JP2013132726A - ロボットの制御方法、及びロボット - Google Patents

Abstract

【課題】被把持部材の外観に拠らずに、被把持部材を損なうことなく確実に把持することができる適切な把持力で被把持部材を把持することができるロボットの制御方法、及びロボットを提供する。
【解決手段】ロボットの制御方法は、被把持部材を把持する把持部を、被把持部材に接触させる接触工程と、接触工程における把持部の挙動を、把持部に設けられた慣性センサーで検出する検出工程と、検出工程における検出結果に応じた把持力で被把持部材を把持する把持工程と、を有する。ロボットは、被把持部材を把持する把持部と、把持部に設けられた慣性センサーと、把持部の把持力を制御する把持力制御部と、を備え、把持力制御部は、把持部を被把持部材に接触させた場合の把持部の挙動を慣性センサーで検出した結果に対応する把持力で、把持部に被把持部材を把持させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ロボットの制御方法、及びロボットに関する。

従来から、被把持部材を把持して搬送するロボットが知られている。特許文献１には、ワークを把持するハンドを有するロボットにおいて、ハンドにワークを把持させるときのハンドの制御に、視覚フィードバック制御を用いる、多関節ロボット用ハンド及びこのハンドを用いた多関節ロボットが開示されている。

特開２００９−７８３１２号公報

しかしながら、外観形状が同一で、材質が異なる被把持部材を把持する場合には、既存のカメラによる外観形状の認識だけでは材質の違いを分別することができないという課題があった。同じ形状であっても材質が異なると、重量や強度が異なるため、被把持部材を損なうことなく確実に把持するための適切な把持力は、画一ではない。適切でない把持力で把持すると、把持力が不足する場合には、被把持部材を必ずしも確実に把持できないという課題があった。あるいは、過大な把持力によって、被把持部材が損なわれるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかるロボットの制御方法は、被把持部材を把持する把持部を、前記被把持部材に接触させる接触工程と、前記接触工程における前記把持部の挙動を、前記把持部に設けられた慣性センサーで検出する検出工程と、前記検出工程における検出結果に応じた把持力で前記被把持部材を把持する把持工程と、を有することを特徴とする。

本適用例にかかるロボットの制御方法によれば、把持部を被把持部材に接触させる接触工程における把持部の挙動を慣性センサーで検出する検出工程における検出結果に応じた把持力で被把持部材を把持する。把持部を被把持部材に接触させる際の挙動を慣性センサーを用いて検出することで、把持部の挙動を検出することができる。さらに、把持部の当該挙動に対応する被把持部材を特定することができ、特定された被把持部材に対応する把持力を特定することができる。このため、検出結果に応じた把持力で把持することで、被把持部材に対応した適切な把持力で、把持することができる。例えば、材質などが互いに異なるが、外観が略同一であって外観だけでは分別が困難な被把持部材であっても、被把持部材のそれぞれについて、当該被把持部材に対応した適切な把持力で、把持することができる。より具体的には、弱い力で塑性変形しやすい材質の被把持部材の場合であっても、永久変形させることなく把持することができる。破損しやすい脆い材質の被把持部材の場合であっても、破損させることなく把持することができる。比重が大きい材質で構成されており、確実に把持するためには強い力で把持することが必要な被把持部材の場合であっても、適切な力で確実に把持することができる。

［適用例２］上記適用例にかかるロボットの制御方法において、前記慣性センサーは加速度センサーであり、前記検出工程では、前記把持部の加速度の変化を検出することが好ましい。

このロボットの制御方法によれば、加速度センサーによって把持部の加速度の変化を検出することができる。当該加速度の変化を分析することで、把持部の加速度の変化の特徴を把握することができる。当該特徴によって、被把持部材を特定することができる。

［適用例３］上記適用例にかかるロボットの制御方法において、前記被把持部材の材質ごとに、前記把持部を前記被把持部材に接触させた際の前記把持部の加速度の変化を周波数分析した固有周波数分析結果と、前記被把持部材に対する基準把持力と、を示すテーブルを記憶するテーブル記憶工程と、前記把持部の加速度の変化を周波数分析した結果を前記テーブルに照合することによって、前記把持力を決定する把持力決定工程と、をさらに有することが好ましい。

このロボットの制御方法によれば、テーブル記憶工程によって、被把持部材の材質ごとに、固有周波数分析結果と基準把持力とのテーブルが記憶されている。固有周波数分析結果は、把持部を被把持部材に接触させた際の把持部の加速度の変化を周波数分析したものである。把持力決定工程において、把持部を被把持部材に接触させた際の把持部の加速度の変化を周波数分析した結果を、テーブルの固有周波数分析結果と比較することで、当該被把持部材に対応する固有周波数分析結果を特定することができる。さらに、テーブルによって、当該被把持部材に対応する固有周波数分析結果に対応する基準把持力を特定し、当該被把持部材を把持する際の把持力を当該基準把持力に決定することで、適切な把持力を決定することができる。

［適用例４］上記適用例にかかるロボットの制御方法において、前記把持力決定工程において、前記把持力を決定することができなかった場合には、前記把持工程の実施を中止することが好ましい。

このロボットの制御方法によれば、把持力を決定することができなかった場合には、把持工程を実施しない。把持力を決定することができない場合としては、被把持部材が把持する対象の被把持部材とは異なるものである場合がある。また、被把持部材の姿勢が、適切な姿勢でないことに起因して、把持部を被把持部材に接触させた際の把持部の挙動が異なっていた場合などである。被把持部材の姿勢が、適切な姿勢でない場合には、被把持部材を適切に把持できない可能性が高い。すなわち、把持力を決定することができない場合には、把持工程を実施しても、把持する対象の被把持部材を適切状態で把持することができない可能性が高い。把持力を決定することができなかった場合には、把持工程を実施しないことによって、把持する対象ではない物を把持したり、被把持部材を不適切な姿勢で把持したりすることを抑制することができる。

［適用例５］上記適用例にかかるロボットの制御方法において、前記把持部によって把持した前記被把持部材を部材配置位置に移動させる部材移動工程をさらに有し、前記部材移動工程では、前記把持部の加速度の変化を周波数分析した結果を前記テーブルに照合することによって特定された材質に対応する前記部材配置位置に前記被把持部材を移動させることが好ましい。

このロボットの制御方法によれば、部材移動工程において、把持部の加速度の変化を周波数分析した結果をテーブルに照合することによって特定された材質に対応する部材配置位置に、被把持部材を移動させる。
テーブル記憶工程では、被把持部材の材質ごとに、固有周波数分析結果と基準把持力とを示すテーブルを記憶している。把持力決定工程においては、被把持部材に対応する固有周波数分析結果を特定し、さらに、テーブルによって、固有周波数分析結果に対応する基準把持力を特定することで、適切な把持力を決定する。したがって、把持力決定工程においては、テーブルによって、被把持部材の材質を特定することもできる。部材移動工程において、特定された材質に対応する部材配置位置に被把持部材を移動させることで、被把持部材の材質に対応した適切な移動先に、被把持部材を移動させることができる。

［適用例６］本適用例にかかるロボットは、被把持部材を把持する把持部と、前記把持部に設けられた慣性センサーと、前記把持部の把持力を制御する把持力制御部と、を備え、前記把持力制御部は、前記把持部を前記被把持部材に接触させた場合の前記把持部の挙動を前記慣性センサーで検出した結果に対応する把持力で、前記把持部に前記被把持部材を把持させることを特徴とする。

本適用例にかかるロボットによれば、把持部に設けられた慣性センサーによって、把持部を被把持部材に接触させる際の把持部の挙動を検出することができる。さらに、把持部の当該挙動に対応する被把持部材を特定することができ、特定された被把持部材に対応する把持力を特定することができる。把持力制御部が、把持部を被把持部材に接触させた場合の把持部の挙動を慣性センサーで検出した結果に対応する把持力で、把持部に被把持部材を把持させることで、被把持部材に対応した適切な把持力で、被把持部材を把持することができる。

［適用例７］上記適用例にかかるロボットにおいて、前記被把持部材の材質ごとに、前記把持部を前記被把持部材に接触させた際の前記把持部の加速度の変化を周波数分析した固有周波数分析結果と、前記被把持部材に対する基準把持力と、を示すテーブルを記憶するテーブル記憶部と、をさらに備え、前記制御部は、前記慣性センサーで検出した検出結果を周波数分析する周波数分析部と、前記周波数分析部が求めた周波数分析結果を、前記記憶部に記憶された前記テーブルに照合することによって、前記把持力を決定する把持力決定部と、を備えることが好ましい。

このロボットによれば、テーブル記憶部に、被把持部材の材質ごとに、固有周波数分析結果と基準把持力とのテーブルを記憶させることができる。固有周波数分析結果は、把持部を被把持部材に接触させた際の把持部の加速度の変化を周波数分析したものである。周波数分析部によって、把持部を被把持部材に接触させた際の把持部の加速度の変化を周波数分析することができる。把持力決定部によって、周波数分析部によって周波数分析した結果を、テーブルの固有周波数分析結果と比較することで、当該被把持部材に対応する固有周波数分析結果を特定することができる。さらに、テーブルから、当該被把持部材に対応する固有周波数分析結果に対応する基準把持力を特定し、当該被把持部材を把持する際の把持力を当該基準把持力に決定することで、適切な把持力を決定することができる。

（ａ）は、ロボットの概略構成を示す外観斜視図。（ｂ）は、ロボットの概略構成を示す側面図。 ロボットのハンド装置を示す側面図。 ロボットの電気的構成を示す電気構成ブロック図。 ロボットを備える搬送システムの概略の構成を示す説明図。 搬送工程を示すフローチャート。 固有周波数分布の例を示す図。

以下、本発明に係るロボットの制御方法、及びロボットの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する図面では、それぞれの構成を認識可能な程度の大きさにするために、図示の便宜上、部材又は部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。

＜ロボット＞
最初に、ロボット１について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、ロボットの概略構成を示す外観斜視図である。図１（ａ）は、ロボットの概略構成を示す外観斜視図であり、図１（ｂ）は、ロボットの概略構成を示す側面図である。図２は、ロボットのハンド装置を示す側面図である。図２では、図１（ｂ）において２点差線で囲んで示したＡ部を拡大して示している。

図１に示すように、ロボット１は、基台３と、支持台５と、アーム装置７と、ハンド装置９と、撮像装置１１と、を備えている。
基台３は、Ｘ方向及びＹ方向によって規定されるＸＹ平面に沿って延在している。ＸＹ平面に直交する方向は、Ｚ方向として定められる。
支持台５は、基台３に据えられている。支持台５は、アーム装置７を支持している。

アーム装置７は、第１アーム２１と、第２アーム２３と、を有している。第１アーム２１は、図１（ｂ）に示すように、一端側が関節部２５を介して支持台５に支持されている。第１アーム２１は、関節部２５によって回動軸２６を中心に回動可能に構成されている。第１アーム２１の他端側には、関節部２７を介して第２アーム２３の一端側が支持されている。第２アーム２３は、関節部２７によって回動軸２９を中心に回動可能に構成されている。
アーム装置７は、第１アーム２１を回動させるための動力を発生させるモーター（図示省略）を有している。また、アーム装置７は、第２アーム２３を回動させるための動力を発生させるモーター（図示省略）も有している。第２アーム２３の関節部２７側とは反対側の他端側には、ハンド装置９が設けられている。

ハンド装置９は、図２に示すように、昇降軸３１と、昇降装置３３と、揺動装置３５と、回動装置３７と、ハンド部３９と、を有している。
ハンド装置９は、昇降装置３３を介して第２アーム２３に支持されている。
昇降装置３３は、昇降軸３１をＺ方向に沿って昇降させることができる。昇降装置３３は、昇降軸３１を昇降させるための動力を発生させる動力源（図示省略）を有している。動力源からの動力は、昇降機構（図示省略）を介して昇降軸３１に伝達される。これにより、昇降軸３１は、Ｚ方向に沿って昇降することができる。なお、本実施形態では、昇降軸３１を駆動するための動力源としてモーターが採用されている。
昇降軸３１のＺ方向における下端側には、揺動装置３５及び回動装置３７を介してハンド部３９が支持されている。

ハンド部３９は、一対の指部４３を有している。一対の指部４３は、互いに、近づいたり遠ざかったりすることが可能に構成されている。また、ハンド部３９は、一対の指部４３を駆動するための動力を発生させる動力源を有している。この動力源からの動力は、伝動機構（図示省略）を介して一対の指部４３に伝達される。本実施形態では、一対の指部４３を駆動するための動力源としてモーターが採用されている。
これにより、ロボット１では、一対の指部４３でワークＷを挟持することができる。ワークＷを一対の指部４３で挟持した状態でアーム装置７を駆動することによって、このワークＷを搬送することができる。以下においては、一対の指部４３がワークＷを挟持するという動作を、ハンド部３９がワークＷを掴むと表現したり、ハンド部３９がワークＷを把持すると表現したりすることがある。ハンド部３９及び一対の指部４３が、把持部に相当する。ワークＷが、被把持部材に相当する。
回動装置３７は、ハンド部３９と昇降軸３１との間に介在しており、ハンド部３９を、図１（ｂ）及び図２に示す回動軸４５を中心に回動させることができる。

揺動装置３５は、回動装置３７と昇降軸３１との間に介在しており、関節部４７を支点としてハンド部３９を、図２に示した矢印Ｒの方向に揺動させることができる。この関節部４７は、手首に例えられ得る。ハンド部３９は、手首としての関節部４７を支点として首振り動作（揺動）を行うことができる。
なお、揺動装置３５は、ハンド部３９を揺動させるための動力を発生させるモーター（図示省略）を有している。また、回動装置３７は、ハンド部３９を回動させるための動力を発生させるモーター（図示省略）を有している。

図２に示すように、ハンド部３９には、慣性センサーの１つである加速度センサー５１が設けられている。加速度センサー５１は、たとえば、ＸＹ平面に平行な方向におけるハンド部３９に作用する加速度を検出する。加速度センサー５１としては、例えば、機械式加速度センサーや、光学式加速度センサーや、半導体式加速度センサーが採用され得る。半導体式加速度センサーには、正電容量型やピエゾ抵抗型やガス温度分布型などがあり、本実施形態では、ピエゾ抵抗型の加速度センサーが採用されている。加速度センサー５１が、慣性センサーに相当する。

撮像装置１１は、基台３に設けられた支柱５５と、支柱５５に支持された梁部５７とによって支持されている。撮像装置１１は、アーム装置７やハンド装置９から独立して、すなわちアーム装置７やハンド装置９とは別個に設けられている。このため、撮像装置１１の光軸の方向や位置は、アーム装置７やハンド装置９の動作によって変化しない。
撮像装置１１は、撮像素子を有している。撮像装置１１は、ハンド部３９が掴むべきワークＷを撮像する。ロボット１では、撮像装置１１がワークＷを撮像した結果に基づいて、ワークＷの姿勢が認識される。なお、撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの素子が採用され得る。

＜ロボットの電気的構成＞
次に、ロボット１の電気的構成について、図３を参照して説明する。図３は、ロボットの電気的構成を示す電気構成ブロック図である。
図３に示すように、ロボット１は、上述したロボット１の各構成の動作を統括制御する制御部６１を備えている。制御部６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６３と、駆動制御部６５と、記憶部６７と、を有している。駆動制御部６５及び記憶部６７は、バス６９を介してＣＰＵ６３に接続されている。
また、ロボット１は、モーター７１と、モーター７３と、モーター７５と、モーター７７と、モーター７９と、モーター８１と、を有している。モーター７１、モーター７３、モーター７５、モーター７７、モーター７９、及びモーター８１は、それぞれ、入出力インターフェイス８３とバス６９とを介して制御部６１に接続されている。

モーター７１は、第１アーム２１を回動させるための動力を発生させる。
モーター７３は、第２アーム２３を回動させるための動力を発生させる。
モーター７５は、昇降装置３３の駆動源であって、昇降軸３１を昇降させるための動力を発生させる。
モーター７７は、揺動装置３５の駆動源であって、ハンド部３９を揺動させるための動力を発生させる。
モーター７９は、回動装置３７の駆動源であって、ハンド部３９を回動させるための動力を発生させる。
モーター８１は、一対の指部４３を駆動するための動力を発生させる。
撮像装置１１及び加速度センサー５１も、それぞれ、入出力インターフェイス８３とバス６９とを介して制御部６１に接続されている。

ＣＰＵ６３は、プロセッサーとして各種の演算処理を行う。駆動制御部６５は、上述したロボット１の各構成の駆動を制御する。記憶部６７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを含んでいる。記憶部６７には、ロボット１における動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶するプログラムソフト記憶部８４や、各種のデータを一時的に展開する領域であるデータ展開部８５などが設定されている。データ展開部８５に展開されるデータとしては、例えば、記録処理等のプログラムデータなどが挙げられる。

また、記憶部６７には、把持力テーブル８７ａを記憶するテーブル記憶部８７も設けられている。把持力テーブル８７ａは、ワークＷの材質に対応させて、固有周波数分布と基準把持力とを示すテーブルである。固有周波数分布は、ワークＷに指部４３を接触させた際のハンド部３９の振動を加速度センサー５１で検出し、加速度センサー５１の出力信号を周波数変換し、周波数成分の大きさを求めたものである。固有周波数分布は、ワークＷの材質によって異なり、材質に固有の分布となる。基準把持力は、ワークＷの材質に対応させて設定された適切な把持力である。したがって、把持力テーブル８７ａでは、固有周波数分布に対して、ワークＷを把持する際の基準把持力が対応付けられている。

また、記憶部６７には、姿勢画像データ８８ａを記憶する姿勢画像データ記憶部８８、及びハンド姿勢情報８９ａを記憶するハンド姿勢情報記憶部８９も設けられている。
姿勢画像データ８８ａは、撮像装置１１を用いて撮影した、ワークＷのあらゆる姿勢を示す複数の画像の画像データで構成されている。姿勢画像データ記憶部８８には、ワークＷのあらゆる姿勢が、それぞれ画像データとして記されている。
ハンド姿勢情報８９ａは、ワークＷを掴むときにハンド部３９がとるべき姿勢に関する情報である。ハンド姿勢情報記憶部８９には、ワークＷのあらゆる姿勢に対応して、ハンド部３９がとるべき姿勢が記憶されている。つまり、ハンド姿勢情報８９ａには、姿勢画像データ８８ａのそれぞれに対して、ハンド部３９がワークＷを掴むときにとるべき姿勢に関する情報が対応付けられている。

駆動制御部６５は、モーター制御部９１と、撮像制御部９３と、センサー制御部９５と、を有している。
モーター制御部９１は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、モーター７１と、モーター７３と、モーター７５と、モーター７７と、モーター７９と、モーター８１とを、個別に制御する。
撮像制御部９３は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、撮像装置１１を制御する。
センサー制御部９５は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、加速度センサー５１を制御する。

＜搬送システム＞
次に、ロボット１を備えており、ロボット１を活用してワークＷを搬送する搬送システム１０について、図４を参照して説明する。図４は、ロボットを備える搬送システムの概略の構成を示す説明図である。搬送システム１０は、コンベヤーによってワークＷを輸送し、輸送されるワークＷをコンベヤーから別の場所に搬送するシステムである。
図４に示すように、搬送システム１０は、ロボット１と、コンベヤー１０１と、フィーダー１０３と、コンベヤー１０５と、を備えている。なお、図４では、構成をわかりやすく示すため、ロボット１の構成のうち揺動装置３５、回動装置３７、ハンド部３９、及び撮像装置１１が図示されている。

コンベヤー１０１は、互いに隙間をあけて並ぶ、一対のローラー１０７ａ及びローラー１０７ｂと、ローラー１０７ａ及びローラー１０７ｂに架け渡された無端ベルト１０９と、を有している。コンベヤー１０１では、ローラー１０７ｂを駆動することによって無端ベルト１０９を回転駆動することができる。
フィーダー１０３は、コンベヤー１０１にワークＷを供給する装置である。フィーダー１０３は、複数のワークＷを収容することができる収容部１１１と、収容部１１１に収容されているワークＷを１つずつ排出する排出口１１２と、を有している。排出口１１２から排出されたワークＷは、コンベヤー１０１の無端ベルト１０９上に供給される。フィーダー１０３からコンベヤー１０１に供給されたワークＷは、無端ベルト１０９上に載置される。この状態で、無端ベルト１０９を回転駆動することによって、無端ベルト１０９上のワークＷを、ローラー１０７ａ及びローラー１０７ｂが並ぶ方向である輸送方向Ｄに沿って、ローラー１０７ａからローラー１０７ｂに至る輸送経路で輸送することができる。

コンベヤー１０５は、コンベヤー１０１によるワークＷの輸送方向Ｄにおいて、コンベヤー１０１の下流側に設けられている。コンベヤー１０５は、互いに隙間をあけて並ぶ一対のローラー１１７と、一対のローラー１１７に架け渡された無端ベルト１１９と、を有している。コンベヤー１０５では、ローラー１１７を駆動することによって無端ベルト１１９を回転駆動することができる。
コンベヤー１０５の無端ベルト１１９上には、コンベヤー１０１においてロボット１が掴めなかったワークＷが供給される。無端ベルト１１９上に供給されたワークＷは、フィーダー１０３の収容部１１１に戻される。つまり、コンベヤー１０１においてロボット１が掴めなかったワークＷは、コンベヤー１０５を介してフィーダー１０３に回収される。

コンベヤー１０１の輸送経路において、無端ベルト１０９上のワークＷに対向する位置に撮像装置１１が配置されている。
コンベヤー１０１の輸送経路において、撮像装置１１が配置されている位置よりも下流側にハンド部３９が位置している。

＜搬送工程＞
次に、搬送システム１０を用いる搬送工程について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、搬送工程を示すフローチャートである。図６は、固有周波数分布の例を示す図である。
図５のステップＳ１では、把持力テーブル８７ａを、ロボット１に入力する。入力された把持力テーブル８７ａは、上述したように、テーブル記憶部８７に記憶される。
上述したように、把持力テーブル８７ａは、ワークＷの材質に対応させて、固有周波数分布と基準把持力とを示すテーブルである。固有周波数分布は、ワークＷに指部４３を接触させた際のハンド部３９の振動を加速度センサー５１で検出し、加速度センサー５１の出力信号（振動信号）を周波数変換（フーリエ変換）し、周波数成分の大きさを求めたものである。図６（ａ）に示した固有周波数分布２０１は、材料Ａで形成されているワークＷに指部４３を接触させた際のハンド部３９の振動を加速度センサー５１で検出して求めた周波数分布である。図６（ｂ）に示した固有周波数分布２０２は、材料Ｂで形成されているワークＷに指部４３を接触させた際のハンド部３９の振動を加速度センサー５１で検出して求めた周波数分布である。把持力テーブル８７ａには、固有周波数分布２０１や固有周波数分布２０２などの固有周波数分布が、複数含まれている。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、固有周波数分布は、ワークＷの材質によって異なり、材質に固有の分布となる。基準把持力は、ワークＷの材質に対応させて設定された適切な把持力であって、把持力テーブル８７ａでは、固有周波数分布に対して、ワークＷを把持する際の基準把持力が対応付けられている。

次に、図５のステップＳ２では、撮像装置１１は、コンベヤー１０１の輸送経路において、コンベヤー１０１によって輸送されるワークＷを撮像する。
ここで、撮像制御部９３は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、撮像装置１１にワークＷを撮像させる。撮像装置１１がワークＷを撮像した撮像結果は、制御部６１のＣＰＵ６３に出力される。制御部６１では、撮像装置１１からの撮像結果に基づいて、ワークＷの姿勢が認識される。

次に、ステップＳ３では、ハンド部３９の姿勢を制御する。
上述したように、記憶部６７の姿勢画像データ記憶部８８には、姿勢画像データ８８ａが記憶されている。姿勢画像データ８８ａは、ワークＷのあらゆる姿勢を示す複数の画像データで構成されている。姿勢画像データ記憶部８８には、ワークＷのあらゆる姿勢が、それぞれ画像データとして記されている。

また、記憶部６７のハンド姿勢情報記憶部８９に記憶されているハンド姿勢情報８９ａは、ワークＷを掴むときにハンド部３９がとるべき姿勢に関する情報である。ハンド姿勢情報８９ａには、ワークＷのあらゆる姿勢に対応して、ハンド部３９がとるべき姿勢が記されている。つまり、ハンド姿勢情報８９ａには、姿勢画像データ８８ａのそれぞれに対して、ハンド部３９がワークＷを掴むときにとるべき姿勢に関する情報が対応付けられている。
そして、ＣＰＵ６３は、撮像装置１１からの撮像結果を複数の姿勢画像データ８８ａに照合し、複数の姿勢画像データ８８ａの中から撮像結果に最も近似する姿勢画像データ８８ａを抽出する。

次いで、ＣＰＵ６３は、抽出した姿勢画像データ８８ａに対応付けられたハンド姿勢情報８９ａに基づいて、モーター制御部９１に、モーター７１、モーター７３、モーター７５、モーター７７、及びモーター７９に対する駆動指令を出力する。モーター制御部９１は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、モーター７１、モーター７３、モーター７５、モーター７７、及びモーター７９の駆動を個別に制御する。これにより、ハンド部３９の姿勢が制御される。この結果、ハンド部３９は、ワークＷを掴む際にとるべき姿勢に制御される。

次に、ステップＳ４では、ハンド装置９の指部４３をワークＷに当接させ、当接させる際のハンド部３９の振動を、加速度センサー５１を用いて検出し、振動信号を取得する。
モーター制御部９１は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、モーター７１などを制御して、ハンド装置９の指部４３をワークＷに当接させる。ステップＳ３において、ハンド部３９は、ワークＷを掴むときにとるべき姿勢に制御されているため、ワークＷに対して一定の方向から、指部４３を当接させることができる。
センサー制御部９５は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、加速度センサー５１に、指部４３がワークＷに当接させられる際のハンド部３９の振動を検出させる。
加速度センサー５１が振動を検出した振動信号は、制御部６１のＣＰＵ６３に出力される。

次に、ステップＳ５では、振動信号を周波数分析する。ＣＰＵ６３は、入力された振動信号をデジタルフーリエ変換し、各周波数成分の周波数分布を求める。ステップＳ５におけるＣＰＵ６３が、周波数分析部に相当する。

次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で求めた周波数分布を、把持力テーブル８７ａに照合する。
上述したように、記憶部６７のテーブル記憶部８７には、把持力テーブル８７ａが記憶されている。把持力テーブル８７ａは、ワークＷの材質に対応させて、固有周波数分布と基準把持力とを示すテーブルである。ＣＰＵ６３は、ステップＳ５で求めた周波数分布を把持力テーブル８７ａに照合し、複数の固有周波数分布の中から、ステップＳ５で求めた周波数分布と許容誤差の範囲で一致する固有周波数分布を抽出する。把持力テーブル８７ａが、テーブルに相当する。

次に、ステップＳ７では、把持力を決定する。ＣＰＵ６３は、把持力テーブル８７ａにおいて、抽出した固有周波数分布に対応付けられている基準把持力を、ハンド部３９によってワークＷを把持する際の把持力に決定する。
ステップＳ６とステップＳ７とが、把持力決定工程に相当する。ステップＳ６とステップＳ７におけるＣＰＵ６３が、把持力決定部に相当する。

次に、ステップＳ８では、把持力の決定がなされたか否かを判定する。把持力の決定がなされていない要因としては、ワークＷに対するハンド部３９の姿勢が適切でないことが挙げられる。例えば、ワークＷの画像を撮像してから、指部４３をワークＷに当接させるまでの間に、ワークＷの姿勢が変わってしまった場合などである。ワークＷの姿勢が変わることによって、指部４３をワークＷに当接させる際の当接位置が所定の位置とは異なるために、検出される振動波形が、当接位置が適切である場合とは異なってしまう可能性が高い。すなわち、把持力テーブル８７ａには、対応する固有周波数分布が存在せず、把持力の決定がなされない。この場合、ワークＷに対するハンド部３９の姿勢が、適切な把持ができる姿勢ではない可能性が高い。把持力の決定がなされていない他の要因としては、所定のワークＷとは材質が異なる物が混入している場合が挙げられる。いずれの場合も、適切なワークＷを適切に把持することができないため、ワークＷの適切な搬送はできない場合である。
把持力の決定がなされていなかった場合（ステップＳ８でＮＯ）には、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２からステップＳ８を繰り返す。把持力の決定がなされていた場合（ステップＳ８でＹＥＳ）には、ステップＳ９に進む。

次に、ステップＳ９では、ハンド装置９（ハンド部３９及び指部４３）によってワークＷを把持する。
ＣＰＵ６３は、モーター制御部９１に、モーター８１に対する駆動指令を出力する。モーター制御部９１は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、モーター８１の駆動を制御して、一対の指部４３にワークＷを挟持させる。一対の指部４３がワークＷを挟持することによってワークＷがハンド部３９に把持される。このとき、ＣＰＵ６３は、ステップＳ７において決定された把持力で、指部４３にワークＷを挟持（把持）させる。ステップＳ９におけるＣＰＵ６３が、把持力制御部に相当する。

次に、ステップＳ１０では、ハンド部３９が把持したワークＷを搬送する。
ＣＰＵ６３は、モーター制御部９１に、モーター７１、モーター７３、モーター７５、モーター７７、及びモーター７９、に対する駆動指令を出力する。モーター制御部９１は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、モーター７１、モーター７３、モーター７５、モーター７７、及びモーター７９の駆動を制御して、ワークＷを把持したハンド部３９を移動させ、ワークＷを搬送先まで搬送する。搬送先において、ＣＰＵ６３は、モーター制御部９１に、モーター８１に対する駆動指令を出力する。モーター制御部９１は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、モーター８１の駆動を制御して、一対の指部４３にワークＷの挟持を解除させる。
搬送先は、ワークＷの材質によって規定することもできる。ワークＷの材質が異なる場合、決定される把持力が異なるため、把持力に対応させて搬送先を指定することによって、ワークＷの材質に応じた搬送先に、ワークＷを搬送することができる。
ステップＳ１０を実施して、搬送システム１０による搬送工程を終了する。

以下、実施形態による効果を記載する。本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）ロボット１は、撮像装置１１を備えている。撮像装置１１を用いてワークＷを撮影することによって、ワークＷの姿勢を検出することができる。

（２）記憶部６７には、姿勢画像データ８８ａを記憶する姿勢画像データ記憶部８８、及びハンド姿勢情報８９ａを記憶するハンド姿勢情報記憶部８９も設けられている。姿勢画像データ８８ａは、撮像装置１１を用いて撮影した、ワークＷのあらゆる姿勢を示す複数の画像の画像データで構成されている。ハンド姿勢情報８９ａには、姿勢画像データ８８ａのそれぞれに対して、ハンド部３９がワークＷを掴むときにとるべき姿勢に関する情報が対応付けられている。撮像装置１１を用いて撮影したワークＷの画像を、姿勢画像データ８８ａ及びハンド姿勢情報８９ａに照合することによって、ハンド部３９を、撮影されたワークＷを把持するための適切な姿勢にすることができる。

（３）ロボット１は、ハンド部３９と一体に設けられた加速度センサー５１を備えている。加速度センサー５１を用いて、ハンド装置９の指部４３をワークＷに当接させる際のハンド部３９の加速度の変化を検出することができる。加速度の変化から、ハンド部３９の挙動を示す振動信号を取得することができる。

（４）ステップＳ３で、ハンド部３９の姿勢を制御して、ワークＷを掴む際にとるべき姿勢に制御している。これにより、ステップＳ４において、ハンド装置９の指部４３をワークＷに当接させ、当接させる際のハンド部３９の振動を、加速度センサー５１を用いて検出し、振動信号を取得する際に、ワークＷに対して一定の方向から、指部４３を当接させることができる。

（５）記憶部６７には、把持力テーブル８７ａを記憶するテーブル記憶部８７が設けられている。把持力テーブル８７ａは、ワークＷの材質に対応させて、固有周波数分布と基準把持力とを示すテーブルである。固有周波数分布は、ワークＷに指部４３を接触させた際のハンド部３９の振動を加速度センサー５１で検出し、加速度センサー５１の出力信号を周波数変換し、周波数成分の大きさを求めたものである。加速度センサー５１を用いて、ハンド部３９の振動信号を取得し、当該信号を把持力テーブル８７ａに照合することによって、ワークＷに対応した適切な把持力を求めることができる。

以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、好適な実施形態は、前記実施形態に限らない。実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。

（変形例１）前記実施形態においては、撮像装置１１は、アーム装置７やハンド装置９から独立して、すなわちアーム装置７やハンド装置９とは別個に設けられている。しかし、ロボットは、撮像装置を把持部と一体に設ける構成であってもよい。撮像装置を把持部と一体に設けることで、撮像装置と把持部との位置関係を、略一定にすることができる。撮像装置と把持部との位置関係が略一定の場合、撮像装置で撮影される被把持部材の画像を基準画像と一致させることで、被把持部材に対する把持部の姿勢を調整することができる。

（変形例２）前記実施形態においては、加速度センサー５１は、撮像装置１１とは別に設けられており、ハンド部３９に固定されていた。しかし、撮像装置を把持部と一体に設け、撮像装置が備える慣性センサーを、把持部の挙動を検出するための慣性センサーとして用いてもよい。

（変形例３）前記実施形態においては、スカラー型ロボットが例示されているが、ロボットの形式はこれに限定されず、６軸ロボットなどの種々の形式が採用され得る。

（変形例４）前記実施形態においては、把持力テーブル８７ａを、ロボット１に入力するステップＳ１を実施していた。しかし、搬送工程において把持部を被把持部材に接触させた際の把持部の加速度の変化を周波数分析した固有周波数分析結果と、被把持部材に対する基準把持力と、を示すテーブルを記憶するテーブル記憶工程を実施することは必須ではない。同様の被把持部材を搬送する工程を続けて実施する場合であって、すでにテーブル記憶工程が実施されてテーブルが記憶されている場合には、テーブル記憶工程を省略することができる。

（変形例５）前記実施形態においては、加速度センサー５１に、指部４３がワークＷに当接させられる際のハンド部３９の振動を検出させ、検出結果に基づいて、ハンド部３９によってワークＷを把持する際の把持力を決定していた。ロボット１のようなロボットを用いる搬送工程は、慣性センサーを用いて検出した検出結果に基づいて、次工程以降の工程におけるパラメーターの値を決定する工程を含んでもよい。次工程以降の工程におけるパラメーターは、例えば、次工程以降の１工程が前記実施形態における搬送工程と同様の搬送工程であって、ワークＷを把持する把持力である。または、ワークＷがねじであり、次工程以降の１工程がねじ締め工程であって、当該工程におけるパラメーターがねじ締めトルクなどであってもよい。

（変形例６）前記実施形態においては、加速度センサー５１は、たとえば、ＸＹ平面に平行な方向におけるハンド部３９に作用する加速度を検出する２軸の加速度センサーであった。加速度センサーは、検出方向が１軸のものや、検出方向が３軸のものであってもよい。

（変形例７）前記実施形態においては、ハンド部３９に取り付けられた慣性センサーとしての加速度センサー５１は、加速度を検出する加速度センサーであった。把持部の挙動を、検出するための慣性センサーは、加速度センサーに限らない。把持部の挙動を、検出するための慣性センサーは、角速度センサーであってもよい。

１…ロボット、７…アーム装置、９…ハンド装置、１０…搬送システム、１１…撮像装置、２１…第１アーム、２３…第２アーム、２５…関節部、２７…関節部、３１…昇降軸、３３…昇降装置、３５…揺動装置、３７…回動装置、３９…ハンド部、４３…指部、４７…関節部、５１…加速度センサー、６１…制御部、６３…ＣＰＵ、６５…駆動制御部、６７…記憶部、７１，７３，７５，７７，７９，８１…モーター、８７…テーブル記憶部、８７ａ…把持力テーブル、８８…姿勢画像データ記憶部、８８ａ…姿勢画像データ、８９…ハンド姿勢情報記憶部、８９ａ…ハンド姿勢情報、９１…モーター制御部、９３…撮像制御部、９５…センサー制御部、１０１…コンベヤー、１０３…フィーダー、１０５…コンベヤー、２０１…固有周波数分布、２０２…固有周波数分布、Ｗ…ワーク。

Claims (7)

1. 被把持部材を把持する把持部を、前記被把持部材に接触させる接触工程と、
   前記接触工程における前記把持部の挙動を、前記把持部に設けられた慣性センサーで検出する検出工程と、
   前記検出工程における検出結果に応じた把持力で前記被把持部材を把持する把持工程と、を有する、
   ことを特徴とするロボットの制御方法。
2. 前記慣性センサーは加速度センサーであり、
   前記検出工程では、前記把持部の加速度の変化を検出する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のロボットの制御方法。
3. 前記被把持部材の材質ごとに、前記把持部を前記被把持部材に接触させた際の前記把持部の加速度の変化を周波数分析した固有周波数分析結果と、前記被把持部材に対する基準把持力と、を示すテーブルを記憶するテーブル記憶工程と、
   前記把持部の加速度の変化を周波数分析した結果を前記テーブルに照合することによって、前記把持力を決定する把持力決定工程と、をさらに有する、
   ことを特徴とする、請求項２に記載のロボットの制御方法。
4. 前記把持力決定工程において、前記把持力を決定することができなかった場合には、前記把持工程の実施を中止する、
   ことを特徴とする、請求項３に記載のロボットの制御方法。
5. 前記把持部によって把持した前記被把持部材を部材配置位置に移動させる部材移動工程をさらに有し、
   前記部材移動工程では、前記把持部の加速度の変化を周波数分析した結果を前記テーブルに照合することによって特定された材質に対応する前記部材配置位置に前記被把持部材を移動させる、
   ことを特徴とする、請求項３又は４に記載のロボットの制御方法。
6. 被把持部材を把持する把持部と、
   前記把持部に設けられた慣性センサーと、
   前記把持部の把持力を制御する把持力制御部と、を備え、
   前記把持力制御部は、前記把持部を前記被把持部材に接触させた場合の前記把持部の挙動を前記慣性センサーで検出した結果に対応する把持力で、前記把持部に前記被把持部材を把持させる、
   ことを特徴とするロボット。
7. 前記被把持部材の材質ごとに、前記把持部を前記被把持部材に接触させた際の前記把持部の加速度の変化を周波数分析した固有周波数分析結果と、前記被把持部材に対する基準把持力と、を示すテーブルを記憶するテーブル記憶部と、をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記慣性センサーで検出した検出結果を周波数分析する周波数分析部と、
   前記周波数分析部が求めた周波数分析結果を、前記記憶部に記憶された前記テーブルに照合することによって、前記把持力を決定する把持力決定部と、を備える、
   ことを特徴とする、請求項６に記載のロボット。

Images