JP2023003590A - ハンド、ロボットおよびケーブル手繰り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物を安定した状態で把持でき、把持してからの作業の精度を高めることができるハンド、ロボットおよびケーブル手繰り方法を提供すること。【解決手段】ハンドは、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、第１把持部を備える第１指部と、第２把持部を備え、前記第１指部と前記Ｚ軸に沿う方向に並設されている第２指部と、を有し、前記第１指部と前記第２指部とを接近させて、前記第１把持部と前記第２把持部とで対象物を挟み込むことにより前記対象物を把持する。前記第１指部には、前記Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、前記第１把持部と重なって配置され、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の各軸に沿う並進力と、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の各軸まわりの回転力と、を検出する第１力センサーが配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ハンド、ロボットおよびケーブル手繰り方法に関する。

特許文献１に記載されているロボットハンドは、開閉する一対の指と、一対の指の間に囲い込まれたケーブルを一対の指に押さえ付けるための押さえと、を有し、ケーブルを把持し易い構成となっている。

特開２０１７－１１３８５３号公報

しかしながら、このような構成のロボットハンドでは、ケーブルを把持するまでは容易であっても、ケーブルを把持してからの作業の精度を高めることが困難である。

本発明のハンドは、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
第１把持部を備える第１指部と、
第２把持部を備え、前記第１指部と前記Ｚ軸に沿う方向に並設されている第２指部と、を有し、
前記第１指部と前記第２指部とを接近させて、前記第１把持部と前記第２把持部とで対象物を挟み込むことにより前記対象物を把持し、
前記第１指部には、前記Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、前記第１把持部と重なって配置され、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の各軸に沿う並進力と、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の各軸まわりの回転力と、を検出する第１力センサーが配置されていることを特徴とする。

本発明のロボットは、ロボット本体と、
前記ロボット本体に装着されている上述のハンドと、を有し、
前記第１力センサーの出力に基づいて前記対象物の把持位置を検出する。

本発明のケーブル手繰り方法は、上述のハンドを用いて前記対象物としてのケーブルを手繰るケーブル手繰り方法であって、
前記ハンドで前記ケーブルを把持する第１ステップと、
前記第１力センサーの出力に基づいて前記ケーブルの把持位置を検出する第２ステップと、
前記把持位置が所定箇所に位置するように前記ケーブルを把持し直す第３ステップと、
前記ハンドと前記ケーブルとを摺動させる第４ステップと、を含む。

第１実施形態に係るロボットの全体構成を示す斜視図である。 ロボットが有するハンドを示す側面図である。 ハンドが有する第１把持部を示す平面図である。 ケーブルに張力が加わる作業の一例を示す図である。 図４で示した作業の各工程を示す図である。 図４で示した作業の各工程を示す図である。 図４で示した作業の各工程を示す図である。 ハンドが有する第１把持部を示す平面図である。 手繰り動作の工程を示すフローチャートである。 手繰り動作の工程を示すフローチャートである。 ケーブルを引き回した様子を示す図である。 第２実施形態に係るハンドを示す斜視図である。 ハンドでケーブルを把持した状態を示す図である。 第３実施形態に係るハンドを示す側面図である。

以下、本発明のハンド、ロボットおよびケーブル手繰り方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るロボットの全体構成を示す斜視図である。図２は、ロボットが有するハンドを示す側面図である。図３は、ハンドが有する第１把持部を示す平面図である。図４は、ケーブルに張力が加わる作業の一例を示す図である。図５ないし図７は、それぞれ、図４で示した作業の各工程を示す図である。図８は、ハンドが有する第１把持部を示す平面図である。図９は、手繰り動作の工程を示すフローチャートである。図１０は、手繰り動作の工程を示すフローチャートである。図１１は、ケーブルを引き回した様子を示す図である。

図１に示すロボット１は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行う。このようなロボット１は、ロボット本体２と、ロボット本体２に装着されたハンド４と、各部の駆動を制御するロボット制御装置３と、を有する。

≪ロボット本体２≫
ロボット本体２は、駆動軸を６つ有する６軸ロボットである。ロボット本体２は、ベース２１と、ベース２１に回動自在に連結されたロボットアーム２２と、を有し、ロボットアーム２２の先端部にハンド４が装着されている。

ロボットアーム２２は、複数のアーム２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６が回動自在に連結されたロボティックアームであり、６つの関節Ｊ１～Ｊ６を備えている。このうち、関節Ｊ２、Ｊ３、Ｊ５は、曲げ関節であり、関節Ｊ１、Ｊ４、Ｊ６は、ねじり関節である。また、関節Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６には、それぞれ、モーターＭとエンコーダーＥとが設置されている。

ただし、ロボット本体２の構成としては、特に限定されない。例えば、ロボット本体２は、スカラロボット（水平多関節ロボット）、双腕ロボット等であってもよい。また、ロボット本体２は、床等に固定されて移動不可となっていてもよいし、無人搬送車（ＡＧＶ）等の移動装置に固定されて移動可能となっていてもよい。

≪ハンド４≫
次に、ハンド４について説明するが、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。図２に示すように、ハンド４は、アーム２２６に着脱自在に装着される基部４０と、基部４０に対してＺ軸方向に移動自在な第１指部４３および第２指部４４と、第１指部４３に配置された第１力センサー４５と、第１指部４３および第２指部４４を基部４０に対してＺ軸方向に移動させる開閉機構４７と、を有する。

また、第１指部４３は、基部４０からＹ軸に沿う方向に延出し、その先端部には対象物Ｑを把持する第１把持部４３１が配置されている。そして、第１把持部４３１の内面すなわち対象物Ｑと対向する面が対象物Ｑと接触する第１把持面４３１ａを構成している。同様に、第２指部４４は、基部４０からＹ軸に沿う方向に延出し、その先端部には対象物Ｑを把持する第２把持部４４１が配置されている。そして、第２把持部４４１の内面が対象物Ｑと接触する第２把持面４４１ａを構成している。

第１把持面４３１ａおよび第２把持面４４１ａは、それぞれ、Ｚ軸を法線とする平坦面で構成され、Ｚ軸に沿う方向に対向して配置されている。第１把持部４３１および第２把持部４４１は、対象物Ｑを把持した際に弾性変形する程度に柔軟な部材であってもよいし、対象物Ｑを把持した程度では実質的に弾性変形しない硬質な部材であってもよい。

このような構成のハンド４では、開閉機構４７が有する図示しないモーターの駆動によって、第１指部４３および第２指部４４が開閉する。具体的には、モーターが順回転することにより第１指部４３および第２指部４４が互いに接近し、第１把持部４３１および第２把持部４４１で対象物Ｑを挟持することにより対象物Ｑをキャッチ（把持）することができる。反対に、モーターが逆回転することにより第１指部４３および第２指部４４が互いに離間し、把持した対象物Ｑをリリース（離脱）することができる。

また、第１指部４３には第１力センサー４５が配置されている。第１力センサー４５は、Ｚ軸に沿う方向から見て第１把持部４３１と重なって配置されている。特に、本実施形態では、第１指部４３と第１把持部４３１との間に第１力センサー４５が配置されており、互いの中心同士がＺ軸に並んでいる。

第１力センサー４５は、互いに直交する３つの検出軸ｘ、ｙ、ｚを有しており、各検出軸ｘ、ｙ、ｚに沿う並進力（軸力）および各検出軸ｘ、ｙ、ｚまわりの回転力（モーメント）をそれぞれ独立して検出することができる６軸力センサーである。第１力センサー４５は、検出軸ｘがＸ軸と一致し、検出軸ｙがＹ軸と一致し、検出軸ｚがＺ軸と一致するように配置されている。ただし、第１力センサー４５の姿勢は、特に限定されない。

≪ロボット制御装置３≫
図１に示すロボット制御装置３は、ロボット１の運転中、各エンコーダーＥの出力が示す関節Ｊ１～Ｊ６の回転角度や第１力センサー４５からの出力に基づいてロボットアーム２２およびハンド４の駆動を制御する。

ロボット制御装置３は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部装置との接続を行う外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。なお、ロボット制御装置３の構成要素の一部または全部は、ロボット本体２の筐体の内側に配置されてもよい。また、ロボット制御装置３は、複数のプロセッサーにより構成されてもよい。

以上、ロボット１の構成について説明した。このようなロボット１では、第１力センサー４５からの出力に基づいて、第１把持部４３１と第２把持部４４１とで把持した対象物Ｑの把持力Ｆｈおよび把持位置Ｐｈを検出することができる。なお、ロボット１では、ロボット制御装置３が第１力センサー４５からの出力に基づいて把持力Ｆｈおよび把持位置Ｐｈの検出を行うが、これに限定されず、ロボット制御装置３とは別の装置が把持力Ｆｈおよび把持位置Ｐｈの検出を行い、その検出結果をロボット制御装置３に送信してもよい。また、前記「把持位置Ｐｈ」とは、把持重心とも言い、把持された対象物Ｑに加わる力の分布中心を意味する。

第１力センサー４５が検出する検出軸ｘ、ｙ、ｚに沿う並進力をＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚとし、検出軸ｘ、ｙ、ｚまわりの回転力をＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚとしたとき、対象物Ｑの把持力Ｆｈは、並進力Ｆｚで表される。つまり、Ｆｈ＝ｆｚである。また、第１把持部４３１の中心Ｏと把持位置ＰｈとのＸ軸に沿う方向の離間距離ｌｘおよびＹ軸に沿う方向の離間距離ｌｙは、下記式（１）および（２）に示すように、把持力Ｆｈ（＝Ｆｚ）および回転力Ｍｘ、Ｍｙを用いて求めることができる。

上記式（１）、（２）で求められる離間距離ｌｘ、ｌｙによって把持位置Ｐｈの中心Ｏからのずれ量が求められる。図３に示すように、把持位置Ｐｈが中心Ｏからずれると、対象物Ｑの姿勢が不安定になったり、対象物Ｑがハンド４から意図せずに離脱したりするおそれがある。

そこで、ロボット制御装置３は、中心Ｏからのずれ量が予め設定された許容範囲内であれば、そのままの対象物Ｑを把持し続けるよう命令し、反対に、中心Ｏからのずれ量が許容範囲外であれば、対象物Ｑの把持をやり直すよう命令してもよい。これにより、対象物Ｑを安定した姿勢で把持することができ、後の作業をスムーズにかつ正確に行うことができる。対象物Ｑの把持をやり直す際には、求めた離間距離ｌｘ、ｌｙに基づいて、把持位置Ｐｈを中心Ｏに一致させるためのハンド４の補正座標を求め、求めた補正座標にハンド４を移動させればよい。これにより、中心Ｏと把持位置Ｐｈとのずれが少ない状態で対象物Ｑを把持し直すことができる。

次に、把持した対象物Ｑに張力Ｆｔ（テンション）が加わっている場合について説明する。この場合、ロボット制御装置３は、第１力センサー４５の出力に基づいて対象物Ｑの把持力Ｆｈおよび把持位置Ｐｈと共に対象物Ｑに加わる張力Ｆｔを検出することができる。

なお、把持した対象物Ｑに張力Ｆｔが加わる場面としては、特に限定されない。以下では、このような場面として、図４に示すように、既に基端部が基板ＢのコネクターＣ１に接続されている対象物ＱとしてのケーブルＱ１の先端部を別のコネクターＣ２に接続する例を挙げて説明する。

この場合、まず、図５に示すように、ケーブルＱ１をハンド４で把持する。そして、図６に示すように、ケーブルＱ１を軽く握った状態で、ハンド４をケーブルＱ１と摺動させながらＸ軸に沿う方向に移動させ、ケーブルＱ１の先端部に到達させる。この際、ケーブルＱ１は、先端側へ引っ張られ、張力Ｆｔを受ける。以下では、この動作を「手繰り動作」とも言う。そして、図７に示すように、ハンド４がケーブルＱ１の先端部まで移動したところでケーブルＱ１を強く把持し、ケーブルＱ１の先端部をコネクターＣ２に接続する。

なお、手繰り動作は、これに限定されず、例えば、別のロボットでケーブルＱ１を把持して固定した状態で手繰り動作を行ってもよい。また、ロボット本体２が双腕ロボットの場合には、一方のハンドでケーブルＱ１を把持して固定した状態で、他方のハンドで手繰り動作を行ってもよい。

手繰り動作中の対象物Ｑの把持力Ｆｈは、並進力Ｆｚで表される。つまり、Ｆｈ＝ｆｚである。また、図８に示すように、中心Ｏと把持位置Ｐｈとの離間距離ｌｘ、ｌｙは、上記式（１）および（２）で求めることができる。ここまでは、張力Ｆｔが加わっていない場合と同様である。また、手繰り動作中にケーブルＱ１に加わる張力Ｆｔは、下記式（３）に示すように、並進力Ｆｘ、Ｆｙを用いて求めることができる。

さらには、並進力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚおよび回転力Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚと、把持力Ｆｈ、張力Ｆｔ、張力Ｆｔの方向角θおよび把持位置Ｐｈ（ｌｘ、ｌｙ）との関係は、下記表１のようになる。なお、並進力Ｆｘ、Ｆｙは、ケーブルＱ１の張力Ｆｔによって発生し、並進力Ｆｘは、把持力Ｆｈによって発生する。また、回転力Ｍｘ、Ｍｙは、把持位置Ｐｈの中心ＯからのずれとケーブルＱ１の張力Ｆｔとによって発生し、回転力Ｍｚは、ケーブルＱ１の張力Ｆｔによって発生する。また、回転力Ｍｘ、Ｍｙ中の「ｔ」は、第１把持部４３１の厚さを意味する。

ロボット制御装置３は、このようにして第１力センサー４５の出力に基づいて各種情報を取得することができ、得られた情報に基づいてロボット１の各部を制御することができる。これにより、対象物Ｑを把持した後の作業をスムーズかつ正確に行うことができるロボット１となる。

次に、ロボット制御装置３による手繰り動作の制御方法について説明する。手繰り動作については、先に簡単に説明したが、この手繰り動作においては、動作中にケーブルＱ１がハンド４から離脱しないようにハンド４を動かす必要があり、ケーブルＱ１の離脱を阻止するために、手繰り動作中は、把持位置Ｐｈが中心Ｏに位置することが好ましい。そのため、ロボット制御装置３は、手繰り動作中に把持位置Ｐｈを周期的に検出し、検出した把持位置Ｐｈに基づいて、把持位置Ｐｈが中心Ｏと一致するようにハンド４の軌道を補正する。これにより、手繰り動作中におけるケーブルＱ１の離脱を効果的に抑制することができ、手繰り動作をスムーズに行うことができると共に、その後の工程についてもスムーズかつ正確に行うことができる。以下、図９に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。

まず、ステップＳ１１として、ロボット制御装置３は、ハンド４でケーブルＱ１を把持する。把持後は、Ｚ軸を鉛直方向と一致させ、ハンド４を第１把持部４３１と第２把持部４４１とが鉛直方向に並ぶ姿勢とすることが好ましい。これにより、第１把持部４３１または第２把持部４４１によってケーブルＱ１をその下方側から支持することができるため、把持力Ｆｈを弱めた際にハンド４からケーブルＱ１が離脱するのを効果的に抑制することができる。

次に、ステップＳ１２として、ロボット制御装置３は、第１力センサー４５からの出力に基づいてケーブルＱ１の把持位置Ｐｈ（ｌｘ、ｌｙ）を検出する。把持位置Ｐｈの検出方法は、前述した通りである。次に、ステップＳ１３として、ロボット制御装置３は、ステップＳ１２で検出した把持位置Ｐｈ（ｌｘ、ｌｙ）に基づいて、把持位置Ｐｈを中心Ｏに一致させるためのハンド４の補正座標を求める。

次に、ステップＳ１４として、ロボット制御装置３は、第１指部４３および第２指部４４の間隔を広げてハンド４の把持力Ｆｈを弱め、ケーブルＱ１に対してハンド４を自由に動かせる状態とする。次に、ステップＳ１５として、ロボット制御装置３は、ステップＳ１３で求めた補正座標にハンド４を移動させる。次に、ステップＳ１６として、ロボット制御装置３は、把持力Ｆｈを強め、ハンド４でケーブルＱ１を把持する。これにより、理想的には、把持位置Ｐｈが中心Ｏと一致した状態でハンド４がケーブルＱ１を把持した状態となる。

次に、ステップＳ１７として、ロボット制御装置３は、第１力センサー４５の出力から得られる各種情報に基づいてハンド４の把持力Ｆｈを最適値に調整した後、予め定められた移動距離Ｄ分だけハンド４をケーブルＱ１に対して摺動させながらＸ軸に沿って移動させ、手繰り動作を行う。なお、把持力Ｆｈの最適値は、手繰り動作中にケーブルＱ１に加わる張力Ｆｔが所定値以下となるように設定される。つまり、ステップＳ１７では、ケーブルＱ１に加わる張力Ｆｔが所定値以下となるようにケーブルの把持力Ｆｈを制御する。これにより、ケーブルＱ１の断線、切断やコネクターＣ１からの離脱等を抑制することができる。

このようなステップＳ１１～Ｓ１７を、ハンド４がケーブルＱ１の先端部を手繰り寄せるまで、すなわち、ハンド４がケーブルＱ１の先端部を把持した状態となるまで繰り返し行う。このように、ステップＳ１１～Ｓ１７を複数回繰り返すことにより、一度の手繰り動作で手繰り寄せる量すなわち移動距離Ｄを小さく設定することができる。そのため、手繰り動作中にハンド４からケーブルＱ１が離脱するのを効果的に抑制することができる。

以上により、手繰り動作が完了する。このような手繰り動作の方法によれば、移動距離Ｄ分の手繰り動作を行うごとに、把持位置Ｐｈを中心Ｏに一致させるようにケーブルＱ１に対するハンド４の位置を補正するため、手繰り動作中にハンド４からケーブルＱ１が離脱するのを効果的に抑制することができる。そのため、手繰り動作の失敗確率が著しく下がり、その後の作業にスムーズに移行することができる。

また、別の手繰り動作の方法として、次のような方法もある。前述の手繰り動作の方法では、補正座標へのハンド４の移動の後に手繰り動作が行われているが、以下に示す方法では、補正座標へのハンド４の移動と手繰り動作とを並行して行っている。そのため、前述した方法に比べて手繰り動作を完了するまでにかかる時間が短くなり、生産性が向上する。以下、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。

まずは、ステップＳ２１として、ハンド４でケーブルＱ１を把持する。次に、ステップＳ２２として、ロボット制御装置３は、第１力センサー４５からの出力に基づいてケーブルＱ１の把持位置Ｐｈ（ｌｘ、ｌｙ）を検出する。把持位置Ｐｈの検出方法は、前述した通りである。次に、ロボット制御装置３は、ステップＳ２３、Ｓ２４を並行して行う。ステップＳ２３では、ステップＳ２２で検出した把持位置Ｐｈ（ｌｘ、ｌｙ）と移動距離Ｄとに基づいて、手繰り動作を終えた状態で把持位置Ｐｈが中心Ｏに一致するようなハンド４の移動先座標を求め、求めた移動先座標にハンド４を移動させる。一方、ステップＳ２４では、第１力センサー４５の出力から得られる各種情報に基づいてハンド４の把持力Ｆｈの最適値を求め、求めた把持力Ｆｈとなるように第１指部４３および第２指部４４の間隔を調整する。つまり、手繰り動作を行いながら把持力Ｆｈを調整する。なお、把持力Ｆｈの最適値は、手繰り動作中にケーブルＱ１に加わる張力Ｆｔが所定値以下となるように設定される。これにより、ケーブルＱ１を断線やコネクターＣ１からの離脱等を抑制することができる。

これにより、ステップＳ２２、Ｓ２３を終えた状態では、ハンド４が移動距離ＤだけケーブルＱ１の先端側に移動し、かつ、把持位置Ｐｈが中心Ｏに一致した状態でケーブルＱ１がハンド４に把持された状態となる。このようなステップＳ２１～Ｓ２４を、ハンド４がケーブルＱ１の先端部を手繰り寄せるまで、すなわち、ハンド４がケーブルＱ１の先端部を把持した状態となるまで繰り返し行う。

以上により、手繰り動作が完了する。このような手繰り動作の方法によれば、補正座標へのハンド４の移動と手繰り動作とを並行して行うため、手繰り動作をより短時間で完了することができる。

このような手繰り動作を終えた後、例えば、ロボットは、ケーブルＱ１を対象の物体に引き回すことができる。例えば、図１１に示すように、ケーブルＱ１を引っ張りながら板状の物体９から突出する３つの円柱形状の突起部９１、９２、９３のそれぞれに順に引っ掛けて物体９に取り付ける。なお、この際、ケーブルＱ１に加わる張力Ｆｔが所定値以下となるようにケーブルＱ１を引っ張ることが好ましい。これにより、ケーブルＱ１の離脱、ケーブルＱ１の断線、切断等を抑制することができる。

以上、本実施形態のロボット１について説明した。このようなロボット１が有するハンド４は、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、第１把持部４３１を備える第１指部４３と、第２把持部４４１を備え、第１指部４３とＺ軸に沿う方向に並設されている第２指部４４と、を有し、第１指部４３と第２指部４４とを接近させて、第１把持部４３１と第２把持部４４１とで対象物Ｑを挟み込むことにより対象物Ｑを把持し、第１指部４３には、Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、第１把持部４３１と重なって配置され、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸に沿う並進力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸まわりの回転力Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚと、を検出する第１力センサー４５が配置されている。このような構成のハンド４によれば、第１力センサー４５の出力に基づいて、対象物Ｑの把持力Ｆｈおよび把持位置Ｐｈを検出することができる。そのため、把持力Ｆｈおよび把持位置Ｐｈが目標値となるように対象物Ｑを把持し直すことが可能となり、対象物Ｑを安定して把持することができると共に、その後の作業をスムーズかつ正確に行うことができる。

また、前述したように、ハンド４によれば、第１力センサー４５の出力に基づいて、対象物Ｑの把持位置Ｐｈを検出することができる。そのため、把持位置Ｐｈが目標値となるように対象物Ｑを把持し直すことが可能となり、対象物Ｑを安定して把持することができると共に、その後の作業をスムーズかつ正確に行うことができる。

また、前述したように、ハンド４によれば、第１力センサー４５の出力に基づいて、対象物Ｑに加えられるＺ軸に直交する方向の外力を検出することができる。これにより、例えば、対象物Ｑに過度な外力が加わらないように把持力Ｆｈを調整することができる。そのため、対象物Ｑの破損を効果的に抑制することができる。

また、前述したように、ロボット１は、ロボット本体２と、ロボット本体２に装着されているハンド４と、を有し、第１力センサー４５の出力に基づいて対象物Ｑの把持位置Ｐｈを検出する。これにより、対象物Ｑを安定して把持することができると共に、その後の作業をスムーズかつ正確に行うことができる。

また、前述したように、ロボット１は、検出した把持位置Ｐｈに基づいてハンド４が対象物Ｑを把持する。これにより、対象物Ｑを安定して把持することができると共に、その後の作業をスムーズかつ正確に行うことができる。

また、前述したように、ハンド４を用いて対象物ＱとしてのケーブルＱ１を手繰るケーブル手繰り方法は、ハンド４でケーブルＱ１を把持する第１ステップとしてのステップＳ１１と、第１力センサー４５の出力に基づいてケーブルＱ１の把持位置Ｐｈを検出する第２ステップとしてのステップＳ１２と、把持位置Ｐｈが所定箇所、特に中心Ｏに位置するようにケーブルＱ１を把持し直す第３ステップとしてのステップＳ１５と、ハンド４とケーブルＱ１とを摺動させる第４ステップとしてのステップＳ１７と、を含む。これにより、手繰り動作中にケーブルＱ１がハンド４から離脱してしまうのを効果的に抑制することができる。また、手繰り動作後の作業をスムーズかつ正確に行うことができる。

また、前述したように、ステップＳ１７では、ケーブルＱ１に加わる張力Ｆｔが所定値以下となるようにケーブルの把持力Ｆｈを制御する。これにより、ケーブルＱ１の断線、切断等を抑制することができる。

また、前述したように、ケーブル手繰り方法では、ステップＳ１１からステップＳ１７までを複数回繰り返す。これにより、一度の手繰り動作で手繰り寄せる量すなわち移動距離Ｄを小さく設定することができる。そのため、手繰り動作中にハンド４からケーブルＱ１が離脱するのを効果的に抑制することができる。

また、図１０のフローチャートで示したように、ケーブル手繰り方法の別の例では、把持位置Ｐｈが所定箇所、特に中心Ｏに位置するようにケーブルＱ１を把持し直す第３ステップと、ハンド４とケーブルＱ１とを摺動させる第４ステップとを並行して行う。これにより、手繰り動作をより短時間で行うことができる。

＜第２実施形態＞
図１２は、第２実施形態に係るハンドを示す斜視図である。図１３は、ハンドでケーブルを把持した状態を示す図である。

本実施形態に係るハンド４は、第１把持面４３１ａの形状が異なること以外は、前述した第１実施形態のハンド４と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態のハンド４に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１２に示すように、第１把持部４３１の第１把持面４３１ａは、手繰り方向すなわち手繰り動作時のハンド４の移動方向であるＸ軸方向に直交するＹ軸まわりに湾曲し、Ｙ軸に沿って延在する半月状（蒲鉾状）の凸面で構成されている。このような構成によれば、図１３に示すように、ケーブルＱ１が第１把持面４３１ａの頂部４３１ａ’と第２把持面４４１ａとの間に挟持されるため、離間距離ｌｘが一定となり、離間距離ｌｙだけが変動する。そのため、把持位置Ｐｈ（ｌｘ、ｌｙ）、補正座標等の検出が容易となり、手繰り動作をよりスムーズに行うことができる。

特に、本実施形態では、Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、頂部４３１ａ’が第１把持部４３１の中心Ｏと重なっているため、実質的に、離間距離ｌｘ＝０となる。そのため、把持位置Ｐｈ（ｌｘ、ｌｙ）、補正座標等の検出が容易となり、手繰り動作をさらにスムーズに行うことができる。

このように、本実施形態のハンド４は、第１把持部４３１と第２把持部４４１とで把持した対象物ＱとしてのケーブルＱ１をＺ軸に直交するＸ軸に沿う方向に摺動させることができ、第１把持部４３１が有しケーブルＱ１と接触する第１把持面４３１ａは、摺動の方向であるＸ軸に直交するＹ軸まわりに湾曲し、Ｙ軸に沿って延在する凸面である。このような構成によれば、離間距離ｌｘが一定となり、離間距離ｌｙだけが変動する。そのため、把持位置Ｐｈ（ｌｘ、ｌｙ）、補正座標等の検出が容易となり、手繰り動作をよりスムーズに行うことができる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図１４は、第３実施形態に係るハンドを示す側面図である。

本実施形態に係るハンド４は、第２力センサー４６をさらに有すること以外は、前述した第１実施形態のハンド４と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態のハンド４に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１４に示すように、本実施形態のハンド４は、第２指部４４に配置された第２力センサー４６を有する。第２力センサー４６は、第１力センサー４５と同様に、Ｚ軸に沿う方向から見て第２把持部４４１と重なって配置されている。特に、本実施形態では、第２指部４４と第２把持部４４１との間に第２力センサー４６が配置されており、互いの中心同士がＺ軸に並んでいる。

第２力センサー４６は、第１力センサー４５と同様に、互いに直交する３つの検出軸ｘ、ｙ、ｚを有しており、各検出軸ｘ、ｙ、ｚに沿う並進力（軸力）および各検出軸ｘ、ｙ、ｚまわりの回転力（モーメント）をそれぞれ独立して検出することができる６軸力センサーである。第２力センサー４６は、検出軸ｘがＸ軸と一致し、検出軸ｙがＹ軸と一致し、検出軸ｚがＺ軸と一致するように配置されている。ただし、第２力センサー４６の姿勢は、特に限定されない。

このような構成によれば、第１力センサー４５からの出力と第２力センサー４６からの出力とを加算もしくは減算することにより、前述した第１実施形態と比べて約２倍の強度を有する出力を得ることができる。そのため、把持力Ｆｈ、把持位置Ｐｈ、張力Ｆｔ等の各種情報をより精度よく検出することができる。

このように、本実施形態のハンド４では、第２指部４４には、Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、第２把持部４４１と重なって配置され、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸に沿う並進力と、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸まわりの回転力と、を検出する第２力センサー４６が配置されている。このような構成によれば、第１力センサー４５からの出力と第２力センサー４６からの出力とを加算もしくは減算することにより、前述した第１実施形態と比べて約２倍の強度を有する出力を得ることができる。そのため、把持力Ｆｈ、把持位置Ｐｈ、張力Ｆｔ等の各種情報をより精度よく検出することができる。

以上のような第３実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明のハンド、ロボットおよびケーブル手繰り方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…ロボット、２…ロボット本体、２１…ベース、２２…ロボットアーム、２２１…アーム、２２２…アーム、２２３…アーム、２２４…アーム、２２５…アーム、２２６…アーム、３…ロボット制御装置、４…ハンド、４０…基部、４３…第１指部、４３１…第１把持部、４３１ａ…第１把持面、４３１ａ’…頂部、４４…第２指部、４５…第１力センサー、４６…第２力センサー、４７…開閉機構、４４１…第２把持部、４４１ａ…第２把持面、Ｂ…基板、Ｃ１…コネクター、Ｃ２…コネクター、Ｄ…移動距離、Ｅ…エンコーダー、Ｆｈ…把持力、Ｆｔ…張力、Ｊ１…関節、Ｊ２…関節、Ｊ３…関節、Ｊ４…関節、Ｊ５…関節、Ｊ６…関節、Ｍ…モーター、Ｏ…中心、Ｐｈ…把持位置、Ｑ…対象物、Ｑ１…ケーブル、Ｓ１１…ステップ、Ｓ１２…ステップ、Ｓ１３…ステップ、Ｓ１４…ステップ、Ｓ１５…ステップ、Ｓ１６…ステップ、Ｓ１７…ステップ、Ｓ２１…ステップ、Ｓ２２…ステップ、Ｓ２３…ステップ、Ｓ２４…ステップ、ｌｘ…離間距離、ｌｙ…離間距離、ｘ…検出軸、ｙ…検出軸、ｚ…検出軸

Claims (11)

1. 互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
   第１把持部を備える第１指部と、
   第２把持部を備え、前記第１指部と前記Ｚ軸に沿う方向に並設されている第２指部と、を有し、
   前記第１指部と前記第２指部とを接近させて、前記第１把持部と前記第２把持部とで対象物を挟み込むことにより前記対象物を把持し、
   前記第１指部には、前記Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、前記第１把持部と重なって配置され、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の各軸に沿う並進力と、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の各軸まわりの回転力と、を検出する第１力センサーが配置されていることを特徴とするハンド。
2. 前記第１力センサーの出力に基づいて、前記対象物の把持位置を検出する請求項１に記載のハンド。
3. 前記第１力センサーの出力に基づいて、前記対象物に加えられる前記Ｚ軸に直交する方向の外力を検出する請求項１または２に記載のハンド。
4. 前記第１把持部と前記第２把持部とで把持した前記対象物を前記Ｚ軸方向に直交する方向に摺動させることができ、
   前記第１把持部が有し前記対象物と接触する第１把持面は、前記摺動の方向に直交する軸まわりに湾曲し、前記軸に沿って延在する凸面である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハンド。
5. 前記第２指部には、前記Ｚ軸に沿う方向からの平面視で、前記第２把持部と重なって配置され、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の各軸に沿う並進力と、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の各軸まわりの回転力と、を検出する第２力センサーが配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のハンド。
6. ロボット本体と、
   前記ロボット本体に装着されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のハンドと、を有し、
   前記第１力センサーの出力に基づいて前記対象物の把持位置を検出することを特徴とするロボット。
7. 検出した前記把持位置に基づいて前記ハンドが前記対象物を把持する請求項６に記載のロボット。
8. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のハンドを用いて前記対象物としてのケーブルを手繰るケーブル手繰り方法であって、
   前記ハンドで前記ケーブルを把持する第１ステップと、
   前記第１力センサーの出力に基づいて前記ケーブルの把持位置を検出する第２ステップと、
   前記把持位置が所定箇所に位置するように前記ケーブルを把持し直す第３ステップと、
   前記ハンドと前記ケーブルとを摺動させる第４ステップと、を含むことを特徴とするケーブル手繰り方法。
9. 前記第４ステップでは、前記ケーブルに加わる張力が所定値以下となるように前記ケーブルの把持力を制御する請求項８に記載のケーブル手繰り方法。
10. 前記第１ステップから前記第４ステップまでを複数回繰り返す請求項８または９に記載のケーブル手繰り方法。
11. 前記第３ステップと前記第４ステップとを並行して行う請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のケーブル手繰り方法。

Images