JP2015085500A - ロボット、ロボットシステム、制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体を、より確実に把持することができるロボットを提供する。【解決手段】力センサーと、把持対象物を把持するハンドと、を含み、ハンドを物体に接触させ、ハンドを物体に接触させた後に、ハンドと物体とを離間させ、ハンドと物体とを離間させた後に、把持対象物を把持する、ロボットである。【選択図】図３

Description

この発明は、ロボット、ロボットシステム、制御装置に関する。

産業用ロボットによって作業が行われる際に、産業用ロボットが扱う対象となる物体の位置は、ロボットの制御装置側で把握されている必要がある。物体の位置を把握するために、例えば、ステレオカメラにより物体を撮像することで、物体の位置及び姿勢を表す三次元情報を取得する方法の研究・開発が行われている。

これに関連し、ステレオカメラ等によって把持対象物を撮像した撮像画像から導出した把持対象物の三次元位置及び姿勢と、把持対象物の三次元モデルごとに予め設定された把持位置とに基づいて、把持対象物の把持位置を把持するよう把持部の動作を制御する対象物把持装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１３−０４６９３７号公報

しかしながら、従来のステレオカメラによって把持対象物を撮像した撮像画像から把持対象物の三次元位置及び姿勢を導出する手法では、把持対象物の設置面からの高さ方向の位置に関する誤差が、設置面上の二次元位置に関する誤差に比べて大きくなり、把持対象物の三次元位置及び姿勢を正確に導出することが困難となる。また、キャリブレーションを厳密に行っていない場合（つまり、簡易的なキャリブレーションである場合）にも、やはり把持対象物の三次元位置及び姿勢を正確に導出することが困難となる。これらの結果、ロボットの把持部による把持を失敗する場合がある。さらに、高さ方向の位置に関する誤差をある程度軽減することができる場合やキャリブレーションを厳密に行った場合であっても、ロボットアームの剛性が低い場合には、やはりロボットの把持部による把持を失敗する場合がある。

そこで本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、物体を、より確実に把持することができるロボット、ロボットシステム、制御装置を提供する。

［１］本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、力センサーと、把持対象物を把持するハンドと、を含み、前記ハンドを物体に接触させ、前記ハンドを前記物体に接触させた後に、前記ハンドと前記物体とを離間させ、前記ハンドと前記物体とを離間させた後に、前記把持対象物を把持する、ロボットである。

この構成により、ロボットは、ハンドを物体に接触させ、ハンドを物体に接触させた後に、ハンドと物体とを離間させ、ハンドと物体とを離間させた後に、把持対象物を把持するため、物体を、より確実に把持することができる。

［２］また、本発明は、［１］に記載のロボットであって、前記ハンドと前記物体とを離間させる際、前記ハンドを、前記物体から所定の距離だけ動かす、ロボットである。

この構成により、ロボットは、ハンドと物体とを離間させる際、ハンドを、物体から所定の距離だけ動かすため、ハンドと物体との接触により生じる把持対象物の把持の失敗を防止することができる。

［３］また、本発明は、［１］又は［２］に記載のロボットであって、前記物体は、前記把持対象物、前記把持対象物とは異なる他のワーク、作業台のいずれかである、ロボットである。

［４］また、本発明は、［１］から［３］のうちいずれか一項に記載のロボットであって、前記把持対象物の情報に基づいて算出される所定の距離だけ、前記ハンドを前記物体から離すように動かす、ロボットである。

［５］また、本発明は、［１］から［４］のうちいずれか一項に記載のロボットであって、前記ハンド又は前記ハンドに連結された部材に作用する力を検出可能なセンサーによって、前記ハンド又は前記ハンドに連結された部材と前記物体とが接触したことを検知する、ロボットである。

この構成により、ロボットは、ハンド又はハンドに連結された部材に作用する力を検出可能なセンサーによって、ハンド又はハンドに連結された部材と物体とが接触したことを検知するため、より正確に第１物体と第２物体との位置を把握することができる。

［６］また、本発明は、ロボットと、力センサーと、前記ロボットが把持対象物を把持するハンドと、を含み、前記ハンドを物体に接触させ、前記ハンドを前記物体に接触させた後に、前記ハンドと前記物体とを離間させ、前記ハンドと前記物体とを離間させた後に、前記把持対象物を把持する、ロボットシステムである。

この構成により、ロボットシステムは、ハンドを物体に接触させ、ハンドを物体に接触させた後に、ハンドと物体とを離間させ、ハンドと物体とを離間させた後に、把持対象物を把持するため、物体を、より確実に把持することができる。

［７］また、本発明は、ロボットが把持対象物を把持するハンドを物体に接触させ、前記ハンドを前記物体に接触させた後に、前記ハンドと前記物体とを離間させ、前記ハンドと前記物体とを離間させた後に、前記把持対象物を把持する、制御装置である。

この構成により、制御装置は、ロボットが把持対象物を把持するハンドを物体に接触させ、ハンドを物体に接触させた後に、ハンドと物体とを離間させ、ハンドと物体とを離間させた後に、把持対象物を把持するため、物体を、より確実に把持することができる。

以上により、ロボットは、ハンドを物体に接触させ、ハンドを物体に接触させた後に、ハンドと物体とを離間させ、ハンドと物体とを離間させた後に、把持対象物を把持するため、物体を、より確実に把持することができる。

第１の実施形態に係るロボットシステム１の利用状況の一例を示す図である。 制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。 制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。 把持部ＨＮＤ１による物体ＯＢＪの把持方法の一例を説明する図である。 把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きの一例を説明する図である。 ロボット２０が物体ＯＢＪを把持する際、ロボット制御部３７及び把持制御部３８により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 直方体ではない形状の物体を把持する場合の、把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きの一例を説明する図である。 重なるように積まれた２つ以上の物体のうちの１つの物体を把持する場合の、把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きの一例を説明する図である。 物体と設置面ＭＳとの接触点が２つ以上で設置された物体であって、物体と設置面ＭＳとの間に空間ができるように設置された物体を把持する場合の、把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きの一例を説明する図である。 第２の実施形態に係るロボット２０ａの利用状況の一例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係るロボットシステム１の利用状況の一例を示す図である。ロボットシステム１は、例えば、撮像部１０と、ロボット２０と、制御装置３０とを具備する。撮像部１０は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を備えたカメラである。また、撮像部１０は、例えば、２台のカメラによって構成されるステレオカメラであるが、３台以上のカメラによって構成されているものとしてもよいし、１台のカメラにより二次元画像を撮像するものとしてもよい。

撮像部１０は、例えばケーブルによって制御装置３０と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の規格によって行われる。なお、撮像部１０と制御装置３０とは、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格により行われる無線通信によって接続されてもよい。物体ＯＢＪは、設定面ＭＳ上に予め設置されている。物体ＯＢＪは、特許請求の範囲における「把持対象物」の一例である。
「設置面ＭＳ」とは、例えば、テーブル上の面等であり、特許請求の範囲における「作業台」の一例である。撮像部１０は、その物体ＯＢＪを撮像可能な位置に設置される。撮像部１０は、物体ＯＢＪを撮像し、撮像した物体ＯＢＪの撮像画像を、通信により制御装置３０へ出力する。

ロボット２０は、例えば、把持部ＨＮＤ１と、把持部ＨＮＤ２と、力センサー２２と、アーム部ＡＲＭ１と、アーム部ＡＲＭ２と、図示しない複数のアクチュエーターとを、図１に示したように、それぞれの腕に備えた双腕ロボットである。ロボット２０の各腕は、６軸垂直多関節型となっており、一方の腕が支持台とアーム部ＡＲＭ１と把持部ＨＮＤ１とがアクチュエーターによる連携した動作よって６軸の自由度の動作を行うことができ、他方の腕が支持台とアーム部ＡＲＭ２と把持部ＨＮＤ２とがアクチュエーターによる連携した動作よって６軸の自由度の動作を行うことができる。なお、ロボット２０の各腕は、５自由度（５軸）以下で動作するものであってもよいし、７自由度（７軸）以上で動作するものであってもよい。以下では、把持部ＨＮＤ１及びアーム部ＡＲＭ１を備えた腕によって行われるロボット２０の動作について説明するが、把持部ＨＮＤ２及びアーム部ＡＲＭ２を備えた腕によって同様の動作が行われてもよい。なお、「把持部ＨＮＤ１」は、特許請求の範囲における「ハンド」の一例である。ロボット２０は、例えばケーブルによって制御装置３０と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ等の規格によって行われる。なお、ロボット２０と制御装置３０とは、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格により行われる無線通信によって接続されてもよい。また、図１に示したロボット２０は、双腕のロボットであるが、単腕のロボットとして実施されてもよい。

ロボット２０の把持部ＨＮＤ１は、物体を把持又は挟持可能な爪部を備える。力センサー２２は、ロボット２０の把持部ＨＮＤ１とアーム部との間に備えられており、把持部ＨＮＤ１に作用する力やモーメントを検出する。力センサー２２は、検出した力やモーメントを示す情報を、通信により制御装置３０へ出力する。力センサー２２により検出された力やモーメントを示す情報は、例えば、後述するロボット制御部３７によるロボット２０のインピーダンス制御等に用いられる。

ロボット２０は、物体ＯＢＪの三次元位置及び姿勢に基づいた制御信号を制御装置３０から取得し、取得した制御信号に基づいて、物体ＯＢＪに対して所定の作業を行う。所定の作業とは、例えば、ロボット２０の把持部ＨＮＤ１により物体ＯＢＪを把持し、把持された物体ＯＢＪを現在設置されている位置から、他の位置へと移動させることや、移動させた後に別の装置に組み付けを行うこと等の作業である。

制御装置３０は、ロボット２０が所定の作業を行うように制御する。より具体的には、制御装置３０は、撮像部１０により撮像された物体ＯＢＪの撮像画像に基づいて、物体ＯＢＪの三次元位置及び姿勢を導出する。そして、制御装置３０は、導出された物体ＯＢＪの三次元位置及び姿勢に基づいて、ロボット２０に把持部ＨＮＤ１で物体ＯＢＪを把持させる。その後、制御装置３０は、把持させた物体ＯＢＪに対して所定の作業を行うように、ロボット２０を制御する。

次に、図２を参照することで、制御装置３０のハードウェア構成について説明する。図２は、制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、記憶部３２と、入力受付部３３と、通信部３４とを備え、通信部３４を介して撮像部１０、ロボット２０等と通信を行う。これらの構成要素は、バスＢｕｓを介して相互に通信可能に接続されている。ＣＰＵ３１は、記憶部３２に格納された各種プログラムを実行する。記憶部３２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory）、ＲＯＭ（Read−Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを含み、制御装置３０が処理する各種情報や画像、プログラムを格納する。なお、記憶部３２は、制御装置３０に内蔵されるものに代えて、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置でもよい。

入力受付部３３は、例えば、キーボードやマウス、タッチパッド、その他の入力装置である。なお、入力受付部３３は、表示部として機能してもよく、さらに、タッチパネルとして構成されてもよい。通信部３４は、例えば、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポートやイーサネットポート等を含んで構成される。

次に、図３を参照することで、制御装置３０の機能構成について説明する。図３は、制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。制御装置３０は、例えば、画像取得部３５と、三次元位置姿勢導出部３６と、ロボット制御部３７とを備える。これらの機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＣＰＵ３１が、記憶部３２に記憶された各種プログラムを実行することで実現される。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。

画像取得部３５は、撮像部１０により撮像された撮像画像を取得し、取得した撮像画像を三次元位置姿勢導出部３６に出力する。なお、画像取得部３５は、取得した撮像画像を記憶部３２に記憶し、三次元位置姿勢導出部３６が記憶部３２から撮像画像を読み込むものとしてもよい。三次元位置姿勢導出部３６は、画像取得部３５から取得した撮像画像に基づいて、物体ＯＢＪの三次元位置及び姿勢を導出する。そして、三次元位置姿勢導出部３６は、導出した物体ＯＢＪの三次元位置及び姿勢をロボット制御部３７へ出力する。

ロボット制御部３７は、例えば、把持制御部３８を備える。ロボット制御部３７は、三次元位置姿勢導出部３６から取得した物体ＯＢＪの三次元位置及び姿勢に基づいて、ロボット２０が把持部ＨＮＤ１によって物体ＯＢＪを把持するように、ロボット２０を制御する。ここで、図４を参照することにより、把持部ＨＮＤ１による物体ＯＢＪの把持方法について説明する。図４は、把持部ＨＮＤ１による物体ＯＢＪの把持方法の一例を説明する図である。図４の上段図は、把持部ＨＮＤ１と設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪとの間の位置関係を、設置面ＭＳに対して真横から見た図である。また、図４の下段図は、把持部ＨＮＤ１と設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪとの間の位置関係を、設置面ＭＳに対して真上（例えば、物体ＯＢＪが設置された面側）から見た図である。なお、設置面ＭＳは、物体ＯＢＪが設置された面であれば、テーブル面のように鉛直方向に対して直交する面である必要はなく、例えば、壁面等でもよい。

まず、ロボット制御部３７は、物体ＯＢＪの三次元位置及び姿勢に基づいて、ロボット２０の把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳ上において図４の下段図で示した位置まで移動させる。ここで、図４の上下段図の座標軸は、設置面ＭＳと物体ＯＢＪとの間の位置関係を示すための座標軸であって、ロボット座標系や撮像画像上の座標軸ではない。物体ＯＢＪが設置面ＭＳ上に設置されている場合、図４の下段図で示した把持部ＨＮＤ１の位置は、物体ＯＢＪの真上である。そして、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を、図４の上段図の矢印が示す方向（ｚ方向）に向けて移動させることで、物体ＯＢＪを把持部ＨＮＤ１によって把持できる場所まで移動させる。

ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１が物体ＯＢＪを把持した後、所定の作業を行うようにロボット２０を制御する。把持制御部３８は、ロボット２０の力センサー２２により検出された把持部ＨＮＤ１と設置面ＭＳとの接触位置に基づいて、設置面ＭＳから所定の距離だけ離れた位置まで把持部ＨＮＤ１を移動させ、物体ＯＢＪを把持するようにロボット２０を制御する。

ここで、図５を参照することにより、把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きを説明する。図５は、把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きの一例を説明する図である。図５（ａ）で示したように、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪの真上から、矢印方向に向かって移動させる。そして、把持部ＨＮＤ１の先端が、図５（ｂ）に示したように設置面ＭＳと接触すると、力センサー２２は、把持部ＨＮＤ１が設置面ＭＳに接触することで把持部ＨＮＤ１に加わる力を検出する。力センサー２２は、検出した力を示す情報を、把持制御部３８へ出力する。そして、把持制御部３８は、力センサー２２により検出された力を示す情報を取得すると、検出された力が所定の閾値を超えた場合、把持部ＨＮＤ１を、図５（ｃ）に示したように、所定の距離ｄｚだけ設置面ＭＳから離れる方向（矢印の方向）に移動させ、移動後に物体ＯＢＪを把持部ＨＮＤ１に把持させる。ここで、所定の距離ｄｚは、記憶部３２に格納された、予め決められた一定量であってもよいし、物体ＯＢＪの高さの１０分の１等と定め、物体ＯＢＪの情報から導出されてもよい。後者の場合、物体ＯＢＪの形状に関する情報は、記憶部３２に記憶されているものとする。なお、把持部ＨＮＤ１が設置面ＭＳに接触したことによって力センサー２２に加わる力を検出することに代えて、把持部ＨＮＤ１に連結された突起物その他の物体が設置面ＭＳに接触したことを何らかの手法で検出することが行われてもよい。

以下、図６を参照することにより、ロボット制御部３７が、ロボット２０に物体ＯＢＪを把持させる際に行う処理について説明する。図６は、ロボット２０が物体ＯＢＪを把持する際、ロボット制御部３７により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、ロボット２０の把持部ＨＮＤ１は、ロボット制御部３７により物体ＯＢＪの真上まで移動しているものとして説明する。まず、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を物体ＯＢＪの真上から、設置面ＭＳへ向けて移動させる（ステップＳ１００）。

次に、把持制御部３８は、力センサー２２から所定の閾値を超過した力が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。把持制御部３８は、力センサー２２から所定の閾値を超過した力が検出されていないと判定した場合（ステップＳ１１０−Ｎｏ）、力センサー２２から所定の閾値を超過した力が検出されるまでステップＳ１００における把持部ＨＮＤ１の移動を継続する。一方、把持制御部３８は、力センサー２２から所定の閾値を超過した力が検出されたと判定した場合（ステップＳ１１０−Ｙｅｓ）、把持部ＨＮＤ１の動きを停止する（ステップＳ１２０）。

次に、把持部ＨＮＤ１は、所定の距離ｄｚだけ、把持部ＨＮＤ１を設置面ＭＳから離れる方向に移動させてから停止させる（ステップＳ１３０）。次に、把持制御部３８は、把持部ＨＮＤ１に物体ＯＢＪを把持させる（ステップＳ１４０）。次に、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１により把持した物体ＯＢＪに対して、所定の作業を行うようにロボット２０を制御する。

以上説明したように、第１の実施形態に係るロボットシステム１は、把持部ＨＮＤ１を設置面ＭＳに接触させ、把持部ＨＮＤ１を設置面ＭＳに接触させた後に、把持部ＨＮＤ１と設置面ＭＳとを離間させ、把持部ＨＮＤ１と設置面ＭＳとを離間させた後に、物体ＯＢＪを把持するため、物体ＯＢＪを、より確実に把持することができる。

また、ロボットシステム１は、把持部ＨＮＤ１と設置面ＭＳとを離間させる際、把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳから所定の距離だけ動かすため、把持部ＨＮＤ１と設置面ＭＳとの接触により生じる物体ＯＢＪの把持の失敗を防止することができる。

また、ロボットシステム１は、把持部ＨＮＤ１又は把持部ＨＮＤ１に連結された部材に作用する力を検出可能な力センサー２２によって、把持部ＨＮＤ１又は把持部ＨＮＤ１に連結された部材と物体とが接触したことを検知するため、より正確に物体ＯＢＪと設置面ＭＳとの位置を把握することができる。

＜第１の実施形態の変形例１＞
以下、本発明の第１の実施形態の変形例１について、図面を参照して説明する。第１の実施形態の変形例１に係るロボットシステム１のロボット２０は、図４や図５に示した設置面ＭＳの上に置かれた直方体状の物体ＯＢＪを把持するのに代えて、図７に示すような直方体ではない形状の物体ＯＢＪａや物体ＯＢＪｂを把持する。

図７は、直方体ではない形状の物体を把持する場合の、把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きの一例を説明する図である。図７（ａ）には、直方体ではない形状の物体の一例として、図７（ａ）に示したような物体ＯＢＪａが示されている。ここで、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１に、物体ＯＢＪａの突起部Ｐ１を把持させるものとする。図７（ａ）に示したように、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪａの真上から、矢印方向に向かって移動させる。そして、把持部ＨＮＤ１の先端が、物体ＯＢＪａの面Ｍ１及び面Ｍ２と接触すると、力センサー２２は、把持部ＨＮＤ１が面Ｍ１及び面Ｍ２に接触することで把持部ＨＮＤ１に加わる力を検出する。力センサー２２は、検出した力を示す情報を、把持制御部３８へ出力する。そして、把持制御部３８は、力センサー２２により検出された力を示す情報を取得すると、検出された力が所定の閾値を超えた場合、把持部ＨＮＤ１を、前述した所定の距離ｄｚだけ面Ｍ１及び面Ｍ２から離れる方向に移動させ、移動後に物体ＯＢＪａの突起部Ｐ１を把持部ＨＮＤ１に把持させる。

一方、図７（ｂ）には、直方体ではない形状の物体の他の例として、図７（ｂ）に示したような物体ＯＢＪｂが示されている。ここで、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１に、物体ＯＢＪｂの突起部Ｐ２を把持させるものとする。図７（ｂ）に示したように、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪｂの真上から、矢印方向に向かって移動させる。そして、把持部ＨＮＤ１が備える複数本の爪部のうち少なくとも１本の爪部の先端が、物体ＯＢＪｂの面Ｍ３と接触すると、力センサー２２は、把持部ＨＮＤ１の備える爪部が面Ｍ３に接触することで把持部ＨＮＤ１に加わる力を検出する。なお、本例では、把持部ＨＮＤ１及び把持部ＨＮＤ２は、４本の爪部が備えられているものとするが、２本以上の爪部を備えているものであれば、異なる本数の爪部を備えていてもよい。力センサー２２は、検出した力を示す情報を、把持制御部３８へ出力する。そして、把持制御部３８は、力センサー２２により検出された力を示す情報を取得すると、検出された力が所定の閾値を超えた場合、把持部ＨＮＤ１を、前述した所定の距離ｄｚだけ面Ｍ３から離れる方向に移動させ、移動後に物体ＯＢＪｂの突起部Ｐ２を把持部ＨＮＤ１に把持させる。

以上説明したように、第１の実施形態に係るロボットシステム１のロボット２０は、直方体ではない形状の物体を把持する場合でも、把持部ＨＮＤ１が備える複数の爪部のうち少なくとも１つが、把持部ＨＮＤ１によって把持される物体ＯＢＪａや物体ＯＢＪｂの一部に接触したことを力センサー２２によって検知し、把持制御部３８が把持部ＨＮＤ１を、接触の直前まで動いていた方向とは逆の方向に、物体ＯＢＪａや物体ＯＢＪｂから所定の距離ｄｚだけ移動させるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第１の実施形態の変形例２＞
以下、本発明の第１の実施形態の変形例２について、図面を参照して説明する。第１の実施形態の変形例２に係るロボットシステム１のロボット２０は、図４や図５に示したように設置面ＭＳの上面と、物体の底面とが接面するように置かれた物体ＯＢＪを把持するのに代えて、図８に示したような、設置面ＭＳの上に重なるように積まれた２つ以上の物体のうちの１つの物体や、図９に示したような、物体と設置面ＭＳとの接触点が２つ以上で設置された物体であって、物体と設置面ＭＳとの間に空間ができるように設置された物体を把持する。

図８は、重なるように積まれた２つ以上の物体のうちの１つの物体を把持する場合の、把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きの一例を説明する図である。図８（ａ）には、物体ＯＢＪｃ及び物体ＯＢＪｄが示されている。ここで、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１に、物体ＯＢＪｃを把持させるものとする。図８（ａ）に示したように、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪｃの斜め上方から、矢印方向に向かって移動させる。矢印の方向は、三次元位置姿勢導出部３６により導出された物体ＯＢＪｃの三次元位置及び姿勢により決められる。そして、把持部ＨＮＤ１の先端が、物体ＯＢＪｃの下に位置する物体ＯＢＪｄと接触すると、力センサー２２は、把持部ＨＮＤ１が物体ＯＢＪｃに接触することで把持部ＨＮＤ１に加わる力を検出する。力センサー２２は、検出した力を示す情報を、把持制御部３８へ出力する。そして、把持制御部３８は、力センサー２２により検出された力を示す情報を取得すると、検出された力が所定の閾値を超えた場合、把持部ＨＮＤ１を、物体ＯＢＪｄに接触する直前まで動いていた方向とは逆の方向に、前述した所定の距離ｄｚだけ移動させ、移動後に物体ＯＢＪｃを把持部ＨＮＤ１に把持させる。なお、「物体ＯＢＪｄ」は、特許請求の範囲における「把持対象物とは異なる他のワーク」の一例である。

図８（ｂ）には、重なるように積まれた２つ以上の物体のうちの１つの物体の他の例として、小さな物体が下に位置することで、設置面ＭＳに対して斜めに積まれた物体ＯＢＪｅが示されている。ここで、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１に、物体ＯＢＪｅの突起部Ｐ３を把持させるものとする。図８（ａ）の場合と同様に、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪｅの斜め上方から、矢印方向に向かって移動させる。そして、把持部ＨＮＤ１の先端が、物体ＯＢＪｅの面Ｍ４及び面Ｍ５と接触すると、力センサー２２は、把持部ＨＮＤ１が面Ｍ４及び面Ｍ５に接触することで把持部ＨＮＤ１に加わる力を検出する。そして、ロボット制御部３７は、図８（ａ）の場合と同様に、力センサー２２により検出された力が所定の閾値を超えた場合、把持部ＨＮＤ１を、面Ｍ４及び面Ｍ５に接触する直前まで動いていた方向とは逆の方向に、前述した所定の距離ｄｚだけ移動させ、移動後に物体ＯＢＪｅの突起部Ｐ３を把持部ＨＮＤ１に把持させる。

図８（ｃ）には、重なるように積まれた２つ以上の物体のうちの１つの物体の更に他の例として、物体ＯＢＪｆ及び物体ＯＢＪｇと、物体ＯＢＪｇの下に積まれた種々の他の物体が示されている。ここで、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１に、物体ＯＢＪｆを把持させるものとする。図８（ａ）の場合と同様に、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪｆの斜め上方から、矢印方向に向かって移動させる。そして、把持部ＨＮＤ１の先端が、物体ＯＢＪｇと接触すると、力センサー２２は、把持部ＨＮＤ１が物体ＯＢＪｇに接触することで把持部ＨＮＤ１に加わる力を検出する。そして、ロボット制御部３７は、図８（ａ）の場合と同様に、力センサー２２により検出された力が所定の閾値を超えた場合、把持部ＨＮＤ１を、物体ＯＢＪｇに接触する直前まで動いていた方向とは逆の方向に、前述した所定の距離ｄｚだけ移動させ、移動後に物体ＯＢＪｆを把持部ＨＮＤ１に把持させる。なお、「物体ＯＢＪｇ」は、特許請求の範囲における「把持対象物とは異なる他のワーク」の他の例である。

図９は、物体と設置面ＭＳとの接触点が２つ以上で設置された物体であって、物体と設置面ＭＳとの間に空間ができるように設置された物体を把持する場合の、把持制御部３８による把持部ＨＮＤ１の動きの一例を説明する図である。図９には、物体と設置面ＭＳとの接触点が２つ以上で設置された物体であって、物体と設置面ＭＳとの間に空間ができるように設置された物体の一例として、物体ＯＢＪｈが示されている。ここで、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１に、物体ＯＢＪｈの突起部Ｐ４を把持させるものとする。この場合も、図８（ｂ）の場合と同様に、ロボット制御部３７は、把持部ＨＮＤ１を、設置面ＭＳ上に設置された物体ＯＢＪｈの斜め上方から、矢印方向に向かって移動させる。そして、把持部ＨＮＤ１の先端が、物体ＯＢＪｈの面Ｍ６及び面Ｍ７と接触すると、力センサー２２は、把持部ＨＮＤ１が面Ｍ６及び面Ｍ７に接触することで把持部ＨＮＤ１に加わる力を検出する。そして、ロボット制御部３７は、図８（ｂ）の場合と同様に、力センサー２２により検出された力が所定の閾値を超えた場合、把持部ＨＮＤ１を、面Ｍ６及び面Ｍ７に接触する直前まで動いていた方向とは逆の方向に、前述した所定の距離ｄｚだけ移動させ、移動後に物体ＯＢＪｈの突起部Ｐ４を把持部ＨＮＤ１に把持させる。

以上説明したように、第１の実施形態に係るロボットシステム１のロボット２０は、把持部ＨＮＤ１が備える複数本の爪部のうち１本以上が物体や設置面ＭＳに接触したことを力センサー２２によって検知することで、把持部ＨＮＤ１が物体又は設置面ＭＳに接触する直前まで動いていた方向とは逆の方向に、把持部ＨＮＤ１を前述した所定の距離ｄｚだけ移動させ、移動後に物体を把持部ＨＮＤ１に把持させるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、ロボット２０は、把持部ＨＮＤ１が、把持される物体又は把持される物体とは異なる物体に接触したことを力センサー２２によって検知することで、把持部ＨＮＤ１が把持される物体又は把持される物体とは異なる物体に接触する直前まで動いていた方向とは逆の方向に、把持部ＨＮＤ１を前述した所定の距離ｄｚだけ移動させ、移動後に把持される物体を把持部ＨＮＤ１に把持させるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。ここで、把持される物体とは異なる物体としては、例えば、設置面ＭＳ又は設置面ＭＳ以外の物体がある。

また、ロボット２０は、把持部ＨＮＤ１が、設置面ＭＳに対して垂直方向又は斜め方向（例えば、図８や図９のおける把持される物体の上面に垂直な方向）から把持される物体に移動した場合に、把持される物体又は把持される物体とは異なる物体に接触したことを力センサー２２によって検知することで、把持部ＨＮＤ１が把持される物体又は把持される物体とは異なる物体に接触する直前まで動いていた方向とは逆の方向に、把持部ＨＮＤ１を前述した所定の距離ｄｚだけ移動させ、移動後に把持される物体を把持部ＨＮＤ１に把持させるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態におけるロボット２０が外部に設置された制御装置３０によって制御されるのに対して、ロボット２０ａがロボット２０ａの内部に搭載された制御装置３０によって制御される。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付してある。

図１０は、第２の実施形態に係るロボット２０ａの利用状況の一例を示す図である。図１０に示したように、ロボット２０ａは、ロボット２０ａの内部に搭載された制御装置３０によって制御される。

以上説明したように、第２の実施形態に係るロボット２０ａは、ロボット２０ａの内部に搭載された制御装置３０によって制御され、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

１ ロボットシステム、１０ 撮像部、２０、２０ａ ロボット、２２ 力センサー、３０ 制御装置、３１ ＣＰＵ、３２ 記憶部、３３ 入力受付部、３４ 通信部、３５ 画像取得部、３６ 三次元位置姿勢導出部、３７ ロボット制御部、３８ 把持制御部

Claims (7)

1. 力センサーと、
   把持対象物を把持するハンドと、
   を含み、
   前記ハンドを物体に接触させ、
   前記ハンドを前記物体に接触させた後に、前記ハンドと前記物体とを離間させ、
   前記ハンドと前記物体とを離間させた後に、前記把持対象物を把持する、
   ロボット。
2. 請求項１に記載のロボットであって、
   前記ハンドと前記物体とを離間させる際、前記ハンドを、前記物体から所定の距離だけ動かす、
   ロボット。
3. 請求項１又は２に記載のロボットであって、
   前記物体は、前記把持対象物、前記把持対象物とは異なる他のワーク、作業台のいずれかである、
   ロボット。
4. 請求項１から３のうちいずれか一項に記載のロボットであって、
   前記把持対象物の情報に基づいて算出される所定の距離だけ、前記ハンドを前記物体から離すように動かす、
   ロボット。
5. 請求項１から４のうちいずれか一項に記載のロボットであって、
   前記ハンド又は前記ハンドに連結された部材に作用する力を検出可能なセンサーによって、前記ハンド又は前記ハンドに連結された部材と前記物体とが接触したことを検知する、
   ロボット。
6. ロボットと、
   力センサーと、
   前記ロボットが把持対象物を把持するハンドと、
   を含み、
   前記ハンドを物体に接触させ、
   前記ハンドを前記物体に接触させた後に、前記ハンドと前記物体とを離間させ、
   前記ハンドと前記物体とを離間させた後に、前記把持対象物を把持する、
   ロボットシステム。
7. ロボットが把持対象物を把持するハンドを物体に接触させ、
   前記ハンドを前記物体に接触させた後に、前記ハンドと前記物体とを離間させ、
   前記ハンドと前記物体とを離間させた後に、前記把持対象物を把持する、
   制御装置。

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