JP2019018280A - 把持システム - Google Patents

Abstract

【課題】アーム機構と、該アーム機構に取り付けられたハンド機構とを備えた把持システムにおいて、該ハンド機構が対象物に接触した時に該アーム機構の動作を即時停止させる。【解決手段】ハンド機構の所定の部位が対象物に接触したことを検知する接触検知部がハンド機構に設けられている。さらに、アーム制御装置と電気的に接続された信号送信部がハンド機構に設けられている。信号送信部は、ハンド機構の所定の部位が対象物に接触したことが接触検知部によって検知された時点で、アーム機構の動作を停止させるように指令信号を該アーム制御装置に直接送信する。【選択図】図９

Description

本発明は、アーム機構と、該アーム機構に取り付けられたハンド機構とを備えた把持システムに関する。

従来、アーム機構と、該アーム機構に取り付けられたハンド機構とを備えた把持システムが開発されている。例えば、特許文献１には、複数の指部を有するハンド機構（多指ハンド部）と、該ハンド機構が先端に取り付けられたロボットアームと、を備えたロボット装置が開示されている。このロボット装置においては、作業動作プログラムに基づいて、アーム制御部がロボットアームを制御し、ハンド制御部がハンド機構を制御する。また、このロボット装置においては、ハンド機構の各指部に力センサが設けられており、この力センサによって該指部と対象物との接触を検知する。また、このロボット装置は、対象物を含む画像データを撮像する視覚センサを備えている。そして、視覚センサによって撮像された画像データに基づいて対象物の位置情報を取得する。さらに、画像データから取得された対象物の位置情報を、力センサの出力に基づいて導出された接触位置の情報に基づいて補正する。

特許第５５０５１３８号公報

上記の従来技術のように、把持システムにおいて、ハンド機構により対象物を把持する際に、該ハンド機構における所定の部位を該対象物に接触させ、その接触位置を導出することで、該対象物の位置をより高い精度で把握することが可能となる。このように対象物の位置を高精度で把握することは、ハンド機構による該対象物の把持の安定性を向上させる上で非常に好ましい。

しかしながら、対象物の位置を把握するためにハンド機構の所定の部位を該対象物に接触させた場合、該対象物に接触した時の該ハンド機構の移動速度が大きいと、該対象物または該ハンド機構がダメージを受ける虞がある。一方で、対象物またはハンド機構へダメージを与えることを抑制するために該ハンド機構の移動速度を小さくすると、タクトタイムが長くなってしまう。このような、ハンド機構と対象物との接触による該対象物または該ハンド機構へのダメージを抑制しつつ、タクトタイムが長くなることも抑制するためには、ハンド機構が対象物に接触した時に、該ハンド機構を移動させているアーム機構の動作を即時停止させることが要求される。

ただし、上記の従来技術のように、一般に、アーム機構とハンド機構とを備えた把持システムにおいては、アーム機構を制御するためのアーム制御装置と、ハンド機構を制御するためのハンド制御装置とが設けられている。そして、例えば、上記の従来技術では、ハンド機構の指部と対象物との接触が検知された場合、その検知情報（すなわち、力センサの出力）は先ずハンド制御部に入力される。そして、その後で、作業動作プログラムに基づいてアーム制御部がロボットアームを制御することで、該ロボットアームの動作が停止されることになる。このような制御手順では、ハンド機構が対象物に接触したことが検知されてからアーム制御部によってロボットアームの動作を停止させるまでの間に、その検知情報のハンド制御部への入力および作業動作プログラムを介することになる。そのため
、ハンド機構が対象物に接触した時にロボットアームの動作を即時停止させることが困難である。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、アーム機構と、該アーム機構に取り付けられたハンド機構とを備えた把持システムにおいて、該ハンド機構が対象物に接触した時に該アーム機構の動作を即時停止させることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る把持システムは、アーム機構と、前記アーム機構に取り付けられ、複数の指部によって対象物を把持するハンド機構と、前記アーム機構を制御するアーム制御装置と、前記ハンド機構を制御するハンド制御装置と、前記ハンド機構に設けられ、該ハンド機構の所定の部位が前記対象物に接触したことを検知する接触検知部と、前記ハンド機構に設けられる信号送信部であって、前記アーム制御装置と電気的に接続されており、該ハンド機構の前記所定の部位が前記対象物に接触したことが前記接触検知部によって検知された時点で、前記アーム機構の動作を停止させるように指令信号を該アーム制御装置に直接送信する信号送信部と、を備える。

本発明によれば、アーム機構と、該アーム機構に取り付けられたハンド機構とを備えた把持システムにおいて、該ハンド機構が対象物に接触した時に該アーム機構の動作を即時停止させることができる。

実施例に係るロボットアームの概略構成を示す図である。 実施例に係るハンド機構の斜視図である。 実施例に係るハンド機構の上面図である。 実施例に係るハンド機構の指部の側面図である。 実施例に係るハンド機構の指部の先端部側を図４の矢印Ａの方向から見た図である。 実施例に係るハンド機構の指部における第２関節部の可動範囲を示す図である。 実施例に係るハンド機構の指部における第１関節部の可動範囲を示す図である。 実施例に係るハンド機構の指部の第１リンク部における感圧センサの配置を示す図である。 実施例に係るアーム制御装置およびハンド制御装置に含まれる各機能部を示すブロック図である。 実施例に係るサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第１の図である。 実施例に係るサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構の様子を時系列に沿って示した第２の図である。 実施例に係るサーチ動作制御のフローを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明に係る把持システムでは、アーム制御装置によってアーム機構が制御され、ハン
ド制御装置によってハンド機構が制御される。また、ハンド機構には、該ハンド機構の所定の部位が対象物に接触したことを検知する接触検知部が設けられている。さらに、ハンド機構には、アーム制御装置と電気的に接続された信号送信部が設けられている。そして、ハンド機構の所定の部位が対象物に接触したことが接触検知部によって検知された時点で、アーム機構の動作を停止させるように信号送信部から指令信号がアーム制御装置に直接送信される。

上記のような構成によれば、ハンド機構が対象物に接触したことが接触検知部よって検知されると、ハンド制御部等を介することなく、該ハンド機構に設けられた信号送信部からアーム制御装置に指令信号が直接送信されることになる。そのため、ハンド機構が対象物に接触した時にアーム機構の動作を即時停止させることができる。

＜実施例＞
以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

ここでは、本発明に係るハンド機構および把持システムをロボットアームに適用した場合について説明する。図１は、本実施例に係るロボットアームの概略構成を示す図である。ロボットアーム１は、ハンド機構２、アーム機構３、および台座部４を備えている。アーム機構３の一端にハンド機構２が取り付けられている。また、アーム機構３の他端が台座部４に取り付けられている。ハンド機構２は、アーム機構３に接続されたベース部２０と、該ベース部２０に設けられた４本の指部２１とを備えている。なお、ハンド機構２の詳細な構成については後述する。

（アーム機構）
アーム機構３は、第１アームリンク部３１、第２アームリンク部３２、第３アームリンク部３３、第４アームリンク部３４、第５アームリンク部３５、および接続部材３６を備えている。そして、ハンド機構２のベース部２０が、アーム機構３の第１アームリンク部３１の一端側に形成された第１関節部３０ａに接続されている。第１関節部３０ａには、第１アームリンク部３１に対してハンド機構２を該第１アームリンク部３１の軸周りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。第１アームリンク部３１の他端側は、第２関節部３０ｂで第２アームリンク部３２の一端側に接続されている。第１アームリンク部３１と第２アームリンク部３２とはその中心軸が垂直に交わるように接続されている。そして、第２関節部３０ｂには、第２アームリンク部３２に対して、第１アームリンク部３１を、その他端側を中心に該第２アームリンク部３２の軸周りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。また、第２アームリンク部３２の他端側は、第３関節部３０ｃで第３アームリンク部３３の一端側に接続されている。第３関節部３０ｃには、第３アームリンク部３３に対して第２アームリンク部３２を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。

同じように、第３アームリンク部３３の他端側は、第４関節部３０ｄで第４アームリンク部３４の一端側に接続されている。また、第４アームリンク部３４の他端側は、第５関節部３０ｅで第５アームリンク部３５に接続されている。そして、第４関節部３０ｄには、第４アームリンク部３４に対して第３アームリンク部３３を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。また、第５関節部３０ｅには、第５アームリンク部３５に対して第４アームリンク部３４を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。さらに、第５アームリンク部３５は、台座部４から垂直に配置された接続部材３６に第６関節部３０ｆで接続されている。第５アームリンク部３５と接続部材３６とは、それぞれの中心軸が同軸となるように接続されている。そして、第６関節部３０ｆ
には、第５アームリンク部３５を、該第５アームリンク部３５および接続部材３６の軸回りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。アーム機構３をこのような構成とすることで、例えば、該アーム機構３を６自由度の自由度を有する機構とすることができる。

（ハンド機構）
次に、ハンド機構２の構成について図２から図８に基づいて説明する。図２はハンド機構２の斜視図である。図３はハンド機構２の上面図である。なお、図３において、矢印は、各指部２１の回転可動範囲を示している。図２および図３に示すように、ハンド機構２においては、ベース部２０に４本の指部２１が、ハンド機構２の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち９０ｄｅｇ間隔）に配置されている。また、４本の指部２１は全て同一の構造を有し且つ同一の長さである。但し、各指部２１の動作は、それぞれ独立して制御される。また、ベース部２０には、後述するアーム機構３を制御するアーム制御装置４２と電気的に接続されている信号送信部７１が内蔵されている。この信号送信部７１の機能についても後述する。

図４から図８は、ハンド機構２の指部２１の構成について説明するための図である。図４は指部２１の側面図である。なお、図４では、ベース部２０が透過された状態で記載されており、ベース部２０の内部に位置する指部２１の一部の内部構造をも示している。また、図５は、指部２１の先端部側を図４の矢印Ａの方向から見た図である。なお、図４および図５では、後述する指部２１の第２指リンク部２１２の一部が透過された状態で記載されており、該第２指リンク部２１２の内部構造をも示されている。

図２および図４に示すとおり、各指部２１は、第１指リンク部２１１、第２指リンク部２１２、および基端部２１３を有している。そして、指部２１の基端部２１３がベース部２０に接続されている。ここで、基端部２１３は、ベース部２０に対して指部２１の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸回りに回転可能に接続されている。また、指部２１において、基端部２１３に第２指リンク部２１２の一端が接続されている。そして、この第２指リンク部２１２と基端部２１３との接続部に第２関節部２３が形成されている。また、図４および図５に示すように、指部２１においては、第２指リンク部２１２の他端に第１指リンク部２１１の一端が接続されている。そして、この第１指リンク部２１１と第２指リンク部２１２との接続部に第１関節部２２が形成されている。

また、図４に示すように、ベース部２０の内部には第２モータ５２および第３モータ５３が設けられている。第３モータ５３は基端部２１３をその軸回りに回転駆動させるためのモータである。第３モータ５３の回転力が歯車を介して基端部２１３の回転軸に伝達されることで、基端部２１３が回転駆動し、それに伴って、図３において矢印で示す範囲で指部２１全体が回転駆動される。また、第２モータ５２は、第２関節部２３において、第２指リンク部２１２を基端部２１３に対して相対的に回転駆動させるためのモータである。第２モータ５２の回転力がウォームギアを介して第２指リンク部２１２の回転軸に伝達される。その結果、図６において矢印で示す範囲で、第２指リンク部２１２が基端部２１３に対して相対的に回転駆動される。図６に示すように、第２関節部２３は屈曲および伸展可能に形成されている。なお、第２モータ５２による駆動力と第３モータ５３による駆動力とは、それぞれ独立してその作動対象に伝わるように構成されている。

また、図４および５に示すように、第２指リンク部２１２の内部には第１モータ５１が設けられている。第１モータ５１は、第１関節部２２において、第１指リンク部２１１を第２指リンク部２１２に対して相対的に回転駆動させるためのモータである。第１モータ５１の回転力が歯車を介して第１指リンク部２１１の回転軸に伝達される。その結果、図７において矢印で示す範囲で、第１指リンク部２１１が第２指リンク部２１２に対して相
対的に回転駆動される。図７に示すように、第１関節部２２は屈曲および伸展可能に形成されている。

また、図２、図４、図５、および図８に示すように、本実施例では、指部２１の第１指リンク部２１１の先端側に感圧センサ７０が設けられている。感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１の先端部に作用する外力（圧力）を検出するセンサである。また、図４に示すように、感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１における、第１関節部２２の屈曲方向側の壁面（以下、「屈曲側壁面」と称する場合もある。）２１５および伸展方向側の壁面（以下、「伸展側壁面」と称する場合もある。）２１６の両面に設けられている。ここで、本実施例では、第１指リンク部２１１の先端側における屈曲側壁面２１５は曲面状に形成されている。そこで、図８に示すように、第１指リンク部２１１の先端側における屈曲側壁面２１５には、複数の感圧センサ７０をその曲面形状に沿って並べて設置してもよい。

（台座部）
次に、台座部４に内蔵された、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３の構成について図９に基づいて説明する。アーム制御装置４２はロボットアーム１のアーム機構３を制御するための制御装置である。ハンド制御装置４３はロボットアーム１のハンド機構２を制御するための制御装置である。図９は、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３に含まれる各機能部を示すブロック図である。

アーム制御装置４２は、アーム機構３の各関節部に設けられたモータを駆動するための駆動信号を生成する複数のドライバを含み、各ドライバからの駆動信号が対応する各モータに供給されるように構成される。また、アーム制御装置４２は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータを含んでいる。そして、アーム制御装置４２は、機能部として、アーム制御部４２０およびモータ状態量取得部４２１を有している。これらの機能部は、アーム制御装置４２に含まれるコンピュータにおいて所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

アーム制御部４２０は、ハンド制御装置４３が有する機能部である後述の対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報およびハンド制御装置４３が有する機能部である後述の位置情報補正部４３５によって補正された対象物１０の位置情報に基づいて各ドライバから駆動信号を供給することで、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆに設けられたモータを制御する。そして、アーム制御部４２０は、各モータを制御することでアーム機構３を動かし、それによって、例えば、ハンド機構２を、対象物の把持のために適した所定の把持可能位置に移動させる。また、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆに設けられたモータには、それぞれの回転状態に関する状態量（モータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（図示略）が設けられている。そして、各モータのエンコーダによって検出された各モータの状態量が、アーム制御装置４２のモータ状態量取得部４２１に入力される。そして、アーム制御部４２０は、モータ状態量取得部４２１に入力された各モータの状態量に基づいて、例えば、ハンド機構２が所定の把持可能位置に移動するように各モータをサーボ制御する。

また、上述したように、アーム制御装置４２には、ハンド機構２のベース部２０に内蔵された信号送信部７１が電気的に接続されている。これにより、信号送信部７１からアーム制御装置４２に対して直接信号を送信することが可能となっている。つまり、後述するように、アーム機構３の動作を停止させることが必要となったときに、信号送信部７１からアーム制御装置４２に対して、該アーム機構３の動作を停止させるように指令信号を直接送信することが可能となっている。

また、ハンド制御装置４３は、ハンド機構２に設けられた各モータを駆動するための駆動信号を生成する複数のドライバを含み、各ドライバからの駆動信号が対応する各モータに供給されるように構成される。また、ハンド制御装置４３は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータを含んでいる。そして、ハンド制御装置４３は、機能部として、対象物情報取得部４３０、ハンド制御部４３１、モータ状態量取得部４３２、センサ情報取得部４３３、接触位置導出部４３４および位置情報補正部４３５を有している。これらの機能部は、ハンド制御装置４３に含まれるコンピュータにおいて所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

対象物情報取得部４３０は、ハンド機構２よって把持すべき対象物に関する情報である対象物情報を取得する。ここで、対象物情報には、対象物の形状、寸法、およびその位置に関する情報、並びに、対象物周囲の環境情報（対象物の周囲に存在する該対象物以外の物に関する情報であり、例えば、対象物が収容されている容器の形状や当該容器における対象物の並びに関する情報）等が含まれる。この対象物情報取得部４３０は、ユーザーによって入力された対象物情報を取得してもよい。また、対象物を含む画像を撮像する視覚センサが設けられている場合、対象物情報取得部４３０は、該視覚センサによって撮像された画像から対象物情報を取得してもよい。

また、ハンド制御部４３１は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報および位置情報補正部４３５によって補正された対象物１０の位置情報に基づいて各ドライバから駆動信号を供給することで、ハンド機構２の各指部２１を駆動させる各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３を制御する。例えば、ハンド制御部４３１は、アーム制御部４２０によってアーム機構３が制御されることで所定の把持可能位置に移動されたハンド機構２によって対象物を把持するために、ハンド機構２の各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３を制御する。また、ハンド機構２の各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３には、それぞれの回転状態に関する状態量（モータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（図示略）が設けられている。そして、各モータ５１、５２、５３のエンコーダによって検出された各モータ５１、５２、５３の状態量が、ハンド制御装置４３のモータ状態量取得部４３２に入力される。そして、ハンド制御部４３１は、モータ状態量取得部４３２に入力された各モータ５１、５２、５３の状態量に基づいて、例えば、複数の指部２１によって対象物を把持するように、各指部２１における各モータ５１、５２、５３をサーボ制御する。

さらに、ハンド制御装置４３はセンサ情報取得部４３３を有している。センサ情報取得部４３３には、ハンド機構２の各指部２１の第１指リンク部２１１に設けられた感圧センサ７０の検出値が入力される。そして、ハンド制御部４３１は、各感圧センサ７０の検出値に基づいて各指部２１における各モータ５１、５２、５３を制御することもできる。また、各感圧センサ７０によって、各指部２１の対象物への接触が検知された場合に、接触位置導出部４３４によって、その接触位置が導出される。

（サーチ動作制御）
ここで、本実施例に係るロボットアーム１においては、ハンド制御装置４３に含まれる機能部である対象物情報取得部４３０によって、該対象物の位置情報を含む対象物情報が取得される。しかしながら、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物の位置情報はある程度の誤差を含んでいる虞がある。例えば、視覚センサによって撮像された対象物を含む画像から対象物の位置情報を取得した場合、該視覚センサの撮像性能に起因する誤差が該対象物の位置情報に含まれることになる。しかしながら、ロボットアーム１のハンド機構２によって対象物を安定的に把持するためには、該対象物の位置情報を高精度で
把握した上で、アーム機構３およびハンド機構２を制御することが望まれる。

そこで、本実施例に係るロボットアーム１においては、対象物を把持すべくアーム機構３およびハンド機構２を制御する前に、その準備段階として、該対象物の位置情報を高精度で把握することを目的としてサーチ動作制御が行われる。以下、本実施例に係るサーチ動作制御について図１０Ａおよび図１０Ｂに基づいて説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂは、本実施例に係るサーチ動作制御が実行されたときのハンド機構２の様子を時系列に沿って示した図である。このサーチ動作制御は、アーム制御装置４２によってアーム機構３が制御されるとともに、ハンド制御装置４３によってハンド機構２が制御されることで実現される。

なお、図１０Ａおよび図１０Ｂにおいては、便宜的に、ハンド機構２における４本の指部２１のうち３本の指部２１のみを図示している（すなわち、４本の指部２１のうち１本の指部２１の図示を省略している。）。また、以下においては、図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて図示されている３本の指部２１それぞれを、第１指部２１Ａ、第２指部２１Ｂ、第３指部２１Ｃと称する。ここで、サーチ動作制御では、ハンド機構２の４本の指部２１のうちの所定の指部を対象物に接触させる。そして、図１０Ａおよび図１０Ｂにおいては、対象物１０に接触させる所定の指部を第１指部２１Ａとする場合の動作を示している。また、図１０Ａおよび図１０Ｂは、対象物１０の垂直方向（図１０Ａおよび図１０Ｂにおける上下方向）の位置情報を把握することを目的した場合の動作を示している。

サーチ動作制御においては、図１０Ａに示すように、ハンド機構２の形態を、４本の指部２１のうち第１指部２１Ａのみが対象物１０に接触するような形態であるアプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を白抜き矢印の方向（すなわち、図１０Ａにおける下方に向う方向）に動かし、該ハンド機構２を対象物１０に近づける。このとき、第１指部２１Ａの先端部が対象物１０における目標位置に向って移動するように、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆに設けられたモータ、および、ハンド機構２の各指部２１の各関節部を駆動させる各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３が、それぞれ、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３によってサーボ制御される。ここで、目標位置は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて決定される。このとき、目標位置は、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に含まれる対象物１０の位置情報に対応する位置に該対象物１０が存在すると想定した場合の該対象物１０の内部となる位置に決定されている。

ハンド機構２の形態をアプローチ形態とした状態で、上記のように決定された目標位置に向かって第１指部２１Ａの先端部が移動するように、アーム機構３および該ハンド機構２が制御されることで、図１０Ｂに示すように、対象物１０の上面Ｓ１に該第１指部２１Ａの先端部が接触する。なお、図１０Ｂにおいても、白抜き矢印は、ハンド機構２の移動方向を表している。また、図１０Ｂにおいては、対象物１０の上面Ｓ１と第１指部２１Ａの先端部との接触位置が一点鎖線で囲まれている。このように、対象物１０の上面Ｓ１に第１指部２１Ａの先端部が接触すると、その接触が、該第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａに設けられた感圧センサ７０によって検知される。このとき、感圧センサ７０の検出値がセンサ情報取得部４３３によって取得される。そして、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって、該第１指部２１Ａと対象物１０との接触が検知されると、接触位置導出部４３４がその接触位置が導出される。ここで、接触位置導出部４３４は、アーム制御装置４２のモータ状態量取得部４２１によって取得されるアーム機構３の各モータの状態量、および、ハンド制御装置４３のモータ状態量取得部４３２によって取得されるハンド機構２の各モータの状態量に基づいて、第１指部２１Ａの先端部と対象物１０との接触位置を導出する。そして、接触位置導出部４３４によって導出された接触位置に関する接触位置情報に基づいて、位置情報補正部４３５が、対象物情報取得部４３０によって取得さ
れた対象物１０の位置情報（垂直方向の位置情報）を補正する。これによって、対象物１０の位置情報を高精度で把握することができる。

このようなサーチ動作制御を実行することにより対象物１０の垂直方向の位置情報を高精度で把握することで、その後のハンド機構２による対象物１０の把持の安定性を向上させることができる。また、同一の対象物１０が同一の高さで複数配置されている場合、一の対象物１０の垂直方向の位置情報を高精度で把握すれば、他の対象物１０を把持する際にも、該一の対象物１０の垂直方向の位置情報を該他の対象物１０に関する垂直方向の位置情報として用いてハンド機構２を制御することができる。

ただし、上記サーチ動作制御において、第１指部２１Ａの先端部を対象物１０に接触させる際のハンド機構２の移動速度が大きいがために、これらが接触した後においてもアーム機構３の動作が継続してしまうと、該第１指部２１Ａまたは対象物１０がダメージを受ける虞がある。つまり、対象物１０が硬度の高い物であった場合は、第１指部２１Ａがダメージを受ける虞がある。また、対象物１０が硬度の低い物であった場合は、該対象物１０がダメージを受ける虞がある。一方で、第１指部２１Ａまたは対象物１０へダメージを与えることを抑制するために、該第１指部２１Ａを該対象物１０に接触させる際のハンド機構２の移動速度を小さくすると、該対象物１０を把持するための制御の準備段階の制御であるサーチ動作制御にかかる時間が長くなってしまう。そうなると、対象物１０の把持のために必要となるタクトタイムが全体として長くなってしまうという問題が生じる。

このような、ハンド機構２の第１指部２１Ａと対象物１０との接触による該第１指部２１Ａまたは該対象物１０へのダメージを抑制しつつ、タクトタイムが長くなることも抑制するためには、該第１指部２１Ａが対象物１０に接触した時に、該ハンド機構２を移動させているアーム機構３の動作を即時停止させることが要求される。このような要求を満たすために、本実施例に係るハンド機構２には上記のような信号送信部７１が設けられている。そして、サーチ動作制御において、第１指部２１Ａの感圧センサ７０によって該第１指部２１Ａと対象物１０との接触が検知された時点で、信号送信部７１からアーム制御装置４２のアーム制御部４２０に対して、アーム機構３の動作を停止させるように指令信号が直接送信される。

これによれば、図１０Ａよび図１０Ｂにおいて白抜き矢印で示すようにハンド機構２を対象物１０に向けて移動させていたアーム機構３の動作を、第１指部２１Ａが該対象物１０に接触した時に即時停止させることができる。つまり、第１指部２１Ａと対象物１０との接触が感圧センサ７０によって検知され、そのときの該感圧センサ７０の検出値がハンド制御装置４３のセンサ情報取得部４３３によって取得されてから、該ハンド制御装置４３によってアーム制御装置４２に対してアーム機構３の動作を停止させるように指令信号が送信されるような場合に比べて、該アーム機構３の動作をより速やかに停止させることができる。そのため、ハンド機構２の移動速度の低減を可及的に抑制しつつ、第１指部２１Ａの先端部と対象物１０とが接触した後においてもアーム機構３の動作が継続してしまう期間が発生することでハンド機構２が対象物１０にさらに近づいてしまうことを抑制することができる。したがって、タクトタイムが長くなってしまうことを抑制するとともに、サーチ動作制御に起因して第１指部２１Ａまたは対象物１０がダメージを受けることを抑制することができる。

（サーチ動作制御のフロー）
次に、上述したサーチ動作制御のフローについて図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。このサーチ動作制御のフローは、アーム制御装置４２及びハンド制御装置４３において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。本フローでは、先ずＳ１０１において、今回の把持対象となる対象物についての対象物情報が対象物情報取得部
４３０によって取得される。

次に、Ｓ１０２において、Ｓ１０１で対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて、今回のサーチ動作制御における目標位置が決定される。次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０１で対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて、今回のサーチ動作制御におけるハンド機構２のアプローチ形態が決定される。ここで、上述したように、サーチ動作制御では、ハンド機構２の４本の指部２１のうちの所定の指部を対象物に接触させる。このとき、Ｓ１０３において決定されたアプローチ形態において、対象物に接触させる所定の指部として選択された指部を、以下においては「サーチ用指部」と称する場合もある。次に、Ｓ１０４において、ハンド機構２の形態が、Ｓ１０３で決定されたアプローチ形態に制御される。なお、Ｓ１０１からＳ１０４の処理はハンド制御部４３１によって実行される。

次に、Ｓ１０５おいて、ハンド機構２のサーチ用指部の先端部が、Ｓ１０２で決定された目標位置に向うように、アーム制御部４２０によってアーム機構３を制御することで該ハンド機構２を移動させる。なお、このときは、ハンド制御部４３１によってハンド機構２の形態がアプローチ形態に維持されている。次に、Ｓ１０６において、ハンド機構２の信号送信部７１からの、アーム機構３の動作を停止させるようにとの指令信号を、アーム制御装置４２が受信したか否かが判別される。このとき、サーチ用指部の感圧センサ７０によって対象物１０への接触が検知されていれば、信号送信部７１から指令信号が送信されているため、Ｓ１０６では肯定判定されることになる。一方で、サーチ用指部の感圧センサ７０によって対象物１０への接触がまだ検知されていなければ、信号送信部７１から指令信号が送信されてはいないため、Ｓ１０６では否定判定されることになる。

そして、Ｓ１０６において肯定判定された場合は、Ｓ１０７において、その時点で、アーム制御部４２０によってアーム機構３の動作が停止される。一方、Ｓ１０６において否定判定された場合は、Ｓ１０５の処理が継続される。

Ｓ１０７の次には、Ｓ１０８において、サーチ用指部の感圧センサ７０によって対象物１０への接触が検知されたときの接触位置が接触位置導出部４３４によって導出される。次に、Ｓ１０９において、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物の位置情報が、Ｓ１０８で接触位置導出部４３４によって導出された接触位置に関する接触位置情報に基づいて位置情報補正部４３５よって補正される。

なお、上記においては、対象物の垂直方向の位置情報を把握する場合のサーチ動作制御を例に挙げて説明したが、対象物の水平方向の位置情報を把握する場合にも同様のサーチ動作制御を適用することができる。この場合、ハンド機構２の形態をアプローチ形態とした状態で、該ハンド機構２を対象物に対して水平方向から近づけていけばよい。そして、この場合も、第１指部２１Ａの先端部が対象物に接触した後においては、上述したサーチ動作制御と同様の制御を実行することができる。

また、本実施例において、感圧センサ７０としては、圧電式やひずみゲージ式、静電容量式等、周知のどのような方式のセンサを用いてもよい。なお、本実施例においては、この感圧センサ７０が、本発明に係る「接触検知部」に相当する。また、第１指リンク部２１１の先端部に外力（圧力）が作用すると、第１モータ５１にかかる負荷が変化する。そこで、この第１モータ５１にかかる負荷の変化を電流値の変化として検出する電流計を、感圧センサ７０に代えて、本発明に係る「接触検知部」として用いることもできる。

また、上記サーチ動作制御の場合、第１指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａにおける感圧センサ７０が設置された部分が、本発明に係る「所定の部位」に相当する。しかしな
がら、本発明に係る「所定の部位」は必ずしもハンド機構の指部の先端部でなくともよい。例えば、上記サーチ動作制御のように、ハンド機構２の第１指部２１Ａを対象物１０に接触させる所定の指部とする場合に、第１指部２１Ａにおける第２指リンク部２１２Ａを対象物に接触させてもよい。この場合、第２指リンク部２１２Ａに感圧センサが設置される。そして、第２指リンク部２１２Ａにおける感圧センサが設置された部分が、本発明に係る「所定の部位」に相当する。

１・・・ロボットアーム、２・・・ハンド機構、２０・・・ベース部、２１・・・指部、２２・・・第１関節部、２３・・・第２関節部、２１１・・・第１指リンク部、２１２・・・第２指リンク部、２１３・・・基端部、３・・・アーム機構、３０ａ・・・第１関節部、３０ｂ・・・第２関節部、３０ｃ・・・第３関節部、３０ｄ・・・第４関節部、３０ｅ・・・第５関節部、３０ｆ・・・第６関節部、３１・・・第１アームリンク部、３２・・・第２アームリンク部、３３・・・第３アームリンク部、３４・・・第４アームリンク部、３５・・・第５アームリンク部、３６・・・接続部材、４・・・台座部、４２・・・アーム制御装置、４２０・・・アーム制御部、４２１・・・モータ状態量取得部、４３・・・ハンド制御装置、４３０・・・対象物情報取得部、４３１・・・ハンド制御部、４３２・・・モータ状態量取得部、４３３・・・センサ情報取得部、５１・・・第１モータ、５２・・・第２モータ、５３・・・第３モータ、７０・・・感圧センサ、７１・・・信号送信部

Claims (4)

1. アーム機構と、
   前記アーム機構に取り付けられ、複数の指部によって対象物を把持するハンド機構と、
   前記アーム機構を制御するアーム制御装置と、
   前記ハンド機構を制御するハンド制御装置と、
   前記ハンド機構に設けられ、該ハンド機構の所定の部位が前記対象物に接触したことを検知する接触検知部と、
   前記ハンド機構に設けられる信号送信部であって、前記アーム制御装置と電気的に接続されており、該ハンド機構の前記所定の部位が前記対象物に接触したことが前記接触検知部によって検知された時点で、前記アーム機構の動作を停止させるように指令信号を該アーム制御装置に直接送信する信号送信部と、を備える把持システム。
2. 前記対象物の位置情報を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記対象物の位置情報を補正する位置情報補正部と、をさらに備え、
   前記取得部によって取得された前記対象物の位置情報に基づいて決定される該対象物における目標位置に向けて該ハンド機構における前記所定の部位が移動するように、前記アーム制御装置が前記アーム機構を制御するとともに、
   前記ハンド機構の前記所定の部位が前記対象物に接触したことが前記接触検知部によって検知されることで前記信号送信部から前記アーム制御装置に前記指令信号が送信されると、該アーム制御装置が前記アーム機構の動作を停止させ、
   さらに、前記ハンド機構の前記所定の部位が前記対象物に接触したことが前記接触検知部によって検知されときの接触位置に関する接触位置情報に基づいて、前記位置情報補正部が、前記取得部によって取得された前記対象物の前記位置情報を補正する請求項１に記載の把持システム。
3. 前記位置情報補正部によって補正された前記対象物の前記位置情報に基づいて前記アーム制御装置および前記ハンド制御装置が前記アーム機構および前記ハンド機構を制御することで該ハンド機構によって前記対象物が把持される請求項２に記載の把持システム。
4. 前記所定の部位が、前記複数の指部のうちの所定の指部における関節部より先端側の部位である請求項１から３のいずれか一項に記載の把持システム。

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