JP2017001170A - ロボット、制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薬品などの撫で付けを行うことができるロボットなどを提供する。【解決手段】第１のアームと、前記第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターと、を備え、前記第１のエンドエフェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で付ける、ロボットである。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット、制御装置および制御方法に関する。

近年の産業用ロボットの発展はめざましく、従来のロボットでは困難とされてきた様々
な作業を実行することが可能なロボットの開発が行われている。近年では、従来型のスカ
ラーロボットあるいは６軸の単腕ロボットにくわえて、双腕ロボットの開発に力が入れら
れている。また、例えば、特殊な治具を必要とする作業、あるいは、人の手によって行わ
れてきた作業を実行するロボットの開発に力が入れられている。特に、なるべく人手を使
いたくないような環境である、いわゆる３Ｋ（危険、汚い、きつい）と呼ばれる環境、あ
るいは、人体に危険な薬品または細菌を使用する環境における作業を、ロボットの作業に
置き換えることが要求されている。

特許文献１には、検体に対し所定の工程からなる処理を実行する検体処理システムであ
って、基台および複数の関節部を有するアームを備えたロボットと、前記アームの可動範
囲内に配置され、前記検体に対し前記処理を行うための複数の処理用機器と、を有してい
る検体処理システムが記載されている（特許文献１参照。）。特許文献１には、例えば、
双腕アームを備えるロボットによってシャーレ、ヘラ、ピペットなどを用いて作業を行う
ことが記載されている。

特開２０１２−１１７８７８号公報

しかしながら、従来のロボットでは、薬品などを使用する作業は特別な技術を必要とす
る作業が多く、ロボットを単純に動作させることで実現できない場合があった。例えば、
希釈平板法のような特殊な作業は、特許文献１に記載されたロボットにおいて、インピー
ダンス制御を行って、ハンドでヘラを操作したとしても、困難であると考えられる。

本発明は、前記の点に鑑み為されたものであり、薬品などの撫で付けを行うことができ
るロボット、制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

上記課題の少なくとも一つを解決するために本発明の一態様は、第１のアームと、前記
第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターと、を備え、前記第１のエンドエフ
ェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で付ける、ロ
ボットである。
この構成により、ロボットでは、第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクター
により容器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で付ける。これにより
、ロボットでは、薬品などの撫で付けを行うことができる。

また、本発明の一態様は、ロボットにおいて、第２のアームを備える、構成が用いられ
てもよい。
この構成により、ロボットでは、第２のアームにより作業を行うことが可能である。こ
れにより、ロボットでは、第２のアームにより作業を行いつつ、薬品などの撫で付けを行
うことができる。

また、本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記第２のアームに設けられた第２のエ
ンドエフェクターを備え、前記第２のエンドエフェクターにより前記撫で付け部材を把持
する、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、第２のアームに設けられた第２のエンドエフェクター
により撫で付け部材を把持する。これにより、ロボットでは、撫で付け部材を把持しつつ
、薬品などの撫で付けを行うことができる。

また、本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記第２のアームに設けられた第２のエ
ンドエフェクターを備え、前記第２のエンドエフェクターは前記撫で付け部材を備える、
構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、第２のアームに設けられた第２のエンドエフェクター
は撫で付け部材を備える。これにより、ロボットでは、撫で付け部材を備え、薬品などの
撫で付けを行うことができる。

また、本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記撫で付け部材の先端部は前記第２の
アームの先端部と相対的に移動可能である、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、撫で付け部材の先端部は第２のアームの先端部と相対
的に移動可能である。これにより、ロボットでは、撫で付け部材の先端部を第２のアーム
の先端部に対して相対的に移動させて、薬品などの撫で付けを行うことができる。

また、本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記撫で付け部材は、寒天培地を崩さな
い程度の力を与える、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、撫で付け部材は、寒天培地を崩さない程度の力を与え
る。これにより、ロボットでは、撫で付け部材が寒天培地を崩さない程度の力で、薬品な
どの撫で付けを行うことができる。

また、本発明の一態様は、ロボットにおいて、希釈平板法の作業またはそれに準ずる作
業を行うことを可能とする、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、希釈平板法の作業またはそれに準ずる作業を行うこと
が可能である。これにより、ロボットでは、希釈平板法の作業またはそれに準ずる作業に
おいて、薬品などの撫で付けを行うことができる。

また、本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記第１のアームまたは前記第１のエン
ドエフェクターは前記容器を把持したとき、前記容器の底面に垂直な軸を中心に前記容器
を回転することが可能である、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、第１のアームまたは第１のエンドエフェクターは、容
器を把持したとき、前記容器の底面に垂直な軸を中心に前記容器を回転することが可能で
ある。これにより、ロボットでは、容器を回転させて、薬品などの撫で付けを行うことが
できる。

また、本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記第１のアームの動作とともに、前記
撫で付け部材の先端部が動く、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、第１のアームの動作とともに、撫で付け部材の先端部
が動く。これにより、ロボットでは、第１のアームを動作させて、撫で付け部材の先端部
を動かして、薬品などの撫で付けを行うことができる。

上記課題の少なくとも一つを解決するために本発明の一態様は、第１のアームと、前記
第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターと、を備えたロボットの前記第１の
エンドエフェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で
付ける制御を行う、制御装置。である。
この構成により、制御装置では、ロボットの第１のアームに設けられた第１のエンドエ
フェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で付ける。
これにより、制御装置では、ロボットにより、薬品などの撫で付けを行うことができる。

上記課題の少なくとも一つを解決するために本発明の一態様は、第１のアームと、前記
第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターと、を備えたロボットの前記第１の
エンドエフェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で
付ける制御を行う、制御方法である。
この構成により、制御方法では、ロボットの第１のアームに設けられた第１のエンドエ
フェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で付ける。
これにより、制御方法では、ロボットにおいて、薬品などの撫で付けを行うことができる
。

以上のように、本発明に係るロボット、制御装置および制御方法によれば、ロボットの
第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターにより容器を把持し、撫で付け部材
を用いて物体を前記容器内に撫で付ける。これにより、ロボット、制御装置および制御方
法では、ロボットにおいて、薬品などの撫で付けを行うことができる。

本発明の一実施形態に係るロボットおよび処理用機器の概略的な構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの第２のエンドエフェクターの概略的な構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの第２のエンドエフェクターの概略的な構成の他の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置の概略的な構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るロボットにより行われる撫で付けの動作の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る第１のエンドエフェクターの回転のイメージを示す図である。 本発明の一実施形態に係る第１のエンドエフェクターの直線的な移動のイメージを示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の一実施形態に係る第１のエンドエフェクターの傾きのイメージを示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットシステムの概略的な構成例を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るロボット１および処理用機器の概略的な構成例を示
す図である。
ロボット１について説明する。
ロボット１は、上部にある頭部と、中央部にある胴体部と、下部にある台部（台の部分
）と、胴体部に設けられた腕部を備える。
ロボット１は、腕部として２本の腕（アーム）を有する双碗のロボットである。各腕は
、複数の関節を持つ。

ロボット１は、一方の腕側の構成として、第１のマニピュレーターＭＮＰ１（アームの
一例）と、第１の力センサー３１−１と、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１を備える。
これらは一体化され、本実施形態では、第１のマニピュレーターＭＮＰ１と第１のエンド
エフェクターＥＮＤ１との間に第１の力センサー３１−１を備える。
ロボット１は、他方の腕側の構成として、第２のマニピュレーターＭＮＰ２（アームの
一例）と、第２の力センサー３１−２と、第２のエンドエフェクターＥＮＤ２を備える。
これらは一体化され、本実施形態では、第２のマニピュレーターＭＮＰ２と第２のエンド
エフェクターＥＮＤ２との間に第２の力センサー３１−２を備える。

本実施形態では、一方の腕側の構成（エンドエフェクターＥＮＤ１が取り付けられたマ
ニピュレーターＭＮＰ１）により７軸の自由度の動作を行うことが可能であり、他方の腕
側の構成（エンドエフェクターＥＮＤ２が取り付けられたマニピュレーターＭＮＰ２）に
より７軸の自由度の動作を行うことが可能である。他の構成例として、６軸以下または８
軸以上の自由度の動作を行う構成が用いられてもよい。
ここで、アームは、７軸の自由度で動作する場合、６軸以下の自由度で動作する場合と
比較して取り得る姿勢が増えることによって、例えば、動作が滑らかになり、当該アーム
の周辺に存在する物体との干渉を容易に回避することができる。また、アームが７軸の自
由度で動作する場合、当該アームの制御は、アームが８軸以上の自由度で動作する場合と
比較して計算量が少なく容易である。このような理由から、本実施形態では、好ましい一
例として、７軸の自由度で動作するアームが用いられている。
また、本実施形態では、胴体部は、腰の部分で、１軸の自由度で回転することが可能な
構成である。

また、ロボット１は、頭部の左右のそれぞれに設けられた２個の撮像部（第１の撮像部
１１−１、第２の撮像部１１−２）と、第１のマニピュレーターＭＮＰ１の所定部位に設
けられた撮像部（第３の撮像部２１−１）と、第２のマニピュレーターＭＮＰ２の所定部
位に設けられた撮像部（第４の撮像部２１−２）を備える。
それぞれの撮像部（第１の撮像部１１−１、第２の撮像部１１−２、第３の撮像部２１
−１、第４の撮像部２１−２）は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄ
ｅｖｉｃｅ）あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等を用いたカメラである。
第１の撮像部１１−１および第２の撮像部１１−２は、それぞれ、頭部の動きに応じて
動かされる。
第３の撮像部２１−１および第４の撮像部２１−２は、それぞれ、第１のマニピュレー
ターＭＮＰ１および第２のマニピュレーターＭＮＰ２のそれぞれの動きに応じて動かされ
る。

また、ロボット１は、制御装置５１を備える。本実施形態では、ロボット１は、台部の
内部に制御装置５１を備える。
制御装置５１は、ロボット１の動作を制御する。制御装置５１は、例えば、第１のマニ
ピュレーターＭＮＰ１および第２のマニピュレーターＭＮＰ２の動作を制御する。さらに
、ロボット１の腰などの部分の動作が可能な構成では、制御装置５１は当該腰などの部分
の動作を制御する。
本実施形態では、第１の撮像部１１−１、第２の撮像部１１−２、第３の撮像部２１−
１および第４の撮像部２１−２のそれぞれは、画像を撮像して、撮像された画像の情報を
制御装置５１に送信（出力）する。また、第１の力センサー３１−１および第２の力セン
サー３１−２のそれぞれは、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１および第２のエンドエフ
ェクターＥＮＤ２のそれぞれに作用する力およびモーメントを検出して、検出結果の情報
を制御装置５１に送信（出力）する。制御装置５１は、これらの情報を受信（入力）し、
受信された情報を、ロボット１の動作を制御する際に、使用することが可能である。
ここで、第１の撮像部１１−１、第２の撮像部１１−２、第３の撮像部２１−１、第４
の撮像部２１−２、第１の力センサー３１−１および第２の力センサー３１−２のそれぞ
れと制御装置５１とは回線を介して接続されており、当該回線を介して情報を通信するこ
とが可能である。

本実施形態では、第１のマニピュレーターＭＮＰ１の位置および姿勢、第２のマニピュ
レーターＭＮＰ２の位置および姿勢、および各撮像部（第１の撮像部１１−１、第２の撮
像部１１−２、第３の撮像部２１−１、第４の撮像部２１−２）により撮像される画像に
ついて、座標系のキャリブレーションが行われている。

本実施形態では、制御装置５１は、あらかじめ設定された動作制御プログラムにしたが
って、ロボット１の動作を制御する。制御装置５１は、ロボット１の動作を実現するため
に必要な各種の情報を、ロボット１（本体）に対して教示する。

ロボット１の第２のエンドエフェクターＥＮＤ２について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るロボットの第２のエンドエフェクターＥＮＤ２の概
略的な構成の一例を示す図である。図２には、容器の一例であるシャーレ８２も示してあ
る。
第２のエンドエフェクターＥＮＤ２は、基材４１と、２個の部材４２−１、４２−２と
、ガラス棒４３を備える。基材４１は円板状（または、円筒状）であり、一方の面が第２
のマニピュレーターＭＮＰ２に接続され、他方の面に２個の部材４２−１、４２−２が設
けられている。２個の部材４２−１、４２−２は、方形（例えば、長方形）の板状であり
、これらの板の面が互いに対向するように、所定の間隔をもって基材４１の同一面に設け
られている。２個の部材４２−１、４２−３は、それぞれ、ガラス棒４３を回転可能に支
持する支持部４４を備える。

本実施形態では、支持部４４は、２個の部材４２−１、４２−３のそれぞれに、互いに
対向する位置に形成された穴部である。ガラス棒４３は、一方の先端部付近に、互いに対
称となる位置に、外側に突き出す突起部を有する。そして、ガラス棒４３の一方の突起部
が一方の部材４２−１の穴部に回転可能に嵌められており、ガラス棒４３の他方の突起部
が他方の部材４２−２の穴部に回転可能に嵌められている。このような構成により、ガラ
ス棒４３の前記した先端部付近は、２個の部材４２−１、４２−２に挟まれて、これら２
個の部材４２−１、４２−２の支持部４４により回転可能に支持される。これにより、第
２のエンドエフェクターＥＮＤ２では、２個の部材４２−１、４２−２の支持部４４を結
ぶ線を回転の軸として、ガラス棒４３が振り子のように円弧を描いて回転することが可能
である。ガラス棒４３が回転すると、ガラス棒４３に働く重力（ガラス棒４３の自重）に
よって、ガラス棒４３には回転方向とは逆の方向に戻される力が働く。例えば、ガラス棒
４３の自重を調整することで、ガラス棒４３による撫で付けが行われる際の押し付け力（
撫で付ける力）を調整することができ、当該力を弱くすること、または、強くすることが
可能であり、非常に弱くすることも可能である。
このように、ガラス棒４３の先端部（例えば、外側の先端部）は、第２のマニピュレー
ターＭＮＰ２の先端部（例えば、第２のエンドエフェクターＥＮＤ２が設けられるところ
）に対して相対的に移動することが可能である。

なお、本実施形態では、第２のエンドエフェクターＥＮＤ２の構成上、ガラス棒４３は
３６０度の回転を行うことは不可能であり、振り子のように動くが、一回転はしない。ガ
ラス棒４３の前記した先端部とは反対側の先端部（他方の先端部）の回転により、シャー
レ８２の内側を撫で付けることが可能である。ガラス棒４３は、一つの回転における双方
向の動き（振り子のような動き）の自由度を持ち、この動きにより撫で付けが可能な部材
（撫で付け部材）である。
なお、ガラス棒４３は撫で付け部材の一例であり、撫で付け部材としては様々な材質お
よび形状のものが用いられてもよい。また、本実施形態では、撫で付け部材を回転させる
ための部材を備えるが、他の構成例として、撫で付け部材を回転させるための部材を備え
ずに、回転しない構成が用いられてもよい。

図３は、本発明の一実施形態に係るロボットの第２のエンドエフェクターＥＮＤ２−１
の概略的な構成の他の一例を示す図である。図３には、容器の一例であるシャーレ８２も
示してある。
図３に示される第２のエンドエフェクターＥＮＤ２−１について、図２に示される第２
のエンドエフェクターＥＮＤ２との相違点を説明する。なお、両者で同じ部分には同じ符
号を付してある。
図３に示される第２のエンドエフェクターＥＮＤ２−１では、基材４１の同一面に、互
いに対向する２個の部材４２−１、４２−２とは別に、さらに、互いに対向する２個の部
材１０１−１、１０１−２が設けられている。互いに対向する２個の部材４２−１、４２
−２を結ぶ線と、互いに対向する２個の部材１０１−１、１０１−２を結ぶ線とは、互い
に直交（または、略直交）する。一方の部材１０１−１とガラス棒４３との互いに対向す
る位置にバネ１１１−１が接続されており、他方の部材１０１−２とガラス棒４３との互
いに対向する位置にバネ１１１−２が接続されている。２個のバネ１１１−１、１１１−
２は、直線状（または、略直線状）となる。このような構成により、ガラス棒４３が回転
すると、バネ１１１−１、１１１−２の変化（伸びと縮み）によって、ガラス棒４３には
回転方向とは逆の方向に戻される力が働く。これにより、バネ１１１−１、１１１−２が
備えられない場合と比べて、ガラス棒４３による撫で付けが行われる際の押し付け力（撫
で付ける力）を強くすることが可能である。なお、バネ１１１−１、１１１−２が備えら
れる場合も、バネ１１１−１、１１１−２が備えられない場合と同様に、ガラス棒４３に
働く重力（ガラス棒４３の自重）は存在する。

ここで、本実施形態では、図２に示されるようにバネを備えない第２のエンドエフェク
ターＥＮＤ２が用いられるが、他の構成例として、図３に示されるようにバネ１１１−１
、１１１−２を備えた第２のエンドエフェクターＥＮＤ２−１が用いられてもよい。
また、他の構成例として、第２のエンドエフェクターＥＮＤ２の全体的な構造、各部品
の材質、形状あるいは配置などとしては、様々な態様が用いられてもよい。

ロボット１の第１のエンドエフェクターＥＮＤ１について説明する。
第１のエンドエフェクターＥＮＤ１は、ハンドの形状を有する。本実施形態では、当該
ハンドは、それぞれ１個の関節を有する４本の指４８−１〜４８−４が設けられたハンド
である。
なお、他の構成例として、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１の構造としては、様々な
態様が用いられてもよい。

処理用機器について説明する。処理用機器は、ロボット１の可動範囲内（本実施形態で
は、マニピュレーターＭＮＰ１、ＭＮＰ２の可動範囲内）に配置される。
第１のエンドエフェクターＥＮＤ１により把持される処理用機器について説明する。
本実施形態では、処理用機器として、ホルダー８１と、シャーレ８２を備える。ホルダ
ー８１は、シャーレ８２の両側面に接して把持する２個の部材９１−１、９１−２と、第
１のエンドエフェクターＥＮＤ１により把持される取っ手となる部材９２を一体として有
する。
第１のエンドエフェクターＥＮＤ１によりホルダー８１を把持することで、ホルダー８
１により把持されるシャーレ８２を水平（または、略水平）な状態などに保持することが
可能である。本実施形態では、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１により、ホルダー８１
を介して、シャーレ８２を把持している。
なお、容器としては、シャーレ８２以外の容器が用いられてもよい。

設置される処理用機器について説明する。
処理用機器として、台７１と、試験管７２を備える。台７１は、試験管７２を両側から
挟み込む機構を有しており、試験管７２を垂直（または、略垂直）な状態などに保持する
ことが可能である。試験管７２の径は、ガラス棒４３の径よりも大きい。

図４は、本発明の一実施形態に係る制御装置５１の概略的な構成例を示すブロック図で
ある。
制御装置５１は、入力部２０１と、出力部２０２と、記憶部２０３と、制御部２０４を
備える。制御部２０４は、撫で付け制御部２２１を備える。

入力部２０１は、外部から情報を入力する。例えば、入力部２０１は、ユーザーにより
操作される操作部を有し、操作部の操作に応じた情報を入力してもよく、また、外部の装
置から出力された情報を入力してもよい。
出力部２０２は、外部へ情報を出力する。例えば、出力部２０２は、表示画面を有し、
当該表示画面に情報を出力してもよく、また、外部の装置へ情報を出力してもよい。
記憶部２０３は、情報を記憶する。例えば、記憶部２０３は、動作制御プログラム、お
よび各種のパラメーターなどを記憶する。
制御部２０４は、ロボット１に関する各種の制御を行う。例えば、制御部２０４は、Ｃ
ＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサーを備え、
記憶部２０３に記憶された動作制御プログラムを実行することにより、各種の制御を行う
。
撫で付け制御部２２１は、撫で付けの処理に関する制御を行う。

撫で付け制御部２２１により制御されて行われる撫で付けの処理の一例を示す。
本実施形態では、希釈平板法に使用される処理用機器が用いられる。具体的には、試験
管７２には、細菌が収容されている。シャーレ８２の内側には、細菌が擦り付けられる寒
天（寒天培地）があらかじめ収容されている。
そして、ロボット１は、第２のエンドエフェクターＥＮＤ２のガラス棒４３の外側の先
端部（前記した他方の先端部）を試験管７２の内側に入れることで、ガラス棒４３の外側
の先端部に細菌（試料の一例）を付着させる。その後、ロボット１は、第２のエンドエフ
ェクターＥＮＤ２のガラス棒４３の外側の先端部でシャーレ８２の内側の寒天の表面を撫
で付ける。これにより、シャーレ８２の内側の寒天の表面に細菌が擦り付けられる。
一例として、ガラス棒４３は、シャーレ８２の内部の寒天を崩さない程度の力を与える
。
なお、本実施形態では、ガラス棒４３の外側の先端部に試験管７２の中の細菌を付着さ
せるが、他の構成例として、あらかじめガラス棒４３の外側の先端部に細菌が塗りつけら
れる等して付着させられてもよい。
また、寒天に対して撫で付けを行う物体としては、様々なものが用いられてもよく、例
えば、各種の薬品、各種の検体、各種の細菌などが用いられてもよい。
また、ロボット１は、希釈平板法に準ずる作業（例えば、希釈平板法の場合と同様な動
作を行う作業）を行うことも可能である。

ここで、本実施形態では、シャーレ８２のホルダー８１を把持する第１のエンドエフェ
クターＥＮＤ１および第１のマニピュレーターＭＮＰ１の位置および姿勢を動かさずにシ
ャーレ８２の位置および姿勢を固定し、ガラス棒４３を把持する第２のエンドエフェクタ
ーＥＮＤ２および第２のマニピュレーターＭＮＰ２の位置および姿勢（一方または両方）
を動かすことでガラス棒４３を動かし、これにより、撫で付けを行う。
他の動作の例として、ガラス棒４３を把持する第２のエンドエフェクターＥＮＤ２およ
び第２のマニピュレーターＭＮＰ２の位置および姿勢を固定し、シャーレ８２のホルダー
８１を把持する第１のエンドエフェクターＥＮＤ１および第１のマニピュレーターＭＮＰ
１の位置および姿勢（一方または両方）を動かすことでシャーレ８２を動かし、これによ
り、撫で付けを行ってもよい。この場合、ガラス棒４３はシャーレ８２の内側の寒天の表
面と接触することで、シャーレ８２の動きにしたがって動かされる。本実施形態では、第
１のマニピュレーターＭＮＰ１の動作とともに、シャーレ８２が動かされて、シャーレ８
２の内側の寒天に接するガラス棒４３の先端部（例えば、外側の先端部）が動く。
他の動作の例として、ガラス棒４３を把持する第２のエンドエフェクターＥＮＤ２およ
び第２のマニピュレーターＭＮＰ２の位置および姿勢（一方または両方）を動かしてガラ
ス棒４３を動かすとともに、シャーレ８２のホルダー８１を把持する第１のエンドエフェ
クターＥＮＤ１および第１のマニピュレーターＭＮＰ１の位置および姿勢（一方または両
方）を動かすことでシャーレ８２を動かし、これにより、撫で付けを行ってもよい。

また、ロボット１は、ガラス棒４３の外側の先端部をシャーレ８２の内側に十字方向に
撫で付けることも可能である。例えば、ロボット１は、ガラス棒４３の外側の先端部をシ
ャーレ８２に対して一つの回転の双方向に振り子のように動かし、その後、ガラス棒４３
またはシャーレ８２の一方または両方を動かすことで、これらの相対的な位置関係を変化
させて、ガラス棒４３の回転の方向を９０度変化させて、ガラス棒４３の外側の先端部を
シャーレ８２に対して他の一つの回転の双方向に振り子のように動かす。つまり、最初の
振り子の方向と次の振り子の方向とを直交（または、略直交）させることで、合わせて、
十字方向に撫で付けを行うことができる。

以上のように、本実施形態に係るロボット１は、医療分野などにおいて、薬品などの撫
で付けを行うことができる。例えば、ロボット１は、シャーレ８２の内側の寒天を崩さな
いように、撫で付けの作業を行うことが可能である。本実施形態では、人により行われる
シャーレ８２を用いた撫で付けの作業、あるいは、それに準ずる作業を、産業用のロボッ
トが行う作業へ置き換えることが可能である。

本実施形態に係るロボット１では、アーム（本実施形態では、第２のマニピュレーター
ＭＮＰ２）に対して、ガラス棒４３が支持部４４で支持されて一つの回転における双方向
に自由に動くことが可能な機構を有する。本実施形態では、この機構は、モーターなどの
動力を持たなくてもよい。このように、撫で付けのためのガラス棒４３に一つの回転にお
ける双方向の自由度を持たせた機構により、ガラス棒４３による撫で付けの力（押し付け
の力）を一定（または、略一定）にすることが可能である。
一般にロボットアームの先端部を実空間上で一方向に正確に動作させるように制御する
ことは非常に難しいが、本実施形態に係る第２のエンドエフェクターＥＮＤ２の機構を用
いると容易に可能である。

なお、本実施形態に係るロボット１では、各マニピュレーターＭＮＰ１、ＭＮＰ２の動
作について、インピーダンス制御が行われてもよく、または、行われなくてもよい。各マ
ニピュレーターＭＮＰ１、ＭＮＰ２に関するインピーダンス制御は、各マニピュレーター
ＭＮＰ１、ＭＮＰ２に取り付けられた各力センサー３１−１、３１−２の検出値に基づい
て行われる。インピーダンス制御が行われることで、ロボット１により行われる現実の作
業における誤差（理論との差）に柔軟に対応することが可能である。

ここで、本実施形態では、第２のエンドエフェクターＥＮＤ２に、ガラス棒４３および
ガラス棒４３を回転させるための部材が一体化されている場合を示した。他の構成例とし
て、第２のエンドエフェクターＥＮＤ２として、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１と同
様なハンドを用いて、ガラス棒４３およびガラス棒４３を回転させるための部材を有する
処理用機器（例えば、治具）を第２のエンドエフェクターＥＮＤ２により把持する構成が
用いられてもよい。

（第２実施形態）
図１に示されるロボット１を参照して説明する。本実施形態では、第１の実施形態とは
異なる点について詳しく説明し、同じ点については説明を簡易化ないし省略する。また、
本実施形態では、第１実施形態と同じ構成部については同じ符号を付して説明する。
本実施形態に係るロボット１は、第１のマニピュレーターＭＮＰ１の第１のエンドエフ
ェクターＥＮＤ１の指４８−１〜４８−４によりシャーレ８２を把持する。
なお、第２のマニピュレーターＭＮＰ２の第２のエンドエフェクターＥＮＤ２の構成お
よび動作は、第１実施形態の場合と同じである。

図５は、本発明の一実施形態に係るロボット１により行われる撫で付けの動作の一例を
示す図である。ここでは、重力により引力が働いて引かれる方向を鉛直下方とし、その反
対の方向を鉛直上方とする。
第１のエンドエフェクターＥＮＤ１の４本の指４８−１〜４８−４により、シャーレ８
２の側面と接触してシャーレ８２を把持し、シャーレ８２の内側の面が鉛直上方（または
、略鉛直上方）を向くように保持する。図５の例では、シャーレ８２に対して鉛直下方の
側から４本の指４８−１〜４８−４でシャーレ８２を支えている。
また、第２のエンドエフェクターＥＮＤ２のガラス棒４３の外側の先端部が自由な状態
で鉛直下方（または、略鉛直下方）を向くようにし、ガラス棒４３の外側の先端部がシャ
ーレ８２の内側の寒天に接触するように保持する。
そして、第１のマニピュレーターＭＮＰ１と第２のマニピュレーターＭＮＰ２を、第１
のエンドエフェクターＥＮＤ１と第２のエンドエフェクターＥＮＤ２が鉛直方向に対して
直交する水平な方向であって互いに反対の方向に移動する（例えば、往復する）ように、
動かす。これにより、ガラス棒４３の外側の先端部がシャーレ８２の内側の寒天に撫で付
けられる。

図５の例では、ガラス棒４３を有する第２のエンドエフェクターＥＮＤ２と、シャーレ
８２を持つ第１のエンドエフェクターＥＮＤ１とを互いに逆方向（一例として、図５に示
される矢印の方向）に動かす。これにより、２個のエンドエフェクターＥＮＤ１、ＥＮＤ
２のうちのいずれか一方を動かす場合と同等な作業を実現することができ、また、ロボッ
トには難しいと考えられていた実空間上での直線的な移動の動作において、その移動量を
、いずれか一方のみを動かす場合に対して、半分にすることが可能である。なお、図５の
例の配置において、２個のエンドエフェクターＥＮＤ１、ＥＮＤ２のうちのいずれか一方
を動かす動作が行われてもよい。

ここで、本実施形態では、第１のマニピュレーターＭＮＰ１および第１のエンドエフェ
クターＥＮＤ１によりシャーレ８２を把持する場合に、シャーレ８２を固定する動作以外
に、シャーレ８２を回転させる動作、シャーレ８２を直線的に移動させる動作、シャーレ
８２を傾かせる動作を行うことが可能である。これらの動作のそれぞれは、例えば、第１
のマニピュレーターＭＮＰ１および第１のエンドエフェクターＥＮＤ１のうちの任意の一
方の動きにより実現されてもよく、または、両方の動きにより実現されてもよい。本実施
形態では、第１のマニピュレーターＭＮＰ１の動作とともに、シャーレ８２が動かされて
、シャーレ８２の内側の寒天に接するガラス棒４３の先端部（例えば、外側の先端部）が
動く。

図６は、本発明の一実施形態に係る第１のエンドエフェクターＥＮＤ１の回転のイメー
ジを示す図である。
本実施形態では、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１の基材４７は円板状（または、円
筒状）であり、一方の面が第１のマニピュレーターＭＮＰ１に接続され、他方の面に４本
の指４８−１〜４８−４が設けられている。第１のエンドエフェクターＥＮＤ１では、基
材４７および指４８−１〜４８−４は、基材４７の面（図５の例では、水平方向の面とな
る。）に垂直な軸（回転中心軸３０１）を回転の中心軸として回転することが可能である
。これにより、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１では、シャーレ８２を把持した状態で
、基材４７の底面（または、上面）に垂直な軸を中心に、シャーレ８２を回転させること
が可能である。
一例として、第１のマニピュレーターＭＮＰ１または第１のエンドエフェクターＥＮＤ
１は、シャーレ８２を把持したとき、シャーレ８２の底面に垂直な軸を中心にシャーレ８
２を回転することが可能である。この場合、本実施形態では、シャーレ８２の底面と基材
４７の底面（または、上面）とが平行（または、略平行）な状態でシャーレ８２が把持さ
れる。ここで、図６には回転の方向の一例を矢印で示してあり、他の例として、逆の回転
の方向が用いられてもよい。
なお、このような回転の動作は、制御装置５１の制御部２０４が第１のマニピュレータ
ーＭＮＰ１および第１のエンドエフェクターＥＮＤ１のうちの一方または両方を制御する
ことで、行われる。このような回転の動作は、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１に設け
られた回転の機構により実現されてもよく、または、第１のマニピュレーターＭＮＰ１の
動きにより実現されてもよく、または、これら両方により実現されてもよい。

図７は、本発明の一実施形態に係る第１のエンドエフェクターＥＮＤ１の直線的な移動
のイメージを示す図である。
第１のエンドエフェクターＥＮＤ１では、基材４７の面（図５の例では、水平方向の面
となる。）と平行に、少なくとも一つの直線の方向（一例として、図７に示される矢印の
方向）で、移動することが可能である。これにより、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１
では、シャーレ８２を把持した状態で、基材４７の底面（または、上面）に平行に、シャ
ーレ８２を直線的に移動させることが可能である。
なお、このような移動の動作は、制御装置５１の制御部２０４が第１のマニピュレータ
ーＭＮＰ１および第１のエンドエフェクターＥＮＤ１のうちの一方または両方を制御する
ことで、行われる。このような移動の動作は、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１に設け
られた移動の機構により実現されてもよく、または、第１のマニピュレーターＭＮＰ１の
動きにより実現されてもよく、または、これら両方により実現されてもよい。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係る第１のエンドエフ
ェクターＥＮＤ１の傾きのイメージを示す図である。
第１のエンドエフェクターＥＮＤ１では、基材４７の面（図５の例では、水平方向の面
となる。）を傾かせることが可能である。これにより、第１のエンドエフェクターＥＮＤ
１では、シャーレ８２を把持した状態で、シャーレ８２を傾かせることが可能である。
図８（Ａ）は、図５の例と同様に、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１において、基材
４７の面に対して垂直な軸が鉛直上方を向いている場合を示してある。
図８（Ｂ）および図８（Ｃ）は、それぞれ、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１におい
て、基材４７および指４８−１〜４８−４が、図８（Ａ）の例に対して、傾きの角度を持
つ場合を示してある。図８（Ｂ）の例と図８（Ｃ）の例とでは、それぞれ、基材４７が異
なる方向に傾く例を示してある。本実施形態では、シャーレ８２が円板状（または、円筒
状）であり、シャーレ８２の面の中心の軸を傾かせることが可能である。
なお、このような傾きの動作は、制御装置５１の制御部２０４が第１のマニピュレータ
ーＭＮＰ１および第１のエンドエフェクターＥＮＤ１のうちの一方または両方を制御する
ことで、行われる。このような傾きの動作は、第１のエンドエフェクターＥＮＤ１に設け
られた傾きの機構により実現されてもよく、または、第１のマニピュレーターＭＮＰ１の
動きにより実現されてもよく、または、これら両方により実現されてもよい。

以上のように、本実施形態に係るロボット１は、第１実施形態の場合と同様に、医療分
野などにおいて、薬品などの撫で付けを行うことができる。

（第３実施形態）
図９は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム５０１の概略的な構成例を示す図
である。
ここで、図１では制御装置５１がロボット１の内部に備えられた構成例を示したが、本
実施形態では、制御装置５１Ａとロボット１Ａ（制御装置以外の本体）とが別体で備えら
れた構成例を示す。

ロボットシステム５０１は、ロボット１Ａと、制御装置５１Ａと、回線５１１を備える
。回線５１１は、有線の回線であってもよく、または、無線の回線であってもよい。
ロボット１Ａと制御装置５１Ａとは、回線５１１を介して通信可能に接続し、各種の情
報を通信する。ロボット１Ａは、制御装置５１Ａが別体である点を除いて、図１に示され
るロボット１と同じ構成であり、同じ構成部には同じ符号を付してある。また、制御装置
５１Ａは、ロボット１Ａとは別体である点を除いて、図４に示される制御装置５１と同じ
機能を有する。これにより、ロボットシステム５０１では、図１に示されるロボット１と
同様に、各種の動作を行う。

（第４実施形態）
本実施形態では、片腕のロボットについて説明する。なお、双腕のロボット１を説明し
たときと同じ符号を利用して説明する。

一例として、片腕の構成として、図１に示される第１のマニピュレーターＭＮＰ１およ
び第１のエンドエフェクターＥＮＤ１と同じ構成（ここでは、説明の便宜上、第１のマニ
ピュレーターＭＮＰ１および第１のエンドエフェクターＥＮＤ１という。）を備えて同じ
動作を行うロボットが実施されてもよい。この場合、ガラス棒４３およびガラス棒４３を
回転させるための部材を有する処理用機器（例えば、治具）は、例えば、当該ロボットの
作業空間に設置される。そして、ガラス棒４３により、当該ロボットの第１のエンドエフ
ェクターＥＮＤ１により把持されたシャーレ８２の内側の寒天に対する撫で付けを行う。
当該ロボットは、例えば、第１のマニピュレーターＭＮＰ１および第１のエンドエフェク
ターＥＮＤ１の位置および姿勢（一方または両方）を動かす。ガラス棒４３およびガラス
棒４３を回転させるための部材を有する処理用機器（例えば、治具）は、例えば、天井な
どに固定されていてもよく、または、図５で説明したような方向に移動可能であってもよ
い。本実施形態では、第１のマニピュレーターＭＮＰ１の動作とともに、シャーレ８２が
動かされて、シャーレ８２の内側の寒天に接するガラス棒４３の先端部（例えば、外側の
先端部）が動く。

他の例として、片腕の構成として、図１に示される第２のマニピュレーターＭＮＰ２お
よび第２のエンドエフェクターＥＮＤ２と同じ構成（ここでは、説明の便宜上、第２のマ
ニピュレーターＭＮＰ２および第２のエンドエフェクターＥＮＤ２という。）を備えて同
じ動作を行うロボットが実施されてもよい。この場合、シャーレ８２は、例えば、当該ロ
ボットの作業空間に設置される。そして、当該ロボットの第２のエンドエフェクターＥＮ
Ｄ２のガラス棒４３によりシャーレ８２の内側の寒天に対する撫で付けを行う。当該ロボ
ットは、例えば、第２のマニピュレーターＭＮＰ２および第２のエンドエフェクターＥＮ
Ｄ２の位置および姿勢（一方または両方）を動かす。シャーレ８２は、例えば、テーブル
などに固定されていてもよく、または、図５で説明したような方向に移動可能であっても
よい。

（以上の実施形態のまとめ）
一構成例として、第１のアーム（以上の実施形態では、第１のマニピュレーターＭＮＰ
１）と、前記第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターＥＮＤ１と、を備え、
前記第１のエンドエフェクターＥＮＤ１により容器（以上の実施形態では、シャーレ８２
）を把持し、撫で付け部材（以上の実施形態では、ガラス棒４３）を用いて物体（以上の
実施形態では、細菌など）を前記容器内に撫で付ける、ロボット（以上の実施形態では、
ロボット１、１Ａ）である。
一構成例として、ロボットにおいて、第２のアーム（以上の実施形態では、第２のマニ
ピュレーターＭＮＰ２）を備える。
一構成例として、ロボットにおいて、前記第２のアームに設けられた第２のエンドエフ
ェクターＥＮＤ２を備え、前記第２のエンドエフェクターＥＮＤ２により前記撫で付け部
材を把持する。
一構成例として、ロボットにおいて、前記第２のアームに設けられた第２のエンドエフ
ェクターＥＮＤ２を備え、前記第２のエンドエフェクターＥＮＤ２は前記撫で付け部材を
備える。
一構成例として、ロボットにおいて、前記撫で付け部材の先端部は前記第２のアームの
先端部と相対的に移動可能である。
一構成例として、ロボットにおいて、前記撫で付け部材は、寒天培地を崩さない程度の
力を与える。
一構成例として、ロボットにおいて、希釈平板法の作業またはそれに準ずる作業を行う
ことを可能とする。
一構成例として、ロボットにおいて、前記第１のアームまたは前記第１のエンドエフェ
クターＥＮＤ１は前記容器を把持したとき、前記容器の底面に垂直な軸を中心に前記容器
を回転することが可能である。
一構成例として、ロボットにおいて、前記第１のアームの動作とともに、前記撫で付け
部材の先端部が動く。

一構成例として、第１のアームと、前記第１のアームに設けられた第１のエンドエフェ
クターＥＮＤ１と、を備えたロボットの前記第１のエンドエフェクターＥＮＤ１により容
器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で付ける制御を行う、制御装置
５１、５１Ａである。
一構成例として、第１のアームと、前記第１のアームに設けられた第１のエンドエフェ
クターＥＮＤ１と、を備えたロボットの前記第１のエンドエフェクターＥＮＤ１により容
器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記容器内に撫で付ける制御を行う、制御方法
（以上の実施形態では、制御装置５１、５１Ａにおいて行われる制御の方法）である。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこ
の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれ
る。

なお、以上に説明した装置（例えば、制御装置５１、５１Ａ）における任意の構成部の
機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体（記憶媒体
）に記録（記憶）し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行する
ようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、オペレーティン
グシステム（ＯＳ：Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）あるいは周辺機器等のハードウ
ェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキ
シブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ
（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵さ
れるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な
記録媒体」とは、インターネット等のネットワークあるいは電話回線等の通信回線を介し
てプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム
内部の揮発性メモリー（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のように
、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシ
ステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータ
ーシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インタ
ーネット等のネットワーク（通信網）あるいは電話回線等の通信回線（通信線）のように
情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい
。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録さ
れているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プロ
グラム）であってもよい。

１、１Ａ…ロボット、１１−１〜１１−２、２１−１〜２１−２…撮像部、３１−１〜３
１−２…力センサー、４１…基材、４２−１〜４２−２、４７、９１−１〜９１−２、９
２、１０１−１〜１０１−２…部材、４３…ガラス棒、４４…支持部、５１、５１Ａ…制
御装置、４８−１〜４８−４…指、７１…台、７２…試験管、８１…ホルダー、８２…シ
ャーレ、１１１−１〜１１１−２…バネ、２０１…入力部、２０２…出力部、２０３…記
憶部、２０４…制御部、２２１…撫で付け制御部、３０１…回転中心軸、５０１…ロボッ
トシステム、５１１…回線、ＭＮＰ１〜ＭＮＰ２…マニピュレーター、ＥＮＤ１〜ＥＮＤ
２、ＥＮＤ２−１…エンドエフェクター

Claims (11)

1. 第１のアームと、
   前記第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターと、を備え、
   前記第１のエンドエフェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて物体を前記
   容器内に撫で付ける、
   ロボット。
2. 第２のアームを備える、
   請求項１に記載のロボット。
3. 前記第２のアームに設けられた第２のエンドエフェクターを備え、
   前記第２のエンドエフェクターにより前記撫で付け部材を把持する、
   請求項２に記載のロボット。
4. 前記第２のアームに設けられた第２のエンドエフェクターを備え、
   前記第２のエンドエフェクターは前記撫で付け部材を備える、
   請求項２に記載のロボット。
5. 前記撫で付け部材の先端部は前記第２のアームの先端部と相対的に移動可能である、
   請求項３または請求項４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 前記撫で付け部材は、寒天培地を崩さない程度の力を与える、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 希釈平板法の作業またはそれに準ずる作業を行うことを可能とする、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のロボット。
8. 前記第１のアームまたは前記第１のエンドエフェクターは前記容器を把持したとき、前
   記容器の底面に垂直な軸を中心に前記容器を回転することが可能である、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロボット。
9. 前記第１のアームの動作とともに、前記撫で付け部材の先端部が動く、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のロボット。
10. 第１のアームと、前記第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターと、を備え
    たロボットの前記第１のエンドエフェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて
    物体を前記容器内に撫で付ける制御を行う、
    制御装置。
11. 第１のアームと、前記第１のアームに設けられた第１のエンドエフェクターと、を備え
    たロボットの前記第１のエンドエフェクターにより容器を把持し、撫で付け部材を用いて
    物体を前記容器内に撫で付ける制御を行う、
    制御方法。

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