JP2019038079A - 把持システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハンド機構に装着されるグローブの破損をより容易に診断する。
【解決手段】複数の指部を支持するベース部の指部側の部位である取付部及び指部を手袋状に覆う可撓性を有するグローブであって、取付部に密着するようにハンド機構に装着されるグローブと、グローブがハンド機構に装着された状態のグローブ内の圧力がグローブ外の圧力とは異なる圧力となるように調整する調整部と、グローブ内の圧力を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて、グローブの破損を診断する異常診断部と、を備える。
【選択図】図１３

Description

本発明は、把持システムに関する。

ロボットアーム等に取り付けられ、複数の指部によって対象物を把持するハンド機構が開発されている。ハンド機構によって例えば食品を把持させる場合に、衛生面等を考慮してハンド機構にカバー（グローブ）を装着することがある（例えば特許文献１参照。）。このカバーは、ハンド機構に食品が付着することを抑制すると共に、ハンド機構から外れた部品や摺動により発生した粉末などが食品に混入することを抑制できる。

特開２００９−０５６５５８号公報

しかし、ハンド機構において指部を円滑に動かすために厚さが比較的薄い可撓性のカバーを採用すると、カバーが破損し易くなる。このカバーの破損は早期に発見することが好ましいが、微小の孔など発見が困難な場合もある。

本発明は、上記したような種々の実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ハンド機構に装着されるグローブの破損をより容易に診断することにある。

本発明の態様の一つは、複数の指部と、それら複数の指部を可動自在に支持するベース部と、を備え、前記指部によって対象物を把持するハンド機構を有する把持システムであって、前記ベース部の前記指部側の部位である取付部及び前記指部を手袋状に覆う可撓性を有するグローブであって、前記取付部に密着するように前記ハンド機構に装着されるグローブと、前記グローブが前記ハンド機構に装着された状態の前記グローブ内の圧力が前記グローブ外の圧力とは異なる圧力となるように調整する調整部と、前記グローブ内の圧力を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記グローブの破損を診断する異常診断部と、を備える把持システムである。

また、本発明の態様の一つは、複数の指部と、それら複数の指部を可動自在に支持するベース部と、を備え、前記指部によって対象物を把持するハンド機構を有する把持システムであって、前記ベース部の前記指部側の部位である取付部及び前記指部を手袋状に覆う可撓性を有するグローブであって、前記取付部に密着するように前記ハンド機構に装着されるグローブと、前記グローブが前記ハンド機構に装着された状態の前記グローブ内の圧力が前記グローブ外の圧力とは異なる圧力となるように調整する調整部と、前記グローブ内と前記調整部との間を流通する気体の流量を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記グローブの破損を診断する異常診断部と、を備える把持システムである。

本発明によれば、ハンド機構に装着されるグローブの破損をより容易に診断することができる。

実施形態に係るロボットアームの概略構成を示す図である。 実施形態に係るハンド機構の斜視図である。 実施形態に係るハンド機構の上面図である。 実施形態に係るハンド機構の指部の側面図である。 実施形態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。 実施形態に係るハンド機構の、指部における第１関節部および第２指リンク部の内部構造を示す図である。 実施形態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。 実施形態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第２の図である。 実施形態に係るグローブの概略構成を示す斜視図である。 実施形態に係るハンド機構にグローブを装着した状態における指部とグローブとの位置関係を示す図である。 第１の実施形態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。 第１の実施形態に係るベース部内及びグローブ内に空気を供給するシステムの概略構成を示した図である。 第１の実施形態に係るグローブの異常診断のフローを示したフローチャートである。 第２の実施形態に係るベース部内及びグローブ内に空気を供給するシステムの概略構成を示した図である。 第２の実施形態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。 第２の実施形態に係るグローブの異常診断のフローを示したフローチャートである。

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の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、複数の指部と、それら複数の指部を可動自在に支持するベース部と、を備え、指部によって対象物を把持するハンド機構を有する把持システムであって、ベース部の前記指部側の部位である取付部及び指部を手袋状に覆う可撓性を有するグローブであって、取付部に密着するように前記ハンド機構に装着されるグローブと、グローブがハンド機構に装着された状態のグローブ内の圧力が前記グローブ外の圧力とは異なる圧力となるように調整する調整部と、グローブ内の圧力を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて、グローブの破損を診断する異常診断部と、を備える。なお、検出部は、グローブ内の圧力を検出するものに代えて、グローブ内と調整部との間を流通する気体の流量を検出するものであってもよい。

上記構成によれば、調整部によってグローブ内の圧力がグローブ外の圧力とは異なる圧力に調整されたときに、グローブに破損があると、その破損個所を介して気体が流通する。そのため、グローブに破損があるときとないときとでは、グローブ内の圧力が異なるため、検出される圧力に基づいてグローブの破損を診断することができる。また、グローブ破損があるときとないときとでは、グローブ内と調整部との間を流通する気体の流量が異なるため、検出される流量に基づいてグローブの破損を診断することもできる。

＜第１の実施形態＞
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、本実施形態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に可動自在に支持された複数の指部２１（図１に示す例では、４本の指部２１）と、を備えている。

＜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。各アームリンク部には、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。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。ただし、各指部２１の動作は、それぞれ独立して制御される。

図４から図８は、ハンド機構２の指部２１の構成およびその駆動機構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、図３において矢印で示すように、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および図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、本実施形態では、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、本実施形態では、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。

＜グローブ＞
本実施形態では、上記したように構成されるハンド機構２で対象物を把持させる場合に、該ハンド機構２にグローブが装着される。本実施形態のグローブは、ハンド機構２の指部２１とベース部２０の一部である取付部２０Ａとを覆うように形成される手袋状のカバーであり、可撓性を有する物質で形成される。また、グローブは、流体を通さない物質で形成される。この物質は、例えば、シリコンゴム、ネオプレンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、塩化ビニール、またこれら材料を含浸またはコーティングした布である。

以下では、本実施形態におけるグローブの構成について、図９および図１０に基づいて説明する。図９は、本実施形態におけるグローブの概略構成を示す斜視図である。図１０は、ハンド機構２にグローブ９００を装着した状態における、指部２１とグローブ９００との位置関係を示す図である。図９および図１０に示すように、グローブ９００は、４本の指部２１を互いに独立して覆うとともに、取付部２０Ａを覆うように形成される。取付部２０Ａは、ベース部２０における指部２１側の外周面である。詳細には、グローブ９００は、各指部２１の第１指リンク部２１１における先端部を含む所定部位を覆うための指先被覆部９０１と、各指部２１の前記所定部位より基端側の部位を覆うための関節被覆部９０２と、ベース部２０の取付部２０Ａを覆うためのベース被覆部９０３と、を一体的に成型して構成される。ここでいう「所定部位」は、ハンド機構２が対象物を把持する際に、第１指リンク部２１１において対象物が接触し得る部位であり、例えば、前述の感圧センサ７０が配置される部位である。

ここで、指先被覆部９０１は、図１０に示すように、グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、該指先被覆部９０１の内壁面が第１指リンク部２１１の所定部位と密着するように形成される。

また、ベース被覆部９０３は、図１０に示すように、グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、該ベース被覆部９０３の内壁面が取付部２０Ａの外壁面と密着することで、グローブ９００の位置が固定されるように形成される。ベース被覆部９０３は、ベース部２０の外径と同等以下の内径を有する。なお、図１０に示すように、取付部２０Ａが設けられている箇所においてベース部２０は、指部２１に近付くほど直径が大きくなるようにすることで、グローブ９００が外れ難くなるように形成してもよい。また、ベース被覆部９０３を取付部２０Ａに固定する際に、固定具を用いることでより確実に固定されるように構成してもよい。また、この固定具により、ベース被覆部９０３を取付部２０Ａにより確実に密着させることもできる。

グローブ９００がハンド機構２に装着されると、指部２１と対象物とが直接接触しなくなる。さらに、グローブ９００がハンド機構２に対して着脱自在であるため、該グローブ９００が汚れた際には新品と交換すればよい。これにより、良好な衛生状態を維持することができる。

＜台座部＞
次に、台座部４に内蔵された、アーム制御装置４２、ハンド制御装置４３、異常診断装置４４の構成について図１１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１１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、演算処理装置およ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、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、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、演算処理装置およ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に設けられた複数の感圧センサ７０の検出値が入力される。そして、ハンド制御部４３１は、センサ情報取得部４３３によって取得された各感圧センサ７０の検出値に基づいて、各指部２１と対象物との接触を検知でき、その検知信号に基づいて各指部２１における各モータ５１、５２、５３を制御することもできる。

ここで、第１関節部２２や第２関節部２３により指部２１が屈曲または伸展した場合や、指部２１が基端部２１３の回転軸まわりに回転した場合に、グローブ９００が第１関節部２２や第２関節部２３等に巻き込まれて破損する虞がある。異常診断装置４４は、グローブ９００が破損している場合に、グローブ９００に異常があると診断する。異常診断装置４４は、ポンプ２５２を駆動するための駆動信号を生成するドライバを含み、ドライバからの駆動信号がポンプ２５２に供給されるように構成される。また、異常診断装置４４は、演算処理装置およびメモリを有するコンピュータを含んでいる。そして、異常診断装置４４は、機能部として、ポンプ制御部４４０、センサ情報取得部４４１、異常診断部４４２を有している。これらの機能部は、異常診断装置４４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。

ポンプ制御部４４０は、ドライバから駆動信号を供給することで、ポンプ２５２を制御する。センサ情報取得部４４１には、後述する圧力センサ２５３の検出値が入力される。なお、本実施形態では、ポンプ２５２及びポンプ制御部４４０が、本発明における調整部に相当する。そして、異常診断部４４２は、センサ情報取得部４４１によって取得された圧力センサ２５３の検出値に基づいて、グローブ９００の異常診断を実施し、グローブ９００が異常であると診断すると、報知装置２５５であるランプやブザーなどに信号を送って、ランプを点灯させたりブザーを鳴らしたりする。なお、本実施形態においては圧力セ
ンサ２５３が、本発明における検出部に相当する。

図１２は、ベース部２０内及びグローブ９００内に空気を供給するシステムの概略構成を示した図である。ベース部２０の側面には、ベース部２０の内部に空気を供給するためのホース２５１の一端を接続するコネクタ２５０が設けられている。コネクタ２５０には、ベース部２０の内部と外部とを連通する孔が設けられている。ホース２５１の他端は、正転時に空気を吐出するポンプ２５２に接続されている。また、ホース２５１の途中には、ホース２５１内の空気の圧力を検出する圧力センサ２５３が設けられている。

ベース部２０には、グローブ９００がハンド機構２に装着された状態でベース部２０内とグローブ９００内とを空気が流通可能な隙間が設けられている。例えば、ベース部２０と基端部２１３との間には空気が流通可能な隙間が設けられる。このベース部２０と基端部２１３との間の隙間は、基端部２１３がベース部２０に対して回転可能とするために必然的に生じる隙間である。この隙間（以下、隙間部２５４ともいう。）を介して、ベース部２０の内部と外部とが連通されて空気が流通可能となる。なお、ベース部２０内とグローブ９００内とを連通する連通孔をベース部２０に形成してもよい。

一方、グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、取付部２０Ａよりもアーム機構３側では、コネクタ２５０以外で、ベース部２０の内部と外部とで空気の流通がないように構成されている。例えば各部材の接合部にパッキンを挟み込んだりして空気の出入りがないようにしている。したがって、ベース部２０に供給された空気は、グローブ９００の内部以外には流れない。

このように構成されたハンド機構２では、グローブ９００がハンド機構２に装着された状態において、ポンプ２５２を作動させて空気を吐出させると、ベース部２０内に空気が供給される。そして、ベース部２０内に供給された空気は、隙間部２５４を通ってベース部２０からグローブ９００内に供給される。ベース被覆部９０３とベース部２０とが密着しているため、グローブ９００内に供給された空気はグローブ９００内に溜まる。したがって、ポンプ２５２が空気を吐出することにより、グローブ９００、ベース部２０、ホース２５１の夫々の内部の圧力が上昇する。グローブ９００が正常であれば、圧力センサ２５３によって検出される圧力が、供給した空気の量に応じた圧力になる。ポンプ２５２によって空気を供給するときに目標となる圧力を設定した場合には、グローブ９００が正常であれば、圧力センサ２５３によって検出される圧力が、設定された圧力になる。

しかし、グローブ９００が破損していると、グローブ９００内に空気を供給したとしても、破損した箇所から空気が流出するため、圧力センサ２５３によって検出される圧力が、供給した空気の量に応じた圧力よりも低い圧力になる。ポンプ２５２によって空気を供給するときに目標となる圧力を設定した場合には、グローブ９００が破損すると、圧力センサ２５３によって検出される圧力が、設定された圧力よりも低くなる。

つまり、ポンプ２５２を作動させているときに圧力センサ２５３によって検出される圧力が、供給した空気の量に応じた圧力（設定した圧力）であれば、グローブ９００は破損していないと判定することができる。一方、ポンプ２５２を作動させているときに圧力センサ２５３によって検出される圧力が、供給した空気の量に応じた圧力よりも低ければ（設定した圧力よりも低ければ）、グローブ９００は破損していると判定することができる。

なお、圧力センサ２５３は、ベース部２０内及びグローブ９００内と通じているホース２５１内の圧力を検出しているため、該圧力センサ２５３により検出される圧力は、グローブ９００内の圧力若しくはグローブ９００内の圧力と相関のある圧力として扱うことが
できる。本実施形態では、圧力センサ２５３により検出される圧力は、グローブ９００内の圧力と等しいものとして説明する。また、本実施形態では圧力センサ２５３をホース２５１の途中に設けているが、これに代えて、ベース部２０内に設けてもよく、グローブ９００をハンド機構２に装着した状態のグローブ９００内の何れかの位置に設けてもよい。

異常診断装置４４は、ポンプ２５２を作動させたときの圧力センサ２５３の検出値に基づいてグローブ９００が破損しているか否か判定する。図１３は、本実施形態に係るグローブ９００の異常診断のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、対象物の移動が完了し、指部２１が対象物を離す毎に異常診断装置４４によって実行される。

ステップＳ１０１では、異常診断の実行タイミングであるか否か判定される。異常診断の実行タイミングになると、ハンド制御装置４３が異常診断装置４４に対して異常診断を実行する指令を発信する。例えば、ハンド機構２が動いているとグローブ９００内の圧力が変動する虞があり、そのため圧力を用いた異常診断の精度が低下する虞があるために、ハンド機構２が静止しているときに限り異常診断を実施する。この場合、ハンド制御部４３１がハンド機構２を駆動していないときに、ハンド機構２が静止していると判断して、ハンド制御装置４３が異常診断装置４４に対して異常診断を実行する指令を発信する。異常診断装置４４は、ハンド制御装置４３から異常診断を実行する指令を受信すると、異常診断の実行タイミングであると判定する。なお、本フローチャートは指部２１が対象物を把持していないときに実行しているが、これは、対象物を把持しているときにはグローブ９００内の圧力が変化するために異常診断の精度が低下する虞があることによる。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。

なお、本実施形態では、指部２１が対象物を離す毎に異常診断を実施するために、アーム制御部４２０及びハンド制御部４３１は、指部２１が対象物を離す毎に（対象物の移動が完了する毎に）ハンド機構２を一旦静止させている。そして、異常診断完了後に次の対象物を把持するために作動する。

ステップＳ１０２では、ポンプ制御部４４０が、ポンプ２５２を作動させる。なお、ポンプ２５２は、本フローチャートに関係なく常に作動させておいてもよい。

ステップＳ１０２の処理が完了するとステップＳ１０３へ進み、ポンプ２５２が作動を開始した時点から所定時間待つ。所定時間は、グローブ９００が正常である場合と異常がある場合（破損している場合）とで圧力センサ２５３の検出値に、異常診断を実施可能なほどの差が生じるまでの時間である。例えば、所定時間は、グローブ９００が正常であれば、圧力センサ２５３で検出される圧力が所定圧力以上まで上昇し、グローブ９００が破損していれば、圧力センサ２５３で検出される圧力が所定圧力に達しない時間として設定される。所定圧力は、グローブ９００の異常診断を実施するときの閾値として設定される。所定時間及び所定圧力は、予め実験またはシミュレーション等により求められる。なお、ポンプ２５２を常に作動させる場合には、本ステップＳ１０３を省略する。

ステップＳ１０３の処理が完了するとステップＳ１０４へ進み、異常診断部４４２が、センサ情報取得部４４１によって取得される現時点の圧力センサ２５３の検出値が、上記所定圧力以上であるか否か判定する。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進んで、異常診断部４４２が、グローブ９００は正常であると診断する。一方、ステップＳ１０４で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進んで、異常診断部４４２が、グローブ９００に異常がある（破損がある）と診断する。ステップＳ１０６の処理が完了するとステップＳ１０７へ進んで、報知装置２５５を作動させる。ス
テップＳ１０７を処理することにより、ユーザに対してグローブ９００の異常が報知される。したがって、グローブ９００が破損していると診断された場合には、次の対象物を把持する前に異常が報知されるため、破損した状態のグローブ９００が装着された状態でハンド機構２が対象物を把持することが抑制される。

そして、ステップＳ１０５又はステップＳ１０７の処理が終了するとステップＳ１０８へ進んで、ポンプ制御部４４０が、ポンプ２５２を停止させる。なお、ポンプ２５２を、本フローチャートに関係なく常に作動させる場合には、本ステップＳ１０８を省略する。

以上説明したように本実施形態に係る異常診断装置４４によれば、グローブ９００内に空気を供給したときの圧力に基づいて、グローブ９００が破損しているか否か診断することができる。

なお、本実施形態では、ポンプ２５２によりグローブ９００へ空気を供給し、グローブ９００内の圧力を大気圧よりも高くした状態でグローブ９００の異常診断を実施しているが、これに代えて、ポンプ２５２を逆転させることによりグローブ９００内の空気を吸引し、グローブ９００内の圧力を大気圧よりも低くした状態でグローブ９００の異常診断を実施してもよい。

ここで、グローブ９００内から空気を吸引してグローブ９００内の圧力を大気圧よりも低くすると、グローブ９００が破損している場合には、グローブ９００の破損個所から空気が流入する。したがって、グローブ９００が破損している場合には、グローブ９００が正常の場合よりも、グローブ９００内の圧力が下がり難くなり、よって、グローブ９００内の圧力が高くなる（負圧が小さくなる）。

つまり、ポンプ２５２を作動させているときに圧力センサ２５３によって検出される圧力が、吸引した空気の量に応じた圧力（設定した圧力）であれば、グローブ９００は破損していないと判定することができる。一方、ポンプ２５２を作動させているときに圧力センサ２５３によって検出される圧力が、吸引した空気の量に応じた圧力よりも高ければ（設定した圧力よりも高ければ）、グローブ９００は破損していると判定することができる。

この場合、図１３に示したフローチャートを以下のように変更する。ステップＳ１０２において、ポンプ２５２を作動させて、グローブ９００内から空気を吸引する。ステップＳ１０３では、所定時間待つ。ここでいう所定時間は、グローブ９００が正常であれば、圧力センサ２５３で検出される圧力が所定圧力以下まで下降し、グローブ９００が破損していれば、圧力センサ２５３で検出される圧力が所定圧力まで下降しない時間として設定される。所定時間は、予め実験またはシミュレーション等により求められる。また、ステップＳ１０４では、現時点の圧力センサ２５３の検出値が所定圧力以下であるか否か判定される。このようにして、グローブ９００内の圧力を負圧にした場合であっても、グローブ９００の異常診断を実施することができる。

ただし、グローブ９００内の空気を吸引すると、グローブ９００に破損があった場合に、破損個所の周辺が指部２１に密着する場合がある。そうすると、破損個所からグローブ９００内に空気が流入し難くなるため、異常診断の精度が低下する虞がある。したがって、グローブ９００内から空気を吸引しているときよりも、グローブ９００内へ空気を供給しているときのほうが、より正確な異常診断が可能となる。特に、図１０に示すように、第１指リンク部２１１にはグローブ９００が密着しているため、グローブ９００における指先被覆部９０１の破損については、グローブ９００内へ空気を供給しているときのほうがより正確な診断が可能となる。なお、グローブ９００の内面及び指部２１の外面の少な
くとも一方に例えばシボ加工等により凹凸を形成しておくことで、グローブ９００内の空気を吸引したときに破損個所からグローブ９００内に流入した空気の通路を確保した上でグローブ９００が指部２１に密着する状態を形成することができる。したがって、破損個所からグローブ９００内に流入した空気の通路を確保することができる。このように、グローブ９００の内面及び指部２１の外面の少なくとも一方に凹凸を形成しておけば、異常診断の精度が低下することを抑制できる。

なお、本実施形態では、ポンプ２５２の作動中に圧力センサ２５３によって検出される圧力に基づいて、グローブ９００の異常診断を実施しているが、これに代えて、ポンプ２５２からグローブ９００内に空気を供給してポンプ２５２を停止した後に、圧力センサ２５３によって検出される圧力に基づいて、グローブ９００の異常診断を実施してもよい。この場合、圧力センサ２５３の検出値の推移や単位時間当たりの変化量（以下、変化速度ともいう。）に基づいた診断を実施することもできる。ポンプ２５２からグローブ９００内に空気を供給した場合、及び、ポンプ２５２によってグローブ９００内から空気を吸引した場合のどちらにおいても、グローブ９００の異常診断が可能である。

すなわち、ポンプ２５２を作動させて、その後停止させた場合には、グローブ９００に破損がある場合のほうが、グローブ９００が正常の場合よりも、グローブ９００内の圧力が大気圧に向かって速く変化する。

したがって、ポンプ２５２停止後の圧力センサ２５３の検出値の変化速度に閾値を設け、この閾値と圧力センサ２５３の検出値の変化速度とを比較することによりグローブ９００の異常診断を実施することができる。また、ポンプ２５２停止後の所定時間経過時の圧力センサ２５３の検出値に閾値を設け、この閾値と圧力センサ２５３の検出値とを比較することによってもグローブ９００の異常診断を実施することができる。この場合には、ポンプ２５２の停止時にポンプ２５２から空気が漏れない若しくは空気が吸引されないタイプのポンプを用いるか、開閉弁などによってポンプ２５２への空気の流通を遮断することにより、グローブ９００が正常の場合の圧力変化を抑制することができるため、グローブ９００が正常の場合と異常の場合との圧力差を大きくすることができる。したがって、異常診断の精度を向上させることができる。

なお、ポンプ２５２の作動中の圧力センサ２５３の検出値の変化速度に基づいてグローブ９００の異常診断を実施することもできる。ここで、グローブ９００が破損している場合には、ポンプ２５２の作動開始からの圧力変化が緩慢になる。すなわち、ポンプ２５２からグローブ９００内に空気を供給しても、グローブ９００が破損している場合には破損個所からグローブ９００外へ空気が流出するため、圧力の上昇が緩慢となる。また、ポンプ２５２がグローブ９００内から空気を吸引しても、グローブ９００が破損している場合には破損個所からグローブ９００内に空気が流入するため、圧力の下降が緩慢となる。したがって、ポンプ２５２の作動中における圧力センサ２５３の検出値の変化速度に閾値を設け、この閾値と圧力センサ２５３の検出値の変化速度とを比較することによりグローブ９００の異常診断を実施することができる。また、ポンプ２５２の作動開始時点から所定圧力に到達するまでの時間に閾値を設け、この時間と閾値とを比較することによってもグローブ９００の異常診断を実施することができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、ホース２５１の途中に圧力センサ２５３を設け、該圧力センサ２５３の検出値に基づいて異常診断を実施しているが、これに代えて本実施形態では、ホース２５１の途中に空気の流量を検出する流量センサを設け、該流量センサの検出値に基づいて異常診断を実施する。以下、主に第１の実施形態と異なる点について説明する。

図１４は、ベース部２０内及びグローブ９００内に空気を供給するシステムの概略構成を示した図である。ホース２５１の途中には、ホース２５１内を流通する空気の流量を検出する流量センサ２５６が設けられている。本実施形態に係る流量センサ２５６は、空気の流れる方向に関わらず空気の流量の絶対値を検出する。なお、流量センサ２５６は、ベース部２０内及びグローブ９００内と通じているホース２５１内の空気の流量を検出しているため、該流量センサ２５６により検出される流量は、グローブ９００内の空気の流量若しくはグローブ９００内の空気の流量と相関のある流量として扱うことができる。したがって、本実施形態では、流量センサ２５６により検出される流量は、グローブ９００内の空気の流量と等しいものとして説明する。なお、流量センサ２５６は、ホース２５１に代えて、ベース部２０内に設けてもよく、グローブ９００内に設けてもよい。

図１５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。センサ情報取得部４４１には、流量センサ２５６の検出値が入力される。なお、本実施形態においては流量センサ２５６が、本発明における検出部に相当する。

ここで、ポンプ２５２によってグローブ９００内に空気を供給すると、グローブ９００が破損している場合には、グローブ９００の破損個所から空気が流出する。したがって、ポンプ２５２の作動中に流量センサ２５６によって検出される流量は、グローブ９００が破損している場合のほうが、グローブ９００が正常の場合よりも多くなる。したがって、ポンプ２５２の作動中の流量センサ２５６の検出値に閾値を設け、この閾値と流量センサ２５６の検出値とを比較することにより、グローブ９００の異常診断を実施することができる。

異常診断装置４４は、ポンプ２５２を作動させたときの流量センサ２５６の検出値に基づいてグローブ９００が破損しているか否か判定する。図１６は、本実施形態に係るグローブ９００の異常診断のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、対象物の移動が完了し、指部２１が対象物を離す毎に異常診断装置４４によって実行される。なお、図１３に示したフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。

図１６に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１０２の処理が完了するとステップＳ２０１へ進み、ポンプ２５２が作動を開始した時点から所定時間待つ。ここでいう所定時間は、グローブ９００が正常である場合と異常がある場合（破損している場合）とで流量センサ２５６の検出値に、異常診断を実施可能なほどの差が生じるまでの時間である。例えば、所定時間は、グローブ９００が正常であれば、流量センサ２５６で検出される流量が所定流量以下になり、グローブ９００が破損していれば、流量センサ２５６で検出される流量が所定流量よりも大きくなる時間として設定される。所定流量は、グローブ９００の異常診断を実施するときの閾値として設定される。この所定時間及び所定流量は、予め実験またはシミュレーション等により求められる。なお、ポンプ２５２を常に作動させる場合には、本ステップＳ２０１を省略する。

ステップＳ２０１の処理が完了するとステップＳ２０２へ進み、異常診断部４４２が、現時点の流量センサ２５６の検出値が上記所定流量以下であるか否か判定する。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進んで、異常診断部４４２が、グローブ９００は正常であると診断する。一方、ステップＳ２０２で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進んで、異常診断部４４２が、グローブ９００には異常がある（破損がある）と診断する。

以上説明したように本実施形態に係る異常診断装置４４によれば、グローブ９００内に空気を供給したときの空気の流量に基づいて、グローブ９００が破損しているか否か診断
することができる。

なお、本実施形態では、ポンプ２５２によりグローブ９００へ空気を供給し、グローブ９００内の圧力を大気圧よりも高くした状態でグローブ９００の異常診断を実施しているが、これに代えて、ポンプ２５２を逆転させることによりグローブ９００内の空気を吸引し、グローブ９００内の圧力を大気圧よりも低くした状態でグローブ９００の異常診断を実施してもよい。

ここで、グローブ９００内から空気を吸引してグローブ９００内の圧力を大気圧よりも低くすると、グローブ９００が破損している場合には、グローブ９００の破損個所から空気が流入する。したがって、グローブ９００が破損している場合には、グローブ９００が正常の場合よりも、空気が流通し易くなり、よって、グローブ９００内の空気の流量が多くなる。

したがって、グローブ９００内の空気を吸引している場合であっても、流量センサ２５６の検出値に閾値を設け、この閾値と流量センサ２５６の検出値とを比較することにより、グローブ９００の異常診断を実施することができる。

この場合、図１６に示したフローチャートを以下のように変更する。ステップＳ１０２において、ポンプ２５２を作動させて、グローブ９００内から空気を吸引する。ステップＳ２０１では、所定時間待つ。ここでいう所定時間は、グローブ９００が正常であれば、流量センサ２５６で検出される流量が所定流量以下となり、グローブ９００が破損していれば、流量センサ２５６で検出される流量が所定流量よりも大きくなる時間として設定される。所定時間は、予め実験またはシミュレーション等により求められる。また、ステップＳ２０２では、現時点の流量センサ２５６の検出値が所定流量以下であるか否か判定される。このようにして、グローブ９００内の圧力を負圧にした場合であっても、グローブ９００の異常診断を実施することができる。ただし、第１の実施形態で説明したように、グローブ９００内から空気を吸引しているときよりも、グローブ９００内へ空気を供給しているときのほうが、より正確な異常診断が可能となる。

なお、本実施形態では、ポンプ２５２の作動中に流量センサ２５６によって検出される圧力に基づいて、グローブ９００の異常診断を実施しているが、これに代えて、ポンプ２５２からグローブ９００内に空気を供給してポンプ２５２を停止した後に、流量センサ２５６によって検出される流量に基づいて、グローブ９００の異常診断を実施してもよい。この場合、流量センサ２５６の検出値の推移や単位時間当たりの変化量（変化速度）に基づいた診断を実施することもできる。なお、ポンプ２５２からグローブ９００内に空気を供給した場合、及び、ポンプ２５２によってグローブ９００内から空気を吸引した場合のどちらにおいても、グローブ９００の異常診断が可能である。

ポンプ２５２を作動させて、その後停止させた場合には、グローブ９００に破損がある場合ほうが、グローブ９００が正常の場合よりも、グローブ９００内の流量が大きく変化する。そして、グローブ９００の破損の大きさに応じて空気の流量が大きくなる。

したがって、ポンプ２５２停止後の流量センサ２５６の検出値の変化速度に閾値を設け、この閾値と流量センサ２５６の検出値の変化速度とを比較することによりグローブ９００の異常診断を実施することができる。また、ポンプ２５２停止後の所定時間経過時の流量センサ２５６の検出値に閾値を設け、この閾値と流量センサ２５６の検出値とを比較することによってもグローブ９００の異常診断を実施することができる。なお、ポンプ２５２の作動中の流量センサ２５６の検出値の変化速度に基づいてグローブ９００の異常診断を実施することもできる。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、ハンド機構２が静止しているときにグローブ９００の異常診断を実施しているが、これに代えて、ハンド機構２が動いているときにグローブ９００の異常診断を実施してもよい。この場合、ハンド機構２の動きに合わせて、異常診断時に検出される圧力と比較する所定圧力を変化させてもよい。また、ハンド機構２が対象物を把持した状態でグローブ９００の異常診断を実施してもよい。

上記実施形態では、グローブ９００内に空気を供給しているが、これに代えて、他の気体を供給してもよい。また、上記実施形態では、ポンプ２５２を用いてグローブ９００内に空気を供給しているが、これに代えて、例えばボンベなどに貯留されている気体をグローブ９００内に供給してもよい。

１・・・ロボットアーム、２・・・ハンド機構、２０・・・ベース部、２０Ａ・・・取付部、２１・・・指部、２５２・・・ポンプ、２５３・・・圧力センサ、４４２・・・異常診断部、９００・・・グローブ、９０１・・・指先被覆部、９０２・・・関節被覆部、９０３・・・ベース被覆部

Claims (9)

1. 複数の指部と、それら複数の指部を可動自在に支持するベース部と、を備え、前記指部によって対象物を把持するハンド機構を有する把持システムであって、
   前記ベース部の前記指部側の部位である取付部及び前記指部を手袋状に覆う可撓性を有するグローブであって、前記取付部に密着するように前記ハンド機構に装着されるグローブと、
   前記グローブが前記ハンド機構に装着された状態の前記グローブ内の圧力が前記グローブ外の圧力とは異なる圧力となるように調整する調整部と、
   前記グローブ内の圧力を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に基づいて、前記グローブの破損を診断する異常診断部と、
   を備える把持システム。
2. 前記異常診断部は、前記検出部により検出された圧力が、前記調整部によって調整される圧力に応じた圧力の範囲内の場合に前記グローブが正常であり、前記範囲外の場合に前記グローブが破損していると診断する、
   請求項１に記載の把持システム。
3. 複数の指部と、それら複数の指部を可動自在に支持するベース部と、を備え、前記指部によって対象物を把持するハンド機構を有する把持システムであって、
   前記ベース部の前記指部側の部位である取付部及び前記指部を手袋状に覆う可撓性を有するグローブであって、前記取付部に密着するように前記ハンド機構に装着されるグローブと、
   前記グローブが前記ハンド機構に装着された状態の前記グローブ内の圧力が前記グローブ外の圧力とは異なる圧力となるように調整する調整部と、
   前記グローブ内と前記調整部との間を流通する気体の流量を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に基づいて、前記グローブの破損を診断する異常診断部と、
   を備える把持システム。
4. 前記異常診断部は、前記検出部により検出された流量が、前記調整部によって調整される圧力に応じた流量の範囲内の場合に前記グローブが正常であり、前記範囲外の場合に前記グローブが破損していると診断する、
   請求項３に記載の把持システム。
5. 前記異常診断部は、前記指部が前記対象物を把持しておらず且つ前記指部が静止しているときの前記検出部の検出結果に基づいて、前記グローブの破損を診断する、
   請求項１から４の何れか１項に記載の把持システム。
6. 前記調整部は、前記指部が前記対象物を把持していないときに、前記グローブ内の圧力を前記グローブ外の圧力よりも高くし、
   前記異常診断部は、前記指部が前記対象物を把持していないときの前記検出部の検出結果に基づいて、前記指部が前記対象物を把持していないときに前記グローブの破損を診断する、
   請求項１から５の何れか１項に記載の把持システム。
7. 前記調整部は、前記グローブ内に気体を供給するポンプを含み、前記グローブ内に気体を供給することで前記グローブ内の圧力を前記グローブ外の圧力よりも高くする、
   請求項１から６の何れか１項に記載の把持システム。
8. 前記調整部は、前記グローブ内から気体を吸引するポンプを含み、前記グローブ内から
   気体を吸引することで前記グローブ内の圧力を前記グローブ外の圧力よりも低くする、
   請求項１から５の何れか１項に記載の把持システム。
9. 前記指部と前記ベース部との間に隙間が設けられ、
   前記調整部は、前記ベース部内の圧力を調整することにより、前記隙間を介して前記グローブ内と前記ベース部内との間で気体を流通させることで、前記グローブ内の圧力を調整する、
   請求項１から８の何れか１項に記載の把持システム。

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