WO2018212203A1 - 把持システム - Google Patents

Abstract

対象物が配置されている状況の影響を可及的に受けることなく、当該対象物の把持を可能とする。少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムであって、対象物の直接把持ができないと判定されたときに、少なくとも１本の指部である第１指部で接触可能な対象物における接触可能部と、該判定時に該第１指部又は該第１指部とは異なる第２指部が接触可能であるように露出していない非露出部と、を特定する特定部と、第１指部で接触可能部に接触しながら対象物の位置又は姿勢を変化させて、第１指部又は第２指部が該対象物の非露出部に接触可能となるように該非露出部を露出させる第１動作制御部と、非露出部が露出された状態において、第１指部又は第２指部を該非露出部に接触させるとともに、該非露出部に接触させている前記指部以外の指部を該非露出部以外の対象物の所定の表面に接触させることで、対象物を把持する第２動作制御部と、を備える。

Description

把持システム

　本発明は、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムに関する。

　人間の手の構造を模したエンドエフェクタやハンド機構等を用いて対象物を把持する技術が多く開発されている。例えば、特許文献１には、対象物を吸引により吸着させる吸着装置を利用したエンドエフェクタに関する技術が開示されている。当該エンドエフェクタは、３本の指部を有しており、各指部は、複数のアクチュエータによって、自転し、且つ基節骨、第１中節骨、第２中節骨、末節骨が回転駆動や相対的な屈折駆動される。このように各指部が多自由度に駆動されることで、各指部に設けられた吸着装置を、対象物の表面の法線方向に沿って該対象物に接近させて、吸着装置による吸引効果を対象物に作用させることが可能となる。

　また、特許文献２には、３本の指部を有するエンドエフェクタが開示されており、そこでは２本又は３本の指部を用いた対象物の把持が行われている。例えば、特許文献２の図２４には２本の指部で鍵を挟んだ把持形態が示され、図２９には３本の指部でボールを把持した把持形態が示されている。また、特許文献２には、２つの指部が協働して比較的平らな対象物を把持する技術も開示されている。例えば、図３０Ａ及び図３０Ｂに示される把持形態では、平面上に置かれた鍵の側縁を挟み込み、そして一方の側縁をプレート部材とパッドとの間に捕捉しながら鍵を枢動させて立上げ、鍵を２つの指部の端面に挟み込むことでその把持が行われる。

特許第５５２５５８７号公報 特表２０１５－５３３６６９号公報

　ハンド機構により対象物を把持しようとする場合、当該対象物を挟めるようにハンド機構が有する指部を対象物に対して配置する必要がある。そのため対象物の周囲に指部を配置するための空間が無い場合や、指部で把持するために当該指部が接触する対象物の所定の表面が露出していない場合には、ハンド機構による対象物の把持が困難となる。例えば、同種類の対象物が複数個容器などに並べて置かれている状態において、対象物を１個ずつ把持しようとする場合には、隣接する対象物や容器等が障害となってハンド機構による対象物の把持が困難となり得る。

　このような場合、従来においては、広く対象物を吸引する吸着装置を備える把持装置が利用されている。ただし、このような吸着装置を利用する場合、その吸引力を対象物に適切に作用させるために、対象物の形状や構造等に応じて吸着装置を準備する必要があり、対象物の把持システムとしての汎用性が大きく阻害される。また、対象物の表面素材、形状によっては吸着装置による吸引力が作用しにくい場合やその吸引痕跡が残ってしまう場合もあり、やはり汎用性の高い把持システムを提供するまでには至っていないのが現状である。

　本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、対象物が配置されている状況の影響を可及的に受けることなく当該対象物の把持を可能とする、汎用性の高い把持システムを提供することを目的とする。

　本発明において、上記課題を解決するために、把持の対象となる対象物の表面のうち、ハンド機構によって把持するためにその指部が接触可能であるようには露出していない非露出部に着目した。対象物の位置や姿勢を変更してこの非露出部を露出させてハンド機構による接触を可能とした状態で当該対象物の把持を行うようにハンド機構を制御することで、対象物の配置状況の影響を受けにくい把持の実現が可能となる。

　詳細には、本発明は、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムであって、前記対象物を把持するときに前記ハンド機構の前記指部を接触させるための所定の把持部が露出しているか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記所定の把持部が露出していないと判定されたときに、少なくとも１本の前記指部である第１指部で接触可能な前記対象物における接触可能部と、該判定部による判定時に該第１指部又は該第１指部とは異なる第２指部が接触可能であるように露出していない非露出部と、を特定する特定部と、前記第１指部で前記接触可能部に接触しながら前記対象物の位置又は姿勢を変化させて、前記第１指部又は前記第２指部が該対象物の前記非露出部に接触可能となるように該非露出部を露出させる第１動作制御部と、前記第１動作制御部により前記非露出部が露出された状態において、前記第１指部又は前記第２指部を該非露出部に接触させるとともに、該非露出部に接触させている前記指部以外の指部を該非露出部以外の前記対象物の所定の表面に接触させることで、前記対象物を把持する第２動作制御部と、を備える。

　本発明の把持システムは、少なくとも２本の指部を有するハンド機構を用いて対象物の把持を行うシステムである。ここで、ハンド機構が有する指部については、それぞれの指部の構成（関節の位置や数、指部を構成するリンク機構等の形状や数等）が異なって形成されてもよく、一部又は全部の指部の構成が同一に形成されていてもよい。また、各指部を駆動するアクチュエータは、公知の形態のアクチュエータを採用することができる。

　ここで、上記把持システムでは、判定部により上記所定の把持部の存否が判定される。この所定の把持部は、対象物の表面においてハンド機構の指部による把持を可能とする部位である。したがって、仮に対象物において所定の把持部が露出している場合には、その対象物に対してハンド機構の指部が当該所定の把持部に接触することで、対象物の把持が可能となることを意味する。このような所定の把持部を利用した把持を、以降、「直接把持」と称する。したがって、そのような場合には、対象物の位置や姿勢を変えることなく、ハンド機構はその指部によって対象物を把持することが可能となる。なお、所定の把持部は、例えば、対象物の表面のうち、ハンド機構の指部によって対となる方向からの把持を可能とする部位である。ここでいう「対となる方向」とは、対象物を安定して把持するためには、対象物に接触する方向が、好ましくは互いに１８０度反対となる二方向であるが、別法として、対象物の把持が可能である限りにおいて対象物に接触する方向が適宜ずれていてもよい。

　一方で、対象物において所定の把持部が露出していないと判定された場合、当該対象物に対して、ハンド機構は上記直接把持を行うことが困難であることを意味する。そこで、このような場合には、特定部による接触可能部と非露出部との特定処理が行われる。接触可能部は、対象物の表面においてハンド機構の第１指部が接触可能であるように露出している部位である。また、非露出部は、対象物の表面のうち、上記の判定部による判定時にはハンド機構の第１指部又は第２指部が接触可能であるようには露出していない部位であるが、ハンド機構の指部による把持に利用可能な部位である。換言すれば、非露出部は、その非露出状態が解消されハンド機構の指部による接触が可能となれば、対象物の把持に利用可能となる部位である。なお、特定部による接触可能部や非露出部の特定は、対象物の形状や寸法に関する情報、対象物の並び方に関する情報、対象物の周囲に関する情報等を利用して特定することができる。また、これらの情報は、予め把持システムに提供されてもよく、またはカメラ等の撮像装置によって得られる撮像結果を利用して各情報を得ることもできる。

　そして、特定部による接触可能部と非露出部との特定が行われると、第１動作制御部により第１指部が接触可能部に接触し、その接触状態を利用して対象物の位置又は姿勢が変化され、その結果、非露出部が露出される。この第１動作制御部により、対象物は、傾けられたり、位置がずらされたり、回転されたりすることで、ハンド機構の第１指部又は第２指部が接触できない状態にあった非露出部が露出され、第１指部又は第２指部による接触が可能な状態が形成されることになる。そこで、そのような非露出部が露出された状態で、第２動作制御部により第１指部又は第２指部の非露出部への接触が行われるとともに、該非露出部に接触させている指部以外の指部の所定の表面への接触が行われる。この結果、非露出部と所定の表面とを介して、ハンド機構の２つの指部により対象物を把持することが可能となる。なお、所定の表面は、非露出部と異なる対象物の表面であればよく、例えば、非露出部に概ね対向する対象物の表面でもよく、別法として、上記接触可能部であってもよい。また、所定の表面に接触する指部は、第１指部及び第２指部とは異なる指部（第３の指部）であってもよく、別法として第１指部そのものであってもよい。後者の場合、第１指部が接触している接触可能部が、上記所定の表面に相当することになる。

　このように本発明の把持システムでは、対象物の配置されている状態が直接把持が困難な状態である場合には、第１動作制御部により非露出部を露出させるために対象物の位置や姿勢が変化され、その結果、露出状態に至った非露出部を利用することで、把持対象物の把持が行われる。すなわち、非露出部を露出させるように対象物を把持可能な位置や姿勢に変化させることで、対象物の安定した把持の実現を可能とする。このような構成の採用により、把持前に置かれている対象物の配置状況による影響を事実上排除して、対象物を安定して把持することが可能となる。この結果、当該把持システムの汎用性は極めて高いものとなり得る。

　対象物が配置されている状況の影響を可及的に受けることなく、当該対象物の把持が可能となる。

実施例に係るロボットアームの概略構成を示す図である。 実施例に係るハンド機構の斜視図である。 実施例に係るハンド機構の上面図である。 実施例に係るハンド機構の指部の側面図である。 実施例に係るハンド機構の指部の先端部側を図４の矢印Ａの方向から見た図である。 実施例に係るハンド機構の、ベース部における指部の接続部近傍部分の内部構造、および、指部における基端部および第２関節部の内部構造を示す図である。 実施例に係るハンド機構の指部における第２関節部の可動範囲を示す図である。 実施例に係るハンド機構の、指部における第１関節部および第２指リンク部の内部構造を示す図である。 実施例に係るハンド機構の指部における第１関節部の可動範囲を示す図である。 実施例に係るハンド機構の指部の第１指リンク部の先端側における感圧センサの配置を示す図である。 実施例に係る制御装置に含まれる各機能部を示すブロック図である。 実施例に係るハンドシステムで実行される把持制御のフローチャートである。 実施例に係るハンド機構で行われる直接把持を示す図である。 図１２に示す把持制御で行われる接触可能部を特定するための処理のフローチャートである。 把持対象となる対象物の配置状態の一例を示す図である。 図１２に示す把持制御で行われる非露出部を特定するための処理のフローチャートである。 実施例１に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第１の図である。 実施例１に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第２の図である。 実施例１に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第３の図である。 実施例１に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第４の図である。 実施例１に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第５の図である。 実施例１の変形例１に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための図である。 実施例１の変形例２に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための図である。 実施例２に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第１の図である。 実施例２に係るハンド機構で行われる傾倒把持を説明するための第２の図である。 実施例３に係るハンド機構で行われるずらし把持を説明するための第１の図である。 実施例３に係るハンド機構で行われるずらし把持を説明するための第２の図である。 実施例４に係るハンド機構で行われる回転把持を説明するための図である。 実施例５に係るハンド機構で行われる浮かし把持を説明するための図である。 実施例５に係るハンド機構で行われる浮かし把持の他の実施方法を説明するための第１の図である。 実施例５に係るハンド機構で行われる浮かし把持の他の実施方法を説明するための第２の図である。 実施例６に係るハンド機構で行われる水平ずらし把持を説明するための図である。 水平ずらし把持の対象となる対象物の配置状態の一例を示す図である。 実施例６の変形例に係るハンド機構で行われる水平ずらし把持を説明するための第１の図である。 実施例６の変形例に係るハンド機構で行われる水平ずらし把持を説明するための第２の図である。

　以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

　ここでは、本発明に係る把持システムをロボットアームに適用した場合について説明する。当該把持システムは、ロボットアーム１の先端に設けられたハンド機構２を用いて、把持の対象物を把持するためのシステムである。図１は、本実施例に係るロボットアーム１の概略構成を示す図である。ロボットアーム１は、ハンド機構２、アーム機構３、および台座部４を備えている。アーム機構３の一端にハンド機構２が取り付けられている。また、アーム機構３の他端が台座部４に取り付けられている。ハンド機構２は、アーム機構３に接続されたベース部２０と、該ベース部２０に設けられた４本の指部２１とを備えている。なお、ハンド機構２の詳細な構成については後述する。

　＜アーム機構＞
　アーム機構３は、第１アームリンク部３１、第２アームリンク部３２、第３アームリンク部３３、第４アームリンク部３４、第５アームリンク部３５、および接続部材３６を備えている。そして、ハンド機構２のベース部２０が、アーム機構３の第１アームリンク部３１の一端側に形成された第１関節部３０ａに接続されている。第１関節部３０ａには、第１アームリンク部３１に対してハンド機構２を該第１アームリンク部３１の軸周りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。第１アームリンク部３１の他端側は、第２関節部３０ｂで第２アームリンク部３２の一端側に接続されている。第１アームリンク部３１と第２アームリンク部３２とはその中心軸が垂直に交わるように接続されている。そして、第２関節部３０ｂには、第２アームリンク部３２に対して、第１アームリンク部３１を、その他端側を中心に該第２アームリンク部３２の軸周りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。次に、第２アームリンク部３２の他端側は、第３関節部３０ｃで第３アームリンク部３３の一端側に接続され、第３関節部３０ｃには、第３アームリンク部３３に対して第２アームリンク部３２を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。

　同じように、第３アームリンク部３３の他端側は、第４関節部３０ｄで第４アームリンク部３４の一端側に接続され、第４アームリンク部３４の他端側は、第５関節部３０ｅで第５アームリンク部３５に接続されている。そして、第４関節部３０ｄには、第４アームリンク部３４に対して第３アームリンク部３３を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。また、第５関節部３０ｅには、第５アームリンク部３５に対して第４アームリンク部３４を相対的に回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。さらに、第５アームリンク部３５は、台座部４から垂直に配置された接続部材３６に第６関節部３０ｆで接続されている。第５アームリンク部３５と接続部材３６とは、それぞれの中心軸が同軸となるように接続されている。そして、第６関節部３０ｆには、第５アームリンク部３５を、該第５アームリンク部３５および接続部材３６の軸回りに回転させるためのモータ（図示略）が設けられている。アーム機構３をこのような構成とすることで、該アーム機構３を６自由度の自由度を有する機構とすることができる。

　＜ハンド機構＞
　次に、ハンド機構２の構成について図２から図１０に基づいて説明する。図２はハンド機構２の斜視図である。図３はハンド機構２の上面図である。また、図２、図３に示すように、ハンド機構２においては、ベース部２０に４本の指部２１が、ハンド機構２の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち９０ｄｅｇ間隔）に配置されている。また、４本の指部２１は全て同一の構造を有し且つ同一の長さである。但し、各指部２１の動作は、それぞれ独立して制御される。

　図４から図１０は、ハンド機構２の指部２１の構成およびその駆動機構について説明するための図である。図４は指部２１の側面図である。なお、図４では、ベース部２０が透過された状態で記載されており、ベース部２０の内部に位置する指部２１の一部の内部構造をも示している。また、図５は、指部２１の先端部側を図４の矢印Ａの方向から見た図である。

　指部２１は、第１指リンク部２１１、第２指リンク部２１２、および基端部２１３を有している。そして、指部２１の基端部２１３がベース部２０に接続されている。ここで、基端部２１３は、図３において矢印で示すように、ベース部２０に対して指部２１の長手方向（図３において紙面に垂直な方向）の軸回りに回転可能に接続されている。また、指部２１において、基端部２１３に第２指リンク部２１２の一端が接続されている。そして、この第２指リンク部２１２と基端部２１３との接続部に第２関節部２３が形成されている。

　そして、図６に基づいて基端部２１３の駆動機構および第２関節部２３の駆動機構について説明する。図６は、ベース部２０における指部２１の接続部近傍部分の内部構造、および、指部２１における基端部２１３および第２関節部２３の内部構造を示す図である。この図６に示すように、ベース部２０の内部には、指部２１全体を回転させる、基端部２１３の回転軸に接続された歯車６５、および、第３モータ５３の回転軸に接続された歯車６６が設けられている。そして、歯車６５と歯車６６とが噛み合っている。このような構成により、第３モータ５３が回転すると、その回転力が二つの歯車６５、６６を介して基端部２１３の回転軸に伝達される。つまり、第３モータ５３によって指部２１全体を回転駆動させることが可能となっている。

　また、第２関節部２３の内部には、ウォームホイール６３と、該ウォームホイール６３に対して噛み合ったウォーム６４が設けられている。そして、第２関節部２３における第２指リンク部２１２の回転軸にウォームホイール６３が接続されている。また、ベース部２０の内部に設けられた第２モータ５２の回転軸にウォーム６４が接続されている。このような構成により、第２モータ５２が回転駆動すると、その回転力がウォーム６４およびウォームホイール６３によって第２指リンク部２１２の回転軸に伝達され、第２指リンク部２１２は、基端部２１３に対して相対的に回転駆動されることになる。このとき、第２モータ５２による駆動力と第３モータ５３による駆動力は、それぞれ独立してその作動対象に伝わるように構成されている。そして、図７は、第２モータ５２の駆動力により実現される、指部２１における第２関節部２３の可動範囲を示す図である。この図７に示すように、第２関節部２３は屈曲および伸展可能に形成されている。

　次に、指部２１において、第２指リンク部２１２の他端に第１指リンク部２１１の一端が接続されている。そして、この第１指リンク部２１１と第２指リンク部２１２との接続部に第１関節部２２が形成されている。図８に基づいて第１関節部２２の駆動機構について説明する。図８は、指部２１における第１関節部２２および第２指リンク部２１２の内部構造を示す図である。第１関節部２２の内部には、互いに嵌合する二つの傘歯車６１、６２が設けられている。そして、第１関節部２２における第１指リンク部２１１の回転軸に一方の傘歯車６１が接続されている。また、第２指リンク部２１２の内部に設けられた第１モータ５１の回転軸に他方の傘歯車６２が接続されている。このような構成により、第１モータ５１が回転駆動すると、その回転力が二つの傘歯車６１、６２によって第１指リンク部２１１の回転軸に伝達され、第１指リンク部２１１は、第２指リンク部２１２に対して相対的に回転駆動されることになる。図９は、第１モータ５１の駆動力により実現される、指部２１における第１関節部２２の可動範囲を示す図である。この図９に示すように、第１関節部２２は屈曲および伸展可能に形成されている。

　また、図２、図４に示すように、本実施例では、指部２１において、第１関節部２２よりも先端部側の第１指リンク部２１１よりも、該第１関節部２２よりベース部２０側（基端部２１３側）の第２指リンク部２１２の方が長くなっている。

　また、図２、図４、図５、図１０に示すように、本実施例では、指部２１の第１指リンク部２１１の先端側に感圧センサ７０が設けられている。感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１の先端側に作用する外力（圧力）を検出するセンサである。また、図４に示すように、感圧センサ７０は、第１指リンク部２１１の先端側における、第１関節部２２の屈曲方向側の壁面２１５および伸展方向側の壁面２１６の両面に設けられている。ここで、本実施例では、第１指リンク部２１１の先端側における第１関節部２２の屈曲方向側の壁面２１５は曲面状に形成されている。そこで、図１０に示すように、第１指リンク部２１１の先端側における第１関節部２２の屈曲方向側の壁面２１５には、複数の感圧センサ７０をその曲面形状に沿って並べて設置してもよい。

　＜台座部＞
　次に、台座部４の内部に配置されたロボットアーム１の制御装置であるアーム制御装置４２と、ハンド機構２の制御装置であるハンド制御装置４３の構成について、図１１に基づいて説明する。図１１は、アーム制御装置４２及びハンド制御装置４３に含まれる各機能部を示すブロック図である。アーム制御装置４２は、ロボットアーム１のアーム機構３に搭載される各モータのドライバに対して、各モータの駆動信号を生成させるための制御信号を供給するように構成される。アーム制御装置４２は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータであり、機能部として、アーム制御部４２０、およびモータ状態量取得部４２１を有している。各機能部は、アーム制御装置４２において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

　アーム制御部４２０は、ハンド制御装置４３が有する、後述の対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅに設けられたモータを制御することで、該アーム機構３を動かし、それによって、ハンド機構２を、対象物の把持のために適した所定の把持可能位置に移動させる。また、アーム機構３の各関節部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅに設けられたモータには、それぞれの回転状態に関する状態量（モータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（図示略）が設けられている。そして、各モータのエンコーダによって検出された各モータの状態量が、アーム制御装置４２のモータ状態量取得部４２１に入力される。そして、アーム制御部４２０は、モータ状態量取得部４２１に入力された各モータの状態量に基づいて、例えば、ハンド機構２が上記の所定の把持可能位置に移動するように各モータをサーボ制御する。

　次に、ハンド制御装置４３は、ハンド機構２に搭載される各モータのドライバに対して、各モータの駆動信号を生成させるための制御信号を供給するように構成される。ハンド制御装置４３は、演算処理装置及びメモリを有するコンピュータであり、機能部として、対象物情報取得部４３０、モータ状態量取得部４３１、センサ情報取得部４３２、直接把持制御部４３３、判定部４３４、特定部４３５、第１動作制御部４３６、第２動作制御部４３７を有している。各機能部は、ハンド制御装置４３において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

　ハンド制御装置４３は、所定の把持可能位置に移動されたハンド機構２を、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に基づいて制御するように構成されている。対象物情報取得部４３０は、ハンド機構２よって把持すべき対象物に関する情報である対象物情報を取得する。ここで、対象物情報には、対象物の形状、寸法、およびその位置に関する情報、並びに、対象物周囲の環境情報（対象物の周囲に存在する該対象物以外の物に関する情報であり、例えば、対象物が収容されている容器の形状や当該容器における対象物の並びに関する情報）等が含まれる。この対象物情報取得部４３０は、ユーザーによって入力された対象物情報を取得してもよい。また、対象物を含む画像を撮像する視覚センサが設けられている場合、対象物情報取得部４３０は、該視覚センサによって撮像された画像から対象物情報を取得してもよい。

　また、直接把持制御部４３３は、対象物の把持形態の１つである直接把持をハンド機構２に実行させる機能部である。直接把持とは、把持前に配置された状態の対象物をそのままの状態で、すなわち当該対象物の位置や姿勢を変更することなく、ハンド機構２が有する指部２１のうち少なくとも２つの指部を当該対象物に対して接触させて挟むことで行われる把持の形態である。直接把持制御部４３３によって実行される直接把持の詳細については後述する。

　次に、判定部４３４は、把持予定の対象物の配置状態が、上記の直接把持が可能な状態であるか否かを判定する機能部である。また、特定部４３５は、判定部４３４によって直接把持が行えない状態に対象物が配置されている場合に、直接把持とは異なる形態でその対象物を把持するために使用する、当該対象物の部位を特定する機能部である。なお、この場合の把持形態は、後述する第１動作制御部４３６及び第２動作制御部４３７によって実現される把持形態であり、その際に使用される対象物の部位には、少なくとも接触可能部と非露出部とが含まれる。これらの詳細については後述する。また、第１動作制御部４３６及び第２動作制御部４３７は、上記の通り、直接把持とは異なる形態の把持動作を、ハンド機構に実行させる機能部である。第１動作制御部４３６によって実行される第１動作に続いて、第２動作制御部により第２動作が実行されることになる。当該第１動作及び第２動作の詳細についても後述する。

　そして、ハンド制御装置４３では、上記の直接把持であれ、直接把持とは異なる形態の把持であれ、対象物の把持のためにハンド機構２の各指部２１を駆動させる第１モータ５１、第２モータ５２、および第３モータ５３が対象物情報に基づいて制御される。ハンド機構２の各第１モータ５１、各第２モータ５２、および各第３モータ５３には、それぞれの回転状態に関する状態量（モータの回転軸の回転位置や回転速度等）を検出するエンコーダ（図示略）が設けられている。そして、各モータ５１、５２、５３のエンコーダによって検出された各モータ５１、５２、５３の状態量が、モータ状態量取得部４３１に入力される。そして、ハンド制御装置４３は、モータ状態量取得部４３１に入力された各モータ５１、５２、５３の状態量に基づいて各指部２１における各モータ５２、５２、５３をサーボ制御し対象物の把持を行う。

　さらに、ハンド制御装置４３では、センサ情報取得部４３２に、ハンド機構２の各指部２１の先端側に設けられた感圧センサ７０の検出値が入力される。そして、ハンド制御装置４３は、センサ情報取得部４３２によって取得された各指部２１の感圧センサ７０の検出値に基づいて、指部２１の対象物への接触を検知でき、その検知信号に基づいて各指部２１における各モータ５１、５２、５３を制御することもできる。

　なお、図１及び図１１に示す例では、把持システムに含まれる制御装置として、アーム制御装置４２とハンド制御装置４３とが台座部４の内部に配置される例について述べたが、それらのアーム制御装置４２とハンド制御装置４３とはロボットアーム１の外部に設置されるコンピュータ等の制御装置に制御プログラムを実行させることで形成されてもよい。その際、アーム制御装置４２とハンド制御装置４３の各機能部が、両装置が一体化された１つの制御装置内に形成される構成を採用することもできる。また、アーム制御装置４２またはハンド制御装置４３における各機能部のうちの一部が、アーム制御装置４２およびハンド制御装置４３とは別体の制御装置内に形成される構成を採用することもできる。なお、把持システムに含まれる制御装置が、アーム制御装置４２とハンド制御装置４３とに区別される場合でも、図１１に示す各機能部は、技術的な齟齬が生じない限りにおいて実質的に何れかの制御装置内に形成されればよく、必要に応じてアーム制御装置４２とハンド制御装置４３との間で適切な情報の授受を行うことができる。

　＜把持制御＞
　ここで、図１２に基づいて、ロボットアーム１に搭載されたハンド機構２を用いた把持システムによる対象物の把持制御について説明する。当該把持制御は、アーム制御装置４２及びハンド制御装置４３において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。先ず、Ｓ１０１では、ハンド機構２が所定の把持可能位置に移動される。当該処理は、アーム制御装置４２のアーム制御部４２０によって実行される。具体的には、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報が、ハンド制御装置４３からアーム制御装置４２へと引き渡される。そして、この引き渡された対象物情報に基づいて、ハンド機構２が位置すべき所定の把持可能位置、すなわち、対象物に対してハンド機構２が作用することで当該対象物の把持が可能となる位置が算出される。例えば、対象物情報に含まれる対象物の位置情報を基準として、その把持が可能となるように所定距離、当該対象物から離間した位置を所定の把持可能位置として算出してもよい。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。

　Ｓ１０２では、所定の把持可能位置に移動されたハンド機構２によって、対象物を直接把持可能か否かが判定される。当該判定は、上記の判定部４３４によって行われる。ここで、図１３に基づいてハンド機構２による直接把持の詳細について説明する。図１３に示す対象物１０は、床面上に単独で置かれ、直方体状の形状を有している。そして、図１３に示すように、対象物１０の端面１０ａと、それに対向する端面１０ｂとは、ともにハンド機構２の指部２１が接触可能な程度に露出しているものとする。なお、本願において、ハンド機構２が有する４本の指部２１やそれを構成する第１指リンク部２１１を指部毎に区別して識別する際には、参照番号である「２１」や「２１１」に識別のための添え字である「Ａ」～「Ｄ」を付加するものとし、区別して識別する必要が無い場合には当該添え字の記載を省略する場合もある。また、添え字「Ａ」～「Ｄ」は、図３に示す指部２１の並びの状態で時計回りに順に、各指部に割当てられるものとする。ここで、対象物１０では、端面１０ａ及び端面１０ｂが露出しているため、ハンド機構２の指部２１Ａと指部２１Ｃによって図中の白抜き矢印で示す、対となる方向から対象物１０を挟んで把持することが可能となる。このとき、対象物１０の姿勢や位置を変更することなく、対象物１０の把持が可能であることから、図１３に示す把持形態が直接把持となる。

　また、判定部４３４による直接把持の可否判定は、上記のような対となる方向から対象物１０を挟んで把持することを可能とする、対象物１０の部位（本発明の所定の把持部に相当し、その一例が図１３に示す端面１０ａ、１０ｂとなる。）が露出しているかについて行われる判定処理である。例えば、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に含まれる、対象物の形状や位置に関する情報、並びに、対象物１０の周囲の障害物と対象物１０との相対位置関係等の環境情報に従って、直接把持を可能とする部位の有無の判定が行われる。図１３に示す例では、直方体形状の対象物１０が床面に配置されているという対象物情報に基づいて、その側面側に位置し、指部２１Ａと指部２１Ｃの接近が可能な程度にその周囲に空間が確保されている端面１０ａ及び端面１０ｂの存在が確認されることで、直接把持が可能であるとの判定が判定部４３４によってなされることになる。Ｓ１０２で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、否定判定されるとＳ１０４へ進む。

　Ｓ１０３では、Ｓ１０２での肯定判定を以て、ハンド機構２による直接把持が実施される。例えば、図１３に示す形態では、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが端面１０ａに接触し、指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃが端面１０ｂに接触することで対象物１０の直接把持が行われる。なお、直接把持においては少なくとも２つの指部２１により対象物１０が把持されればよいが、更に多くの指部２１を対象物１０に接触させて対象物１０をより安定的に把持してもよい。例えば、図１３に示す状態で、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂや図示省略されている指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄが対象物１０に接触することでその直接把持を実施してもよい。Ｓ１０３の処理後、本制御が終了する。

　次に、Ｓ１０４では、Ｓ１０２での否定判定を以て、対象物１０における接触可能部の特定が行われる。接触可能部は、直接把持が行えない状態に置かれている対象物１０の表面のうち、直接把持とは異なる形態の把持を実現するために、対象物１０を傾倒させるべくハンド機構２の何れかの指部（本発明の第１指部に相当する指部）が接触可能な部位である。したがって、露出している対象物１０の全ての表面が接触可能部となるわけではなく、露出している表面のうち、指部が接触し対象物１０の姿勢や位置を変化し得る部位が接触可能部となる。ここで、対象物１０における接触可能部を特定するための処理について、図１４に基づいて説明する。

　＜接触可能部特定処理＞
　図１４は、対象物１０における接触可能部を特定するための処理のフローチャートである。なお、当該処理の説明に際しては、把持対象となる対象物１０は図１５に示すように配置されていることを前提とする。この配置状態では、対象物となる直方体形状の物体が４つ連なって置かれており、その手前側に位置する物体が把持の対象となる対象物１０であり、それ以外の物体は、対象物１０と同形の物体であるが把持の対象ではないため非対象物１０’と称する。図１５に示す配置状態では、対象物１０の底面が床面に接するように置かれているが、更にその対象物１０の側面Ｓ２及びＳ３は、図示しない障害物（例えば、物体を収容する容器等）が対象物１０の周囲に位置しているため、露出した状態とはなっていない。また、対象物１０の背面Ｓ５は、背部の非対象物１０’に接しているため、同じように露出した状態とはなっていない。なお、このような対象物１０の配置状態に関する情報は、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物情報に含まれている。

　ここで、Ｓ２０１では、対象物１０に関する対象物情報に基づいて、対象物１０の露出面が抽出される。図１５に示す例では、対象物１０の露出面として、前面Ｓ１と上面Ｓ４が抽出されることになる。この抽出された露出面は、いわば接触可能部の候補である。次に、Ｓ２０２では、接触可能部の候補として、Ｓ２０１で抽出された露出面の中から、ハンド機構２の指部２１が接触して対象物に作用することで対象物１０を傾けて倒す傾倒動作（後述の図１７Ｂを参照）が可能な露出面が選出される。図１５に示す例では、前面Ｓ１は、床面より概ね垂直に起立している面であるため、仮に指部２１が前面Ｓ１に接触し力を加えても、対象物１０の周囲に位置する非対象物１０’や障害物の存在により対象物１０を傾倒させることはできない。一方で、上面Ｓ４は、指部２１が上面Ｓ４に接触した状態で、対象物１０の上部を手前側に引き倒すように指部２１を動かすことで、対象物１０の傾倒動作を実現することができる。そこで、Ｓ２０２の処理により、接触可能部の候補に上面Ｓ４が選出されることになる。

　そして、Ｓ２０３では、Ｓ２０１及びＳ２０２の処理を経て、候補となる露出面があるか否かが判定される。Ｓ２０３で肯定判定されると、接触可能部の候補に絞られた露出面のうち１つの面が接触可能部に特定される（Ｓ２０４の処理）。一方で、Ｓ２０３で否定判定されると、接触可能部の特定は行われず、不成功に終わる。このように図１４に示す接触可能部特定処理によって、把持制御時の接触可能部の特定が行われる（図１２中のＳ１０４の処理）。なお、本実施例では、上面Ｓ４が接触可能部として特定される。

　ここで、再び図１２に戻る。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５で、対象物１０における非露出部の特定が行われる。非露出部は、対象物１０の表面のうち、上述したように指部２１が接触可能部に接触した状態で対象物１０を傾倒させる前では、ハンド機構２の指部が接触可能となるようには露出していない部位であるが、当該傾倒動作が行われると、その非露出状態が解消される部位である。したがって、接触可能部と非露出部とは、対象物１０の表面のうち、対象物１０の傾倒動作によって関連付けられた部位と言うことができる。そこで、対象物１０における非露出部を特定するための処理について、図１６に基づいて説明する。

　＜非露出部特定処理＞
　図１６は、対象物１０における非露出部を特定するための処理のフローチャートである。なお、当該処理の説明に際しては、把持対象となる対象物１０は図１５に示すように配置され、且つ、上記の接触可能部を用いた対象物１０の傾倒動作が行われることを前提とする。また、当該処理においても、接触可能部特定処理と同様に対象物１０に関する対象物情報が利用される。先ず、Ｓ３０１では、対象物１０に関する対象物情報に基づいて、対象物１０の表面のうち非露出部の候補となる部位の抽出が行われる。この非露出部の候補となる部位は、ハンド機構２の指部２１が接触可能となるようには露出していないことを要件として抽出される。したがって、図１５に示す配置状態にある対象物１０においては、側面Ｓ２及びＳ３と、背面Ｓ５と底面が、非露出部の候補として抽出される。

　次に、Ｓ３０２では、非露出部の候補として、Ｓ３０１で抽出された部位の中から、上記の接触可能部を用いた対象物１０の傾倒動作により露出された状態となる、すなわち当該傾倒動作によってハンド機構２の指部２１が接触可能な状態となる部位が選出される。図１５に示す例では、対象物１０の傾倒動作は、指部２１が上面Ｓ４に接触した状態で対象物１０を手前側に引き倒す動作のみが可能となる。したがって、この傾倒動作によって露出状態となる非露出部の候補は、背面Ｓ５のみとなる。

　次に、Ｓ３０３では、更なる非露出部の候補の選出処理が行われる。具体的には、非露出部の候補として、Ｓ３０２で選出された非露出部の候補のうち、その候補非露出部に指部２１が接触したときに、他の指部２１が当該候補非露出部と対となって対象物１０の把持を可能とする露出部位、すなわち指部２１の接触が可能な表面を有する候補非露出部が選出される。すなわち、Ｓ３０３では、傾倒動作によって露出することになる非露出部を利用して対象物１０の把持を行う際に、非露出部以外で対象物１０に指部２１を接触させるための部位である露出部位が存在することになる非露出部が選択される。なお、このように非露出部と対を為す当該露出部位が、本願発明の所定の表面に相当する。図１５に示す例では、Ｓ３０２で選出された非露出部の候補は背面Ｓ５のみであるが、仮に傾倒動作によって露出された背面Ｓ５に指部２１を接触させたときに、別の指部２１を前面Ｓ１に接触させることで、対象物１０を両指部で把持することが可能となる。したがって、背面Ｓ５は、Ｓ３０３の処理によっても非露出部の候補として選出されることになる。

　そして、Ｓ３０４では、Ｓ３０１～Ｓ３０３の処理を経て、候補となる非露出部があるか否かが判定される。Ｓ３０４で肯定判定されると、非露出部の候補のうち１つの部位が非露出部に特定される（Ｓ３０５の処理）。一方で、Ｓ３０４で否定判定されると、非露出部の特定は行われず、不成功に終わる。このように図１６に示す非露出部特定処理によって、把持制御時の非露出部の特定が行われる（図１２中のＳ１０５の処理）。なお、本実施例では、背面Ｓ５が非露出部として特定される。

　ここで、再び図１２に戻る。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６において、接触可能部及び非露出部の特定に成功したか否かが判定される。具体的には、接触可能部特定処理によって接触可能部の特定に成功し、且つ非露出部特定処理によって非露出部の特定に成功した場合に、Ｓ１０６の判定処理は肯定判定とされ、それ以外の場合にはＳ１０６の判定処理は否定判定とされる。そして、Ｓ１０６で肯定判定されると、特定された接触可能部と非露出部とを利用して対象物１０の把持が行われ、Ｓ１０６で否定判定されると対象物１０の把持処理は中止される（Ｓ１１１の処理）。なお、対象物１０の把持処理が中止された場合の、ロボットアーム１及びハンド機構２の動作については、予め決められている、把持動作以外の動作が行われてもよい。例えば、ロボットアーム１及びハンド機構２を所定の位置や状態に戻した上で、ユーザーに対して対象物１０の把持が行われなかったことを知らせるためのアラームを発してもよく、又は、把持の対象となる物体を別の物体に切り替えて、その把持制御を進めてもよい。

　ここで、Ｓ１０６で肯定判定された場合に行われる、対象物１０の把持処理について説明する。先ず、Ｓ１０７では、接触可能部を利用して対象物１０の傾倒動作が開始される。この傾倒動作は、ハンド機構２の指部２１が接触可能となる程度に非露出部を露出させるための動作であり、第１動作制御部４３６によって実行される第１動作に相当する。具体的に、図１７Ａ及び図１７Ｂに基づいて説明すると、第１動作制御部４３６は、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の接触可能部１０１たる上面に接触させる。このとき、他の指部２１Ｂ～２１Ｄは対象物１０には接触していない。そして、指部２１Ａと接触可能部１０１との接触状態を維持したまま、第１動作制御部４３６は、指部２１Ａを駆動制御し対象物１０を手前側に引き倒す力を対象物１０に作用させる。そのため、図１７Ｂに示すように、対象物１０は、床面と接触しているその底面の一部を中心としてその上部が床面側に接近するように傾倒していくことになる。

　そして、この傾倒動作の結果、把持前の配置状態に置いて非対象物１０’と接触していた対象物１０の背面である非露出部１０２が露出していき、非露出部１０２と非対象物１０’との間に空間が形成されていく。当該空間は、対象物１０の傾倒が進むほど大きくなっていく。そこで、Ｓ１０７で開始された対象物１０の傾倒動作に関し、非露出部１０２の露出が完了したか、すなわち非露出部１０２と非対象物１０’との間に形成された空間に、ハンド機構２の指部２１Ａとは異なる指部２１Ｂ及び指部２１Ｄを進入できる程度に当該空間の大きさを確保できたか否かが、Ｓ１０８において判定される。なお、当該判定は、対象物１０の引き倒し量に関連する、指部２１Ａの移動量に基づいて判定される。このように指部２１Ｂ及び指部２１Ｄの進入に十分な程度の当該空間を、以下、進入空間と称する。Ｓ１０８で肯定判定されるとＳ１０９へ進み、否定判定されると引き続き対象物１０の傾倒動作が継続される。

　次に、Ｓ１０９では、Ｓ１０８での肯定判定を以て、第１動作制御部４３６による傾倒動作を停止させる。このとき指部２１Ａが接触可能部１０１に接触した状態が維持される。そのため、非露出部１０２が十分に露出され、傾倒状態にある対象物１０と隣接する非対象物１０’との間に進入空間が確保される。その後、Ｓ１１０において、対象物１０の把持動作が行われる。この把持動作は、把持制御が開始される前の対象物１０の姿勢を、上記傾倒動作によって変化させた状態で行われる把持形態であり、図１３に示す直接把持とは異なる。そこで、本出願では、Ｓ１１０で行われる把持動作を、傾倒把持と称する。

　この傾倒把持は、対象物１０が傾倒され非露出部１０２が露出された状態で行われる対象物の把持であり、第２動作制御部４３７によって実行される第２動作に相当する。傾倒把持について、図１８Ａ～図１８Ｃに基づいて具体的に説明する。なお、図１８Ａ～図１８Ｃは、傾倒把持によりハンド機構２が対象物を把持している同一の状態を、異なる視点から示したものである。図１８Ａは、対象物１０の非露出部１０２が見える方向からの図であり、図１８Ｂは、対象物１０を側方から見た図であり、図１８Ｃは、対象物の前面１０３（図１５に示す前面Ｓ１に相当する部位）が見える方向からの図である。

　傾倒把持では、対象物１０と隣接する非対象物１０’との間に形成された進入空間に、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂと指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄとを進入させ、両指リンク部を非露出部１０２に接触させるとともに、指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃを対象物１０の前面１０３に接触させる。すなわち、傾倒把持では、傾倒状態にある対象物１０を、その前後からハンド機構２の、傾倒状態に支持するために使用している指部２１Ａ以外の指部が利用されて、対象物１０の安定的な把持が実現される。したがって、この場合、指部２１Ｂ及び指部２１Ｄが本発明の第２指部に相当し、指部２１Ｃが第３指部に相当することになる。また、別法として、非露出部１０２に１本の指部２１の第１指リンク部を接触させ、前面１０３に残りの２本の指部２１の第１指リンク部を接触させてもよい。

　また、傾倒把持においてより安定して対象物を把持するためには、図１８Ｂに示すように、対象物１０を側方から見たときに、非露出部１０２側の指部２１の第１指リンク部と前面１０３側の指部２１の第１指リンク部とが概ね対向するのが好ましい。また、図１８Ａ～図１８Ｃに示すように３本の指部２１で傾倒把持を行う場合、非露出部１０２又は前面１０３から見たときに、１本の指部２１Ｃの作用点が、２本の指部２１Ｂ及び指部２１Ｄのそれぞれの作用点の間に位置するように、各指部２１が対象物に接触するのが好ましい。

　Ｓ１１０で対象物の傾倒把持が行われると、ハンド機構２が対象物１０を把持したまま対象物１０を所望の位置に移すことができる。これにより、図１２に示す把持制御が終了する。このように当該把持制御では、対象物１０が直接把持が可能なように配置されている場合には、その直接把持を実行する。これにより対象物１０の把持に要する時間の短縮を図ることができる。一方で、直接把持が可能ではない状態で対象物１０が配置されていても、ハンド機構２の指部２１Ａを接触可能部１０１に接触させて対象物１０の姿勢を変化させて、残りの指部２１Ｂ～２１Ｄによって対象物１０の傾倒把持が実現される。この傾倒把持においては、指部２１Ａを接触させたまま対象物１０の把持が行われるため、対象物１０の傾倒把持が可能な状態を形成するために要する時間を可及的に短くすることができる。このように上記把持制御では、対象物１０の配置されている状況の影響を可及的に受けることなく対象物１０の把持を実現することができる。そのため、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の移動が可能となる。

　＜変形例１＞
　上記把持システムに含まれるハンド機構２の変形例１について、図１９に基づいて説明する。なお、図１９では、説明の簡略化のために、指部２１Ａ及び指部２１Ｃのみを図示し、それら以外の指部２１Ｂ、２１Ｄの図示を省略している。上記第１の実施例では、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の接触可能部１０１たる上面に接触させながら対象物を傾倒させる際に、指部２１Ａ以外の指部２１Ｂ～２１Ｄを対象物１０に接触させていないが、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の接触可能部１０１たる上面に接触させながら対象物を傾倒させる際に、指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃを対象物１０の前面１０３の下部に接触させることで該接触部分を支点として対象物１０を傾倒させるようにしてもよい。なお、対象物１０の前面１０３において指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃを接触させる位置は、対象物１０の高さ方向においては対象物１０の上面よりも底面に近い位置であって、且つ対象物１０の幅方向（図１９中の前後方向）においては指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが接触する位置と同等の位置に設定されるものとする。このような変形例によれば、対象物１０を傾倒させる際に力点となる部位（指部２１Ａの接触部位）の位置ずれ、及び対象物１０を傾倒させる際に支点となる部位（指部２１Ｃの接触部位）の位置ずれを抑制することができるため、対象物１０が傾倒した際の姿勢を把持に適した姿勢にし易くなる。それにより、対象物１０をより安定した姿勢で把持することが可能となる。

　＜変形例２＞
　上記把持システムに含まれるハンド機構２の変形例２について、図２０に基づいて説明する。本変形例に係るハンド機構２には、３本の指部２１Ａ～２１Ｃが備えられる。これらの指部は、上記実施例と同様にそれぞれ同一の構成を有しているが、図３に示すようにハンド機構２を上方から見たときに、各指部２１が、ハンド機構２の長手方向の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち１２０ｄｅｇ間隔）に配置されている。この場合においては、第１指部に相当する指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂが対象物１０の接触可能部１０１に接触して対象物を傾倒させる。そして、その傾倒された対象物１０に対して、第２指部に相当する指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが非露出部１０２に接触するとともに、第３指部に相当する指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃが前面１０３に接触する。

　また上記の把持制御では、直接把持が可能か否かを判定し、そこで直接把持が可能でないと判定された場合に把持対象物の姿勢を変更して把持を行っているが、それに代えて、当該判定処理を行うことなく把持対象物の姿勢変更及びその把持を行ってもよい。この場合、把持システムは、少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムであって、少なくとも１本の前記指部である第１指部で接触可能な前記対象物における接触可能部と、該判定部による判定時に該第１指部とは異なる第２指部が接触可能であるように露出していない非露出部と、を特定する特定部と、前記第１指部で前記接触可能部に接触しながら前記対象物の位置又は姿勢を変化させて、前記第２指部が該対象物の前記非露出部に接触可能となるように該非露出部を露出させる第１動作制御部と、前記第１動作制御部により前記非露出部が露出された状態において、前記第２指部を該非露出部に接触させるとともに、該第２指部以外の指部を該非露出部以外の前記対象物の所定の表面に接触させることで、前記対象物を把持する第２動作制御部と、を備える。

　図２１及び図２２に基づいて、第２の実施例に係る把持システムについて説明する。なお、両図においては、説明を簡便にするために、指部２１Ｄの記載を省略している。本実施例では、直体形状を有する対象物１０が床面上に配置されているが、当該対象物１０の横に非対象物１０’も置かれている。このとき、対象物１０と非対象物１０’とは接触はしておらず、両者の間には比較的小さな間隙Ｒ１が形成されている。しかし、本実施例では、間隙Ｒ１は、対象物１０を直接把持するためにハンド機構２の指部（例えば、指部２１Ｃ）が進入できる程度に十分には大きくないものとする。また、対象物１０の側方（図の前後側）には図示しない障害物が存在するため、その方向には対象物１０を移動させることはできないものとする。このような場合、判定部４３４による判定では、対象物１０の直接把持はできないと判断される。なお、当該判断は、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物情報に基づいて行われる。

　このような場合、図１２に示す把持制御による対象物１０の傾倒把持が行われる。図２１に示すようにハンド機構２が対象物１０の上方から近接してくる場合、対象物１０の上面が、ハンド機構２の指部２１による接触が可能であり、且つ、その指部２１で当該上面の縁部を、図中の白抜き矢印方向（斜め右下）に押し込むことで、対象物１０の底面の一部が床面に接触した状態で傾倒させることが可能となる（図２２を参照）。そこで、図１４に示す接触可能部特定処理を経て、対象物１０の上面が接触可能部１０１として選出されることになる。

　また、このように対象物１０を傾倒させると、非対象物１０’と対向する対象物１０の側面であって、傾倒前では指部２１の接触が可能であるようには露出していない側面が、接触可能となるように露出することになる。そして、その露出した側面に指部２１を接触させるとともに、当該指部と、接触可能部１０１に接触させている指部とによって図２２に示すように対象物１０の傾倒把持が可能となる。そこで、図１６に示す非露出部特定処理を経て、対象物１０の側面が非露出部１０２として選出されることになる。なお、このとき、非露出部１０２と対となって対象物１０の傾倒把持を可能とする露出部位、すなわち本発明の所定の表面に相当する部位は、対象物１０の上面（接触可能部１０１）である。

　このように接触可能部１０１と非露出部１０２とが特定されることで、第１動作として、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが接触可能部１０１の縁部に接触し、図２１の白抜き矢印の方向に力を加える。これにより、対象物１０が傾倒されるとともに、非露出部１０２が、指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃが接触可能となるように露出された状態となる。そして、この対象物１０の傾倒状態は維持される。次に、第２動作として、傾倒状態にある対象物１０の非露出部１０２に対して、指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃを接触させる。そして、既に接触可能部１０１に接触している指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａとともに、対象物１０を挟んで傾倒把持を行う。なお、このとき、対象物１０をより安定して把持するために、ハンド機構２が有する他の指部（例えば、指部２１Ｂ）も対象物１０の接触可能な部位に接触させてもよい。このように本実施例でも、対象物１０の配置されている状況の影響を可及的に受けることなく対象物１０の把持を実現することができる。そのため、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の移動が可能となる。

　図２３及び図２４に基づいて、第３の実施例に係る把持システムについて説明する。なお、両図においては、ハンド機構２は指部２１Ａと指部２１Ｂの２本を有しているが、更に指部を有していても構わない。これらの指部は、上記実施例と同様にそれぞれ同一の構成を有しているが、図３に示すようにハンド機構２を上方から見たときに、各指部２１が、ハンド機構２の長手方向の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち１８０ｄｅｇ間隔）に配置されている。本実施例でも、直体形状を有する対象物１０が床面上に配置されているが、当該対象物１０の横に接触するように非対象物１０’が置かれている。また、対象物１０の側方（図の前後側）には図示しない障害物が存在するため、その方向には対象物１０を移動させることはできないものとする。このような場合、判定部４３４による判定では、対象物１０の直接把持はできないと判断される。なお、当該判断は、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物情報に基づいて行われる。

　本実施例では、判定部４３４により対象物１０の直接把持はできないと判断されると、直接把持とは異なるずらし把持が行われる。当該ずらし把持は、対象物１０をそれとは異なる物体に押し付けながらずらし上げ、対象物１０の位置を変化させることで、対象物１０を把持可能な状態にした上で行われる把持の形態である。すなわち、ずらし把持は、上記傾倒把持と同様に対象物１０を直接把持できない場合に行われる把持の形態であって、傾倒把持と異なる点は、傾倒把持は対象物１０の姿勢を変化させることで把持可能な状態を形成するのに対して、ずらし把持は対象物１０の位置を変化させることで把持可能な状態を形成する。当該ずらし把持においても、接触可能部特定処理による接触可能部の特定と、非露出部特定処理による非露出部の特定が行われ、接触可能部と非露出部とを利用して、第１動作制御部４３６による第１動作と第２動作制御部４３７による第２動作が実行されることでずらし把持が実現される。

　先ず、接触可能部特定処理では、対象物１０においてハンド機構２の指部２１が接触可能なように露出している表面のうち、対象物１０のずらし上げ（図２３中白抜き矢印の方向への移動）のために対象物１０を非対象物１０’に押し付ける動作を可能とする部位として、非対象物１０’との接触面とは反対側の、対象物１０の側面が接触可能部１０１として選出されることになる。

　また、このように対象物１０をずらし上げると、非対象物１０’と接触する対象物１０の側面であって、ずらし上げ前では指部２１の接触が可能であるようには露出していない側面が、接触可能となるように露出することになる。そして、その露出した側面に指部２１を接触させるとともに、当該指部と、接触可能部１０１に接触させている指部とによって図２４に示すように対象物１０のずらし把持が可能となる。そこで、非露出部特定処理を経て、対象物１０の当該露出していない側面が非露出部１０２として選出されることになる。なお、このとき、非露出部と対となって対象物１０のずらし把持を可能とする露出面、すなわち本発明の所定の表面に相当する部位は、対象物１０の側面（接触可能部１０１）である。

　このように接触可能部１０１と非露出部１０２とが特定されることで、第１動作として、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが接触可能部１０１に接触し、対象物１０を非対象物１０’側に押し付けながら対象物１０を図２３の白抜き矢印の方向にずらし上げていく。これにより、対象物１０の位置が上昇するとともに、非露出部１０２が、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂが接触可能となるように露出された状態となる。図２４においては、非露出部１０２において、ずらし上げ動作によって露出した部分を「１０２０」で参照している。なお、当該ずらし上げ動作を行われている際に、指部２１Ｂによって非対象物１０’が動かないように押さえつけていてもよい。そして、この対象物１０のずらし上げ状態は維持される。次に、第２動作として、ずらし上げ状態にある対象物１０の非露出部１０２の露出部分１０２０に対して、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂを接触させる。そして、既に接触可能部１０１に接触している指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａとともに、第１指リンク部２１１Ｂは、対象物１０を挟んでずらし把持を行う。このように本実施例でも、対象物１０の配置されている状況の影響を可及的に受けることなく対象物１０の把持を実現することができる。そのため、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の移動が可能となる。

　なお、ずらし把持は、上述した図２３及び図２４に示した把持対象物を上方にずらし上げる動作を伴う把持形態だけではなく、把持対象物を側方（把持対象物の横方向）にずらす動作を伴う把持形態も含む。例えば、複数の対象物が直接把持が行えない状態で積み重ねられている配置状態において、最上方の把持対象物の露出部位が収容容器の底面に概ね平行である場合には、その把持対象物を側方にずらし、そのずらし動作によって露出された把持対象物の一対の側面にハンド機構の指部を接触させることで、ずらし把持を実現してもよい。

　図２５に基づいて、第４の実施例に係る把持システムについて説明する。図２５は、床面Ｘ０に配置された対象物１０を側方から見た状態を表している。概略的には、図２５（ａ）は、把持前の対象物１０の状態を表し、同図（ｂ）は、把持を行う前に対象物１０を移動させた状態を表し、同図（ｃ）は、対象物１０を縦方向（高さ方向）に回転させた状態を表し、同図（ｄ）は対象物１０を縦方向で挟んで把持した状態を表している。なお、床面Ｘ０には、それに対して垂直に立つ壁面Ｘ１が設けられている。図２５においては、ハンド機構２は指部２１Ａと指部２１Ｂの２本を有しているが、更に指部を有していても構わない。これらの指部は、上記実施例と同様にそれぞれ同一の構成を有しているが、図３に示すようにハンド機構２を上方から見たときに、各指部２１が、ハンド機構２の長手方向の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち１８０ｄｅｇ間隔）に配置されている。本実施例では、対象物１０は、その側方において外側に突出した突出部位１１３を有しており、その上方に上方側面１１４を有し、その下方に下方側面１１１を有している。そして、把持が行われる前の状態においては、対象物１０は床面Ｘ０上に置かれ、且つ、対象物と壁面Ｘ１との間には比較的小さな間隙Ｒ２が形成されている。しかし、本実施例では、間隙Ｒ２は、対象物１０を直接把持するためにハンド機構２の指部（例えば、指部２１Ｂ）が進入できる程度に十分には大きくないものとする（なお、図２５（ａ）では、対象物１０の配置状態が理解しやすいように間隙Ｒ２を拡大して記載している。）。また、対象物１０の側方（図の前後側）には図示しない障害物が存在するため、その方向には対象物１０を移動させることはできないものとする。このような場合、判定部４３４による判定では、対象物１０の直接把持はできないと判断される。なお、当該判断は、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物情報に基づいて行われる。

　本実施例では、判定部４３４により対象物１０の直接把持はできないと判断されると、直接把持とは異なる回転把持が行われる。当該回転把持は、対象物１０の一部をそれとは異なる物体（本実施例では、壁面Ｘ１）に接触させたまま、対象物１０を回転させその姿勢を変化させることで、対象物１０を把持可能な状態にした上で行われる把持の形態である。すなわち、回転把持は、上記傾倒把持と同様に対象物１０を直接把持できない場合に行われる把持の形態であって、対象物１０の姿勢を変化させることで把持可能な状態を形成する。当該回転把持においても、接触可能部特定処理による接触可能部の特定と、非露出部特定処理による非露出部の特定が行われ、接触可能部と非露出部とを利用して、第１動作制御部４３６による第１動作と第２動作制御部４３７による第２動作が実行されることで回転把持が実現される。

　なお、本実施例では、図２５（ａ）に示すように、把持前の状態では、対象物１０と壁面Ｘ１との間には間隙Ｒ２が存在している。そこで、対象物１０の回転把持が可能となるように、その回転把持の前にハンド機構２によって対象物１０が壁面Ｘ１に接触するように対象物１０を押して壁面Ｘ１まで移動させる。この回転把持前の対象物１０の移動は、ハンド制御装置４３に形成される図示しない機能部によって実現され、当該機能部は、本発明の位置調整部に相当する。

　ここで、接触可能部特定処理では、対象物１０においてハンド機構２の指部２１が接触可能なように露出している表面のうち、対象物１０を縦方向（高さ方向）に回転（図２５（ｃ）中白抜き矢印の方向への回転）させるために対象物１０に力を作用させる動作を可能とする部位として、対象物１０の下方側面１１１が接触可能部１０１として選出されることになる。

　また、このように対象物１０を縦方向に回転させると、対象物１０の底面（床面Ｘ０に接触していた面）であって、回転前では指部２１の接触が可能であるようには露出していない底面１１２が、接触可能となるように露出することになる。そして、その露出した底面１１２に指部２１を接触させるとともに、対象物１０の上面１１５に他の指部２１を接触させることで、両指部により図２５（ｄ）に示すように対象物１０の回転把持が可能となる。そこで、非露出部特定処理を経て、対象物１０の底面１１２が非露出部１０２として選出されることになる。なお、このとき、非露出部と対となって対象物１０の回転把持を可能とする露出部位、すなわち本発明の所定の表面に相当する部位は、対象物１０の上面１１５である。

　このように接触可能部１０１と非露出部１０２とが特定されることで、位置調整部により対象物１０が壁面Ｘ１に接触するように移動された後に、第１動作として、第１動作制御部４３６は、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを接触可能部１０１に接触させ、対象物１０を壁面Ｘ１に接触させながら対象物１０を図２５（ｃ）の白抜き矢印の方向に回転させていく。これにより、対象物１０の底面１１２の一部が床面Ｘ０に接触しながら底面１１２が持ち上げられ、非露出部１０２（底面１１２）が、後に指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが接触可能となるように露出された状態となる。そして、この対象物１０が持ち上げられた状態は維持される。次に、上記回転動作によって非露出部１０２が露出されると、第２動作として、第２動作制御部４３７は、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂを上面１１５に接触させるとともに、持ち上げ動作を行っている指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを非露出部１０２の下方に、床面Ｘ０との間に形成された空間に滑り込ませ、第１指リンク部２１１Ａを非露出部１０２に接触させる。そして、上面１１５に接触している指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂと、非露出部１０２に接触している指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａとによって、対象物１０を挟んで回転把持を行う。

　このように本実施例でも、対象物１０の配置されている状況の影響を可及的に受けることなく対象物１０の把持を実現することができる。そのため、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の移動が可能となる。また、回転把持前に対象物１０を移動させて回転把持が行いやすい状況、すなわち対象物１０の突出部位１１３が壁面Ｘ１に接触した状況を形成することで、より円滑な対象物１０の把持が可能となる。また、回転把持前に対象物１０を壁面Ｘ１まで移動させその後に対象物１０を回転させる一連の流れにおいて、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａは、対象物１０の接触可能部１０１である下方側面１１１に接触した状態が維持される。そのため、対象物１０の移動から回転へと繋がる動作をより円滑に行うことが可能となる。

　＜変形例＞
　上記第４の実施例での回転把持では、対象物１０を縦方向（高さ方向）に回転させて非露出部１０２を露出させることで対象物１０を把持可能な状態としている。すなわち、対象物１０の幅方向に延在する軸回りに対象物１０を回転させて非露出部１０２を露出させることで対象物１０を把持可能な状態としている。ただし、対象物１０の回転方向は縦方向には限られない。例えば、対象物１０を回転させて非露出部を露出させる限りにおいて、対象物１０をその横方向に回転させてもよく、又は、その縦方向と横方向の間となる斜め方向への回転であってもよい。なお、ここでいう「横方向への回転」とは、対象物１０の奥行き方向に延在する軸回りに対象物１０を回転させる形態、又は対象物１０の高さ方向に延在する軸回りに対象物１０を回転させる形態を含む。

　また、上記第４の実施例で示した把持前の対象物１０の移動（位置調整部による対象物１０の移動）については、上述までの第１～第３の実施例に適用することもできる。例えば、第２の実施例で示したように、対象物１０と非対象物１０’との間に間隙Ｒ１が存在する場合には、その間隙Ｒ１が解消するように対象物１０を非対象物１０’側に移動させた後に、第３の実施例で示したずらし把持を行ってもよい。当然に、対象物１０を非対象物１０’側に移動させた後に、第１及び第２の実施例で示した傾倒把持を行っても構わない。

　図２６に基づいて、第５の実施例に係る把持システムについて説明する。図２６は、床面に配置された対象物１０を側方から見た状態を表している。概略的には、図２６（ａ）は、把持前の対象物１０の状態を示し、図２６（ｂ）は、対象物１０の一部を床面から浮かせた状態を示し、同図（ｃ）は、対象物１０を縦方向（上下方向）で挟んで把持した状態を示している。また、図２６においては、ハンド機構２は、指部２１Ａ、指部２１Ｂ、指部２１Ｃの３本の指部を有している。これらの指部は、上記実施例と同様にそれぞれ同一の構成を有しているが、図３に示すようにハンド機構２を上方から見たときに、各指部２１が、ハンド機構２の長手方向の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち１２０ｄｅｇ間隔）に配置されている。なお、図２６に示す対象物１０は、前述の図２５に示した対象物と同様に、その側方において外側に突出した突出部位１１３を有しており、その上方に上方側面１１４を有し、その下方に下方側面１１１を有している。また、図２６に示す対象物１０の長さ及び幅は、３本の指部２１Ａ～２１Ｃのうちの２本の指部をハンド機構２の径方向外側へ最大限に開いた際の間隔よりも大きいものとする。つまり、対象物１０の長さ及び幅は、ハンド機構２が把持可能な長さ及び幅よりも大きいものとする。このような場合、判定部４３４による判定では、対象物１０の直接把持はできないと判断される。なお、当該判断は、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物情報に基づいて行われる。

　本実施例では、判定部４３４により対象物１０の直接把持はできないと判断されると、直接把持とは異なる浮かし把持が行われる。当該浮かし把持は、対象物１０の一部を床面から浮かせその姿勢を変化させることで、対象物１０を把持可能な状態にした上で行われる把持の形態である。すなわち、浮かし把持は、上記傾倒把持や上記回転把持と同様に対象物１０を直接把持できない場合に行われる把持の形態であって、対象物１０の姿勢を変化させることで把持可能な状態を形成する。当該浮かし把持においても、接触可能部特定処理による接触可能部の特定と、非露出部特定処理による非露出部の特定が行われ、接触可能部と非露出部とを利用して、第１動作制御部４３６による第１動作と第２動作制御部４３７による第２動作が実行されることで浮かし把持が実現される。

　本実施例における接触可能部特定処理では、対象物１０の表面のうち、ハンド機構２の指部２１が接触可能なように露出している表面であって、且つ対象物１０の一部を床面から浮かせるために対象物１０に力を作用させる動作を可能とする部位として、対象物１０の下方側面１１１が接触可能部１０１として選出されることになる。

　また、対象物１０の一部を床面から浮かせると、対象物１０の底面（床面に接触していた面）であって、浮かせる前では指部２１の接触が可能であるようには露出していない底面１１２が、接触可能となるように露出することになる。そして、その露出した底面１１２に指部２１を接触させるとともに、対象物１０の上面１１５に他の指部２１を接触させることで、対象物１０の浮かし把持が可能となる。そこで、非露出部特定処理を経て、対象物１０の底面１１２が非露出部１０２として選出されることになる。なお、このとき、非露出部と対となって対象物１０の浮かし把持を可能とする露出部位、すなわち本発明の所定の表面に相当する部位は、対象物１０の上面１１５である。

　このように接触可能部１０１と非露出部１０２とが特定された後に、第１動作として、第１動作制御部４３６は、指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａを接触可能部１０１たる下方側面１１１に接触させながら対象物１０における接触可能部１０１側の部位（図２６中の右側の部位）を持ち上げていく。これにより、対象物１０における接触可能部１０１と反対側の部位が床面に接触しつつ、該対象物１０の接触可能部１０１側の部位が床面から浮かせられることで、非露出部１０２たる底面１１２が、後に指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂが接触可能となるように露出された状態となる（図２６（ｂ））。

　上記の浮かし動作によって対象物１０の非露出部１０２たる底面１１２が露出されると、第２動作制御部４３７は、第２動作として、指部２１Ｂ（第２指部）の第１指リンク部２１１Ｂを対象物１０の底面１１２と床面との間に差し込んで、該第１指リンク部２１１Ｂを底面１１２に接触させる。そして、第２動作制御部４３７は、指部２１Ａ（第１指部）及び指部２１Ｂ（第２指部）以外の指部である指部２１Ｃ（第３指部）の第１指リンク部２１１Ｃを対象物１０の上面１１５（所定の表面）に接触させ、対象物１０の非露出部１０２たる底面１１２に接触している指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂと、対象物１０の所定の表面たる上面１１５に接触している指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃとによって、対象物１０を挟んで浮かし把持を行う（図２６（ｃ））。

　このように本実施例によれば、対象物１０の長さ及び幅がハンド機構２により把持可能な長さ及び幅よりも大きい場合においても、対象物１０の配置されている状況の影響や対象物１０の寸法の影響等を可及的に受けることなく、対象物１０の把持を実現することができる。そのため、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の安定した移動が可能となる。

＜変形例１＞
　上記実施例５では、対象物１０の長さ方向において下方側面１１１（接触可能部１０１）に近い部位を把持する例について述べたが、対象物１０の長さ方向において下方側面１１１（接触可能部１０１）から離れた部位（すなわち、対象物１０の長さ方向における中心に一層近い部位）を把持するようにしてもよい。図２７は、対象物１０の長さ方向における中心に近い部位を把持する場合における浮かし把持の実行手順を説明するための図である。図２７（ａ）は、対象物１０の一部を床面から浮かせた状態を示し、同図（ｂ）は、非露出部１０２（底面１１２）が露出する姿勢で対象物１０を支持している状態を示し、同図（ｃ）は、対象物１０を縦方向（上下方向）で挟んで把持した状態を示している。

　本変形例において対象物１０の接触可能部１０１と非露出部１０２とが特定された後の第１動作は、上記実施例５と同様に、指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａを接触可能部１０１たる下方側面１１１に接触させながら対象物１０における接触可能部１０１側の部位（図２６中の右側の部位）を持ち上げていく動作である。これにより、対象物１０における接触可能部１０１と反対側の部位が床面に接触しつつ、該対象物１０の接触可能部１０１側の部位が床面から浮かせられることで、非露出部１０２たる底面１１２が、後に指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂが接触可能となるように露出された状態となる（図２７（ａ））。

　上記の浮かし動作によって対象物１０の非露出部１０２たる底面１１２が露出されると、第２動作制御部４３７は、第２動作として、先ず、指部２１Ｂ（第２指部）の第１指リンク部２１１Ｂを対象物１０の底面１１２と床面との間に差し込んで、該第１指リンク部２１１Ｂを底面１１２に接触させることで、該底面１１２が露出する姿勢で対象物１０を支持する。続いて、第２動作制御部４３７は、対象物１０の浮かし動作を行っていた指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の底面１１２と床面との間に形成された空間に滑り込ませて、該第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の底面１１２に接触させる。その際、指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａと対象物１０の底面１１２との接触位置が、指部２１Ｂ（第２指部）の第１指リンク部２１１Ｂと対象物１０の底面１１２との接触位置より奥まった位置（図２７中の左側の位置であって、対象物１０の長さ方向における中心に一層近い位置）となるように、ハンド機構２が制御されるものとする。そして、第２動作制御部４３７は、指部２１Ａ（第１指部）及び指部２１Ｂ（第２指部）以外の指部である指部２１Ｃ（第３指部）の第１指リンク部２１１Ｃを対象物１０の上面１１５（所定の表面）に接触させて、対象物１０の非露出部１０２たる底面１１２に接触している指部２１Ａ～２１Ｂの第１指リンク部２１１Ａ～２１１Ｂと、対象物１０の所定の表面たる上面１１５に接触している指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃとによって、対象物１０を挟んで浮かし把持を行う（図２７（ｃ））。

　このように本変形例によれば、対象物１０の長さ方向における中心に一層近い部位に指部２１Ａを接触させつつ該対象物１０を把持することができるため、対象物１０の重量が比較的大きい場合や対象物１０の長さが比較的長い場合等であっても、対象物１０をより確実に把持することが可能になるとともに、把持後の対象物の姿勢を一層安定させることが可能となる。その結果、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の安定した移動が可能となる。

＜変形例２＞
　上記実施例５及び上記変形例１では、３本の指部２１を有するハンド機構２によって対象物１０を浮かし把持する例について述べたが、４本の指部２１を有するハンド機構２によって対象物１０を浮かし把持することも可能である。図２８は、４本の指部２１Ａ～２１Ｄを有するハンド機構２による対象物１０の浮かし把持を説明するための図である。図２８（ａ）は、対象物１０の一部を床面から浮かせた状態を示し、同図（ｂ）は、非露出部１０２（底面１１２）が露出する姿勢で対象物１０を支持している状態を示し、同図（ｃ）は、対象物１０を縦方向（上下方向）で挟んで把持した状態を示している。また、図２８に示すハンド機構２においては、４本の指部２１Ａ～２１Ｄは、上記実施例と同様にそれぞれ同一の構成を有しているが、図３に示すようにハンド機構２を上方から見たときに、各指部２１が、ハンド機構２の長手方向の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち９０ｄｅｇ間隔）に配置されているものとする。

　本変形例において対象物１０の接触可能部１０１と非露出部１０２とが特定された後の第１動作は、上記実施例５及び上記変形例１と同様に、指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａを接触可能部１０１たる下方側面１１１に接触させながら対象物１０の接触可能部１０１側の部位（図２８中の右側の部位）を持ち上げていく動作である。これにより、対象物１０における接触可能部１０１と反対側の部位が床面に接触しつつ、該対象物１０の接触可能部１０１側の部位が床面から浮かせられることで、非露出部１０２たる底面１１２が、後に指部２１Ｂ（第２指部）の第１指リンク部２１１Ｂが接触可能となるように露出された状態となる（図２８（ａ））。このような浮かし動作によって対象物１０の非露出部１０２たる底面１１２が露出されると、第２動作制御部４３７は、第２動作として、先ず、上記実施例５及び上記変形例１と同様に、指部２１Ｂ（第２指部）の第１指リンク部２１１Ｂを対象物１０の底面１１２と床面との間に差し込んで、該第１指リンク部２１１Ｂを底面１１２に接触させる（図２８（ｂ））。続いて、第２動作制御部４３７は、指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａと下方側面１１１との接触状態、及び指部２１Ｂ（第２指部）の第１指リンク部２１１Ｂと底面１１２との接触状態を維持しつつ、指部２１Ａ（第１指部）及び指部２１Ｂ（第２指部）以外の指部の１つである指部２１Ｄ（第４指部）の第１指リンク部２１１Ｄを対象物１０の底面１１２と床面との間に形成された空間に滑り込ませて、該第１指リンク部２１１Ｄを対象物１０の底面１１２に接触させる。その際、指部２１Ｄ（第４指部）の第１指リンク部２１１Ｄと対象物１０の底面１１２との接触位置が、指部２１Ｂ（第２指部）の第１指リンク部２１１Ｂと対象物１０の底面１１２との接触位置より奥まった位置（図２８中の左側の位置であって、対象物１０の長さ方向における中心に一層近い位置）となるように、ハンド機構２が制御されるものとする。そして、第２動作制御部４３７は、指部２１Ａ（第１指部）及び指部２１Ｂ（第２指部）以外の指部である指部２１Ｃ（第３指部）の第１指リンク部２１１Ｃを対象物１０の上面１１５（所定の表面）に接触させ、対象物１０の非露出部１０２たる底面１１２に接触している指部２１Ｂ、２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｂ、２１１Ｄと、対象物１０の所定の表面たる上面１１５に接触している指部２１Ｃの第１指リンク部２１１Ｃとによって、対象物１０を挟んで浮かし把持を行う（図２８（ｃ））。なお、その際、指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａを、下方側面１１１から底面１１２又は上面１１５に移動させることで、４本の指部によって対象物１０を挟む形態の把持を行ってもよい。

　このように本変形例によれば、上記変形例１と同様に、対象物１０の長さ方向における中心に一層近い部位に指部２１Ｄを接触させつつ該対象物１０を把持することができるため、対象物１０の重量が比較的大きい場合や対象物１０の長さが比較的長い場合等であっても、対象物１０をより確実に把持することが可能になるとともに、把持後の対象物の姿勢を一層安定させることが可能となる。その結果、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の安定した移動が可能となる。

　図２９に基づいて、第６の実施例に係る把持システムについて説明する。図２９は、床面に配置された対象物１０を側方から見た状態を表している。概略的には、図２９（ａ）は、把持前の対象物１０の状態を示し、図２９（ｂ）は、対象物１０を横方向（図２９（ｂ）中の左右方向）で挟んで把持した状態を示している。また、図２９においては、ハンド機構２は、少なくとも指部２１Ａ及び指部２１Ｂの２本の指部を有している。これらの指部は、前述の実施例と同様にそれぞれ同一の構成を有しているが、図３に示すようにハンド機構２を上方から見たときに、各指部２１が、ハンド機構２の長手方向の軸を中心とした円周上に、等角度間隔（すなわち１８０ｄｅｇ間隔）に配置されている。なお、図２９に示す対象物１０は、その側方において外側に突出した鍔部１１５を有しており、その上方に上方側面１１４を有し、その下方に下方側面１１１を有している。そして、把持が行われる前の状態においては、対象物１０は床面Ｘ０上に置かれ、且つ、対象物１０の背面側の鍔部１１５が壁面Ｘ１と接触、又は鍔部１１５と壁面Ｘ１との間に指部２１が進入できない程度に小さい間隙が形成されている。なお、対象物１０の背面側の鍔部１１５と壁面Ｘ１とが接触又は接近した状態にあっても、対象物１０の背面側に位置する上方側面１１４と壁面Ｘ１との間に間隙が形成されるため、背面側の上方側面１１４と前面側の上方側面１１４とをハンド機構２の２本の指部２１Ａ～２１Ｂによって横方向で挟んで挟持することが考えられるが、上方側面１１４の高さ方向における寸法は、該上方側面１１４を横方向で挟んでも安定した把持が困難となる程度に小さいものとする。また、対象物１０の側方（図の前後側）には図示しない障害物が存在するため、その方向から対象物１０をハンド機構２の２本の指部２１Ａ～２１Ｂによって横方向に挟んで把持することもできないものとする。このような場合、判定部４３４による判定では、対象物１０の直接把持はできないと判断される。なお、当該判断は、対象物情報取得部４３０によって取得される対象物情報に基づいて行われる。

　本実施例では、判定部４３４により対象物１０の直接把持はできないと判断されると、直接把持とは異なる水平ずらし把持が行われる。当該水平ずらし把持は、対象物１０の鍔部１１５が壁面Ｘ１から離間する方向へ向けて、対象物を床面Ｘ０と平行にずらして（図２９（ａ）中白抜き矢印の方向へ水平移動させて）、その位置を変化させることで、対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５と対象物１０の前面側に位置する鍔部１１５とをハンド機構２の２本の指部２１Ａ～２１Ｂによって横方向に把持可能な状態にした上で行われる把持の形態である。すなわち、水平ずらし把持は、上記傾倒把持や上記回転把持と同様に対象物１０を直接把持できない場合に行われる把持の形態であって、対象物１０の位置を変化させることで把持可能な状態を形成する。当該水平ずらし把持においても、接触可能部特定処理による接触可能部の特定と、非露出部特定処理による非露出部の特定が行われ、接触可能部と非露出部とを利用して、第１動作制御部４３６による第１動作と第２動作制御部４３７による第２動作が実行されることで水平ずらし把持が実現される。

　本実施例における接触可能部特定処理では、対象物１０の表面のうち、ハンド機構２の指部２１が接触可能なように露出している表面であって、且つ対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５を壁面Ｘ１から離間させる方向へ向けて対象物１０を床面Ｘ０と平行にずらすために該対象物１０に力を作用させる動作を可能とする部位として、対象物１０の背面側に位置する上方側面１１４が接触可能部１０１として選出されることになる。

　また、対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５を壁面Ｘ１から離間させる方向へ向かって対象物１０を床面Ｘ０と平行にずらすと、対象物１０の背面側に位置する表面であって、水平方向にずらす前では指部２１の接触が可能であるようには露出していない鍔部１１５が、ハンド機構２の指部２１により接触可能となるように露出することになる。そして、その露出した鍔部１１５に指部２１を接触させるとともに、対象物１０の前面側に位置する鍔部１１５に他の指部２１を接触させることで、対象物１０の横方向での把持が可能となる。そこで、非露出部特定処理を経て、対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５が非露出部１０２として選出されることになる。なお、このとき、非露出部と対となって対象物１０の横方向での把持を可能とする露出部位、すなわち本発明の所定の表面に相当する部位は、対象物１０の前面側に位置する鍔部１１５である。

　このように接触可能部１０１と非露出部１０２とが特定された後に、第１動作として、第１動作制御部４３６は、指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａを接触可能部１０１（対象物１０の背面側に位置する上方側面１１４）に接触させながら対象物１０を図２６（ａ）中の白抜き矢印が示す方向（右方向）にずらしていく。これにより、対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５と壁面Ｘ１との間に、指部２１を進入可能な程度の間隙が形成されることで、非接触部１０２（対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５）が、後に指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが接触可能となるように露出された状態となる（図２９（ｂ））。

　上記の水平ずらし動作によって対象物１０の非露出部１０２が露出されると、第２動作制御部４３７は、第２動作として、指部２１Ａ（第１指部）の第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５と壁面Ｘ１との間に差し込んで該第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５に接触させるとともに、指部２１Ｂ（第２指部）の第１指リンク部２１１Ｂを対象物１０の前面側に位置する鍔部１１５に接触させることで、対象物１０の非露出部１０２たる背面側の鍔部１１５に接触している第１指リンク部２１１Ａと対象物１０の所定の表面たる前面側の鍔部１１５に接触している第１指リンク部２１１Ｂとによって、対象物１０を横方向で挟んで把持する（図２９（ｂ））。

　このように本実施例によれば、対象物１０の配置されている状況の影響や対象物１０の形状の影響を可及的に受けることなく、対象物１０の把持を実現することができる。そのため、極めて効率的な対象物の把持や、把持後の対象物の移動が可能となる。

　＜変形例＞
　上記把持システムに含まれるハンド機構２の変形例１について、図３０～図３２に基づいて説明する。上記第６の実施例では、対象物１０の側面に鍔部１１５が形成される対象物１０であって、該対象物１０の背面側に位置する鍔部１１５が壁面Ｘ１に接触している状態の対象物１０を、水平ずらし把持する例について述べたが、図３０に示すように、直方体形状の物体が横方向に複数連なって置かれており、その両側に他の物体（非対象物１０’）が配置されている物体（対象物１０）が把持の対象となる場合においても、水平ずらし把持を適用することができる。すなわち、対象物１０の接触可能部１０１たる上面に指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを接触させながら該対象物１０を手間側（図３０中の白抜き矢印の方向）へ向かって水平にずらすことで、非接触部１０２たる背面を露出させて、該背面と前面とをハンド機構２の２本の指部２１Ａ～２１Ｂによって横方向で挟んで挟持することも可能である。また、図３０に示す対象物１０の両側面が非露出部１０４として選出された場合は、対象物１０の接触可能部１０１たる上面に指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを接触させながら該対象物１０を手間側（図３０中の白抜き矢印の方向）へ向かって水平にずらすことで、非接触部１０２たる両側面を露出させて、それら両側面をハンド機構２の２本の指部２１Ａ～２１Ｂによって横方向で挟んで挟持することも可能である。

　なお、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａを対象物１０の接触可能部１０１たる上面に接触させながら該対象物１０を水平方向にずらす際に、図３１に示すように、指部２１Ａ以外の指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂを、対象物１０のずらし方向側に位置する面である前面１０３に接触させるようにしてもよい。斯様な形態で対象物１０の水平方向へのずらしが行われると、床面Ｘ０に多少の凹凸が存在する場合等においても、対象物１０が前面側に倒れ込むことを抑制しつつ、対象物１０を水平方向へずらすことが可能となる。その結果、対象物１０を水平方向にずらす際における該対象物１０の姿勢変化を抑制することができる。なお、対象物１０の前面側への倒れ混みをより確実に抑制するという観点にたつと、対象物１０の前面１０３において指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂを接触させる位置は、対象物１０の高さ方向において底面よりも上面に近い位置に設定されればよい。

　また、底面の面積が比較的大きい対象物１０の水平ずらしを行う場合には、図３２に示すように、対象物１０の底面におけるずらし方向側の部位を床面Ｘ０から浮かせた状態で該対象物１０を水平方向にずらすようにしてもよい。詳細には、先ず、図３２（ａ）に示すように、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａで対象物１０の上面における背面寄りの部位を図３２（ａ）中の白抜き矢印Ａ１が示す方向（斜め左下）に押し込みつつ、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂで対象物１０の前面１０３における上面寄りの部位を図３２（ａ）中の白抜き矢印Ａ２が示す方向（斜め左上）へ押し上げることで、対象物１０を背面側へ傾倒させる。これにより、対象物１０の底面におけるずらし方向側の部位（前面１０３寄りの部位）を床面Ｘ０から浮かせることができる。次いで、図３２（ｂ）に示すように、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂが対象物１０の前面における上面寄りの部位を押す方向を斜め左上の方向に維持しつつ、指部２１Ａの第１指リンク部２１１Ａが対象物１０の上面における背面寄りの部位を押す方向を図３２（ｂ）中の白抜き矢印Ａ３が示す方向（下方向）に変更して、ハンド機構２を水平方向（図３２（ｂ）中の白抜き矢印Ａ４が示す方向）へ移動させることで、対象物１０の底面におけるずらし方向側の部位が床面Ｘ０から浮いた姿勢を保ちつつ、該対象物１０を水平方向へずらすようにしてもよい。斯様な形態で対象物１０の水平方向へのずらしが行われると、対象物１０の底面のうち床面Ｘ０と接触する部分の面積が減少するため、底面の面積が比較的多い対象物１０を水平方向にずらす場合においても、対象物１０と床面Ｘ０との間の摩擦力を小さくすることができる。

　なお、前述した各実施例及び変形例では、本発明に係る接触可能部又は非露出部として、多面体形状を有する対象物の何れか１つの面が選出される例について述べたが、接触可能部又は非露出部は対象物が有する面に限られない。例えば、接触可能部は、対象物の姿勢や位置を変化し得る部位であれば、対象物が有する角部や縁部であってもよい。また、非露出部は、対象物の姿勢や位置を変化させることで露出状態となる部位であって、該部位と所定の表面とにハンド機構の指部を接触させることで対象物の把持が可能となる部位であれば、対象物が有する角部や縁部であってもよい。

１・・・ロボットアーム、２・・・ハンド機構、２０・・・ベース部、２１・・・指部、２２・・・第１関節部、２３・・・第２関節部、２１１・・・第１指リンク部、２１２・・・第２指リンク部、２１３・・・基端部、３・・・アーム機構、３０ａ・・・第１関節部、３０ｂ・・・第２関節部、３０ｃ・・・第３関節部、３０ｄ・・・第４関節部、３０ｅ・・・第５関節部、３０ｆ・・・第６関節部、３１・・・第１アームリンク部、３２・・・第２アームリンク部、３３・・・第３アームリンク部、３４・・・第４アームリンク部、３５・・・第５アームリンク部、３６・・・接続部材、４・・・台座部、４２・・・アーム制御装置、４３・・・ハンド制御装置、５１・・・第１モータ、５２・・・第２モータ、５３・・・第３モータ、６１、６２・・・傘歯車、６３・・・ウォームホイール、６４・・・ウォーム、６５、６６・・・歯車、７０・・・感圧センサ、１０・・・対象物、１０’・・・非対象物、１０１・・・接触可能部、１０２・・・非露出部

Claims (11)

1. 　少なくとも２本の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムであって、
   　前記対象物を把持するときに前記ハンド機構の前記指部を接触させるための所定の把持部が露出しているかを判定する判定部と、
   　前記判定部により前記所定の把持部が露出していないと判定されたときに、少なくとも１本の前記指部である第１指部で接触可能な前記対象物における接触可能部と、該判定部による判定時に該第１指部又は該第１指部とは異なる第２指部が接触可能であるように露出していない非露出部と、を特定する特定部と、
   　前記第１指部で前記接触可能部に接触しながら前記対象物の位置又は姿勢を変化させて、前記第１指部又は前記第２指部が該対象物の前記非露出部に接触可能となるように該非露出部を露出させる第１動作制御部と、
   　前記第１動作制御部により前記非露出部が露出された状態において、前記第１指部又は前記第２指部を該非露出部に接触させるとともに、該非露出部に接触させている前記指部以外の指部を該非露出部以外の前記対象物の所定の表面に接触させることで、前記対象物を把持する第２動作制御部と、
   　を備える、把持システム。
2. 　前記非露出部に接触させている前記指部以外の指部は、前記第１指部及び該第２指部とは異なる第３指部であって、
   　前記第１動作制御部は、前記第１指部を前記接触可能部に接触させながら前記対象物の底面の一部が床面に接触したまま該対象物を所定の方向に傾倒させて、前記非露出部を露出させ、
   　前記第２動作制御部は、前記第２指部によって前記非露出部で且つ前記第３指部によって前記所定の表面で前記対象物を把持する、
   　請求項１に記載の把持システム。
3. 　前記非露出部に接触させている前記指部以外の指部は、前記第１指部であって、
   　前記第１動作制御部は、前記第１指部を前記接触可能部に接触させながら、前記対象物を、該対象物とは異なる他の物体に押し付けながらずらすことで、該他の物体に接触している該対象物の所定の背面を前記非露出部として露出させ、
   　前記所定の表面は、前記接触可能部であって、
   　前記第２動作制御部は、前記第１指部によって前記所定の表面で且つ前記第２指部によって前記非露出部で前記対象物を把持する、
   　請求項１に記載の把持システム。
4. 　前記非露出部に接触させている前記指部の指部は、前記第１指部及び該第２指部とは異なる第３指部であって、
   　前記第１動作制御部は、前記第１指部を前記接触可能部に接触させて前記対象物が接触している該対象物以外の他の物体との接触面の一部が、該他の物体に接触したまま、該対象物を所定の回転方向に回転させて、前記非露出部を露出させ、
   　前記第２動作制御部は、前記第２指部によって前記非露出部で且つ前記第３指部によって前記所定の表面で前記対象物を把持する、
   　請求項１に記載の把持システム。
5. 　前記所定の回転方向は、前記対象物を縦方向に回転させる方向、又は、該対象物を横方向に回転させる方向である、
   　請求項４に記載の把持システム。
6. 　前記判定部により前記所定の把持部が露出していないと判定されたときに、前記第１指部で前記接触可能部を押して前記対象物を該対象物から離れて位置する他の物体に向かって移動させ、該対象物を該他の物体に接触させる位置調整部を更に備え、
   　前記第１動作制御部は、前記位置調整部によって前記対象物が前記他の物体に接触させられた後に、該対象物を該他の物体に押し付けながら該対象物の位置又は姿勢を変更させて前記非露出部を露出させる、
   　請求項１から請求項５の何れか１項に記載の把持システム。
7. 　前記第１動作制御部は、前記位置調整部により前記第１指部が前記接触可能部に接触した状態を維持したまま、前記対象物の位置又は姿勢の変更を行う、
   　請求項６に記載の把持システム。
8. 　前記非露出部に接触させている前記指部以外の指部は、前記第１指部及び該第２指部とは異なる第３指部であって、
   　前記第１動作制御部は、前記第１指部を前記接触可能部に接触させながら前記対象物における前記接触可能部側の部位を持ち上げることで、床面に接触している該対象物の底面を前記非露出部として露出させ、
   　前記第２動作制御部は、前記第２指部によって前記底面で且つ前記第３指部によって前記所定の表面で前記対象物を把持する、
   　請求項１に記載の把持システム。
9. 　前記非露出部に接触させている前記指部以外の指部は、前記第１指部及び該第２指部とは異なる第３指部であって、
   　前記第１動作制御部は、前記第１指部を前記接触可能部に接触させながら前記対象物における前記接触可能部側の部位を持ち上げることで、床面に接触している該対象物の底面を前記非露出部として露出させ、
   　前記第２動作制御部は、前記第２指部を前記対象物の底面に接触させることで該対象物の底面が露出した状態を維持しつつ、前記第１指部を前記対象物の底面における前記第２指部の接触位置より奥へ差し込んで、該第１指部と前記第２指部とによって前記底面で且つ前記第３指部によって前記所定の表面で前記対象物を把持する、
   　請求項１に記載の把持システム。
10. 　前記非露出部に接触させている前記指部以外の指部は、前記第１指部及び該第２指部とは異なる第３指部及び第４指部であって、
    　前記第１動作制御部は、前記第１指部を前記接触可能部に接触させながら前記対象物の前記接触可能部側の部位を持ち上げることで、床面に接触している該対象物の底面を前記非露出部として露出させ、
    　前記第２動作制御部は、前記第２指部を前記対象物の底面に接触させることで該対象物の底面が露出した状態を維持しつつ、前記第４指部を前記対象物の底面における前記第２指部の接触位置より奥へ差し込んで、該第４指部と前記第２指部とによって前記底面で且つ前記第３指部によって前記所定の表面で前記対象物を把持する、
    　請求項１に記載の把持システム。
11. 　前記非露出部に接触させている前記指部以外の指部は、前記第２指部であって、
    　前記第１動作制御部は、前記第１指部を前記接触可能部に接触させながら前記対象物を該対象物が接触している該対象物以外の他の物体から離間する方向へ向けて床面と平行にずらすことで、前記対象物における前記他の物体との接触面を前記非露出部として露出させ、
    　前記第２動作制御部は、前記第１指部によって前記非露出部で且つ前記第２指部によって前記所定の表面で前記対象物を把持する、
    　請求項１に記載の把持システム。
     

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