JP6988743B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

本発明は、指部により物品を操作するロボットハンドに関する。

特許文献１には、手掌部と、手掌部に設けられた複数の指部と、指部を屈曲自在とする関節機構と、関節機構を駆動する駆動部とを備えるロボットハンドが開示されている。特許文献１のロボットハンドは、物品の把持面に対して指部の特定面を平行にした状態で物品を把持するために、指部の特定面に２以上の感圧素子を設け、指部の特定面に物品を当接させた際に、すべての感圧素子により検出される力が同程度になるように指部の姿勢を制御している。

特許文献２には、一対の支持体と、一対の支持体の先端側に設けられ、電圧の印加により変形する保持部とを備えたマイクロピンセットが開示されている。特許文献２のマイクロピンセットは、保持部に印加させる電圧を調整することにより、マイクロピンセットに挟持される物品に作用する圧力を制御できる。

特許第５２６７２１３号 特開２００６−３２６７１６号公報

ロボットハンドの指部により物品を操作する際の精度を高めるためには、指部と物品との間に生じる力を適切に制御することが重要である。指部と物品との間に生じる力を制御する方法として、特許文献１のロボットハンドの指部に対して特許文献２の保持部を適用し、感圧素子により検出される力に基づいて保持部を変形させることが考えられる。しかしながら、この場合には、指部の構造や配線が複雑化するという問題がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、指部と物品との間に生じる力を制御可能なロボットハンドの構成を簡略化することにある。

上記課題を解決するロボットハンドは、少なくとも一つの指部を備え、前記指部により物品を操作するロボットハンドであって、前記指部における前記物品からの外力が作用する部位に設けられ、前記物品からの外力が作用する方向に伸縮動作するアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、前記アクチュエータは、当該アクチュエータの特定パラメータに基づいて、前記物品から前記アクチュエータに作用する外力を検出可能なセルフセンシング機能を有し、前記制御部は、前記特定パラメータに基づいて、前記アクチュエータに作用する外力を目標値に近づけるように前記アクチュエータを制御する。

例えば、前記アクチュエータは、前記物品からの外力が作用する方向に誘電層と電極層とが積層された誘電エラストマーアクチュエータであり、前記特定パラメータは、静電容量又は静電容量に基づく値であり、前記制御部は、前記アクチュエータに対する印加電圧と、測定された前記アクチュエータの静電容量又は静電容量に基づく値とに基づいて、前記アクチュエータを制御する。

上記構成によれば、指部に設けられた誘電エラストマーアクチュエータが、指部と物品との間に生じる力を調整するアクチュエータとして機能するとともに、指部と物品との間に生じる力を検出する検出部としても機能する。そのため、誘電エラストマーアクチュエータとは別に感圧素子等の検出部を設ける必要がなく、検出部を別に設ける場合と比較して、検出部自体、及び検出部に接続される配線等を省略できることにより、ロボットハンドの構成を簡略化できる。

上記ロボットハンドにおいて、前記制御部は、前記指部と前記物品とが接触する前に、前記アクチュエータを圧縮状態とする初期電圧を印加し、前記指部が移動して前記指部と前記物品とが接触した後、前記アクチュエータに対する印加電圧を降下させて前記アクチュエータの圧縮状態を緩和させることが好ましい。

上記構成によれば、誘電エラストマーアクチュエータに対する印加電圧を降下させるという一方向の処理により、誘電エラストマーアクチュエータに作用する外力を目標値に近づけることができる。また、誘電エラストマーアクチュエータに作用する外力を増大させることにより、目標値に近づけているため、誘電エラストマーアクチュエータに作用する外力が目標値を大きく超えてしまい、物品に対して過剰な力が作用することが抑制される。

上記ロボットハンドにおいて、前記アクチュエータは、前記指部における物品に接触する部分に設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、誘電エラストマーアクチュエータの弾性に基づいて、指部と物品との接触時における衝撃を緩和できる。また、物品の表面形状に沿って誘電エラストマーアクチュエータの表面形状が弾性変形することにより、物品と誘電エラストマーアクチュエータとの接触面積を確保することができ、物品と指部との接触状態が安定する。

上記ロボットハンドにおいて、前記目標値は、前記物品の種類に応じて設定されることが好ましい。
上記構成によれば、複数種類の物品を対象とした場合にも、物品の種類に応じた適切な力で物品を操作できる。

上記ロボットハンドにおいて、２本以上の前記指部を備えることが好ましく、３本以上の前記指部を備えることがより好ましい。
上記構成によれば、物品を把持した際に、物品に対する複数の接触点において、それぞれ独立して把持力を調整することにより、物品を安定的に把持できる。

本発明によれば、指部と物品との間に生じる力を制御可能なロボットハンドの構成を簡略化できる。

ロボットハンドの概略図。 誘電エラストマーアクチュエータの概略図。 制御部と誘電エラストマーアクチュエータとの関係図。 誘電エラストマーアクチュエータにおける印加電圧と静電容量と外力との関係を示すグラフ。 物品を把持する制御のフローチャート。 物品を把持した状態を維持する制御のフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１に示すように、ロボットハンド１０は、アーム１１に接続された本体部１２と、本体部１２から延びるとともに屈曲自在な関節機構を有し、物品Ａを操作する３本の指部１３とを備えている。本体部１２には、指部１３の関節機構を駆動するモータ等の駆動部１４と、駆動部１４を制御する制御部１５とが設けられている。

各指部１３の先端部における内側の面には、指部１３の内側及び外側に向かう方向に伸縮動作する誘電エラストマーアクチュエータ１６（ＤＥＡ：Dielectric Elastomer Actuator）が設けられている。本実施形態においては、ＤＥＡ１６が、セルフセンシング機能を有するアクチュエータになる。

図２に示すように、ＤＥＡ１６は、誘電エラストマーからなるシート状の誘電層２０と、誘電層２０の厚さ方向の両側に配置された電極層としての正極電極２１及び負極電極２２とが複数、積層された多層構造体である。ＤＥＡ１６の最外層には絶縁層２３が積層されている。

ＤＥＡ１６は、正極電極２１と負極電極２２との間に直流電圧が印加されると、印加電圧の大きさに応じて、誘電層２０が厚さ方向に圧縮されるとともに誘電層２０の面に沿った方向に伸張するように変形する。図１に示すように、ＤＥＡ１６は、誘電エラストマーアクチュエータを構成する各層の積層方向が、指部１３における外側から内側に向かう方向に一致するように指部１３に取り付けられている。

誘電層２０を構成する誘電エラストマーは特に限定されるものではなく、公知のＤＥＡに用いられる誘電エラストマーを用いることができる。上記誘電エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら誘電エラストマーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。誘電層２０の厚さは、例えば、２０〜２００μｍである。

正極電極２１及び負極電極２２を構成する材料としては、例えば、導電エラストマー、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック（登録商標）、金属蒸着膜が挙げられる。上記導電エラストマーとしては、例えば、絶縁性高分子及び導電性フィラーを含有する導電エラストマーが挙げられる。

上記絶縁性高分子としては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら絶縁性高分子のうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。上記導電性フィラーとしては、例えば、ケッチェンブラック（登録商標）、カーボンブラック、銅や銀等の金属粒子が挙げられる。これら導電性フィラーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。正極電極２１及び負極電極２２の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。

絶縁層２３を構成する絶縁エラストマーは特に限定されるものではなく、公知のＤＥＡの絶縁部分に用いられる公知の絶縁エラストマーを用いることができる。上記絶縁エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら絶縁エラストマーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。絶縁層２３の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。

図３に示すように、制御部１５は、バッテリ等の電源（図示略）からＤＥＡ１６に印加される印加電圧を制御する。制御部１５において、ＤＥＡ１６に対する印加電圧が変更されると、ＤＥＡ１６は印加電圧の大きさに応じた形状に変形する。

また、制御部１５は、この印加電圧に比べて十分小さな交流電圧を印加電圧に加えることで、ＤＥＡ１６の静電容量を測定する。そして、制御部１５は、ＤＥＡ１６に対する印加電圧と、測定されたＤＥＡ１６の静電容量との関係に基づいて、ＤＥＡ１６に作用する外力を所定の目標値に近づけるようにＤＥＡ１６に対する印加電圧を制御する。

ＤＥＡ１６の静電容量は、ＤＥＡ１６の電極間の間隔に反比例し、電極の面積（対向面積）に比例するパラメータであり、ＤＥＡ１６の形状に応じて変化する。そのため、ＤＥＡ１６に対して電圧が印加されて、誘電層２０の厚さ方向にＤＥＡ１６が圧縮されると、ＤＥＡ１６の静電容量も増大する。したがって、図４のグラフの変化曲線Ｌ１で示すように、ＤＥＡ１６への印加電圧と静電容量との間には、一方が大きくなるに従って他方も大きくなる相関関係が成立している。

同様に、ＤＥＡ１６に対して外力が作用して、誘電層２０の厚さ方向にＤＥＡ１６が圧縮されると、ＤＥＡ１６の静電容量が増大する。そのため、ＤＥＡ１６に対する印加電圧が同じであっても、ＤＥＡ１６に対して外力が作用していない状態におけるＤＥＡ１６の静電容量と、ＤＥＡ１６に対して外力が作用している状態におけるＤＥＡ１６の静電容量との間には違いが生じる。

図４の変化曲線Ｌ２は、ＤＥＡ１６に対して一定の外力（後述する外力の目標値）が作用している状態におけるＤＥＡ１６への印加電圧と静電容量との関係を示す。変化曲線Ｌ２は、ＤＥＡ１６に対して外力が作用していない状態における変化曲線Ｌ１に対して、ＤＥＡ１６に作用する外力の大きさに応じた分だけ静電容量が増加する方向にシフトしている。

したがって、ＤＥＡ１６に作用する外力の有無に基づく静電容量の相違は、ＤＥＡ１６に作用している外力の大きさを示すパラメータと見なすことができる。本実施形態においては、ロボットハンド１０に物品Ａを接触させた場合における物品Ａから指部１３のＤＥＡ１６に作用する外力を、ＤＥＡ１６への印加電圧及びＤＥＡ１６の静電容量から推定している。

ここで、ＤＥＡ１６に作用する外力は、指部１３と対象物との間に生じる力であって、指部１３が対象物を押した際に対象物からＤＥＡ１６に作用する反作用の力（力覚情報）である。したがって、指部１３により対象物を把持する場合、ＤＥＡ１６に作用する外力は、指部１３が対象物を把持する把持力に相当する。

図３に示すように、制御部１５は、記憶部１５ａを備えている。記憶部１５ａには、基準静電容量Ｃ０と目標静電容量Ｃｔが保存されている。基準静電容量Ｃ０は、ＤＥＡ１６に外力が作用していない状態（指部１３に物品Ａ等が接触していない状態）における静電容量であり、図４の変化曲線Ｌ１に示すように、ＤＥＡ１６への印加電圧と静電容量との関係式として保存されている。基準静電容量Ｃ０は、シミュレーション又は事前の測定により求めることができる。

目標静電容量Ｃｔは、ＤＥＡ１６に作用する外力の目標値を静電容量に換算した値である。図４のグラフに示すように、ＤＥＡ１６に対して外力が作用していない状態における変化曲線Ｌ１と、ＤＥＡ１６に対して目標値の外力が作用している状態における変化曲線Ｌ２との間の差が目標静電容量Ｃｔに相当する。

目標静電容量Ｃｔは、操作する対象となる物品Ａの特性（例えば、硬度や形状）に応じて物品Ａの種類毎に設定される。目標静電容量Ｃｔは、印加電圧の関数として与えられたものであってもよいし、これを近似した特定の値を示すものであってもよいし、これらに特定の範囲を加味したものであってもよい。目標静電容量Ｃｔの設定方法は特に限定されるものではない。例えば、使用者の入力により行ってもよいし、イメージセンサ等の検出手段を用いて物品Ａの種類を判別し、記憶部１５ａに保存された複数の目標静電容量Ｃｔの中から物品Ａの種類に応じた目標静電容量Ｃｔを選択するように制御してもよい。

次に、図５のフローチャートに基づいて、ロボットハンド１０を用いて物品Ａを把持する操作を実行する際の制御について説明する。ここでは、図１に示すように、ロボットハンド１０の指部１３を内側へ動かすことにより物品Ａを把持可能な位置関係に、ロボットハンド１０と物品Ａとを位置させた状態からの制御について説明する。

まず、制御部１５は、指部１３のＤＥＡ１６に初期電圧Ｖ０を印加して、ＤＥＡ１６を圧縮状態にする（ステップＳ１）。初期電圧Ｖ０は、ＤＥＡ１６に外力が作用していない状態において、ＤＥＡ１６の圧縮方向の上限として予め設定された最大圧縮状態までＤＥＡ１６を圧縮するために必要な電圧である。

その後、制御部１５は、駆動部１４を制御して、手を閉じるように指部１３を内側に移動させて、各指部１３に設けられたＤＥＡ１６を物品Ａに当接させる（ステップＳ２）。ＤＥＡ１６が物品Ａに接触すると、物品Ａからの外力がＤＥＡ１６に作用することにより、ＤＥＡ１６の静電容量が初期電圧Ｖ０における基準静電容量Ｃ０から増加する。制御部１５は、ＤＥＡ１６の静電容量を所定の周期で測定しており、基準静電容量Ｃ０からの増加量が予め設定された規定値を超えたことを検出することに基づいて指部１３の移動を停止する。

次に、制御部１５は、物品ＡからＤＥＡ１６に作用する外力に相当する外力パラメータとして、現在のＤＥＡ１６の静電容量の測定値Ｃｍと、現在の印加電圧（初期電圧Ｖ０）における基準静電容量Ｃ０との静電容量差Ｃｄ（＝Ｃｍ−Ｃ０）を演算する（ステップＳ３）。そして、制御部１５は、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔ未満である場合（ＹＥＳ）には、制御部１５は、ＤＥＡ１６への印加電圧を、現在の印加電圧に予め設定された所定量を減算した印加電圧Ｖｄに降下させる（ステップＳ５）。静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔ未満であることは、把持力が不足した状態であることを意味する。そのため、ＤＥＡ１６への印加電圧を降下させて、ＤＥＡ１６の圧縮状態を緩和させることにより、把持力を増大させる。

ＤＥＡ１６と物品Ａとが当接して、指部１３におけるＤＥＡ１６の取り付け部分と物品Ａとの間にＤＥＡ１６が挟まれた状態においては、ＤＥＡ１６への印加電圧を変化させたとしてもＤＥＡ１６の厚さはほとんど変化しない。そのため、図４の左方向の矢印で示すように、ＤＥＡ１６への印加電圧を降下させた場合、静電容量は変化せずに印加電圧のみが降下する。これにより、物品ＡからＤＥＡ１６に作用する外力（静電容量差Ｃｄ）を目標値（目標静電容量Ｃｔ）に向かって少しずつ大きくすることができる。

ステップＳ５の後はステップＳ３へと戻る。二回目以降のステップＳ３においては、現在の印加電圧Ｖｄにおける基準静電容量Ｃ０を用いて静電容量差Ｃｄが演算される。そして、静電容量差Ｃｄが目標静電容量ＣｔになるまでステップＳ３〜Ｓ５を繰り返し、印加電圧を降下させて把持力を増大させる。

ステップＳ４において、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔ未満でない場合（ＮＯ）には、制御部１５は、ＤＥＡ１６への印加電圧を維持する。これにより、物品Ａに対する把持力を目標の把持力に微調整できる。そして、物品Ａを搬送する等の物品Ａに対する所定の操作が実行される。なお、上記のステップＳ１〜Ｓ５は、各指部１３に設けられるＤＥＡ１６に対して、それぞれ独立して実行される。

次に、図６のフローチャートに基づいて、目標の把持力にて物品Ａを把持した状態を維持する際の制御について説明する。制御部１５は、物品Ａを把持している間、以下に記載するステップＳ１１〜Ｓ１５を所定の周期で繰り返し実行する。

制御部１５は、現在のＤＥＡ１６の静電容量の測定値Ｃｍと、現在の印加電圧における基準静電容量Ｃ０との静電容量差Ｃｄ（＝Ｃｍ−Ｃ０）を演算する（ステップＳ１１）。そして、制御部１５は、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔ未満である場合（ＹＥＳ）には、制御部１５は、ＤＥＡ１６への印加電圧を、現在の印加電圧に予め設定された所定量を減算した印加電圧Ｖｄに降下させる（ステップＳ１３）。

静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔ未満であることは、何らかの原因（例えば、搬送時の振動や姿勢変更）により、把持力が不足した状態であることを意味する。そのため、ＤＥＡ１６への印加電圧を降下させて、ＤＥＡ１６の圧縮状態を緩和させることにより、把持力を増大させる。ステップＳ１３の後はステップＳ１１へと戻る。

図４の左方向の矢印で示すように、ＤＥＡ１６への印加電圧を降下させた場合、静電容量は変化せずに印加電圧のみが降下し、これにより、物品ＡからＤＥＡ１６に作用する外力（静電容量差Ｃｄ）を目標値（目標静電容量Ｃｔ）に向かって少しずつ大きくすることができる。

ステップＳ１２において、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔ未満でない場合（ＮＯ）には、制御部１５は、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔを超えるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔを超える場合（ＹＥＳ）には、制御部１５は、ＤＥＡ１６への印加電圧を、現在の印加電圧に予め設定された所定量を加算した印加電圧Ｖｕに上昇させる（ステップＳ１５）。

静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔを超えていることは、何らかの原因（例えば、搬送時の振動や姿勢変更）により、把持力が過剰な状態であることを意味する。そのため、ＤＥＡ１６への印加電圧を上昇させて、ＤＥＡ１６をより圧縮した状態にすることにより、把持力を減少させる。ステップＳ１５の後はステップＳ１１へと戻る。

図４の右方向の矢印で示すように、ＤＥＡ１６への印加電圧を上昇させた場合、静電容量は変化せずに印加電圧のみが上昇し、これにより、物品ＡからＤＥＡ１６に作用する外力（静電容量差Ｃｄ）を目標値（目標静電容量Ｃｔ）に向かって少しずつ小さくすることができる。

また、ステップＳ１４において、静電容量差Ｃｄが目標静電容量Ｃｔを超えない場合（ＮＯ）には、制御部１５は、ＤＥＡ１６への印加電圧を維持する。これにより、目標の把持力にて物品Ａを把持した状態が維持される。なお、上記のステップＳ１１〜Ｓ１５は、各指部１３に設けられるＤＥＡ１６に対して、それぞれ独立して実行される。

次に、本実施形態の作用及び効果について記載する。
（１）指部１３により物品Ａを操作するロボットハンド１０は、指部１３における物品Ａからの外力が作用する部位に設けられ、物品Ａからの外力が作用する方向に伸縮動作するアクチュエータと、そのアクチュエータを制御する制御部とを備えている。アクチュエータは、物品Ａからの外力が作用する方向に誘電層２０と電極層（正極電極２１及び負極電極２２）とが積層されたＤＥＡ１６である。制御部１５は、ＤＥＡ１６の静電容量に基づいて、ＤＥＡ１６に作用する外力を目標値に近づけるようにＤＥＡ１６を制御する。

上記構成によれば、指部１３に設けられたＤＥＡ１６が、指部１３と物品Ａとの間に生じる力（把持力）を調整するアクチュエータとして機能するとともに、指部１３と物品Ａとの間に生じる力を検出する検出部としても機能する。そのため、ＤＥＡ１６とは別に、感圧素子等の検出部を設ける必要がなく、検出部を別に設ける場合と比較して、検出部自体、及び検出部に接続される配線等を省略できることにより、ロボットハンド１０の構成を簡略化できる。

（２）制御部１５は、ＤＥＡ１６に対する印加電圧と、ＤＥＡ１６に外力が作用していない状態において同じ印加電圧を印加した際の静電容量である基準静電容量Ｃ０と、静電容量の測定値Ｃｍとに基づいて、ＤＥＡ１６を制御する。

上記構成によれば、ＤＥＡ１６の静電容量に基づいて、ＤＥＡ１６に作用する外力を目標値に容易に近づけることができる。
（３）制御部１５は、指部１３と物品Ａとが接触する前に、ＤＥＡ１６を予め設定された最大の圧縮状態とする初期電圧Ｖ０を印加する。そして、指部１３が移動して指部１３と物品Ａとが接触した後、ＤＥＡ１６に対する印加電圧を降下することにより、ＤＥＡ１６の圧縮状態を緩和させてＤＥＡ１６に作用する外力を増大させる。

上記構成によれば、ＤＥＡ１６に対する印加電圧を降下させるという一方向の処理により、ＤＥＡ１６に作用する外力を目標値に近づけることができる。また、ＤＥＡ１６に作用する外力を増大させることにより、目標値に近づけているため、ＤＥＡ１６に作用する外力が目標値を大きく超えてしまい、物品Ａに対して過剰な力が作用することが抑制される。

（４）ＤＥＡ１６は、指部１３における物品Ａに接触する部分に設けられている。
上記構成によれば、ＤＥＡ１６の弾性に基づいて、指部１３と物品Ａとの接触時における衝撃を緩和できる。また、物品Ａの表面形状に沿ってＤＥＡ１６の表面形状が弾性変形することにより、物品ＡとＤＥＡ１６との接触面積を確保することができ、物品Ａと指部１３との接触状態が安定する。

（５）ＤＥＡ１６に作用する外力の目標値（目標静電容量Ｃｔ）を物品Ａの種類に応じて設定している。
上記構成によれば、複数種類の物品Ａを対象とした場合にも、物品Ａの種類に応じた適切な把持力にて物品Ａを操作できる。

（６）ロボットハンド１０は、ＤＥＡ１６を有する３本の指部１３を備えている。
上記構成によれば、物品Ａを把持した際に、物品Ａに対する複数の接触点において、それぞれ独立して把持力を調整することにより、物品Ａを安定的に把持できる。例えば、把持した物品Ａが振動すると、ある接触点においては把持力が不足し、別の接触点においては把持力が過剰になるといった状態になるが、このような場合にも、接触点毎に適切な把持力に調整できる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ロボットハンド１０の形状等の構成は、適宜変更することができる。例えば、ロボットハンド１０の指部１３の数を変更してもよい。なお、指部１３は１本以上であればよいが、物品Ａを把持する場合には、把持の安定性の観点から、２本以上の指部１３を備えることが好ましく、３本以上の指部１３を備えることがより好ましい。

・指部１３におけるＤＥＡ１６を設ける位置は、物品Ａに接触する部分に限定されるものではない。例えば、物品Ａに接触する部分以外の部分にＤＥＡ１６を設け、リンク機構等を介して指部１３における物品Ａに接触する部分とＤＥＡ１６との間で双方向に力が伝達されるように構成してもよい。この場合、ＤＥＡ１６は、外力が作用する方向に伸縮動作するように取り付けられる。

・物品Ａを把持する際の制御に関して、図５のフローチャートのステップＳ３〜Ｓ５の処理に代えて、図６のフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を行ってもよい。
・物品Ａを操作する一連の工程の間において、所定のタイミング（例えば、搬送方向や姿勢を変更するタイミング）で、ＤＥＡ１６に作用する外力の目標値（目標静電容量Ｃｔ）を変更してもよい。例えば、物品Ａを把持した状態において、ＤＥＡ１６に作用する外力の目標値を変更することにより把持された物品Ａの位置や姿勢を微調整することもできる。

・ＤＥＡ１６の静電容量に基づいて、ＤＥＡ１６に作用する外力を目標値に近づけるようにＤＥＡ１６を制御する方法は、静電容量差Ｃｄを求め、静電容量差Ｃｄを目標静電容量Ｃｔに近づけるように印加電圧を徐々に上昇又は降下させる方法に限定されるものではなく、その他の方法を採用してもよい。

例えば、ＤＥＡ１６への印加電圧と、ＤＥＡ１６に目標の外力が作用している状態におけるＤＥＡ１６の静電容量（基準静電容量Ｃ０に目標静電容量Ｃｔを加算した値）との関係式（図４の変化曲線Ｌ２に相当）を記憶部１５ａに保存しておく。そして、ＤＥＡ１６の静電容量の測定値Ｃｍ及び上記関係式に基づいて、上記関係式において測定値Ｃｍと同じ値となる印加電圧を求め、その印加電圧をＤＥＡ１６に印加する。

・指部１３（ＤＥＡ１６）を物品Ａに接触させる際のＤＥＡ１６の状態は、予め設定された最大の圧縮状態に限定されるものでなく、圧縮していない状態であってもよいし、最大の圧縮状態と圧縮していない状態との間の中間の圧縮状態であってもよい。

・ＤＥＡ１６のセルフセンシング機能を利用して物品Ａの硬さを判定してもよい。例えば、ＤＥＡ１６を物品Ａに接触させた状態において、ＤＥＡ１６への印加電圧を予め設定された所定量、降下させ、その前後におけるＤＥＡ１６の静電容量の変化量に基づいて物品Ａの硬さを判定する。物品Ａが柔らかい物体である場合、ＤＥＡ１６が物品Ａを押し込むように物品Ａ側に伸長することにより、ＤＥＡ１６の静電容量の変化量は大きくなり、物品Ａが硬い物体である場合、ＤＥＡ１６が物品Ａ側に伸長できず、ＤＥＡ１６の静電容量の変化量は小さくなる。

物品Ａの硬さを判定する構成を採用した場合には、判定された物品Ａの硬さに基づいて物品Ａの種類を判別し、記憶部１５ａに保存された複数の目標静電容量Ｃｔの中から物品Ａの種類に応じた目標静電容量Ｃｔを選択することが好ましい。この場合には、物品Ａの種類を判別するためのイメージセンサ等の検出部を別に設ける必要がない。

・ＤＥＡ１６の静電容量そのものでなく、静電容量に基づく値（例えば、電圧値等の静電容量と相関関係のある値）を用いてＤＥＡ１６を制御してもよい。
・セルフセンシング機能を有するアクチュエータは、ＤＥＡ１６に限定されるものではなく、アクチュエータの特定パラメータに基づいて、物品Ａからアクチュエータに作用する外力を検出可能なものであればよく、例えば、電気活性ポリマーが挙げられる。

・指部１３による操作は、物品Ａを把持する操作以外の操作であってもよい。例えば、物品Ａを把持した状態で、把持力を強める制御と弱める制御とを交互に実行することにより、把持した物品Ａを自重により少しずつ滑り落とさせることができる。また、物品Ａを把持した状態で、把持力を強める制御と弱める制御とを交互に実行するとともに、そのタイミングを複数の指部１３の間でずらすことにより、把持した物品Ａを揺らす（振動させる）ことができる。また、紙等のシートを捲る操作に適用することもできる。

Ａ…物品、１０…ロボットハンド、１１…アーム、１２…本体部、１３…指部、１４…駆動部、１５…制御部、１５ａ…記憶部、１６…誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）、２０…誘電層、２１…正極電極、２２…負極電極。

Claims (6)

1. 少なくとも一つの指部を備え、前記指部により物品を操作するロボットハンドであって、
   前記指部における前記物品からの外力が作用する部位に設けられ、前記物品からの外力が作用する方向に伸縮動作するアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、
   前記アクチュエータは、当該アクチュエータの特定パラメータに基づいて、前記物品から前記アクチュエータに作用する外力を検出可能なセルフセンシング機能を有し、
   前記制御部は、前記特定パラメータに基づいて、前記アクチュエータに作用する外力を目標値に近づけるように前記アクチュエータを制御し、
   前記アクチュエータは、前記物品からの外力が作用する方向に誘電層と電極層とが積層された誘電エラストマーアクチュエータであり、
   前記特定パラメータは、静電容量又は静電容量に基づく値であり、
   前記制御部は、前記アクチュエータに対する印加電圧と、測定された前記アクチュエータの静電容量又は静電容量に基づく値とに基づいて、前記アクチュエータを制御することを特徴とするロボットハンド。
2. 前記制御部は、前記指部と前記物品とが接触する前に、前記アクチュエータを圧縮状態とする初期電圧を印加し、前記指部が移動して前記指部と前記物品とが接触した後、前記アクチュエータに対する印加電圧を降下させて前記アクチュエータの圧縮状態を緩和させることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記アクチュエータは、前記指部における物品に接触する部分に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロボットハンド。
4. 前記目標値は、前記物品の種類に応じて設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットハンド。
5. ２本以上の前記指部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンド。
6. ３本以上の前記指部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンド。

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