是，在第五实施方式所涉及的机器人中，针对与第三实施方式所涉及的机器人310同样的构成，标注相同的附图标记并省略详细的说明。

如图1所示，第五实施方式所涉及的机器人510与第三实施方式所涉及的机器人10同样包括机械臂12、机械手14、指部15、爪部18、传感器26(在图1中省略图示)以及控制部30。另外，在第五实施方式所涉及的机器人510中，第一装拆部16和第二装拆部20中的至少一方具备通过外力而变形的弹性构件和测量弹性构件的变形量的测量部46。需要说明的是，第五实施方式所涉及的机器人510不限于如第三实施方式所涉及的机器人310那样具有按120°间隔配置的3个指部15的构成。

在第五实施方式中，如图22所示，设想用安装于指部15的爪部18把持平放于作业台92的螺钉等工件90的情况。

控制部30在未通过爪部18把持工件90的状态下，使爪部18向放置有工件90的作业台92移动，直至探测到由测量部46测量的变形量、即施加于爪部18的外力的变化为止。如图23的虚线部所示，当最初探测到外力的变化时，控制部30使爪部18向远离作业台92的方向移动，直至探测不到外力的变化为止。最初探测到外力的变化的状态表示为爪部18与作业台92进行了接触的状态。

然后，控制部30在探测不到外力的变化的位置处使爪部18的移动停止。该状态是使爪部18在从作业台92离开微小的距离的位置处停止的状态。控制部30在该位置处执行爪部18对工件90的把持动作。具体地说，控制部30在保持使爪部18的移动停止时的爪部18的高度的状态下，使指部15向关闭的方向、即各爪部18向工件90靠近的方向移动。更具体地说，以抵消伴随着将指部15关闭的动作的爪部18的高度的变化量的方式对机械臂12的高度方向的移动进行控制。

另外，控制部30在变形量变化了规定值以上的情况下，探测工件90的把持完成，控制机械臂12、机械手14以及指部15的驱动，以使工件90向下一个作业点移动。在此的规定值如图23的单点划线部所示，是比最初探测到的外力的变化量大的变化量。

接着，对第五实施方式所涉及的机器人510的作用进行说明。需要说明的是，关于与第三实施方式所涉及的机器人310的作用同样的点，省略详细的说明。

控制部30驱动机械臂12而在指部15的前端安装爪部18。然后，CPU52从存储装置56读出机器人的控制程序，将其在存储器54中展开并执行，从而执行机器人的控制处理。图24是示出由控制部30的CPU52执行的机器人的控制处理的流程的流程图。

在步骤S50中，控制部30使爪部18以成为放置于作业台92的工件90上的位置的方式移动，进而使爪部18向下方移动。接着，在步骤S52中，控制部30获取由测量部46测量的、第一装拆部16和第二装拆部20中的至少一方所包含的弹性构件的变形量，监视变形量、即施加于爪部18的外力。接着，在步骤S54中，控制部30判定是否探测到最初的外力的变化。在探测到最初的外力的变化的情况下，过渡至步骤S56，在未探测到的情况下，返回至S50。

在步骤S56中，控制部30使爪部18向远离作业台92的方向、即上方移动，直至探测不到外力的变化为止。接着，在步骤S58中，控制部30在检测不到外力的变化的位置处使爪部18的移动停止。然后，控制部30在保持使爪部18的移动停止时的爪部18的高度的状态下使指部15向关闭的方向、即各爪部18向工件90靠近的方向移动，从而执行爪部18对工件90的把持动作。

接着，在步骤S60中，控制部30判定是否探测到比最初探测到的外力的变化量大的值即规定值以上的外力的变化。在探测到规定值以上的外力的变化的情况下，过渡至步骤S62，在未探测到的情况下，返回至步骤S58。在步骤S62中，控制部30在通过爪部18把持工件90的状态下，使工件90向下一个作业点移动，机器人的控制处理结束。

如以上说明的那样，第五实施方式所涉及的机器人进行控制，使得一边在指部的前端安装有爪部的状态下监视爪部所受到的外力，一边在保持爪部从作业台的表面离开微小的距离的高度的状态下通过爪部把持工件。由此，不使用识别高度的传感器就能够识别作业台的表面的位置，另外，即使在将螺钉等尺寸小的工件平放于作业台的情况下，也能够容易地把持。

需要说明的是，测量第一装拆部和第二装拆部中的至少一方所包含的弹性构件的变形量的测量值的利用方法不限于上述第三～第五实施方式的例子。

另外，也可以是CPU以外的各种处理器执行在上述各实施方式中CPU读入并执行软件(程序)的机器人的控制处理。作为该情况下的处理器，例示具有FPGA(Field-Programmable GateArray：现场可编程门阵列)等能在制造后变更电路构成的PLD(Programmable Logic Device：可编程逻辑器件)和ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：应用程序特定集成电路)等为了执行特定的处理而专用设计的电路构成的作为处理器的专用电路等。另外，也可以用这些各种处理器中的一个处理器来执行机器人的控制处理，也可以用种类相同或种类不同的2个以上的处理器的组合(例如多个FPGA以及CPU与FPGA的组合等)来执行机器人的控制处理。另外，更具体地说，这些各种处理器的硬件结构是将半导体元件等电路元件组合而成的电路。

另外，在上述各实施方式中，说明了机器人的控制程序预先存储(安装)于存储装置的方案，但不限于此。程序也可以以存储于CD-ROM、DVD-ROM、蓝光光盘、USB存储器等存储介质的方式来提供。另外，程序也可以是经由网络从外部装置下载的方式。

附图标记说明

10、10A、210、310、410、510机器人；12机械臂；14、14A机械手；15、15A指部；16、16A第一装拆部；18爪部；20第二装拆部；22柱塞；24凹部；26传感器；30控制部；40止动件；42第一引导件；44第二引导件；46测量部；52CPU；54存储器；56存储装置；58输入输出I/F；60输入输出装置；62存储介质读取装置；64通信I/F；66总线；90工件；92作业台；94环；96轴。

Claims (13)

1.一种机器人，包括：

手部，设置在机械臂的前端，并且具备第一装拆部，所述第一装拆部能够装拆爪部，使得已被安装的状态的所述爪部具有可动区域；以及

爪部，具备与所述第一装拆部对应并能够在所述手部装拆的第二装拆部，所述爪部在安装于所述手部的状态下能够通过所述手部的开闭动作把持工件。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，

所述手部由不具有所述第一装拆部的现有的手部和能够安装于所述现有的手部的所述第一装拆部构成。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其中，

所述第一装拆部和所述第二装拆部中的至少一方由电磁装拆机构、基于吸附的装拆机构、或者通过向特定方向的外力使所述第一装拆部和所述第二装拆部成为卡合状态的装拆机构构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人，其中，

所述第一装拆部和所述第二装拆部中的至少一方具备：弹性构件，通过外力而变形；以及测量部，测量所述弹性构件的变形量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人，其中，

所述手部和所述爪部中的至少一方具备止动件，当用安装于所述手部的所述爪部进行所述工件的把持作业时，所述止动件抑制所述爪部相对于所述手部向所述手部与所述爪部之间产生的剪切力的方向和压入反作用力的方向的移动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人，其中，

所述手部和所述爪部中的至少一方在所述爪部相对于所述手部的安装位置的周边、且不阻碍所述爪部的移动的位置具备第一引导件。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的机器人，其中，

所述爪部在向所述手部安装之前的状态下，沿着设置于能够以规定的位置和姿势安装于所述手部的位置的第二引导件配置。

8.根据权利要求4所述的机器人，其中，

所述机器人包括控制部，所述控制部控制所述机械臂和所述手部的驱动，以执行包括在所述手部安装所述爪部，并且使用由所述测量部测量的所述变形量用所述爪部把持所述工件的作业。

9.根据权利要求8所述的机器人，其中，

所述手部构成为从同一平面的3个方向把持所述工件的3个手部以所述工件的把持位置为中心按120°间隔配置，

所述控制部控制所述机械臂和所述手部的驱动，以使得基于针对所述3个手部的各个手部由所述测量部测量出的所述变形量来推定由所述手部把持的所述工件的倾斜度，并在以所述工件的倾斜度成为水平的方式进行校正的同时执行所述作业。

10.根据权利要求8或9所述的机器人，其中，

所述控制部监视由所述测量部测量的所述变形量，并在所述爪部把持所述工件时的所述变形量与所述变形量发生了急剧的变化后的所述变形量之差成为规定值以上的情况下，对在所述爪部相对于所述手部的安装位置发生了偏移的情况进行警告。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的机器人，其中，

所述控制部在未由所述爪部把持所述工件的状态下，使所述爪部向所述工件所放置的作业面移动直至探测到所述变形量的变化为止，在探测到所述变形量的变化的情况下，在使所述爪部向远离所述作业面的方向移动直至探测不到所述变形量的变化为止的位置执行所述爪部对所述工件的把持动作，在所述变形量变化了规定值以上的情况下，进行控制使得所述工件向下一个作业点移动。

12.一种机器人的控制方法，所述机器人包括：手部，设置在机械臂的前端，并且具备第一装拆部，所述第一装拆部能够装拆爪部，使得已被安装的状态的所述爪部具有可动区域；以及爪部，具备与所述第一装拆部对应并能够在所述手部装拆的第二装拆部，所述爪部在安装于所述手部的状态下能够通过所述手部的开闭动作把持工件，

在所述机器人的控制方法中，

控制部控制所述机械臂和所述手部的驱动，以执行包括在所述手部安装所述爪部并且由所述爪部把持所述工件的作业。

13.一种机器人的控制程序，所述机器人包括：

手部，设置在机械臂的前端，并且具备第一装拆部，所述第一装拆部能够装拆爪部，使得已被安装的状态的所述爪部具有可动区域；

爪部，具备与所述第一装拆部对应并能够在所述手部装拆的第二装拆部，所述爪部在安装于所述手部的状态下能够通过所述手部的开闭动作把持工件；以及

控制部，控制所述机械臂和所述手部的驱动，以执行包括在所述手部安装所述爪部并且由所述爪部把持所述工件的作业，

所述机器人的控制程序用于使计算机作为所述控制部发挥功能。