JP7329431B2 - 線状物ハンドリング方法、線状物転動ロボットハンドおよびロボットハンドシステム - Google Patents

Description

本発明はロボットハンドによる線状物のハンドリングに関し、より詳しくは、ロボットハンドで挟持した線状物をその長手方向を軸として回転させるための方法、ロボットハンドおよびシステムに関する。

ロボットハンドを用いてケーブル等の線状物をハンドリングすることが行われている。例えば、特許文献１には、ロボットハンドを用いて、電子機器の組立作業の邪魔にならないよう、ケーブルを既定の配線ルートに従って引き回すことが記載されている。特許文献２には、ロボットハンドを用いて複数の電線をまとめることが記載されている。また、特許文献３には、ハーネスが接続されたコネクタをロボットハンドで把持して、コネクタ挿入孔に挿入することが記載されている。特許文献３に記載されたハーネスは複数の導線が並列して帯状を呈しており線状物とは言えないが、線状物の先端にコネクタが装着された場合にも同様の方法が適用可能と考えられる。

特開２０１７－１１３８５３号公報 特開２０１８－１２２４１１号公報 特開２０１４－２３１１１０号公報 国際公開第２０１９／０６５４２５号

特許文献３では、コネクタの位置および姿勢をカメラによって認識して、２つの把持指で略直方体状のコネクタの向かい合う側面を把持する。しかし、コネクタの形状が略直方体状でないことなどにより、コネクタの向きを一定にして把持するのが難しいことがある。その場合は把持後に何らかの方法でコネクタの向きをコネクタ挿入孔に合わせることになる。最も簡明な方法は、把持したコネクタの向きをカメラ等によって認識し、ロボットの手首関節の動作によりハンド全体を回転させて、コネクタの向きをコネクタ挿入孔に合わせることである。しかし、この方法ではハンドが大きく動くため、ある程度大きな作業空間を要するという問題があった。特に、細い線状物をハンドリングする場合には細かな作業のために作業空間の大きさに制約されることが多く、ハンド全体を回転させるのが難しいことがあった。

本発明は、上記を考慮してなされたものであり、より狭い作業空間の中でも、線状物の周方向の向き、つまり長手方向を軸とする回転の向きを変化させることが可能な線状物ハンドリング方法、ロボットハンドおよびロボットハンドシステムを提供することを目的とする。

上記課題に対し、本発明の線状物ハンドリング方法では、一対の把持面で線状物を挟持し、把持面同士を互いにスライドさせることで線状物をその長手方向を軸として回転させる。

具体体には、本発明の線状物ハンドリング方法は、ロボットハンドの第１指部が備える第１把持面と第２指部が備える第２把持面とで線状物を挟持する把持工程と、前記第１把持面と前記第２把持面によって前記線状物を挟持した状態で、該第１把持面と該第２把持面とを相対的にスライドさせることにより、該線状物をその長手方向を軸として回転させる転動工程とを有する。

ここで、線状物とはワイヤ、ケーブル、チューブその他の線状の物をいい、先端にコネクタ等が装着された状態のものも含む。スライドとは、第１把持面と第２把持面とを面方向に移動させることをいう。このとき、第１把持面と第２把持面を平行にして、両把持面の距離を一定に保ちながらスライドさせてもよいし、第１把持面と第２把持面の成す角度を任意の角度にして、線状物の把持位置における第１把持面と第２把持面との距離を一定に保ちながらスライドさせてもよい。第１把持面と第２把持面とを相対的にスライドさせるには、第１把持面をスライドさせてもよいし、第２把持面をスライドさせてもよいし、第１把持面および第２把持面の両方をスライドさせてもよい。

この方法により、線状物の周方向の向き、つまり線状物の長手方向を軸とする回転の向きを所要の向きとすることが可能となる。そして、第１指部および第２指部の動作によって線状物を転動させるので大きな作業空間を必要としない。

好ましくは、前記転動工程において、前記第１把持面と前記第２把持面とを相対的に、前記線状物の長手方向と直交する方向にスライドさせる。

好ましくは、前記第１指部が３以上の関節を備え、前記第２指部が１以上の関節を備える。関節数と自由度は等しいものとする。これにより、第２指部が静止した状態でも、線状物を挟持した状態で、第１把持面を第２把持面に対して任意の角度にしてスライドさせることができる他、決められた大きさの作業空間内で第１把持面と第２把持面の相対的な変位量をより大きくすることができる。

あるいは、好ましくは、前記ロボットハンドは第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを備え、前記第１アクチュエータの動作により、前記第１指部と前記第２指部との間隔を増減可能であり、前記第２アクチュエータの動作により、前記第１指部と前記第２指部との間隔を一定にした状態で、前記第１把持面と前記第２把持面とを相対的にスライド可能である。さらに好ましくは、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータが直動アクチュエータである。これにより、ロボットハンドをさらに小型化し、より狭い作業空間内で線状物をその長手方向を軸として回転できる。

好ましくは、前記第１把持面および前記第２把持面は、前記線状物と接する領域に弾性体を備える。第１把持面または第２把持面が圧力センサを備える場合は、その圧力センサの表面材として弾性体を用いてもよい。これにより、線状物を転動させる際に、第１把持面および第２把持面と線状物との間で滑りが生じにくい。

好ましくは、上記線状物ハンドリング方法は、前記転動工程の前、後または前後に、前記線状物を撮像して取得した画像に基づいて前記線状物の把持状況を認識する工程をさらに有する。ここで線状物の把持状況とは、把持された線状物の第１把持面または第２把持面上での位置（把持位置）、長手方向を軸とする回転の向き、把持した線状物が１本であるか否か、把持面の長手方向に対する線状物の長手方向の角度等の各種情報のことをいう。

好ましくは、上記線状物ハンドリング方法は、前記転動工程の前に、前記第１把持面および前記第２把持面によって挟持された前記線状物を第１画像として撮像する第１撮像工程と、前記第１画像に基づいて前記線状物の挟持位置および／または長手方向を軸とする回転の向きを算出する演算工程とをさらに有する。

さらに好ましくは、前記演算工程は、前記第１画像に基づいて前記線状物の長手方向を軸とする回転の向きを算出した後、前記回転の向きを所要の向きとするための前記スライドの所要スライド量をさらに算出する。これにより、把持した線状物の周方向の向きが一定しなくても、これを所要の向きに合わせることが容易になる。

また、好ましくは、上記線状物ハンドリング方法は、前記転動工程の後に、前記第１把持面および前記第２把持面によって挟持された前記線状物を第２画像として撮像する第２撮像工程と、前記第２画像に基づいて前記線状物の長手方向を軸とする回転の向きを算出し、前記回転の向きが所要の向きと一致しているか否かを判定する判定工程とをさらに有する。これにより、線状物の周方向の向きが、所要の向きに至ったか否かを確実に判断できる。

あるいは、さらに好ましくは、上記線状物ハンドリング方法は、前記演算工程の後に、前記転動工程と、前記第１把持面および前記第２把持面によって挟持された前記線状物を第２画像として撮像する第２撮像工程と、前記第２画像を解析して、前記線状物の長手方向を軸とする回転の向きを算出し、前記回転の向きが所要の向きと一致しているか否かを判定する判定工程とを、前記回転の向きが前記所要の向きと一致するまで繰り返す。これにより、把持する線状物の径が不明な場合でも、線状物の周方向の向きを所要の向きに合わせることができる。

好ましくは、上記線状物ハンドリング方法は、前記第１把持面および／または前記第２把持面に、前記スライドの方向における圧力分布を検知可能な圧力センサが設けられ、前記転動工程の前、後または前後に、前記圧力センサによって前記線状物の把持状況を取得する工程をさらに有する。ここで線状物の把持状況とは、把持された線状物の第１把持面または第２把持面上での位置（把持位置）、把持した線状物が１本であるか否か、把持面の長手方向に対する線状物の長手方向の角度、把持した線状物が段差や曲がりを有する場合の把持圧力プロファイル等の各種情報のことをいう。より好ましくは、上記線状物ハンドリング方法は、前記転動工程の前に、前記圧力センサによって前記線状物の転動前位置を取得する工程をさらに有する。

好ましくは、上記線状物ハンドリング方法は、前記把持工程の後に、前記第１把持面と前記第２把持面によって挟持された前記線状物の本数が所要の本数であるか該所要の本数より多いかを確認する工程と、前記把持工程で前記所要の本数より多い前記線状物が挟持されていたことが確認された場合には、前記第１把持面と前記第２把持面によって複数の前記線状物を挟持した状態で、該第１把持面を該第２把持面に対して相対的にスライドさせることにより、前記線状物の内前記所要の本数を残して他の前記線状物をふるい落とす選択工程とをさらに有する。１本の線状物を転動させてその周方向の向きを所要の向きと一致させる場合は、所要の本数は１本である。

より好ましくは、前記選択工程は、前記第１把持面と前記第２把持面の成す角度を変化させて、該第１把持面を該第２把持面に対して相対的にスライドさせることにより、挟持された複数の前記線状物相互の間隔を広げる工程を含む。この方法により、余分の線状物を迅速にふるい落とすことができる。

本発明の線状物転動ロボットハンドは、第１把持面を備える第１指部と、第２把持面を備える第２指部とを有し、前記第１把持面および前記第２把持面の間隔を増減するように前記第１把持面および前記第２把持面を相対的に移動して線状物を挟持する挟持制御手段と、前記第１把持面および前記第２把持面で前記線状物を挟持した状態で、前記第１把持面および前記第２把持面を相対的にスライドさせることにより、前記線状物をその長手方向を軸として回転させるスライド手段とを備える。

好ましくは、前記第１指部は３以上の関節を備え、前記第２指部は１以上の関節を備える。

あるいは、好ましくは、前記挟持制御手段およびスライド手段は、それぞれ１つのアクチュエータで構成される。さらに好ましくは、前記各アクチュエータは、直動アクチュエータである。

本発明のロボットハンドシステムは、第１把持面を備えた第１指部と、第２把持面を備えた第２指部と、前記第１把持面と前記第２把持面とを互いに接近させて線状物を挟持可能とする挟持制御手段と、前記第１把持面と前記第２把持面とによって前記線状物を挟持した状態で該第１把持面を該第２把持面に対して相対的に、該線状物の長手方向と直交する方向にスライド可能とするスライド手段と、前記第１把持面および／または前記第２把持面に設けられ、前記スライドの方向における圧力分布を検知可能な圧力センサと、を有するロボットハンドと、前記第１把持面および前記第２把持面によって挟持された前記線状物を第１画像として撮像可能なカメラと、前記第１画像に基づいて前記線状物の把持状況を認識する演算部とを有する。

この構成により、線状物の長手方向を軸とする回転の向きを所要の向きとすることが可能となり、第１指部および第２指部の動作によって線状物を転動させるために、大きな作業空間を必要としない。

本発明の線状物ハンドリング方法によれば、線状物を転動させて、線状物をその長手方向を軸として転動させることができる。そして、第１指部および第２指部の動作によって線状物を転動させるので、ハンド全体を回転させるのに比べて、大きな作業空間を必要としない。また、本発明のロボットハンドシステムによれば、大きな作業空間を必要としないで、線状物を転動させて、線状物の長手方向を軸とする回転の向きを所要の向きとすることが可能となる。

第１実施形態で実施する線状物のハンドリング内容を説明するための図である。 第１実施形態の設備全体の構成を示す図である。 第１実施形態のロボットハンドの構成を示す図である。 第１実施形態の第２把持面に設けられた圧力センサを示す図である。 第１実施形態の線状物のハンドリング方法のフロー図である。 線状物の周方向の向きおよび第２把持面上の位置の変化を説明するための図である。 転動工程におけるロボットハンドのリンク形状の変化を示す図である。 圧力センサの出力から複数本の線状物を把持したことを検出する方法を説明するための図である。 余分の線状物をふるい落とす方法を説明するための図である。 複数本の線状物を把持したときに、線状物同士の距離を広げる方法を説明するための図である。 第１実施形態のロボットハンドの斜視図である。 第１実施形態の第２把持面に設けられた圧力センサの構造例を示す図である。 第２実施形態のロボットハンドの構成を示す図である。 第２実施形態のロボットハンドの斜視図である。

本発明の第１実施形態である線状物ハンドリング方法およびロボットハンドシステムを図１～１２に基づいて説明する。

本実施形態では、先端部の長手方向を軸とする回転の向き（以下において「周方向の向き」という）を有する線状物の先端を挿入孔に挿入する場合を説明する。線状物が周方向の向きを有するとは、線状物の長手方向に垂直な断面形状が円形ではなく異方的であることをいう。

図１を参照して、線状物６０はワイヤ６１とその先端に装着されたコネクタ６２からなり、コネクタ６２の形状により、先端部が周方向の向きを有する。このような場合、線状物６０を周方向に回転させてコネクタ６２と挿入孔６５の周方向の向きを合わせ、かつコネクタの長手方向の中心線を挿入孔の中心に向かうよう合わせて、コネクタを挿入孔に挿入する必要がある。ロボットハンドで線状物６０を把持してこの作業を行う場合、挿入孔座標系（Ｘ_ｆＹ_ｆＺ_ｆ）を基準とした挿入動作前の線状物の先端の位置と姿勢を表すパラメータ（Ｘ_wＹ_wＺ_wΘ_w）との関係が既知であれば、線状物の周方向および長手方向の向きが挿入孔に対して所要の向きになるようにすればよい。

図２を参照して、本実施形態に用いる設備の全体は、垂直多関節型のロボット１０とカメラ５５からなる。ロボット１０のアームの先端１１にはロボットハンド２０（以下において単に「ハンド」という）が装着されている。ハンド２０が線状物６０を把持して、その先端を挿入孔６５に挿入する。ロボット１０は演算部１４を有する。演算部１４は順運動学、逆運動学の各種演算を行い、ハンド２０を含めたロボット全体を制御する。ハンド２０、カメラ５５および演算部１４が本実施形態のロボットハンドシステムを構成している。

図２においてロボット１０は垂直多関節型であるが、ロボットはこれには限られず、線状物６０を把持し、ハンド２０を所要の向きに調整して挿入孔の前に移動させ、線状物の先端を挿入孔に挿入可能とするロボットであればよい。

図３を参照して、本実施形態のハンド２０は、基部２１、第１指部３０、第２指部４０を有する。ハンド２０は基部２１をロボットアームの先端（図２の１１）に取り付けて用いられる。図３中のＸ_ｈＹ_ｈＺ_ｈはハンドの基部２１を基準とするハンド座標系を示している。図３中のＸ_ｔＹ_ｔＺ_ｔは第２指部が先端に備える第２把持面を基準とする第２把持面座標系を示している。

第１指部３０は、リンク３２の基端側が基部２１に固定され（固定端３１）、リンク３２とリンク３４を連結する第１関節３３と、リンク３４とリンク３６を連結する第２関節３５と、リンク３６とリンク３８を連結する第３関節３７を有し、先端部に第１把持面３９が設けられている。第１関節３３は、リンク３２とリンク３４の挟むリンク間角度θ_１を増減するように回転運動する。第２関節３５は、リンク３４とリンク３６のリンク間角度θ_２を増減するように回転運動する。第３関節３７は、リンク３６とリンク３８のリンク間角度θ_３を増減するように回転運動する。各関節の駆動機構は電動サーボ駆動とすることが好ましい。後述するトルク制御が容易だからである。

第１指部３０は先端部に第１把持面３９を備える。第１把持面は平面である。第１把持面は、好ましくは、線状物６０を把持して転動させるときに線状物と接する領域に弾性体を備える。線状物を転動させるときに滑りが生じにくいためである。

第２指部４０は、リンク４２の基端側が基部２１に固定され（固定端４１）、リンク４２とリンク４４を連結する第４関節４３を有する。第４関節４３は、リンク４２とリンク４４の挟むリンク間角度θ_４を増減するように回転運動する。第４関節の駆動機構は電動サーボ駆動とすることが好ましい。後述するトルク制御が容易だからである。

第２指部４０は先端部に第２把持面４９を備える。第２把持面は平面である。ハンド座標系（Ｘ_ｈＹ_ｈＺ_ｈ）と第２把持面座標系（Ｘ_ｔＹ_ｔＺ_ｔ）の変換は、第４関節４３の回転角やリンク４２、４４の長さに基づいて、容易に行うことができる。

図４を参照して、第２把持面４９には、圧力センサ５０が設けられている。圧力センサ５０は、圧力を検知する要素５１が把持面の長手方向に配列され、当該方向での圧力分布が検知可能な「１次元」圧力センサである。圧力センサ５０は、ハンド２０が線状物６０を把持したときに作用する圧力を検知して、その分布を取得する。これにより把持した線状物の第２把持面上での位置を知ることができる。圧力センサは、この他にも、把持した線状物の数が１本であるか否か等の線状物の把持状況を認識することにも利用できる。

圧力センサ５０の種類は特に限定されず、導電性ゴム型、導電性ペイント型、光導波路型など、各種公知のセンサを用いることができる。圧力センサは第２把持面内の圧力分布が検知可能な「２次元」圧力センサであってもよいが、把持対象が線状物である場合、線状物の長手方向と垂直な向きでの圧力分布を検知することができれば、線状物の把持位置を把握することができるため、「１次元」圧力センサを用いる方が装置設計が容易となるので好ましい。「２次元」圧力センサを用いる場合、把持面の長手方向に対する線状物の長手方向の角度や、把持した線状物が段差や曲がりを有する場合は、把持圧力プロファイルの情報を得ることができる。なお、圧力センサは第２把持面でなく第１把持面に設けられていてもよい。さらに、第１把持面および第２把持面の両方に設けられていることが好ましい。理由は後述する。

線状物の把持位置を精確に検出し、または、把持している線状物の本数を精確に検出するためには、把持する線状物の直径が小さいほど、圧力センサの分解能が高いことが要求される。圧力センサの好ましい例として、導電性ゴムの両面にライン状電極群を有し、２つのライン状電極群が互いに斜交してマトリクスを形成しているものが挙げられる。図１２を参照して、この圧力センサ８０は、導電性ゴム（図示せず）を挟んで、把持面の長手方向（Ｘ_ｔ方向）に平行な第１ライン状電極群８１と、これと交差する第２ライン状電極群８２を備える。第２ライン状電極群はＺ_ｔ方向からわずかに斜行して、第１ライン状電極群と斜交している。圧力センサの分解能は通常ライン状電極の間隔によって決まるが、第２ライン状電極群を斜行させることによって分解能を上げることができる。図１２では、第１ライン状電極群を２本のライン状電極で構成することによって、Ｘ_ｔ方向の分解能が第２ライン状電極群の電極間隔の約１／２となっている（図１２中のＲ）。したがって、より精確な線状物の把持状況を検出するためには、第１ライン状電極に対して第２ライン状電極を垂直に配置するよりも斜交させて配置することが好ましい。

第２把持面４９は、好ましくは、線状物６０を把持して転動させるときに線状物と接する領域に弾性体を備える。線状物を転動させるときに滑りが生じにくいためである。また、例えば、表面に微小な突起が形成された線状物を挟持する場合、第２把持面４９が弾性体を備えていなければ、第２把持面と接触する突起先端部だけを圧力センサ５０が検出する。これに対して、第２把持面４９が弾性体を備えることにより、突起先端部だけでなく、線状物全体の形状に応じた圧力分布を検出できる。第２把持面が備える弾性体は、圧力センサの表面材として用いられた弾性体であってもよい。

第１把持面３９と第２把持面４９は、第１ないし第４関節の動作によって、平行にして対向させた状態で、互いに接近または遠ざかる向きに動作可能である。これにより、第１把持面と第２把持面を平行にして線状物を挟持することができる。本実施形態では第１ないし第４関節が演算部１４とともに挟持制御手段を構成している。

第１把持面３９と第２把持面４９は、第１ないし第４関節の動作によって、線状物を挟持した状態で、把持面の長手方向（図３のＸ_ｔ方向）に相対的にスライドすることができる。第１把持面と第２把持面を相対的にスライドさせるには、一方の把持面を固定して他方の把持面のみをスライドさせてもよいし、第１および第２把持面の両方をスライドさせてもよい。以下において、第１把持面と第２把持面を相対的にスライドさせることを単に「把持面をスライドさせる」という。線状物６０を、その長手方向に直交する方向から、つまり図３において線状物の長手方向がＺ_ｔ方向となるようにして把持した状態で把持面をスライドさせることにより、線状物が長手方向を軸として回転し、線状物の周方向の向きが変化する。本実施形態では第１ないし第４関節が演算部１４とともにスライド手段を構成している。

第１把持面３９と第２把持面４９は、第１ないし第４関節の動作によって、両把持面の成す角を変化させることができる。また、線状物を転動させるにあたって、第１把持面と第２把持面の成す角度を任意の角度にして、線状物の把持位置における第１把持面と第２把持面との距離を一定に保ちながらスライドさせることができる。ただし、任意の角度といっても、両把持面の基端側または先端側同士がぶつからない限度において、任意の角度にすることができる。

ここで、指部の関節の数について整理しておく。第１指部３０と第２指部４０にそれぞれ１つずつの関節があれば、第１把持面３９と第２把持面４９で挟持した線状物６０を転動させることが可能である。関節の数をさらに増やすことによって、作業空間の大きさが同じであっても、第１把持面と第２把持面の相対的な変位量をより大きくでき、すなわち線状物をより大きく転動できる。

片方の指部、例えば第２指部４０が関節を有しない場合でも、第１指部３０に３関節があれば線状物６０を転動可能である。また、第１指部３０に３関節があれば、第１把持面３９と第２把持面４９の成す角度を変化させて線状物を転動できるので、後述する余分な線状物のふるい落とし操作を迅速に行うことができる。本実施形態のように、第１指部が３関節、第２指部が１関節を有する場合は、第１把持面と第２把持面の相対的な変位量を大きくできるとともに（後述する図７を参照）、把持した線状物の周方向の向きを一定に保ちながら、ハンド座標系での把持位置を移動したり、把持した線状物を平行にスライド動作範囲以外の位置に移動させたりするなど、より複雑な制御が可能となる。好ましくは、第１指部および第２指部がそれぞれ３以上の関節を有する。これにより人間の手指と同様の複雑な動きが可能となる。一方、好ましくは、第１指部および第２指部の関節の数は４以下である。関節の数が多すぎると逆運動学計算が複雑になり、計算に時間がかかるからである。

また、第１指部３０または第２指部４０に、関節とともに、直動アクチュエータによる駆動機構を設けてもよい。回転動作を行う関節と直動アクチュエータを組み合わせることによって、ハンド２０を小型化できる。

図１１に本実施形態のハンド２０の設計例を示す。この設計では、第１指部３０が備える第３関節３７と第２指部４０が備える第４関節４３は、直動アクチュエータ７０とクランク機構７１を組み合わせることによって回転する。これにより、第１把持面３９および第２把持面４９の近傍からモータをなくし、細かな作業を容易にしている。

カメラ５５はハンド２０が把持した線状物６０の先端部を撮像する。好ましくは、カメラ５５として３次元計測が可能な３次元カメラを用いる。撮像の１つの目的は、カメラが撮像した画像の解析によって、線状物の周方向の向きを算出することである。したがって、例えば、把持した線状物をカメラの前に移動させて、常に先端をまっすぐカメラの光軸に向けて撮像するのであれば、通常のカメラを用いても線状物先端の周方向の向きを算出できる。カメラ５５として３次元計測が可能な３次元カメラを採用すれば、線状物を斜め方向から撮像しても、その周方向の向きを算出できるので、撮像時の線状物およびハンド２０の位置の制約が緩くなるので好ましい。また、特に把持対象の線状物が柔軟物である場合、ロボットハンドで把持した領域から先端側に向かって、線状物が曲がっている場合がある。この場合は、カメラで撮像した画像から、線状物の先端の位置と、線状物の先端の向きを計測し、ロボットハンドを用いて目標とする挿入孔の向きに線状物の向きを一致させて、挿入孔に線状物を挿入させることができる。

演算部１４はロボット１０全体の動作を制御する他、カメラ５５が撮像した画像を解析して、線状物６０の把持状況を認識する。演算部は例えば、線状物の把持位置、把持面の長手方向に対する線状物の長手方向の角度、線状物の先端の位置、先端の向き、線状物先端部の周方向の向き等を必要に応じて算出し、把持した線状物の数が１本であるか否か、線状物の長手方向が把持面の長手方向と直交しているか否か等を確認する。線状物の周方向の向き等は、第２把持面座標系で算出すれば、ハンド座標系に変換できる。

次に本実施形態の線状物ハンドリング方法を説明する。

図５に本実施形態の方法のフローを示す。まずハンド２０で線状物６０を把持し（Ｓ１）、把持した線状物を撮像して第１画像を取得し（Ｓ２）、第１画像に基づいて線状物の周方向の向きを算出して所要スライド量を求め（Ｓ３）、圧力センサ５０により線状物の転動前位置を取得し（Ｓ４）、把持面を所要スライド量だけスライドして線状物を転動し（Ｓ５）、スライド完了後に、圧力センサにより線状物の転動後位置を取得して線状物と把持面の間の滑りの有無を確認し（Ｓ６）、転動後の線状物を撮像して第２画像を取得し（Ｓ７）、第２画像に基づいて線状物の周方向の向きを確認し（Ｓ８）、線状物を挿入孔前へ移動させ（Ｓ９）、線状物の先端を挿入孔に挿入する（Ｓ１０）。以下に各工程の詳細を説明する。

（Ｓ１）把持工程では、ハンド２０で、線状物６０を、先端から少し離れた位置で、断面が実質的に一様な部分を、線状物の長手方向と直交する方向から把持する。先端から少し離れた位置とは、線状物の少なくとも挿入孔６５に挿入する先端部分を除いた部分をいう。 断面が実質的に一様であるとは、線状物を２つの把持面で挟持して長手方向と直交する方向に転動させたときに、線状物の長手方向が変化しない程度に断面が一様であることをいい、例えば表面に凹凸模様が形成されていて、断面が厳密には一様でない場合を含む。ワイヤ６１の先端にコネクタ６２が装着されているような場合は、コネクタとワイヤにまたがって把持するのではなく、断面が一様なワイヤ６１の部分を把持する。ここで線状物の長手方向とは把持位置における線状物の長手方向であり、これに直交する方向から把持するとは、線状物の当該長手方向と第１および第２把持面の長手方向（図３のＸｔ方向）が直交するように把持することを意味する。

線状物６０が長手方向を一定にして供給される場合は、その長手方向に直交する方向からハンド２０で把持すればよい。線状物６０が供給される際に長手方向が一定しない場合は、例えば、３次元カメラ等の視覚センサによって線状物の３次元形状を計測し、把持位置と把持方向を決定することができる。

具体的な把持動作は例えば次のとおりである。線状物６０の長手方向が一定でない場合は、まず、３次元カメラ等により線状物６０を計測して、線状物上の把持位置と、把持位置における線状物の長手方向を求める。第１把持面３９と第２把持面４９を略平行に保ちながら線状物の幅より少し広く開く。ロボット１０を動作させて、ハンド２０を線状物に向けて線状物の近くに移動させ、線状物が第１把持面３９と第２把持面４９の間に入るようにハンドを前進させる。線状物が両把持面の間に入ったら、両把持面の平行を保ちながら間隔を狭めていって、線状物を挟持する。

ハンド２０による線状物６０の把持動作は、好ましくはトルク制御によって行われる。具体的には例えば次のとおりである。トルク制御とは、関節を回転させる、または回転させようとするトルクを一定に維持する制御である。第１関節３３のモータをトルク制御しながら、第１把持面と第２把持面の間隔を狭める方向に回転させる。各関節の回転角制御により、把持面の間隔を狭めるためには逆運動学計算を用いる。すなわち、所与の把持面間隔ｄと把持面のなす角に対し、第１～第３関節それぞれの回転位置角θ_１～θ_３は自由度ｎ＝３－２＝１の拘束条件を満たしながら運動できる。言い換えるとθ_ｉ＝ｆ_ｉ（ｄ，θ）を満たす関係式ｆ_ｉ（ｉ＝１～３）を求めることができ、それにより各関節の位置制御を行う。位置制御とは、関節の回転位置（角度）を一定にする制御であり、関節が目標位置まで到達した後は、その位置を維持する。第１把持面３９と第２把持面４９によって線状物６０が挟持されると、第１関節３３のトルクと反力が釣り合った時点で第１関節は回転を停止し、第１関節に追随する第２関節３５、第３関節３７および第４関節４３も停止する。その後は、第１関節がトルク制御されているので、対象物を一定のトルクで把持した状態が維持される。トルク制御による把持動作の詳細は特許文献４に記載されている。

（Ｓ２）第１撮像工程において、ハンド２０に把持された線状物６０の先端をカメラ５５で撮像して第１画像を取得する。

（Ｓ３）演算工程において、演算部１４で第１画像を解析して、線状物６０先端の周方向の向きを算出する。第１画像の解析には、あらかじめコネクタの画像を記憶しておき、その記憶画像との画像マッチングなど各種公知の方法を用いることができる。線状物の周方向の向きは第２把持面座標系で求めればよい。

図６Ａを参照して、線状物６０先端のコネクタ６２を挿入孔６５に挿入する際に、挿入孔座標系のＸ_ｆ方向と第２把持面座標系のＸ_ｔ方向を一致させて挿入動作を行う場合について説明する。図６Ｂにおいて、線状物の周方向の向きが挿入孔の周方向の向きと角度φだけずれているとすると、線状物を反時計回りにφだけ回転させる必要がある。この所要回転量φと把持位置における線状物の半径ｒとから、線状物の周方向の向きを所要の向きとするための所要スライド量は２ｒφと求められる。

また、演算部１４は第１画像に基づいて、線状物の周方向の向きと同時に、線状物の把持位置を算出してもよい。ここで、線状物の把持位置とは把持された線状物の第２把持面４９上の位置であり、線状物の転動前位置である。

（Ｓ４）圧力センサ５０の検出したＸ_ｔ方向の圧力分布から線状物６０の転動前位置を取得する。図６Ｂでは、線状物の第２把持面４９上の位置は、Ｘ_ｔ＝Ｘ_０である。なお、このとき、線状物の軸方向の中心線はＺ_ｔ方向に平行で、（Ｘ_ｔ，Ｙ_ｔ）＝（Ｘ_０，ｒ／２）となる。なお、演算工程（Ｓ３）で線状物の転動前位置を算出した場合は、圧力センサによる転動前位置の取得は省略してもよい。

以上によって、線状物６０の転動前の周方向の向きおよび位置が第２把持面座標系で求められた。

（Ｓ５）転動工程において、ハンド２０は線状物６０を把持した状態で、第１把持面３９および第２把持面４９を平行に維持しながら所要スライド量だけスライドさせる。このとき、トルクを一定に制御することで、挟持力によって変化する摩擦力も一定となり、線状物と把持面との間で滑りを生じにくくすることができる。所要スライド量だけスライドさせた後の線状物は、後述する把持面との間の滑りがなければ、周方向の向きが挿入孔６５と一致する。

転動工程におけるハンド２０のリンク形状の変化を図７に示した。図７Ａに示す転動前の状態から、線状物６０を時計回りに転動させるときは図７Ｂのように、反時計回りに転動させるときは図７Ｃのように第１指部３０および第２指部４０の形状が変化する。

（Ｓ６）転動後に、圧力センサ５０の検出したＸ_ｔ方向の圧力分布から線状物６０の転動後位置を取得する。次に、転動前位置と転動後位置の距離を所要スライド量と比較する。転動工程において、線状物と第２把持面の間で滑りが生じていなければ、転動前位置と転動後位置の距離は所要スライド量（２ｒφ）の半分になる。このとき、図６Ｂに示したように、転動後の線状物の第２把持面上の位置は、Ｘ_１＝Ｘ_０＋ｒφとなる。線状物６０と把持面との間に滑りが生じると、滑っている間はスライド量と線状物の位置の移動量が等しくなる。したがって、転動工程のどこかで線状物と把持面との間で滑りが生じた場合は、転動前位置と転動後位置の距離は所要スライド量の半分～１倍の間の値をとる。このことを利用して、転動前位置と転動後位置の距離を所要スライド量と比較することで、転動工程での滑りの有無を確認できる。

本実施形態では、第２把持面４９に圧力センサ５０が設けられているので、取得した転動前後の線状物６０の位置は、第２把持面上の位置である。したがって、線状物が第２把持面とは滑らないで、第１把持面３９との間でだけ滑っても、その滑りが生じたことを検知できない。圧力センサを第１把持面および第２把持面の両方に設ければ、線状物がどちらの把持面と滑った場合でも検知できる。

なお、滑りが生じないことが確かな場合は、転動後位置の取得（Ｓ６）は省略できる。本発明者らは、第１把持面３９および第２把持面４９に弾性材を設け、前述のトルク制御を用いて、線状物６０の材質に応じて適切な把持力を設定すれば、転動の際に滑りがほとんど発生しないことを実験で確認した。

（Ｓ７）転動が完了した後、第２撮像工程において、ハンド２０に把持された線状物６０の先端をカメラ５５で撮像して第２画像を取得する。

（Ｓ８）線状物の周方向の向きの判定工程において、演算部１４が第２画像を解析して、線状物６０先端の周方向の向きを算出する。これにより、線状物の周方向の向きが所要の向きになっているか否かを判定する。なお、この工程で転動後の線状物の周方向の向きを確認するときは、圧力センサ５０による滑り有無の確認（Ｓ６）は省略してもよい。さらに、滑りが生じないことが確かな場合は、この判定工程自体を省略することも可能である。

転動前後の線状物６０の位置から転動工程での滑りの発生を検出したときや（Ｓ６またはＳ８）、線状物の周方向の向きが所要の向きに到っていないことを確認したときは（Ｓ８）、その状態を転動前の状態とみなして、改めて転動工程（Ｓ５）を実施する。

（Ｓ９）以上の工程でコネクタ６２の周方向の向きを所要の向きに合わせた後、ロボット１０を動作させて、コネクタ６２の長手方向の中心線を挿入孔６５の中心に向けて、ハンド２０に把持した線状物を挿入孔６５の前まで移動する。なお、この挿入孔前への移動工程は転動工程（Ｓ５）と並行して実施してもよい。

（Ｓ１０）そして、コネクタ６２の先端を挿入孔６５に挿入する。

次に、本実施形態の線状物ハンドリング方法の変形例を説明する。

この方法では、上記把持工程（Ｓ１）、第１撮像工程（Ｓ２）の後、演算工程（Ｓ３）において、演算部１４は第１画像を解析して線状物６０先端の周方向の向きを算出するが、周方向の向きを所要の向きとするための所要スライド量を算出せず、その概算値である概算スライド量を取得する。概算スライド量は、第１画像から線状物のおおよその径を求めることによって算出してもよいし、予め定めておいた値を記憶装置から取得してもよい。

転動工程（Ｓ５）において、線状物６０を把持した状態で第１把持面３９および第２把持面４９を概算スライド量だけスライドさせる。そして、第２撮像工程（Ｓ７）で撮像した第２画像を、判定工程（Ｓ８）で演算部１４が解析して、線状物の周方向の向きが所要の向きになっているか否かを判定する。線状物の周方向の向きが所要の向きになっていれば、移動工程（Ｓ９）、挿入工程（Ｓ１０）へ進む。線状物の周方向の向きが所要の向きになっていなければ、さらに、転動工程（Ｓ５）、第２撮像工程（Ｓ７）、判定工程（Ｓ８）を繰り返し、これを線状物の周方向の向きが所要の向きになるまで続ける。

この方法は、様々な径の線状物が混在する中から１本を把持する場合など、線状物の径が正確に分からない場合に有用である。

次に、本実施形態の線状物ハンドリング方法の他の変形例を説明する。

この方法では、第１撮像工程（Ｓ２）で取得した第１画像において線状物６０の長手方向の向きが想定した向きから大きくずれていた場合に、スライド動作によって線状物の向きを修正する。

本実施形態のハンド２０では、把持面を長手方向（図３のＸｔ方向）にスライドさせるので、把持工程（Ｓ１）で線状物６０をその長手方向と直交する方向から把持する。しかし、把持の瞬間に線状物が動くなどして、線状物の長手方向と把持面の長手方向が直角からずれると、ハンド２０の把持面をスライドさせる方向（スライド方向）が線状物の長手方向から直交する方向からずれることになる。なお、以下において、把持面をスライドさせる方向を「スライド方向」といい、スライド方向が線状物の長手方向と直交する方向からずれることを単に「スライド方向がずれる」という。

スライド方向がずれている場合は、転動工程（Ｓ５）において、線状物と第１把持面および／または第２把持面との間で必ず滑りが発生する。滑り量が小さければ工程Ｓ６やＳ８で検出して、前述の方法で対処できる。なお、スライド方向がずれている場合は、転動工程（Ｓ５）において、線状物の長手方向へも滑りが発生する。線状物の長手方向への滑り量Ｌは、線状物の半径をｒ、線状物の軸周りの所要回転角をφ、スライド方向の線状物の長手方向と直交する方向からのずれ角をψとすると、Ｌ≦ｒφｔａｎψとなる。所要回転角φを最大のπ（＝１８０度）としても、この滑り量Ｌはずれ角ψが約１８度のときに高々Ｌ≒ｒ、ずれ角ψが約９度のときに高々Ｌ≒０．５ｒに過ぎず、この程度の滑りが生じても問題とはならない。

スライド方向のずれ角がさらに大きい場合は、スライド方向がずれたままの状態で把持面をスライドさせることによって、線状物の長手方向がスライド方向に直交する方向に近づくように、線状物の向きが変化する。本発明者らの実験によれば、ずれ角ψが約４０度の場合でも、把持面を５往復スライドさせることによってずれ角が１０度以下に変化した。

以上より、把持工程（Ｓ１）の後、第１撮像工程（Ｓ２）で取得した第１画像によって線状物６０の長手方向の向きが想定した向きから大きく、例えば１８度以上、ずれていると判明した場合は、スライド方向がずれたままの状態で把持面をスライドさせ、再び第１撮像工程（Ｓ２）から図５の工程フローに従って処理を続けることができる。なお、本変形例は、ハンドの構造によってスライド方向が限定されているか否かによらず適用できる。

次に、把持工程（Ｓ１）で複数の線状物が把持された場合に１本の線状物を選択する方法（ふるい落とし方法）を説明する。

線状物の供給方法によっては、把持工程で常に１本の線状物だけを把持するのが難しい場合がある。そこで、複数の線状物を把持した場合には、その中の１本だけを残して、余分な線状物をふるい落とす。

上記把持工程（Ｓ１）の後に、把持した線状物の本数が１本であるか２本以上であるかを確認する確認工程を実施する。確認の方法は特に限定されないが、例えば、上記第１撮像工程（Ｓ２）および演算工程（Ｓ３）を確認工程として、第１画像を解析することによって線状物の本数が１本であるか２本以上であるかを確認できる。

あるいは、把持した線状物の本数が１本であるか２本以上であるかは、第１把持面または第２把持面に圧力センサ５０が設けられている場合は、その出力によっても検出することができる。例えば、図８を参照して、圧力センサが検知した圧力が予め設定した閾値Ｔｈを超える箇所が複数ある場合（図８Ａ）、閾値Ｔｈを超える範囲が所定の長さより長い場合（図８Ｂ）に複数本の線状物を把持したと判断できる。また、例えば、圧力センサが検知した圧力分布曲線が２以上の極大値と１以上の極小値を有する場合に（図８Ｃ）、複数本の線状物を把持したと判断できる。また、例えば、複数の線状物を把持したときの圧力分布曲線を学習させて、人工知能により複数本の線状物を把持したか否かを判定してもよい。

好ましくは、把持した線状物の本数が１本、２本、または３本以上であることを確認して、３本以上であるときは第１把持面３９と第２把持面４９の間隔を広げて線状物を解放し、改めて把持工程（Ｓ１）を繰り返す。

複数の線状物が交差した状態で把持されていることが確認工程で判明した場合は、第１把持面３９と第２把持面４９の間隔を広げて線状物を解放し、改めて把持工程（Ｓ１）を繰り返せばよい。複数の線状物が交差した状態で把持されていることは、第１画像や圧力分布曲線から知ることができる。あるいは、第１指部３０および第２指部４０の関節をトルク制御して線状物を把持した場合は、把持した状態での第１把持面と第２把持面の間隔が線状物の径より大きいことによっても知ることができる。

次に、図９を参照して、複数本の線状物を把持した場合は、把持面をスライドさせることで、余分な線状物をふるい落とすことができる。図９において左側が把持面の先端側、右側が把持面の基端側であるとする。図９では、第１把持面３９を下、第２把持面４９を上にして描いたが、これには限られない。複数の線状物６０ａ，６０ｂを把持した場合（図９Ａ）、第１把持面３９を第２把持面４９に対して基端側にスライドさせることで、先端側にある余分な線状物６０ｂをふるい落とす（図９Ｂ）。このとき、ふるい落としに必要なスライド量は、前述の所要スライド量と同様に演算部１４によって算出される。あるいは、第１把持面または第２把持面に圧力センサ５０が設けられていれば、その出力を監視しながら把持面をスライドさせることで、余分な線状物６０ｂがふるい落とされたことを知ることができる。

図１０を参照して、本実施形態のように第１把持面３９と第２把持面４９の成す角を任意の角度にして把持面をスライドできる場合は、第１把持面と第２把持面の成す角度を変化させて把持面をスライドさせることで、余分な線状物のふるい落としを迅速に行うことができる。図１０において左側が把持面の先端側、右側が把持面の基端側であるとする。図１０では、第１把持面３９を下、第２把持面４９を上にして描いたが、これには限られない。複数の線状物６０ａ，６０ｂを把持した場合（図１０Ａ）、先端側を開くように第１把持面３９と第２把持面４９の成す角度を変化させ（図１０Ｂ）、第１把持面３９を第２把持面４９に対して基端側にスライドさせることで、基端側の線状物６０ａをさらに基端側に移動させる（図１０Ｃ）。次に基端側を開くように第１把持面３９と第２把持面４９の成す角度を変化させ（図１０Ｄ）、第１把持面３９を第２把持面４９に対して先端側にスライドさせることで、先端側の線状物６０ｂをさらに先端側に移動させる（図１０Ｅ）。第１把持面および第２把持面を平行に戻す（図１０Ｆ）。以上の操作によって、２本の線状物６０ａ、６０ｂの間隔が広げられた。その後は、図９の場合と同様に、第１把持面３９を第２把持面４９に対して基端側にスライドさせることで、先端側にある余分な線状物６０ｂがふるい落とされる（図１０Ｇ）。

複数の中から選択された１本の線状物６０ａは、図５に示したハンドリング方法によって、挿入孔６５に挿入される。そのため、選択された線状物６０ａはその長手方向に直交する方向から、つまり図３において線状物６０ａの長手方向がＺ_ｔ方向となるように把持されている必要がある。そのため、例えば、線状物６０を乱雑に積み上げられた山から把持する場合には、山の最も上方にある、あるいは最もハンド２０に近い線状物に対して、その長手方向に直交する方向から把持すればよい。これにより、ハンドの先端側に余分な線状物６０ｂをさらに把持したとしても、最も基端側にある線状物６０ａはその長手方向に直交する方向から把持された状態となる。

次に本発明の線状物ハンドリング方法およびロボットハンドシステムの第２実施形態を説明する。本実施形態では、ロボットハンドの構造が第１実施形態と異なり、その他は第１実施形態と同様である。第１実施形態と同様である部分の説明は省略する。

図１３を参照して、本実施形態のハンド９０は、第１指部９１と第２指部９４を有する。ハンド９０はロボットアームの先端に取り付けて用いられる。第１指部９１は、先端部に第１把持面９２を備える。第２指部９４は、先端部に第２把持面９５を備える。第１把持面９２および第２把持面９５には圧力センサが設けられていてもよい。また、第１把持面９２および第２把持面９５は、好ましくは、線状物６０を把持して転動させるときに線状物と接する領域に弾性体を備える。

第１指部９１は、第２指部９４との間隔を増減するように、第１アクチュエータである開閉アクチュエータ９３の動作によって、第１把持面９２と垂直な方向（Ｙ_ｈ方向）に移動可能である。開閉アクチュエータ９３は本実施形態における挟持制御手段である。本実施形態では、第１アクチュエータは直動アクチュエータであり、第１指部に設けられている。ただし、開閉アクチュエータ９３は、回転アクチュエータであってもよい。好ましくは、径が異なる線状物に対応して間隔を調整できる直動アクチュエータを用いる。なお、開閉アクチュエータ９３は、第１把持面と第２把持面との間隔を増減するように駆動すればよく、第１指部と第２指部のどちらの側に設けられていてもよい。

第２指部９４は、第２アクチュエータであるスライドアクチュエータ９６の動作によって、第１指部９１との間隔を一定にした状態で、第２把持面９５を第１把持面９２に対して、線状物６０の長手方向（Ｚ_ｈ）と直交する方向（把持面の長手方向、Ｘ_ｈ）にスライド可能である。スライドアクチュエータ９６が本実施形態におけるスライド手段である。本実施形態では、第２アクチュエータ９６は第１アクチュエータが設けられていない第２指部に設けられている。なお、スライドアクチュエータ９６は、第１把持面と第２把持面とを相対的にスライドさせればよく、第１指部と第２指部のどちらの側に設けられていてもよい。このように、第２実施形態は、第１実施形態よりも関節が少ないため、第１実施形態よりも小型化できるため、狭いスペースで線状物のハンドリングが可能である。

図１４に本実施形態のハンド９０の設計例を示す。この設計では、図１４Ａを参照して、第１指部９１が第１アクチュエータ９３として１つの直動アクチュエータを備え、第１アクチュエータ９３を動作させることによって、第２指部９４との間隔を増減させる。また、図１４Ｂを参照して、第２指部９４は第２アクチュエータ９６として他の１つの直動アクチュエータを備え、第２アクチュエータ９６を動作させることによって、第１把持面９２と第２把持面９５とを相対的にスライドさせる。この設計により、ハンド９０は図１１に示したハンド２０と比較してより一層小型化されている。また、ハンド９０では把持面をスライドさせるときに第１指部９１および第２指部９４が動く範囲が狭いため、より狭い作業空間で線状物を転動させて、線状物の周方向の向きを変えることができる。

本実施形態の線状物ハンドリング方法は、第１実施形態と同様に行うことができる。すなわち、図５のフローに従って、ハンド９０で線状物６０を把持し（Ｓ１）、把持した線状物を撮像して第１画像を取得し（Ｓ２）、第１画像に基づいて線状物の周方向の向きを算出して所要スライド量を求め（Ｓ３）、圧力センサにより線状物の転動前位置を取得し（Ｓ４）、把持面を所要スライド量だけスライドして線状物を転動し（Ｓ５）、スライド完了後に、圧力センサにより線状物の転動後位置を取得して線状物と把持面の間の滑りの有無を確認し（Ｓ６）、転動後の線状物を撮像して第２画像を取得し（Ｓ７）、第２画像に基づいて線状物の周方向の向きを確認し（Ｓ８）、線状物を挿入孔前へ移動させ（Ｓ９）、線状物の先端を挿入孔に挿入する（Ｓ１０）。ただし、ハンド９０の構造が第１実施形態のハンド２０と異なるため、把持工程（Ｓ１）や転動工程（Ｓ５）における指部の動作方法が異なる。

把持工程（Ｓ１）については、ハンド９０の構造が第１実施形態のハンド２０と異なるため、第１指部９１および第２指部９４を回転関節ではなく、開閉アクチュエータ９３を動作させて線状物６０を把持する。具体的には、３次元カメラ等により線状物６０上の把持位置と、把持位置における線状物の長手方向を求めた後、開閉アクチュエータ９３を動作させて、第１把持面９２と第２把持面９５を平行に保ちながら線状物の幅より少し広く開く。ハンド９０を線状物に向けて線状物の近くに移動させ、線状物が第１把持面９２と第２把持面９５の間に入るようにハンド９０を前進させる。線状物が両把持面の間に入ったら、開閉アクチュエータ９３を動作させて、両把持面の平行を保ちながら間隔を狭めていって、線状物を挟持する。

転動工程（Ｓ５）については、スライドアクチュエータ９６の動作によって、第１指部９１を動かすことなく、第２把持面９５を第１把持面９２に対してスライドさせて、線状物６０を転動させる。

上記第１および第２実施形態でハンドリングする線状物６０は、把持位置における断面形状が円形であることが好ましいが、それには限られない。線状物の断面形状は、把持面をスライドさせたときに、把持面との間に滑りを生じたとしても転動する形状であればよい。ただし、把持した線状物の回転の向きを所要の向きとするための所要スライド量を算出する場合、線状物の断面形状は、把持面をスライドさせたときに、把持面との間に滑りを生じない形状が好ましい。例えば、断面形状が楕円、卵型などの曲線で囲まれた凸図形や、角が丸い凸多角形であってもよい。また、断面形状が鋭利な角を有する場合でも、すべての内角が９０度以上であればよい。また、線状物が条溝を有していてもよい。一般には、断面形状が凸図形でない場合でも、断面形状内の点をすべて含み面積が最小の凸図形（凸包図形）の輪郭が曲線のみから構成されるか、当該輪郭が鋭利な角を有する場合はそのすべての内角が９０度以上であればよい。

上記第１および第２実施形態は、線状物の直径が２０ｍｍ以下の線状物をハンドリングするのに適している。線状物の周方向の向きを所要の向きにするためには、最大で線状物を１８０度回転させる。線状物の直径が２０ｍｍを超えると、所要スライド量が最大で約６２．８ｍｍ超と大きくなり、狭い作業空間内で線状物の周方向の向きを変化させられるという本発明のメリットが小さくなるからである。一方、本実施形態は、線状物の直径が０．５ｍｍ以上の線状物をハンドリングするのに適している。線状物の直径が０．５ｍｍ未満であると、線状物の周方向の向きを１度回転させるためのスライド量が約９μｍ未満となり、スライド量の精度の確保が難しくなるからである。

本発明は上記の実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、線状物を孔に挿入せずに、所要の周方向の向きで並べたり、加工器具の加工位置に移動させたりすることも考えられる。

また、例えば、上述のふるい落とし方法は、把持された複数の線状物から１本の線状物を選択する場合に限らず、複数の線状物を選択して残す場合にも用いることができる。挟持された線状物が所要の本数であるか所要の本数より多いかを確認し、所要の本数より多い線状物が挟持されていたことが確認された場合には、上述のふるい落とし方法によって余分な線状物をふるい落とすことができる。この方法は、把持した線状物の周方向の向きを制御する必要はないが、線状物の供給方法等によって、把持する線状物の本数を制御できない場合などにメリットがある。

１０ ロボット
１１ アーム先端部
１４ 演算部
２０ ロボットハンド
２１ ロボットハンドの基部
３０ 第１指部
３１ 第１指部の固定端
３２、３４、３６、３８ リンク
３３、３５、３７ 回転関節
３９ 第１把持面
４０ 第２指部
４１ 第２指部の固定端
４２、４４ リンク
４３ 回転関節
４９ 第２把持面
５０ 圧力センサ
５１ 圧力を検知する要素
５５ カメラ
６０ 線状物
６１ ワイヤ
６２ コネクタ（線状物先端部）
６５ 挿入孔
７０ 直動アクチュエータ
７１ クランク機構
８０ 圧力センサ
８１ 第１ライン状電極群
８２ 第２ライン状電極群
９０ ロボットハンド
９１ 第１指部
９２ 第１把持面
９３ 開閉アクチュエータ（第１アクチュエータ）
９４ 第２指部
９５ 第２把持面
９６ スライドアクチュエータ（第２クチュエータ）
φ 所要回転量
ψ スライド方向のずれ角
Ｌ 線状物の長手方向への滑り量
ｒ 線状物の把持位置での半径
θ リンク間角度
Ｘ_ｆＹ_ｆＺ_ｆ 挿入孔座標系
Ｘ_ｈＹ_ｈＺ_ｈ ハンド座標系
Ｘ_ｔＹ_ｔＺ_ｔ 第２把持面座標系

Claims (15)

1. ロボットハンドの第１指部が備える第１把持面と第２指部が備える第２把持面とで線状物を挟持する把持工程と、
   前記第１把持面と前記第２把持面によって前記線状物を挟持した状態で、該第１把持面と該第２把持面とを相対的にスライドさせることにより、該線状物をその長手方向を軸として回転させる転動工程と、
   前記第１把持面および前記第２把持面によって挟持された前記線状物を第２画像として撮像する第２撮像工程と、
   前記第２画像に基づいて前記線状物の長手方向を軸とする回転の向きを算出し、前記回転の向きが所要の向きと一致しているか否かを判定する判定工程とを有し、
   前記第１指部が３以上の関節を備え、前記第２指部が１以上の関節を備える、
   線状物ハンドリング方法。
2. ロボットハンドの第１指部が備える第１把持面と第２指部が備える第２把持面とで線状物を挟持する把持工程と、
   前記第１把持面と前記第２把持面によって前記線状物を挟持した状態で、該第１把持面と該第２把持面とを相対的にスライドさせることにより、該線状物をその長手方向を軸として回転させる転動工程と、
   前記第１把持面および前記第２把持面によって挟持された前記線状物を第２画像として撮像する第２撮像工程と、
   前記第２画像に基づいて前記線状物の長手方向を軸とする回転の向きを算出し、前記回転の向きが所要の向きと一致しているか否かを判定する判定工程とを有し、
   前記ロボットハンドは第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを備え、
   前記第１アクチュエータの動作により、前記第１指部と前記第２指部との間隔を増減可能であり、
   前記第２アクチュエータの動作により、前記第１指部と前記第２指部との間隔を一定にした状態で、前記第１把持面と前記第２把持面とを相対的にスライド可能であり、
   前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータが直動アクチュエータである、
   線状物ハンドリング方法。
3. 前記転動工程において、前記第１把持面と前記第２把持面とを相対的に、前記線状物の長手方向と直交する方向にスライドさせる、
   請求項１または２に記載の線状物ハンドリング方法。
4. 前記第１把持面および前記第２把持面は、前記線状物と接する領域に弾性体を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の線状物ハンドリング方法。
5. 前記転動工程の前に、
   前記第１把持面および前記第２把持面によって挟持された前記線状物を第１画像として撮像する第１撮像工程と、
   前記第１画像に基づいて前記線状物の挟持位置および／または長手方向を軸とする回転の向きを算出する演算工程と、
   をさらに有する請求項１～４のいずれか一項に記載の線状物ハンドリング方法。
6. 前記演算工程は、前記第１画像に基づいて前記線状物の長手方向を軸とする回転の向きを算出した後、前記回転の向きを前記所要の向きとするための前記スライドの所要スライド量をさらに算出する、
   請求項５に記載の線状物ハンドリング方法。
7. 前記転動工程、前記第２撮像工程および前記判定工程を、前記回転の向きが前記所要の向きと一致するまで繰り返す、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の線状物ハンドリング方法。
8. 前記第１把持面および／または前記第２把持面に、前記スライドの方向における圧力分布を検知可能な圧力センサが設けられ、
   前記転動工程の前、後または前後に、前記圧力センサによって前記線状物の把持状況を取得する工程をさらに有する、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の線状物ハンドリング方法。
9. 前記転動工程の前に、前記圧力センサによって前記線状物の転動前位置を取得する工程をさらに有する、
   請求項８に記載の線状物ハンドリング方法。
10. 前記把持工程の後に、
    前記第１把持面と前記第２把持面によって挟持された前記線状物の本数が所要の本数であるか該所要の本数より多いかを確認する工程と、
    前記把持工程で前記所要の本数より多い前記線状物が挟持されていたことが確認された場合には、前記第１把持面と前記第２把持面によって複数の前記線状物を挟持した状態で、該第１把持面と該第２把持面とを相対的にスライドさせることにより、前記線状物を前記線状物の長手方向を軸として回転させ、前記線状物の内前記所要の本数を残して他の前記線状物をふるい落とす選択工程と、
    をさらに有する請求項１～９のいずれか一項に記載の線状物ハンドリング方法。
11. 第１把持面を備える第１指部と、
    第２把持面を備える第２指部とを有し、
    前記第１把持面および前記第２把持面の間隔を増減するように前記第１把持面および前記第２把持面を相対的に移動して線状物を挟持する挟持制御手段と、
    前記第１把持面および前記第２把持面で前記線状物を挟持した状態で、前記第１把持面および前記第２把持面を相対的にスライドさせることにより、前記線状物をその長手方向を軸として回転させるスライド手段とを備え、
    前記第１把持面および／または前記第２把持面に、前記スライドの方向における圧力分布を検知可能な１次元圧力センサが設けられた、
    線状物転動ロボットハンド。
12. 前記第１指部は３以上の関節を備え、
    前記第２指部は１以上の関節を備える、
    請求項１１に記載の線状物転動ロボットハンド。
13. 前記挟持制御手段および前記スライド手段は、それぞれ１つのアクチュエータで構成される、
    請求項１１に記載の線状物転動ロボットハンド。
14. 前記各アクチュエータは、直動アクチュエータである、
    請求項１３に記載の線状物転動ロボットハンド。
15. 請求項１１～１４のいずれかに記載された線状物転動ロボットハンドと、
    前記第１把持面および前記第２把持面によって挟持された前記線状物を、前記スライド手段の動作前に第１画像として、前記スライド手段の動作後に第２画像として、撮像可能なカメラと、
    前記第１画像および前記第２画像に基づいて、前記線状物の把持状況を認識する演算部と、
    を有するロボットハンドシステム。

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