JP2024082204A - ロボットハンド、ロボットの制御システム、ロボットの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】把持部による荷物の位置の確認、掴み、及び把持の一連の作業を迅速かつ確実に行う。【解決手段】把持部２０には、指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃ間に膜体１０２が架け渡されているため、把持部２０が荷物１００を把持するとき、膜体１０２で構成される袋状の空間に収容し、荷物１００の把持状態の補助として機能する。非常に柔らかく壊れやすいものは、吸着パッド２４を使わずに、指２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの動きにより掴むことがあるが、この掴み動作の補助として、膜体１０２の包み込みが効果的に作用する。膜体１０２の包み込みにより安定した分、掴む力を調整することにより、柔らかい荷物１００の破損等を防止する。把持部２０で把持した荷物１００が、掴み力の低下、又は吸着力の低下があっても脱落することが防止される。【選択図】図８

Description

本発明は、ロボットハンド、ロボットの制御システム、ロボットの制御プログラムに関する。

工場の生産ラインにおいては作業を自動で行うための人型ロボットが使用されている。特許文献１には、人型ロボットの姿勢制御について記載されている。

また、特許文献２には、弾性体アクチュエータで駆動されて複数の関節を有するロボットアームであって、ロボットアームの手先部に配設され支持面と接触することによりロボットアームを支持する手先支持部材と、手先支持部材と支持面との接触する力を制御すると同時にロボットアームの手先部の位置及び姿勢を制御する制御部により制御することが記載されている。

特開２０１９－０９３５０６号公報 ＷＯ２０１１／００１５６９公報

しかしながら、従来の人型ロボットによる倉庫内でのピッキング作業において、例えば、荷物が陳列されている棚から当該荷物（シャンプーや、コンディショナー、化粧品、歯磨き粉、カップラーメン、菓子袋等の形状や重さ、硬さ、壊れやすさが違うもの）をピックアップし、所定の包装体（箱等）に収容してパッキングするような場面において、現状では人の手に頼っている。

また、ロボットの把持部の構造をフィンガータイプとして対応しようとしても、指や腕の動きが遅いため、生産性が低い。さらに、荷物を収容するトート等の多くは、ロボットハンドを入れるスペースが狭く、ロボットハンドの機能を十分に発揮できない環境が存在する場合がある。

本発明上記事実を考慮し、把持部による荷物の位置の確認、掴み、及び把持の一連の作業を迅速かつ確実に行うことができるロボットハンド、ロボットの制御システム、ロボットの制御プログラムを得ることが目的である。

本発明に係るロボットハンドは、対象物を掴んで把持するための複数の指状構造体で構成された把持部と、前記把持部に設けられ、前記対象物に対峙して吸着する吸着パッドと、前記把持部の前記複数の指状構造体間に架け渡され、かつ、前記把持部の動作に応じて変形可能に形成された薄膜状の膜体と、を有している。

本発明によれば、膜体は、把持部の前記複数の指状構造体間に架け渡されており、把持部の動作において、自由に変形可能に形成され、把持部の把持動作に連動して対象物を包み込む。

すなわち、膜体は、把持部による対象物の把持に対して、対象物の落下等の防止を補助する機能を有する。従って、把持部による荷物の位置の確認、掴み、及び把持の一連の作業を迅速かつ確実に行うことができる。

本発明に係るロボットの制御システムは、対象物に対峙させて把持することが可能なロボットの制御システムであって、前記対象物を掴んで把持するための複数の指状構造体で構成された把持部と、前記把持部に設けられ、前記把持部の前記複数の指状構造体間に架け渡され、かつ、前記把持部の動作に応じて変形可能に形成された薄膜状の膜体と、前記把持部に設けられ、前記対象物の形状及び位置を含む対象物情報を検出する掌センサ部と、前記掌センサ部の検出結果に基づいて、前記対象物を把持する動作を制御する制御部とを有することを特徴としている。

本発明によれば、ロボットは、把持部と吸着パッドと膜体と、掌センサ部とを有し、制御部では、掌センサ部の検出結果に基づいて、前記対象物を把持する動作を制御する。

ここで、制御部の把持動作に連動して前記対象物を包み込む。

これにより、把持部による荷物の位置の確認、掴み、及び把持の一連の作業を迅速かつ確実に行うことができる。

本発明に係るロボットの制御システムにおいて、前記掌センサ部が、前記対象物の画像を撮影して当該対象物の種類を識別するカメラと、前記対象物の位置を特定するモーションプロセシングユニットとを備えることを特徴としている。

カメラは、撮影した画像情報に基づき、撮影された対象物を識別する。すなわち、対象物の種類（形状、大きさ、硬さ等）を特定するための情報を取得する役目を有する。

モーションプロセシングユニット（ＭｏＰＵ）は、対象物の存在位置を示す点の、所定の座標軸に沿った動きのベクトル情報を動き情報として出力する。すなわち、ＭｏＰＵから出力される動き情報には、対象物の中心点（又は重心点）の座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）上の動き（移動方向と移動速度）を示す情報のみが含まれている。すなわち、把持部が対象物に接近するときの軌跡を精度よく案内することができる。

本発明に係るロボットの制御システムにおいて、前記制御部が、前記掌センサ部の検出結果に基づいて、前記対象物を把持する機能として、前記吸着パッドで吸着する第１機能、前記掌部で掴む第２機能、前記第１機能及び前記第２機能を併用する第３機能の何れかを選択して、前記対象物を把持する動作を制御することを特徴としている。

制御部が、掌センサの検出結果に基づいて、対象物を把持する機能として、吸着パッドで吸着する第１機能、前記把持部で掴む第２機能、第１機能及び前記第２機能を併用する第３機能の何れかを選択して、対象物を把持する動作を制御する。

これにより、把持部による荷物の位置の確認、掴み、及び把持の一連の作業を迅速かつ確実に行うことができる。

本発明に係るロボットの制御プログラムは、コンピュータを請求項２～請求項４記載の制御部として動作させることを特徴としている。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以上説明したように本発明によれば、把持部による荷物の位置の確認、掴み、及び把持の一連の作業を迅速かつ確実に行うことができるという効果を奏する。

本実施の形態に係る人型ロボットの正面図である。 本実施の形態に係る人型ロボットの側面図である。 （Ａ）は本実施の形態に係る把持部の掌側の正面図、（Ｂ）は把持部に取り付けた吸着パッドの斜視図である。 （Ａ）は本実施の形態に係る把持部の斜視図、（Ｂ）は変形例に係る把持部の斜視図である。 人型ロボットの機能構成の一例を概略的に示す図である。 情報処理装置によって実行される処理ルーチンの一例を概略的に示す図である。 図４の人型ロボットの全体の動作に連動し、把持部によって荷物を把持する際の把持制御の手順を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る把持部（人型）において、荷物を把持した状態を示す斜視図である。 変形例に係り、（Ａ）及び（Ｂ）は膜体１０２の出没可能な構造とした把持部の正面図、（Ｃ）は膜体の出没のための制御ルーチンを示すフローチャートである。 情報処理装置として機能するコンピュータハードウェアの一例を概略的に示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は本実施の形態に係る人型ロボットの正面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る人型ロボット１は、上半身部２、脚部３、および上半身部２を脚部３に対して回動可能に連結する連結部４を備える。

人型ロボット１は、例えば工場の生産ライン等に配置されて、ピッキング対象物である荷物１００等が陳列されている棚を含むライン上、又は床上の対象物（落下物等）に対して作業を行うものである。なお、作業は、棚から荷物１００を把持するピッキング以外に、把持した荷物１００を所定の筐体（ダンボール等）に収容するパッキングを含む。

上半身部２は２本の腕部５、６を有する。腕部５、６は上半身部２の左右に回動自在に取り付けられている。また、腕部５、６の先端には荷物１００を把持するための把持部２０（詳細後述）が取り付けられている。なお、腕部は２本に限定されるものではなく、１本あるいは３本以上であってもよい。

脚部２は２つの車輪７、８がその下部に取り付けられており、人型ロボット１が配置される床の上を移動可能とされている。

連結部４は、上半身部２と脚部３を回動可能に連結する。このため、上半身部２は、脚部３に対して前傾および後傾が可能となっている。

このため、本実施の形態に係る人型ロボット１は、図２に示すように、脚部３に対して上半身部２を前傾させて、棚や床に置かれていた荷物１００、及び作業中に床に落ちたりした荷物１００を拾うことが可能である。

なお、脚部２は、上半身部２が脚部３に対して前傾または後傾したり、人型ロボット１が移動したりした際に、人型ロボット１が転倒しないようにするためのバランス機能を有する。

また、連結部４は、図１に示すように上半身部２と脚部３との距離を変更可能な機能を有する。このため、生産ラインにおける作業台の高さに合うように、脚部３に対する上半身部２の上下方向の位置を図１の矢印Ａに示すように調整することができる。

また、本実施の形態に係る人型ロボット１は、人型ロボット１内に実装された制御システム１０によりその駆動が制御される。

（把持部２０の構造）
図３（Ａ）に示される如く、腕部５、６の先端に取り付けられた把持部２０は、人間と同様の手の構造とされ、把持部２０は、腕部５、６（図１参照）に対して、回転自在に取り付けられている（Intelligent Hand System）。

本実施の形態に示す把持部２０は、各々複数の関節を備えた３本の指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを有している。本実施の形態では、この３本指構造は、図４（Ａ）に示される如く、右手及び左手共に同一としているが、図４（Ｂ）に示される如く、５本指構造(指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、及び２２Ｅ)であってもよい。

把持部２０の掌側２０Ａには、複数（本実施の形態では、３個）の吸盤パッド２４が取り付けられている。

また、３本の指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃには、関節部を境界として、各々、複数（本実施の形態では２個）の吸盤パッド２４が取り付けられている。

すなわち、本実施の形態の把持部２０は、指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃによる掴みと、吸着パッド２４による吸着の２種類の把持動作があり、以下、掴みのみ、吸着のみ、掴みと吸着の併用を総称して、「把持」といい、それぞれの把持を区別する場合は、都度、注釈（例えば、「掴みによる把持」、「吸着による把持」等）を付けることとする。

さらに、本実施の形態の把持部２０の掌側２０Ａには、掌センサ２６が取り付けられている。掌センサ２６は、荷物１００の種類を識別する高解像度カメラ、及び、荷物１００の位置を特定するＭｏＰＵ（Motion Processing Unit）を備えている。

図３（Ｂ）に示される如く、吸盤パッド２４は、荷物１００を把持するときに対峙させるゴム製のパッド部２４Ａと、パッド部２４Ａと荷物１００との密着により形成される密閉空間のエアーを吸引する空気流路を形成するニップル２４Ｂとで構成されている。

すなわち、本実施の形態の吸盤パッド２４は、エアー吸着構造であり、ニップル２４Ｂに設けられた孔２４Ｃから、密閉空間内の空気を吸引して真空（ほぼ真空を含む）することで、吸着力を持つ。なお、吸盤パッド２４は、エアー吸着構造に限らず、単純にパッド部２４Ａの変形による密閉空間の容積を変化させて吸着させる構造であってもよい。

ここで、把持部２０の指間（指部２２Ａと指部２２Ｂの間、指部２２Ｂと指部２２Ｃの間、及び指部２２Ｃと指部２２Ａの間）には、それぞれ、様々な形に変形することが可能な膜体１０２が架け渡されている。膜体１０２は、薄い膜状（例えば、水かき状）であり、把持部２０（指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃ）の動作に応じて変形し、全体として、掌の前に、袋状の空間が形成されるようになっている。

なお、膜体１０２は、各指部指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの側面に取り付けられているため、吸着パッド２４のパッド部２４Ａは、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示される如く、膜体１０２との干渉はなく、直接、荷物１００に接触可能な構造となっている。

膜体１０２は、物性的に言えば、一例として、シリコン、ゴム、及びポリエチレンフィルムのような弾性素材（ソフトマテリアル）が代表的であるが、網状に組み込むことで自在変形し得る糸材や紐材であってもよい。

本実施の形態において、膜体１０２は、荷物１００を把持する場合に、把持力を補助する機能を有しており、把持した荷物１００が、膜体１０２で構成された袋状の空間に収容される。すなわち、例えば、柔らかい荷物１００等、把持力（掴み力、吸着力）に制限が有る場合に、荷物１００を膜体１０２によって包み込むことで安定した把持が可能となる。

また、袋体の空間に収容することで、把持部２０で把持した荷物１００が、掴み力の低下、又は吸着力の低下があっても脱落することが防止され、所謂フェイルセーフとしても機能する。

（掌センサ２６の詳細）
本実施の形態の掌センサ２６を構成する高解像度カメラは、撮影した画像情報に基づき、撮影された荷物１００が何であるかシャンプー、コンディショナー、化粧品、歯磨き粉等のケア商品なのか、又は、カップラーメン、菓子袋等の食品なのかを識別する。

言い換えると、高解像度カメラは、荷物１００の種類（形状、大きさ、硬さ等）を特定するための情報を取得する役目を有する。

一方、高解像度カメラと共に、本実施の形態の掌センサ２６を構成するＭｏＰＵは、１０００フレーム／秒以上のフレームレートで撮影された荷物１００の画像から、撮影された荷物１００の動き（この場合、腕部５、６との間の相対的な動きとなる。）を示す動き情報を、例えば１０００フレーム／秒以上のフレームレートで出力する。なお、移動中の荷物１００を検知する場合、フレームレートを上げて、固定物（移動しない荷物１００）を検知する場合、フレームレートを下げるようにしてもよい。

ＭｏＰＵは、荷物１００の存在位置を示す点の、所定の座標軸に沿った動きのベクトル情報を動き情報として出力する。すなわち、ＭｏＰＵから出力される動き情報には、撮影された荷物１００が何であるか（上記ケア商品、食品）を識別するために必要な情報は含まれておらず、当該荷物１００の中心点（又は重心点）の座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）上の動き（移動方向と移動速度）を示す情報のみが含まれている。

すなわち、把持部２０が荷物１００に接近するときの軌跡を精度よく案内することができる。

高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２６から出力された情報は、情報処理装置１４に供給される。

人型ロボット１が搭載する情報処理装置１４（図５（Ａ）参照）は、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２６からの情報により、高精度に荷物１００の位置を特定し、把持するときの指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの広がり度合い、掴むときの強度、及び吸盤パッド２４による吸着力等を演算し、腕部５、６及び把持部２０の微小な動きを、精度よくコントロールし、様々な荷物１００のピッキング作業に対応することができる。

図５は、本実施の形態に係る人型ロボットの制御システムの一例の概略図である。制御システム１０は、人型ロボットに搭載されるセンサ１２と、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２６と、情報処理装置１４とを備えている。

センサ１２は、人型ロボット１の周辺にある、人型ロボット１が作業する荷物１００と腕部５、６との距離および角度を少なくとも表す情報を逐次取得することが主体であり、前述した掌センサ２６とは異なり、人型ロボット１自身の動作に関わる情報を取得する。

センサ１２としては、最高性能のカメラ、ソリッドステートＬｉＤＡＲ、マルチカラーレーザ同軸変位計、又はその他様々なセンサ群が採用され得る。また他には、センサ１２の機能として、振動計、サーモカメラ、硬度計、レーダー、ＬｉＤＡＲ、高画素・望遠・超広角・３６０度・高性能カメラ等が挙げられ、機能として、ビジョン認識、微細音、超音波、振動、赤外線、紫外線、電磁波、温度、湿度、重量、スポットＡＩ天気予報、高精度マルチチャネルＧＰＳ、低高度衛星情報、又はロングテールインシデントＡＩ ｄａｔａを検出し得るセンサ等が挙げられる。

なお、センサ１２は、上記の情報のほかに、画像、距離、振動、熱、匂い、色、音、超音波、紫外線、又は赤外線等を検知する。他にセンサ１２が検知する情報としては、人型ロボット１の重心移動、人型ロボット１が設置される床の材質の検知、外気温度の検知、外気湿度の検知、床の上下横斜め傾き角度の検知、水分量の検知等が挙げられる。センサ１２は、これらの検知を例えばナノ秒毎に実施する。

掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）は、腕部５、６の把持部２０に設けられるセンサであり、センサ１２とは別に、荷物１００を撮影するカメラ機能、及び、荷物１００の位置を特定する位置特定機能を有する。

なお、１つのＭｏＰＵ１２を用いた場合には、荷物１００の存在位置を示す点の、三次元直交座標系における２つの座標軸（ｘ軸及びｙ軸）の各々に沿った動きのベクトル情報を取得することが可能である。ステレオカメラの原理を利用して、２つのＭｏＰＵ１２を用いて、荷物１００の存在位置を示す点の、三次元直交座標系における３つの座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の各々に沿った動きのベクトル情報を出力してもよい。ｚ軸は、奥行方法（車両の走行）に沿った軸である。

情報処理装置１４は、情報取得部１４０と、制御部１４２と、情報蓄積部１４４とを備えている。

情報取得部１４０は、センサ１２及び掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）によって検知された荷物１００の情報を取得する。

制御部１４２は、情報取得部１４０がセンサ１２から取得した情報とＡＩ（Artificial intelligence）とを用いて、連結部４の回動動作、上下方向の移動動作および腕部５、６の動作等を制御する。

また、制御部１４２は、情報取得部１４０が掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）から取得した情報を用いて、荷物１００の種類（形状、大きさ、硬さ等）及び位置を詳細に把握し、当該外形や位置に応じて、掌側２０Ａを対峙させ、吸着パッド２４により吸着し、かつ、３本の指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃで掴むように制御する（把持動作制御）。なお、外形情報に基づいて、対象物（荷物１００）の種類を把握して把持制御（「吸着」のみ、「掴み」のみ、「吸着」と「掴み」の併用等）を選択してもよい。

例えば、制御部１４２は、全体の動作として、以下の各処理を実行する。
（１）棚及び床にある荷物１００を拾い上げることが可能なように連結部４を駆動して、上半身部２を前傾または後傾させる。
（２）荷物１００を掴む又は吸着することが可能なように腕部５、６および把持部を駆動する。
（３）生産ラインの作業台の高さに合うように、上半身部２を脚部３に対して上下に駆動する。
（４）人型ロボット１の転倒を防ぐために、バランスを取る。
（５）人型ロボット１がカート等を押し進めることができるように、車輪７、８の駆動を制御する。

情報処理装置１４は、例えば、床にある荷物１００を拾う場合、図６に示されているフローチャートを繰り返し実行する。

ステップＳ１００において、情報取得部１４０は、センサ１２によって検知された荷物１００の情報を取得する。

ステップＳ１０２において、制御部１４２は、ステップＳ１００で取得された荷物１００に関する情報とＡＩとを用いて、連結部４および腕部５、６を制御することにより、床にある荷物１００を拾い上げる。

ステップＳ１０４において、制御部１４２は、拾った荷物１００を所定位置へ移動する。

本実施の形態によれば、人型ロボット１は、上半身部２、脚部３および上半身部２と脚部３とを回動自在に連結する連結部４を備える。また、センサ１２が取得した情報に基づいて連結部４の回動を制御するようにした。このため、人型ロボット１と荷物１００との距離や角度を判断することができ、これにより、床にある荷物１００を拾い上げるような動作を行うことができる。

また、連結部４は上半身部２と脚部３との距離を変更可能であるため、生産ラインにおける作業台の高さに合うように、脚部３に対する上半身部２の上下方向の位置を調整することができる。

また、脚部２は、上半身部２が脚部３に対して前傾または後継した際に、人型ロボット１が転倒しないようにするためのバランス機能を有する。このため、生産ラインにある荷物１００を押したり引いたりする作業を行った際の人型ロボット１の転倒を防止できる。従って、転倒による人型ロボット１の故障、あるいは人型ロボット１の周囲にいる人物の怪我等を防止することができる。

（荷物１００の把持制御）

図７は、図４の人型ロボット１の全体の動作に連動し、情報処理装置１４で実行される、把持部２０によって荷物１００を把持する際の把持制御の手順を示すフローチャートである。

ステップ１５０では、荷物１００の把持の指示があったか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ１５２へ移行して、人型ロボット１を移動させ（例えば、腕部５、６を動作させ）、対象の荷物１００に掌側２０Ａを対峙させ、ステップ１５４へ移行する。

ステップ１５４では、掌側２０Ａを対向させて、荷物１００の情報を検出する。

次のステップ１５６では、掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）による検出情報を解析して、荷物１００の種類（形状、大きさ、硬さ等）及び位置を詳細に把握し、ステップ１５８へ移行する。

ステップ１５８では、荷物１００の把持のための作業を選択する。例えば、「吸着」のみ、「掴み」のみ、「吸着」と「掴み」の併用等から選択し、次いで、ステップ１６０へ移行して、荷物１００の形状に応じた、指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの角度（開き度合い）を設定し、ステップ１６２へ移行する。

ステップ１６２では、荷物１００の把持（「吸着」のみ、「掴み」のみ、「吸着」と「掴み」）を実行する。

ここで、本実施の形態では、把持部２０の指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃ間に、膜体１０２を架け渡しているため、指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃによる掴み動作、及び／又は吸着パッド２４の吸着動作の際、膜体１０２によって形成された掌前の空間に荷物１００が収容され、荷物１００を包み込むように密着する。

（把持部２０による把持着動作例）
図８は、本実施の形態に係る把持部２０において、荷物１００を把持するときの動作例を示している。

把持部２０は、各々複数の関節を備えた３本の指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを有する、人の手の形状を模した構造となっている。

把持部２０には、指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃ間に膜体１０２が架け渡されているため、把持部２０が荷物１００を把持するとき、膜体１０２で構成される袋状の空間に収容し、荷物１００の把持状態の補助として機能させることができる。

例えば、非常に柔らかく壊れやすいものは、吸着パッド２４を使わずに、指２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの動きにより掴むことがあるが、この掴み動作の補助として、膜体１０２の包み込みが効果的に作用する。言い換えれば、膜体１０２の包み込みにより安定した分、掴む力を調整することにより、柔らかい荷物１００の破損等を防止することかできる。

また、把持部２０で把持した荷物１００が、掴み力の低下、又は吸着力の低下があっても脱落することが防止される（フェイルセーフ機能）。

次のステップ１６４では、荷物１００の把持が成功したか否かを判定し、肯定判定された場合は、把持した荷物１００を所定の場所へ運び、ステップ１５０へ移行して、次の荷物１００の把持の指示を待つ。

また、ステップ１６４で否定判定された場合は、ステップ１６６へ移行して、エラー処理（例えば、リトライ又はキャンセル等）を実行し、ステップ１５０へ戻る。

以上、本実施の形態によれば、把持部２０を膜体１０２を取り付けることで、膜体１０２が、荷物１００を収容する袋状の空間を形成するため、指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃによる掴み動作、及び、吸着パッド２４による吸着動作の補助の把持力として利用することができる。

また、膜体１０２が、荷物１００の把持状態が安定するため、人型ロボット１の移動時の振動で脱落するような不具合を未然に防止することができる。

さらに、膜体１０２の素材として、粘着性のあるシリコンゴムを適用した場合、荷物１００が狭いトートに収容されていて、吸着パッド２４が思うように位置決めできなくても、膜体１０２が荷物１００を粘着して、引き出すことができる。

なお、本実施の形態では、膜体１０２は、常時、指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの各々の間に架け渡した構造としたが、適宜収容可能としてもよい。
例えば、図９に示される如く、腕部５（６）の先端部に、指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃに連動して関節動作する伸縮棒１０４を取り付け、伸縮棒１０４に膜体１０２を架け渡す構造とする。

伸縮棒１０４は複数の短尺棒で構成され、それぞれの短尺棒に膜体１０２がスポット的に取り付けられているため、伸縮棒１０４が伸びると膜体１０２は指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの間に架け渡され（図９（Ａ）の状態）、伸縮棒１０４が縮むと膜体１０２は畳まれる（図９（Ｂ）の状態）。

図９（Ｃ）は、図７の把持制御処理の際、把持開始時に割り込まれるルーチンであり、ステップ１７０では掌センサ２６で検出した荷物１００に関する情報を取得し、次いで、ステッ１７２へ移行して、膜体１０２の要否判定を実行する。膜体１０２の要否は、荷物１００の重さ、大きさ、重心の偏り等を総合的に判断して判定する。

次のステップ１７４では、ステップ１７２の判定結果を確認する。ステップ１７４で膜体１０２が必要と判断されると、ステップ１７６へ移行して、膜体１０２を出すために伸縮棒１０４を伸ばす。これにより、膜体１０２は指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの間に架け渡される（図９（Ａ）の状態）。

一方、ステップ１７４で膜体１０２が不要と判断されると、ステップ１７８へ移行して、膜体１０２を収容するために伸縮棒１０４を格納する。これにより、膜体１０２は指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの間から排除され、格納される（図９（Ｂ）の状態）。

膜体１０２の使用状態と格納状態との間の移動は、伸縮棒に限定されるものではなく、巻き取り式等、他の構造であってもよい。

なお、本実施の形態では、人型ロボット１を例に挙げ、第１の所定位置まで人型ロボット１が移動して荷物１００を把持し、第２の所定位置まで搬送するという、汎用的な作業として説明したが、本実施の形態の把持部２０は、例えば、以下に示す特定作業１～特定作業４で、その効果を有効に発揮することができる。また、本実施の形態の把持部２０は、以下の特定作業１～特定作業４に限らず、荷物１００を把持する工程を含む全ての作業に適用可能である。

（特定作業１） 第１の所定位置で荷物１００を把持し、第２の所定位置まで搬送し、第２の所定値で、荷物１００を予め定めた収容部（ダンボール等）に梱包する作業。

（特定作業２） 固定された位置に、ベルトコンベア等で搬送されてくる荷物１００を把持して拾い上げ、その場で、収容部（ダンボール等）に梱包する作業。

（特定作業３） 他の人型ロボット１が把持して搬送してきた荷物１００を受け取って、その場で、収容部（ダンボール等）に梱包する作業。

（特定作業４） 納品された収容部（ダンボール等）を開梱し、荷物１００を取り出して、所定の（予め付与された識別符号に基づいて）管理棚まで搬送して、保管する作業。

以上、本実施の形態によれば、把持部２０に３本の指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを設け、把持部２０の掌側２０Ａと、指２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに、複数の吸着パッド２４をと取り付け、吸着パッド２４は、例えば、エアー吸着構造で、荷物１００を吸着し、かつ、指部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを曲げることにより、荷物１００を掴むことができる。そして、膜体１０２が、その把持の補助となり、安定した把持状態を継続することができる。

また、把持動作（指部２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの掴み動作、及び／又は吸着パッド２４による吸着動作）に対して、膜体１０２により掌回りに袋状の空間を形成して荷物１００の一部又は全部を終了するようにしたため、上記把持動作による把持状態の補助することができ、荷物１００の脱落を防止することができる。

さらに、掌側２０Ａには、高解像度カメラ及びＭｏＰＵを含む掌センサ２６を取り付け、上記の構造の把持部２０を人型ロボット１の腕部５、６に装着することにより、吸着面によりモノを確実にピックすることができ、人型ロボット１の動きが早くても荷物１００を把持部２０から落とさずに運ぶことができる。

また、掌センサ２６（高解像度カメラ及びＭｏＰＵ）が掌側２０Ａに搭載されているので、高精度に荷物１００を捉えることができ、微小な動きをする作業にも対応することができる。

さらに、非常に柔らかく壊れやすいものは、吸着パッド２４を使わずに、指２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの動きにより掴むこともできるし、掴む力を調整することにより、柔らかい荷物１００の破損等を防止することかできる。

図１０は、情報処理装置１４として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、本実施の形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、本実施の形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、および／又はコンピュータ１２００に、本実施の形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつか又は全てに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施の形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、およびグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ、およびＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。ＤＶＤドライブは、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブおよびＤＶＤ－ＲＡＭドライブ等であってよい。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブおよびソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０およびキーボードのような入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０およびＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤドライブは、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／又はプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、および／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本発明の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

本実施の形態におけるフローチャートおよびブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表してよい。特定の段階および「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、およびプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、および他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１ 人型ロボット、２ 上半身部、３ 脚部、４ 連結部、５、６ 腕部、７、８ 車輪、１０ 制御システム、１２ センサ、１４ 情報処理装置、２０ 把持部、２０Ａ 掌側、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 指部、２４ 吸着パッド、２４Ａ パッド部、２４Ｂ ニップル部、２６ 掌センサ、１００ 荷物、１０２ 膜体、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ

Claims (6)

1. 対象物を掴んで把持するための複数の指状構造体で構成された把持部と、
   前記把持部に設けられ、前記対象物に対峙して吸着する吸着パッドと、
   前記把持部の前記複数の指状構造体間に架け渡され、かつ、前記把持部の動作に応じて変形可能に形成された薄膜状の膜体と、
   を有するロボットハンド。
2. 前記膜体は、前記複数の指状構造体間に架け渡された第１状態と、前記複数の指状構造体間から排除された第２状態とを取り得る、請求項１記載のロボットハンド。
3. 対象物に対峙させて把持することが可能なロボットの制御システムであって、
   前記対象物を掴んで把持するための複数の指状構造体で構成された把持部と、
   前記把持部に設けられ、前記対象物に対峙して吸着する吸着パッドと、
   前記把持部の前記複数の指状構造体間に架け渡され、かつ、前記把持部の動作に応じて変形可能に形成された薄膜状の膜体と、
   前記把持部に設けられ、前記対象物の形状及び位置を含む対象物情報を検出する掌センサ部と、
   前記掌センサ部の検出結果に基づいて、前記対象物を把持する動作を制御する制御部と、
   を有するロボットの制御システム。
4. 前記掌センサ部が、
   前記対象物の画像を撮影して当該対象物の種類を識別するカメラと、前記対象物の位置を特定するモーションプロセシングユニットとを備える、請求項３記載のロボットの制御システム。
5. 前記制御部が、
   前記掌センサ部の検出結果に基づいて、前記対象物を把持する機能として、前記吸着パッドで吸着する第１機能、前記把持部で掴む第２機能、前記第１機能及び前記第２機能を併用する第３機能の何れかを選択して、前記対象物を把持する動作を制御する、請求項３記載のロボットの制御システム。
6. コンピュータを請求項３～請求項５の何れか１項記載の制御部として動作させる、ロボットの制御プログラム。