JP2004174625A - ロボット装置の手構造及びロボット装置並びに駆動装置及び駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置の手構造、駆動装置、駆動方法、ロボット装置を提案する。
【解決手段】ロボット装置の指部６０１に、第１の硬度を有する骨格層８０と、骨格層７０１を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層７４，８５と、柔軟層７４，８５を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層７５，８６とを設けるようにした。またロボットの手を駆動する駆動装置及び駆動方法において、指部を駆動する駆動源としてのモータの回転状態を検出し、当該検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにした。
【選択図】 図１５
【解決手段】ロボット装置の指部６０１に、第１の硬度を有する骨格層８０と、骨格層７０１を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層７４，８５と、柔軟層７４，８５を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層７５，８６とを設けるようにした。またロボットの手を駆動する駆動装置及び駆動方法において、指部を駆動する駆動源としてのモータの回転状態を検出し、当該検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにした。
【選択図】 図１５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボット装置の手構造及びロボット装置並びに駆動装置及び駆動方法に関し、例えばヒューマノイドタイプのロボット装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人間の形態を模したヒューマノイドタイプのロボット装置の研究開発が多くの企業や各種研究機関において行われている。
【０００３】
この場合、この種のロボット装置においては、各種作業を行う上で『手』の構造は非常に重要であり、より人間に近い動きを望む場合、対象物を掴む、摘む又は握るといった複雑な動作を確実に行い得る構造であることが要求され、またその動きにも各種の工夫が要求される。
【０００４】
なお、従来、ロボットの手の構造として、その表面に所定パターンの隆線（突条）を形成することにより、把持能力を向上させ得るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特表平９−５０６５３２号（特願平７−５１６７９４号）公報 （第１０頁、図９）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のロボットにおいては、手に設けられる指部が単層構造であり、対象物を掴む等する際の指部の変位量がその材質の特性に依存していた。この場合、ロボットが対象物を確実に掴む等できるようにするためには、把持する際の対象物と指部との密着性を高くすることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、ロボットの指部の材質を変位量の多いものにすると表面に傷がつきやすく、長期使用に耐え得ない問題があり、また、これを避けるために指部の材質を変位量の多いものにすると対象物及び指部間の密着性が悪くなって当該対象物の確実な把持等を行い難くなる問題があった。
【０００８】
一方、ロボットが対象物を把持するに際しては、その対象物を破壊せずかつ当該対象物を確実に把持できる程度の圧力で指部を当該対象物に接触させる必要がある。
【０００９】
このため従来では、かかる把持時における各指部の動作を制御する方法として、各指部における対象物との接触位置に圧力センサをそれぞれ設け、対象物を把持する際に圧力センサによって検出される圧力が所定の値となるように各指部の動作を制御する方法が提案されていた。
【００１０】
しかしながら、この方法によると、各指部における対象物との接触位置に圧力センサをそれぞれ設ける必要があるため、当該接触位置からの配線や、指部の大きさに応じた圧力センサが必要となり、その分ロボットの手の構成が煩雑化及び大型化し、小型ロボットへの応用が困難な問題があった。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置の手構造及びロボット装置並びに駆動装置及び駆動方法を提案しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、ロボット装置の手構造において、指部が、第１の硬度を有する骨格層と、骨格層を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、柔軟層を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とを有するようにした。
【００１３】
この結果、このロボット装置の手構造によれば、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させながら、当該指部の耐久性を向上させることができる。
【００１４】
また本発明においては、ロボット装置において、その指部が、第１の硬度を有する骨格層と、骨格層を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、柔軟層を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とを有するようにした。
【００１５】
この結果、このロボット装置によれば、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させながら、当該指部の耐久性を向上させることができる。
【００１６】
さらに本発明においては、ロボットの手の駆動装置において、指部を駆動する動力源としてのモータと、外部からの指令に応じてモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段とを設け、制御手段が、センサ手段の検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにした。
【００１７】
この結果、この駆動装置によれば、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができる。
【００１８】
さらに本発明においては、ロボットの当該手の駆動方法において、指部を駆動する駆動源としてのモータの回転状態を検出する第１のステップと、当該検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御する第２のステップとを設けるようにした。
【００１９】
この結果、この駆動方法によれば、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができる。
【００２０】
さらに本発明においては、ロボット装置において、指部を駆動する動力源としてのモータと、外部からの指令に応じてモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段とを設け、制御手段が、センサ手段の検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにした。
【００２１】
この結果、このロボット装置によれば、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００２３】
（１）本実施の形態によるロボットの構成
図１及び図２において、１は全体として本実施の形態による２足歩行型のロボットを示し、胴体部ユニット２の上部に頭部ユニット３が配設されると共に、当該胴体部ユニット２の上部左右にそれぞれ同じ構成の腕部ユニット４Ａ、４Ｂがそれぞれ配設され、かつ胴体部ユニット２の下部左右にそれぞれ同じ構成の脚部ユニット５Ａ、５Ｂがそれぞれ所定位置に取り付けられることにより構成されている。
【００２４】
胴体部ユニット２においては、体幹上部を形成するフレーム１０及び体幹下部を形成する腰ベース１１が腰関節機構１２を介して連結することにより構成されており、体幹下部の腰ベース１１に固定された腰関節機構１２の各アクチュエータＡ１、Ａ２をそれぞれ駆動することによって、体幹上部を図３に示す直交するロール軸１３及びピッチ軸１４の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００２５】
また頭部ユニット３は、フレーム１０の上端に固定された肩ベース１５の上面中央部に首関節機構１６を介して取り付けられており、当該首関節機構１６の各アクチュエータＡ３、Ａ４をそれぞれ駆動することによって、図３に示す直交するピッチ軸１７及びヨー軸１８の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００２６】
さらに各腕部ユニット４Ａ、４Ｂは、それぞれ肩関節機構１９を介して肩ベース１５の左右に取り付けられており、対応する肩関節機構１９の各アクチュエータＡ５、Ａ６をそれぞれ駆動することによって図３に示す直交するピッチ軸２０及びロール軸２１の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００２７】
この場合、各腕部ユニット４Ａ、４Ｂは、それぞれ上腕部を形成するアクチュエータＡ７の出力軸に肘関節機構２２を介して前腕部を形成するアクチュエータＡ８が連結され、当該前腕部の先端に手部２３が取り付けられることにより構成されている。
【００２８】
そして各腕部ユニット４Ａ、４Ｂでは、アクチュエータＡ７を駆動することによって前腕部を図３に示すヨー軸２４の回りに回転させ、アクチュエータＡ８を駆動することによって前腕部を図３に示すピッチ軸２５の回りにそれぞれ回転させることができるようになされている。
【００２９】
これに対して各脚部ユニット５Ａ、５Ｂにおいては、それぞれ股関節機構２６を介して体幹下部の腰ベース１１にそれぞれ取り付けられており、それぞれ対応する股関節機構２６の各アクチュエータをＡ９〜Ａ１１それぞれ駆動することによって、図３に示す互いに直交するヨー軸２７、ロール軸２８及びピッチ軸２９の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００３０】
この場合各脚部ユニット５Ａ、５Ｂは、それぞれ大腿部を形成するフレーム３０の下端に膝関節機構３１を介して下腿部を形成するフレーム３２が連結されると共に、当該フレーム３２の下端に足首関節機構３３を介して足部３４が連結されることにより構成されている。
【００３１】
これにより各脚部ユニット５Ａ、５Ｂにおいては、膝関節機構３１を形成するアクチュエータＡ１２を駆動することによって、下腿部を図３に示すピッチ軸３５の回りに回転させることができ、また足首関節機構３３のアクチュエータＡ１３、Ａ１４をそれぞれ駆動することによって、足部３４を図３に示す直交するピッチ軸３６及びロール軸３７の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００３２】
一方、胴体部ユニット２の体幹下部を形成する腰ベース１１の背面側には、図４に示すように、当該ロボット１全体の動作制御を司るメイン制御部４０と、電源回路及び通信回路などの周辺回路４１と、バッテリ４５（図５）となどがボックスに収納されてなる制御ユニット４２が配設されている。
【００３３】
そしてこの制御ユニット４２は、各構成ユニット（胴体部ユニット２、頭部ユニット３、各腕部ユニット４Ａ、４Ｂ及び各脚部ユニット５Ａ、５Ｂ）内にそれぞれ配設された各サブ制御部４３Ａ〜４３Ｄと接続されており、これらサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄに対して必要な電源電圧を供給したり、これらサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄと通信を行うことができるようになされている。
【００３４】
また各サブ制御部４３Ａ〜４３Ｄは、それぞれ対応する構成ユニット内の各アクチュエータＡ１〜Ａ１４と接続されており、当該構成ユニット内の各アクチュエータＡ１〜Ａ１４をメイン制御部４０から与えられる各種制御コマンドに基づいて指定された状態に駆動し得るようになされている。
【００３５】
さらに頭部ユニット３には、図５に示すように、このロボット１の「目」として機能するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）カメラ５０及び「耳」として機能するマイクロホン５１及びタッチセンサ５２などからなる外部センサ部５３と、「口」として機能するスピーカ５４となどがそれぞれ所定位置に配設され、制御ユニット４２内には、バッテリセンサ５５及び加速度センサ５６などからなる内部センサ部５７が配設されている。
【００３６】
そして外部センサ部５３のＣＣＤカメラ５０は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ａをメイン制御部に送出する一方、マイクロホン５１は、ユーザから音声入力として与えられる「歩け」、「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」等の各種命令音声を集音し、かくして得られた音声信号Ｓ１Ｂをメイン制御部４０に送出するようになされている。
【００３７】
またタッチセンサ５２は、図１及び図２において明らかなように頭部ユニット３の上部に設けられており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてメイン制御部４０に送出する。
【００３８】
さらに内部センサ部５７のバッテリセンサ５５は、バッテリ４５のエネルギ残量を所定周期で検出し、検出結果をバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａとしてメイン制御部４０に送出する一方、加速度センサ５６は、３軸方向（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）の加速度を所定周期で検出し、検出結果を加速度検出信号Ｓ２Ｂとしてメイン制御部４０に送出する。
【００３９】
メイン制御部部４０は、外部センサ部５３のＣＣＤカメラ５０、マイクロホン５１及びタッチセンサ５２等からそれぞれ供給される画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃ等（以下、これらをまとめて外部センサ信号Ｓ１と呼ぶ）と、内部センサ部５７のバッテリセンサ５５及び加速度センサ等からそれぞれ供給されるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ及び加速度検出信号Ｓ２Ｂ等（以下、これらをまとめて内部センサ信号Ｓ２と呼ぶ）に基づいて、ロボット１の周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの働きかけの有無などを判断する。
【００４０】
そしてメイン制御部４０は、この判断結果と、予め内部メモリ４０Ａに格納されている制御プログラムと、そのとき装填されている外部メモリ５８に格納されている各種制御パラメータとに基づいて続く行動を決定し、決定結果に基づく制御コマンドを対応するサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄに送出する。この結果、この制御コマンドに基づき、そのサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄの制御のもとに、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１４が駆動され、かくして頭部ユニット３を上下左右に揺動させたり、腕部ユニット４Ａ、４Ｂを上にあげたり、歩行するなどの行動がロボット１により発現されることとなる。
【００４１】
またこの際メイン制御部４０は、必要に応じて所定の音声信号Ｓ３をスピーカ５４に与えることにより当該音声信号Ｓ３に基づく音声を外部に出力させたり、外見上の「目」として機能する頭部ユニット３の所定位置に設けられたＬＥＤに駆動信号を出力することによりこれを点滅させる。
【００４２】
このようにしてこのロボット１においては、周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無などに基づいて自律的に行動することができるようになされている。
【００４３】
（２）ロボット１における手部２３の構成
（２−１）手部２３の概略構成
次に、このロボット１における手部２３の構成について説明する。
【００４４】
このロボット１の手部２３には、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、それぞれ人間の親指、人差し指、中指、薬指及び小指に相当する第１〜第５の指部６０１〜６０５が設けられている。
【００４５】
この場合、第１の指部６０１は、指先部６１１及び指元部６１２が第１の指関節６１３を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されることにより構成されており、指元部６１２の下端部が、手本体部６２の内側面（以下、これを手の平面と呼ぶ）６２Ａにおける下部右端近傍位置（右手）又は下部左端近傍位置（左手）に、第２の指関節６１４を介して手部２３の内側に向けて屈曲自在に連結されている。
【００４６】
また第２〜第５の指部６０２〜６０５は、それぞれ指先部６２１及び中指部６２２が第１の指関節６２３を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されると共に、指中部６２２及び指元部６２４が第２の指関節６２５を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されることにより構成され、指元部６２４の下端部が、手本体部６２の先端に第３の指関節６２６を介して手部２３の内側に向けて屈曲自在に連結されている。
【００４７】
これによりこのロボット１においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５を伸ばし又は屈曲させることで、図６のように手部を開いたり、図７及び図８のように手部２３を閉じたりすることができ、かくして例えば図９及び図１０のようにボール等の対象物６４、６５を掴んだり、図１１のように紙や薄板等の対象物６６を摘むことができるようになされている。
【００４８】
このとき第２〜第５の指部６０１〜６０５は、図６に示すように、手を開いた状態において、これら第２〜第５の指部６０１〜６０５が手部本体６２の下端部１点Ｐを中心として一定角度間隔（例えば１５〔°〕間隔）で放射方向に伸びるように手本体部６２に取り付けられている。また第１の指部６０１は、図７に示すように、その中心線Ｋ１が第３の指部の中心線Ｋ２と一定角度θｔｈをもって交差するように手本体部６２に取り付けられている。
【００４９】
これによりこのロボット１においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５によって、例えば図９及び図１０のように対象物６４、６５を複数方向から包み込むように把持することができ、かくして大きな対象物から小さな対象物まで広い範囲の大きさの対象物を確実に把持することができるようになされている。
【００５０】
また、かかる第１の指部６０１の角度θｔｈは、図７のように対象物を掴む状態に第１〜第５の指部６０１〜６０５を屈曲させたときに、第１の指部６０１の先端部が第２の指部６０２の先端部及び第３の指部６０３の先端部とそれぞれ接触する角度に選定されており、かくして対象物を摘む際に、図１１のように、少なくとも第１の指部６０１の先端部と、第２の指部６０２の先端部と、第３の指部６０３の先端部との３点によって当該対象物６７を確実に保持し得るようになされている。
【００５１】
なおこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５の長さは、それぞれ異なる長さに選定されており、これにより第１〜第５の指部６０１〜６０５を広い範囲で接触させながら対象物を把持することができるようになされている。
【００５２】
（２−２）手部２３の具体的構成
ここで、実際上、手本体部６２においては、図１２に示すように、手の平面６２Ａが全体としてほぼ丸四角形状となるように構成されており、その第１の指部６０１の取付け位置を含む下部と、当該手の平面６２Ａ全体の４分の３程度の面積を占める先端部とに凸形状の丘部６２Ａ１、６２Ａ３（図１２（Ａ）において斜線部よりも上側部分及び下側部分）が設けられると共に、これら先端部の丘部６２Ａ１及び下部の丘部６２Ａ３間に凹形状の窪み部６２Ａ２（図１２（Ａ）において斜線部分）が設けられている。
【００５３】
この場合、図１２からも明らかなように、先端部の丘部６２Ａ１及び窪み部６２Ａ２間は滑らかな曲面により繋がれているのに対し、下部の丘部６２Ａ３及び窪み部６２Ａ２間には段差６２Ｂが設けられており、これにより対象物を手の平面６２Ａ上に安定して載せることができ、また対象物を安定して把持することができるようになされている。
【００５４】
また手本体部６２の手の平面６２Ａには、ゴム材等の摩擦係数の大きい材料からなる表面材６３が貼着されており、これにより対象物を把持する際に当該表面材６３と対象物との間に生じる摩擦によってより一層と安定して当該対象物を手の平面６２Ａ内に保持し得るようになされている。
【００５５】
一方、第１の指部６０１においては、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、指先部６１１の骨を構成する樹脂又はアルミ合金等の硬度の高い材料からなる第１の骨格層７０１と、指元部６１１の骨を構成する同じ材料からなる第２の骨格層７０２とを有し、これら第１及び第２の骨格層７０１、７０２が第１の指関節６１３を構成する当該第１の指部６０１の横方向（矢印ａ）と平行に設けられた第１の軸体７１により、一体にかつ屈曲自在に連結されている。
【００５６】
また指元部６１２の下端部には、第２の指関節６１４を構成する第２の軸体７２が当該指元部６１２を第１の軸体７１と平行に貫通するように設けられ、この第２の軸体７２が手本体部６２（図６）の所定位置に設けられた軸受け７３（図６（Ａ））によって軸支されている。
【００５７】
これにより第１の指部６０１においては、図７について上述したように、第３の指部６０３の中心軸ｋ２との角度θｔｈを保ちながら、指先部６１１及び指元部６１２をそれぞれ独立に手部の内６２Ａ側に自在に屈曲させ得るようになされている。
【００５８】
このとき、第１及び第２の骨格層７０１、７０２は、図１３（Ｃ）に示すように、αゲル、ソルボセイン又は発泡ウレタン等の硬度がＨｓ０の柔軟材からなる柔軟層７４により一体に覆われると共に、当該柔軟層７４は、厚さ０．３〜１〔ｍｍ〕程度、硬度がＨｓ４０〜６０程度の例えばゴム、ＰＣＶ又はパリウレタン等の屈曲性のある材料を用いて形成された表面層７５により一体に覆われている。
【００５９】
これによりこのロボット１においては、対象物を把持等する際に、第１の指部６０１の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させることができることから、当該対象物を確実に把持等することができ、また上述のように第１の指部６０１が第１及び第２の骨格層７０１、７０２、柔軟層７４及び表面層７５の３層構造となっていることから、第１の指部６０１の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐え得るようになされている。
【００６０】
同様に、第２〜第５の指部６０２〜６０５においては、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、指先部６３１の骨を構成する樹脂又はアルミ合金等の硬度の高い材料からなる第１の骨格層８０１と、指中部６３２の骨を構成する同じ材料からなる第２の骨格層８０２と、指元部６３２の骨を構成する同じ材料からなる第３の骨格層８０３とを有し、これら第１〜第３の骨格層８０１〜８０３が、第１の指関節６３３を構成する第１の軸体８１と、第２の指関節６３５を構成する第２の軸体８２とにより、一体にかつ屈曲自在に連結されている。
【００６１】
また指元部６３４の下端部には、第３の指関節６３６を構成する第３の軸体８３が当該指元部６３４を第１及び第２の軸体８１、８２と平行に貫通するように設けられ、この第３の軸体８３が手本体部６２の所定位置に設けられた対応する軸受け８４１〜８４４（図６（Ａ））によって軸支されている。
【００６２】
これにより第２〜第５の指部６０２〜６０５においては、図６について上述したように、指先部６３１、指中部６３２及び指元部６３３をそれぞれ独立に手部２３の内側に向けて自在に屈曲させ得るようになされている。
【００６３】
このとき、第１〜第３の骨格層８０１〜８０３は、図１４（Ｃ）に示すように、第１の指部６０１の場合と同様に、αゲル、ソルボセイン又は発泡ウレタン等の硬度がＨｓ０の柔軟材からなる柔軟層８５により一体に覆われると共に、当該柔軟層８５は、厚さ０．３〜１〔ｍｍ〕程度、硬度がＨｓ４０〜６０程度の例えばゴム、ＰＣＶ又はパリウレタン等の屈曲性のある材料を用いて形成された表面層８６により一体に覆われている。
【００６４】
これによりこのロボット１においては、対象物を把持等する際に、第２〜第５の指部６０２〜６０５の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させることができることから、当該対象物を確実に把持等することができ、また上述のように第２〜第５の指部６０２〜６０５が第１〜第３の骨格層８０１〜８０３、柔軟層８５及び表面層８６の３層構造となっていることから、第２〜第５の指部６０２〜６０５の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐え得るようになされている。
【００６５】
なおこの実施の形態の場合、図１５に示すように、第１〜第５の指部６０１〜６０５における各指先部６１１、６３１（図１３、図１４）の先端部は、先端に行くほど腹面６０１Ａ〜６０５Ａが背面に近づくように湾曲して形成されると共に、これと対向する第１の骨格層７０１、８０１の先端部７０１Ａ、８０１Ａは、その第１〜第５の指部６０１〜６０５の先端に行くにつれて当該第１〜第５の指部６０１〜６０５の背面側に近づくように、例えば４５〔°〕程度の傾斜角を有するテーパ状に形成されている。
【００６６】
これによりロボット１においては、対象物を掴むときに最も力が加わる第１〜第５の指部６０１〜６０５の各指先部６１１、６３１における腹面６０１Ａ〜６０５Ａの先端部を、より一層と当該対象物の表面に沿って凹むように変位させてその接触面積を拡大させることができ、かくして当該対象物と第１〜第５の指部６０１〜６０５との間の摩擦力を向上させて、対象物をより一層確実に把持し得るようになされている。
【００６７】
またこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５の表面層７５、８６においては、全体としてその断面形状が図１３（Ｃ）及び図１４（Ｃ）に示すように中空の丸四角形状に選定されると共に、各指先部６１１、６３１の腹面形状が丸四角形状に選定されており、これにより第１〜第５の指部６０１〜６０５を対象物と広い接触面積で接触させて、当該対象物を確実に把持することができるようになされている。
【００６８】
このとき第１の指部６０１は第２〜第５の指部６０２〜６０５よりも幅広に形成されており、これにより例えば図１１（Ｂ）のように第１〜第３の指部６０１〜６０３によって３点支持により紙又は薄板等の対象物６７を摘む際にも、１点支持側となる第１の指部６０１の当該対象物６７に対する接触面積を大きくして、当該対象物６７をより安定に保持し得るようになされている。
【００６９】
さらにこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５における各指先部６１１、６３１の腹面６０１Ａ〜６０５Ａ側には、図１６に示すように、複数の同心円状の凹凸からなる凹凸パターンでなる指紋部８７が摩擦力向上のため設けられており、これにより例えば図１７に示すように、床面８８上に置かれた紙８９を、第１及び第２の指部６０１、６０２の各指紋部８７との間に生じる摩擦を利用して摘み上げ得るようになされている。
【００７０】
また第１〜第５の指部６０１〜６０５における各指紋部８７の中央部には、図１６（Ａ）に示すように、それぞれ所定深さの窪み部８７Ａが設けられており、かくして図１８のように第１〜第５の指部６０１〜６０５の腹面６０１Ａ〜６０５Ａを対象物９０に接触させたときに、これら第１〜第５の指部６０１〜６０５の指紋部８７における窪み部８７Ａ内の空気圧が上昇して当該窪み部８７Ａ内から空気が外部に押し出されて、当該窪み部８７Ａにおいて吸着作用を生じさせ得るようになされている。
【００７１】
これによりこのロボット１においては、対象物をより一層確実に把持することができ、かくして例えば第１〜第５の指部６０１〜６０５の各指紋部８７による摩擦力と、当該各指紋部８７の窪み部８７Ａにおける吸着力と、指先の柔軟性とを利用して、図１９（Ａ）に示すように、ボール９１をその重心ＧＰ位置よりも高い位置において把持することもできるようになされている。
【００７２】
さらにこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５の表面層７５、８６は無色透明な材料を用いて形成されており、当該表面層７５、８６（図１３（Ｃ）、図１４（Ｃ））における柔軟層７４、８５（図１３（Ｃ）、図１４（Ｃ））との境界面（表面層７５、８６の内面）又は柔軟層７４、８５における表面層７５、８６との境界面（柔軟層７４、８５の表面）にはそのロボット１に固有の識別情報が例えば図２０に示すような２次元バーコードとして印刷されている。
【００７３】
これによりこのロボット１においては、この２次元バーコードに基づいて識別することができ、これによりロボット１間の混同を防止すると共にロボット１の盗難等を抑制することができるようになされている。
【００７４】
他方、第１〜第５の指部６０１〜６０５においては、図１３及び図１４に示すように、それぞれその背面側の先端位置に、例えば樹脂材等の硬度がＨｓ７０程度でかつ滑り易い材料からなる爪９２が接着剤等を用いて交換自在に取り付けられている。
【００７５】
この場合、爪９２は、その先端部が第１〜第５の指部６０１〜６０５の先端から僅かに突出するように接着されており、これにより机面上や床面上に置かれた小物や紙を、これら第１〜第５の指部６０１〜６０５の先端から突出する爪９２を引掻けるようにして摘むことができるようになされている。
【００７６】
また爪９２においては、図１３及び図１４からも明らかなように、その先端部は円弧状に形成されており、これにより各方向から爪９２を対象物に均等に引掻け得るように、かつ爪９２を対象物に引掻けるなどする際に当該爪９２に作用する外力を分散させて、当該爪９２を破損し難くし得るようになされている。
【００７７】
また爪９２の先端部は、先に行くほど第１〜第５の指部６０１〜６０５の腹面６０１Ａ〜６０５Ａ側に反るように湾曲して形成されており、これにより例えば図１９（Ｂ）に示すように、床面上にある小物９３を第１の指部６０１の爪９２と、第２の指部６０２の爪９２とにより引掻けるようにして、確実に摘むことができるようになされている。
【００７８】
（３）ロボット１における手部２３の駆動制御
（３−１）システム構成
次に、かかる構造を有する手部２３を駆動制御する駆動制御系のシステム構成について説明する。
【００７９】
このロボット１の場合、手部２３における手本体部６２の内部には、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１〜第５の指部６０１〜６０５にそれぞれ対応させて、これら第１〜第５の指部６０１〜６０５を伸ばし又は曲げるように駆動するための第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５が収納され、当該手部２３及び前腕部間を連結する手首関節１０１には、手部２３をロール方向（軸θＲの回りの方向）及びピッチ方向（軸θＰの回りの方向）に駆動するため２軸一体型の第６のアクチュエータ部１０２が設けられている。
【００８０】
また第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５内には、図２２に示すように、それぞれ当該第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５を制御するための第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５が収納されると共に、第６のアクチュエータ部１０２内には、ピッチ軸用及びロール軸用の第６及び第７の制御装置１０４１、１０４２が収納されている。さらにロボット１の前腕部を構成するアクチュエータＡ８（図１、図２１）内には、インテリジェントＨＵＢ１０５が収納され、当該インテリジェントＨＵＢ１０５と、第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２とがディジーチェーン接続されている。
【００８１】
この場合、インテリジェントＨＵＢ１０５は、図２２に示すように、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェース回路１１０、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１１及びシリアル通信用インターフェース回路１１２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ１１３とが設けられており、ＵＳＢインターフェース回路１１０を介して上位コントローラ（サブ制御部４３Ｃ（図４））と通信し、またシリアル通信用インターフェース回路１１２を介して第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２とシリアル通信し得るようになされている。
【００８２】
そしてこのインテリジェントＨＵＢ１０５には、上位コントローラから各第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２に対する位置指令（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））が２〔ｍｓ〕周期で与えられ、インテリジェントＨＵＢ１０５は、これら位置指令（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））のデータフォーマットを所定のデータフォーマットのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））に変換して、ディジーチェーン接続された後段の第１の制御装置１０３１に送出するようになされている。
【００８３】
このとき第１の制御装置１０３１は、前段のインテリジェントＨＵＢ１０５からサーボ指令が与えられると、そのうちの自己に対するサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ））を取り込み、この後はこのサーボ指令に基づいて対応する第１のアクチュエータ部１００１を制御する一方、前段のインテリジェントＨＵＢ１０５から与えられたサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））のうち、自己に対するサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ））を、当該第１のアクチュエータ部１００１内の後述する対応するＤＣモータの現在位置を表す現在位置データ（Ｐ１（ｋ））に置き換えて、これらを後段の第２の制御装置１０３２に送出する。
【００８４】
同様に、第２〜第７の制御装置１０３２〜１０３５、１０４１、１０４２は、前段の他の第１〜第６の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１から現在位置データ及びサーボ指令が与えられると、そのうちの自己に対するサーボ指令を取り込み、この後はこのサーボ指令に基づいて対応する第２〜第６のアクチュエータ部１００２〜１００５、１０１を制御する一方、前段の第１〜第６の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１から与えられたサーボ指令及び現在位置データのうち、自己に対するサーボ指令を、対応する第２〜第６のアクチュエータ部１００２〜１００５、１０４１、１０４２内の後述するＤＣモータの現在位置を表す現在位置データ（Ｐ２（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））に置き換えて、これらをさらに後段の他の第３〜第７の制御装置１０３３〜１０３５、１０４１、１０４２又はインテリジェントＨＵＢ１０５に送出する。
【００８５】
この結果、インテリジェントＨＵＢ１０５には、最後の第７の制御装置１０４２から各ＤＣモータの現在位置データが与えられ、かくしてインテリジェントＨＵＢ１０５は、これら各ＤＣモータの現在位置データを上位コントローラに送出する。そして、上位コントローラは、これら各ＤＣモータの現在位置データに基づいて、各第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２に対する新たな位置指令（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））を生成し、これを次の周期にインテリジェントＨＵＢ１０５に与える。
【００８６】
このようにしてこのロボット１においては、上位コントローラがインテリジェントＨＵＢ１０５を介して手部２３の容姿制御を行い得るようになされている。
【００８７】
（３−２）第１〜第６のアクチュエータ部１００１〜１００５、１０２の構成
ここで、第１〜第５のアクチュエータ１００１〜１００５においては、図２３に示すように、ギアボックス１２０に固定されたＤＣモータ１２１を動力源として有している。そしてＤＣモータ１２１の出力軸１２１Ａにはギア１２２が取り付けられ、当該ギア１２２がギアボックス１２０内の例えば冠歯車等でなるギア１２３と歯合している。
【００８８】
またギア１２３は、当該ギア１２３を同軸に貫通する回転軸１２４に固定されると共に、当該回転軸１２４はギアボックス１２０内において回転自在に枢支され、かつ当該回転軸１２４の両端部にはそれぞれ握締め用回転軸１２５及び開放用回転軸１２６が同軸に固定されている。
【００８９】
そして握締め用回転軸１２５の周側面には、第１のワイヤ１２７の一端側がＤＣモータ１２１を正転駆動したときに巻き取り得る方向に巻回されると共に、その先端部が固定されている。またこの第１のワイヤ１２７の他端側は、対応する第１〜第５の指部６０１〜６０５の内部腹面側を通って当該第１〜第５の指部６０１〜６０５の内部先端にその端部が固定されている。
【００９０】
これによりロボット１においては、第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５のＤＣモータ１２１を正転駆動して第１のワイヤ１２７を握締め用回転軸１２５の周側面に巻き取ることで、当該第１のワイヤ１２７により指先部６１１、６３１をその腹面側に引っ張るようにして、対応する第１〜第５の指部６０１〜６０５を屈曲するように駆動させることができるようになされている。
【００９１】
また開放用回転軸１２６の周側面には、第２のワイヤ１２８の一端部がＤＣモータ１２１を逆転駆動したときに巻き取り得る方向に巻回されると共に、その先端部が固定されている。またこの第２のワイヤ１２８の他端側は、対応する第１〜第５の指部６０１〜６０５の内部背面側を通って当該第１〜第５の指部６０１〜６０５の内部先端にその端部が固定されている。
【００９２】
これによりロボット１においては、第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５のＤＣモータ１２１を逆転駆動して第２のワイヤ１２８を開放用回転軸１２６の周側面に巻き取ることで、当該第２のワイヤ１２８により指先部６１１、６３１をその背面側に引っ張るようにして、対応する第１〜第５の指部１００１〜１００５を伸ばすように駆動させることができるようになされている。
【００９３】
さらに開放用回転軸１２６の端面には、位置検出センサ１３０を構成する環状の樹脂マグネット１３１が当該開放用回転軸１２６と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１３２が配置され、当該制御基板１３２における樹脂マグネット１３１と対向する所定位置に樹脂マグネット１３１と共に位置検出センサ１３０を構成する第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂが搭載されている。
【００９４】
このとき樹脂マグネット１３１は、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２のセンサ信号（以下、これを第１及び第２の位置検出信号と呼ぶ）に基づいて対応するＤＣモータ１２１の現在位置を検出し得るようになされている。
【００９５】
また制御基板１３２には、対応するＤＣモータ１２１を駆動制御する図２２について上述した第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５が形成されている。そして、この第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５には、上述のように上位コントローラからのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１３０（図２３（Ｂ））の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５は、このサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１２１を駆動制御するようになされている。
【００９６】
なおこの実施の形態の場合、第１及び第２のワイヤ１２７、１２８においては、常に一定のテンションをもって握締め用回転軸１２５又は開放用回転軸１２６に巻回されており、これにより例えば第１〜第５の指部６０１〜６０５にその屈曲可能な方向の外力が与えられたときに、これに応じて握締め用回転軸１２５又は開放用回転軸１２６が回転するようになされている。これによりこのロボット１においては、かかる外力が第１〜第５の指部６０１〜６０５に与えられたことを、対応する第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５が位置検出センサ１３０からの第１及び第２の位置検出信号に基づいて容易に認識し得るようになされている。
【００９７】
一方、第６のアクチュエータ１０２においては、図２４に示すように、筐体１４０内部の所定位置に固定された動力源としてのロール軸用のＤＣモータ１４１及びピッチ軸用のＤＣモータ１４２を有している。
【００９８】
この場合、ロール軸用のＤＣモータ１４１の出力軸１４１Ａにはギア１４３が固着されると共に、当該ギア１４３は、ギア１４４、当該ギア１４４と一体形成されたギア１４５、ギア１４６、当該ギア１４６と一体形成されたギア１４７、ギア１４８、当該ギア１４８と一体形成されたギア１４９及びギア１５０を順次介してロール軸用出力軸１５１と連結されている。
【００９９】
このときロール軸用出力軸１５１は、図２１からも明らかなように、ロボット１の前腕部に固定されており、かくしてＤＣモータ１４１を駆動することによって手部２３を全体としてロール方向に回転駆動することができるようになされている。
【０１００】
またピッチ軸用のＤＣモータ１４２の出力軸１４２Ａにはギア１５２が固定されると共に、当該ギア１５２は、ギア１５３、当該ギア１５３と一体形成されたギア１５４、ギア１５５、当該ギア１５５と一体形成されたギア１５６及びギア１５７を順次介してピッチ軸用出力軸１５８と連結されている。
【０１０１】
このときピッチ軸用出力軸１５８は、図２１からも明らかなように、手部２３の手部本体６２の後端に固定された第１の軸受け１５８Ａにより固定保持されている。また筐体１４０におけるピッチ軸用出力軸１５８との対向面には当該ピッチ軸用出力軸１５８と同軸に回転軸１６０が回転自在に設けられていると共に、当該回転軸１６０は、図２１からも明らかなように、手部２３の手部本体６２の後端に固定された第２の軸受け１５９Ｂにより固定保持されている。
【０１０２】
これによりこのロボット１においては、第６のアクチュエータ部１０２におけるＤＣモータ１４２を回転駆動することによって、手部２３を全体としてピッチ方向に回転駆動することができるようになされている。
【０１０３】
さらに第６のアクチュエータ部１０２においては、ロール軸用出力軸１５１の内面側に環状の樹脂マグネット１６２が当該ロール軸用出力軸１５１と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１６３が配置され、当該制御基板１６３における樹脂マグネット１６２と対向する所定位置に樹脂マグネット１６２と共に位置検出センサ１６１を構成する第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂが搭載されている。
【０１０４】
このとき樹脂マグネット１６２は、図２３について上述した樹脂マグネット１３１と同様に、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２のセンサ信号（以下、これを第１及び第２の位置検出信号と呼ぶ）に基づいて対応するＤＣモータ１４１の現在位置を検出し得るようになされている。
【０１０５】
また制御基板１６３には、図２２について上述した第６の制御装置１０４１が形成されている。そしてこの第６の制御装置１０４１には、上述のように上位コントローラからのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１６１（図２４（Ａ））の第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第６の制御装置１０４１は、かかるサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１４１を駆動制御するようになされている。
【０１０６】
これと同様にして、ピッチ軸用出力軸１５８の内面側には環状の樹脂マグネット１６５が当該ピッチ軸用出力軸１５８と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１６６が配置され、当該制御基板１６６における樹脂マグネット１６５と対向する所定位置に樹脂マグネット１６５と共に位置検出センサ１６７を構成する第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂが搭載されている。
【０１０７】
このとき樹脂マグネット１６５は、図２３について上述した樹脂マグネット１３１と同様に、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２の位置検出信号に基づいて対応するＤＣモータ１４２の現在位置を検出し得るようになされている。
【０１０８】
また制御基板１６６には、図２２について上述した第７の制御装置１０４２が形成されている。そしてこの第７の制御装置１０４２には、上述のように上位コントローラからのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１６７（図２４（Ａ））の第１及び第２のホール素子から出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第７の制御装置１０４２は、かかるサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１４２を駆動制御するようになされている。
【０１０９】
（３−３）第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２の構成
ここで第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２においては、図２５に示すように、制御基板１３２、１６３、１６６上に各種通信及び制御回路等が形成されたモータ制御用ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）１７０並びに第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂが搭載されると共に、当該制御基板１３２、１６３、１６６にモータ駆動回路１７１が形成されることにより構成されている。
【０１１０】
この場合、第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２では、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される上述の第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂと、後述のようにモータ駆動回路１７１により検出された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流値を表す駆動電流検出信号Ｓ２がモータ制御用ＬＳＩ１７０に与えられる。
【０１１１】
また、第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２においては、電源ラインＬＶｃｃ及びアースラインＬＧＮＤと、送信用及び受信用の２本のシリアル通信ラインＬＲＸＤ、ＬＴＸＤと、クロック入力用の１本の信号ラインＬＣＬＫとを有するケーブル１７２を通じて他の第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２又はインテリジェントＨＵＢ１０５（図２２）と接続されており、かくしてモータ制御用ＬＳＩ１７０がこのケーブル１７２を介して駆動電力を入力し、かつ他の第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２等を介して上位コントローラと交信することができるようになされている。
【０１１２】
そしてモータ制御用ＬＳＩ１７０は、このケーブル１７２等を介して上位コントローラから与えられるサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂからの第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂと、モータ駆動回路１７１からの駆動電流検出信号Ｓ２とに基づいて、当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加すべき駆動電流値を算出し、当該算出結果に基づき生成したＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号Ｓ３をモータ駆動回路１７１に出力するようになされている。
【０１１３】
かくしてモータ駆動回路１７１は、モータ制御用ＬＳＩ１７０から与えられるＰＷＭ信号Ｓ３に基づいて、対応する値の駆動電流ＩＤを対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加することにより当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動する。
【０１１４】
またこの際、モータ駆動回路１７１は、そのＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイルに流れる駆動電流の実際値を検出し、当該検出結果を上述のように駆動電流検出信号Ｓ２としてモータ制御用システムＬＳＩ１７０に送出する。
【０１１５】
このようにしてこのロボット１においては、モータ制御用ＬＳＩ１７０及びモータ駆動回路１７１からなる第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２によって、上位コントローラから与えられたサーボ指令に応じて対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動させ得るようになされている。
【０１１６】
（３−４）モータ制御用ＬＳＩ１７０及びモータ駆動回路１７１の構成
ここでモータ制御用ＬＳＩ１７０においては、図２６に示すように、演算処理ブロック１８０と、レジスタ１８１と、電流制御部１８９を構成する減算器１８２、電流比例ゲイン乗算器１８３、ＰＷＭ変換ブロック１８４、位置検出ブロック１８５並びに第１及び第２のアナログ／ディジタル変換回路１８６、１８７とから構成されている。
【０１１７】
そして、このモータ制御用ＬＳＩ１７０では、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂ（図２５）から供給される第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂが第２のアナログ／ディジタル変換回路１８８においてディジタル変換され、得られた第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂが位置検出ブロック１８５に与えられる。
【０１１８】
位置検出ブロック１８５は、供給される第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに基づいて、対応する第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５（図２３）内のＤＣモータ１２１（図２３）の現在位置、又は第６のアクチュエータ部１０２（図２４）内の対応するＤＣモータ１４１、１４２（図２４）の回転位置を検出し、かくして得られた上述の現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））（図２２）をレジスタ１８１に格納する。
【０１１９】
演算処理ブロック１８０は、このレスジタ１８１に格納された現在位置データを読み出し、当該読み出した現時位置データと、上位コントローラから与えられるサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）とに基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２（図２５）の出力軸を指定された回転角度にまで回転駆動させるためのトルクを発生させるために必要な電流の目標値（以下、これを目標電流値と呼ぶ）Ｉ０を算出し、得られた目標電流値Ｉ０をレジスタ１８１に格納する。
【０１２０】
一方、レジスタ１８１に格納された目標電流値Ｉ０は減算器１８２により読み出される。このとき減算器１８２には、モータ駆動回路１７１（図２５）から与えられる上述の駆動電流検出信号Ｓ２を第１のアナログ／ディジタル変換回路１８６においてディジタル変換してなる駆動電流検出データＤ３が与えられる。
【０１２１】
かくして減算器１８２は、目標電流値Ｉ０から駆動電流検出データＤ３に基づき得られるそのときの実際のＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流の検出値を減算し、得られた目標電流値Ｉ０に対する差分を表す差分電流値データＤ４を電流比例ゲイン乗算器１８３に送出する。
【０１２２】
電流比例ゲイン乗算器１８３は、差分電流値データＤ４に対し、かかる差分を「０」に収束させるための所定の電流比例ゲインＧｐを乗算し、かくして得られた実際にＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加すべき駆動電流の目標値（以下、これを印加電流目標値と呼ぶ）Ｉ１をＰＷＭ変換ブロック１８４に送出する。
【０１２３】
ＰＷＭ変換ブロック１８４は、供給される印加電流目標値Ｉ１をＰＷＭ変調し、得られたＰＷＭ信号Ｓ３を上述のようにモータ駆動回路１７１に送出する。このときＰＷＭ変換ブロック１８４及びモータ駆動回路１７１間は、第１及び第２の信号ラインにより接続されており、ＰＷＭ変換ブロック１８４は、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を正転駆動するときにはＰＷＭ信号Ｓ３を第１の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出すると共に、ＰＷＭ信号Ｓ３における論理「１」レベルの信号（以下、これを基準信号と呼ぶ）Ｓ４を他方の第２の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出する。
【０１２４】
またＰＷＭ変換ブロック１８４は、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を逆転駆動するときにはＰＷＭ信号Ｓ３を第２の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出すると共に、基準信号を第１の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出する。
【０１２５】
モータ駆動回路１７１においては、図２７に示すように、２個の増幅器１９０Ａ、１９０Ｂからなるゲートドライブ回路１９１と、２個のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型ＮチャンネルＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１９２１、１９２２及び２個のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３、１９２４がブリッジ状に接続されてなるインバータ回路１９３とから構成されている。
【０１２６】
そしてモータ駆動回路１７１では、第１の信号ラインが第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４のゲートと、ゲートドライブ回路１９１の第１の増幅器１９０Ａを介してインバータ回路１９３の第１のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２１のゲートとにそれぞれ接続されると共に、第２の信号ラインが第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３のゲートと、ゲートドライブ回路１９１の第２の増幅器１９０Ｂを介してインバータ回路１９３の第２のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２２のゲートとにそれぞれ接続されている。
【０１２７】
またこのモータ駆動回路１７１では、第１のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２１及び第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３の接続中点と、第２のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２２及び第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４の接続中点とがそれぞれ対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２内のコイルと接続されている。
【０１２８】
これによりモータ駆動回路１７１においては、第１又は第２の信号ラインを介してＰＷＭ変換ブロックから与えられるＰＷＭ信号Ｓ３をインバータ回路１９３においてアナログ波形の駆動電流に変換し、これをかかる対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイルに駆動電流として供給することができるようになされている。
【０１２９】
またモータ駆動回路１７１においては、第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３のソース及びグランド間と、第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４のソース及びグランド間とにそれぞれ第１及び第２の電流検出用チップ抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続されている。
【０１３０】
そして、この第１の電流検出用チップ抵抗Ｒ１及び第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３の接続中点と、第２の電流検出用チップ抵抗Ｒ２及び第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４の接続中点とがそれぞれ差動増幅器１９４を介してモータ制御用ＬＳＩ１７０（図２６）と接続されており、これによりモータ駆動回路１７１により検出された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流の検出結果を上述のように駆動電流検出信号Ｓ２としてモータ制御用ＬＳＩ１７０に供給し得るようになされている。
【０１３１】
（３−５）モータ制御用ＬＳＩ１７０の各処理ブロックの具体的構成
次に、モータ制御用ＬＳＩ１７０の演算処理ブロック１８０、位置検出ブロック１８５、ＰＷＭ変換ブロック１８４について、それぞれその構成を詳細に説明する。
【０１３２】
（３−５−１）演算処理ブロック１８０の詳細構成
演算処理ブロック１８０においては、図２６に示すように、ＣＰＵ２００と、各種プログラムが格納されたＲＯＭ２０１と、ＣＰＵ２００のワークメモリとしてのＲＡＭ２０２と、汎用のパラレル通信に対応したパラレル通信用入出力回路２０３と、ディジーチェーン接続された他の第１〜第７の制御装置１００１〜１０３５、１０４１、１０４２（図２２）等との間の入出力インターフェース回路でなるシリアル通信用入出力回路２０４と、サーボ割込みのための１〔ｍｓ〕周期のサーボ割込信号Ｓ１０及びＰＷＭ周期である５０〔μｓ〕周期のパルス信号Ｓ１１を発生するカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５と、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５からサーボ割込信号Ｓ１０が正しく発生されているかをＣＰＵ２００が判断するための１〔ｍｓ〕周期以上の所定周期の基準信号でなるウォッチドッグ信号Ｓ１２を発生するウォッチドッグ信号発生回路２０６とがＣＰＵバス２０７を介して相互に接続されることにより構成されている。
【０１３３】
そしてＣＰＵ２００は、シリアル通信用入出力回路２０４を介してディジーチェーン接続された他の第１〜第７の制御装置１００１〜１０３５、１０４１、１０４２（図２２）等から電源電圧Ｖｃｃ（図２７）が供給されると、まずＲＯＭ２０１に格納された初期プログラムに基づいて、各種制御ゲインの初期設定処理等の立上り処理を実行する。
【０１３４】
またＣＰＵ２００は、この後、この結果としてカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられるサーボ割込み信号Ｓ１０に基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するためのモータ回転制御処理を１〔ｍｓ〕毎に実行する。
【０１３５】
（３−５−２）位置検出ブロック１８５の詳細構成
次に、位置検出ブロック１８５の構成を詳細に説明する。なおその前提として、先に第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５における位置検出センサ１３０（図２３）及び第６のアクチュエータ部１０２における各位置検出センサ１６１、１６７（図２４）の構成について説明する。
【０１３６】
各位置検出センサ１３０、１６１、１６７においては、図２８に示すように、樹脂マグネット１３１、１６２、１６５がその周方向に沿って磁束密度φ（θｍ）が次式
【０１３７】
【数１】
【０１３８】
のように変化するように着磁されている。なお、この（１）式において、φ０は最大磁束密度を表し、θｍは磁束密度が０となる基準位置Ｐ０からの回転角度を示す。
【０１３９】
一方、位置検出センサ１３０、１６１、１６７の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂ（図２３、図２４）は、それぞれ図２９に示すように、樹脂マグネット１３１、１６２、１６５と対向し、かつ当該樹脂マグネット１３１、１６２、１６５と同心円上のπ／２だけ回転角度がずれた位置に位置するように制御基板１３２、１６３、１６６（図２３、図２４）に搭載されている。
【０１４０】
そして、このように配置された第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される上述の第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂは、図３０に示すように、センサゲインをＧ０、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂの位置における最大磁束密度をφ１とし、上述のθｍを用いて、それぞれ次式
【０１４１】
【数２】
【０１４２】
【数３】
【０１４３】
のように表すことができる。
【０１４４】
従って、これら第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂに基づいて、以下の手順により樹脂マグネット１３１、１６２、１６５の回転角度θｍを求めることができる。
【０１４５】
すなわち、まずその初期値を０として回転角度演算値θｘを設定し、次式
【０１４６】
【数４】
【０１４７】
を演算する。
【０１４８】
そしてＥθｘ＝０とならない場合には、θｘを次式
【０１４９】
【数５】
【０１５０】
により算出する。ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインをそれぞれ示し、共に正の定数である。
【０１５１】
この算出したθｘを用いて（４）式を再び演算し、この後Ｅθｘ＝０となるまでこれを繰り返す。この結果Ｅθｘはゼロ値に収束してゆき、このときθｘが次式
【０１５２】
【数６】
【０１５３】
として与えられる。
【０１５４】
従って、この（６）式と、（５）式により算出されるθｘとに基づいて、次式
【０１５５】
【数７】
【０１５６】
のように樹脂マグネットの回転角度θｍを求めることができる。なお（６）式及び（７）式において、Ｎは０以上の整数を表す。
【０１５７】
かかる原理に基づいて位置検出ブロック１８５は、図３１に示すように構成されており、位置検出センサ１３０、１６１、１６７の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを第２のアナログ／ディジタル変換回路１８７によりディジタル変換してなる第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂをそれぞれ第１及び第２の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂに入力する。
【０１５８】
このとき第１及び第２の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂには、それぞれ後述のように先行して算出した回転角度演算値θｘの余弦値（ｃｏｓθｘ）又は正弦値（ｓｉｎθｘ）が第１及び第２の関数変換部２１４Ａ、２１４Ｂから与えられる。
【０１５９】
かくして第１の乗算器２１０Ａは、第１の位置検出データＤ１Ａ及び回転角度演算値θｘの余弦値（ｃｏｓθｘ）を乗算し、乗算結果を減算器２１１に送出する。また第２の乗算器２１０Ｂは、第２の位置検出データＤ１Ｂ及び回転角度演算値θｘの及び正弦値（ｓｉｎθｘ）を乗算し、乗算結果を減算器２１１に送出する。
【０１６０】
減算器２１１は、供給される第１の乗算器２１０Ａの乗算結果から第２の乗算器２１０Ｂの乗算結果を減算することにより（４）式で与えられる演算結果を得、これを第３の乗算器２１２に送出する。
【０１６１】
そしてこの乗算結果には、この後第３の乗算器２１２において、Ｓをラプラス演算子として、次式
【０１６２】
【数８】
【０１６３】
で与えられる積分ゲイン及び比例ゲインＫｒが順次乗算され、その後第４の乗算器２１３において１／Ｓ（Ｓはラプラス演算子）が乗算される。
【０１６４】
この結果、第４の乗算器２１３における乗算結果として回転角度演算値θｘが得られ、これが第１及び第２の関数演算器２１４Ａ、２１４Ｂに与えられる。そして第１及び第２の関数演算器２１４Ａ、２１４Ｂは、供給される回転角度演算値θｘの正弦値（ｓｉｎθｘ）及び余弦値（ｃｏｓθｘ）をそれぞれ演算し、演算結果を上述のように第２又は第１の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂに与える。
【０１６５】
一方、第４の乗算器２１３から出力される回転角度演算値θｘは、レジスタ１８１（図２６）に格納される。そしてこの回転角度演算値θｘは、この後演算処理ブロック１８０により読み出され、上述のように対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置を表す現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））として当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の制御に利用される。
【０１６６】
なお位置検出ブロック１８５における上述のような回転角度演算値θｘの演算処理は、演算処理ブロック１８０のカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられるパルス信号Ｓ１１に基づいて行われる。従って、この位置検出ブロック１８５から出力される回転角度演算値θｘは、パルス信号Ｓ１１の周期である５０〔μｓ〕毎に更新されることとなる。
【０１６７】
（３−５−３）ＰＷＭ変換ブロック１８４の詳細構成
ＰＷＭ変換ブロック１８４においては、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される乗算結果に基づいて、５０〔μｓ〕周期のパルスのパルス幅を制御することにより、ＰＷＭ変調信号Ｓ３及び基準信号Ｓ４を生成し、これらをモータ駆動回路１７１（図２５）に送出する。
【０１６８】
実際上、ＰＷＭ変換ブロック１８４は、図３１に示すように、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される印加電流目標値Ｉ１（図２６）を図示しない内部レジスタにセットし、印加電流目標値Ｉ１が正のときには、当該印加電流目標値Ｉ１を演算処理ブロック１８０（図２６）のカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられる、５０〔μｓ〕周期のＰＷＭパルス信号Ｓ１１の立上りエッジ毎に第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａ内のダウンカウンタ（図示せず）にセットする。
【０１６９】
そしてこのダウンカウンタは、演算処理ブロック１８０のＣＰＵクロック（０．１〔μｓ〕）の立上りエッジ毎にカウンタ値を減少させてゼロ値で停止する。従って、第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａの出力は、ダウンカウンタのカウント値がゼロ値になるまで出力が論理「１」レベル、カウンタ値がゼロ値となってからは論理「０」レベルとなる。
【０１７０】
また次のＰＷＭパルス信号Ｓ１１の立上りエッジで再びレジスタに格納された印加電流目標値Ｉ１が第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａのダウンカウンタに再びセットされて上述の処理が繰り返される。
【０１７１】
従って、第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａからは、レジスタに格納される印加電流目標値Ｉ１が更新されるまで、当該印加電流目標値Ｉ１に比例した一定のパルス幅ＴｏｎのＰＷＭ信号Ｓ３が出力され、第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂからは、論理「０」レベルの基準信号Ｓ４が出力される。
【０１７２】
一方、ＰＷＭ変換ブロック１８４においては、印加電流目標値Ｉ１が負であった場合にはその絶対値を演算して正の整数に変換した後、この印加電流目標値Ｉ１を第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂ内のダウンカウンタ（図示せず）にセットする。
【０１７３】
この結果このときには、第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂからは、上述の第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａと同様にして、レジスタに格納される印加電流目標値Ｉ１が更新されるまで、当該印加電流目標値Ｉ１に比例した一定のパルス幅ＴｏｎのＰＷＭ信号Ｓ３が出力される。またこのとき第１のＰＷＭ信号発生回路２２０Ａからは、論理「１」レベルの基準信号Ｓ４が出力される。
【０１７４】
このようにしてＰＷＭ変換ブロック１８４においては、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される演算結果の印加電流目標値Ｉ１に応じたパルス幅のＰＷＭ信号Ｓ３及び基準信号Ｓ４を生成し、これをモータ駆動回路１７１に送出し得るようになされている。
【０１７５】
（４）演算処理ブロック１８０におけるソフトウェア制御
（４−１）ソフトウェア制御の一連の流れ
次に、演算処理ブロック１８０におけるソフトウェア制御について説明する。
【０１７６】
演算処理ブロック１８０のＣＰＵ２００（図２６）は、図３３に示すデータ処理手順に従って、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動制御するための各種処理を実行する。
【０１７７】
すなわちＣＰＵ２００は、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５（図２６）からサーボ割込信号Ｓ１０が与えられるごとにこのデータ処理手順を実行し、まずシリアル通信用入出力回路２０４（図２６）を制御することにより、上位コントローラからインテリジェントＨＵＢ１０５（図２２）等を介して与えられる上述のサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）やこれ以外の各種コマンドを受信させ、これをＲＡＭ２０２（図２６）に格納する（ステップＳＰ１）。
【０１７８】
次いでＣＰＵ２００は、このＲＡＭ２０２に格納したサーボ指令や各種コマンドに対し、例えばデータフォーマット変換処理等の所定のデータ受信処理を施す（ステップＳＰ２）。因みに、上位コントローラからのサーボ指令等は２〔ｍｓ〕ごとに与えられるのに対し、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５からのサーボ割込信号Ｓ１０は１〔ｍｓ〕ごとに与えられるため、上述のようなステップＳＰ１及びステップＳＰ２における受信処理はこのデータ処理手順の実行の２回に１回の割合で行われることとなる。
【０１７９】
続いてＣＰＵ２００は、かかるデータ受信処理により得られた２〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））と、このときＲＡＭ２０２に格納されている先行して得られた対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））（図２２）とに基づいて、当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の１〔ｍｓ〕ごとの目標位置を表すサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）を生成する（ステップＳＰ３）。
【０１８０】
なお、ＣＰＵ２００は、電源投入時等の上位コントローラから未だサーボ指令等が与えられていない初期時には、当該サーボ指令に代えて、予めＲＯＭ２０１（図２６）に格納されたシステム初期設定値を読み出し、当該システム設定値に基づいて同様の処理を実行する。
【０１８１】
またＣＰＵ２００は、かかるサーボ指令に代えて、例えば上位コントローラから電流比例ゲイン乗算器１８３（図２６）について上述した電流比例ゲインＧＰや、位置検出ブロック１８５（図２６）の（２）式について上述したセンサゲインＧ０、後述するコンプライアンス制御に関するコンプライアンスゲインＫｃｍｐ等の制御ゲインを変更すべきコマンドが与えられたときには、当該コマンドに応じてＲＡＭ２０２に格納されている対応する制御ゲインを変更する。
【０１８２】
一方、ＣＰＵ２００は、上述のようにして１〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）を生成すると、当該サーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、このとき位置検出ブロック１８５から与えられる現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））とに基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するための回転制御処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ２００は、かかる回転制御処理として、サーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））とに基づいて、図２６について上述した電流指令値Ｉ０を算出し、これをレジスタ１８１に格納する（ステップＳＰ４）。
【０１８３】
またＣＰＵ２００は、これと共にかかる位置検出ブロック１８５からの現在位置データや、後述のようなコンプライアンス制御処理において得られた誤差ｅ（図３４）等の内部変数のデータ（以下、モータ内部変数データと呼ぶ）をＲＡＭ２０２（図２６）に格納する。
【０１８４】
そしてＣＰＵ２００は、この後このＲＡＭ２０２に格納された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置データ及びモータ内部変数データ等を外部に送信するためのデータ変換処理等の所定のデータ送信処理を実行し、得られたデータ送信処理後の現在位置データやモータ内部変数データをＲＡＭ２０２に格納する（ステップＳＰ５）。
【０１８５】
そしてＣＰＵ２００は、この後シリアル通信入出力回路２０４（図２６）を制御することにより、かかるＲＡＭ２０２に格納されたデータ送信処理後の現在位置データやモータ内部変数データをディジーチェーン接続された他の第２〜第７の制御装置１０３２〜１０３７、１０４１、１０４２又はインテリジェントＨＵＢ１０５に送信する（ステップＳＰ６）。
【０１８６】
このようにして演算処理ブロック１８０においては、上位コントローラからの指令やコマンドに基づいて、対応する各種処理を実行するようになされている。
【０１８７】
（４−２）回転制御処理の具体的内容
ここで、図３３について上述したデータ処理手順のステップＳＰ４での回転制御処理時におけるＣＰＵ２００の具体的な処理内容について説明する。
【０１８８】
ＣＰＵ２００は、かかる回転制御処理時、上位コントローラからのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））に基づき生成した１〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、位置検出ブロック１８５からの現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））とに基づいて、位置制御処理とコンプライアンス制御処理とを並列的に同時に実行することにより電流目標値Ｉ０を生成する。
【０１８９】
因みに、位置制御とは、１〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）である目標とする回転角度と、現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））に基づき得られる実際の回転角度とを比較して、その誤差に基づき対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加する駆動電流を制御することにより、かかる誤差を「０」に収束させる制御をいう。
【０１９０】
またコンプライアンス制御とは、アクチュエータに外力が与えられたときに、当該外力の大きさと、アクチュエータの変位量とが比例関係となるようにアクチュエータの変位量を制御することをいう。そしてこのときの比例定数をコンプライアンスゲインといい、当該コンプライアンスゲインが「０」であるとき外力があっても変位量が「０」、つまり高剛性となる。またコンプライアンスゲインが「１」であるとき外力と変位量が一致し、外力で容易に変化させられる低剛性となる。このようにコンプライアンスゲインを調整することにより外力に応じた変位量が制御され、例えばロボット１が対象物を把持する際の柔らかさを制御することができる。こうした柔らかさを制御する方法がコンプライアンス制御である。
【０１９１】
そしてＣＰＵ２００は、かかる位置制御処理及びコンプライアンス制御処理を同時並列的に実行することにより、予め設定されたコンプライアンスゲインに応じた剛性で手部２３の容姿制御を行う。
【０１９２】
実際上、ＣＰＵ２００は、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転制御処理時、図３４に示すように、１〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、このとき位置検出ブロック１８５から与えられるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））との差分を計算し（ステップＳＰ１０）、その差分に位置比例ゲインＫａ（本実施の形態においては「４０００」）を乗算することにより対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を実際に駆動制御するための電流目標値Ｉ０´を算出する（ステップＳＰ１１）。
【０１９３】
またＣＰＵ２００は、これと同時並列的にそのＤＣモータ１２１、１４１、１４２と同じ特性の数学モデルによるモータのそのときの回転位置を演算し（ステップＳＰ１２）、これら実際のＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置と数学モデルによるモータの回転位置との誤差ｅを計算する（ステップＳＰ１３）。なお、本実施の形態においては、ラプラス演算子をＳとして、サーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）に次式
【０１９４】
【数９】
【０１９５】
を乗算することにより数学モデルによるモータのそのときの回転位置を算出する。
【０１９６】
そしてこのようにして得られた上述の誤差ｅは、そのとき対応する第１〜第５のアクチュエータ部１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２における対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の出力軸に与えられる外力Ｆｄの大きさと比例するため、この誤差ｅに基づいて外力を推定することができる。
【０１９７】
そこでＣＰＵ２００は、かかる誤差ｅに外力推定値Ｆｄ′を算出するための所定の推定ゲインＫｔｌと、予め設定されたコンプライアンスゲインＫｃｍｐとを乗算することにより外力に比例したコンプライアンス制御のための電流調整値Ｉ０″を算出する（ステップＳＰ１４）。
【０１９８】
そしてＣＰＵ２００は、この後実モデルにおける上述の電流目標値Ｉ０´と、かかる演算により得られた電流調整値Ｉ０″とを加算することにより最終的な電流目標値Ｉ０を得（ステップＳＰ１５）、これを上述のようにレジスタ１８１（図２６）に格納する。
【０１９９】
このようにしてＣＰＵ２００は、予め設定されたコンプライアンスゲインＫｃｍｐに応じた剛性で手部２３の回転を制御し得るようになされ、これによりコンプライアンスゲインＫｃｍｐを調整することで、例えば対象物を把持する際に第１〜第５の指部６０１〜６０５を適切な圧力で当該対象物に接触させ得るようになされている。
【０２００】
（５）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、このロボット１では、手部２３における第１〜第５の指部６０１〜６０５が高い硬度を有する骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、低い硬度を有する柔軟層７４、８５及びこれらの間の硬度を有する表面層７５、８６の３層構造となっているため、対象物を把持等する際に、柔軟層７４、８５及び表面層７５、８６の硬度に応じて第１〜第５の指部６０１〜６０５の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させることができ、その分対象物を確実に把持等することができる。
【０２０１】
またこのように第１の指部６０１が第１及び第２の骨格層７０１、７０２、柔軟層７４及び表面層７５の３層構造となっているため、第１の指部６０１の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐えることができる。
【０２０２】
さらにこのロボット１では、第１〜第５の指部６０１〜６０５の動力源であるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転位置を検出する位置検出センサ１３０、１６１、１６７を設け、当該位置検出センサ１３０、１６１、１６７の検出結果に基づいて対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転をコンプライアンス制御するようにしているため、コンプライアンスゲインＫｃｍｐを調整することで、対象物を把持する際に第１〜第５の指部６０１〜６０５を適切な圧力で当該対象物に接触させることができる。
【０２０３】
従って、このロボット１では、かかる制御を行うに際して第１〜第５の指部６０１〜６０５に対する圧力センサの配設や、当該圧力センサからの配線は不要であり、その分手部２３の構成の煩雑化及び大型化を回避しながら、対象物を確実かつ適切に把持することができる。
【０２０４】
以上の構成によれば、手部２３における第１〜第５の指部６０１〜６０５を高い硬度を有する骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、低い硬度を有する柔軟層７４、８５及びこれらの間の硬度を有する表面層７５、８６の３層構造とするようにしたことにより、対象物を把持等する際に、柔軟層７４、８５及び表面層７５、８６の硬度に応じて第１〜第５の指部６０１〜６０５の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させて、対象物を確実に把持等することができると共に、第１の指部６０１が第１及び第２の骨格層７０１、７０２、柔軟層７４及び表面層７５の３層構造となっているため、第１の指部６０１の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐えることができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得るロボットを実現できる。
【０２０５】
また第１〜第５の指部６０１〜６０５の動力源であるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転位置を検出する位置検出センサ１３０、１６１、１６７を設け、当該位置検出センサ１３０、１６１、１６７の検出結果に基づいて対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転をコンプライアンス制御するようにしたことにより、コンプライアンスゲインＫｃｍｐを調整することで、対象物を把持する際に第１〜第５の指部６０１〜６０５を適切な圧力で当該対象物に接触させることができ、かくして手部２３の構成の煩雑化及び大型化を回避しながら、対象物を確実かつ適切に把持し得るロボットを実現できる。
【０２０６】
（６）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１のように構成された２足歩行型のロボット１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成のロボット装置に広く適用することができる。
【０２０７】
また上述の実施の形態においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５において、αゲル、ソルボセイン又は発泡ウレタン等の硬度がＨｓ０の柔軟材により柔軟層８５を形成し、硬度がＨｓ４０〜６０程度の例えばゴム、ＰＣＶ又はパリウレタン等の屈曲性のある材料を用いて表面層８６を形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、表面層７５、８６及び柔軟層７４、８５の順番で硬度が順次高くなり、かつ表面層７５、８６がある程度の耐磨耗性を有するようにするのであれば、骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、表面層７５、８６及び柔軟層７４、８５の硬度や材料としては、これ以外の硬度や材料を選択するようにしても良い。
【０２０８】
さらに上述の実施の形態においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５を骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、柔軟層７４、８５及び表面層７５、８６の３層構造とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、すくなくともこれら３層を有するのであれば、全体として４層以上の構造とするようにしても良い。
【０２０９】
さらに上述の実施の形態においては、指紋部８７の凹凸パターンを、同心円状の複数の凹凸とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の形態の凹凸パターンを広く適用することができる。
【０２１０】
さらに上述の実施の形態においては、ロボット１の手部２３を第１〜第５の指部６０１〜６０５を有する５指構造とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、５本以外の数の指部を有するようにしても良い。
【０２１１】
さらに上述の実施の形態においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５のうち、第２〜第５の指部６０２〜６０５を指先部６２１、中指部６２２及び指元部６２４の３つの部位により構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第２〜第５の指部６０２〜６０５についても例えば第１の指部６０１のように、指先部及び指元部の２つの部位により構成するようにしても良い。
【０２１２】
さらに上述の実施の形態においては、第１〜第６のアクチュエータ部１００１〜１００５、１０２において、ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転位置を検出するセンサ手段としての位置検出センサ１３０、１６１、１６７を図２８について上述したような着磁パターンで着磁された樹脂マグネット１３１、１６２、１６５と、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂとにより構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を広く適用することができる。
【０２１３】
さらに上述の実施の形態においては、第１〜第６のアクチュエータ部１００１〜１００５、１０２において、外部（上位コントローラ）からの指令に応じてＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御する制御手段としての第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２（図２２）を図２５〜図３４について上述したように構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を広く適用することができる。
【０２１４】
さらに上述の実施の形態においては、図３４について上述したように、ＣＰＵ２００が位置検出ブロック１８５により検出されたＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在の回転位置を表す現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））に基づいて第１〜第５の指部６０１〜６０５に与えられる外力Ｆｄの大きさと、当該外力ＦｄによるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転位置の変位量とが比例関係となるように、ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、回転位置以外の例えば速度や加速度等の現在のＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転状態に基づいて第１〜第５の指部６０１〜６０５に与えられる外力Ｆｄの大きさと、当該外力ＦｄによるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転状態の変位量とが比例関係となるように、ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するようにしても良い。
【０２１５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、ロボット装置の指部が、第１の硬度を有する骨格層と、骨格層を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、柔軟層を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とを有するようにしたことにより、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させながら、当該指部の耐久性を向上させることができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置の手構造を実現できる。
【０２１６】
また本発明によれば、ロボット装置において、その指部が、第１の硬度を有する骨格層と、骨格層を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、柔軟層を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とを有するようにしたことにより、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させながら、当該指部の耐久性を向上させることができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置を実現できる。
【０２１７】
さらに本発明によれば、ロボットの手の駆動装置において、指部を駆動する動力源としてのモータと、外部からの指令に応じてモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段とを設け、制御手段が、センサ手段の検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにしたことにより、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得る駆動装置を実現できる。
【０２１８】
さらに本発明によれば、ロボットの当該手の駆動方法において、指部を駆動する駆動源としてのモータの回転状態を検出する第１のステップと、当該検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御する第２のステップとを設けるようにしたことにより、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得る駆動方法を実現できる。
【０２１９】
さらに本発明によれば、ロボット装置において、指部を駆動する動力源としてのモータと、外部からの指令に応じてモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段とを設け、制御手段が、センサ手段の検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにしたことにより、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態によるロボットの外観構成を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態によるロボットの外観構成を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態によるロボットの外観構成の説明に供する斜視図である。
【図４】ロボットの内部構造の説明に供するブロック図である。
【図５】ロボットの内部構成の説明に供するブロック図である。
【図６】ロボットの手部の外観構成を示す略線的な正面図及び側面図である。
【図７】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図８】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図９】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図１０】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図１１】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図１２】手本体部の説明に供する略線的な正面図、Ａ１−Ａ１´断面図、Ａ２−Ａ２´断面図である。
【図１３】第１の指部の構成を示す略線的な側面図、背面図及び断面図である。
【図１４】第２〜第５の指部の構成を示す略線的な側面図、背面図及び断面図である。
【図１５】指先の構造の説明に供する断面図である。
【図１６】指先の形状の説明に供する略線的な側面図及び正面図である。
【図１７】紙を掴む動作の説明に供する略線的な側面図である。
【図１８】指紋部の説明に供する略線的な側面図である。
【図１９】把持及び摘みの動作の説明に供する略線的な側面図である。
【図２０】２次元バーコードを示す略線図である。
【図２１】手部の駆動制御系のシステム構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図２２】インテリジェントＨＵＢ並びに第１〜第７の制御装置の接続関係の説明に供するブロック図である。
【図２３】第１〜第５のアクチュエータ部の構成を略線的に示す正面図及び側面図である。
【図２４】第６のアクチュエータ部の構成を略線的に示す正面図及び側面図である。
【図２５】第１〜第７の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２６】モータ制御用ＬＳＩの構成を示すブロック図である。
【図２７】モータ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２８】樹脂マグネットの着磁パターンの説明に供する概念図である。
【図２９】樹脂マグネットと第１及び第２のホール素子との位置関係を示す略線図である。
【図３０】第１及び第２の位置検出信号の説明に供する波形図である。
【図３１】位置検出ブロックの構成を示すブロック図である。
【図３２】ＰＭＷ変換ブロックの説明に供する概念図である。
【図３３】演算処理ブロックにおけるソフトウェア制御の説明に供する概念図である。
【図３４】演算処理ブロックにおけるＤＣモータの回転制御の説明に供するブロック図である。
【符号の説明】
１……ロボット、６０１〜６０５……指部、６２……手本体部、６２Ａ……手の平面、７０１、７０２、８０１〜８０３……骨格層、７４、８５……柔軟層、７５、８６……表面層、８７……指紋部、８７Ａ……窪み部、９２……爪、１００１〜１００５、１０２……アクチュエータ部、１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２……制御装置、１０５……インテリジェントＨＵＢ、１２１、１４１、１４２……ＤＣモータ、１３０、１６１、１６７……位置検出センサ、１７０……モータ制御用ＬＳＩ、１８０……演算処理ブロック、１８５……位置検出ブロック、１８９……電流制御部、２００……ＣＰＵ、Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ……位置検出信号、Ｓ３……ＰＷＭ信号、Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ）……位置指令、Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ）、Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´……サーボ指令、Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ）……現在位置データ。
【発明の属する技術分野】
本発明はロボット装置の手構造及びロボット装置並びに駆動装置及び駆動方法に関し、例えばヒューマノイドタイプのロボット装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人間の形態を模したヒューマノイドタイプのロボット装置の研究開発が多くの企業や各種研究機関において行われている。
【０００３】
この場合、この種のロボット装置においては、各種作業を行う上で『手』の構造は非常に重要であり、より人間に近い動きを望む場合、対象物を掴む、摘む又は握るといった複雑な動作を確実に行い得る構造であることが要求され、またその動きにも各種の工夫が要求される。
【０００４】
なお、従来、ロボットの手の構造として、その表面に所定パターンの隆線（突条）を形成することにより、把持能力を向上させ得るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特表平９−５０６５３２号（特願平７−５１６７９４号）公報 （第１０頁、図９）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のロボットにおいては、手に設けられる指部が単層構造であり、対象物を掴む等する際の指部の変位量がその材質の特性に依存していた。この場合、ロボットが対象物を確実に掴む等できるようにするためには、把持する際の対象物と指部との密着性を高くすることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、ロボットの指部の材質を変位量の多いものにすると表面に傷がつきやすく、長期使用に耐え得ない問題があり、また、これを避けるために指部の材質を変位量の多いものにすると対象物及び指部間の密着性が悪くなって当該対象物の確実な把持等を行い難くなる問題があった。
【０００８】
一方、ロボットが対象物を把持するに際しては、その対象物を破壊せずかつ当該対象物を確実に把持できる程度の圧力で指部を当該対象物に接触させる必要がある。
【０００９】
このため従来では、かかる把持時における各指部の動作を制御する方法として、各指部における対象物との接触位置に圧力センサをそれぞれ設け、対象物を把持する際に圧力センサによって検出される圧力が所定の値となるように各指部の動作を制御する方法が提案されていた。
【００１０】
しかしながら、この方法によると、各指部における対象物との接触位置に圧力センサをそれぞれ設ける必要があるため、当該接触位置からの配線や、指部の大きさに応じた圧力センサが必要となり、その分ロボットの手の構成が煩雑化及び大型化し、小型ロボットへの応用が困難な問題があった。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置の手構造及びロボット装置並びに駆動装置及び駆動方法を提案しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、ロボット装置の手構造において、指部が、第１の硬度を有する骨格層と、骨格層を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、柔軟層を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とを有するようにした。
【００１３】
この結果、このロボット装置の手構造によれば、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させながら、当該指部の耐久性を向上させることができる。
【００１４】
また本発明においては、ロボット装置において、その指部が、第１の硬度を有する骨格層と、骨格層を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、柔軟層を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とを有するようにした。
【００１５】
この結果、このロボット装置によれば、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させながら、当該指部の耐久性を向上させることができる。
【００１６】
さらに本発明においては、ロボットの手の駆動装置において、指部を駆動する動力源としてのモータと、外部からの指令に応じてモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段とを設け、制御手段が、センサ手段の検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにした。
【００１７】
この結果、この駆動装置によれば、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができる。
【００１８】
さらに本発明においては、ロボットの当該手の駆動方法において、指部を駆動する駆動源としてのモータの回転状態を検出する第１のステップと、当該検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御する第２のステップとを設けるようにした。
【００１９】
この結果、この駆動方法によれば、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができる。
【００２０】
さらに本発明においては、ロボット装置において、指部を駆動する動力源としてのモータと、外部からの指令に応じてモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段とを設け、制御手段が、センサ手段の検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにした。
【００２１】
この結果、このロボット装置によれば、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００２３】
（１）本実施の形態によるロボットの構成
図１及び図２において、１は全体として本実施の形態による２足歩行型のロボットを示し、胴体部ユニット２の上部に頭部ユニット３が配設されると共に、当該胴体部ユニット２の上部左右にそれぞれ同じ構成の腕部ユニット４Ａ、４Ｂがそれぞれ配設され、かつ胴体部ユニット２の下部左右にそれぞれ同じ構成の脚部ユニット５Ａ、５Ｂがそれぞれ所定位置に取り付けられることにより構成されている。
【００２４】
胴体部ユニット２においては、体幹上部を形成するフレーム１０及び体幹下部を形成する腰ベース１１が腰関節機構１２を介して連結することにより構成されており、体幹下部の腰ベース１１に固定された腰関節機構１２の各アクチュエータＡ１、Ａ２をそれぞれ駆動することによって、体幹上部を図３に示す直交するロール軸１３及びピッチ軸１４の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００２５】
また頭部ユニット３は、フレーム１０の上端に固定された肩ベース１５の上面中央部に首関節機構１６を介して取り付けられており、当該首関節機構１６の各アクチュエータＡ３、Ａ４をそれぞれ駆動することによって、図３に示す直交するピッチ軸１７及びヨー軸１８の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００２６】
さらに各腕部ユニット４Ａ、４Ｂは、それぞれ肩関節機構１９を介して肩ベース１５の左右に取り付けられており、対応する肩関節機構１９の各アクチュエータＡ５、Ａ６をそれぞれ駆動することによって図３に示す直交するピッチ軸２０及びロール軸２１の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００２７】
この場合、各腕部ユニット４Ａ、４Ｂは、それぞれ上腕部を形成するアクチュエータＡ７の出力軸に肘関節機構２２を介して前腕部を形成するアクチュエータＡ８が連結され、当該前腕部の先端に手部２３が取り付けられることにより構成されている。
【００２８】
そして各腕部ユニット４Ａ、４Ｂでは、アクチュエータＡ７を駆動することによって前腕部を図３に示すヨー軸２４の回りに回転させ、アクチュエータＡ８を駆動することによって前腕部を図３に示すピッチ軸２５の回りにそれぞれ回転させることができるようになされている。
【００２９】
これに対して各脚部ユニット５Ａ、５Ｂにおいては、それぞれ股関節機構２６を介して体幹下部の腰ベース１１にそれぞれ取り付けられており、それぞれ対応する股関節機構２６の各アクチュエータをＡ９〜Ａ１１それぞれ駆動することによって、図３に示す互いに直交するヨー軸２７、ロール軸２８及びピッチ軸２９の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００３０】
この場合各脚部ユニット５Ａ、５Ｂは、それぞれ大腿部を形成するフレーム３０の下端に膝関節機構３１を介して下腿部を形成するフレーム３２が連結されると共に、当該フレーム３２の下端に足首関節機構３３を介して足部３４が連結されることにより構成されている。
【００３１】
これにより各脚部ユニット５Ａ、５Ｂにおいては、膝関節機構３１を形成するアクチュエータＡ１２を駆動することによって、下腿部を図３に示すピッチ軸３５の回りに回転させることができ、また足首関節機構３３のアクチュエータＡ１３、Ａ１４をそれぞれ駆動することによって、足部３４を図３に示す直交するピッチ軸３６及びロール軸３７の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。
【００３２】
一方、胴体部ユニット２の体幹下部を形成する腰ベース１１の背面側には、図４に示すように、当該ロボット１全体の動作制御を司るメイン制御部４０と、電源回路及び通信回路などの周辺回路４１と、バッテリ４５（図５）となどがボックスに収納されてなる制御ユニット４２が配設されている。
【００３３】
そしてこの制御ユニット４２は、各構成ユニット（胴体部ユニット２、頭部ユニット３、各腕部ユニット４Ａ、４Ｂ及び各脚部ユニット５Ａ、５Ｂ）内にそれぞれ配設された各サブ制御部４３Ａ〜４３Ｄと接続されており、これらサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄに対して必要な電源電圧を供給したり、これらサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄと通信を行うことができるようになされている。
【００３４】
また各サブ制御部４３Ａ〜４３Ｄは、それぞれ対応する構成ユニット内の各アクチュエータＡ１〜Ａ１４と接続されており、当該構成ユニット内の各アクチュエータＡ１〜Ａ１４をメイン制御部４０から与えられる各種制御コマンドに基づいて指定された状態に駆動し得るようになされている。
【００３５】
さらに頭部ユニット３には、図５に示すように、このロボット１の「目」として機能するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）カメラ５０及び「耳」として機能するマイクロホン５１及びタッチセンサ５２などからなる外部センサ部５３と、「口」として機能するスピーカ５４となどがそれぞれ所定位置に配設され、制御ユニット４２内には、バッテリセンサ５５及び加速度センサ５６などからなる内部センサ部５７が配設されている。
【００３６】
そして外部センサ部５３のＣＣＤカメラ５０は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ａをメイン制御部に送出する一方、マイクロホン５１は、ユーザから音声入力として与えられる「歩け」、「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」等の各種命令音声を集音し、かくして得られた音声信号Ｓ１Ｂをメイン制御部４０に送出するようになされている。
【００３７】
またタッチセンサ５２は、図１及び図２において明らかなように頭部ユニット３の上部に設けられており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてメイン制御部４０に送出する。
【００３８】
さらに内部センサ部５７のバッテリセンサ５５は、バッテリ４５のエネルギ残量を所定周期で検出し、検出結果をバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａとしてメイン制御部４０に送出する一方、加速度センサ５６は、３軸方向（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）の加速度を所定周期で検出し、検出結果を加速度検出信号Ｓ２Ｂとしてメイン制御部４０に送出する。
【００３９】
メイン制御部部４０は、外部センサ部５３のＣＣＤカメラ５０、マイクロホン５１及びタッチセンサ５２等からそれぞれ供給される画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃ等（以下、これらをまとめて外部センサ信号Ｓ１と呼ぶ）と、内部センサ部５７のバッテリセンサ５５及び加速度センサ等からそれぞれ供給されるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ及び加速度検出信号Ｓ２Ｂ等（以下、これらをまとめて内部センサ信号Ｓ２と呼ぶ）に基づいて、ロボット１の周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの働きかけの有無などを判断する。
【００４０】
そしてメイン制御部４０は、この判断結果と、予め内部メモリ４０Ａに格納されている制御プログラムと、そのとき装填されている外部メモリ５８に格納されている各種制御パラメータとに基づいて続く行動を決定し、決定結果に基づく制御コマンドを対応するサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄに送出する。この結果、この制御コマンドに基づき、そのサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄの制御のもとに、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１４が駆動され、かくして頭部ユニット３を上下左右に揺動させたり、腕部ユニット４Ａ、４Ｂを上にあげたり、歩行するなどの行動がロボット１により発現されることとなる。
【００４１】
またこの際メイン制御部４０は、必要に応じて所定の音声信号Ｓ３をスピーカ５４に与えることにより当該音声信号Ｓ３に基づく音声を外部に出力させたり、外見上の「目」として機能する頭部ユニット３の所定位置に設けられたＬＥＤに駆動信号を出力することによりこれを点滅させる。
【００４２】
このようにしてこのロボット１においては、周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無などに基づいて自律的に行動することができるようになされている。
【００４３】
（２）ロボット１における手部２３の構成
（２−１）手部２３の概略構成
次に、このロボット１における手部２３の構成について説明する。
【００４４】
このロボット１の手部２３には、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、それぞれ人間の親指、人差し指、中指、薬指及び小指に相当する第１〜第５の指部６０１〜６０５が設けられている。
【００４５】
この場合、第１の指部６０１は、指先部６１１及び指元部６１２が第１の指関節６１３を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されることにより構成されており、指元部６１２の下端部が、手本体部６２の内側面（以下、これを手の平面と呼ぶ）６２Ａにおける下部右端近傍位置（右手）又は下部左端近傍位置（左手）に、第２の指関節６１４を介して手部２３の内側に向けて屈曲自在に連結されている。
【００４６】
また第２〜第５の指部６０２〜６０５は、それぞれ指先部６２１及び中指部６２２が第１の指関節６２３を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されると共に、指中部６２２及び指元部６２４が第２の指関節６２５を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されることにより構成され、指元部６２４の下端部が、手本体部６２の先端に第３の指関節６２６を介して手部２３の内側に向けて屈曲自在に連結されている。
【００４７】
これによりこのロボット１においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５を伸ばし又は屈曲させることで、図６のように手部を開いたり、図７及び図８のように手部２３を閉じたりすることができ、かくして例えば図９及び図１０のようにボール等の対象物６４、６５を掴んだり、図１１のように紙や薄板等の対象物６６を摘むことができるようになされている。
【００４８】
このとき第２〜第５の指部６０１〜６０５は、図６に示すように、手を開いた状態において、これら第２〜第５の指部６０１〜６０５が手部本体６２の下端部１点Ｐを中心として一定角度間隔（例えば１５〔°〕間隔）で放射方向に伸びるように手本体部６２に取り付けられている。また第１の指部６０１は、図７に示すように、その中心線Ｋ１が第３の指部の中心線Ｋ２と一定角度θｔｈをもって交差するように手本体部６２に取り付けられている。
【００４９】
これによりこのロボット１においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５によって、例えば図９及び図１０のように対象物６４、６５を複数方向から包み込むように把持することができ、かくして大きな対象物から小さな対象物まで広い範囲の大きさの対象物を確実に把持することができるようになされている。
【００５０】
また、かかる第１の指部６０１の角度θｔｈは、図７のように対象物を掴む状態に第１〜第５の指部６０１〜６０５を屈曲させたときに、第１の指部６０１の先端部が第２の指部６０２の先端部及び第３の指部６０３の先端部とそれぞれ接触する角度に選定されており、かくして対象物を摘む際に、図１１のように、少なくとも第１の指部６０１の先端部と、第２の指部６０２の先端部と、第３の指部６０３の先端部との３点によって当該対象物６７を確実に保持し得るようになされている。
【００５１】
なおこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５の長さは、それぞれ異なる長さに選定されており、これにより第１〜第５の指部６０１〜６０５を広い範囲で接触させながら対象物を把持することができるようになされている。
【００５２】
（２−２）手部２３の具体的構成
ここで、実際上、手本体部６２においては、図１２に示すように、手の平面６２Ａが全体としてほぼ丸四角形状となるように構成されており、その第１の指部６０１の取付け位置を含む下部と、当該手の平面６２Ａ全体の４分の３程度の面積を占める先端部とに凸形状の丘部６２Ａ１、６２Ａ３（図１２（Ａ）において斜線部よりも上側部分及び下側部分）が設けられると共に、これら先端部の丘部６２Ａ１及び下部の丘部６２Ａ３間に凹形状の窪み部６２Ａ２（図１２（Ａ）において斜線部分）が設けられている。
【００５３】
この場合、図１２からも明らかなように、先端部の丘部６２Ａ１及び窪み部６２Ａ２間は滑らかな曲面により繋がれているのに対し、下部の丘部６２Ａ３及び窪み部６２Ａ２間には段差６２Ｂが設けられており、これにより対象物を手の平面６２Ａ上に安定して載せることができ、また対象物を安定して把持することができるようになされている。
【００５４】
また手本体部６２の手の平面６２Ａには、ゴム材等の摩擦係数の大きい材料からなる表面材６３が貼着されており、これにより対象物を把持する際に当該表面材６３と対象物との間に生じる摩擦によってより一層と安定して当該対象物を手の平面６２Ａ内に保持し得るようになされている。
【００５５】
一方、第１の指部６０１においては、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、指先部６１１の骨を構成する樹脂又はアルミ合金等の硬度の高い材料からなる第１の骨格層７０１と、指元部６１１の骨を構成する同じ材料からなる第２の骨格層７０２とを有し、これら第１及び第２の骨格層７０１、７０２が第１の指関節６１３を構成する当該第１の指部６０１の横方向（矢印ａ）と平行に設けられた第１の軸体７１により、一体にかつ屈曲自在に連結されている。
【００５６】
また指元部６１２の下端部には、第２の指関節６１４を構成する第２の軸体７２が当該指元部６１２を第１の軸体７１と平行に貫通するように設けられ、この第２の軸体７２が手本体部６２（図６）の所定位置に設けられた軸受け７３（図６（Ａ））によって軸支されている。
【００５７】
これにより第１の指部６０１においては、図７について上述したように、第３の指部６０３の中心軸ｋ２との角度θｔｈを保ちながら、指先部６１１及び指元部６１２をそれぞれ独立に手部の内６２Ａ側に自在に屈曲させ得るようになされている。
【００５８】
このとき、第１及び第２の骨格層７０１、７０２は、図１３（Ｃ）に示すように、αゲル、ソルボセイン又は発泡ウレタン等の硬度がＨｓ０の柔軟材からなる柔軟層７４により一体に覆われると共に、当該柔軟層７４は、厚さ０．３〜１〔ｍｍ〕程度、硬度がＨｓ４０〜６０程度の例えばゴム、ＰＣＶ又はパリウレタン等の屈曲性のある材料を用いて形成された表面層７５により一体に覆われている。
【００５９】
これによりこのロボット１においては、対象物を把持等する際に、第１の指部６０１の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させることができることから、当該対象物を確実に把持等することができ、また上述のように第１の指部６０１が第１及び第２の骨格層７０１、７０２、柔軟層７４及び表面層７５の３層構造となっていることから、第１の指部６０１の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐え得るようになされている。
【００６０】
同様に、第２〜第５の指部６０２〜６０５においては、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、指先部６３１の骨を構成する樹脂又はアルミ合金等の硬度の高い材料からなる第１の骨格層８０１と、指中部６３２の骨を構成する同じ材料からなる第２の骨格層８０２と、指元部６３２の骨を構成する同じ材料からなる第３の骨格層８０３とを有し、これら第１〜第３の骨格層８０１〜８０３が、第１の指関節６３３を構成する第１の軸体８１と、第２の指関節６３５を構成する第２の軸体８２とにより、一体にかつ屈曲自在に連結されている。
【００６１】
また指元部６３４の下端部には、第３の指関節６３６を構成する第３の軸体８３が当該指元部６３４を第１及び第２の軸体８１、８２と平行に貫通するように設けられ、この第３の軸体８３が手本体部６２の所定位置に設けられた対応する軸受け８４１〜８４４（図６（Ａ））によって軸支されている。
【００６２】
これにより第２〜第５の指部６０２〜６０５においては、図６について上述したように、指先部６３１、指中部６３２及び指元部６３３をそれぞれ独立に手部２３の内側に向けて自在に屈曲させ得るようになされている。
【００６３】
このとき、第１〜第３の骨格層８０１〜８０３は、図１４（Ｃ）に示すように、第１の指部６０１の場合と同様に、αゲル、ソルボセイン又は発泡ウレタン等の硬度がＨｓ０の柔軟材からなる柔軟層８５により一体に覆われると共に、当該柔軟層８５は、厚さ０．３〜１〔ｍｍ〕程度、硬度がＨｓ４０〜６０程度の例えばゴム、ＰＣＶ又はパリウレタン等の屈曲性のある材料を用いて形成された表面層８６により一体に覆われている。
【００６４】
これによりこのロボット１においては、対象物を把持等する際に、第２〜第５の指部６０２〜６０５の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させることができることから、当該対象物を確実に把持等することができ、また上述のように第２〜第５の指部６０２〜６０５が第１〜第３の骨格層８０１〜８０３、柔軟層８５及び表面層８６の３層構造となっていることから、第２〜第５の指部６０２〜６０５の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐え得るようになされている。
【００６５】
なおこの実施の形態の場合、図１５に示すように、第１〜第５の指部６０１〜６０５における各指先部６１１、６３１（図１３、図１４）の先端部は、先端に行くほど腹面６０１Ａ〜６０５Ａが背面に近づくように湾曲して形成されると共に、これと対向する第１の骨格層７０１、８０１の先端部７０１Ａ、８０１Ａは、その第１〜第５の指部６０１〜６０５の先端に行くにつれて当該第１〜第５の指部６０１〜６０５の背面側に近づくように、例えば４５〔°〕程度の傾斜角を有するテーパ状に形成されている。
【００６６】
これによりロボット１においては、対象物を掴むときに最も力が加わる第１〜第５の指部６０１〜６０５の各指先部６１１、６３１における腹面６０１Ａ〜６０５Ａの先端部を、より一層と当該対象物の表面に沿って凹むように変位させてその接触面積を拡大させることができ、かくして当該対象物と第１〜第５の指部６０１〜６０５との間の摩擦力を向上させて、対象物をより一層確実に把持し得るようになされている。
【００６７】
またこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５の表面層７５、８６においては、全体としてその断面形状が図１３（Ｃ）及び図１４（Ｃ）に示すように中空の丸四角形状に選定されると共に、各指先部６１１、６３１の腹面形状が丸四角形状に選定されており、これにより第１〜第５の指部６０１〜６０５を対象物と広い接触面積で接触させて、当該対象物を確実に把持することができるようになされている。
【００６８】
このとき第１の指部６０１は第２〜第５の指部６０２〜６０５よりも幅広に形成されており、これにより例えば図１１（Ｂ）のように第１〜第３の指部６０１〜６０３によって３点支持により紙又は薄板等の対象物６７を摘む際にも、１点支持側となる第１の指部６０１の当該対象物６７に対する接触面積を大きくして、当該対象物６７をより安定に保持し得るようになされている。
【００６９】
さらにこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５における各指先部６１１、６３１の腹面６０１Ａ〜６０５Ａ側には、図１６に示すように、複数の同心円状の凹凸からなる凹凸パターンでなる指紋部８７が摩擦力向上のため設けられており、これにより例えば図１７に示すように、床面８８上に置かれた紙８９を、第１及び第２の指部６０１、６０２の各指紋部８７との間に生じる摩擦を利用して摘み上げ得るようになされている。
【００７０】
また第１〜第５の指部６０１〜６０５における各指紋部８７の中央部には、図１６（Ａ）に示すように、それぞれ所定深さの窪み部８７Ａが設けられており、かくして図１８のように第１〜第５の指部６０１〜６０５の腹面６０１Ａ〜６０５Ａを対象物９０に接触させたときに、これら第１〜第５の指部６０１〜６０５の指紋部８７における窪み部８７Ａ内の空気圧が上昇して当該窪み部８７Ａ内から空気が外部に押し出されて、当該窪み部８７Ａにおいて吸着作用を生じさせ得るようになされている。
【００７１】
これによりこのロボット１においては、対象物をより一層確実に把持することができ、かくして例えば第１〜第５の指部６０１〜６０５の各指紋部８７による摩擦力と、当該各指紋部８７の窪み部８７Ａにおける吸着力と、指先の柔軟性とを利用して、図１９（Ａ）に示すように、ボール９１をその重心ＧＰ位置よりも高い位置において把持することもできるようになされている。
【００７２】
さらにこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５の表面層７５、８６は無色透明な材料を用いて形成されており、当該表面層７５、８６（図１３（Ｃ）、図１４（Ｃ））における柔軟層７４、８５（図１３（Ｃ）、図１４（Ｃ））との境界面（表面層７５、８６の内面）又は柔軟層７４、８５における表面層７５、８６との境界面（柔軟層７４、８５の表面）にはそのロボット１に固有の識別情報が例えば図２０に示すような２次元バーコードとして印刷されている。
【００７３】
これによりこのロボット１においては、この２次元バーコードに基づいて識別することができ、これによりロボット１間の混同を防止すると共にロボット１の盗難等を抑制することができるようになされている。
【００７４】
他方、第１〜第５の指部６０１〜６０５においては、図１３及び図１４に示すように、それぞれその背面側の先端位置に、例えば樹脂材等の硬度がＨｓ７０程度でかつ滑り易い材料からなる爪９２が接着剤等を用いて交換自在に取り付けられている。
【００７５】
この場合、爪９２は、その先端部が第１〜第５の指部６０１〜６０５の先端から僅かに突出するように接着されており、これにより机面上や床面上に置かれた小物や紙を、これら第１〜第５の指部６０１〜６０５の先端から突出する爪９２を引掻けるようにして摘むことができるようになされている。
【００７６】
また爪９２においては、図１３及び図１４からも明らかなように、その先端部は円弧状に形成されており、これにより各方向から爪９２を対象物に均等に引掻け得るように、かつ爪９２を対象物に引掻けるなどする際に当該爪９２に作用する外力を分散させて、当該爪９２を破損し難くし得るようになされている。
【００７７】
また爪９２の先端部は、先に行くほど第１〜第５の指部６０１〜６０５の腹面６０１Ａ〜６０５Ａ側に反るように湾曲して形成されており、これにより例えば図１９（Ｂ）に示すように、床面上にある小物９３を第１の指部６０１の爪９２と、第２の指部６０２の爪９２とにより引掻けるようにして、確実に摘むことができるようになされている。
【００７８】
（３）ロボット１における手部２３の駆動制御
（３−１）システム構成
次に、かかる構造を有する手部２３を駆動制御する駆動制御系のシステム構成について説明する。
【００７９】
このロボット１の場合、手部２３における手本体部６２の内部には、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１〜第５の指部６０１〜６０５にそれぞれ対応させて、これら第１〜第５の指部６０１〜６０５を伸ばし又は曲げるように駆動するための第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５が収納され、当該手部２３及び前腕部間を連結する手首関節１０１には、手部２３をロール方向（軸θＲの回りの方向）及びピッチ方向（軸θＰの回りの方向）に駆動するため２軸一体型の第６のアクチュエータ部１０２が設けられている。
【００８０】
また第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５内には、図２２に示すように、それぞれ当該第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５を制御するための第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５が収納されると共に、第６のアクチュエータ部１０２内には、ピッチ軸用及びロール軸用の第６及び第７の制御装置１０４１、１０４２が収納されている。さらにロボット１の前腕部を構成するアクチュエータＡ８（図１、図２１）内には、インテリジェントＨＵＢ１０５が収納され、当該インテリジェントＨＵＢ１０５と、第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２とがディジーチェーン接続されている。
【００８１】
この場合、インテリジェントＨＵＢ１０５は、図２２に示すように、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェース回路１１０、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１１及びシリアル通信用インターフェース回路１１２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ１１３とが設けられており、ＵＳＢインターフェース回路１１０を介して上位コントローラ（サブ制御部４３Ｃ（図４））と通信し、またシリアル通信用インターフェース回路１１２を介して第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２とシリアル通信し得るようになされている。
【００８２】
そしてこのインテリジェントＨＵＢ１０５には、上位コントローラから各第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２に対する位置指令（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））が２〔ｍｓ〕周期で与えられ、インテリジェントＨＵＢ１０５は、これら位置指令（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））のデータフォーマットを所定のデータフォーマットのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））に変換して、ディジーチェーン接続された後段の第１の制御装置１０３１に送出するようになされている。
【００８３】
このとき第１の制御装置１０３１は、前段のインテリジェントＨＵＢ１０５からサーボ指令が与えられると、そのうちの自己に対するサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ））を取り込み、この後はこのサーボ指令に基づいて対応する第１のアクチュエータ部１００１を制御する一方、前段のインテリジェントＨＵＢ１０５から与えられたサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））のうち、自己に対するサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ））を、当該第１のアクチュエータ部１００１内の後述する対応するＤＣモータの現在位置を表す現在位置データ（Ｐ１（ｋ））に置き換えて、これらを後段の第２の制御装置１０３２に送出する。
【００８４】
同様に、第２〜第７の制御装置１０３２〜１０３５、１０４１、１０４２は、前段の他の第１〜第６の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１から現在位置データ及びサーボ指令が与えられると、そのうちの自己に対するサーボ指令を取り込み、この後はこのサーボ指令に基づいて対応する第２〜第６のアクチュエータ部１００２〜１００５、１０１を制御する一方、前段の第１〜第６の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１から与えられたサーボ指令及び現在位置データのうち、自己に対するサーボ指令を、対応する第２〜第６のアクチュエータ部１００２〜１００５、１０４１、１０４２内の後述するＤＣモータの現在位置を表す現在位置データ（Ｐ２（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））に置き換えて、これらをさらに後段の他の第３〜第７の制御装置１０３３〜１０３５、１０４１、１０４２又はインテリジェントＨＵＢ１０５に送出する。
【００８５】
この結果、インテリジェントＨＵＢ１０５には、最後の第７の制御装置１０４２から各ＤＣモータの現在位置データが与えられ、かくしてインテリジェントＨＵＢ１０５は、これら各ＤＣモータの現在位置データを上位コントローラに送出する。そして、上位コントローラは、これら各ＤＣモータの現在位置データに基づいて、各第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２に対する新たな位置指令（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））を生成し、これを次の周期にインテリジェントＨＵＢ１０５に与える。
【００８６】
このようにしてこのロボット１においては、上位コントローラがインテリジェントＨＵＢ１０５を介して手部２３の容姿制御を行い得るようになされている。
【００８７】
（３−２）第１〜第６のアクチュエータ部１００１〜１００５、１０２の構成
ここで、第１〜第５のアクチュエータ１００１〜１００５においては、図２３に示すように、ギアボックス１２０に固定されたＤＣモータ１２１を動力源として有している。そしてＤＣモータ１２１の出力軸１２１Ａにはギア１２２が取り付けられ、当該ギア１２２がギアボックス１２０内の例えば冠歯車等でなるギア１２３と歯合している。
【００８８】
またギア１２３は、当該ギア１２３を同軸に貫通する回転軸１２４に固定されると共に、当該回転軸１２４はギアボックス１２０内において回転自在に枢支され、かつ当該回転軸１２４の両端部にはそれぞれ握締め用回転軸１２５及び開放用回転軸１２６が同軸に固定されている。
【００８９】
そして握締め用回転軸１２５の周側面には、第１のワイヤ１２７の一端側がＤＣモータ１２１を正転駆動したときに巻き取り得る方向に巻回されると共に、その先端部が固定されている。またこの第１のワイヤ１２７の他端側は、対応する第１〜第５の指部６０１〜６０５の内部腹面側を通って当該第１〜第５の指部６０１〜６０５の内部先端にその端部が固定されている。
【００９０】
これによりロボット１においては、第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５のＤＣモータ１２１を正転駆動して第１のワイヤ１２７を握締め用回転軸１２５の周側面に巻き取ることで、当該第１のワイヤ１２７により指先部６１１、６３１をその腹面側に引っ張るようにして、対応する第１〜第５の指部６０１〜６０５を屈曲するように駆動させることができるようになされている。
【００９１】
また開放用回転軸１２６の周側面には、第２のワイヤ１２８の一端部がＤＣモータ１２１を逆転駆動したときに巻き取り得る方向に巻回されると共に、その先端部が固定されている。またこの第２のワイヤ１２８の他端側は、対応する第１〜第５の指部６０１〜６０５の内部背面側を通って当該第１〜第５の指部６０１〜６０５の内部先端にその端部が固定されている。
【００９２】
これによりロボット１においては、第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５のＤＣモータ１２１を逆転駆動して第２のワイヤ１２８を開放用回転軸１２６の周側面に巻き取ることで、当該第２のワイヤ１２８により指先部６１１、６３１をその背面側に引っ張るようにして、対応する第１〜第５の指部１００１〜１００５を伸ばすように駆動させることができるようになされている。
【００９３】
さらに開放用回転軸１２６の端面には、位置検出センサ１３０を構成する環状の樹脂マグネット１３１が当該開放用回転軸１２６と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１３２が配置され、当該制御基板１３２における樹脂マグネット１３１と対向する所定位置に樹脂マグネット１３１と共に位置検出センサ１３０を構成する第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂが搭載されている。
【００９４】
このとき樹脂マグネット１３１は、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２のセンサ信号（以下、これを第１及び第２の位置検出信号と呼ぶ）に基づいて対応するＤＣモータ１２１の現在位置を検出し得るようになされている。
【００９５】
また制御基板１３２には、対応するＤＣモータ１２１を駆動制御する図２２について上述した第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５が形成されている。そして、この第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５には、上述のように上位コントローラからのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１３０（図２３（Ｂ））の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５は、このサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１２１を駆動制御するようになされている。
【００９６】
なおこの実施の形態の場合、第１及び第２のワイヤ１２７、１２８においては、常に一定のテンションをもって握締め用回転軸１２５又は開放用回転軸１２６に巻回されており、これにより例えば第１〜第５の指部６０１〜６０５にその屈曲可能な方向の外力が与えられたときに、これに応じて握締め用回転軸１２５又は開放用回転軸１２６が回転するようになされている。これによりこのロボット１においては、かかる外力が第１〜第５の指部６０１〜６０５に与えられたことを、対応する第１〜第５の制御装置１０３１〜１０３５が位置検出センサ１３０からの第１及び第２の位置検出信号に基づいて容易に認識し得るようになされている。
【００９７】
一方、第６のアクチュエータ１０２においては、図２４に示すように、筐体１４０内部の所定位置に固定された動力源としてのロール軸用のＤＣモータ１４１及びピッチ軸用のＤＣモータ１４２を有している。
【００９８】
この場合、ロール軸用のＤＣモータ１４１の出力軸１４１Ａにはギア１４３が固着されると共に、当該ギア１４３は、ギア１４４、当該ギア１４４と一体形成されたギア１４５、ギア１４６、当該ギア１４６と一体形成されたギア１４７、ギア１４８、当該ギア１４８と一体形成されたギア１４９及びギア１５０を順次介してロール軸用出力軸１５１と連結されている。
【００９９】
このときロール軸用出力軸１５１は、図２１からも明らかなように、ロボット１の前腕部に固定されており、かくしてＤＣモータ１４１を駆動することによって手部２３を全体としてロール方向に回転駆動することができるようになされている。
【０１００】
またピッチ軸用のＤＣモータ１４２の出力軸１４２Ａにはギア１５２が固定されると共に、当該ギア１５２は、ギア１５３、当該ギア１５３と一体形成されたギア１５４、ギア１５５、当該ギア１５５と一体形成されたギア１５６及びギア１５７を順次介してピッチ軸用出力軸１５８と連結されている。
【０１０１】
このときピッチ軸用出力軸１５８は、図２１からも明らかなように、手部２３の手部本体６２の後端に固定された第１の軸受け１５８Ａにより固定保持されている。また筐体１４０におけるピッチ軸用出力軸１５８との対向面には当該ピッチ軸用出力軸１５８と同軸に回転軸１６０が回転自在に設けられていると共に、当該回転軸１６０は、図２１からも明らかなように、手部２３の手部本体６２の後端に固定された第２の軸受け１５９Ｂにより固定保持されている。
【０１０２】
これによりこのロボット１においては、第６のアクチュエータ部１０２におけるＤＣモータ１４２を回転駆動することによって、手部２３を全体としてピッチ方向に回転駆動することができるようになされている。
【０１０３】
さらに第６のアクチュエータ部１０２においては、ロール軸用出力軸１５１の内面側に環状の樹脂マグネット１６２が当該ロール軸用出力軸１５１と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１６３が配置され、当該制御基板１６３における樹脂マグネット１６２と対向する所定位置に樹脂マグネット１６２と共に位置検出センサ１６１を構成する第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂが搭載されている。
【０１０４】
このとき樹脂マグネット１６２は、図２３について上述した樹脂マグネット１３１と同様に、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２のセンサ信号（以下、これを第１及び第２の位置検出信号と呼ぶ）に基づいて対応するＤＣモータ１４１の現在位置を検出し得るようになされている。
【０１０５】
また制御基板１６３には、図２２について上述した第６の制御装置１０４１が形成されている。そしてこの第６の制御装置１０４１には、上述のように上位コントローラからのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１６１（図２４（Ａ））の第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第６の制御装置１０４１は、かかるサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１４１を駆動制御するようになされている。
【０１０６】
これと同様にして、ピッチ軸用出力軸１５８の内面側には環状の樹脂マグネット１６５が当該ピッチ軸用出力軸１５８と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１６６が配置され、当該制御基板１６６における樹脂マグネット１６５と対向する所定位置に樹脂マグネット１６５と共に位置検出センサ１６７を構成する第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂが搭載されている。
【０１０７】
このとき樹脂マグネット１６５は、図２３について上述した樹脂マグネット１３１と同様に、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２の位置検出信号に基づいて対応するＤＣモータ１４２の現在位置を検出し得るようになされている。
【０１０８】
また制御基板１６６には、図２２について上述した第７の制御装置１０４２が形成されている。そしてこの第７の制御装置１０４２には、上述のように上位コントローラからのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１６７（図２４（Ａ））の第１及び第２のホール素子から出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第７の制御装置１０４２は、かかるサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１４２を駆動制御するようになされている。
【０１０９】
（３−３）第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２の構成
ここで第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２においては、図２５に示すように、制御基板１３２、１６３、１６６上に各種通信及び制御回路等が形成されたモータ制御用ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）１７０並びに第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂが搭載されると共に、当該制御基板１３２、１６３、１６６にモータ駆動回路１７１が形成されることにより構成されている。
【０１１０】
この場合、第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２では、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される上述の第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂと、後述のようにモータ駆動回路１７１により検出された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流値を表す駆動電流検出信号Ｓ２がモータ制御用ＬＳＩ１７０に与えられる。
【０１１１】
また、第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２においては、電源ラインＬＶｃｃ及びアースラインＬＧＮＤと、送信用及び受信用の２本のシリアル通信ラインＬＲＸＤ、ＬＴＸＤと、クロック入力用の１本の信号ラインＬＣＬＫとを有するケーブル１７２を通じて他の第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２又はインテリジェントＨＵＢ１０５（図２２）と接続されており、かくしてモータ制御用ＬＳＩ１７０がこのケーブル１７２を介して駆動電力を入力し、かつ他の第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２等を介して上位コントローラと交信することができるようになされている。
【０１１２】
そしてモータ制御用ＬＳＩ１７０は、このケーブル１７２等を介して上位コントローラから与えられるサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂからの第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂと、モータ駆動回路１７１からの駆動電流検出信号Ｓ２とに基づいて、当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加すべき駆動電流値を算出し、当該算出結果に基づき生成したＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号Ｓ３をモータ駆動回路１７１に出力するようになされている。
【０１１３】
かくしてモータ駆動回路１７１は、モータ制御用ＬＳＩ１７０から与えられるＰＷＭ信号Ｓ３に基づいて、対応する値の駆動電流ＩＤを対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加することにより当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動する。
【０１１４】
またこの際、モータ駆動回路１７１は、そのＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイルに流れる駆動電流の実際値を検出し、当該検出結果を上述のように駆動電流検出信号Ｓ２としてモータ制御用システムＬＳＩ１７０に送出する。
【０１１５】
このようにしてこのロボット１においては、モータ制御用ＬＳＩ１７０及びモータ駆動回路１７１からなる第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２によって、上位コントローラから与えられたサーボ指令に応じて対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動させ得るようになされている。
【０１１６】
（３−４）モータ制御用ＬＳＩ１７０及びモータ駆動回路１７１の構成
ここでモータ制御用ＬＳＩ１７０においては、図２６に示すように、演算処理ブロック１８０と、レジスタ１８１と、電流制御部１８９を構成する減算器１８２、電流比例ゲイン乗算器１８３、ＰＷＭ変換ブロック１８４、位置検出ブロック１８５並びに第１及び第２のアナログ／ディジタル変換回路１８６、１８７とから構成されている。
【０１１７】
そして、このモータ制御用ＬＳＩ１７０では、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂ（図２５）から供給される第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂが第２のアナログ／ディジタル変換回路１８８においてディジタル変換され、得られた第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂが位置検出ブロック１８５に与えられる。
【０１１８】
位置検出ブロック１８５は、供給される第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに基づいて、対応する第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５（図２３）内のＤＣモータ１２１（図２３）の現在位置、又は第６のアクチュエータ部１０２（図２４）内の対応するＤＣモータ１４１、１４２（図２４）の回転位置を検出し、かくして得られた上述の現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））（図２２）をレジスタ１８１に格納する。
【０１１９】
演算処理ブロック１８０は、このレスジタ１８１に格納された現在位置データを読み出し、当該読み出した現時位置データと、上位コントローラから与えられるサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）とに基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２（図２５）の出力軸を指定された回転角度にまで回転駆動させるためのトルクを発生させるために必要な電流の目標値（以下、これを目標電流値と呼ぶ）Ｉ０を算出し、得られた目標電流値Ｉ０をレジスタ１８１に格納する。
【０１２０】
一方、レジスタ１８１に格納された目標電流値Ｉ０は減算器１８２により読み出される。このとき減算器１８２には、モータ駆動回路１７１（図２５）から与えられる上述の駆動電流検出信号Ｓ２を第１のアナログ／ディジタル変換回路１８６においてディジタル変換してなる駆動電流検出データＤ３が与えられる。
【０１２１】
かくして減算器１８２は、目標電流値Ｉ０から駆動電流検出データＤ３に基づき得られるそのときの実際のＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流の検出値を減算し、得られた目標電流値Ｉ０に対する差分を表す差分電流値データＤ４を電流比例ゲイン乗算器１８３に送出する。
【０１２２】
電流比例ゲイン乗算器１８３は、差分電流値データＤ４に対し、かかる差分を「０」に収束させるための所定の電流比例ゲインＧｐを乗算し、かくして得られた実際にＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加すべき駆動電流の目標値（以下、これを印加電流目標値と呼ぶ）Ｉ１をＰＷＭ変換ブロック１８４に送出する。
【０１２３】
ＰＷＭ変換ブロック１８４は、供給される印加電流目標値Ｉ１をＰＷＭ変調し、得られたＰＷＭ信号Ｓ３を上述のようにモータ駆動回路１７１に送出する。このときＰＷＭ変換ブロック１８４及びモータ駆動回路１７１間は、第１及び第２の信号ラインにより接続されており、ＰＷＭ変換ブロック１８４は、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を正転駆動するときにはＰＷＭ信号Ｓ３を第１の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出すると共に、ＰＷＭ信号Ｓ３における論理「１」レベルの信号（以下、これを基準信号と呼ぶ）Ｓ４を他方の第２の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出する。
【０１２４】
またＰＷＭ変換ブロック１８４は、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を逆転駆動するときにはＰＷＭ信号Ｓ３を第２の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出すると共に、基準信号を第１の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出する。
【０１２５】
モータ駆動回路１７１においては、図２７に示すように、２個の増幅器１９０Ａ、１９０Ｂからなるゲートドライブ回路１９１と、２個のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型ＮチャンネルＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１９２１、１９２２及び２個のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３、１９２４がブリッジ状に接続されてなるインバータ回路１９３とから構成されている。
【０１２６】
そしてモータ駆動回路１７１では、第１の信号ラインが第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４のゲートと、ゲートドライブ回路１９１の第１の増幅器１９０Ａを介してインバータ回路１９３の第１のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２１のゲートとにそれぞれ接続されると共に、第２の信号ラインが第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３のゲートと、ゲートドライブ回路１９１の第２の増幅器１９０Ｂを介してインバータ回路１９３の第２のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２２のゲートとにそれぞれ接続されている。
【０１２７】
またこのモータ駆動回路１７１では、第１のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２１及び第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３の接続中点と、第２のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２２及び第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４の接続中点とがそれぞれ対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２内のコイルと接続されている。
【０１２８】
これによりモータ駆動回路１７１においては、第１又は第２の信号ラインを介してＰＷＭ変換ブロックから与えられるＰＷＭ信号Ｓ３をインバータ回路１９３においてアナログ波形の駆動電流に変換し、これをかかる対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイルに駆動電流として供給することができるようになされている。
【０１２９】
またモータ駆動回路１７１においては、第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３のソース及びグランド間と、第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４のソース及びグランド間とにそれぞれ第１及び第２の電流検出用チップ抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続されている。
【０１３０】
そして、この第１の電流検出用チップ抵抗Ｒ１及び第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３の接続中点と、第２の電流検出用チップ抵抗Ｒ２及び第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４の接続中点とがそれぞれ差動増幅器１９４を介してモータ制御用ＬＳＩ１７０（図２６）と接続されており、これによりモータ駆動回路１７１により検出された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流の検出結果を上述のように駆動電流検出信号Ｓ２としてモータ制御用ＬＳＩ１７０に供給し得るようになされている。
【０１３１】
（３−５）モータ制御用ＬＳＩ１７０の各処理ブロックの具体的構成
次に、モータ制御用ＬＳＩ１７０の演算処理ブロック１８０、位置検出ブロック１８５、ＰＷＭ変換ブロック１８４について、それぞれその構成を詳細に説明する。
【０１３２】
（３−５−１）演算処理ブロック１８０の詳細構成
演算処理ブロック１８０においては、図２６に示すように、ＣＰＵ２００と、各種プログラムが格納されたＲＯＭ２０１と、ＣＰＵ２００のワークメモリとしてのＲＡＭ２０２と、汎用のパラレル通信に対応したパラレル通信用入出力回路２０３と、ディジーチェーン接続された他の第１〜第７の制御装置１００１〜１０３５、１０４１、１０４２（図２２）等との間の入出力インターフェース回路でなるシリアル通信用入出力回路２０４と、サーボ割込みのための１〔ｍｓ〕周期のサーボ割込信号Ｓ１０及びＰＷＭ周期である５０〔μｓ〕周期のパルス信号Ｓ１１を発生するカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５と、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５からサーボ割込信号Ｓ１０が正しく発生されているかをＣＰＵ２００が判断するための１〔ｍｓ〕周期以上の所定周期の基準信号でなるウォッチドッグ信号Ｓ１２を発生するウォッチドッグ信号発生回路２０６とがＣＰＵバス２０７を介して相互に接続されることにより構成されている。
【０１３３】
そしてＣＰＵ２００は、シリアル通信用入出力回路２０４を介してディジーチェーン接続された他の第１〜第７の制御装置１００１〜１０３５、１０４１、１０４２（図２２）等から電源電圧Ｖｃｃ（図２７）が供給されると、まずＲＯＭ２０１に格納された初期プログラムに基づいて、各種制御ゲインの初期設定処理等の立上り処理を実行する。
【０１３４】
またＣＰＵ２００は、この後、この結果としてカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられるサーボ割込み信号Ｓ１０に基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するためのモータ回転制御処理を１〔ｍｓ〕毎に実行する。
【０１３５】
（３−５−２）位置検出ブロック１８５の詳細構成
次に、位置検出ブロック１８５の構成を詳細に説明する。なおその前提として、先に第１〜第５のアクチュエータ部１００１〜１００５における位置検出センサ１３０（図２３）及び第６のアクチュエータ部１０２における各位置検出センサ１６１、１６７（図２４）の構成について説明する。
【０１３６】
各位置検出センサ１３０、１６１、１６７においては、図２８に示すように、樹脂マグネット１３１、１６２、１６５がその周方向に沿って磁束密度φ（θｍ）が次式
【０１３７】
【数１】
のように変化するように着磁されている。なお、この（１）式において、φ０は最大磁束密度を表し、θｍは磁束密度が０となる基準位置Ｐ０からの回転角度を示す。
【０１３９】
一方、位置検出センサ１３０、１６１、１６７の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂ（図２３、図２４）は、それぞれ図２９に示すように、樹脂マグネット１３１、１６２、１６５と対向し、かつ当該樹脂マグネット１３１、１６２、１６５と同心円上のπ／２だけ回転角度がずれた位置に位置するように制御基板１３２、１６３、１６６（図２３、図２４）に搭載されている。
【０１４０】
そして、このように配置された第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される上述の第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂは、図３０に示すように、センサゲインをＧ０、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂの位置における最大磁束密度をφ１とし、上述のθｍを用いて、それぞれ次式
【０１４１】
【数２】
【数３】
のように表すことができる。
【０１４４】
従って、これら第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂに基づいて、以下の手順により樹脂マグネット１３１、１６２、１６５の回転角度θｍを求めることができる。
【０１４５】
すなわち、まずその初期値を０として回転角度演算値θｘを設定し、次式
【０１４６】
【数４】
を演算する。
【０１４８】
そしてＥθｘ＝０とならない場合には、θｘを次式
【０１４９】
【数５】
により算出する。ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインをそれぞれ示し、共に正の定数である。
【０１５１】
この算出したθｘを用いて（４）式を再び演算し、この後Ｅθｘ＝０となるまでこれを繰り返す。この結果Ｅθｘはゼロ値に収束してゆき、このときθｘが次式
【０１５２】
【数６】
として与えられる。
【０１５４】
従って、この（６）式と、（５）式により算出されるθｘとに基づいて、次式
【０１５５】
【数７】
のように樹脂マグネットの回転角度θｍを求めることができる。なお（６）式及び（７）式において、Ｎは０以上の整数を表す。
【０１５７】
かかる原理に基づいて位置検出ブロック１８５は、図３１に示すように構成されており、位置検出センサ１３０、１６１、１６７の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを第２のアナログ／ディジタル変換回路１８７によりディジタル変換してなる第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂをそれぞれ第１及び第２の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂに入力する。
【０１５８】
このとき第１及び第２の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂには、それぞれ後述のように先行して算出した回転角度演算値θｘの余弦値（ｃｏｓθｘ）又は正弦値（ｓｉｎθｘ）が第１及び第２の関数変換部２１４Ａ、２１４Ｂから与えられる。
【０１５９】
かくして第１の乗算器２１０Ａは、第１の位置検出データＤ１Ａ及び回転角度演算値θｘの余弦値（ｃｏｓθｘ）を乗算し、乗算結果を減算器２１１に送出する。また第２の乗算器２１０Ｂは、第２の位置検出データＤ１Ｂ及び回転角度演算値θｘの及び正弦値（ｓｉｎθｘ）を乗算し、乗算結果を減算器２１１に送出する。
【０１６０】
減算器２１１は、供給される第１の乗算器２１０Ａの乗算結果から第２の乗算器２１０Ｂの乗算結果を減算することにより（４）式で与えられる演算結果を得、これを第３の乗算器２１２に送出する。
【０１６１】
そしてこの乗算結果には、この後第３の乗算器２１２において、Ｓをラプラス演算子として、次式
【０１６２】
【数８】
で与えられる積分ゲイン及び比例ゲインＫｒが順次乗算され、その後第４の乗算器２１３において１／Ｓ（Ｓはラプラス演算子）が乗算される。
【０１６４】
この結果、第４の乗算器２１３における乗算結果として回転角度演算値θｘが得られ、これが第１及び第２の関数演算器２１４Ａ、２１４Ｂに与えられる。そして第１及び第２の関数演算器２１４Ａ、２１４Ｂは、供給される回転角度演算値θｘの正弦値（ｓｉｎθｘ）及び余弦値（ｃｏｓθｘ）をそれぞれ演算し、演算結果を上述のように第２又は第１の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂに与える。
【０１６５】
一方、第４の乗算器２１３から出力される回転角度演算値θｘは、レジスタ１８１（図２６）に格納される。そしてこの回転角度演算値θｘは、この後演算処理ブロック１８０により読み出され、上述のように対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置を表す現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））として当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の制御に利用される。
【０１６６】
なお位置検出ブロック１８５における上述のような回転角度演算値θｘの演算処理は、演算処理ブロック１８０のカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられるパルス信号Ｓ１１に基づいて行われる。従って、この位置検出ブロック１８５から出力される回転角度演算値θｘは、パルス信号Ｓ１１の周期である５０〔μｓ〕毎に更新されることとなる。
【０１６７】
（３−５−３）ＰＷＭ変換ブロック１８４の詳細構成
ＰＷＭ変換ブロック１８４においては、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される乗算結果に基づいて、５０〔μｓ〕周期のパルスのパルス幅を制御することにより、ＰＷＭ変調信号Ｓ３及び基準信号Ｓ４を生成し、これらをモータ駆動回路１７１（図２５）に送出する。
【０１６８】
実際上、ＰＷＭ変換ブロック１８４は、図３１に示すように、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される印加電流目標値Ｉ１（図２６）を図示しない内部レジスタにセットし、印加電流目標値Ｉ１が正のときには、当該印加電流目標値Ｉ１を演算処理ブロック１８０（図２６）のカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられる、５０〔μｓ〕周期のＰＷＭパルス信号Ｓ１１の立上りエッジ毎に第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａ内のダウンカウンタ（図示せず）にセットする。
【０１６９】
そしてこのダウンカウンタは、演算処理ブロック１８０のＣＰＵクロック（０．１〔μｓ〕）の立上りエッジ毎にカウンタ値を減少させてゼロ値で停止する。従って、第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａの出力は、ダウンカウンタのカウント値がゼロ値になるまで出力が論理「１」レベル、カウンタ値がゼロ値となってからは論理「０」レベルとなる。
【０１７０】
また次のＰＷＭパルス信号Ｓ１１の立上りエッジで再びレジスタに格納された印加電流目標値Ｉ１が第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａのダウンカウンタに再びセットされて上述の処理が繰り返される。
【０１７１】
従って、第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａからは、レジスタに格納される印加電流目標値Ｉ１が更新されるまで、当該印加電流目標値Ｉ１に比例した一定のパルス幅ＴｏｎのＰＷＭ信号Ｓ３が出力され、第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂからは、論理「０」レベルの基準信号Ｓ４が出力される。
【０１７２】
一方、ＰＷＭ変換ブロック１８４においては、印加電流目標値Ｉ１が負であった場合にはその絶対値を演算して正の整数に変換した後、この印加電流目標値Ｉ１を第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂ内のダウンカウンタ（図示せず）にセットする。
【０１７３】
この結果このときには、第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂからは、上述の第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａと同様にして、レジスタに格納される印加電流目標値Ｉ１が更新されるまで、当該印加電流目標値Ｉ１に比例した一定のパルス幅ＴｏｎのＰＷＭ信号Ｓ３が出力される。またこのとき第１のＰＷＭ信号発生回路２２０Ａからは、論理「１」レベルの基準信号Ｓ４が出力される。
【０１７４】
このようにしてＰＷＭ変換ブロック１８４においては、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される演算結果の印加電流目標値Ｉ１に応じたパルス幅のＰＷＭ信号Ｓ３及び基準信号Ｓ４を生成し、これをモータ駆動回路１７１に送出し得るようになされている。
【０１７５】
（４）演算処理ブロック１８０におけるソフトウェア制御
（４−１）ソフトウェア制御の一連の流れ
次に、演算処理ブロック１８０におけるソフトウェア制御について説明する。
【０１７６】
演算処理ブロック１８０のＣＰＵ２００（図２６）は、図３３に示すデータ処理手順に従って、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動制御するための各種処理を実行する。
【０１７７】
すなわちＣＰＵ２００は、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５（図２６）からサーボ割込信号Ｓ１０が与えられるごとにこのデータ処理手順を実行し、まずシリアル通信用入出力回路２０４（図２６）を制御することにより、上位コントローラからインテリジェントＨＵＢ１０５（図２２）等を介して与えられる上述のサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）やこれ以外の各種コマンドを受信させ、これをＲＡＭ２０２（図２６）に格納する（ステップＳＰ１）。
【０１７８】
次いでＣＰＵ２００は、このＲＡＭ２０２に格納したサーボ指令や各種コマンドに対し、例えばデータフォーマット変換処理等の所定のデータ受信処理を施す（ステップＳＰ２）。因みに、上位コントローラからのサーボ指令等は２〔ｍｓ〕ごとに与えられるのに対し、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５からのサーボ割込信号Ｓ１０は１〔ｍｓ〕ごとに与えられるため、上述のようなステップＳＰ１及びステップＳＰ２における受信処理はこのデータ処理手順の実行の２回に１回の割合で行われることとなる。
【０１７９】
続いてＣＰＵ２００は、かかるデータ受信処理により得られた２〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））と、このときＲＡＭ２０２に格納されている先行して得られた対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））（図２２）とに基づいて、当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の１〔ｍｓ〕ごとの目標位置を表すサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）を生成する（ステップＳＰ３）。
【０１８０】
なお、ＣＰＵ２００は、電源投入時等の上位コントローラから未だサーボ指令等が与えられていない初期時には、当該サーボ指令に代えて、予めＲＯＭ２０１（図２６）に格納されたシステム初期設定値を読み出し、当該システム設定値に基づいて同様の処理を実行する。
【０１８１】
またＣＰＵ２００は、かかるサーボ指令に代えて、例えば上位コントローラから電流比例ゲイン乗算器１８３（図２６）について上述した電流比例ゲインＧＰや、位置検出ブロック１８５（図２６）の（２）式について上述したセンサゲインＧ０、後述するコンプライアンス制御に関するコンプライアンスゲインＫｃｍｐ等の制御ゲインを変更すべきコマンドが与えられたときには、当該コマンドに応じてＲＡＭ２０２に格納されている対応する制御ゲインを変更する。
【０１８２】
一方、ＣＰＵ２００は、上述のようにして１〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）を生成すると、当該サーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、このとき位置検出ブロック１８５から与えられる現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））とに基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するための回転制御処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ２００は、かかる回転制御処理として、サーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））とに基づいて、図２６について上述した電流指令値Ｉ０を算出し、これをレジスタ１８１に格納する（ステップＳＰ４）。
【０１８３】
またＣＰＵ２００は、これと共にかかる位置検出ブロック１８５からの現在位置データや、後述のようなコンプライアンス制御処理において得られた誤差ｅ（図３４）等の内部変数のデータ（以下、モータ内部変数データと呼ぶ）をＲＡＭ２０２（図２６）に格納する。
【０１８４】
そしてＣＰＵ２００は、この後このＲＡＭ２０２に格納された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置データ及びモータ内部変数データ等を外部に送信するためのデータ変換処理等の所定のデータ送信処理を実行し、得られたデータ送信処理後の現在位置データやモータ内部変数データをＲＡＭ２０２に格納する（ステップＳＰ５）。
【０１８５】
そしてＣＰＵ２００は、この後シリアル通信入出力回路２０４（図２６）を制御することにより、かかるＲＡＭ２０２に格納されたデータ送信処理後の現在位置データやモータ内部変数データをディジーチェーン接続された他の第２〜第７の制御装置１０３２〜１０３７、１０４１、１０４２又はインテリジェントＨＵＢ１０５に送信する（ステップＳＰ６）。
【０１８６】
このようにして演算処理ブロック１８０においては、上位コントローラからの指令やコマンドに基づいて、対応する各種処理を実行するようになされている。
【０１８７】
（４−２）回転制御処理の具体的内容
ここで、図３３について上述したデータ処理手順のステップＳＰ４での回転制御処理時におけるＣＰＵ２００の具体的な処理内容について説明する。
【０１８８】
ＣＰＵ２００は、かかる回転制御処理時、上位コントローラからのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））に基づき生成した１〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、位置検出ブロック１８５からの現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））とに基づいて、位置制御処理とコンプライアンス制御処理とを並列的に同時に実行することにより電流目標値Ｉ０を生成する。
【０１８９】
因みに、位置制御とは、１〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）である目標とする回転角度と、現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））に基づき得られる実際の回転角度とを比較して、その誤差に基づき対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加する駆動電流を制御することにより、かかる誤差を「０」に収束させる制御をいう。
【０１９０】
またコンプライアンス制御とは、アクチュエータに外力が与えられたときに、当該外力の大きさと、アクチュエータの変位量とが比例関係となるようにアクチュエータの変位量を制御することをいう。そしてこのときの比例定数をコンプライアンスゲインといい、当該コンプライアンスゲインが「０」であるとき外力があっても変位量が「０」、つまり高剛性となる。またコンプライアンスゲインが「１」であるとき外力と変位量が一致し、外力で容易に変化させられる低剛性となる。このようにコンプライアンスゲインを調整することにより外力に応じた変位量が制御され、例えばロボット１が対象物を把持する際の柔らかさを制御することができる。こうした柔らかさを制御する方法がコンプライアンス制御である。
【０１９１】
そしてＣＰＵ２００は、かかる位置制御処理及びコンプライアンス制御処理を同時並列的に実行することにより、予め設定されたコンプライアンスゲインに応じた剛性で手部２３の容姿制御を行う。
【０１９２】
実際上、ＣＰＵ２００は、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転制御処理時、図３４に示すように、１〔ｍｓ〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、このとき位置検出ブロック１８５から与えられるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））との差分を計算し（ステップＳＰ１０）、その差分に位置比例ゲインＫａ（本実施の形態においては「４０００」）を乗算することにより対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を実際に駆動制御するための電流目標値Ｉ０´を算出する（ステップＳＰ１１）。
【０１９３】
またＣＰＵ２００は、これと同時並列的にそのＤＣモータ１２１、１４１、１４２と同じ特性の数学モデルによるモータのそのときの回転位置を演算し（ステップＳＰ１２）、これら実際のＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置と数学モデルによるモータの回転位置との誤差ｅを計算する（ステップＳＰ１３）。なお、本実施の形態においては、ラプラス演算子をＳとして、サーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）に次式
【０１９４】
【数９】
を乗算することにより数学モデルによるモータのそのときの回転位置を算出する。
【０１９６】
そしてこのようにして得られた上述の誤差ｅは、そのとき対応する第１〜第５のアクチュエータ部１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２における対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の出力軸に与えられる外力Ｆｄの大きさと比例するため、この誤差ｅに基づいて外力を推定することができる。
【０１９７】
そこでＣＰＵ２００は、かかる誤差ｅに外力推定値Ｆｄ′を算出するための所定の推定ゲインＫｔｌと、予め設定されたコンプライアンスゲインＫｃｍｐとを乗算することにより外力に比例したコンプライアンス制御のための電流調整値Ｉ０″を算出する（ステップＳＰ１４）。
【０１９８】
そしてＣＰＵ２００は、この後実モデルにおける上述の電流目標値Ｉ０´と、かかる演算により得られた電流調整値Ｉ０″とを加算することにより最終的な電流目標値Ｉ０を得（ステップＳＰ１５）、これを上述のようにレジスタ１８１（図２６）に格納する。
【０１９９】
このようにしてＣＰＵ２００は、予め設定されたコンプライアンスゲインＫｃｍｐに応じた剛性で手部２３の回転を制御し得るようになされ、これによりコンプライアンスゲインＫｃｍｐを調整することで、例えば対象物を把持する際に第１〜第５の指部６０１〜６０５を適切な圧力で当該対象物に接触させ得るようになされている。
【０２００】
（５）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、このロボット１では、手部２３における第１〜第５の指部６０１〜６０５が高い硬度を有する骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、低い硬度を有する柔軟層７４、８５及びこれらの間の硬度を有する表面層７５、８６の３層構造となっているため、対象物を把持等する際に、柔軟層７４、８５及び表面層７５、８６の硬度に応じて第１〜第５の指部６０１〜６０５の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させることができ、その分対象物を確実に把持等することができる。
【０２０１】
またこのように第１の指部６０１が第１及び第２の骨格層７０１、７０２、柔軟層７４及び表面層７５の３層構造となっているため、第１の指部６０１の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐えることができる。
【０２０２】
さらにこのロボット１では、第１〜第５の指部６０１〜６０５の動力源であるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転位置を検出する位置検出センサ１３０、１６１、１６７を設け、当該位置検出センサ１３０、１６１、１６７の検出結果に基づいて対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転をコンプライアンス制御するようにしているため、コンプライアンスゲインＫｃｍｐを調整することで、対象物を把持する際に第１〜第５の指部６０１〜６０５を適切な圧力で当該対象物に接触させることができる。
【０２０３】
従って、このロボット１では、かかる制御を行うに際して第１〜第５の指部６０１〜６０５に対する圧力センサの配設や、当該圧力センサからの配線は不要であり、その分手部２３の構成の煩雑化及び大型化を回避しながら、対象物を確実かつ適切に把持することができる。
【０２０４】
以上の構成によれば、手部２３における第１〜第５の指部６０１〜６０５を高い硬度を有する骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、低い硬度を有する柔軟層７４、８５及びこれらの間の硬度を有する表面層７５、８６の３層構造とするようにしたことにより、対象物を把持等する際に、柔軟層７４、８５及び表面層７５、８６の硬度に応じて第１〜第５の指部６０１〜６０５の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させて、対象物を確実に把持等することができると共に、第１の指部６０１が第１及び第２の骨格層７０１、７０２、柔軟層７４及び表面層７５の３層構造となっているため、第１の指部６０１の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐えることができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得るロボットを実現できる。
【０２０５】
また第１〜第５の指部６０１〜６０５の動力源であるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転位置を検出する位置検出センサ１３０、１６１、１６７を設け、当該位置検出センサ１３０、１６１、１６７の検出結果に基づいて対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転をコンプライアンス制御するようにしたことにより、コンプライアンスゲインＫｃｍｐを調整することで、対象物を把持する際に第１〜第５の指部６０１〜６０５を適切な圧力で当該対象物に接触させることができ、かくして手部２３の構成の煩雑化及び大型化を回避しながら、対象物を確実かつ適切に把持し得るロボットを実現できる。
【０２０６】
（６）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１のように構成された２足歩行型のロボット１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成のロボット装置に広く適用することができる。
【０２０７】
また上述の実施の形態においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５において、αゲル、ソルボセイン又は発泡ウレタン等の硬度がＨｓ０の柔軟材により柔軟層８５を形成し、硬度がＨｓ４０〜６０程度の例えばゴム、ＰＣＶ又はパリウレタン等の屈曲性のある材料を用いて表面層８６を形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、表面層７５、８６及び柔軟層７４、８５の順番で硬度が順次高くなり、かつ表面層７５、８６がある程度の耐磨耗性を有するようにするのであれば、骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、表面層７５、８６及び柔軟層７４、８５の硬度や材料としては、これ以外の硬度や材料を選択するようにしても良い。
【０２０８】
さらに上述の実施の形態においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５を骨格層７０１、７０２、８０１〜８０３、柔軟層７４、８５及び表面層７５、８６の３層構造とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、すくなくともこれら３層を有するのであれば、全体として４層以上の構造とするようにしても良い。
【０２０９】
さらに上述の実施の形態においては、指紋部８７の凹凸パターンを、同心円状の複数の凹凸とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の形態の凹凸パターンを広く適用することができる。
【０２１０】
さらに上述の実施の形態においては、ロボット１の手部２３を第１〜第５の指部６０１〜６０５を有する５指構造とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、５本以外の数の指部を有するようにしても良い。
【０２１１】
さらに上述の実施の形態においては、第１〜第５の指部６０１〜６０５のうち、第２〜第５の指部６０２〜６０５を指先部６２１、中指部６２２及び指元部６２４の３つの部位により構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第２〜第５の指部６０２〜６０５についても例えば第１の指部６０１のように、指先部及び指元部の２つの部位により構成するようにしても良い。
【０２１２】
さらに上述の実施の形態においては、第１〜第６のアクチュエータ部１００１〜１００５、１０２において、ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転位置を検出するセンサ手段としての位置検出センサ１３０、１６１、１６７を図２８について上述したような着磁パターンで着磁された樹脂マグネット１３１、１６２、１６５と、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂとにより構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を広く適用することができる。
【０２１３】
さらに上述の実施の形態においては、第１〜第６のアクチュエータ部１００１〜１００５、１０２において、外部（上位コントローラ）からの指令に応じてＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御する制御手段としての第１〜第７の制御装置１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２（図２２）を図２５〜図３４について上述したように構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を広く適用することができる。
【０２１４】
さらに上述の実施の形態においては、図３４について上述したように、ＣＰＵ２００が位置検出ブロック１８５により検出されたＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在の回転位置を表す現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））に基づいて第１〜第５の指部６０１〜６０５に与えられる外力Ｆｄの大きさと、当該外力ＦｄによるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転位置の変位量とが比例関係となるように、ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、回転位置以外の例えば速度や加速度等の現在のＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転状態に基づいて第１〜第５の指部６０１〜６０５に与えられる外力Ｆｄの大きさと、当該外力ＦｄによるＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転状態の変位量とが比例関係となるように、ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するようにしても良い。
【０２１５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、ロボット装置の指部が、第１の硬度を有する骨格層と、骨格層を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、柔軟層を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とを有するようにしたことにより、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させながら、当該指部の耐久性を向上させることができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置の手構造を実現できる。
【０２１６】
また本発明によれば、ロボット装置において、その指部が、第１の硬度を有する骨格層と、骨格層を覆うように設けられた第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、柔軟層を覆うように設けられた、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とを有するようにしたことにより、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させながら、当該指部の耐久性を向上させることができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置を実現できる。
【０２１７】
さらに本発明によれば、ロボットの手の駆動装置において、指部を駆動する動力源としてのモータと、外部からの指令に応じてモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段とを設け、制御手段が、センサ手段の検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにしたことにより、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得る駆動装置を実現できる。
【０２１８】
さらに本発明によれば、ロボットの当該手の駆動方法において、指部を駆動する駆動源としてのモータの回転状態を検出する第１のステップと、当該検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御する第２のステップとを設けるようにしたことにより、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得る駆動方法を実現できる。
【０２１９】
さらに本発明によれば、ロボット装置において、指部を駆動する動力源としてのモータと、外部からの指令に応じてモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段とを設け、制御手段が、センサ手段の検出結果に基づいて、指部に与えられる外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが比例関係となるように、モータの回転を制御するようにしたことにより、各指部における対象物との接触位置からの配線や、指部における当該接触位置の大きさに応じた圧力センサを必要とすることなく、把持時における指部の適切な動作制御を行うことができ、かくして対象物を確実かつ適切に把持し得るロボット装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態によるロボットの外観構成を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態によるロボットの外観構成を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態によるロボットの外観構成の説明に供する斜視図である。
【図４】ロボットの内部構造の説明に供するブロック図である。
【図５】ロボットの内部構成の説明に供するブロック図である。
【図６】ロボットの手部の外観構成を示す略線的な正面図及び側面図である。
【図７】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図８】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図９】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図１０】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図１１】手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図１２】手本体部の説明に供する略線的な正面図、Ａ１−Ａ１´断面図、Ａ２−Ａ２´断面図である。
【図１３】第１の指部の構成を示す略線的な側面図、背面図及び断面図である。
【図１４】第２〜第５の指部の構成を示す略線的な側面図、背面図及び断面図である。
【図１５】指先の構造の説明に供する断面図である。
【図１６】指先の形状の説明に供する略線的な側面図及び正面図である。
【図１７】紙を掴む動作の説明に供する略線的な側面図である。
【図１８】指紋部の説明に供する略線的な側面図である。
【図１９】把持及び摘みの動作の説明に供する略線的な側面図である。
【図２０】２次元バーコードを示す略線図である。
【図２１】手部の駆動制御系のシステム構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。
【図２２】インテリジェントＨＵＢ並びに第１〜第７の制御装置の接続関係の説明に供するブロック図である。
【図２３】第１〜第５のアクチュエータ部の構成を略線的に示す正面図及び側面図である。
【図２４】第６のアクチュエータ部の構成を略線的に示す正面図及び側面図である。
【図２５】第１〜第７の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２６】モータ制御用ＬＳＩの構成を示すブロック図である。
【図２７】モータ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２８】樹脂マグネットの着磁パターンの説明に供する概念図である。
【図２９】樹脂マグネットと第１及び第２のホール素子との位置関係を示す略線図である。
【図３０】第１及び第２の位置検出信号の説明に供する波形図である。
【図３１】位置検出ブロックの構成を示すブロック図である。
【図３２】ＰＭＷ変換ブロックの説明に供する概念図である。
【図３３】演算処理ブロックにおけるソフトウェア制御の説明に供する概念図である。
【図３４】演算処理ブロックにおけるＤＣモータの回転制御の説明に供するブロック図である。
【符号の説明】
１……ロボット、６０１〜６０５……指部、６２……手本体部、６２Ａ……手の平面、７０１、７０２、８０１〜８０３……骨格層、７４、８５……柔軟層、７５、８６……表面層、８７……指紋部、８７Ａ……窪み部、９２……爪、１００１〜１００５、１０２……アクチュエータ部、１０３１〜１０３５、１０４１、１０４２……制御装置、１０５……インテリジェントＨＵＢ、１２１、１４１、１４２……ＤＣモータ、１３０、１６１、１６７……位置検出センサ、１７０……モータ制御用ＬＳＩ、１８０……演算処理ブロック、１８５……位置検出ブロック、１８９……電流制御部、２００……ＣＰＵ、Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ……位置検出信号、Ｓ３……ＰＷＭ信号、Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ）……位置指令、Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ）、Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´……サーボ指令、Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ）……現在位置データ。
Claims (22)
- 屈曲自在の指部が設けられたロボット装置の手構造において、
上記指部は、
第１の硬度を有する骨格層と、
上記骨格層を覆うように設けられた上記第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、
上記柔軟層を覆うように設けられた、上記第１の硬度よりも低くかつ上記第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層と
を具えることを特徴とするロボット装置の手構造。 - 上記骨格層の先端部は、
上記指部の先端に行くにつれて当該指部の背面側に近づくテーパ状に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置の手構造。 - 上記表面層は、ゴム材からなる
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置の手構造。 - 上記表面層における上記指部の腹面先端部に、所定形状の凹凸パターンでなる指紋部が設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置の手構造。 - 上記指紋部の中心部に設けられた窪み部を具える
ことを特徴とする請求項４に記載のロボット装置の手構造。 - 複数の上記指部を有し、各上記指部が、それぞれ所定位置を中心として放射方向に伸びるように設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置の手構造。 - 上記指部の先端部背面側に、その一部が当該指部の先端部から突出するように設けられた、上記第３の硬度よりも高い第４の硬度を有する爪を具える
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置の手構造。 - 上記爪は、上記指部の先端から突出する先端部が円弧状に形成された
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置の手構造。 - 上記爪は、交換自在に上記表面層に固着された
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置の手構造。 - 手に屈曲自在の指部が設けられたロボット装置において、
上記指部は、
第１の硬度を有する骨格層と、
上記骨格層を覆うように設けられた上記第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、
上記柔軟層を覆うように設けられた、上記第１の硬度よりも低くかつ上記第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層と
を具えることを特徴とするロボット装置。 - 上記骨格層の先端部は、
上記指部の先端に行くにつれて当該指部の背面側に近づくテーパ状に形成された
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボット装置。 - 上記表面層は、ゴム材からなる
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボット装置。 - 上記表面層における上記指部の腹面先端部に所定形状の凹凸パターンでなる指紋部が設けられた
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボット装置。 - 上記指紋部の中心部に設けられた窪み部を具える
ことを特徴とする請求項１３に記載のロボット装置。 - 複数の上記指部を有し、各上記指部が、それぞれ所定位置を中心として放射方向に伸びるように設けられた
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボット装置。 - 上記指部の先端部背面側に、その一部が当該指部の先端部から突出するように設けられた、上記第３の硬度よりも高い第４の硬度を有する爪を具える
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボット装置。 - 上記爪は、上記指部の先端から突出する先端部が円弧状に形成された
ことを特徴とする請求項１６に記載のロボット装置。 - 上記爪は、交換自在に上記表面層に固着された
ことを特徴とする請求項１６に記載のロボット装置。 - 上記指部を駆動する動力源としてのモータと、
外部からの指令に応じて上記モータの回転を制御する制御手段と、
上記モータの回転状態を検出するセンサ手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記センサ手段の検出結果に基づいて、上記指部に与えられる外力の大きさと、当該外力による上記モータの上記回転状態の変位量とが比例関係となるように、上記モータの回転を制御する
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボット装置。 - 手に屈曲自在に指部が設けられたロボットの当該手の駆動装置において、
上記指部を駆動する動力源としてのモータと、
外部からの指令に応じて上記モータの回転を制御する制御手段と、
上記モータの回転状態を検出するセンサ手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記センサ手段の検出結果に基づいて、上記指部に与えられる外力の大きさと、当該外力による上記モータの上記回転状態の変位量とが比例関係となるように、上記モータの回転を制御する
ことを特徴とする駆動装置。 - 手に屈曲自在に指部が設けられると共に、当該指部を駆動する駆動源としてのモータとを有するロボットの当該手の駆動方法において、
上記モータの回転状態を検出する第１のステップと、
上記検出結果に基づいて、上記指部に与えられる外力の大きさと、当該外力による上記モータの上記回転状態の変位量とが比例関係となるように、上記モータの回転を制御する第２のステップと
を具えることを特徴とする駆動方法。 - 手に屈曲自在に指部が設けられたロボット装置において、
上記指部を駆動する動力源としてのモータと、
外部からの指令に応じて上記モータの回転を制御する制御手段と、
上記モータの回転状態を検出するセンサ手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記センサ手段の検出結果に基づいて、上記指部に与えられる外力の大きさと、当該外力による上記モータの上記回転状態の変位量とが比例関係となるように、上記モータの回転を制御する
ことを特徴とするロボット装置。
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Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006000966A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Sony Corp | ロボット装置及びその制御方法 |
| WO2006064603A1 (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-22 | Honda Motor Co., Ltd. | ロボットハンド装置 |
| JP2007144547A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Yaskawa Electric Corp | グリッパ装置およびロボット |
| JP2007160484A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Yaskawa Electric Corp | 多指ハンドシステムおよびそれを用いたロボット |
| JP2008149444A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-07-03 | Yaskawa Electric Corp | ロボットおよび制御方法 |
| JP2009101424A (ja) * | 2006-12-14 | 2009-05-14 | Yaskawa Electric Corp | ロボット |
| JP2009125883A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Toyota Motor Corp | ロボットハンド |
| JP2010036328A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Toyota Motor Corp | ロボットハンド |
| JP2010221357A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド用フィンガ |
| JP2010247321A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | ロボットハンド装置 |
| JP2013212570A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-10-17 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド |
| JP2013233626A (ja) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Toyota Industries Corp | 吸着装置 |
| JP2014076522A (ja) * | 2012-10-11 | 2014-05-01 | Seiko Epson Corp | ロボットハンド及びロボット装置 |
| JP2014083637A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド |
| JP2015112660A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | Nok株式会社 | 被覆材及びロボット把持部の被覆構造 |
| JP2015112662A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | Nok株式会社 | 被覆材及びロボット把持部の被覆構造 |
| DE102007053485B4 (de) * | 2006-11-09 | 2015-09-17 | Honda Motor Co., Ltd. | Roboterhand und Roboter |
| JP2015533669A (ja) * | 2012-11-09 | 2015-11-26 | アイロボット コーポレイション | 柔軟劣駆動把持具 |
| JP2019198939A (ja) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | Ｔｅｌｅｘｉｓｔｅｎｃｅ株式会社 | 触覚センサ |
| WO2020071147A1 (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | ソニー株式会社 | 調理アーム用アタッチメント |
| JP2020151362A (ja) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | 国立大学法人電気通信大学 | グリッパ構造、人工アーム、及びグリッパ装置 |
| WO2021030675A1 (en) * | 2019-08-15 | 2021-02-18 | Chromatic 3D Materials, Inc. | Three-dimensional printing of a functionally graded robotic end effector |
-
2002
- 2002-11-25 JP JP2002341047A patent/JP2004174625A/ja active Pending
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006000966A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Sony Corp | ロボット装置及びその制御方法 |
| WO2006064603A1 (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-22 | Honda Motor Co., Ltd. | ロボットハンド装置 |
| US7735887B2 (en) | 2004-12-14 | 2010-06-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Robot hand apparatus |
| JP2007144547A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Yaskawa Electric Corp | グリッパ装置およびロボット |
| JP4692824B2 (ja) * | 2005-12-16 | 2011-06-01 | 株式会社安川電機 | 多指ハンドシステムおよびそれを用いたロボット |
| JP2007160484A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Yaskawa Electric Corp | 多指ハンドシステムおよびそれを用いたロボット |
| JP2008149444A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-07-03 | Yaskawa Electric Corp | ロボットおよび制御方法 |
| DE102007053485B4 (de) * | 2006-11-09 | 2015-09-17 | Honda Motor Co., Ltd. | Roboterhand und Roboter |
| JP2009101424A (ja) * | 2006-12-14 | 2009-05-14 | Yaskawa Electric Corp | ロボット |
| JP2009125883A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Toyota Motor Corp | ロボットハンド |
| JP2010036328A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Toyota Motor Corp | ロボットハンド |
| JP2010221357A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド用フィンガ |
| JP2010247321A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | ロボットハンド装置 |
| JP2013212570A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-10-17 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド |
| JP2013233626A (ja) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Toyota Industries Corp | 吸着装置 |
| JP2014076522A (ja) * | 2012-10-11 | 2014-05-01 | Seiko Epson Corp | ロボットハンド及びロボット装置 |
| US9539728B2 (en) | 2012-10-11 | 2017-01-10 | Seiko Epson Corporation | Robot hand and robot device |
| JP2014083637A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド |
| JP2015533669A (ja) * | 2012-11-09 | 2015-11-26 | アイロボット コーポレイション | 柔軟劣駆動把持具 |
| JP2015112662A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | Nok株式会社 | 被覆材及びロボット把持部の被覆構造 |
| JP2015112660A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | Nok株式会社 | 被覆材及びロボット把持部の被覆構造 |
| JP2019198939A (ja) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | Ｔｅｌｅｘｉｓｔｅｎｃｅ株式会社 | 触覚センサ |
| WO2020071147A1 (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | ソニー株式会社 | 調理アーム用アタッチメント |
| JP2020151362A (ja) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | 国立大学法人電気通信大学 | グリッパ構造、人工アーム、及びグリッパ装置 |
| WO2021030675A1 (en) * | 2019-08-15 | 2021-02-18 | Chromatic 3D Materials, Inc. | Three-dimensional printing of a functionally graded robotic end effector |
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