JP2015003378A - 力センサを備えた電動ハンド - Google Patents

Abstract

【課題】対象物がフィンガによって適切に把持されていないことを確実に検出できる電動ハンドを提供する。【解決手段】電動ハンドは、複数のフィンガと、複数のフィンガの開閉動作方向に作用する把持力を検出する少なくとも１つの力センサと、力センサによって検出される力検出値に基づいて定まる値及び予め定められる閾値を比較することによって、対象物が複数のフィンガによって適切に把持されているか否かを判定する判定部と、判定部によって対象物が適切に把持されていないと判定されたときに、エラー通知するように形成されるエラー通知部と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、フィンガを開閉動作させることによって対象物を把持する電動ハンドに関する。

ロボットの基本動作の１つとして、対象物を保持して所定の位置まで搬送することが挙げられる。対象物を保持するために、複数のフィンガによって対象物を把持するように形成された電動ハンドが一般的に使用されている。そのような電動ハンドは、対象物の重量及び硬度等の性質に応じて把持力を自由に調整できるので、その汎用性の高さからロボットを利用する自動化された搬送システムの用途に適している。

特許文献１には、電気モータによって開閉動作される一対のフィンガを有する把持装置において、電気モータに供給される電流を制御することによって所望の把持力を得ることが開示されている。特許文献２には、電気モータによって開閉動作される一対のフィンガを有する把持装置において、電気モータの回転運動を変換することによって直線状に移動される一対の直動部材と、把持部材との間の連結部に設けられる弾性部材の変位量から把持力を算出し、算出された把持力に基づいて電気モータを制御することが開示されている。

特開２０１１−１８３５１３号公報 特開２０１１−１９４５２３号公報

自動化された搬送システムにおいては、把持された対象物が落下したり、対象物が意図されない態様で把持されたりした場合に、通常の搬送工程を中断して、対象物が適切に保持されていないことを操作者に通知するなどの処置が必要になる。対象物が把持されていないことを判定する目的で、フィンガが把持動作方向の終端位置まで移動したか否かを検出する方法が一般的に使用されている。フィンガが対象物を把持している場合は、フィンガは終端位置まで移動することなく把持位置において停止するので、フィンガが終端位置まで移動した場合は対象物を把持していないとみなすことができる。

他方、この検出方法は、いったん対象物が正常に把持された後であって、所定の位置まで搬送されるまでの間に対象物が落下したようなときに、次のような問題が生じる。
（１）力センサによる力検出値を利用した力フィードバック制御によってフィンガの動作が制御される場合
この場合、対象物が落下すると把持力が急激に低下し、力制御の結果として、フィンガが終端位置まで作動されることになる。したがって、前述した検出方法によって把持状態のエラーを検出できる。しかしながら、力制御に基づいてフィンガを終端位置まで移動させるのには比較的長い時間が必要なので、エラーを検出する前にロボットが搬送工程を完了してフィンガの開放動作が開始される虞がある。フィンガの開放動作が開始されると、フィンガが終端位置に到達することはないので、結果的にエラーが検出されないことになる。

（２）力検出値が予め定められた値に達したときにフィンガの移動が停止される場合（接触停止法の場合）
接触停止法は、要求される把持力が小さい場合に多く利用される。この場合、対象物が搬送途中で落下したとしてもフィンガは作動されない。したがって、フィンガが終端位置に移動しないので、エラーの検出はできない。

したがって、対象物がフィンガによって適切に把持されていないことを確実に検出できる電動ハンドが求められている。

本願に係る１番目の発明によれば、複数のフィンガを備えていて該複数のフィンガを開閉動作させることにより対象物を把持する電動ハンドであって、前記複数のフィンガの開閉動作方向に作用する把持力を検出する少なくとも１つの力センサと、前記力センサによって検出される力検出値に基づいて定まる値及び予め定められる閾値を比較することによって、対象物が前記複数のフィンガによって適切に把持されているか否かを判定する判定部と、前記判定部によって対象物が適切に把持されていないと判定されたときに、エラー通知するように形成されるエラー通知部と、を備える、電動ハンドが提供される。
本願に係る２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記判定部は、前記力検出値と、前記閾値とを比較するように形成されており、前記判定部は、前記力検出値が前記閾値よりも小さいときに、対象物が適切に把持されていないと判定するように形成される。
本願に係る３番目の発明によれば、１番目又は２番目の発明において、前記判定部が、前記複数のフィンガによる対象物の把持完了後であって対象物の解放前に、少なくとも１回の判定処理を実行するように形成される。
本願に係る４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記判定部が、前記力検出値の変化量に対応する値と、前記閾値とを比較するように形成されており、前記判定部が、前記力検出値の変化量が前記閾値よりも大きいときに、対象物が適切に把持されていないと判定するように形成される。
本願に係る５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記判定部が、前記複数のフィンガによる対象物の把持完了後であって対象物の解放前に、判定処理を周期的に実行するように形成される。
本願に係る６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記フィンガの位置を検出する位置センサと、前記位置センサによって検出される、対象物の把持完了後における前記フィンガの位置検出値及び予め定められる第２の閾値を比較することによって、対象物が前記複数のフィンガによって適切に把持されているか否かを判定する第２の判定部と、をさらに備えており、前記エラー通知部が、前記第２の判定部によって対象物が適切に把持されていないと判定されたときに、エラー通知するように形成される。
本願に係る７番目の発明によれば、複数のフィンガを備えていて該複数のフィンガを開閉動作させることにより対象物を把持する電動ハンドであって、前記複数のフィンガの開閉動作方向に作用する把持力を検出する少なくとも１つの力センサと、前記フィンガの位置を検出する位置センサと、前記力センサによって検出される力検出値に基づいて、フィンガの開閉動作を制御する力制御部と、前記位置センサによって検出される、対象物の把持完了後における前記フィンガの位置検出値及び予め定められる閾値を比較することによって、対象物が前記複数のフィンガによって適切に把持されているか否かを判定する判定部と、前記判定部によって対象物が適切に把持されていないと判定されたときに、エラー通知するように形成されるエラー通知部と、を備える、電動ハンドが提供される。

本発明によれば、フィンガの把持力を正確に検出できる力センサを利用することによって、対象物が適切に把持されていないことを確実に検出し、エラー通知できるようにした電動ハンドが提供される。

本発明の一実施形態に係る電動ハンドの構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る電動ハンドの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電動ハンドにおける第１のエラー検出処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る電動ハンドにおける第２のエラー検出処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る電動ハンドにおける第３のエラー検出処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるためにそれらの縮尺が適宜変更されている。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動ハンド１０の構成を示す概略図である。電動ハンド（以下、単に「ハンド」と称する。）１０は、対象物１００を把持するように形成された一対のフィンガ１２，１４と、それらフィンガ１２，１４の基端１２ａ，１４ａにそれぞれ設けられる力センサ１６と、フィンガ１２，１４を開閉動作させる作動部１８と、作動部１８に関連付けられていてフィンガ１２，１４の位置を検出する位置センサ２０と、ハンド１０の動作を制御する制御装置５０と、を備えている。

ハンド１０は、図示されない多関節ロボットの手首部に取付けられ、対象物１００を把持するとともに、対象物１００を所望の位置まで搬送するのに使用される。フィンガ１２，１４は、両矢印Ａ，Ｂによって示されるように互いに直線状に接近又は離間することによって開閉動作するように形成されている。フィンガ１２，１４を作動させる作動部１８は、図示されないものの、軸線回りに回転する電気モータと、電気モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部と、を備えている。運動変換機構部は、例えば送りねじと、送りねじによって作動される被作動部を直線状に案内するガイド機構部と、から形成される。電気モータと運動変換機構部との間には、電気モータの回転運動を所定の減速比で減速して伝達する減速機が介在していてもよい。減速機は、例えば歯車又はタイミングベルトから形成される。

図１に示されるように、各フィンガ１２，１４は、基端１２ａ，１４ａにおいて力センサ１６に取付けられるようになっている。フィンガ１２，１４が閉塞方向に移動して対象物１００を挟持するとき、力センサ１６は、フィンガ１２，１４に発生する把持力を検出できるように形成されている。力センサ１６としては公知の力センサを利用できるが、フィンガ１２，１４の開閉動作方向に作用する把持力のみを独立して検出できる力センサであることが好ましい。図示される実施形態においては、フィンガ１２，１４にそれぞれ力センサ１６が設けられているものの、各フィンガ１２，１４には、互いに向きが反対で大きさが等しい把持力が発生するので、フィンガ１２，１４の一方の力センサ１６を省略してもよい。図示される実施形態においては、力センサ１６を介してフィンガ１２，１４が取付けられるようになっているので、必要な用途に応じてフィンガを交換できるので有利である。しかしながら、代替的な実施形態においては、力センサを内蔵するフィンガが使用されうる。

位置センサ２０は、作動部１８の移動量を積算することによってフィンガ１２，１４の位置を算出できるように形成される。位置センサ２０は、例えばロータリエンコーダなどの回転検出器を用いて電気モータの角度位置を検出するようになっている。制御装置５０は、図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどからなるハードウェア構成を有していて、ハンド１０の制御及び作動部１８の電気モータを制御する。制御装置５０のＣＰＵは、制御処理に必要な演算を実行する。制御装置５０のＲＯＭは、対象物１００を把持するための把持動作、対象物１００を解放する解放動作など所定の動作を定義するプログラムを記憶する不揮発性メモリである。制御装置５０のＲＡＭは、ＣＰＵによって実行される演算結果を一時的に記憶する揮発性メモリである。制御装置５０は、把持動作指令、解放動作指令、後述する把持力確認処理を実行させる把持力確認指令、エラー通知などに関連する信号を図示されないロボット制御装置との間で送受信できるように形成されている。制御装置５０は、図１に示されるようにハンド１０に内蔵されていてもよいし、又はハンド１０の外部に設けられてもよい。

図示される実施形態においては、一対のフィンガ１２，１４を閉塞動作させることによって対象物１００が把持されるものの、例えばリング状の対象物の穴にフィンガを通して対象物を把持する場合にも本発明を適用可能である。後者の場合、フィンガを開放方向に作動させることによって対象物が把持されるようになる。また、フィンガは図示される実施形態に限定されず、３本以上のフィンガからなる把持機構が採用されてもよい。また、直線状に開閉動作するフィンガの代わりに、回転中心回りにピボット運動することによって開閉可能な回転式フィンガが用いられてもよい。回転式フィンガの場合、作動部１８は、前述した運動変換機構部の代わりに、減速機を介して電気モータの角度位置を調整することによってフィンガを作動させるように形成されうる。

図２は、本発明の一実施形態に係るハンド１０の機能ブロック図である。図２に示されるように、制御装置５０は、駆動部５２と、位置制御部５４と、力制御部５６と、把持位置確認部５８と、把持力確認部６０と、把持力監視部６２と、エラー通知部６４と、を備えている。制御装置５０は、力センサ１６によって取得されて力制御部５６にフィードバックされる力検出値に基づいてフィンガ１２，１４の動作を制御する力制御と、位置センサ２０によって取得されて位置制御部５４にフィードバックされる位置検出値に基づいてフィンガ１２，１４の動作を制御する位置制御と、の両方を実行できるように形成されている。制御装置５０の把持位置確認部５８、把持力確認部６０及び把持力監視部６２が、対象物１００が適切に把持されているか否かを判定する判定部６６を構成する。

駆動部５２は、位置制御部５４又は力制御部５６から出力される駆動指令を受けて制御指令を作成する。駆動部５２によって作成される制御指令は、フィンガ１２，１４を作動させる作動部１８に送出される。具体的には、作動部１８の電気モータに供給される電流が制御指令に従って調整され、電気モータがそれに応じて回転運動する。電気モータの動作に対応して、フィンガ１２，１４が開閉し、対象物１００を把持又は解放できるようになっている。

ハンド１０を開放させる開放指令を受信すると、制御装置５０は、位置制御部５４を起動して、位置センサ２０によって得られる位置検出値に基づいた位置フィードバック制御を実行する。その場合、フィンガ１２，１４を開放させる方向に駆動させる駆動指令が位置制御部５４から駆動部５２に送出される。フィンガ１２，１４の開放動作は、フィンガ１２，１４が所定の開放位置に到達するまで移動する。

他方、対象物１００をフィンガ１２，１４によって把持させる把持指令を受信すると、制御装置５０は、力制御部５６を起動して、力センサ１６によって得られる力検出値に基づいた力フィードバック制御を実行する。その場合、フィンガ１２，１４を閉塞させる方向に駆動させる駆動指令が力制御部５６から駆動部５２に送出される。フィンガ１２，１４の閉塞動作は、フィンガ１２，１４に作用する把持力が所定の大きさに達するまで継続される。

フィンガ１２，１４による把持動作は、接触停止法に従って実行されてもよい。「接触停止法」は、把持指令を受けたときに位置フィードバック制御に従ってフィンガ１２，１４を移動させるとともに、力検出値が設定下限値に達したときに把持動作を完了したとみなす方法である。すなわち、接触停止法においては、力検出値が設定下限値に達すると直ちにフィンガ１２，１４の動作を停止するように停止指令が駆動部５２に送出される。この接触停止法は、要求される把持力が非常に小さい場合に特に有効である。なぜなら、通常の力フィードバック制御は応答が比較的遅く、短時間で非常に小さい把持力を実現できないためである。

把持力確認部６０は、把持力確認指令に応答してフィンガ１２，１４に作用する把持力が下限閾値よりも小さい場合に対象物を適切に把持していないとみなしてエラー通知する機能を有する。例えば対象物１００が変形しやすい材料から形成されている場合、ロボットを制御して対象物１００を所定の位置まで搬送させる際に、ロボットの振動などが原因となって対象物が落下することがある。しかしながら、関連技術の説明において述べたように力フィードバック制御のみでは、エラー検出に比較的長い時間が要求されるので、搬送中の対象物の落下を十分な信頼性をもって検出できない。他方、同様に前述したように接触停止法を利用した把持動作の制御方法は、対象物の落下を検出する機能を有していない。

そこで、ロボットの動作プログラムの適切な部分、例えば対象物の解放動作を開始する直前に把持力確認部６０を起動し、エラー検出処理を実行することによって、対象物１００を把持するために必要な下限把持力がフィンガ１２，１４に作用していない状態、すなわち対象物１００を把持していない状態を判別できる。

把持力監視部６２は、把持力確認部６０のエラー検出機能を拡張した構成を有する。把持力監視部６２は、対象物１００を把持している間、すなわち把持動作完了から解放動作開始までの間、力制御部５６から周期的に対象物１００の把持状態に関する信号を受信するとともに、力センサ１６から力検出値を取得する。したがって、把持力監視部６２は、対象物１００を把持している間に対象物が落下した場合、そのことを速やかに検出できるようになっている。

具体的には、把持力監視部６２は、後述する２つのエラー検出処理のうちの少なくともいずれか一方を周期的に実行する。一方のエラー検出処理は、把持力確認部６０によって実行されるエラー検出処理の内容に対応する。すなわち、力センサ１６によって取得される力検出値を下限閾値と比較して、力検出値が下限閾値よりも小さいときに、対象物１００が適切に把持されていないとみなして、エラー通知部６４を起動し、操作者に異常を通知する。

把持力監視部６２によって実行されうる他方のエラー検出処理は、力検出値の変化量に基づくものである。すなわち、例えば把持動作完了直後の力検出値を力初期値として記憶しておき、所定の周期毎に取得される力検出値と、力初期値との間の変化量を算出する。そして、算出された変化量が予め定められる閾値よりも大きい場合は、対象物１００の把持状態が顕著に変化したとみなし、エラー通知部６４を起動してロボットが正常に動作していないことを操作者に通知する。力初期値を利用する代わりに、力センサ１６から取得された最新の（現在の）力検出値と、その直近に取得された別の力検出値と、を比較して同様のエラー検出処理を実行してもよい。なお、把持力監視部６２によって実行されうる前述した２つのエラー検出処理は、それら両方が実行されてもよいし、いずれか一方のみが独立して実行されてもよい。

把持位置確認部５８は、把持動作完了後、例えば把持動作完了の信号受信後直ちにフィンガ１２，１４の位置を検出することによって、対象物１００を適切に把持しているか否かを判定する。例えば積み重ねられた樹脂製、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のトレー容器を上から順に１つずつ搬送する目的でロボットを使用する場合、この把持位置確認部５８によるエラー検出処理によって、上下に重なった２つのトレー容器が誤って同時に把持されたことを検出できる。

より具体的に述べると、フィンガ１２，１４によって把持されたとき、トレー容器はフィンガ１２，１４の閉塞方向に圧縮され、その結果としてトレー容器に撓みが発生する。同一の大きさの把持力が作用する条件では、トレー容器に発生する撓みは、１つのトレー容器が把持されるときに比べて２つ又はそれ以上のトレー容器が同時に把持されるときの方が小さくなる。例えば幅８０ｍｍのトレー容器を３Ｎの把持力で把持したとき、トレー容器は幅方向（フィンガ１２，１４の開閉動作方向）に圧縮されて４ｍｍの撓みが発生し、幅方向の寸法が７６ｍｍになるまで変形する。他方、同一のトレー容器を２つ同時に約３Ｎの把持力で把持したとき、それらトレー容器はそれぞれ幅方向に圧縮されて２ｍｍの撓みが発生し、幅方向の寸法が７８ｍｍになるまで変形する。

したがって、トレー容器が把持されたときのトレー容器の幅の寸法、すなわちフィンガ１２，１４の間隙をモニタすることによって、１つのトレー容器が把持されたのか、又は２つのトレー容器が誤って把持されたのかを判別できる。例えば開閉動作方向におけるフィンガ１２，１４の間隙の寸法が、１つのトレー容器を把持したときの寸法と、２つのトレー容器を把持したときの寸法と、の間に設定される位置を「把持基準位置」とし、検出される間隙の寸法が「把持基準位置」よりも大きいか否かを判定することによって、トレー容器が適切に把持されていない状態を検出できる。このことを前述した例に適用して説明すると、１つのトレー容器を把持したときのフィンガ１２，１４の間隙の寸法（トレー容器の幅の寸法）は７６ｍｍであり、２つのトレー容器を把持したときのフィンガ１２，１４の間隙の寸法が７８ｍｍである。したがって、例えばそれらの中間値である７７ｍｍの位置を「把持基準位置」とすればよい。そして、位置センサ２０によって検出されるフィンガ１２，１４の間隙の寸法が「把持基準位置」よりも大きいときには２つ又はそれ以上のトレー容器が把持されているとみなし、エラー通知を実行する。

エラー通知部６４は、前述した把持力確認部６０、把持力監視部６２及び把持位置確認部５８の少なくとも１つと協働し、対象物１００がフィンガ１２，１４によって適切に把持されていないことが検出されたときに起動され、エラーを操作者に通知する作用を有する。エラー信号は操作者によって認識可能な態様であれば、任意の方法で通知されうる。例えば操作者が視覚的に確認可能なように教示盤、ディスプレイ装置その他のデバイスに表示されてもよいし、エラー音を発生させることにより周囲の操作者らに通知するようにされてもよい。

図３は、本発明の一実施形態に係る電動ハンド１０における第１のエラー検出処理である把持力確認処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置５０の把持力確認部６０を起動することによって実行されうるエラー検出機能を利用する。

把持力確認処理は、フィンガ１２，１４による対象物１００の把持動作完了後であって、対象物１００の解放動作開始前において、実行指令に応答して実行される。例えば、フィンガ１２，１４の開放動作指令の直前に把持力確認処理を実行する実行指令が挿入される。この場合、対象物１００が搬送途中で落下したことを検出できるので、操作者はロボットの動作を中断させて、発生したエラーに対処することが可能になる。把持力確認処理は、把持動作完了から開放動作開始までの間において少なくとも１回実行される。

把持力確認処理においては、先ず、力センサ１６によってフィンガ１２，１４に作用する把持力が力検出値Ｆｄとして検出される（ステップＳ１１）。続いて、ステップＳ１１で得られた力検出値Ｆｄが予め定められる下限閾値Ｆｍｉｎ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。閾値Ｆｍｉｎは、想定される把持力の下限値に対応する数値であり、対象物１００の材料などに応じて適宜設定される。ステップＳ１２における判定結果が「ＮＯ」だった場合、すなわち力検出値Ｆｄが閾値Ｆｍｉｎ未満だった場合は、対象物１００が適切に把持されていないことを意味する。したがって、その場合はステップＳ１３に進み、制御装置５０のエラー通知部６４が起動されてエラー通知を実行する。他方、ステップＳ１２における判定結果が「ＹＥＳ」だった場合、対象物１００が適切に把持されていることを意味するので、把持力確認処理を終了する。

把持力確認部６０によるエラー検出処理によれば、フィンガ１２，１４を開放する前に対象物１００が適切に把持されているか否かを判定する。したがって、例えば対象物１００の搬送中に対象物１００が落下したような場合に、そのことを操作者に通知することができる。このエラー検出処理は、力センサ１６によって把持力を正確に検出することによって実現できるものである。また、この実施形態に係るエラー検出処理は、フィンガが終端位置まで移動したか否かを検出する場合に比べて迅速に実行可能である。したがって、エラー検出処理を効率良くかつ確実に実行できる点で有利である。

図４は、本発明の一実施形態に係る電動ハンド１０における第２のエラー検出処理である把持力監視処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置５０の把持力監視部６２を起動することによって実行されうるエラー検出機能を利用する。把持力監視処理は、対象物１００の把持完了後であって対象物１００の解放動作開始前の間において、少なくとも搬送動作中において周期的に継続して実行される。

把持力監視処理においては、先ず、フィンガ１２，１４による把持動作が完了したか否かが先ず判定される（ステップＳ２１）。把持動作完了の判定は、例えば８ｍｓ毎に実行されうる。ステップＳ２１において把持動作が完了したと判定されると、続いて、力センサ１６によってフィンガ１２，１４に作用する把持力が力検出値Ｆｄとして検出される（ステップＳ２２）。ここで、後の計算で使用するため、把持動作完了直後の力検出値Ｆｄが力初期値Ｆｏとして制御装置５０のＲＡＭに記憶される（ステップＳ２３）。ここまでのステップＳ２１〜Ｓ２３が、把持力監視部６２によるエラー検出処理を実行するための準備段階である。

次いで、力センサ１６によってフィンガ１２，１４に作用する把持力が検出され、制御装置５０がそれを力検出値Ｆｄとして取得する（ステップＳ２４）。力検出値Ｆｄは下限閾値である閾値Ｆｍｉｎと比較され、力検出値Ｆｄが閾値Ｆｍｉｎ以上であるか否かが判定される（ステップＳ２５）。ステップＳ２５における判定結果が「ＮＯ」の場合、図３に関連して説明した実施形態と同様に対象物１００が適切に把持されていないとみなされてエラー通知部６４が起動され、エラー通知を実行する（ステップＳ２９）。ステップＳ２５における判定結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわち力検出値Ｆｄが閾値Ｆｍｉｎ以上であると判定された場合、ステップＳ２６に進み、力変化量ΔＦが計算される。力変化量ΔＦは、ステップＳ２３で設定された力初期値Ｆｏから、ステップＳ２４で取得された現在の力検出値Ｆｄを減算することによって算出される。

続いて、ステップＳ２６で算出された力変化量ΔＦが予め定められる閾値ΔＦｍａｘと比較され、力変化量ΔＦが閾値ΔＦｍａｘ以下であるか否かが判定される（ステップＳ２７）。閾値ΔＦｍａｘは、対象物１００の材料の硬度及びロボットの搬送動作中の振動の影響に起因する誤差を考慮して決定される。ステップＳ２７における判定結果が「ＮＯ」だった場合、フィンガ１２，１４による把持状態が顕著に変化した（典型的には対象物１００が落下した）とみなし、ステップＳ２９に進み、エラー通知部６４を起動して、エラー通知を実行する。他方、ステップＳ２７において「ＹＥＳ」の判定結果が得られた場合、ステップＳ２８に進み、フィンガ開放指令が送出されたか否かが判定される。フィンガ開放指令が送出されることは、搬送動作を終了すべきであることを意味する。したがって、ステップＳ２８における判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、把持力監視部６２によるエラー検出処理を終了する。ステップＳ２８における判定結果が「ＮＯ」の場合は、ステップＳ２４に戻り、ステップＳ２４からステップＳ２８までの処理を再度実行する。

把持力監視部６２によるエラー検出処理によれば、フィンガ１２，１４に作用する把持力の大きさ及び変化量を継続的にモニタすることによって、対象物１００の把持状態に異常が発生したことを迅速に検出できる利点を有する。

図５は、本発明の一実施形態に係る電動ハンド１０における第３のエラー検出処理である把持位置確認処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置５０の把持位置確認部５８を起動することによって実行されうるエラー検出機能を利用する。

把持位置確認処理は、フィンガ１２，１４による対象物１００の把持動作完了後であって、対象物１００の解放動作開始前において、実行指令に応答して実行される。例えば、フィンガ１２，１４の把持動作完了後直ちに、すなわち搬送動作を開始する前に把持位置確認処理を実行する実行指令が挿入される。この場合、対象物１００の把持動作を完了した時点で例えば複数の対象物１００が把持されていることを検出できるので、操作者はロボットの動作を中断させて、発生したエラーに対処できるようになる。なお、把持位置確認処理は、把持動作完了から解放動作開始までの間において２回以上実行されてもよい。

把持位置確認処理は、前述したように複数の対象物が把持された状態をエラーとして検出する目的で実行される。したがって、フィンガ１２，１４による把持動作が完了したか否かが先ず判定される（ステップＳ３１）。続いて、フィンガ１２，１４の位置が、位置センサ２０によって、位置検出値Ｐｄとしてとして取得される（ステップＳ３２）。ステップＳ３２で得られた位置検出値Ｐｄは、次いで予め定められる閾値Ｐｍｉｎ以上であるか否かが判定される（ステップＳ３３）。閾値Ｐｍｉｎは、想定される把持位置の下限値に対応する。

本実施形態を、例えば前述した８０ｍｍの幅を有するＰＥＴ製のトレー容器の例に適用すると、閾値Ｐｍｉｎは７７ｍｍに設定されうる。そして、位置センサ２０によって検出される位置検出値の値が、フィンガ１２，１４の間隙の寸法（すなわちトレー容器の幅の寸法）に対応するように予め調整される。このようにして、位置検出値Ｐｄと、閾値Ｐｍｉｎとの比較が実行されうる。

ステップＳ３３における判定結果が「ＮＯ」だった場合、すなわち位置検出値Ｐｄが閾値Ｐｍｉｎ未満だった場合は、複数の対象物１００が把持されていることを意味する。したがって、その場合はステップＳ３４に進み、制御装置５０のエラー通知部６４が起動されてエラー通知を実行する。他方、ステップＳ３３における判定結果が「ＹＥＳ」だった場合、対象物１００が適切に把持されていることを意味するので、把持位置確認処理を終了する。

把持位置確認部５８によるエラー検出処理によれば、従来の検出方法では検出するのが困難だった複数の対象物１００が把持された状態を確実に検出できる。このエラー検出方法は、対象物１００の撓み量に着目したものであり、フィンガ１２，１４に作用する把持力を正確に検出することが要求される。

実施形態の説明において、力センサの出力値として用語「力検出値」が使用されているものの、この「力検出値」は、把持力相当の値であることに留意されたい。外力が作用していない状態であっても、通常、力センサの検出値はゼロではなく所定のオフセット値が設定される。また、ハンドの姿勢によってはフィンガの開閉動作方向に重力が作用することも考えられる。その場合は、フィンガの重量が力センサの検出値に影響を与えることになる。したがって、本発明に係るエラー検出処理において使用される「力検出値」は、フィンガに作用する正味の把持力となるように、対象物を把持していない状態に対する相対値として設定されるべきである。

また、本明細書において説明される実施形態においては、説明の便宜上、力検出値及び位置検出値が正の値を有するように把持力の作用方向、フィンガの移動方向を定義したものの、力検出値及び位置検出値が負の値を有するように方向を定義した場合であっても、本発明を実施できるように適宜調整を加えることは当業者に自明である。

以上、本発明の種々の実施形態及び変形例を説明したものの、他の実施形態及び変形例によっても本発明の意図される作用効果を奏することができることは当業者に自明である。特に、本発明の範囲を逸脱することなく前述した実施形態及び変形例の構成要素を削除ないし置換することが可能であるし、公知の手段をさらに付加することが可能である。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。

特に、図３〜図５を参照して説明したエラー検出処理の１つのみを独立して実行可能であるように電動ハンドの制御装置が構成されてもよい。また、それらエラー検出処理を任意の組合せを実行可能であるように制御装置が構成されてもよい。

１０ 電動ハンド
１２ フィンガ
１４ フィンガ
１６ 力センサ
１８ 作動部
２０ 位置センサ
５０ 制御装置
５２ 駆動部
５４ 位置制御部
５６ 力制御部
５８ 把持位置確認部
６０ 把持力確認部
６２ 把持力監視部
６４ エラー通知部
６６ 判定部

Claims (7)

1. 複数のフィンガを備えていて該複数のフィンガを開閉動作させることにより対象物を把持する電動ハンドであって、
   前記複数のフィンガの開閉動作方向に作用する把持力を検出する少なくとも１つの力センサと、
   前記力センサによって検出される力検出値に基づいて定まる値及び予め定められる閾値を比較することによって、対象物が前記複数のフィンガによって適切に把持されているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって対象物が適切に把持されていないと判定されたときに、エラー通知するように形成されるエラー通知部と、を備える、電動ハンド。
2. 前記判定部は、前記力検出値と、前記閾値とを比較するように形成されており、
   前記判定部は、前記力検出値が前記閾値よりも小さいときに、対象物が適切に把持されていないと判定するように形成される、請求項１に記載の電動ハンド。
3. 前記判定部が、前記複数のフィンガによる対象物の把持完了後であって対象物の解放前に、少なくとも１回の判定処理を実行するように形成される、請求項１又は２に記載の電動ハンド。
4. 前記判定部が、前記力検出値の変化量に対応する値と、前記閾値とを比較するように形成されており、
   前記判定部が、前記力検出値の変化量が前記閾値よりも大きいときに、対象物が適切に把持されていないと判定するように形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動ハンド。
5. 前記判定部が、前記複数のフィンガによる対象物の把持完了後であって対象物の解放前に、判定処理を周期的に実行するように形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動ハンド。
6. 前記フィンガの位置を検出する位置センサと、
   前記位置センサによって検出される、対象物の把持完了後における前記フィンガの位置検出値及び予め定められる第２の閾値を比較することによって、対象物が前記複数のフィンガによって適切に把持されているか否かを判定する第２の判定部と、をさらに備えており、
   前記エラー通知部が、前記第２の判定部によって対象物が適切に把持されていないと判定されたときに、エラー通知するように形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動ハンド。
7. 複数のフィンガを備えていて該複数のフィンガを開閉動作させることにより対象物を把持する電動ハンドであって、
   前記複数のフィンガの開閉動作方向に作用する把持力を検出する少なくとも１つの力センサと、
   前記フィンガの位置を検出する位置センサと、
   前記力センサによって検出される力検出値に基づいて、フィンガの開閉動作を制御する力制御部と、
   前記位置センサによって検出される、対象物の把持完了後における前記フィンガの位置検出値及び予め定められる閾値を比較することによって、対象物が前記複数のフィンガによって適切に把持されているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって対象物が適切に把持されていないと判定されたときに、エラー通知するように形成されるエラー通知部と、を備える、電動ハンド。

Images