JPH04171191A - ロボットハンド及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産□業上の利用分野 本発明は、異なる形状を有する把持対象物を把持するロ
ボットハンドに係かり、特に該ロボットハンドの構造及
びその制御方法に関するものである。

（口）従来の技術 最近、サービス業界でも省力化のため、ロボットを利用
した自動化システムが検討されているが、人間の柔軟な
機能全てをロボットで代用させることは現状技術ではま
だ困難である。中でもロボットハンドは移動において十
分な位置決め制度が得られない場合、正確なハンドリン
グ作業が困難となり、把持対象物の位置、姿勢、形状を
検知することで誤差を補正する必要がある。

また、ロボットハンドに遠隔センシング機能としての近
接党、触覚、圧覚等のセンシング機能を１１与すること
で、把持対本物の位置、姿勢、形状及び力学的状態を知
覚し、スマートなハンドリングを行わせようとする研究
も行われている（特開平２−１８５３８５号公報参照）
。

更に、多関節指の自由度を利用するとともに指の力学特
性を制御することによって把持対象物の柔軟な把持、器
用な操りを目標とする研究も多く知られている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで上記の如き人間の手のように高機能なハンドを
、単純な作業に使っては機能の無駄であり、作業内容に
よってそれに見合ったハンドを設計することが必要であ
る。

本発明が解決しようとする課題は、斯かる点に鑑み、視
覚等の遠隔センシングを使わないで把持対象物の把持動
作を確実に行えるロボットハンドの構造及びその制御方
法を提供することである。

（二）課題を解決するための手段 第一の発明は、一対の下指と、前記下指の末端を枢支し
た下指結合部と、鉛直面内で上下方向に移動可能な上指
と、前記上指及び下指結合部をを移動可能に支持する支
持体と、よりなり、前記各桁の移動によって、台座部と
その上に積み重ねて固定された平板とよりなる把持対象
物を、把持・運搬するロボットハンドにおいて、前記下
指の近接方向側の側面に前記把持対象物と該下指との間
の所定の僅少距離を検出する複数個の位置推定用センサ
を一列状に並べて配設したものである。

この場合、上記下指の先端部に、上記把持対象物と該下
指との間の、前記．位置推定用センサの検知範囲よりも
広い範囲に跨った、所定の距離を検出する接近検知用セ
ンサを設けたもの、上記下指の内側の側面は、外側に向
がって湾曲した曲面形状を呈することを特徴とするもの
、上記上指は、少なくとも二つ以上のリンクによって結
合された多関節構造となされ、これら各リンク間は弾性
部材を介したコンプライアントジョイントとされたこと
を特徴とするもの、及び上記下指結合部は、上記支持体
に対して、該支持体上の一点を中心とした回転運動と、
前後方向の並進運動とを行うことが可能なように支持さ
れ、且つ該下指結合部と支持体との間は弾性部材を介し
たコンプライアントジョイントとされた事を特徴とする
ものが望ましい。

また第二の発明は、一対の下指と、前記下指の末端を枢
支した下指結合部と、鉛直面内で上下方向に移動可能な
上指と、前記上指及び下指結合部をを移動可能に支持す
る支持体と、を具備し、前記下指の内側の側面に前記把
持対象物と該下指との間の所定の僅少距離を検出する複
数個の位置推定用センサを一列状に並べて配設するとと
もに、上記下指の先端部に、上記把持対象物と該下指と
の間の、前記位置推定用センサの検知範囲よりも広い範
囲に跨った、所定の距離を検出する接近検知用センサを
設けてなり、前記各格の移動によって前記把持対象物を
把持・運搬するロボットハンドにおいて、前記位置推定
用センサが把持対象物を検知した時点でこの把持対象物
の中心位置推定を開始し、得られた推定値から前記ロボ
ットハンドの位置決め目標点に向かう方向ベクトルを算
出することにより、該ロボットハンドの回転と並進との
動作を合成して前記ベクトルに沿った合成動作を得る方
法であり、上記接近位置検知用センサの検知領域の境界
位置をそれぞれの接近位置検出用センサで相異なるよう
に設定し、上記把持対象物の境界線がこれら各接近位置
検出用センサの検知領域の検知領域の境界線に同時に接
したとき、前記把持対象物が上記位置推定用センサの外
部線上に存在するように各桁を動作させることが望まし
い。

（ホ）作用 上記の構成において、接近検知用センサが把持対象物を
検出すると、ハンドは該把持対象物に向かって並進し、
位置推定用センサの検出により、把持対象物に接触する
ことなく該把持対象物の位置及び姿勢を確実に認識し、
一対の下指及び上指によって把持対象物を把持しながら
運搬する。

（へ）実施例 以下、図面に基づき本発明ロボットハンドの一実施例を
説明する。

第１図は本発明のロボットハンドの上面から見た構成図
、第２図は同じく概観斜視図である。これらの図におい
て、ロボットハンドは図示しないマニピュレータの先端
に固定されており、該ハンドの空間上の位置・姿勢はマ
ニピュレータを動作させることにより自由にとりうるも
のとする。

前記第１図において、ｌは下指の片方部分（以下、第１
指と称する）、２は、下指の他方部分（以下、第２指と
称する）であり、これら第１、第２指は下指結合部３に
その末端を固定され、これら第１、第２指はお互いの相
対的位置関係を変えることなく移動可能になされている
。４は上指であり、前記下指結合部３を水平面内で並進
させたり回転させたりすことが可能なように遊較してな
る支持体５によって前記下指１．２の移動面に垂直な鉛
直面内で上下方向に移動可能になされてい−る。

前記下指結合部３の支持体５に対する並進及び回転運動
は次の様な構成によって可能である。即ち前記下指結合
部３の中央部に円筒形の摺動部材６を形成し、一方の支
持体５の前方部に長円形の孔部７を、前記摺動部材６が
この孔部７内で回転及び前後方向の摺動が可能なように
構成すればよい。第３図はロボットハンドの鉛直断面図
を示したものであるが、摺動部材６が孔部７の周縁部７
ａに沿って並進方向（図の矢印■）、回転方向（図の矢
印ＩＩ　）に移動可能であり、且つ摺動部材６が前記孔
部７から外れないように該摺動部材に６に鍔部６ａが形
成されている。

８は前記支持体５の表面に取り付けられ、前記上指４の
上下方向の動作を制御する駆動部である。この駆動部８
は前記上指４の末端に連結され、該上指４はその末端を
中心とした回転運動により羊の先端部を上下移動させる
ものである。前記駆動部８は、モータ８ａと、つオーム
ギア８ｂ、及びつオームホイール８ｃからなり前記モー
タ８ａの回転をこれらつオームギア、ホイール８ｂ、　
８ｃを介して前記上指４の末端に伝える。

前記支持体５には、その肩部に第１指バイアスバネ取り
付は部材９と、第２指取り付は部材１０とが設けられ、
前記下指結合部３の両端には同じく第１指バイアスバネ
取り付は部材１１と、第２指バイアスバネ取り付は部材
１２とが設けられており、これら対応する取り付は部材
９−１１．１０−１２間にねじりコイルバネ１３．１４
がそれぞれ懸架されている（第４図番Ｍ）。そしてこれ
らのねじりコイルバネ１３．１４によって、下指結合部
３の摺動部材６を支持体５の孔部７周縁部７ａ内で前方
に押しつけ、さらに、第１指ｌと第２指２の両側から該
バネ１３．１４を押しつけているので、そのバネ１３．
１４自身が持つコンプライアンス（フックの法則による
制限を受けない弾性力）によって、前記摺動部材６を介
して下指結合部３が摺動部材６を中心として回転するよ
うになる。

前記第１図〜第３図において、１５．１６は、それぞれ
、第１指１及び第２指２の先端部内側に配設されてなる
接近検知用センサで、非接触の近接センサである。本実
施例の場合、この接近検知用センサとしては、０−６０
ｍｍの検知範囲を持つフォトセンサを用いている。これ
ら接近検知用センサ１５．１６はともにロボットノ）ン
ドの中心線（第１図のＩｌｌ　）に対して内側に検知領
域が存在するように取り付けられているとともに、その
検知範囲をそれぞれ１０ｍｍ　（第１指用１５）と６０
ｍｍ　（第２指用１６）に設定されている。

また１７．１８はそれぞれ第１指１、及び第２指２の後
述する把持対象物の位置推定用センサアレイであり、該
第１指、及び第２指の前記接近検知センサ１５．１６よ
り内側に配設されている。このセンサアレイ１７．１８
は複数個の非接触の近接センサ１７ａ−１７ｅ、１８ａ
〜１８ｅから構成されており、本実施例ではこの非接触
の近接センサ１７ａ〜１７ｅ、１８ａ−１８ｅはその検
知範囲が０−１ｍｍの光反射式のもので、第１指１、第
２指２ともに、計５個が配置されている。第５図は前記
上指４及びその周辺の縦断面図、第６図は同じく上指４
の機構を示す上面図である。前記上指４は４節リンク機
構になっており、４ａは第１リンク、４ｂは第２リンク
、４Ｃは第３リンク、４ｄは第４リンクである。前記第
１リンク４ａの根本関節１９ａは関節固定部材２０ａに
よって支持対５に固定されている。また第３リンク４ｃ
と第４リンク４ｄはねじりコイルバネ２１によって連結
されているとともに、その関節位置は関節位置固定部材
２０ｂによって固定されている。そして前記ねじりコイ
ルバネ２１によって、第４リンク４ｄは第３リンク４ｃ
に対して第５図で反時計回りに回転する力が与えられる
ように設定されている。このように上指４は４節リンク
機構を採用することによって、前記つオームギア８ｂ、
８Ｃによるトルク伝達を補っている。

尚、前記第４リンク４ｄはジヨイント部２２と指先部２
３とが結合した構成になっており、ジヨイント部２２に
はジヨイント部突起２２ａが第５図の紙面上方向に突出
して設けられている。また、第３リンク４ｃには＄４リ
ンク４ｄとの関節の外側に第３関節突起２４が設けられ
ている。そして前記ねじりコイルバネ２１によって第４
リンク４ｄは第３リンク４ｃに対して第５図でハント針
目りに回転する力が与えられたときに前記ジヨイント部
突起２２ａと＄３３関突起２４とが衝突してこれ以上回
転しないようになっている。この構成により前記上指４
は上方向にコンプライアンスを有することができる。

上記の構成を有するロボットハンドの把持対象物への基
本的接近方法を第７〜ｌＯ図に沿って説明する。ここで
本発明のロボットハンドの把持対象物２５は、第１１図
、第１２図に示すように搬送対象物を載せる円筒状の台
座２５ａの上に平板２５ｂを接合したトレイである。従
って、本発明におけるロボットハンドの把持対象物への
接近方法とは、前記第１指ｌと第２指２の円筒状台座２
５ｂへの接近方法である。

まず、マニピュレータを動作させて、ロボットハンドを
トレイの円筒状台ＦＭ、２５ｂの方向に前進させると、
第１ｔｌｌあるいは第２指２のどちらかの接近検知用セ
ンサ１５．１６が検知する。

今、第１指】の接近検知用センサ１５が検知したとする
。センサアレイを構成する位置推定用センサ１７は、検
知範囲が短いのでＯＮ状態にならない。この状態で、ロ
ボットハンドが円筒状台座２５ｂに接近したと判断し、
マニピュレータの円筒子台座２５ｂへの接近速度を落と
し接近を継続する（第７図）。

次に、第１指１のセンサアレイ１７を構成する非接触の
近接センサ１７ａ〜１７ｅのいずれがが、ＯＮ状態にな
るのであるが、接近検知用センサ１５及びセンサアレイ
１７が取り付けられている第１１’ｉｌの形状に曲率を
持たせていない場合には、センサアレイ１７で検知でき
ずにロボットハンドの第１指１と円筒上台座２５ｂが衝
突する場合がある。その状態を示したのが第１３図であ
る。第１指１のセンサアレイ１７を構成する非接触の近
接センサ１７ａ−１７ｅのいずれかが、ＯＮ状態になっ
た後でのマニピュレータによるロボットハンドの移動方
向は、以下に示すトレイの円筒状台座２５ｂの中心位置
推定によって得られた推定値方向に設定する（第８図）
。

このロボットハンドの移動に伴い、第１指１の近接セン
サ１７ａ−１７ｅのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ状態が更新される
が、この情報に従って、ロボットハンドの移動方向を制
御する（第９図）。第１指１と第２指２のセンサアレイ
１７．１８を構成する近接センサ１７ａ−１７ｅ、１８
ａ−１８ｅのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ状態が最終の目標になっ
たとき、接近が終了する（第１０図）。

以上の説明は両方の接近検知用センサ１５．１６の検知
範囲が同一の場合であるが、次にこれらが異なった場合
（接近検知用センサ１５の検知領域１５ａく接近検知用
センサ１６の検知領域１６ａ）について第１４図〜第２
２図に基づき説明する。

第１指１の接近検知用センサ１５が先にトレイの円筒状
台座２５ｂを検知したとする。センサアレイ１７を構成
する位置推定用センサ１７ａ−１７ｅはその検知範囲が
かなり短いためＯＮ状態にならず、また第２指２の接近
検出センサ１６はトレイの円筒状台座２５ｂを検出して
いない。この状態を第１４図に示す。第１指１の接近検
知用センサ１５の検知領域１５ａはこの第１４図に示す
如くフォトセンサの性格上長円形を呈しているので、該
検知領域の先端近辺でトレイの円筒状台座２５ｂが検知
される。この検知領域１５ａの形状はセンサの仕様、あ
るいは測定により既知であり、トレイの円筒状台座２５
ｂの外形線が長円状の検知領域１５ａの先端にあると仮
定して、第１５図に示すように、トレイの円筒状台［２
５ｂのが外形線が検知領域１５ａの長円に沿い、且つ第
２指２がトレイの円筒状台ＩＱ　２５ｂに接近するよう
に、ロボットハンドを動作させる。最終的には第１６図
に示すように、第１指１及び第２指２の各接近検知用セ
ンサ１５．１６の検知領域１５ａ、　１６ａに接するま
でロボットハンドの動作を行う。

尚、第１６図の状態は、トレイの円筒状台ＦＩ１２５ｂ
の外形線と長円の第１指１及び第２指２の接近検知用セ
ンサ１５．１６の検知領域１５ａ、　１６ａが接してい
るので一義的に決定される。

次に第１７図、第１８図は第２指２の接近検知用センサ
１６がトレイの円筒状台座２５ｂを検知した場合を示す
。この場合はロボットハンドの動作が第１指１と第２指
２とで逆であるところが前記第１４図〜第１６図の場合
と異なっているだけで、最終的には第１９図で示すよう
にトレイの円筒状台座２５ｂの外形線と長円の第１指ｌ
及び第２指２の接近検知用センサ１５．１６の検知領域
１５ａ、　１６ａが接する状態になる。

第２０図〜第２２図は前記中心位置推定の計算理論を示
す図であり、ここでセンサアレイ１７．１８を構成する
ある一つの近接センサ（どの一つを取って議論しても同
様であるので、以下の説明においては、第１指ｌのセン
サアレイ１７の中で最も外側についている１７ａの近接
センサを代表として議論を進める）の検知領域を２次元
的に表したものである。第２０図において、５（ｘ）は
、近接センサ１７ａの検知領域の最も外側を構成する検
知限界曲面を、近接センサ１７ａの中心軸を含み、トレ
イの円筒状台座２５ｂの底面に平行な面（以下、切断面
と称する）で切った境界曲線である。本推定方法では、
簡単のためにＳ　（ｘ）を矩形と仮定した。Ｆ　（ｘ）
は、近接センサ１７ａが取りつけられている側のロボッ
トハンドの外形線で、近接センサ１７ａの矩形状の外形
線Ｆ　１　（ｘ）と、近接センサ１７ａを除いたロボッ
トハンドの外形線Ｆ　２　（ｘ）を合成したものであり
、簡単のためにＦ　１　（ｘ）に一致させている。

又、本推定方法では簡単のために、Ｆ　２　（ｘ）は、
近接センサ１７ａの設置面である、曲率半径ｒを半径と
する円と仮定する。

さて、第２０図に示すように、近接センサ１７ａの中心
軸をｙ座標に取り、Ｆ　１　（ｘ）の内、Ｆ　２　（ｘ
）と隣接しない直線部分をＸ座標とする２次元座標を考
える。検知領域は、Ｓ　（ｘ）とＦ　（ｘ）に囲まれた
領域であり、この中にトレイの円筒状台座２５ｂが入れ
ば、近接センサ１７ａはＯＮ状態になる。ここで、点（
Ｘｃｅ　　ｙｊを中心とする半径Ｒのトレイの円筒上台
座２５ｂの外周上の点（Ｘ＠Ｉ　Ｖｓ）が近接センサ１
７ａの検知領域に存在し、且つ、他の円筒上台座２５ｂ
（５１）の外周上の点（Ｘｓ’　＋　’Ｘｓ’　）が近
接センサ１７ａとロボットハンドの外形線Ｆ　（ｘ）に
接触しない条件は、次の様になる。

（１）、　　Ｆ　１　（ｘ）に対して点（Ｘ＠ｌ’＋ｙ
ａ＋°）でトレイが接しているから（第２１図）、θを
点（Ｘ　ｍｌ　　Ｙ　ｓ）と点（Ｘｃｔｙｓ）を結ぶ線
分がＸ軸と成す角とすると、 Ｒｓｉｎθ　＋　ｙ、≧　Ｒ−−−−−−−−−−−−
−−−Φである。

（２）、Ｆ　２　（ｘ）に対しては、トレイの円筒状台
座２５ｂ外周と、Ｆ　２　（ｘ）が交わらない（第２０
図）。

即ち、これら二つの円を表す方程式が虚根を持つ事が条
件となるので５ （Ｘｃ”　−ａ”） ＋２　（ＹＩ＋　　２Ｙｔ＋２）（Ｘ、”　−ａ″）＋
Ｙｃ”　（Ｙｔ＋　　２）”−４Ｘ、”≧　０−−−−
−一−−−−−−−−−［Ｆ］となる。ここで、 Ｘ　＠　”　　Ｘ　＊／　ｒ　＋　Ｙ　ａ　＝５’　ａ
／　ｒＸｔ　＝Ｘ　ｔ／　”＋　Ｙｔ　＝　’Ｊ　（／
　ｒａ＝Ｒ／ｒ Ｘｔ　−）（、＝　　ａ　　ｃｏｓθ Ｙｔ　−Ｙａ＝＝　　ａ　　ｓｉｎθ である。

そして、この条件■、■の両方を満たすθがトレイの中
心（Ｘｃｔ）’ｃ）の存在可能領域である。

ところで、近接センサ１７ａの検知領域の全ての点に対
して、トレイの中心の存在領域を計算するには膨大な計
算量を必要とする。従って、本実施例では、近接センサ
１７ａの検知領域の境界線Ｓ　（ｘ）上の任意の３０点
を選んで計算した。

また、上記の各点でのトレイの中心の存在領域は、容易
に円弧上になる事が分かるから、従って、全体のトレイ
の中心の存在領域は、円弧の集合となる。

次に、複数の近接センサのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ状態からト
レイの中心の存在領域の推定を行うには、上記の一つの
近接センサ１７ａのトレイの中心の存在領域の重なりを
考えなければならない。このために、近接センサ１７ａ
のトレイの中心の存在領域の各点を他の近接センサの座
標に変換し、その点を中心とする、トレイの円筒状台座
２５ｂの半径Ｒを半径とする円が、他の近接センサ１７
ａの検知領域に入ってこないとき、他の近接センサがＯ
Ｎしていたとしても、この円の中心がトレイの中心の存
在領域には成り得ないという条件を考えればよい。

第２２図は、以上の条件を考えるための図である。第２
２図において、ＣＸｔ＋　　Ｖｔ）は、近接センサ１７
ａの座標でのトレイの中心の存在領域上の点である。（
Ｘ　ｔ’ｓ　　Ｖ　ｃｌ）は、この点を隣の近接センサ
１７ａの座標をＸ□　ｙ、上に変換したときのものであ
る。また、５ｓ（ｘｔ）は、近接センサ１７ａの検知領
域の最も外側を構成する検知限界曲面を、近接センサ１
７ａの中心軸を含み、トレイの円筒状台座２５ｂの底面
に平行な切断面で切った境界曲線である。この時、（Ｘ
ｃｔＶ。）が近接センサ１７ａ、　１７ｂがＯＮしたと
きに、トレイ中心の存在領域には成り得ないという条件
は、 Ｃｘｔ＊　−ｘｔ）　”　＋　（ｙｅｓ　−５ｓ（ｘｔ
））雪＞　Ｒ”　　　−−−−−−−−−−−［Ｆ］で
ある。本実施例では、近接センサ１７ａの座標でのトレ
イの中心の存在領域上の点を当該の円弧の中央と両端と
して、計算の簡略化を図った。

以上のように、センサアレイ１７．１８を構成する近接
センサ１７ａ−１７ｅ、１８ａ−１８ｅのＯＮ情報が増
えるに従って、トレイの中心の存在可能領域は挾られる
ことになる。本実施例では、上記のようにして得られた
トレイの中心の存在可能領域としての円弧集合から、各
円弧の中央と両端の座標値の平均値を、トレイの中心の
推定値とした。

以上のようなトレイの中心の推定方法を、近接センサ１
７ａ−１７ｅ、１８ａ−１８ｅのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ情報
の獲得にしたがって用い、ロボットハンドの移動方法（
並進・回転）を決定していくことにより、接近対象であ
るトレイの円筒状台座２５ｂに衝突せず、且つ、ロボッ
トハンド全体を把持対象物に対して前進動作から再開す
る必要なく、短時間で接近をすることができる。

なお、動作中にトレイの中心の推定をやらなくても、前
もって、近接センサ１７ａ−１７ｅ、１８ａ−１８ｅの
ＯＮ１０　Ｆ　Ｆの組み合わせによる、トレイの中心の
推定値をテーブルとしてマニピュレータが持っていても
差し支えない。

以上のことをまとめると第２３図の流れ図のようになる
。即ち接近検知用センサ１５．１６の検知領域に把持対
象物が捕らえられるまでは高速接近しくステップＳ１．
Ｓ２）、この後位置推定用センサ１７ａ−１７ｅ、　１
８ａ−１８ｅが把持対象物を捕らえるまでは低速で接近
する（ステップＳ３）。そして第１指１、及び第２指２
の位置推定用センサ１７ａ−１７ｅ。

１８ａ−１８ｅのいずれか一方が把持対象物を捕らえれ
ば（ステップ５４〜Ｓ６）、他方のセンサが把持対象物
を捕らえるまで下指結合部３を回転動作させる（ステッ
プＳ７）。このようにして接近動作が終われば（ステッ
プ８８〜８９）、上指４による把持動作が開始される（
ステップＳ　１０）。

さて第２４図〜第２６図は把持対象物の目的位置への設
置方法を示す図である。把持対象物（ここでは前記トレ
イの円筒状台座２５ｂ）の目標設置場所近傍には、前記
円筒状台座２５ｂの高さよりも低い段差２６が設けられ
ているものとする。まず把持対象物を把持舌ロボットハ
ンドの取り付けられたマニピュレータを動作させて、ト
レイの円筒状台座２５ｂを段差２６に当る位置まで移動
させる。この時、ハンドの第１指１及び第２指２は前記
した通り、ねじりコイルバネ１３．１４によるコンプラ
イアンスをもっているのでトレイの円筒状台座２５ｂと
段差２６は接触状態になる（第２４図）。

次に、マニピュレータを、段差２６を上方から見たｉ線
２６ａと平行に移動させる。この時前記円筒状台座２５
ｂは初期位置で段差２６に接触し、又ロボットハンドの
第１指１及び第２指２はコンプライアンスを持っている
ので、この移動中に円筒状台座２５ｂは前記段差２６か
ら離れずに移動する−（第２５図）。

前記段差２６を上方から見た曲線２６ａはトレイの□円
筒状台座２５ｂの外周となる縁と同じ半径を持つ円弧２
６ｂに接している。。斯かるマニピュレータは、段差２
６を上方から見た滑らかな曲線２６ａに沿って、上記の
円弧２６ｂの中心から少し多い距離動作するが、ロボッ
トハンドの第１指１及び第２指２は前述の如きコンプラ
イアンスを有するため、トレイの円筒状台座２５ｂの中
心が前記円弧２６ｂの中心に一致してトレイは静止する
（第２６図）。

（ト）発明の効果 以上の説明の如く、本発明のように位置推定用センサと
接近検知用センサを備え、第１及び第２指にコンプライ
アンスを具備せしめたことにより、直接把持対象物に触
れることなく該把持対象物の位置決めを行えるので、把
持前におけるロボットハンドと把持対象物との衝突が回
避でき、把持対象物を動かしたり、損傷を与えたりする
危険性が少なくなり、正確な把持動作が行える効果があ
る。

また、従来のロボットハンドでは把持対象物に対して前
進動作から再開しなければならず、ハンドの接近から把
持までに長時間かかると言う問題があったが、本発明に
よって斯かる問題を解決できる。

さらに本発明では、上指に４節リンク機構を採用したの
で、把持対象物の厚み寸法が変化しても柔軟に対応でき
る効果がある。

しかも前記第１指及び第２指に持たせたコンプライアン
スはロボットハンドの把持動作時において、該ハンドと
把持対象物との間の正確な位置関係を保持することなく
、該対象物を正確に目標値点に運搬することを可能にし
、把持動作、及び把持対象物の移動を短時間で行うこと
に大きな効果を持たらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のロボットハンドの上面から見た平面
図、第２図は、同じく概観斜視図、第３図は、要部の側
面断面図、第４図は、第１指及び第２指のコンプライア
ンス部を説明する断面図、第５図は上指の４節リンク機
構を説明する断面図、第６図は同じく上面から見た平面
図、第７図〜第１０図はロボットハンドの把持対象物へ
の接近方法を示す図、第１１図は把持対象物の概観斜視
図、第１２図は同じく側面図、第１３図は把持対象物に
ロボットハンドが接触したときを示す図、第１４図〜第
１６図は第１指が先に把持対象物を検知したときの接近
方法を示す図、第１７図〜第１９図は第２指が先に把持
対象を検知したときの接近方法を示す図、第２０図〜第
２２図は把持対象物の位置推定方法を説明する図、第２
３図はロボットハンドの把持対象物への接近プロセスを
表す動作流れ図、第２４図〜第２６図はロボットハンド
の把持対象物移動方法を示す図である。 ｌ、２・・下指、３・・・下指結合部、４・・・上指、
５・・・支持対、２６ｂ・・・台座部、１７ａ−１７ｅ
、　１８ａ−１８ｂ−位置推定用センサ、１５．１６・
・・接近検知用センサ、 ４ａ−４６・・・第１〜第４リンク、 １３．１４・・・ねじりコイルバネ（弾性部材）。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の下指と、前記下指の末端を枢支した下指結
   合部と、鉛直面内で上下方向に移動可能な上指と、前記
   上指及び下指結合部をを移動可能に支持する支持体と、
   よりなり、台座部とその上に積み重ねて固定された平板
   とよりなる把持対象物を前記各指の移動によって把持・
   運搬するロボットハンドにおいて、 前記下指の近接方向側の側面に前記把持対象物と該下指
   との間の所定の僅少距離を検出する複数個の位置推定用
   センサを一列状に並べて配設したことを特徴とするロボ
   ットハンド。
2. （２）上記下指の先端部に、上記把持対象物と該下指と
   の間の、前記位置推定用センサの検知範囲よりも広い範
   囲に跨った、所定の距離を検出する接近検知用センサを
   設けたことを特徴とする上記請求項（１）記載のロボッ
   トハンド。
3. （３）上記下指の内側の側面は、外側に向かって湾曲し
   た曲面形状を呈することを特徴とする上記請求項（１）
   又は（２）記載のロボットハンド。
4. （４）上記上指は、少なくとも二つ以上のリンクによっ
   て結合された多関節構造となされ、これら各リンク間は
   弾性部材を介したコンプライアントジョイントとされた
   ことを特徴とする上記請求項（１）又は（２）又は（３
   ）記載のロボットハンド。
5. （５）上記下指結合部は、上記支持体に対して、該支持
   体上の一点を中心とした回転運動と、前後方向の並進運
   動とを行うことが可能なように支持され、且つ該下指結
   合部と支持体との間は弾性部材を介したコンプライアン
   トジョイントとされた事を特徴とする上記請求項（１）
   又は（２）又は（３）又は（４）記載のロボットハンド
   。
6. （６）一対の下指と、前記下指の末端を枢支した下指結
   合部と、鉛直面内で上下方向に移動可能な上指と、前記
   上指及び下指結合部をを移動可能に支持する支持体と、
   を具備し、台座部とその上に積み重ねて固定された平板
   とよりなる把持対象物と前記下指との間の、所定の僅少
   距離を検出する複数個の位置推定用センサを、該下指の
   内側の側面に一列状に並べて配設するとともに、上記下
   指の先端部に、上記把持対象物と該下指との間の、前記
   位置推定用センサの検知範囲よりも広い範囲に跨った、
   所定の距離を検出する接近検知用センサを設けてなり、
   前記各指の移動によって前記把持対象物を把持・運搬す
   るロボットハンドにおいて、 前記位置推定用センサが把持対象物を検知した時点でこ
   の把持対象物の中心位置推定を開始し、得られた推定値
   から前記ロボットハンドの位置決め目標点に向かう方向
   ベクトルを算出することにより、該ロボットハンドの回
   転と並進との動作を合成して前記ベクトルに沿った合成
   動作を得ることを特徴とするロボットハンドの制御方法
   。
7. （７）上記接近位置検知用センサの検知領域の境界位置
   をそれぞれの接近位置検出用センサで相異なるように設
   定し、上記把持対象物の境界線がこれら各接近位置検出
   用センサの検知領域の検知領域の境界線に同時に接した
   とき、前記把持対象物が上記位置推定用センサの外部線
   上に存在するように各指を動作させることを特徴とする
   上記請求項（６）記載のロボットハンドの制御方法。