JP2019025644A - ロボットハンド装置、ロボットハンドシステム及び保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目的の対象物を正確に取り出すことができるロボットハンド装置を提供する。【解決手段】ロボットハンド装置８は、対象物４を吸着するための折り曲げ可能な第１の吸着面４４を有する第１の保持部４０と、第１の保持部４０に配置され、磁性粒子を含む弾性材料で形成された第１の磁性弾性体５０と、第１の保持部４０に配置され、第１の磁性弾性体５０の弾性率を変化させるために、第１の磁性弾性体５０に磁場を印加する第１の磁場発生部５４とを備える。第１の磁場発生部５４が第１の磁性弾性体５０に磁場を印加することにより、第１の磁性弾性体５０には、柔軟部８６と、柔軟部８６よりも弾性率の高い硬化部８０とが形成される。第１の保持部４０が対象物４を保持する際には、第１の吸着面４４が柔軟部８６に対応する位置で折り曲げられた状態で、第１の吸着面４４のうち上記位置と第１の保持部４０の先端部４０ｂとの間の領域を対象物４に吸着させる。【選択図】図６Ｂ

Description

本開示は、ロボットハンド装置、ロボットハンドシステム及び保持方法に関する。

対象物を保持するためのロボットハンド装置の１つとして、対象物を負圧により吸着するタイプのロボットハンド装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。このタイプのロボットハンド装置は、複数の吸引口が形成された吸着面を有する吸着ハンドを備えている。吸着ハンドの吸着面を対象物の吸着可能な面（以下、「被吸着面」という）に接触させた状態で、複数の吸引口の各々から空気を吸引することにより、対象物を吸着ハンドの吸着面に負圧により吸着することができる。

特開２００１−２６７２７１号公報 特開２０１３−２４０８７０号公報

例えば店舗の倉庫等において、密集して並べられた複数の商品の中から、特定の商品以外の商品を取り出さず、特定の商品を対象物としてロボットハンド装置で取り出したい場合がある。ここで、対象物の被吸着面が吸着ハンドの吸着面よりも小さい場合には、目的の対象物と対象物に隣接する他の商品も一緒に吸着ハンドの吸着面に吸着される。そのため、特定の商品以外の商品と目的の対象物を取出す可能性がある。

本開示は、目的の対象物を正確に取り出すことができるロボットハンド装置、ロボットハンドシステム及び対象物の保持方法を提供する。

本開示の一態様に係るロボットハンド装置は、支持部と、基端部が前記支持部に支持された保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な吸着面を有する保持部と、前記保持部に配置され、磁性粒子を含む弾性材料で形成された磁性弾性体と、前記保持部に配置され、前記磁性弾性体の弾性率を変化させるために、前記磁性弾性体に磁場を印加する磁場発生部と、を備え、前記磁場発生部が前記磁性弾性体に磁場を印加することにより、前記磁性弾性体には、柔軟部と、前記柔軟部よりも弾性率の高い硬化部とが形成され、前記保持部が前記対象物を保持する際には、前記吸着面が前記柔軟部に対応する位置で折り曲げられた状態で、前記吸着面のうち前記位置と前記保持部の先端部との間の領域を前記対象物に吸着させる。

なお、本開示の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記録媒体を含む。

本開示の一態様に係るロボットハンド装置によれば、目的の対象物を正確に取り出すことができる。本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。

実施の形態１に係るロボットハンドシステムの構成を示す図である。 実施の形態１に係るロボットハンドシステムの主要な機能構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るロボットハンドシステムの詳細な機能構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るロボットハンド装置を拡大して示す図である。 実施の形態１に係るロボットハンド装置の第１の保持部の第１の吸着面（第２の保持部の第２の吸着面）を示す図である。 図４ＡのＩＶ−ＩＶ線による、実施の形態１に係るロボットハンド装置の第１の保持部（第２の保持部）の断面図である。 実施の形態１に係るロボットハンド装置の第１の保持部の第１の磁場発生部（第２の保持部の第２の磁場発生部）を示す図である。 磁場が印加される前の状態での、実施の形態１に係る第１の磁性弾性体を模式的に示す図である。 磁場が印加された状態での、実施の形態１に係る第１の磁性弾性体を模式的に示す図である。 実施の形態１に係る第１の保持部が全体的に硬化された状態での、第１の保持部を示す図である。 実施の形態１に係る第１の保持部が部分的に硬化された状態での、第１の保持部を示す図である。 実施の形態１に係るロボットハンドシステムの動作の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１に係るロボットハンドシステムの動作の流れを示す図である。 実施の形態１に係るロボットハンドシステムの使用例１を示す図である。 実施の形態１に係るロボットハンドシステムの使用例２を示す図である。 実施の形態１に係るロボットハンドシステムの使用例３を示す図である。 実施の形態２に係るロボットハンド装置の第１の保持部（第２の保持部）を示す図である。 実施の形態２に係る第１の保持部が全体的に硬化された状態での、第１の保持部を示す図である。 実施の形態２に係る第１の保持部が部分的に硬化された状態での、第１の保持部を示す図である。 実施の形態３に係るロボットハンド装置を示す図である。 実施の形態３に係るロボットハンドシステムにより対象物を取り出す動作の流れを示すフローチャートである。 実施の形態３に係るロボットハンドシステムにより対象物を取り出す動作の流れを示すタイミングチャートである。 実施の形態３に係るロボットハンドシステムにより対象物を取り出す動作の流れを示す図である。

本開示の一態様に係るロボットハンド装置は、支持部と、基端部が前記支持部に支持された保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な吸着面を有する保持部と、前記保持部に配置され、磁性粒子を含む弾性材料で形成された磁性弾性体と、前記保持部に配置され、前記磁性弾性体の弾性率を変化させるために、前記磁性弾性体に磁場を印加する磁場発生部と、を備え、前記磁場発生部が前記磁性弾性体に磁場を印加することにより、前記磁性弾性体には、柔軟部と、前記柔軟部よりも弾性率の高い硬化部とが形成され、前記保持部が前記対象物を保持する際には、前記吸着面が前記柔軟部に対応する位置で折り曲げられた状態で、前記吸着面のうち前記位置と前記保持部の先端部との間の領域を前記対象物に吸着させる。

本態様によれば、対象物のサイズに応じて、磁性弾性体における柔軟部の位置に基づいて、吸着面が折り曲げられる位置を調整することにより、吸着面のうち対象物を吸着する領域のサイズを調整することができる。これにより、保持部の先端部が対象物の端からはみ出すのを抑制することができ、例えば密集して配置されている複数の物品の中から目的の対象物を正確に取り出すことができる。さらに、磁性弾性体に柔軟部を形成することにより、吸着面を柔軟部に対応する位置で容易に折り曲げることができる。

例えば、前記保持部の前記先端部が前記対象物に押し付けられることにより、前記吸着面は、前記位置で折り曲げられるように構成してもよい。

本態様によれば、保持部の先端部を対象物に押し付ける力を利用することにより、吸着面を柔軟部に対応する位置で折り曲げることができる。これにより、吸着面を折り曲げるためのアクチュエータ等の駆動装置をロボットハンド装置に搭載しなくてもよいため、ロボットハンド装置のコンパクト化を図ることができる。

例えば、前記保持部は、前記基端部から前記先端部まで長尺状に延びており、前記磁場発生部は、前記保持部の長手方向に沿って並んで配置された複数のコイルであって、各々に独立して通電されることにより、各々が独立して前記磁性弾性体に磁場を印加する複数のコイルを有するように構成してもよい。

本態様によれば、複数のコイルのうち少なくとも１つのコイルに通電することにより、磁性弾性体に磁場を容易に印加することができる。

例えば、前記複数のコイルのうち２つの特定のコイルの各々に通電された際に、前記２つの特定のコイルは、同じ磁極が向き合う磁場を発生させ、前記柔軟部は、前記２つの特定のコイルの間における前記磁性弾性体に形成されるように構成してもよい。

本態様によれば、複数のコイルのうち２つの特定のコイルの各々に通電することにより、２つの特定のコイルの間における磁性弾性体に柔軟部を形成することができる。

例えば、前記磁場発生部は、さらに、前記磁性弾性体に磁場を印加する永久磁石を有し、前記永久磁石は、前記保持部の長手方向において前記複数のコイルに対向して配置され、前記複数のコイルのうち特定のコイルに通電された際に、前記特定のコイル及び前記永久磁石は、同じ磁極が向き合う磁場を発生させ、前記柔軟部は、前記特定のコイルと前記永久磁石との間における前記磁性弾性体に形成されるように構成してもよい。

本態様によれば、複数のコイルのうち特定のコイルに通電することにより、特定のコイルと永久磁石との間における磁性弾性体に柔軟部を形成することができる。

例えば、前記吸着面は、空気を吸引するための吸引口を有し、前記吸引口から空気を吸引した際には、前記吸着面は、前記対象物を負圧により吸着するように構成してもよい。

本態様によれば、簡単な構成で、保持部により対象物を保持することができる。

例えば、前記保持部は一対設けられ、前記一対の保持部は、各々の前記吸着面が互いに対向するように配置されているように構成してもよい。

本態様によれば、一対の保持部によって、対象物をより一層安定して保持することができる。

本開示の一態様に係るロボットハンドシステムは、上述したいずれかのロボットハンド装置と、前記ロボットハンド装置を支持し、前記ロボットハンド装置の位置又は姿勢を変更するためのロボットアーム装置と、前記ロボットハンド装置の保持部から空気を吸引するための圧力調整装置と、前記ロボットハンド装置により対象物を保持するように、前記ロボットハンド装置、前記ロボットアーム装置及び前記圧力調整装置を制御するコントローラと、を備える。

本態様によれば、対象物のサイズに応じて、磁性弾性体における柔軟部の位置に基づいて、吸着面が折り曲げられる位置を調整することにより、吸着面のうち対象物を吸着する領域のサイズを調整することができる。これにより、保持部の先端部が対象物の端からはみ出すのを抑制することができ、例えば密集して配置されている複数の物品の中から目的の対象物を正確に取り出すことができる。さらに、磁性弾性体に柔軟部を形成することにより、吸着面を柔軟部に対応する位置で容易に折り曲げることができる。

例えば、前記ロボットハンドシステムは、さらに、前記対象物を撮像する撮像装置を備え、前記コントローラは、前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記対象物の被吸着面のうち吸着可能な被吸着領域を判定することにより、前記磁性弾性体に形成する前記柔軟部の位置を決定し、前記吸着面が前記柔軟部に対応する位置で折り曲げられた状態で、前記吸着面のうち前記位置と前記保持部の先端部との間の領域を、前記被吸着領域からはみ出ないように前記対象物に吸着させるように構成してもよい。

本態様によれば、判定した被吸着領域に応じて第１の吸着面の折り曲げ位置及び第１の保持部の吸着位置を決定することにより、より確実に対象物を保持することができる。

本開示の一態様に係る対象物の保持方法は、ロボットハンド装置を用いる保持方法であって、前記ロボットハンド装置は、支持部と、基端部が前記支持部に支持された保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な吸着面を有する保持部と、前記保持部に配置され、磁性粒子を含む弾性材料で形成された磁性弾性体と、前記保持部に配置され、前記磁性弾性体の弾性率を変化させるために、前記磁性弾性体に磁場を印加する磁場発生部と、を備え、前記保持方法は、前記磁性弾性体に磁場を印加することにより、柔軟部と、前記柔軟部よりも弾性率の高い硬化部と、を前記磁性弾性体に形成するステップと、前記保持部の先端部を前記対象物に押し付けることにより、前記吸着面を前記柔軟部に対応する位置で折り曲げるステップと、前記吸着面のうち前記位置と前記保持部の前記先端部との間の領域を前記対象物に吸着させるステップと、を含む。

本態様によれば、対象物のサイズに応じて、磁性弾性体における柔軟部の位置に基づいて、吸着面が折り曲げられる位置を調整することにより、吸着面のうち対象物を吸着する領域のサイズを調整することができる。これにより、保持部の先端部が対象物の端からはみ出すのを抑制することができ、例えば密集して配置されている複数の物品の中から目的の対象物を正確に取り出すことができる。さらに、磁性弾性体に柔軟部を形成することにより、吸着面を柔軟部に対応する位置で容易に折り曲げることができる。

例えば、前記保持方法は、さらに、前記対象物を撮像装置により撮像するステップと、前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記対象物の被吸着面のうち、前記保持部の前記吸着面が吸着することができる被吸着領域を判定するステップと、前記被吸着領域の大きさに基づいて、前記磁性弾性体に形成する前記柔軟部の位置を決定するステップと、を含むように構成してもよい。

本態様によれば、対象物の被吸着領域の大きさに基づいて、磁性弾性体に形成する柔軟部の位置を決定する。これにより、柔軟部に対応する位置で吸着面を折り曲げた状態で、吸着面に対象物の被吸着領域を吸着させた際に、保持部の先端部が対象物の被吸着領域からはみ出すのを効果的に抑制することができる。

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
［１−１．ロボットハンドシステムの構成］
まず、図１〜図３を参照しながら、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の構成を示す図である。図２Ａは、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の主要な機能構成を示すブロック図である。図２Ｂは、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の詳細な機能構成を示すブロック図である。図３は、実施の形態１に係るロボットハンド装置８を拡大して示す図である。

実施の形態１に係るロボットハンドシステム２は、対象物４を取り出して搬送するためのシステムである。図１及び図２Ａに示すように、ロボットハンドシステム２は、ロボットアーム装置６と、ロボットハンド装置８と、手先カメラ１０（撮像装置の一例）と、固定カメラ１２と、コントローラ１４と、圧力調整装置１６とを備えている。

対象物４は、種々の形状及び大きさを有する、例えば梱包箱等の物品である。なお、図１に示すように、例えば店舗の倉庫等の床面に載置されたパレット１８上には、複数の物品２０が互いに隣接して（密集して）配置されている。対象物４は、これらの複数の物品２０のうち、ロボットハンドシステム２によって取り出される対象となる物品２０である。

ロボットアーム装置６は、例えば多関節三次元ロボットで構成されている。ロボットアーム装置６は、所定のワーキングエリア内において、ロボットハンド装置８の位置又は姿勢を６自由度で変更させる。図３に示すように、ロボットアーム装置６の先端部には、ハンド取付部２２及びカメラ取付部２４が配置されている。なお、ロボットアーム装置６は、多関節三次元ロボットに限定されず、他のタイプのロボットで構成されてもよい。

図１及び図３に示すように、ロボットハンド装置８は、ロボットアーム装置６の先端部（ハンド取付部２２及びカメラ取付部２４）に取付用フランジ２６を介して取り付けられている。ロボットハンド装置８は、例えば複数の物品２０の中から１つの物品２０を対象物４として負圧により吸着する。これにより、ロボットハンド装置８は、複数の物品２０の中から目的の対象物４を保持することができる。ロボットハンド装置８の構成については後述する。

図１及び図３に示すように、手先カメラ１０は、ロボットアーム装置６のカメラ取付部２４に取り付けられている。手先カメラ１０は、ロボットハンド装置８の前方に存在する対象物４を撮像する。なお、説明の都合上、図３では、手先カメラ１０の図示を省略してある。

固定カメラ１２は、例えばロボットハンドシステム２が設置された室内の天井等に固定されている。固定カメラ１２は、ロボットハンド装置８と、ロボットハンド装置８の前方に存在する対象物４と、対象物４の搬送先（例えば収納棚等）とを撮像する。

図１及び図２Ｂに示すように、コントローラ１４は、統括処理部２８、ロボット制御部３０及びハンド制御部３２を有している。統括処理部２８は、手先カメラ１０及び固定カメラ１２の各々からの画像情報と、各種センサ（図示せず）からのセンサ情報とに基づいて、ａ）ロボット制御部３０に動作指令信号を送信し、ｂ）ハンド制御部３２に通電制御信号を送信し、ｃ）圧力調整装置１６に圧力制御信号を送信する。ロボット制御部３０は、統括処理部２８からの動作指令信号に基づいて、ロボットアーム装置６の動作を制御する。また、ハンド制御部３２は、統括処理部２８からの通電制御信号に基づいて、ロボットハンド装置８の第１の磁場発生部５４及び第２の磁場発生部６８（後述する）の各々への通電を独立して制御する。

圧力調整装置１６は、真空ポンプ３４と、バルブ３６とを有している。図１及び図３に示すように、真空ポンプ３４は、一対のチューブ３８を介して、ロボットハンド装置８の第１の保持部４０の第１の空間５６（後述する図４Ｂ参照）及び第２の保持部４２の第２の空間７０（後述する図４Ｂ参照）の各々と連通されている。真空ポンプ３４は、統括処理部２８からの圧力制御信号に基づいて、第１の保持部４０の第１の空間５６及び第２の保持部４２の第２の空間７０の各々から独立してチューブ３８を介して空気を吸引する。バルブ３６は、第１の保持部４０の第１の空間５６及び第２の保持部４２の第２の空間７０の各々を独立して大気開放するための開閉バルブであり、例えば真空ポンプ３４に配置されている。バルブ３６は、統括処理部２８からの圧力制御信号に基づいて開閉される。ここで、第１の保持部４０の第１の吸着面４４又は第２の保持部４２の第２の吸着面４６（後述する図４Ｂ参照）に例えば対象物４を密着させた状態でバルブ３６を閉じ、真空ポンプ３４によって空気を吸引すると、第１の保持部４０の第１の空間５６及び第２の保持部４２の第２の空間７０の各々は独立して、大気圧よりも減圧され、密着している対象物４を真空吸着する。その後、バルブ３６が開いた際には、第１の保持部４０の第１の空間５６及び第２の保持部４２の第２の空間７０の各々は独立して、大気圧に戻され、対象物４の真空吸着が解除される。

［１−２．ロボットハンド装置の構成］
次に、図３〜図６Ｂを参照しながら、実施の形態１に係るロボットハンド装置８の構成について説明する。図４Ａは、実施の形態１に係るロボットハンド装置８の第１の保持部４０の第１の吸着面４４（第２の保持部４２の第２の吸着面４６）を示す図である。図４Ｂは、図４ＡのＩＶ−ＩＶ線による、実施の形態１に係るロボットハンド装置８の第１の保持部４０（第２の保持部４２）の断面図である。図４Ｃは、実施の形態１に係るロボットハンド装置８の第１の保持部４０の第１の磁場発生部５４（第２の保持部４２の第２の磁場発生部６８）を示す図である。図５Ａは、磁場が印加される前の状態での、実施の形態１に係る第１の磁性弾性体５０を模式的に示す図である。図５Ｂは、磁場が印加された状態での、実施の形態１に係る第１の磁性弾性体５０を模式的に示す図である。図６Ａは、実施の形態１に係る第１の保持部４０が全体的に硬化された状態での、第１の保持部４０を示す図である。図６Ｂは、実施の形態１に係る第１の保持部４０が部分的に硬化された状態での、第１の保持部４０を示す図である。

図３に示すように、ロボットハンド装置８は、ハンド支持部３９（支持部の一例）と、第１の保持部４０と、第２の保持部４２とを備えている。

ハンド支持部３９は、第１の保持部４０及び第２の保持部４２を支持するための部材である。ハンド支持部３９は、ロボットアーム装置６の先端部（ハンド取付部２２及びカメラ取付部２４）に取付用フランジ２６を介して取り付けられている。

第１の保持部４０及び第２の保持部４２の各々は、対象物４を負圧により吸着するための柔軟指である。第１の保持部４０は、基端部４０ａから先端部４０ｂまで長尺状に延びている。同様に、第２の保持部４２は、基端部４２ａから先端部４２ｂまで長尺状に延びている。第１の保持部４０の基端部４０ａ及び第２の保持部４２の基端部４２ａは、ハンド支持部３９に支持されている。

図３に示すように、第１の保持部４０及び第２の保持部４２はそれぞれ、対象物４を負圧により吸着するための第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６を有している。第１の保持部４０及び第２の保持部４２は、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６が互いに対向するように配置されている。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１の吸着面４４には複数の第１の吸引口５８が形成され、第２の吸着面４６には複数の第２の吸引口７２が形成されている。なお、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６がともに折り曲げられていない状態において、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６は互いに接触していてもよく、あるいは、第１の吸着面４４と第２の吸着面４６との間に例えば数ｍｍ程度の大きさの隙間が形成されていてもよい。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、第１の保持部４０は、第１の弾性部材４８と、一対の第１の磁性弾性体５０と、第１のヨーク５２と、第１の磁場発生部５４とを有している。

第１の弾性部材４８は、弾性を有する軟質性樹脂、例えばシリコンゴム等のエラストマーで形成されている。第１の弾性部材４８は、第１の保持部４０のベースとなる部材である。第１の弾性部材４８は、基端部４８ａから先端部４８ｂまで長尺状に延びている。第１の弾性部材４８の内部には、第１の弾性部材４８の長手方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる第１の空間５６が形成されている。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１の弾性部材４８の側面には、第１の吸着面４４が形成されている。第１の吸着面４４は、第１の弾性部材４８の長手方向における任意の位置において、山折り状に折り曲げ可能である。第１の吸着面４４には、第１の空間５６と外部とを連通する平面視円形状の複数の第１の吸引口５８が形成されている。複数の第１の吸引口５８は、第１の弾性部材４８の長手方向に沿って千鳥状に配置されている。

第１の弾性部材４８の基端部４８ａは、ハンド支持部３９に支持されている。図４Ｂに示すように、第１の弾性部材４８の基端部４８ａには、第１の空間５６と外部とを連通する接続孔６０が形成されている。接続孔６０には、チューブ３８の端部が接続されている。

図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、一対の第１の磁性弾性体５０は、第１の弾性部材４８の第１の吸着面４４と反対側の側面に接触するように配置されている。具体的には、一対の第１の磁性弾性体５０は、第１の弾性部材４８の長手方向に沿って長尺状に延び、第１の弾性部材４８の短手方向（Ｙ軸方向）における両端部にそれぞれ配置されている。

一対の第１の磁性弾性体５０の各々は、複数の磁性粒子が分散された弾性材料で形成されている。弾性材料は、例えばシリコンゴム等のエラストマーで形成された軟質性樹脂又はゲル状材料等である。磁性粒子は、例えば鉄、カルボニル鉄、フェライト等で形成された強磁性体材料又は高透磁率材料等の粉末である。このように形成された一対の第１の磁性弾性体５０の各々は、磁場（磁束）が印加されることにより弾性率が変化する性質を有している。第１の磁性弾性体５０の弾性率が変化する原理については後述する。

第１のヨーク５２は、第１の弾性部材４８の第１の吸着面４４と反対側の側面に対向するように配置されている。第１のヨーク５２は、例えば純鉄又は低炭素鋼等の軟質磁性材料で形成されており、薄板状に形成されている。第１のヨーク５２は、長尺状の鉄心部５２ａと、鉄心部５２ａの長手方向（Ｚ軸方向）における両端部にそれぞれ形成された略Ｅ字状の一対の接続部５２ｂ及び５２ｃとを有している。鉄心部５２ａは、一対の第１の磁性弾性体５０の間に配置され、第１の弾性部材４８の長手方向に沿って延びている。鉄心部５２ａは、第１の弾性部材４８の長手方向に沿って湾曲可能である。一対の接続部５２ｂ及び５２ｃはそれぞれ、一対の第１の磁性弾性体５０の長手方向（Ｚ軸方向）における各両端部と接続されている。

第１の磁場発生部５４は、第１のヨーク５２の鉄心部５２ａに巻回された複数のコイル５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈ（５４ａ〜５４ｈ）を有している。複数のコイル５４ａ〜５４ｈは、この順に第１の弾性部材４８の長手方向に沿って並んで配置されている。複数のコイル５４ａ〜５４ｈの各々は、ハンド制御部３２により独立して通電される。これにより、複数のコイル５４ａ〜５４ｈの各々は、独立して磁場を発生し、一対の第１の磁性弾性体５０の各々に独立して磁場を印加する。このとき、一対の第１の磁性弾性体５０と第１のヨーク５２とで磁気回路が形成される。

なお、第１の保持部４０は、さらに、一対の第１の磁性弾性体５０、第１のヨーク５２及び第１の磁場発生部５４を覆う保護カバー（図示せず）を有していてもよい。保護カバーは、柔軟性を有し、且つ、磁気回路に磁気的な影響を与えない低透磁率材料で形成されてもよい。

また、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、第２の保持部４２は、第１の保持部４０と同様に、第２の弾性部材６２と、一対の第２の磁性弾性体６４と、第２のヨーク６６と、第２の磁場発生部６８とを有している。

第２の弾性部材６２は、第１の弾性部材４８と同様に構成されている。すなわち、第２の弾性部材６２は、基端部６２ａから先端部６２ｂまで長尺状に延びている。図４Ｂに示すように、第２の弾性部材６２の内部には、第２の弾性部材６２の長手方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる第２の空間７０が形成されている。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２の弾性部材６２の側面には、第２の吸着面４６が形成されている。第２の吸着面４６は、第２の弾性部材６２の長手方向における任意の位置において、山折り状に折り曲げ可能である。第２の吸着面４６には、第２の空間７０と外部とを連通する平面視円形状の複数の第２の吸引口７２が形成されている。

第２の弾性部材６２の基端部６２ａは、ハンド支持部３９に支持されている。図４Ｂに示すように、第２の弾性部材６２の基端部６２ａには、第２の空間７０と外部とを連通する接続孔７４が形成されている。接続孔７４には、チューブ３８の端部が接続されている。

一対の第２の磁性弾性体６４、第２のヨーク６６及び第２の磁場発生部６８の各構成はそれぞれ、上述した一対の第１の磁性弾性体５０、第１のヨーク５２及び第１の磁場発生部５４の各構成と同一であるため、説明を省略する。

ここで、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら、第１の磁性弾性体５０の弾性率が変化する原理について説明する。図５Ａに示すように、第１の磁性弾性体５０は、弾性材料５０ａと、弾性材料５０ａに分散された複数の磁性粒子５０ｂとを有している。

図５Ａに示すように、第１の磁性弾性体５０に磁場が印加されていない状態では、複数の磁性粒子５０ｂの各々は、不規則な方向を向いている。この状態で、第１の磁性弾性体５０に磁場が印加された際には、複数の磁性粒子５０ｂの各々が磁気的に分極し、分極した複数の磁性粒子５０ｂの間に磁気的結合が形成される。これにより、図５Ｂに示すように、複数の磁性粒子５０ｂの各々は磁力線７６と平行な方向に整列し、複数の磁性粒子５０ｂの間に形成される磁気的結合力が増大するため、第１の磁性弾性体５０は強固な構造となる。その結果、磁力線７６と平行な方向においては、負荷に対する変形抵抗が大きくなり、第１の磁性弾性体５０の弾性率が高くなる。また、磁力線７６と直交する方向においても、負荷に対する変形抵抗が大きくなるため、第１の磁性弾性体５０の弾性率が高くなる。

すなわち、第１の磁性弾性体５０に磁場を印加することにより、第１の磁性弾性体５０の弾性率を変化させることができる。また、複数の磁性粒子５０ｂの間の磁気的結合力は、印加される磁場の強さに応じて変化するため、第１の磁性弾性体５０の弾性率は、印加される磁場の強さに応じて変化する。なお、第２の磁性弾性体６４の弾性率が変化する原理については、上述と同様であるので説明を省略する。

次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら、第１の磁性弾性体５０の弾性率を変化させることにより、第１の保持部４０を全体的又は部分的に硬化させる動作について説明する。なお、説明の都合上、図６Ａでは、複数のコイル５４ａ〜５４ｈのうち通電されているコイル５４ｇを図示し、図６Ｂでは、複数のコイル５４ａ〜５４ｈのうち通電されているコイル５４ｅ及び５４ｇを図示してある。

図６Ａに示す状態では、ハンド制御部３２により、複数のコイル５４ａ〜５４ｈのうちコイル５４ｇに通電されている。これにより、複数のコイル５４ａ〜５４ｈのうちコイル５４ｇが磁場を発生する。第１のヨーク５２の透磁率は空気の透磁率の１０００〜１００００倍であるので、コイル５４ｇからの磁場は、大気中にはほとんど漏れずに、第１のヨーク５２に集中する。また、一対の第１の磁性弾性体５０の各々も磁性粒子により高い透磁率を有しているので、コイル５４ｇからの磁場は、大気中にはほとんど漏れずに、一対の第１の磁性弾性体５０の各々に集中する。その結果、図６Ａ中の破線の矢印で示すように、１つの磁気回路７８が形成される。この磁気回路７８では、コイル５４ｇからの磁場は、第１のヨーク５２の鉄心部５２ａ、接続部５２ｂ、一対の第１の磁性弾性体５０、接続部５２ｃ及び鉄心部５２ａの順に通過した後に、コイル５４ｇに戻る。これにより、コイル５４ｇからの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加される。

図６Ａに示すように、コイル５４ｇからの磁場は、一対の第１の磁性弾性体５０の各々の長手方向における一端部から他端部まで縦断して通過するため、一対の第１の磁性弾性体５０の各々の弾性率は全体的に高くなる。その結果、一対の第１の磁性弾性体５０の各々の全領域に硬化部８０が形成され、第１の保持部４０は全体的に硬化される。

一方、図６Ｂに示す状態では、ハンド制御部３２により、複数のコイル５４ａ〜５４ｈのうち２つの特定のコイル、例えばコイル５４ｅ及び５４ｇに通電されている。このとき、コイル５４ｅとコイル５４ｇとにそれぞれ逆向きの電流を流すと、同じ磁極（例えばＮ極）が向き合う磁場を発生する。コイル５４ｅ及びコイル５４ｇの各々から発生した磁場は、発生した直後に、互いに反発することにより大気中に漏れる。この大気中に漏れた磁場は、すぐに透磁率の高い一対の第１の磁性弾性体５０の各々に集中する。

その結果、図６Ｂ中の破線の矢印で示すように、２つの磁気回路８２及び８４が形成される。一方の磁気回路８２では、コイル５４ｅからの磁場は、第１のヨーク５２の鉄心部５２ａ、一対の第１の磁性弾性体５０、接続部５２ｂ及び鉄心部５２ａの順に通過した後に、コイル５４ｅに戻る。これにより、磁気回路８２上において、コイル５４ｅからの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加される。他方の磁気回路８４では、コイル５４ｇからの磁場は、第１のヨーク５２の鉄心部５２ａ、一対の第１の磁性弾性体５０、接続部５２ｃ及び鉄心部５２ａの順に通過した後に、コイル５４ｇに戻る。これにより、磁気回路８４上において、コイル５４ｇからの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加される。

図６Ｂに示すように、コイル５４ｅからの磁場は、一対の第１の磁性弾性体５０の各々のうち、コイル５４ｅよりも第１の保持部４０の基端部４０ａ側における領域を通過する。一方、コイル５４ｇからの磁場は、一対の第１の磁性弾性体５０の各々のうち、コイル５４ｅよりも第１の保持部４０の先端部４０ｂ側における領域を通過する。これにより、一対の第１の磁性弾性体５０の各々のうち、磁場が通過する領域における弾性率は比較的高くなり、磁場が通過しない領域（すなわち、コイル５４ｅとコイル５４ｇとの間における領域）における弾性率は比較的低くなる。その結果、一対の第１の磁性弾性体５０の各々のうち、コイル５４ｅとコイル５４ｇとの間における領域には柔軟部８６が形成され、それ以外の領域には、柔軟部８６よりも弾性率の高い硬化部８０が形成される。すなわち、第１の保持部４０は部分的に硬化される。

したがって、第１の保持部４０の第１の吸着面４４は、第１の保持部４０の長手方向における柔軟部８６に対応する位置で容易に折り曲げ可能となる。なお、複数のコイル５４ａ〜５４ｈのうち、通電する２つの特定のコイルの組み合わせを任意に選択することにより、柔軟部８６の位置を適宜変更することができる。なお、第２の保持部４２を全体的又は部分的に硬化させる動作については、上述と同様であるので、説明を省略する。

［１−３．ロボットハンドシステムの動作］
次に、図７及び図８を参照しながら、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の動作について説明する。図７は、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の動作の流れを示すフローチャートである。図８は、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の動作の流れを示す図である。

図７に示すように、まず、コントローラ１４の統括処理部２８は、固定カメラ１２からの画像情報に基づいて、搬送対象である対象物４の位置を判定する（Ｓ１０１）。次に、統括処理部２８は、対象物４の位置に基づいて、ロボット制御部３０に動作指令信号を送信する。ロボット制御部３０は、統括処理部２８からの動作指令信号に基づいて、ロボットアーム装置６の動作を制御することにより、ロボットハンド装置８を対象物４の上面の真上まで移動させる（Ｓ１０２）。このとき、ロボットハンド装置８は、第１の保持部４０及び第２の保持部４２の各々の長手方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して略平行となる姿勢に保持されている。

次に、統括処理部２８は、手先カメラ１０からの画像情報に基づいて、対象物４の上面（被吸着面の一例）における吸着可能な領域８８（以下、「被吸着領域８８」という）を判定し（Ｓ１０３）、被吸着領域８８における第１の保持部４０及び第２の保持部４２の吸着位置を決定する（Ｓ１０４）。統括処理部２８は、決定した吸着位置に基づいて、ロボット制御部３０に動作指令信号を送信する。ロボット制御部３０は、統括処理部２８からの動作指令信号に基づいて、ロボットアーム装置６の動作を制御する。これにより、図８の（ａ）に示すように、ロボットハンド装置８が下降することによって、第１の保持部４０の先端部４０ｂ及び第２の保持部４２の先端部４２ｂが対象物４の被吸着領域８８に接触する（Ｓ１０５）。

統括処理部２８は、被吸着領域８８の大きさに基づいて、一対の第１の磁性弾性体５０（一対の第２の磁性弾性体６４）の各々における柔軟部８６の位置を決定し（Ｓ１０６）、ハンド制御部３２に通電制御信号を送信する。ハンド制御部３２は、統括処理部２８からの通電制御信号に基づいて、ロボットハンド装置８の第１の磁場発生部５４及び第２の磁場発生部６８の各々に通電させる。これにより、第１の磁場発生部５４からの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加され、且つ、第２の磁場発生部６８からの磁場が一対の第２の磁性弾性体６４の各々に印加される（Ｓ１０７）。例えば、図６Ｂに示すように、複数のコイル５４ａ〜５４ｈのうちコイル５４ｅ及び５４ｇに、それぞれ逆向きに通電すると、一対の第１の磁性弾性体５０（一対の第２の磁性弾性体６４）の各々のうち、コイル５４ｅとコイル５４ｇとの間における領域に柔軟部８６が形成される。

図８の（ｂ）に示すように、ロボットハンド装置８がさらに下降することにより、第１の保持部４０の先端部４０ｂ及び第２の保持部４２の先端部４２ｂが対象物４の被吸着領域８８に押し付けられる（Ｓ１０８）。これにより、第１の吸着面４４が柔軟部８６に対応する第１の位置９０で折り曲げられ、且つ、第２の吸着面４６が柔軟部８６に対応する第２の位置９２で折り曲げられる。これに伴い、第１の保持部４０の先端部４０ｂ及び第２の保持部４２の先端部４２ｂは、対象物４の被吸着領域８８上を滑りながら互いに離隔する方向に移動する。

第１の保持部４０の先端部４０ｂ及び第２の保持部４２の先端部４２ｂが対象物４の被吸着領域８８にさらに押し付けられることにより、図８の（ｃ）に示すように、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６がそれぞれ第１の位置９０及び第２の位置９２で略直角に折り曲げられる。これにより、第１の吸着面４４のうち第１の位置９０と第１の保持部４０の先端部４０ｂとの間の領域が被吸着領域８８に接触し、且つ、第２の吸着面４６のうち第２の位置９２と第２の保持部４２の先端部４２ｂとの間の領域が被吸着領域８８に接触する。なお、第１の保持部４０の先端部４０ｂ及び第２の保持部４２の先端部４２ｂは、被吸着領域８８の端からはみ出ない位置となるように柔軟部８６の位置が設定されている。

統括処理部２８は、手先カメラ１０からの画像情報に基づいて、圧力調整装置１６に圧力制御信号を送信する。これにより、バルブ３６が閉じた状態で真空ポンプ３４が駆動し、第１の吸着面４４の複数の第１の吸引口５８及び第２の吸着面４６の複数の第２の吸引口７２の各々から空気が吸引される。その結果、第１の吸着面４４のうち第１の位置９０と第１の保持部４０の先端部４０ｂとの間の領域が被吸着領域８８を負圧により吸着し、且つ、第２の吸着面４６のうち第２の位置９２と第２の保持部４２の先端部４２ｂとの間の領域が被吸着領域８８を負圧により吸着する（Ｓ１０９）。このようにして、対象物４は、第１の保持部４０及び第２の保持部４２により保持され、パレット１８から取り出される。

このとき、第１の吸着面４４のうち第１の位置９０と第１の保持部４０の基端部４０ａとの間の領域と、第２の吸着面４６のうち第２の位置９２と第２の保持部４２の基端部４２ａとの間の領域とは、互いに接触（密着）している。これにより、複数の第１の吸引口５８及び複数の第２の吸引口７２の全てが塞がるので、対象物４を安定して真空吸着することができる。なお、この場合、バルブ３６を閉じた状態で、真空ポンプ３４の駆動を停止してもよい。

次に、コントローラ１４の統括処理部２８は、固定カメラ１２からの画像情報に基づいて、対象物４の搬送先（例えば収納棚等）の位置を判定する（Ｓ１１０）。次に、統括処理部２８は、対象物４の搬送先の位置に基づいて、ロボット制御部３０に動作指令信号を送信する。ロボット制御部３０は、統括処理部２８からの動作指令信号に基づいて、ロボットアーム装置６の動作を制御することにより、対象物４を第１の保持部４０及び第２の保持部４２により保持した状態で、ロボットハンド装置８を搬送先まで移動させる。これにより、対象物４が搬送先まで搬送される（Ｓ１１１）。

ここで、統括処理部２８は、手先カメラ１０からの画像情報に基づいて、搬送先における収納可能な領域（以下、「収納領域」という）を判定する。統括処理部２８は、手先カメラ１０からの画像情報に基づいて、対象物４が収納領域に収納されたと判定した際に、圧力調整装置１６に圧力制御信号を送信する。これにより、真空ポンプ３４の駆動が停止するとともにバルブ３６が開いて、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６に対する対象物４の吸着が解除される（Ｓ１１２）。

統括処理部２８は、手先カメラ１０からの画像情報に基づいて、ハンド制御部３２に通電制御信号を送信する。ハンド制御部３２は、統括処理部２８からの通電制御信号に基づいて、ロボットハンド装置８の第１の磁場発生部５４及び第２の磁場発生部６８の各々への通電を解除する。これにより、一対の第１の磁性弾性体５０及び一対の第２の磁性弾性体６４の各々への磁場の印加が解除される（Ｓ１１３）。

なお、第１の弾性部材４８及び第２の弾性部材６２の弾性復元力によって、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６はそれぞれ、第１の位置９０及び第２の位置９２で折り曲げられた状態（図８の（ｃ）に示す状態）から、直線状に延伸して元の状態（図８の（ａ）に示す状態）に復帰する。

［１−４．効果］
上述したように、一対の第１の磁性弾性体５０及び一対の第２の磁性弾性体６４の各々に柔軟部８６を形成することにより、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６をそれぞれ柔軟部８６に対応する第１の位置９０及び第２の位置９２で容易に折り曲げることができる。対象物４のサイズに応じて、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６がそれぞれ折り曲げられる第１の位置９０及び第２の位置９２を調整することにより、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６の各々のうち対象物４を吸着する領域のサイズを調整することができる。これにより、第１の保持部４０の先端部４０ｂ及び第２の保持部４２の先端部４２ｂが対象物４の被吸着領域８８の端からはみ出すのを抑制することができ、例えば密集して配置されている複数の物品２０の中から目的の対象物４を正確に取り出すことができる。

［１−５．使用例］
次に、図９Ａ〜図９Ｃを参照しながら、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の使用例について説明する。図９Ａは、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の使用例１を示す図である。図９Ｂは、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の使用例２を示す図である。図９Ｃは、実施の形態１に係るロボットハンドシステム２の使用例３を示す図である。

図９Ａに示すように、使用例１では、比較的サイズの小さい物品２０が複数個、密集して配置されている。この場合、第１の吸着面４４を第１の保持部４０の先端部４０ｂの近傍における第１の位置９０で折り曲げ、且つ、第２の吸着面４６を第２の保持部４２の先端部４２ｂの近傍における第２の位置９２で折り曲げる。これにより、第１の保持部４０の先端部４０ｂ及び第２の保持部４２の先端部４２ｂが対象物４の被吸着領域８８の端からはみ出すのを抑制することができるので、複数の物品２０の中から目的の対象物４を取り出すことができる。

図９Ｂに示すように、使用例２では、ロボットハンド装置８の姿勢が対象物４の被吸着領域８８に対して斜めとなっている。この場合、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６の各々を折り曲げる角度を任意に調整することができるので、対象物４を第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６に確実に吸着することができる。これにより、例えば収納棚の内部又は梱包箱の内部等の狭い空間で、ロボットハンド装置８の姿勢を自由に変えることができない場合であっても、対象物４を確実に吸着することができる。

図９Ｃに示すように、使用例３では、対象物４の上面は平坦でなく、非平行な２つの面を有する山形状に形成されている。この場合、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６の各々を折り曲げる角度を任意に調整することができるので、対象物４を第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６に確実に吸着することができる。このように、第１の吸着面４４及び第２の吸着面４６の各々が鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜している場合であっても、対象物４を確実に吸着することができる。これにより、例えば障害物等により対象物４を吸着可能な部位が限られている場合に、特に有用である。

（実施の形態２）
［２−１．ロボットハンド装置の構成］
次に、図１０〜図１１Ｂを参照しながら、実施の形態２に係るロボットハンド装置８Ａについて説明する。図１０は、実施の形態２に係るロボットハンド装置８Ａの第１の保持部４０Ａ（第２の保持部４２Ａ）を示す図である。図１１Ａは、実施の形態２に係る第１の保持部４０Ａが全体的に硬化された状態での、第１の保持部４０Ａを示す図である。図１１Ｂは、実施の形態２に係る第１の保持部４０Ａが部分的に硬化された状態での、第１の保持部４０Ａを示す図である。なお、以下の各実施の形態において、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１０に示すように、実施の形態２に係るロボットハンド装置８Ａでは、第１の保持部４０Ａの第１の磁場発生部５４Ａ及び第２の保持部４２Ａの第２の磁場発生部６８Ａの各構成が上記実施の形態１と異なっている。

具体的には、第１の磁場発生部５４Ａは、上記実施の形態１で説明したコイル５４ｈに代えて、永久磁石９４を有している。すなわち、第１の磁場発生部５４Ａは、複数のコイル５４ａ〜５４ｇと、永久磁石９４とを有している。永久磁石９４は、第１の保持部４０Ａの長手方向において、複数のコイル５４ａ〜５４ｇに対向して配置されている。なお、永久磁石９４は、例えばＮ極が複数のコイル５４ａ〜５４ｇ側を向くように配置されている。

次に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しながら、第１の磁性弾性体５０の弾性率を変化させることにより、第１の保持部４０Ａを全体的又は部分的に硬化させる動作について説明する。なお、説明の都合上、図１１Ａでは、複数のコイル５４ａ〜５４ｇの図示を省略し、図１１Ｂでは、複数のコイル５４ａ〜５４ｇのうち通電されているコイル５４ｅを図示してある。

図１１Ａに示す状態では、ハンド制御部３２（図１参照）により、複数のコイル５４ａ〜５４ｇのいずれにも通電されていない。これにより、永久磁石９４が磁場を発生する。永久磁石９４からの磁場は、大気中にはほとんど漏れずに、第１のヨーク５２及び一対の第１の磁性弾性体５０の各々に集中する。その結果、図１１Ａ中の破線の矢印で示すように、１つの磁気回路９６が形成される。この磁気回路９６では、永久磁石９４からの磁場は、第１のヨーク５２の鉄心部５２ａ、接続部５２ｂ、一対の第１の磁性弾性体５０、接続部５２ｃ及び鉄心部５２ａの順に通過した後に、永久磁石９４に戻る。これにより、永久磁石９４からの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加される。

図１１Ａに示すように、永久磁石９４からの磁場は、一対の第１の磁性弾性体５０の各々の長手方向における一端部から他端部まで縦断して通過するため、一対の第１の磁性弾性体５０の各々の弾性率は全体的に高くなる。その結果、一対の第１の磁性弾性体５０の各々の全領域に硬化部８０が形成され、第１の保持部４０Ａは全体的に硬化される。

一方、図１１Ｂに示す状態では、ハンド制御部３２により、複数のコイル５４ａ〜５４ｇのうち１つの特定のコイル、例えばコイル５４ｅに通電されている。ここで、コイル５４ｅ及び永久磁石９４は、同じ磁極（例えばＮ極）が向き合うように磁場を発生させる。コイル５４ｅ及び永久磁石９４の各々から発生した磁場は、発生した直後に、互いに反発することにより大気中に漏れる。この大気中に漏れた磁場は、すぐに透磁率の高い一対の第１の磁性弾性体５０の各々に集中する。

その結果、図１１Ｂ中の破線の矢印で示すように、２つの磁気回路９８及び１００が形成される。一方の磁気回路９８では、コイル５４ｅからの磁場は、第１のヨーク５２の鉄心部５２ａ、一対の第１の磁性弾性体５０、接続部５２ｂ及び鉄心部５２ａの順に通過した後に、コイル５４ｅに戻る。これにより、磁気回路９８上において、コイル５４ｅからの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加される。他方の磁気回路１００では、永久磁石９４からの磁場は、第１のヨーク５２の鉄心部５２ａ、一対の第１の磁性弾性体５０、接続部５２ｃ及び鉄心部５２ａの順に通過した後に、永久磁石９４に戻る。これにより、磁気回路１００上において、永久磁石９４からの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加される。

図１１Ｂに示すように、コイル５４ｅからの磁場は、一対の第１の磁性弾性体５０の各々のうち、コイル５４ｅよりも第１の保持部４０Ａの基端部４０ａ側における領域を通過する。一方、永久磁石９４からの磁場は、一対の第１の磁性弾性体５０の各々のうち、永久磁石９４よりも第１の保持部４０Ａの先端部４０ｂ側における領域を通過する。これにより、一対の第１の磁性弾性体５０の各々のうち、磁場が通過する領域における弾性率は比較的高くなり、磁場が通過しない領域（すなわち、コイル５４ｅと永久磁石９４との間における領域）における弾性率は比較的低くなる。その結果、一対の第１の磁性弾性体５０の各々のうち、コイル５４ｅと永久磁石９４との間における領域には柔軟部８６が形成され、それ以外の領域には、柔軟部８６よりも弾性率の高い硬化部８０が形成される。すなわち、第１の保持部４０Ａは部分的に硬化される。

したがって、上記実施の形態１と同様に、第１の保持部４０Ａの第１の吸着面４４（図３参照）は、第１の保持部４０Ａの長手方向における柔軟部８６に対応する位置で容易に折り曲げ可能となる。なお、複数のコイル５４ａ〜５４ｇのうち、通電する１つの特定のコイルを任意に選択することにより、柔軟部８６の位置を適宜変更することができる。なお、第２の保持部４２Ａを全体的又は部分的に硬化させる動作については、上述と同様であるので、説明を省略する。

［２−２．効果］
本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、一対の第１の磁性弾性体５０の各々に柔軟部８６を形成する際には、複数のコイル５４ａ〜５４ｇのうち１つの特定のコイルに通電すればよいため、消費電力を低減することができる。

なお、実施の形態１及び２において、通電するコイルを選択することにより柔軟部８６の位置を調整する構成としたが、コイルに通電する電流量により柔軟部８６が形成される位置を調整するように構成してもよい。例えば、第１の保持部４０（４０Ａ）の先端部４０ｂ及び基端部４０ａの各々に磁場発生部を配置して、同じ磁極が対向するように磁場を発生させる。このとき、第１の保持部４０（４０Ａ）の基端部４０ａ（及び先端部４０ｂ）で発生する磁場の大きさを調整することにより、柔軟部８６が形成される位置を調整することができる。

（実施の形態３）
［３−１．ロボットハンド装置の構成］
次に、図１２を参照しながら、実施の形態３に係るロボットハンド装置８Ｂについて説明する。図１２は、実施の形態３に係るロボットハンド装置８Ｂを示す図である。

図１２に示すように、実施の形態３に係るロボットハンドシステム２Ｂでは、ロボットハンド装置８Ｂの構成が上記実施の形態１と異なっている。具体的には、ロボットハンド装置８Ｂは、第１の保持部４０と第２の保持部４２との間隔を変更するための駆動機構１０２を備えている。

駆動機構１０２は、ハンド支持部３９Ｂに支持されている。駆動機構１０２は、ロータリアクチュエータ１０４と、平行リンク１０６とを有している。ロータリアクチュエータ１０４は、ハンド制御部３２（図１参照）からの駆動信号に基づいて、平行リンク１０６を駆動する。平行リンク１０６は、ロータリアクチュエータ１０４によって駆動されることにより、第１の保持部４０及び第２の保持部４２の各々を、互いに近付く方向又は離隔する方向（Ｘ軸方向）に平行移動させる。これにより、第１の保持部４０と第２の保持部４２との間隔を狭める又は広げることができる。

なお、第１の保持部４０の基端部４０ａ及び第２の保持部４２の基端部４２ａは、平行リンク１０６を介してハンド支持部３９Ｂに支持されている。

なお、本実施の形態では、真空ポンプ３４（図１参照）は、高流量で空気の漏れがあっても吸着できるブロワ型真空ポンプ（真空ブロワ）で構成されている。すなわち、複数の第１の吸引口５８及び複数の第２の吸引口７２（図４Ａ参照）が全て塞がっていなくても、対象物４を吸着することができる。

［３−２．ロボットハンドシステムの動作］
次に、図１３〜図１５を参照しながら、実施の形態３に係るロボットハンドシステム２Ｂにより対象物４を取り出す動作について説明する。図１３は、実施の形態３に係るロボットハンドシステム２Ｂにより対象物４を取り出す動作の流れを示すフローチャートである。図１４は、実施の形態３に係るロボットハンドシステム２Ｂにより対象物４を取り出す動作の流れを示すタイミングチャートである。図１５は、実施の形態３に係るロボットハンドシステム２Ｂにより対象物４を取り出す動作の流れを示す図である。

図１５の（ａ）に示すように、例えば店舗の倉庫等に配置された梱包箱１０８の内部には、複数の物品２０が上下方向（Ｚ軸方向）に積み重ねられた状態で収納されている。対象物４は、これらの複数の物品２０のうち、ロボットハンドシステム２Ｂによって取り出される対象となる、例えば最も上側に配置された物品２０である。

図１３に示すように、まず、上記実施の形態１で説明したステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様に、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４が実行される。なお、ステップＳ２０２では、図１５の（ａ）に示すように、ロボットハンド装置８Ｂは、第１の保持部４０及び第２の保持部４２の各々の長手方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜した姿勢となっている。

次に、図１５の（ａ）に示すように、ロボットハンド装置８Ｂが下降することによって、第１の保持部４０の先端部４０ｂを対象物４の上面（被吸着面の一例）における被吸着領域１１０に接触させる（Ｓ２０５）。その後、コントローラ１４（図１参照）の統括処理部２８は、被吸着領域１１０の大きさに基づいて、一対の第１の磁性弾性体５０（図４Ｃ参照）の各々における柔軟部８６（図６Ｂ参照）の位置を決定し（Ｓ２０６）、ハンド制御部３２に通電制御信号を送信する。ハンド制御部３２は、統括処理部２８からの通電制御信号に基づいて、ロボットハンド装置８Ｂの第１の磁場発生部５４（図４Ｃ参照）に通電させる。これにより、図１４に示す時刻ｔ１で、第１の磁場発生部５４からの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加され（Ｓ２０７）、一対の第１の磁性弾性体５０の各々に柔軟部８６が形成される。すなわち、第１の保持部４０は部分的に硬化される。

図１５の（ｂ）に示すように、ロボットハンド装置８Ｂがさらに下降することにより、第１の保持部４０の先端部４０ｂが対象物４の被吸着領域１１０に押し付けられる（Ｓ２０８）。これにより、第１の吸着面４４は、柔軟部８６に対応する第１の位置１１２で折り曲げられる。これにより、第１の吸着面４４のうち第１の位置１１２と第１の保持部４０の先端部４０ｂとの間の領域が被吸着領域１１０に接触する。

この時、第２の保持部４２は、ロボットハンド装置８Ｂの動作の妨げにならない位置に移動させておく。なお、第２の保持部４２の先端部４２ｂが梱包箱１０８の内壁面等に干渉する場合には、第２の保持部４２の第２の吸着面４６と反対側の側面を梱包箱１０８の内壁面等に押し当てることにより、第２の保持部４２を撓ませてもよい。

統括処理部２８は、手先カメラ１０（図１参照）からの画像情報に基づいて、圧力調整装置１６（図１参照）に圧力制御信号を送信する。これにより、バルブ３６が閉じた状態で真空ポンプ３４が駆動し、第１の保持部４０の第１の空間５６（図４Ｂ参照）が高流量で吸引される。その結果、図１４に示す時刻ｔ２で、第１の吸着面４４のうち第１の位置１１２と第１の保持部４０の先端部４０ｂとの間の領域に被吸着領域１１０が負圧により吸着される（Ｓ２０９）。

また、ハンド制御部３２は、統括処理部２８からの通電制御信号に基づいて、ロボットハンド装置８Ｂの第１の磁場発生部５４への通電を停止する。これにより、図１４に示す時刻ｔ２で、一対の第１の磁性弾性体５０の各々への磁場の印加が解除される（Ｓ２１０）。

その後、統括処理部２８は、ロボットハンド装置８Ｂに駆動信号を送信し、且つ、ロボット制御部３０に動作指令信号を送信する。これにより、図１４に示す時刻ｔ３で、図１５の（ｃ）に示すように、第１の保持部４０及び第２の保持部４２の間隔が広がり始め、且つ、ロボットハンド装置８Ｂが上昇し始める（Ｓ２１１）。その結果、第１の保持部４０の第１の吸着面４４に対象物４が吸着された状態で、第１の弾性部材４８（図４Ａ参照）の弾性復元力によって、第１の位置１１２で折り曲げられた第１の吸着面４４が直線状に延伸する（Ｓ２１２）。この時、第１の吸着面４４のうち第１の位置１１２と第１の保持部４０の先端部４０ｂとの間の領域が上下反転するのに伴い、対象物４を上下反転させることができる。

その後、ハンド制御部３２は、統括処理部２８からの通電制御信号に基づいて、ロボットハンド装置８Ｂの第１の磁場発生部５４及び第２の磁場発生部６８（図４Ｃ参照）の各々に通電させる。これにより、図１４に示す時刻ｔ４で、第１の磁場発生部５４からの磁場が一対の第１の磁性弾性体５０の各々に印加され、且つ、第２の磁場発生部６８からの磁場が一対の第２の磁性弾性体６４の各々に印加される（Ｓ２１３）。すなわち、第１の保持部４０及び第２の保持部４２の各々は全体的に硬化する。

その後、統括処理部２８は、ハンド制御部３２に駆動信号を送信する。これにより、図１４に示す時刻ｔ５で、図１５の（ｄ）に示すように、第１の保持部４０及び第２の保持部４２の間隔が狭まり始め、第１の保持部４０と第２の保持部４２との間に対象物４が挟持される（Ｓ２１４）。この時、ロボットハンド装置８Ｂは、上昇し続けている。

その後、統括処理部２８は、手先カメラ１０からの画像情報に基づいて、圧力調整装置１６に圧力制御信号を送信する。これにより、バルブ３６が閉じた状態で真空ポンプ３４が駆動し、第２の保持部４２の第２の空間７０（図４Ｂ参照）が高流量で吸引される。その結果、図１４に示す時刻ｔ６で、第２の保持部４２の第２の吸着面４６に対象物４が負圧により吸着される（Ｓ２１５）。

以上のようにして、対象物４は、ロボットハンドシステム２Ｂにより梱包箱１０８から取り出される。

［３−３．効果］
本実施の形態では、第１の吸着面４４を任意の位置で折り曲げた状態で、対象物４を第１の吸着面４４に負圧により吸着させて取り出すことができる。これにより、例えば梱包箱１０８の内部等の狭い空間に対象物４が配置されている場合であっても、当該空間の大きさ又は形状等に応じて第１の吸着面４４を適宜折り曲げることにより、ロボットハンド装置８Ｂが梱包箱１０８等と干渉するのを抑制しながら、対象物４を容易に取り出すことができる。さらに、対象物４を第１の吸着面４４に吸着させた状態で、駆動機構１０２によって第１の保持部４０と第２の保持部４２との間隔を狭めることにより、第１の保持部４０と第２の保持部４２との間に対象物４を挟持することができる。これにより、対象物４を確実に保持した状態で、対象物４の搬送等を行うことができる。

（他の変形例）
以上、一つ又は複数の態様に係るロボットハンド装置等について、上記実施の形態１〜３に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態１〜３に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

上記各実施の形態では、ロボットハンド装置は２つの保持部を備えるように構成したが、これに限定されず、１つ又は３つ以上の保持部を備えるように構成してもよい。

なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なＩＣカード又は単体のモジュールから構成されているとしても良い。前記ＩＣカード又は前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカード又は前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしても良い。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカード又は前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしても良い。

本開示は、上記に示す方法であるとしても良い。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしても良いし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしても良い。また、本開示は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリ等に記録したものとしても良い。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしても良い。また、本開示は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしても良い。また、本開示は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしても良い。また、前記プログラム又は前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、又は前記プログラム又は前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしても良い。

本開示に係るロボットハンド装置は、例えば店舗の倉庫等において商品を取り出すためのロボットハンドシステム等に有用である。

２，２Ｂ ロボットハンドシステム
４ 対象物
６ ロボットアーム装置
８，８Ａ，８Ｂ ロボットハンド装置
１０ 手先カメラ
１２ 固定カメラ
１４ コントローラ
１６ 圧力調整装置
１８ パレット
２０ 物品
２２ ハンド取付部
２４ カメラ取付部
２６ 取付用フランジ
２８ 統括処理部
３０ ロボット制御部
３２ ハンド制御部
３４ 真空ポンプ
３６ バルブ
３８ チューブ
３９，３９Ｂ ハンド支持部
４０，４０Ａ 第１の保持部
４０ａ，４２ａ，４８ａ，６２ａ 基端部
４０ｂ，４２ｂ，４８ｂ，６２ｂ 先端部
４２，４２Ａ 第２の保持部
４４ 第１の吸着面
４６ 第２の吸着面
４８ 第１の弾性部材
５０ 第１の磁性弾性体
５０ａ 弾性材料
５０ｂ 磁性粒子
５２ 第１のヨーク
５２ａ 鉄心部
５２ｂ，５２ｃ 接続部
５４，５４Ａ 第１の磁場発生部
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈ コイル
５６ 第１の空間
５８ 第１の吸引口
６０，７４ 接続孔
６２ 第２の弾性部材
６４ 第２の磁性弾性体
６６ 第２のヨーク
６８，６８Ａ 第２の磁場発生部
７０ 第２の空間
７２ 第２の吸引口
７６ 磁力線
７８，８２，８４，９６，９８，１００ 磁気回路
８０ 硬化部
８６ 柔軟部
８８，１１０ 被吸着領域
９０，１１２ 第１の位置
９２ 第２の位置
９４ 永久磁石
１０２ 駆動機構
１０４ ロータリアクチュエータ
１０６ 平行リンク
１０８ 梱包箱

Claims (11)

1. ロボットハンド装置であって、
   支持部と、
   基端部が前記支持部に支持された保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な吸着面を有する保持部と、
   前記保持部に配置され、磁性粒子を含む弾性材料で形成された磁性弾性体と、
   前記保持部に配置され、前記磁性弾性体の弾性率を変化させるために、前記磁性弾性体に磁場を印加する磁場発生部と、を備え、
   前記磁場発生部が前記磁性弾性体に磁場を印加することにより、前記磁性弾性体には、柔軟部と、前記柔軟部よりも弾性率の高い硬化部とが形成され、
   前記保持部が前記対象物を保持する際には、前記吸着面が前記柔軟部に対応する位置で折り曲げられた状態で、前記吸着面のうち前記位置と前記保持部の先端部との間の領域を前記対象物に吸着させる
   ロボットハンド装置。
2. 前記保持部の前記先端部が前記対象物に押し付けられることにより、前記吸着面は、前記位置で折り曲げられる
   請求項１に記載のロボットハンド装置。
3. 前記保持部は、前記基端部から前記先端部まで長尺状に延びており、
   前記磁場発生部は、前記保持部の長手方向に沿って並んで配置された複数のコイルであって、各々に独立して通電されることにより、各々が独立して前記磁性弾性体に磁場を印加する複数のコイルを有する
   請求項１又は２に記載のロボットハンド装置。
4. 前記複数のコイルのうち２つの特定のコイルの各々に通電された際に、前記２つの特定のコイルは、同じ磁極が向き合う磁場を発生させ、
   前記柔軟部は、前記２つの特定のコイルの間における前記磁性弾性体に形成される
   請求項３に記載のロボットハンド装置。
5. 前記磁場発生部は、さらに、前記磁性弾性体に磁場を印加する永久磁石を有し、
   前記永久磁石は、前記保持部の長手方向において前記複数のコイルに対向して配置され、
   前記複数のコイルのうち特定のコイルに通電された際に、前記特定のコイル及び前記永久磁石は、同じ磁極が向き合う磁場を発生させ、
   前記柔軟部は、前記特定のコイルと前記永久磁石との間における前記磁性弾性体に形成される
   請求項３に記載のロボットハンド装置。
6. 前記吸着面は、空気を吸引するための吸引口を有し、
   前記吸引口から空気を吸引した際には、前記吸着面は、前記対象物を負圧により吸着する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットハンド装置。
7. 前記保持部は一対設けられ、
   前記一対の保持部は、各々の前記吸着面が互いに対向するように配置されている
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットハンド装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボットハンド装置と、
   前記ロボットハンド装置を支持し、前記ロボットハンド装置の位置又は姿勢を変更するためのロボットアーム装置と、
   前記ロボットハンド装置の保持部から空気を吸引するための圧力調整装置と、
   前記ロボットハンド装置により対象物を保持するように、前記ロボットハンド装置、前記ロボットアーム装置及び前記圧力調整装置を制御するコントローラと、を備える
   ロボットハンドシステム。
9. 前記ロボットハンドシステムは、さらに、前記対象物を撮像する撮像装置を備え、
   前記コントローラは、前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記対象物の被吸着面のうち吸着可能な被吸着領域を判定することにより、前記磁性弾性体に形成する前記柔軟部の位置を決定し、前記吸着面が前記柔軟部に対応する位置で折り曲げられた状態で、前記吸着面のうち前記位置と前記保持部の先端部との間の領域を、前記被吸着領域からはみ出ないように前記対象物に吸着させる
   請求項８に記載のロボットハンドシステム。
10. ロボットハンド装置を用いる保持方法であって、
    前記ロボットハンド装置は、
    支持部と、
    基端部が前記支持部に支持された保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な吸着面を有する保持部と、
    前記保持部に配置され、磁性粒子を含む弾性材料で形成された磁性弾性体と、
    前記保持部に配置され、前記磁性弾性体の弾性率を変化させるために、前記磁性弾性体に磁場を印加する磁場発生部と、を備え、
    前記保持方法は、
    前記磁性弾性体に磁場を印加することにより、柔軟部と、前記柔軟部よりも弾性率の高い硬化部と、を前記磁性弾性体に形成するステップと、
    前記保持部の先端部を前記対象物に押し付けることにより、前記吸着面を前記柔軟部に対応する位置で折り曲げるステップと、
    前記吸着面のうち前記位置と前記保持部の前記先端部との間の領域を前記対象物に吸着させるステップと、を含む
    保持方法。
11. 前記保持方法は、さらに、
    前記対象物を撮像装置により撮像するステップと、
    前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記対象物の被吸着面のうち、前記保持部の前記吸着面が吸着することができる被吸着領域を判定するステップと、
    前記被吸着領域の大きさに基づいて、前記磁性弾性体に形成する前記柔軟部の位置を決定するステップと、を含む
    請求項１０に記載の保持方法。

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