JP2010221359A - ロボットハンド用フィンガ - Google Patents

Abstract

【課題】発光手段を用いなくとも対象物との接触を検出することのできるロボットハンド用フィンガを提供することにより、コストの低減を図ることを課題とする。
【解決手段】ロボットハンド用フィンガ１０１は、把持する対象物１０に対して接触する把持部Ａ１を有する。そして、ロボットハンド用フィンガ１０１は、把持部Ａ１に開口１１ｃが形成されたフィンガ本体１１と、開口１１ｃに設けられ、開口１１ｃから外方に突出する凸状をした凸面１４ａ１を有するレンズ１４ａと、フィンガ本体１１の内部に設けられて、レンズ１４ａを透過する光を検出する二次元ＣＣＤイメージセンサ１５とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明はロボットハンド用フィンガに関する。

従来、ロボットハンドにおいて、対象物を把持する際、ロボットハンドの指部であるフィンガと対象物との接触の有無を検出し、その検出結果に応じてフィンガの駆動を制御することが行われている。そして、ロボットハンドのフィンガに設けられ、フィンガと対象物との接触状態を検出するための検出装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、指部の内部にＣＣＤイメージセンサを設け、このＣＣＤイメージセンサにより指部と対象物との接触部位を撮像する構成を有するロボットハンドが記載されている。このロボットハンドでは、指部の先端側の部位に凹所が形成されており、この凹所の背部にＣＣＤイメージセンサが設けられている。さらに、凹所の底部にＣＣＤイメージセンサに光を集光するためのレンズが設けられ、そして、凹所の側面には発光面を凹所に臨ませる形で発光ダイオードが設けられている。そして、このロボットハンドでは、対象物を把持した際、凹所に接触すると共に発光ダイオードにより照射される対象物の画像をＣＣＤイメージセンサにより取り込み、対象物との接触状態を検出している。

特開２００５−１７７９７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたロボットハンドでは、その指部の内部に設けられた発光手段である発光ダイオードにより照明することによって、凹所に接触する対象物の画像を鮮明に撮像することができるようになっている。このため、特許文献１に記載されたロボットハンドでは、指部の内部に発光手段を設けることによるコストの上昇が生じるという問題がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、発光手段を用いなくとも対象物との接触を検出することのできるロボットハンド用フィンガを提供することにより、コストの低減を図ることを目的とする。

この発明に係るロボットハンド用フィンガは、把持する対象物に対して接触する把持部を有するロボットハンド用フィンガであって、把持部に開口が形成された支持部材と、開口に設けられ、開口から外方に突出する凸状をした外表面を有するレンズ体と、支持部材の内部に設けられて、レンズ体を透過する光を検出する光検出手段とを備えることを特徴とするものである。
これによって、レンズ体の外表面が把持部として対象物に接触するが、レンズ体の外表面は凸状の形状を有するため、周囲の光は、レンズ体と対象物との間に入射し、レンズ体と対象物との接触部位の周囲を照射する。よって、レンズ体を透過する光には、接触部位とその周囲との間で明暗が発生するため、光検出手段によって、レンズ体と対象物との接触を検出することができる。従って、ロボットハンド用フィンガは、把持部における集光性を高めることによって、発光手段を使用することなく、対象物との接触を検出することができるため、コストの低減を可能にする。

レンズ体の外表面を少なくとも覆い、光透過性及び弾性を有する材料により形成される光透過性弾性層をさらに備えてもよい。これによって、レンズ体は、弾性を有する光透過性弾性層によって保護され、その損傷が低減される。さらに、光透過性弾性層を照射する光は光透過性弾性層を透過してレンズ体に入射するため、光検出手段によるレンズ体を透過する光の検出が光透過性弾性層によって妨げられることがない。
光検出手段は、レンズ体によって投影される像を画像化する撮像装置であってもよい。レンズ体により投影される像を画像として取得することによって、レンズ体すなわちロボットハンド用フィンガと対象物との接触部位を特定することができる。これにより、ロボットハンド用フィンガの緻密な制御が可能になる。

光検出手段は、レンズ体を透過する光の強度を検出する光強度検出装置であってもよい。レンズ体及び対象物の接触部位とその周囲との間に発生する、レンズ体を透過する光の強度の変化を検出することによって、レンズ体すなわちロボットハンド用フィンガと対象物との接触を検出することができる。
レンズ体は、複数の凸状の外表面を有するレンズからなってもよい。これによって、把持部が広い場合、複数のレンズによって形成されるレンズ体は、１つのレンズによって形成されるレンズ体に比べ、その重量の増加を低減することができるため、ロボットハンド用フィンガの軽量化を図ることが可能になる。また、複数のレンズによって形成されるレンズ体は、把持部の形状に合わせてレンズを配置することにより、多様な把持部の形状に対応することができる。

レンズ体は、シリンドリカルレンズであってもよい。シリンドリカルレンズの外表面は、円筒面の一部を形成するため、このロボットハンド用フィンガは、ロボットハンドの指部分の中間の部位に適用することができる。よって、ロボットハンドにおける把持部の位置を増やすことができるため、ロボットハンドの緻密な制御が可能になる。

この発明によれば、ロボットハンド用フィンガは、発光手段を用いなくとも対象物との接触を検出することができることにより、コストの低減を図ることが可能になる。

この発明の実施の形態１及び３に係るロボットハンド用フィンガを備えるロボットハンドの全体図である。 図１の実施の形態１に係るロボットハンド用フィンガの構成を示す断面側面図である。 図２のロボットハンド用フィンガの対象物との接触状態を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るロボットハンド用フィンガの構成を示す断面側面図である。 この発明の実施の形態３に係るロボットハンド用フィンガの構成を示す斜視図である。 図５のｘ６−ｘ６線及びｙ６−ｙ６線を含む面をＶＩの方向より見た断面図である。 図４のロボットハンド用フィンガの別の形態を示す断面側面図である。

以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１及び２を用いて、この発明の実施の形態１に係るロボットハンド用フィンガ１０１の構成を示す。

まず、図１を参照すると、ロボットハンド１は、ハンド本体２に複数の指部分３が設けられている。各指部分３は、その先端側から第一指節３ａ及び第二指節３ｂによって構成されている。さらに、第一指節３ａ及び第二指節３ｂ間、並びに、第二指節３ｂ及びハンド本体２間はそれぞれ、超音波アクチュエータ４ａ及び４ｂを介して連結されている。そして、超音波アクチュエータ４ａ及び４ｂは、制御手段２０に電気的に接続されており、制御手段２０の制御により動作して、第二指節３ｂに対して第一指節３ａ、及び、ハンド本体２に対して第二指節３ｂをそれぞれ多方向に屈折させることができる。これにより、ロボットハンド１は、図示しない対象物を把持する。
また、各第一指節３ａには、撮像ユニット１３が内蔵されており、第一指節３ａは、ロボットハンド用フィンガ（以下、「フィンガ」と称す）１０１を構成している。

次に、図２を参照すると、フィンガ１０１は、その外殻を形成する支持部材であるフィンガ本体１１を有している。フィンガ本体１１は、円筒状をした筒部１１ｂと筒部１１ｂの一方の端部に凸曲面状をした外表面を有する先端部１１ａとを有し、その内部は中空になっている。そして、先端部１１ａ及び筒部１１ｂはいずれも樹脂などの剛性を有する材料により形成されている。
また、ロボットハンド１（図１参照）が対象物１０を把持する際に第一指節３ａ（図１参照）すなわちフィンガ１０１を対象物１０に接触させるが、このとき、フィンガ１０１が対象物１０に接触し得る領域は、把持部Ａ１で示される。把持部Ａ１は、フィンガ本体１１の外表面１１ｄにおいて、先端部１１ａ付近に位置しており、先端部１１ａ及び筒部１１ｂによって、凸状の曲面を形成している。
そして、フィンガ本体１１には、把持部Ａ１全体を少なくとも含むようにして、開口１１ｃが形成されている。

さらに、開口１１ｃには、凸状の外表面である凸面１４ａ１を外部に露出した凸状のレンズ１４ａを有する撮像ユニット１３が嵌め込まれている。撮像ユニット１３は、レンズ１４ａの凸面１４ａ１を開口１１ｃから露出させて、フィンガ本体１１に固定されている。そして、撮像ユニット１３は、レンズ１４ａの凸面１４ａ１が、フィンガ本体１１の外表面１１ｄにおける把持部Ａ１全体を覆うと共に、フィンガ本体１１の外表面１１ｄに沿った連続する凸曲面を形成するようにして配置されている。なお、レンズ１４ａは、レンズ体を構成している。（図１参照）

また、撮像ユニット１３は、レンズ１４ａを含む広角レンズユニット１４と、広角レンズユニット１４から送られる像を画像化するための撮像装置である二次元ＣＣＤイメージセンサ１５と、それらを支持する略截頭円錐体形状の支持部１４ｅを有している。
さらに、広角レンズユニット１４は、レンズ１４ａの他に、レンズ１４ａによって投影される像を二次元ＣＣＤイメージセンサ１５に伝達するためのリレーレンズ１４ｄを有している。そして、広角レンズユニット１４は、把持部Ａ１であるレンズ１４ａの凸面１４ａ１における正面の領域に加えて凸面１４ａ１から拡散する方向の領域を含む像を、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５に送ることができる。そして、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５は、制御手段２０と電気的に接続されており、レンズ１４ａによって投影され広角レンズユニット１４を介して送られた像を検出して二次元画像に変換し、制御手段２０に送る。なお、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５は、光検出手段を構成している。

また、フィンガ本体１１の外表面１１ｄ及び撮像ユニット１３のレンズ１４ａの凸面１４ａ１の上には、これらを覆うようにして、レンズ１４ａを保護するためのシート状の光透過性弾性層１２が一様な厚さで設けられている。光透過性弾性層１２は、透明なシリコンゴムなどによる、高い光透過性を有し且つ弾性を有する材料により形成されている。なお、光透過性弾性層１２は、レンズ１４ａの凸面１４ａ１の上に少なくとも設けられていればよい。

次に、図１〜３を用いて、この発明の実施の形態１に係るロボットハンド用フィンガ１０１の動作を示す。
図１を参照すると、ロボットハンド１が対象物１０（図２参照）を把持する際、制御手段２０は、各指部分３の超音波アクチュエータ４ａ及び４ｂを作動させ、各指部分３の第一指節３ａ及び第二指節３ｂを所定の方向に屈折動作させる。
そして、図２に示すように、フィンガ１０１は、対象物１０を把持するために、光透過性弾性層１２における、レンズ１４ａの凸面１４ａ１に沿って凸状の形状をした把持部Ａ１を対象物１０に接触させる。このとき、光透過性弾性層１２は、フィンガ本体１１及びレンズ１４ａによって対象物１０に押しつけられて圧縮変形する。

さらに、図３を参照すると、状態（ａ１）に示されるように、フィンガ１０１は、レンズ１４ａを介して光透過性弾性層１２を押し潰すようにして対象物１０に接触しているが、光透過性弾性層１２は、その凸状の形状をした把持部Ａ１の一部、すなわち接触部Ｃ１を対象物１０に接触させている。そして、フィンガ１０１はその把持部Ａ１が凸状の形状を有しているため、接触部Ｃ１の周囲のフィンガ１０１と対象物１０との間には隙間が形成され、この隙間から、例えば、方向Ｐ１及びＱ１などから、周囲の光が接触部Ｃ１に向かって入射することができる。
また、光透過性弾性層１２は光透過性を有するため、光透過性弾性層１２が接触部Ｃ１で押し潰されていても、方向Ｐ１及びＱ１などから接触部Ｃ１に向かって入射する光は、光透過性弾性層１２を通過して接触部Ｃ１の周縁付近を照射すると共にレンズ１４ａに入射する。このため、レンズ１４ａから撮像ユニット１３の二次元ＣＣＤイメージセンサ１５が取得する画像は、画像（ａ２）のように示される。

二次元ＣＣＤイメージセンサ１５が取得する画像（ａ２）は、接触部Ｃ１の周縁付近の内側において周囲の領域に対して暗くなっている。そして、この暗くなった領域では、レンズ１４ａと対象物１０との距離が最も小さくなる位置Ｄａにおいて最も暗くなっており、位置Ｄａから接触部Ｃ１の周縁に向かって僅かに明るくなる。さらに、接触部Ｃ１の周縁付近において急激に明るくなり、周囲の明るくなった領域に収束している。［状態（ａ１）参照］
また、状態（ａ１）に戻り、制御手段２０には、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５から画像（ａ２）が送られるが、制御手段２０は、送られた画像を解析してフィンガ１０１と対象物１０との接触部Ｃ１の中心すなわち重心である位置Ｄａの位置を特定する。そして、制御手段２０は、特定した位置Ｄａの位置等の情報に基づき、対象物１０に対する適切な把持が行われるように指部分３（図１参照）の動作を制御する。

次に、状態（ｂ１）を参照すると、フィンガ１０１の対象物１０に対する接触状態が、状態（ａ１）と異なる例が示されている。すなわち、状態（ａ１）では、フィンガ１０１が対象物１０に対して角度α１をなすようにして対象物１０と接触し、状態（ｂ１）では、フィンガ１０１が対象物１０に対して角度α２をなすようにして対象物１０と接触している。なお、角度α２は、角度α１より小さくなっている。（α２＜α１）

また、状態（ａ１）と同様にして、接触部Ｃ１の周囲のフィンガ１０１と対象物１０との間と隙間から、すなわち方向Ｐ２及びＱ２などから、周囲の光が、接触部Ｃ１に向かって入射し、光透過性弾性層１２を通過してレンズ１４ａに入射する。このとき、レンズ１４ａから撮像ユニット１３の二次元ＣＣＤイメージセンサ１５が取得する画像は、画像（ｂ２）のように示される。
画像（ｂ２）を参照すると、画像（ａ２）と同様に、接触部Ｃ１の周縁付近の内側において周囲の領域に対して暗くなった領域が形成されている。この暗くなった領域は、把持部Ａ１の領域内で図面上左側に偏って形成され、レンズ１４ａと対象物１０との距離が最も小さくなる位置Ｄｂを重心とし最も暗くなっている。そして、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５によって、この画像（ｂ２）が制御手段２０に送られ、制御手段２０によって指部分３（図１参照）の動作が制御される。［状態（ｂ１）参照］

また、状態（ｂ１）に戻り、撮像ユニット１３は、透明な光透過性弾性層１２を介して、光透過性弾性層１２の外側の画像を撮像することができるため、制御手段２０は、撮像ユニット１３より送られる画像から、レンズ１４ａ、すなわちフィンガ１０１の把持部Ａ１への対象物１０の接近を検出することもできる。これにより、制御手段２０は、対象物１０に対するフィンガ１０１の接近状況に合わせて、指部分３（図１参照）の動作を制御することもできる。

このように、この発明に係るロボットハンド用フィンガ１０１は、把持する対象物１０に対して接触する把持部Ａ１を有する。そして、ロボットハンド用フィンガ１０１は、把持部Ａ１に開口１１ｃが形成されたフィンガ本体１１と、開口１１ｃに設けられ、開口１１ｃから外方に突出する凸状をした凸面１４ａ１を有するレンズ１４ａと、フィンガ本体１１の内部に設けられて、レンズ１４ａを透過する光を検出する二次元ＣＣＤイメージセンサ１５とを備える。
これによって、レンズ１４ａの凸面１４ａ１が把持部Ａ１として対象物１０に接触するが、レンズ１４ａの凸面１４ａ１は凸状の形状を有するため、周囲の光は、レンズ１４ａと対象物１０との間に入射し、レンズ１４ａと対象物１０との接触部Ｃ１の周囲を照射する。よって、レンズ１４ａを透過する光には、接触部Ｃ１とその周囲との間で明暗が発生するため、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５によって、レンズ１４ａと対象物１０との接触を検出することができる。従って、ロボットハンド用フィンガ１０１は、把持部Ａ１における集光性を高めることによって、発光手段を使用することなく、対象物１０との接触を検出することができるため、コストの低減を可能にする。

また、フィンガ１０１は、レンズ１４ａの凸面１４ａ１を少なくとも覆い、光透過性及び弾性を有する材料により形成される光透過性弾性層１２を備える。これによって、レンズ１４ａは、弾性を有する光透過性弾性層１２によって保護され、その損傷が低減される。さらに、光透過性弾性層１２を照射する光は光透過性弾性層１２を透過してレンズ１４ａに入射するため、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５によるレンズ１４ａを透過する光の検出が光透過性弾性層１２によって妨げられることがない。

また、光透過性弾性層１２は、弾性を有するため、接触する対象物１０の形状に合わせて変形して、対象物１０に面接触することを可能にする。これにより、フィンガ１０１は、対象物１０を安定して把持することができる。
また、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５を使用して、レンズ１４ａにより投影される像を画像として取得することによって、レンズ１４ａすなわちフィンガ１０１と対象物１０との接触部Ｃ１の重心である位置Ｄａ及びＤｂを特定することができる。これにより、フィンガ１０１の緻密な制御が可能になる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るロボットハンド用フィンガ１０２の構成は、実施の形態１のロボットハンド用フィンガ１０１において、撮像ユニット１３にレンズ１４ａを一つ設けていたものを、複数設けるようにしたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。

図４を参照すると、フィンガ１０２は、実施の形態１のフィンガ１０１のフィンガ本体１１と同様にして、フィンガ本体２１を有し、フィンガ本体２１には、把持部Ａ２全体を少なくとも含むようにして、開口２１ｃが形成されている。
さらに、開口２１ｃには、撮像ユニット２３が嵌め込まれている。撮像ユニット２３は、広角レンズユニット２４と、二次元ＣＣＤイメージセンサ２５とを有している。広角レンズユニット２４は、凸曲面に沿って並べて配置された複数のレンズを外部に露出させるようにして有している。そして、複数のレンズは、それぞれが凸状の曲面を有するレンズであり、フィンガ本体２１の把持部Ａ２全体を覆うようにして設けられて、径方向には最大で３つのレンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃが並べられて配置されている。

また、撮像ユニット２３は、複数のレンズを開口２１ｃから露出させてフィンガ本体２１に固定されており、例えば、レンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの凸面２４ａ１、２４ｂ１及び２４ｃ１が、フィンガ本体２１の外表面２１ｄに沿った連続する凸曲面を形成するようにしてフィンガ本体１１に固定されている。
レンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃはそれぞれ、凸面２４ａ１、２４ｂ１及び２４ｃ１から拡散する方向の領域を含む像を、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５に送る。そして、レンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃのそれぞれの投影する像をつなぎ合わせると把持部Ａ２全体を少なくとも含む領域の像を形成することができる。

また、撮像ユニット２３の二次元ＣＣＤイメージセンサ２５は、制御手段２０と電気的に接続されており、広角レンズユニット２４のレンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃ等の各レンズより取得したそれぞれの像を二次元画像として制御手段２０に送る。制御手段２０は、送られた複数の画像をつなぎ合わせるようにして合成して、一つの画像とする。そして、制御手段２０は、この合成した画像を解析してフィンガ１０２と対象物１０との接触位置を検出し、フィンガ１０２すなわち指部分３（図１参照）の動作を制御する。
また、フィンガ本体２１の外表面２１ｄ、並びに撮像ユニット２３のレンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの凸面２４ａ１、２４ｂ１及び２４ｃ１を含む複数のレンズの凸面の上には、これらを覆うようにして、シート状の透明な弾性を有する光透過性弾性層１２が設けられている。なお、光透過性弾性層１２は、レンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃを含む複数のレンズの上に少なくとも設けられていればよい。
また、この発明の実施の形態２に係るロボットハンド用フィンガ１０２のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

このように、実施の形態２におけるロボットハンド用フィンガ１０２において、上記実施の形態１のロボットハンド用フィンガ１０１と同様な効果が得られる。
また、撮像ユニット２３のレンズをレンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃを含む複数のレンズによって構成したため、撮像ユニット２３は、実施の形態１の撮像ユニット１３より広い領域の画像を取得することができる。これにより、フィンガ１０２は、把持部Ａ２を広く設定することが可能になる。
また、撮像ユニット２３は、把持部Ａ２の形状に合わせて、レンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃを含む複数のレンズを配置して、把持部Ａ２の画像を取得することができる。すなわち、撮像ユニット２３は、把持部Ａ２の形状を選ばず把持部Ａ２の画像を取得することを可能にする。これにより、フィンガ１０２は、把持部Ａ２の形状を、フィンガ１０２が実際に対象物１０に接触する領域の形状に合わせて設定することができ、レンズの面積を低減することが可能になる。
さらに、レンズ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃを含む複数のレンズのそれぞれは、実施の形態１のレンズ１４ａより大幅に小さくすることができるため、複数のレンズ全体の重量でも実施の形態１のレンズ１４ａに重量より小さくなり、フィンガ１０２の軽量化を可能にする。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るロボットハンド用フィンガ１０３の構成は、実施の形態１においてロボットハンド用フィンガ１０１をロボットハンド１の指部分３における第一指節３ａに設けていたものを、第二指節３ｂに設けたものである。
まず、図１を参照すると、ロボットハンド１の各指部分３の第二指節３ｂには、撮像ユニット３３が内蔵されており、第二指節３ｂは、ロボットハンド用フィンガ１０３を構成している。

次に、図５及び６を参照すると、フィンガ１０３は、略円筒状をした中空のフィンガ本体３１を有している。フィンガ本体３１は、その全体が、樹脂などの剛性を有する材料により形成されている。
フィンガ本体３１は、長手方向である軸方向に沿ってその一部が切り取られたような形状を有しており、その外側面３１ｄに開口３１ｅを形成している。

また、フィンガ本体３１には、開口３１ｅを塞ぐようにしてシリンドリカルレンズ３４ａが設けられている。シリンドリカルレンズ３４ａは、円弧片状の断面を有する柱状のレンズであり、その柱状の側面は、凸状に湾曲した円筒面の一部を形成する外側面３４ａ１及び平坦な外側面３４ａ２によって形成されている。シリンドリカルレンズ３４ａは、平坦な外側面３４ａ２によってフィンガ本体３１の開口３１ｅを塞ぎ、外側面３４ａ１によって、フィンガ本体３１の外側面３１ｄに連続する円筒面を形成している。そして、シリンドリカルレンズ３４ａの外側面３４ａ１は、フィンガ１０３の把持部Ａ３全体を覆っている。
また、フィンガ本体３１の外側面３１ｄ及びシリンドリカルレンズ３４ａの外側面３４ａ１の上には、これらを覆うようにして、シート状の光透過性弾性層３２が一様な厚さで設けられている。光透過性弾性層１２は、高い光透過性を有し且つ弾性を有する材料により形成されている。

ここで、図５において、フィンガ本体３１の軸方向の上側を方向Ｌ１、軸方向の下側を方向Ｌ２とし、また、シリンドリカルレンズ３４ａを正面に見て、左方向であり方向Ｌ１及びＬ２に垂直な方向をＢ１、右方向であり方向Ｌ１及びＬ２に垂直な方向をＢ２とする。なお、方向Ｂ１及びＢ２は、シリンドリカルレンズ３４ａの平坦な外側面３４ａ２に平行になっている。さらに、図５において、方向Ｌ１、Ｌ２、Ｂ１及びＢ２に垂直であり、シリンドリカルレンズ３４ａの外側面３４ａ１から外側面３４ａ２に向かう方向を方向Ｈ１とし、シリンドリカルレンズ３４ａの外側面３４ａ２から外側面３４ａ１に向かう方向を方向Ｈ２とする。
このとき、シリンドリカルレンズ３４ａの軸方向は方向Ｌ１及びＬ２と平行になっている。

また、フィンガ本体３１の内部において、シリンドリカルレンズ３４ａの背部となる方向Ｈ１側には、シリンドリカルレンズ３４ａより径の小さい円弧片状の断面を有し且つシリンドリカルレンズ３４ａより長さの短いシリンドリカルレンズ３４ｂが設けられている。シリンドリカルレンズ３４ｂは、その軸方向が、方向Ｂ１及びＢ２と平行になるように配置されており、シリンドリカルレンズ３４ａの軸方向と垂直になっている。さらに、シリンドリカルレンズ３４ｂは、その凸状に湾曲した外側面３４ｂ１をシリンドリカルレンズ３４ａに向けて配置されている。

また、フィンガ本体３１の内部において、シリンドリカルレンズ３４ｂの背部となる方向Ｈ１側には、二次元ＣＣＤイメージセンサ３５が設けられている。
そして、シリンドリカルレンズ３４ａ及びシリンドリカルレンズ３４ｂは広角レンズユニット３４を形成し、広角レンズユニット３４及び二次元ＣＣＤイメージセンサ３５は、撮像ユニット３３を形成している。また、撮像ユニット３３はフィンガ本体３１に固定されている。
なお、撮像ユニット３３において、シリンドリカルレンズ３４ａは、外側面３４ａ１から取得した像を方向Ｂ２−Ｂ１すなわちシリンドリカルレンズ３４ａの幅方向に圧縮して、シリンドリカルレンズ３４ｂに送る。シリンドリカルレンズ３４ｂは、シリンドリカルレンズ３４ａより送られ、外側面３４ｂ１から取得した像をさらに方向Ｌ２−Ｌ１すなわちシリンドリカルレンズ３４ｂの幅方向に圧縮して、二次元ＣＣＤイメージセンサ３５に送る。これにより、二次元ＣＣＤイメージセンサ３５は、シリンドリカルレンズ３４ａの外側面３４ａ１から取得された像全体を画像化することができる。

また、撮像ユニット３３の二次元ＣＣＤイメージセンサ３５は、制御手段２０と電気的に接続されており、シリンドリカルレンズ３４ａ及びシリンドリカルレンズ３４ｂを介して取得した像を二次元画像として制御手段２０に送る。
また、この発明の実施の形態３に係るロボットハンド用フィンガ１０３のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

このように、実施の形態３におけるロボットハンド用フィンガ１０３において、上記実施の形態１のロボットハンド用フィンガ１０１と同様な効果が得られる。
また、実施の形態１のロボットハンド用フィンガ１０１では、レンズ１４ａの凸面１４ａ１が凸状の形状を有しているため、把持部Ａ１が指先等の凸状になった部位に限られていた。しかしながら、実施の形態３のロボットハンド用フィンガ１０３では、シリンドリカルレンズ３４ａを使用することによって、円筒面のような部位にも把持部Ａ３を設定することができる。これにより、ロボットハンド１は、対象物１０の把持について、指先だけを使用した把持でなく、指部分３全体及びハンド本体２を使用した把持の制御が可能になり、緻密な制御が可能になる。

また、実施の形態１〜３の撮像ユニット１３、２３及び３３において、レンズ１４ａ、２４ａ〜２４ｃ及び３４ａにより投影される像を取得する手段として、撮像装置である二次元ＣＣＤイメージセンサ１５、２５及び３５を使用していたが、これに限定されるものではない。ロボットハンド用フィンガ１０１〜１０３と対象物１０との接触のみを検出すればよい場合は、二次元ＣＣＤイメージセンサ１５、２５及び３５の代わりに、レンズ１４ａ、２４ａ〜２４ｃ及び３４ａを透過する光の強度を検出することのできる光強度検出装置を使用し、検出された光の強度の変化から対象物１０との接触を検出してもよい。
また、実施の形態１〜３の撮像ユニット１３、２３及び３３において、レンズ１４ａ、２４ａ〜２４ｃ及び３４ａは、フィンガ本体１１、２１及び３１における外表面１１ｄ，２１ｄ及び外側面３１ｄに連続する曲面を形成するようにして配置されていたが、これに限定されるものではない。レンズ１４ａ、２４ａ〜２４ｃ及び３４ａをフィンガ本体１１、２１及び３１における外表面１１ｄ，２１ｄ及び外側面３１ｄより僅かに窪ませて配置し、この窪みに光透過性弾性層１２及び３２を設けてもよい。

また、実施の形態１及び２の撮像ユニット１３及び２３において、凸面を有するレンズ１４ａ及び２４ａ〜２４ｃを使用していたが、これに限定されるものではなく、魚眼レンズを使用してもよい。これにより、レンズ１４ａ及び２４ａ〜２４ｃの視野角が１８０°と広くなり、撮像ユニット１３及び２３の撮像可能な領域が広くなるため、把持部Ａ１及びＡ２をさらに広く設定することができる。さらに、魚眼レンズは、視野角が１８０°と広いため、撮像ユニット１３及び２３の画像による、把持部Ａ１及びＡ２への対象物１０の接近の検出が容易になる。さらに、凸状の外表面を構成するものであれば凸レンズに限らず、凹メニスカスレンズを用いてもよい。

また、実施の形態１〜３の撮像ユニット１３、２３及び３３において、レンズ１４ａ、２４ａ〜２４ｃ及び３４ａが、フィンガ本体１１、２１及び３１の把持部Ａ１〜Ａ３全体を覆うようにして設けられていたが、これに限定されるものではない。レンズ１４ａ、２４ａ〜２４ｃ及び３４ａをフィンガ本体１１、２１及び３１の把持部Ａ１〜Ａ３より小さいものとし、レンズ１４ａ、２４ａ〜２４ｃ及び３４ａの視野内にフィンガ本体１１、２１及び３１、又は光透過性弾性層１２及び３２の把持部Ａ１〜Ａ３全体が含まれるようにしてもよい。
また、実施の形態１及び２において、光透過性弾性層１２は一様な厚さで形成されていたが、これに限定されるものではない。光透過性弾性層１２は、把持部Ａ１及びＡ２を中心とする凸状をしたレンズを形成してもよい。これにより、撮像ユニット１３及び２３のレンズ１４ａ及び２４ａ〜２４ｃへの集光性を高めることができる。
また、実施の形態２では、撮像ユニット２３に複数のレンズ２４ａ、２４ｂ、２４ｃを設けるようにしたが、図７に示すように複数のレンズ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ毎に撮像ユニット２３ａ、２３ｂ、２３ｃを構成し、各撮像ユニット２３ａ、２３ｂ、２３ｃから得られた画像情報を制御手段２０で合成してフィンガ１０２と対象物１０との接触位置を検出するようにしてもよい。

１０ 対象物、１１，２１，３１ フィンガ本体（支持部材）、１１ｃ，２１ｃ、３１ｅ 開口（支持部材の開口）、１２，３２ 光透過性弾性層、１４ａ レンズ（レンズ体）、１４ａ１ 凸面（レンズ体の外表面）、１５，２５，３５ 二次元ＣＣＤイメージセンサ（光検出手段、撮像装置）、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ レンズ（レンズ体、複数のレンズ）、２４ａ１，２４ｂ１，２４ｃ１ 凸面（複数のレンズの外表面）、３４ａ シリンドリカルレンズ（レンズ体）、３４ａ１ 外側面（シリンドリカルレンズの外表面）、１０１，１０２，１０３ ロボットハンド用フィンガ、Ａ１，Ａ２，Ａ３ 把持部。

Claims (6)

1. 把持する対象物に対して接触する把持部を有するロボットハンド用フィンガであって、
   前記把持部に開口が形成された支持部材と、
   前記開口に設けられ、前記開口から外方に突出する凸状をした外表面を有するレンズ体と、
   前記支持部材の内部に設けられて、前記レンズ体を透過する光を検出する光検出手段と
   を備えるロボットハンド用フィンガ。
2. 前記レンズ体の前記外表面を少なくとも覆い、光透過性及び弾性を有する材料により形成される光透過性弾性層をさらに備える
   請求項１に記載のロボットハンド用フィンガ。
3. 前記光検出手段は、前記レンズ体によって投影される像を画像化する撮像装置である
   請求項１または２に記載のロボットハンド用フィンガ。
4. 前記光検出手段は、前記レンズ体を透過する光の強度を検出する光強度検出装置である
   請求項１または２に記載のロボットハンド用フィンガ。
5. 前記レンズ体は、複数の凸状の外表面を有するレンズからなる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンド用フィンガ。
6. 前記レンズ体は、シリンドリカルレンズである
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンド用フィンガ。

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