WO2019102913A1 - Gripping system - Google Patents

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WO2019102913A1
WO2019102913A1 PCT/JP2018/042087 JP2018042087W WO2019102913A1 WO 2019102913 A1 WO2019102913 A1 WO 2019102913A1 JP 2018042087 W JP2018042087 W JP 2018042087W WO 2019102913 A1 WO2019102913 A1 WO 2019102913A1
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WO
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finger
contact
gripping
exposed
inertial force
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/042087
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
松尾　芳一
晋治 川畑
Original Assignee
Thk株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members

Definitions

  • the stability can be further increased by bringing the finger portions into contact with a plurality of positions which are positions on the object and face the direction of the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object. Further, the stability can be further increased by bringing at least one finger into contact with the surface facing outward in the direction of the resultant of the inertial force and the gravity applied to the object.
  • the sensor information acquisition unit 432 receives the detection value of the pressure sensor 70 provided on the tip end side of each finger 21 of the hand mechanism 2. Then, the hand control device 43 can detect the contact of the finger unit 21 with the target based on the detection value of the pressure sensor 70 of each finger unit 21 acquired by the sensor information acquisition unit 432, and the detection signal is detected.
  • Each motor 51, 52, 53 in each finger part 21 can also be controlled based on it.
  • the contactable surface of the object 10 is specified by the negative determination in S102.
  • the contactable surface is any finger portion of the hand mechanism 2 for tilting the object 10 in order to realize a form different from direct gripping on the object 10 placed in a state where direct gripping can not be performed.
  • a finger corresponding to the first finger of the present invention is the surface of the object 10 to which contact is possible. Therefore, not all surfaces of the exposed object 10 are contactable surfaces, but surfaces which can be touched by the finger portions and which can change the posture or position of the object 10 are contactable surfaces.
  • a process for specifying the contactable surface of the object 10 will be described based on FIG.
  • the non-exposed surface of the object 10 is specified in S105.
  • the non-exposed surface is different from the finger of the hand mechanism 2 (the finger different from the finger in contact with the contactable surface before the object 10 is tilted in a state where the finger 21 contacts the contactable surface as described above
  • the surface which is a candidate for the non-exposed surface is extracted as a requirement that the finger 21 of the hand mechanism 2 is not exposed so as to be in contact with it. Therefore, in the object 10 in the arrangement state shown in FIG. 15, the side surfaces S2 and S3, the back surface S5, and the bottom surface are extracted as candidates for the non-exposed surface.
  • An unexposed surface on which an exposed surface is to be present is selected.
  • the non-exposed surface and the exposed surface that makes a pair with the non-exposed surface in this way correspond to the predetermined gripping surface of the present invention.
  • the only candidate for the non-exposed surface selected in S302 is the back surface S5, but when the finger portion 21 is temporarily brought into contact with the back surface S5 exposed by the tilting operation, another finger portion 21 is By contacting the front surface S1 with the front surface S1, it becomes possible to grip the object 10 with both fingers. Therefore, the back surface S5 is also selected as a non-exposed surface candidate by the process of S303.
  • the finger 21B and the finger 21D are in contact with the two-point contact surface S10, and the finger S21 (hereinafter also referred to as a one-point contact surface S11) that makes a pair with the two-point contact surface S10. I am in contact with 21C.
  • the finger 21A is used for the tilting operation, the present invention is not limited thereto.
  • the finger 21B is You may contact point contact surface S10.
  • the first operation control unit 436 drives and controls the finger portion 21A to exert a force on the object 10 to pull the object 10 to the front side. Let Therefore, as shown in FIG. 19, the object 10 tilts so that the upper part approaches the floor surface side centering on a part of the bottom surface in contact with the floor surface.
  • the surface facing outward in the direction of the inertial force applied to the object 10 is determined as the two-point contact surface S10, and the two-point contact surface S10
  • the object 10 may be directly gripped so that the two fingers 21 come in contact with each other.
  • the surface facing the outside of the direction of the resultant force does not have to have the normal direction exactly in line with the direction of the resultant force applied to the object 10, and the normal of the two-point contact surface S10 is the object 10 It suffices to include the component of such a resultant vector.
  • the hand mechanism 2 is moved relative to the first arm link 31 and the axis of the first arm link 31 It may be rotated around, or the angle of each axis of the arm mechanism 3 may be adjusted.
  • the object 10 is moved to the target position without adjusting the posture of the object 10 after gripping the object 10, the time for adjusting the posture of the object 10 is saved, so the tact The time can be shortened.
  • the object 10 since the object 10 also receives gravity in addition to the inertial force, it is conceivable that the object 10 becomes unstable due to the influence of gravity when the object 10 moves.
  • one finger 21 faces the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object 10, and the two fingers 21 are brought into contact with the object from the direction orthogonal to the resultant force. Since the movement of the object 10 can be suppressed, the object 10 can be moved stably at a higher speed. Therefore, the tact time can be shortened.
  • the angle between the direction of the inertial force and the direction normal to the tangent plane at that position and facing the outside of the object 100 is an obtuse angle Become. That is, at an arbitrary position on the object 100 in the range indicated by R 2, the direction of the inertial force is directed to the inside of the object 100.
  • the surface of the object 100 in the range indicated by R1 is also referred to as a first surface R10
  • the surface of the object 100 in the range indicated by R2 is also referred to as a second surface R20.
  • the first surface R10 and the second surface R20 are side surfaces of a cylindrical body, and are curved surfaces formed around a central axis.
  • the two finger portions 21 are in contact with the first surface R10, it is temporarily compared with the case where one finger portion 21 is in contact with the first surface R10. Stability is increased. That is, by receiving the inertial force applied to the object 100 with the two fingers 21, it is possible to suppress the movement of the object 100.
  • the finger is a surface including the center of gravity of the object 100 and the direction of the inertial force and both fingers are on both sides of the plane orthogonal to the direction of movement of the center of gravity. By arranging the portion 21, the degree of stability can be further increased.
  • the object 100 is a cylindrical body, it is possible to suppress the movement of the object 100 by receiving the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object 100 with at least one finger 21.
  • the object 100 can be moved stably at a higher speed. Therefore, the tact time can be shortened.
  • the present invention is not limited to a cylindrical body, and the same applies to an object having a curved surface (for example, a cylindrical body having an elliptical cross section). Can.

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Abstract

The objective of the present invention is for a target object to be moved in a stable manner when the target object is moved by means of an arm mechanism with the target object gripped by a hand mechanism. When the target object is moved by means of the arm mechanism with the target object in a gripped state, the target object is gripped by means of at least three finger portions, with at least one finger portion brought into contact with a position on the target object facing the direction of an inertial force acting on the target object.

Description

把持システムGripping system
　本発明は、把持システムに関する。 The present invention relates to a gripping system.
　長軸物の対象物を把持部が摩擦力のみで固定して所定の位置に移動させる場合、把持部の移動時に該把持部にかかる慣性力の方向を演算し、この演算結果に基づいて慣性力の方向と対象物の長軸方向に対する直角方向とが一致するように把持部の向きを変えて対象物の安定把持姿勢を保持することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の技術では、対象物が移動する際に生じる慣性力にチャックが対向するように対象物の把持の向きを調整している。 In the case where the object of the long axis object is fixed by only the frictional force and moved to a predetermined position by the gripping portion, the direction of the inertial force applied to the gripping portion at the time of movement of the gripping portion is calculated. It is known that the stable gripping posture of the object is maintained by changing the direction of the gripping portion so that the direction of and the direction perpendicular to the long axis direction of the object coincide with each other (see, for example, Patent Document 1). In the technology described in Patent Document 1, the gripping direction of the object is adjusted so that the chuck faces the inertial force generated when the object moves.
特許第３４４２２２１号公報Patent No. 3442221 gazette
　特許文献１に記載の技術は、長軸物の対象物をチャッキングする形態になっており、そのためチャックと対象物との接触は、線接触もしくは面接触となる。しかし、例えば、対象物が複数並べられている状態から１個ずつ対象物をピックアップする場合、線接触もしくは面接触のチャッキングでは対象物の露出面にチャックが届かないことがあり、対象物をチャッキングするのが困難な場合がある。 The technology described in Patent Document 1 is configured to chuck an object of a long-axis object, so that the contact between the chuck and the object is line contact or surface contact. However, for example, when picking up an object one by one from a state in which a plurality of objects are arranged, chucking may not reach the exposed surface of the object in line contact or chucking with surface contact, It can be difficult to chuck.
　この場合、ハンド機構の指部で対象物を傾倒させるなどして姿勢を変更させた状態で把持する形態は極めて有用である。一方で、このような把持形態では、対象物に対して指部の先端を接触（点接触）させるため、対向する指部の１点接触同士で対象物を把持した状態でアーム機構によって対象物を移動させると、慣性力（遠心力）がかかることによって把持状態が不安定となり得る。それを避けるために対象物の移動速度を低下させることで対象物にかかる慣性力を小さくすると、タクトタイムが延びてしまう。 In this case, it is extremely useful to hold the object in a state where the posture is changed by tilting the object with the finger of the hand mechanism. On the other hand, in such a grasping mode, in order to bring the tip of the finger into contact (point contact) with the object, the object is held by the arm mechanism in a state in which the object is held by one point contact of the opposing fingers. The movement of the hand may cause the gripping state to become unstable due to the application of an inertial force (centrifugal force). If the inertia force applied to the object is reduced by reducing the moving speed of the object to avoid this, the tact time will be extended.
　本発明は、上記したような種々の実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ハンド機構によって対象物が把持された状態でアーム機構によって対象物を移動させるときに、対象物を安定して移動させることにある。 The present invention has been made in view of the various situations as described above, and its object is to stabilize the object when the object is moved by the arm mechanism while the object is gripped by the hand mechanism. To move.
　本発明の態様の一つは、少なくとも３本の指部を有するハンド機構と、前記ハンド機構が接続されるアーム機構と、を備え、前記ハンド機構によって対象物を把持した状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させる把持システムであって、前記ハンド機構によって前記対象物が把持された状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させるときに、前記対象物上の位置であって前記対象物にかかる慣性力の方向を臨む位置に、少なくとも１本の指部を接触させた状態で、少なくとも３本の指部によって前記対象物を把持させる制御装置を備える把持システムである。 One aspect of the present invention includes a hand mechanism having at least three fingers, and an arm mechanism to which the hand mechanism is connected, and the arm mechanism holds the object by the hand mechanism. A gripping system for moving the object, wherein the object is a position on the object when the object is moved by the arm mechanism in a state where the object is held by the hand mechanism. The control system includes a control device that causes the object to be gripped by at least three fingers in a state in which at least one finger is in contact with the position facing the direction of the inertial force.
　本発明によれば、ハンド機構によって対象物が把持された状態でアーム機構によって対象物を移動させるときに、対象物を安定して移動させることができる。 According to the present invention, when the object is moved by the arm mechanism while the object is gripped by the hand mechanism, the object can be stably moved.
実施形態に係るロボットアームの概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of a robot arm concerning an embodiment. 実施形態に係るハンド機構の斜視図である。It is a perspective view of a hand mechanism concerning an embodiment. 実施形態に係るハンド機構の上面図である。It is a top view of the hand mechanism concerning an embodiment. 実施形態に係るハンド機構の指部の側面図である。It is a side view of a finger part of a hand mechanism concerning an embodiment. 実施形態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。It is the figure which looked at the front-end | tip part side of the finger part of the hand mechanism which concerns on embodiment from the direction of arrow A of FIG. 実施形態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。It is a figure which shows the internal structure of the connection part vicinity part of the finger part in the base part of the hand mechanism which concerns on embodiment, and the internal structure of the base end part in a finger part, and a 2nd joint part. 実施形態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。It is a figure which shows the movable range of the 2nd joint part in the finger part of the hand mechanism which concerns on embodiment. 実施形態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。It is a figure which shows the internal structure of the 1st joint part and 2nd finger link part in the finger part of the hand mechanism which concerns on embodiment. 実施形態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。It is a figure which shows the movable range of the 1st joint part in the finger part of the hand mechanism which concerns on embodiment. 実施形態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。It is a figure which shows arrangement | positioning of the pressure sensor in the front end side of the 1st finger link part of the finger part which concerns on embodiment. 実施形態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。It is a block diagram showing each functional part contained in a control device concerning an embodiment. 実施形態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。It is a flow chart of grasping control performed with a hand system concerning an embodiment. 実施形態に係るハンド機構で行われる直接把持を示す図である。It is a figure which shows the direct grip performed with the hand mechanism which concerns on embodiment. 図１２に示す把持制御で行われる接触可能面を特定するための処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process for specifying the contact possible surface performed by holding | grip control shown in FIG. 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。It is a figure which shows an example of the arrangement | positioning state of the target object used as the holding | grip object. 図１２に示す把持制御で行われる非露出面を特定するための処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process for specifying the non-exposure surface performed by holding | grip control shown in FIG. 対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、二点接触面と、指部の配置との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship of the direction of the inertial force produced at the time of movement of a target object, a two-point contact surface, and arrangement | positioning of a finger part. 実施形態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。It is a 1st figure for demonstrating the tilting holding | grip performed with the hand mechanism which concerns on embodiment. 実施形態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。It is a 2nd figure for demonstrating the tilting holding | grip performed with the hand mechanism which concerns on embodiment. 実施形態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。It is a 3rd figure for demonstrating the tilting holding | grip performed by the hand mechanism which concerns on embodiment. 実施形態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。It is a 4th figure for demonstrating the tilting holding | grip performed with the hand mechanism which concerns on embodiment. 実施形態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。It is a 5th figure for demonstrating the tilting holding | grip performed with the hand mechanism which concerns on embodiment. 対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、重力の方向と、の合力の方向と、二点接触面と、指部の配置との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the direction of the inertial force which arises at the time of movement of an object, the direction of gravity, and the direction of the resultant force, a two-point contact surface, and arrangement | positioning of a finger part. 実施形態に係る対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、指部の配置との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship of the direction of the inertial force produced at the time of the movement of the target object which concerns on embodiment, and arrangement | positioning of a finger part. 実施形態に係る対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、重力の方向と、の合力の方向と、一点接触面と、指部の配置との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the direction of the inertial force which arises at the time of the movement of the target object which concerns on embodiment, the direction of gravity, the direction of the resultant force, the one point contact surface, and arrangement | positioning of a finger part. 対象物が円柱体の場合における、対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、指部の配置との関係を示した図である。It is a figure showing the relation between the direction of the inertia force which arises at the time of movement of a subject, and arrangement of a finger part in case a subject is a cylindrical object. 対象物が円柱体の場合における、対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、指部の配置との関係を示した図である。It is a figure showing the relation between the direction of the inertia force which arises at the time of movement of a subject, and arrangement of a finger part in case a subject is a cylindrical object. 対象物の移動時に生じる慣性力の方向と重力の方向との合力の方向と、指部の配置との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship of the direction of the resultant force of the direction of the inertial force and the direction of gravity which arise at the time of movement of a target object, and arrangement | positioning of a finger part.
　以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。以下の実施形態は、可能な限り組み合わせることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to them unless otherwise specified. The following embodiments can be combined as much as possible.
　本発明に係る把持システムによれば、対象物にかかる慣性力を、対象物上の位置であって対象物にかかる慣性力の方向を臨む位置に接触させた少なくとも１本の指部で受けることができるため、これによって安定した移動が可能となる。また、対象物にかかる慣性力を、対象物にかかる慣性力の方向の外側を向く面に接触させた少なくとも１本の指部で受けることができるため、これによっても安定した移動が可能となる。そのため、対象物の移動速度を高めることができるので、タクトタイムを短縮することができる。 According to the gripping system of the present invention, the inertial force applied to the object is received by at least one finger on a position on the object that is in contact with the position facing the direction of the inertial force applied to the object. This enables stable movement. In addition, since the inertial force applied to the object can be received by at least one finger in contact with the surface facing outward in the direction of the inertial force applied to the object, stable movement is also possible. . Therefore, the moving speed of the object can be increased, and the tact time can be shortened.
　また、ハンド機構によって対象物が把持された状態でアーム機構によって対象物を移動させるときに、対象物上の位置であって対象物にかかる慣性力の方向を臨む複数の位置に、夫々指部を接触させることもできる。また、ハンド機構によって対象物が把持された状態でアーム機構によって対象物を移動させるときに、対象物の面であって、対象物にかかる慣性力の方向の外側を向く面に少なくとも２本の指部を接触させることもできる。この場合、対象物にかかる慣性力の方向の外側を向く面と対になる面（すなわち、慣性力の方向の内側を向く面）に少なくとも１本の指部を接触させることにより、対象物を把持することができる。対象物にかかる慣性力を２本の指部で受けることにより、対象物の安定した移動が可能となる。 In addition, when the object is moved by the arm mechanism in a state in which the object is gripped by the hand mechanism, the finger portions are respectively at a plurality of positions on the object facing the direction of the inertial force applied to the object It is also possible to make contact. In addition, when the object is moved by the arm mechanism in a state in which the object is gripped by the hand mechanism, at least two of the surfaces of the object facing outward in the direction of the inertial force applied to the object The fingers can also be in contact. In this case, the object is brought into contact by bringing at least one finger into contact with the surface facing the outside in the direction of the inertial force applied to the object (that is, the surface facing the inside of the direction of the inertial force). It can be gripped. By receiving the inertial force applied to the object with two fingers, stable movement of the object is possible.
　また、対象物上の位置であって対象物にかかる慣性力と重力との合力の方向を臨む複数の位置に、夫々指部を接触させることで、更に安定度を増すことができる。また、対象物にかかる慣性力と重力との合力の方向の外側を向く面に少なくとも１本の指部を接触させることで、更に安定度を増すことができる。 Further, the stability can be further increased by bringing the finger portions into contact with a plurality of positions which are positions on the object and face the direction of the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object. Further, the stability can be further increased by bringing at least one finger into contact with the surface facing outward in the direction of the resultant of the inertial force and the gravity applied to the object.
＜実施形態１＞
　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、本実施形態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。 First Embodiment
Here, the case where the gripping system according to the present invention is applied to a robot arm will be described. The gripping system is a system for gripping an object to be gripped using a hand mechanism 2 provided at the tip of the robot arm 1. FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a robot arm 1 according to the present embodiment. The robot arm 1 includes a hand mechanism 2, an arm mechanism 3, and a pedestal 4. The hand mechanism 2 is attached to one end of the arm mechanism 3. Further, the other end of the arm mechanism 3 is attached to the pedestal 4. The hand mechanism 2 includes a base portion 20 connected to the arm mechanism 3 and four finger portions 21 provided on the base portion 20. The detailed configuration of the hand mechanism 2 will be described later.
　＜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。 <Arm mechanism>
The arm mechanism 3 includes a first arm link 31, a second arm link 32, a third arm link 33, a fourth arm link 34, a fifth arm link 35, and a connection member 36. The base portion 20 of the hand mechanism 2 is connected to a first joint portion 30 a formed on one end side of the first arm link portion 31 of the arm mechanism 3. The first joint portion 30 a is provided with a motor (not shown) for rotating the hand mechanism 2 with respect to the first arm link portion 31 around the axis of the first arm link portion 31. The other end side of the first arm link portion 31 is connected to one end side of the second arm link portion 32 by the second joint portion 30 b. The first arm link portion 31 and the second arm link portion 32 are connected so that their central axes intersect perpendicularly. A motor for rotating the first arm link 31 relative to the second arm link 32 in the second joint 30b about the axis of the second arm link 32 about the other end. (Not shown) is provided. Next, the other end side of the second arm link portion 32 is connected to one end side of the third arm link portion 33 at the third joint portion 30c, and the third joint portion 30c is connected to the third arm link portion 33. A motor (not shown) for relatively rotating the second arm link portion 32 is provided.
　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。 Similarly, the other end of the third arm link 33 is connected to one end of the fourth arm link 34 at the fourth joint 30 d, and the other end of the fourth arm link 34 is the fifth joint. It is connected to the 5th arm link part 35 by part 30e. The fourth joint unit 30 d is provided with a motor (not shown) for rotating the third arm link unit 33 relative to the fourth arm link unit 34. Further, the fifth joint unit 30 e is provided with a motor (not shown) for relatively rotating the fourth arm link unit 34 with respect to the fifth arm link unit 35. Furthermore, the fifth arm link portion 35 is connected to the connection member 36 disposed vertically from the pedestal portion 4 at the sixth joint portion 30 f. The fifth arm link portion 35 and the connection member 36 are connected such that their central axes are coaxial. The sixth joint unit 30 f is provided with a motor (not shown) for rotating the fifth arm link unit 35 around the axes of the fifth arm link unit 35 and the connection member 36. By configuring the arm mechanism 3 in such a configuration, the arm mechanism 3 can be a mechanism having six degrees of freedom.
　＜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。 <Hand mechanism>
Next, the configuration of the hand mechanism 2 will be described based on FIG. 2 to FIG. FIG. 2 is a perspective view of the hand mechanism 2. FIG. 3 is a top view of the hand mechanism 2. Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, in the hand mechanism 2, four fingers 21 of the base portion 20 center the axis in the longitudinal direction of the hand mechanism 2 (the direction perpendicular to the paper in FIG. 3). Are arranged at equal angular intervals (i.e. 90 deg intervals) on the circumference. The four fingers 21 all have the same structure and the same length. However, the operation of each finger unit 21 is controlled independently.
　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。 4 to 10 are diagrams for describing the configuration of the finger portion 21 of the hand mechanism 2 and the drive mechanism thereof. FIG. 4 is a side view of the finger 21. As shown in FIG. In addition, in FIG. 4, it describes in the state which the base part 20 permeate | transmitted, and has also shown the internal structure of a part of finger part 21 located inside the base part 20. FIG. 5 is a view of the tip end side of the finger 21 as viewed in the direction of arrow A in FIG.
　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。 The finger 21 includes a first finger link 211, a second finger link 212, and a proximal end 213. The proximal end 213 of the finger 21 is connected to the base 20. Here, as shown by the arrow in FIG. 3, the base end portion 213 is rotatably connected to the base portion 20 around an axis in the longitudinal direction of the finger portion 21 (the direction perpendicular to the paper in FIG. 3) There is. Further, in the finger portion 21, one end of the second finger link portion 212 is connected to the base end portion 213. Then, a second joint portion 23 is formed at a connection portion between the second finger link portion 212 and the proximal end portion 213.
　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。 The drive mechanism of the proximal end portion 213 and the drive mechanism of the second joint portion 23 will be described based on FIG. FIG. 6 is a view showing an internal structure of a portion in the vicinity of the connection portion of the finger portion 21 in the base portion 20 and an internal structure of the proximal end portion 213 and the second joint portion 23 in the finger portion 21. As shown in FIG. 6, the inside of the base portion 20 is connected to the gear 65 connected to the rotation shaft of the base end portion 213 and the rotation shaft of the third motor 53 for rotating the entire finger portion 21. A gear 66 is provided. The gear 65 and the gear 66 mesh with each other. With such a configuration, when the third motor 53 rotates, its rotational force is transmitted to the rotation shaft of the proximal end portion 213 via the two gears 65 and 66. That is, it is possible to rotationally drive the entire finger unit 21 by the third motor 53.
　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。 Further, a worm wheel 63 and a worm 64 meshing with the worm wheel 63 are provided inside the second joint portion 23. The worm wheel 63 is connected to the rotation axis of the second finger link portion 212 in the second joint portion 23. Further, the worm 64 is connected to the rotation shaft of the second motor 52 provided inside the base unit 20. With such a configuration, when the second motor 52 is rotationally driven, the rotational force is transmitted to the rotation shaft of the second finger link portion 212 by the worm 64 and the worm wheel 63, and the second finger link portion 212 is a base end portion It is rotationally driven relative to 213. At this time, the driving force by the second motor 52 and the driving force by the third motor 53 are configured to be independently transmitted to the operation target. And FIG. 7 is a figure which shows the movable range of the 2nd joint part 23 in the finger part 21 implement | achieved by the driving force of the 2nd motor 52. As shown in FIG. As shown in FIG. 7, the second joint portion 23 is formed to be bendable and extensible.
　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。 Next, in the finger unit 21, one end of the first finger link unit 211 is connected to the other end of the second finger link unit 212. The first joint 22 is formed at the connection between the first finger link 211 and the second finger link 212. The drive mechanism of the first joint portion 22 will be described based on FIG. FIG. 8 is a view showing the internal structure of the first joint 22 and the second finger link 212 in the finger 21. As shown in FIG. Inside the first joint portion 22, two bevel gears 61 and 62 which are fitted to each other are provided. Then, one bevel gear 61 is connected to the rotation axis of the first finger link portion 211 in the first joint portion 22. In addition, the other bevel gear 62 is connected to the rotation shaft of the first motor 51 provided inside the second finger link portion 212. With such a configuration, when the first motor 51 is rotationally driven, the rotational force is transmitted to the rotation shaft of the first finger link portion 211 by the two bevel gears 61 and 62, and the first finger link portion 211 It is rotationally driven relative to the finger link 212. FIG. 9 is a view showing the movable range of the first joint portion 22 in the finger portion 21, which is realized by the driving force of the first motor 51. As shown in FIG. As shown in FIG. 9, the first joint portion 22 is formed so as to be bendable and extensible.
　また、図２、図４に示すように、本実施形態では、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。 Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 4, in the present embodiment, in the finger portion 21, the first finger link portion 211 closer to the tip end portion than the first joint portion 22 is more base than the first joint portion 22. The second finger link portion 212 on the portion 20 side (the base end portion 213 side) is longer.
　また、図２、図４、図５、図１０に示すように、本実施形態では、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、本実施形態では、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。 Further, as shown in FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 10, in the present embodiment, the pressure sensor 70 is provided on the tip end side of the first finger link portion 211 of the finger portion 21. The pressure sensor 70 is a sensor that detects an external force (pressure) that acts on the tip side of the first finger link portion 211. In addition, as shown in FIG. 4, the pressure sensor 70 is provided on both the wall surface 215 on the bending direction side of the first joint 22 and the wall surface 216 on the extension direction on the tip side of the first finger link 211. ing. Here, in the present embodiment, the wall surface 215 on the bending direction side of the first joint portion 22 at the tip end side of the first finger link portion 211 is formed in a curved surface shape. Therefore, as shown in FIG. 10, on the wall surface 215 of the bending direction side of the first joint portion 22 on the tip end side of the first finger link portion 211, a plurality of pressure sensors 70 are arranged along the curved surface shape May be
　＜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を駆動するための駆動信号を生成する各ドライバを含み、各ドライバからの駆動信号が、対応する各モータに供給され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。 <Pedestal>
Next, configurations of an arm control device 42 which is a control device of the robot arm 1 disposed inside the pedestal portion 4 and a hand control device 43 which is a control device of the hand mechanism 2 will be described based on FIG. FIG. 11 is a block diagram showing each functional unit included in the arm control device 42 and the hand control device 43. The arm control device 42 includes each driver that generates a drive signal for driving each motor mounted on the arm mechanism 3 of the robot arm 1, and the drive signal from each driver is supplied to each corresponding motor Configured as. The arm control device 42 is a computer having an arithmetic processing unit and a memory, and includes an arm control unit 420 and a motor state quantity acquisition unit 421 as functional units. Each functional unit is formed by executing a predetermined control program in the arm control device 42.
　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。 The arm control unit 420 is provided to each of the joint units 30 a, 30 b, 30 c, 30 d, and 30 e of the arm mechanism 3 based on the object information acquired by the object information acquisition unit 430 described later that the hand control device 43 has. By controlling the motor, the arm mechanism 3 is moved, thereby moving the hand mechanism 2 to a predetermined graspable position suitable for grasping an object. In addition, the motor provided at each joint 30a, 30b, 30c, 30d, and 30e of the arm mechanism 3 is an encoder that detects a state quantity (rotational position, rotational speed, etc. of the rotational shaft of the motor) related to each rotational state. (Not shown) is provided. Then, the state quantity of each motor detected by the encoder of each motor is input to the motor state quantity acquisition unit 421 of the arm control device 42. Then, the arm control unit 420 servo-controls each motor so that, for example, the hand mechanism 2 moves to the predetermined graspable position described above based on the state amount of each motor input to the motor state amount acquisition unit 421. Do.
　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を駆動するための駆動信号を生成する各ドライバを含み、各ドライバからの駆動信号が、対応する各モータに供給され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、決定部４３８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。 Next, the hand control device 43 includes drivers for generating drive signals for driving the motors mounted on the hand mechanism 2 so that drive signals from the drivers are supplied to the corresponding motors. Configured The hand control device 43 is a computer having an arithmetic processing unit and a memory, and as functional units, an object information acquisition unit 430, a motor state quantity acquisition unit 431, a sensor information acquisition unit 432, a direct grip control unit 433, a determination unit 434. , A first operation control unit 436, a second operation control unit 437, and a determination unit 438. Each functional unit is formed by the hand control device 43 executing a predetermined control program.
　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。 The hand control device 43 is configured to control the hand mechanism 2 moved to the predetermined grippable position based on the target object information acquired by the target object information acquisition unit 430. The object information acquisition unit 430 acquires object information which is information on an object to be gripped by the hand mechanism 2. Here, the object information is information on the shape, size, and position of the object, and environmental information around the object (information on objects other than the object present around the object, for example, And the information on the shape of the container in which the object is stored, the arrangement of the object in the container, and the like. The target object information acquisition unit 430 may acquire target object information input by the user. Moreover, when the visual sensor which images the image containing a target object is provided, the target object information acquisition part 430 may acquire target object information from the image imaged by this visual sensor.
　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。 The direct gripping control unit 433 is a functional unit that causes the hand mechanism 2 to perform direct gripping, which is one of the gripping modes of the object. Direct gripping refers to at least two finger portions of the finger portion 21 of the hand mechanism 2 with the object in a state of being placed before gripping, as it is, that is, without changing the position or posture of the object. Is a form of grasping which is performed by bringing the object into contact with the object and sandwiching the object. The details of the direct gripping performed by the direct gripping control unit 433 will be described later.
　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、当該対象物の表面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表面には、少なくとも接触可能面と非露出面とが含まれる。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。 Next, the determination unit 434 is a functional unit that determines whether the arrangement state of the object to be grasped is the above-described state in which direct grasping is possible. In addition, when the determination unit 434 arranges the target in a state in which the determination unit 434 can not perform direct gripping, the specifying unit 435 is used to grip the target in a form different from direct gripping. It is a functional unit that specifies the surface. Note that the gripping form in this case is a gripping form realized by a first operation control unit 436 and a second operation control unit 437 described later, and at least the contactable surface is on the surface of the object used at that time. And the non-exposed surface. Details of these will be described later. Further, as described above, the first operation control unit 436 and the second operation control unit 437 are functional units that cause the hand mechanism to execute a gripping operation that is different from direct gripping. Following the first operation performed by the first operation control unit 436, the second operation is performed by the second operation control unit. The details of the first operation and the second operation will also be described later.
　決定部４３８は、対となる方向から対象物を指部２１により挟んで把持するときに、少なくとも２本の指部２１を接触させる面である二点接触面を決定する。この二点接触面は、アーム機構３によって対象物を移動させるときに対象物にかかる慣性力の方向の外側を向く面である。決定部４３８の詳細についても後述する。 The determination unit 438 determines a two-point contact surface which is a surface to be in contact with at least two finger portions 21 when the object is gripped and held by the finger portions 21 from the pairing direction. The two-point contact surface is a surface facing outward in the direction of the inertial force applied to the object when the object is moved by the arm mechanism 3. Details of the determination unit 438 will also be described later.
　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。 Then, in the hand control device 43, the first motor 51, which drives the respective finger portions 21 of the hand mechanism 2 for gripping the target object, regardless of the above direct gripping or gripping in a form different from direct gripping. The second motor 52 and the third motor 53 are controlled based on the object information. Each first motor 51, each second motor 52, and each third motor 53 of the hand mechanism 2 has an encoder (a rotational position, a rotational speed, etc. of a rotation shaft of the motor) for detecting a state quantity related to the respective rotational state. Not shown) is provided. Then, the state quantities of the motors 51, 52, 53 detected by the encoders of the motors 51, 52, 53 are input to the motor state quantity acquisition unit 431. The hand control device 43 servo-controls each motor 52, 52, 53 in each finger unit 21 based on the state amount of each motor 51, 52, 53 input to the motor state amount acquisition unit 431, and Hold it.
　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。 Further, in the hand control device 43, the sensor information acquisition unit 432 receives the detection value of the pressure sensor 70 provided on the tip end side of each finger 21 of the hand mechanism 2. Then, the hand control device 43 can detect the contact of the finger unit 21 with the target based on the detection value of the pressure sensor 70 of each finger unit 21 acquired by the sensor information acquisition unit 432, and the detection signal is detected. Each motor 51, 52, 53 in each finger part 21 can also be controlled based on it.
　＜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。 <Grip control>
Here, gripping control of an object by the gripping system using the hand mechanism 2 mounted on the robot arm 1 will be described based on FIG. The grip control is realized by executing a predetermined control program in the arm control device 42 and the hand control device 43. First, at S101, the hand mechanism 2 is moved to a predetermined gripping possible position. The processing is executed by the arm control unit 420 of the arm control device 42. Specifically, the object information acquired by the object information acquisition unit 430 is handed over from the hand control device 43 to the arm control device 42. Then, based on the delivered object information, the predetermined gripping position where the hand mechanism 2 should be positioned, that is, the hand mechanism 2 can act on the object to enable gripping of the object. The position is calculated. For example, based on position information of an object included in the object information, a predetermined distance and a position separated from the object may be calculated as a predetermined graspable position so that the object can be held. When the process of S101 ends, the process proceeds to S102.
　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。 In S102, it is determined whether the object can be grasped directly by the hand mechanism 2 moved to the predetermined graspable position. The determination is performed by the determination unit 434 described above. Here, the details of direct gripping by the hand mechanism 2 will be described based on FIG. The object 10 shown in FIG. 13 is placed solely on the floor surface and has a rectangular parallelepiped shape. And as shown in FIG. 13, both the end surface 10a of the target object 10 and the end surface 10b opposite to it shall be exposed to such an extent that the finger part 21 of the hand mechanism 2 can contact. In the present application, when the four finger units 21 of the hand mechanism 2 and the first finger link unit 211 constituting the same are distinguished for each finger unit and identified, the reference numerals “21” and “211” are used. The suffixes “A” to “D” for identification are added to “,” and when there is no need to distinguish and distinguish, the description of the suffixes may be omitted. Further, subscripts “A” to “D” are assigned to the respective finger portions sequentially in the clockwise direction in the state of arrangement of the finger portions 21 shown in FIG. Here, in the object 10, since the end surface 10a and the end surface 10b are exposed, the object 10 can be viewed from the paired direction shown by the outlined arrows in the figure by the finger portion 21A and the finger portion 21C of the hand mechanism 2. It becomes possible to pinch and hold. At this time, since the object 10 can be grasped without changing the posture or position of the object 10, the grasping form shown in FIG. 13 is directly grasped.
　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の表面（本発明の所定の把持面に相当し、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表面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。 Further, the determination unit 434 can determine whether or not direct gripping is possible by using a surface of the object 10 (a predetermined gripping surface according to the present invention) that enables the object 10 to be gripped from the above pair of directions. An example is the determination processing performed as to whether the end faces 10a and 10b shown in FIG. 13 are exposed. For example, information on the shape and position of the object included in the object information acquired by the object information acquisition unit 430, and the environment such as the relative positional relationship between the obstacle 10 around the object 10 and the object 10 According to the information, a determination is made as to the presence or absence of a surface that allows direct gripping. In the example shown in FIG. 13, based on the object information that the rectangular solid object 10 is disposed on the floor surface, it is located on the side surface side to such an extent that the finger 21A and the finger 21C can be approached. By confirming the presence of the end face 10a and the end face 10b whose space is secured around it, the determination unit 434 determines that direct gripping is possible. When an affirmative determination is made in S102, the process proceeds to S103, and when a negative determination is made, the process proceeds to S104.
　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。 In S103, direct gripping by the hand mechanism 2 is carried out with an affirmative determination in S102. For example, in the mode shown in FIG. 13, the first finger link portion 211A of the finger portion 21A contacts the end face 10a, and the first finger link portion 211C of the finger portion 21C contacts the end face 10b, thereby directly gripping the object 10. Is done. In direct gripping, the object 10 may be gripped by at least two fingers 21, but even if more fingers 21 are brought into contact with the object 10, the object 10 can be gripped more stably. Good. For example, in the state shown in FIG. 13, the first finger link portion 211B of the finger portion 21B and the first finger link portion 211D of the finger portion 21D (not shown) directly grasp the object 10 by contacting the object 10. May be After the processing of S103, the present control ends.
　次に、Ｓ１０４では、Ｓ１０２での否定判定を以て、対象物１０における接触可能面の特定が行われる。接触可能面は、直接把持が行えない状態に置かれている対象物１０において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、対象物１０の表面である。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面となるわけではなく、指部が接触し対象物１０の姿勢や位置を変化し得る表面が接触可能面となる。ここで、対象物１０における接触可能面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。 Next, in S104, the contactable surface of the object 10 is specified by the negative determination in S102. The contactable surface is any finger portion of the hand mechanism 2 for tilting the object 10 in order to realize a form different from direct gripping on the object 10 placed in a state where direct gripping can not be performed. (A finger corresponding to the first finger of the present invention) is the surface of the object 10 to which contact is possible. Therefore, not all surfaces of the exposed object 10 are contactable surfaces, but surfaces which can be touched by the finger portions and which can change the posture or position of the object 10 are contactable surfaces. Here, a process for specifying the contactable surface of the object 10 will be described based on FIG.
　＜接触可能面特定処理＞
　図１４は、対象物１０における接触可能面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。 <Contactable surface identification process>
FIG. 14 is a flowchart of a process for identifying the contactable surface of the object 10. In the description of the process, it is assumed that the object 10 to be gripped is disposed as shown in FIG. In this arrangement state, four rectangular solid objects to be objects are placed in a row, and the object positioned on the front side is the object 10 to be gripped, and the other objects are the object The object 10 is referred to as a non-target 10 'because it is an object of the same shape but is not a target of gripping. In the arrangement shown in FIG. 15, the bottom surface of the object 10 is placed in contact with the floor surface, but the side surfaces S2 and S3 of the object 10 are not illustrated (for example, a container for containing the object) And so on) are not exposed because they are located around the object 10. In addition, since the back surface S5 of the object 10 is in contact with the back non-object 10 ', the back surface S5 is not exposed in the same manner. In addition, the information regarding the arrangement | positioning state of such a target object 10 is contained in the target object information acquired by the target object information acquisition part 430. FIG.
　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、いわば接触可能面の候補である。次に、Ｓ２０２では、接触可能面の候補として、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１９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、接触可能面の候補に上面Ｓ４が選出されることになる。 Here, in S201, the exposed surface of the object 10 is extracted based on the object information on the object 10. In the example shown in FIG. 15, the front surface S1 and the top surface S4 are extracted as the exposed surface of the object 10. The extracted exposed surface is, so to speak, a candidate for a contactable surface. Next, in S202, the finger portion 21 of the hand mechanism 2 comes into contact with the exposed surface extracted in S201 as a contactable surface candidate, and acts on the object to tilt and tilt the object 10. An exposed surface capable of operation (see FIG. 19 described later) is selected. In the example shown in FIG. 15, since the front surface S1 is a surface which stands substantially vertically from the floor surface, even if the finger portion 21 contacts the front surface S1 and applies a force, it is positioned around the object 10 The target 10 can not be inclined due to the presence of the non-target 10 'or an obstacle. On the other hand, in the upper surface S4, with the finger 21 in contact with the upper surface S4, the tilting operation of the object 10 is realized by moving the finger 21 so as to pull down the upper portion of the object 10 to the front side. Can. Therefore, the upper surface S4 is selected as a contactable surface candidate by the process of S202.
　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、接触可能面の候補に絞られた露出面のうち１つの面が接触可能面に特定される（Ｓ２０４の処理）。一方で、Ｓ２０３で否定判定されると、接触可能面の特定は行われず、不成功に終わる。このように図１４に示す接触可能面特定処理によって、把持制御時の接触可能面の特定が行われる（Ｓ１０４の処理）。なお、本実施形態では、上面Ｓ４が接触可能面として特定される。 Then, in S203, after the processing of S201 and S202, it is determined whether or not there is a candidate exposed surface. If an affirmative determination is made in S203, one of the exposed surfaces narrowed into the touchable surface candidates is identified as the touchable surface (processing of S204). On the other hand, if the negative determination is made in S203, the contactable surface is not identified and the process ends in failure. Thus, the contactable surface is specified at the time of gripping control by the contactable surface specifying process shown in FIG. 14 (processing of S104). In the present embodiment, the upper surface S4 is specified as the contactable surface.
　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における非露出面の特定が行われる。非露出面は、上述したように指部２１が接触可能面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（接触可能面に接触する指部とは異なる指部であり、本発明の第２指部に相当する指部）が接触可能となるようには露出していない対象物１０の表面であるが、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面である。したがって、接触可能面と非露出面とは、対象物１０の傾倒動作によって関連付けられた対象物１０の表面と言うことができる。そこで、対象物１０における非露出面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。 Here, it returns to FIG. 12 again. When the process of S104 is completed, the non-exposed surface of the object 10 is specified in S105. The non-exposed surface is different from the finger of the hand mechanism 2 (the finger different from the finger in contact with the contactable surface before the object 10 is tilted in a state where the finger 21 contacts the contactable surface as described above And the surface of the object 10 which is not exposed to allow contact with the finger portion corresponding to the second finger portion of the present invention, but when the tilting operation is performed, the unexposed state is It is a surface to be eliminated. Therefore, the contactable surface and the non-exposed surface can be said to be the surface of the object 10 associated by the tilting operation of the object 10. Then, the process for specifying the non-exposed surface in the target object 10 is demonstrated based on FIG.
　＜非露出面特定処理＞
　図１６は、対象物１０における非露出面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、上記の接触可能面を用いた対象物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、接触可能面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面の候補となる表面の抽出が行われる。この非露出面の候補となる表面は、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、非露出面の候補として抽出される。 <Non-exposed surface identification process>
FIG. 16 is a flowchart of a process for identifying the non-exposed surface of the object 10. In the description of the process, it is assumed that the object 10 to be grasped is disposed as shown in FIG. 15 and that the tilting operation of the object 10 using the above contactable surface is performed. . Moreover, also in the said process, the target object information regarding the target object 10 is utilized similarly to contactable surface identification processing. First, in S301, based on the object information on the object 10, extraction of a surface that is a candidate for the non-exposed surface among the surfaces of the object 10 is performed. The surface which is a candidate for the non-exposed surface is extracted as a requirement that the finger 21 of the hand mechanism 2 is not exposed so as to be in contact with it. Therefore, in the object 10 in the arrangement state shown in FIG. 15, the side surfaces S2 and S3, the back surface S5, and the bottom surface are extracted as candidates for the non-exposed surface.
　次に、Ｓ３０２では、非露出面の候補として、Ｓ３０１で抽出された表面の中から、上記の接触可能面を用いた対象物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表面が選出される。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面の候補は、背面Ｓ５のみとなる。 Next, in S302, among the surfaces extracted in S301 as candidates for the non-exposed surface, the object 10 is exposed by the tilting operation using the contactable surface, that is, by the tilting operation A surface which can be in contact with the finger 21 of the hand mechanism 2 is selected. In the example shown in FIG. 15, the tilting operation of the object 10 can only be performed to pull the object 10 to the front side in a state where the finger portion 21 is in contact with the upper surface S4. Therefore, only the back surface S5 is a non-exposed surface candidate that is exposed by this tilting operation.
　次に、Ｓ３０３では、更なる非露出面の候補の選出処理が行われる。具体的には、非露出面の候補として、Ｓ３０２で選出された非露出面の候補のうち、その候補非露出面に指部２１が接触したときに、他の指部２１が当該候補非露出面と対となって対象物１０の把持を可能とする露出面、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面が選出される。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面を利用して対象物１０の把持を行う際に、非露出面以外で対象物１０に指部２１を接触させるための表面である露出面が存在することになる非露出面が選択される。なお、このように非露出面、及び非露出面と対を為す当該露出面が、本願発明の所定の把持面に相当する。図１５に示す例では、Ｓ３０２で選出された非露出面の候補は背面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面の候補として選出されることになる。 Next, in S303, a process of selecting a candidate for further non-exposure surface is performed. Specifically, among the non-exposed surface candidates selected in S302 as the non-exposed surface candidate, when the finger portion 21 contacts the candidate non-exposed surface, the other finger portions 21 do not receive the candidate non-exposed surface. A candidate non-exposed surface is selected which has an exposed surface that allows the object 10 to be gripped as a pair with the surface, that is, a surface to which the finger 21 can contact. That is, in S303, when gripping the object 10 using the non-exposed surface to be exposed by the tilting operation, it is a surface for causing the finger portion 21 to contact the object 10 other than the non-exposed surface. An unexposed surface on which an exposed surface is to be present is selected. The non-exposed surface and the exposed surface that makes a pair with the non-exposed surface in this way correspond to the predetermined gripping surface of the present invention. In the example shown in FIG. 15, the only candidate for the non-exposed surface selected in S302 is the back surface S5, but when the finger portion 21 is temporarily brought into contact with the back surface S5 exposed by the tilting operation, another finger portion 21 is By contacting the front surface S1 with the front surface S1, it becomes possible to grip the object 10 with both fingers. Therefore, the back surface S5 is also selected as a non-exposed surface candidate by the process of S303.
　そして、Ｓ３０４では、Ｓ３０１～Ｓ３０３の処理を経て、候補となる非露出面があるか否かが判定される。Ｓ４０３で肯定判定されると、非露出面の候補のうち１つの面が非露出面に特定される（Ｓ３０５の処理）。一方で、Ｓ４０３で否定判定されると、非露出面の特定は行われず、不成功に終わる。このように図１６に示す非露出面特定処理によって、把持制御時の非露出面の特定が行われる（Ｓ１０５の処理）。なお、本実施形態では、背面Ｓ５が非露出面として特定される。 Then, in S304, after the processing of S301 to S303, it is determined whether or not there is a candidate non-exposed surface. If an affirmative determination is made in S403, one of the non-exposed surface candidates is identified as the non-exposed surface (processing of S305). On the other hand, if a negative determination is made in S403, the non-exposed surface is not identified, resulting in failure. Thus, the non-exposed surface is specified at the time of the grip control by the non-exposed surface specifying process shown in FIG. 16 (processing of S105). In the present embodiment, the back surface S5 is specified as a non-exposed surface.
　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、接触可能面及び非露出面の特定に成功したか否かが判定される。具体的には、接触可能面特定処理によって接触可能面の特定に成功し、且つ非露出面特定処理によって非露出面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面と非露出面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（Ｓ１１２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。 Here, it returns to FIG. 12 again. When the process of S105 is completed, it is determined in S106 whether or not the specification of the touchable surface and the non-exposed surface has succeeded. Specifically, when the accessible surface identification process succeeds in identifying the accessible surface and the non-exposed surface identification process succeeds in identifying the non-exposed surface, the determination process of S106 is positive. In the case of “No”, the determination process of S106 is negative. When the affirmative determination is made in S106, gripping of the object 10 is performed using the specified contactable surface and the non-exposed surface, and when the negative determination is made in S106, the gripping process of the object 10 is stopped. (Processing of S112). In addition, about operation | movement of the robot arm 1 and the hand mechanism 2 when the holding process of the target object 10 is cancelled | released, operation | movement other than holding | grip operation | movement decided beforehand may be performed. For example, after returning the robot arm 1 and the hand mechanism 2 to predetermined positions or states, an alarm may be issued to notify the user that the object 10 has not been gripped, or The target object of may be switched to another object to advance its grip control.
　次に、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、二点接触面が決定される。二点接触面は、特定された非露出面と、当該非露出面と対を為す面と、のうちの何れか一方の面であって、対象物を把持した状態でアーム機構３が対象物を移動させる際に、慣性力の方向の外側を向く面である。図１５に示す例では、背面Ｓ５及び前面Ｓ１の何れか一方の面である。 Next, the gripping process of the object 10, which is performed when an affirmative determination is made in S106, will be described. First, in S107, a two-point contact surface is determined. The two-point contact surface is one of the identified non-exposed surface and the surface that forms a pair with the non-exposed surface, and the arm mechanism 3 is the object in a state in which the object is gripped Is a surface that faces outward in the direction of the inertial force. In the example shown in FIG. 15, it is one of the back surface S5 and the front surface S1.
　図１７は、対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、二点接触面と、指部２１の配置との関係を示した図である。図１７では、アーム機構３によって、破線の矢印方向に対象物１０が移動する。そのときに、対象物１０には、実線の矢印方向に慣性力がかかる。この場合の慣性力の方向の外側を向く面を図１７ではＳ１０の符号で示し、内側を向く面をＳ１１の符号で示している。ここで、２本の指部２１で対象物１０を挟んで把持することも可能であるが、本実施形態に係るハンド機構２のように指部２１の先端部で対象物１０を把持する場合には、夫々の把持面に対して点接触になり、アーム機構３による移動の際に不安定な状態になりやすい。すなわち、対を為す２つの把持面に夫々指部２１が１本ずつ接触している場合には、指部２１が接している２点を結ぶ線を軸として、対象物１０が揺れ動き易くなる。そして、アーム機構３により対象物１０を移動させるときに、対象物１０に慣性力がかかると、さらに不安定になる虞がある。そうすると、対象物１０を慎重に移動させるために、対象物１０の移動速度を制限する必要がある。このため、タクトタイムが長くなってしまう。 FIG. 17 is a view showing the relationship between the direction of the inertial force generated at the time of movement of the object, the two-point contact surface, and the arrangement of the finger portion 21. In FIG. In FIG. 17, the object 10 is moved by the arm mechanism 3 in the direction of the broken arrow. At that time, an inertial force is applied to the object 10 in the solid arrow direction. The surface facing outward in the direction of the inertial force in this case is indicated by the symbol S10 in FIG. 17, and the surface facing inward is indicated by the symbol S11. Here, although it is possible to hold and hold the object 10 with two finger portions 21, in the case of holding the object 10 with the tip portion of the finger portion 21 as in the hand mechanism 2 according to the present embodiment In this case, it is likely to be in point contact with the respective gripping surfaces and to be in an unstable state when moved by the arm mechanism 3. That is, when one finger unit 21 is in contact with two gripping surfaces forming a pair, the object 10 easily swings around a line connecting two points where the finger unit 21 is in contact. Then, when the object 10 is moved by the arm mechanism 3 and there is an inertial force applied to the object 10, the object 10 may be further unstable. Then, in order to move the object 10 carefully, it is necessary to limit the moving speed of the object 10. For this reason, tact time becomes long.
　一方、対を為す２つの把持面の一方の面に２本の指部２１を接触させ、他方の面に１本の指部２１を接触させた場合には、３点で対象物１０を把持することになり、対象物１０の安定度が増す。さらに、対象物１０にかかる慣性力の方向の外側を向く面に２本の指部２１を接触させるようにすれば、仮に、対象物１０にかかる慣性力の方向の外側を向く面に１本の指部２１を接触させた場合と比較して、安定度が増す。すなわち、対象物１０にかかる慣性力を２本の指部２１で受けることにより、対象物１０が揺れ動くことを抑制できる。 On the other hand, in the case where two fingers 21 are brought into contact with one of the two holding surfaces forming a pair and one finger 21 is brought into contact with the other, the object 10 is held at three points. And the stability of the object 10 is increased. Furthermore, if two fingers 21 are brought into contact with the surface facing the outside of the direction of the inertial force applied to the object 10, temporarily one surface facing the outside of the direction of the inertial force applied to the object 10 The degree of stability is increased as compared with the case where the finger portion 21 is in contact. That is, by receiving the inertial force applied to the object 10 with the two finger portions 21, it is possible to suppress the movement of the object 10.
　図１７において、二点接触面Ｓ１０には、指部２１Ｂ及び指部２１Ｄを接触させ、二点接触面Ｓ１０と対を為す面Ｓ１１（以下、一点接触面Ｓ１１ともいう。）には、指部２１Ｃを接触させている。なお、傾倒動作には指部２１Ａを用いるが、これに限らず、例えば、指部２１Ｂで傾倒動作を行い、指部２１Ｄ及び指部２１Ｃで対象物１０を把持した後に、指部２１Ｂを二点接触面Ｓ１０に接触させてもよい。 In FIG. 17, the finger 21B and the finger 21D are in contact with the two-point contact surface S10, and the finger S21 (hereinafter also referred to as a one-point contact surface S11) that makes a pair with the two-point contact surface S10. I am in contact with 21C. Although the finger 21A is used for the tilting operation, the present invention is not limited thereto. For example, after the object 10 is gripped with the finger 21D and the finger 21C, the finger 21B is You may contact point contact surface S10.
　二点接触面Ｓ１０の決定は、アーム機構３による対象物１０の移動方向に基づいて決定部４３８によって行われる。アーム制御部４２０は、対象物１０を把持した位置から、対象物１０を移動させるべき目標位置まで対象物１０を移動させるように、アーム機構３を制御する。アーム制御部４２０は、プログラムにしたがって対象物１０を移動させるため、対象物１０はプログラムによって定まる軌跡上を移動する。対象物１０を把持したと仮定したときの対象物１０の位置及び姿勢と、その位置から目標位置までの移動軌跡とは、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決定部４３８が算出する。決定部４３８は、対象物１０を把持したと仮定したときの対象物１０の位置及び姿勢と、その位置から目標位置までの移動軌跡と、から対象物１０にかかる慣性力の方向を算出し、その慣性力の方向の外側を向く面を二点接触面Ｓ１０として決定する。例えば、アーム機構３が台座部４を中心にして旋回する場合には、台座部４を向く面を一点接触面Ｓ１１とし、一点接触面Ｓ１１と対を為す面を二点接触面Ｓ１０として決定してもよい。 The determination of the two-point contact surface S10 is performed by the determination unit 438 based on the moving direction of the object 10 by the arm mechanism 3. The arm control unit 420 controls the arm mechanism 3 so as to move the object 10 from the position at which the object 10 is gripped to the target position to which the object 10 should be moved. The arm control unit 420 moves the object 10 according to the program, so the object 10 moves on a trajectory determined by the program. The position and orientation of the object 10 and the movement trajectory from the position to the target position when assuming that the object 10 is gripped are determined based on the object information acquired by the object information acquisition unit 430. 438 calculates. The determination unit 438 calculates the direction of the inertial force applied to the object 10 from the position and orientation of the object 10 assuming that the object 10 is gripped and the movement trajectory from the position to the target position, The surface facing outward in the direction of the inertial force is determined as a two-point contact surface S10. For example, when the arm mechanism 3 pivots around the pedestal 4, the surface facing the pedestal 4 is defined as the one-point contact surface S11, and the surface that makes a pair with the one-point contact surface S11 is determined as the two-point contact surface S10. May be
　なお、慣性力の方向の外側を向く面は、その法線方向が対象物１０にかかる慣性力の方向に厳密に一致している必要はなく、二点接触面Ｓ１０の法線が、対象物１０にかかる慣性力のベクトルの成分を含んでいればよい。また、二点接触面Ｓ１０の法線方向が対象物の慣性力の方向に一致するように、対象物１０を把持した後に第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たり、アーム機構３の各軸の角度を調整したりしてもよい。すなわち、二点接触面Ｓ１０は、対象物の移動に伴う慣性力が発生するよりも前に、慣性力の方向の外側を向いていればよい。ただし、対象物１０を把持した後に対象物１０の姿勢を調整することなく、対象物１０を目標位置まで移動させるようにすれば、対象物１０の姿勢を調整する時間が節約されるため、タクトタイムの短縮を図ることができる。 The surface facing the outside of the direction of the inertial force does not have to have the normal direction exactly in line with the direction of the inertial force applied to the object 10, and the normal of the two-point contact surface S10 is the object It suffices to include the component of the vector of inertial force applied to ten. After gripping the object 10 so that the normal direction of the two-point contact surface S10 matches the direction of the inertial force of the object, the hand mechanism 2 is moved to the first arm link 31 with respect to the first arm link 31. It may be rotated around the axis of the portion 31 or the angle of each axis of the arm mechanism 3 may be adjusted. That is, the two-point contact surface S10 may be directed to the outside of the direction of the inertial force before the generation of the inertial force accompanying the movement of the object. However, if the object 10 is moved to the target position without adjusting the posture of the object 10 after gripping the object 10, the time for adjusting the posture of the object 10 is saved, so the tact The time can be shortened.
　図１２に戻り、Ｓ１０８では、接触可能面を利用して対象物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面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１８及び図１９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の上面である接触可能面１０１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と接触可能面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１９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。 Referring back to FIG. 12, in S108, the tilting operation of the object 10 is started using the contactable surface. This tilting operation is an operation for exposing the non-exposed surface to such an extent that the finger portion 21 of the hand mechanism 2 can contact, and corresponds to a first operation executed by the first operation control unit 436. Specifically, referring to FIGS. 18 and 19, the first operation control unit 436 brings the first finger link unit 211A of the finger unit 21A into contact with the contactable surface 101, which is the upper surface of the object 10. At this time, the other fingers 21 B to 21 D are not in contact with the object 10. Then, while maintaining the contact state between the finger portion 21A and the contactable surface 101, the first operation control unit 436 drives and controls the finger portion 21A to exert a force on the object 10 to pull the object 10 to the front side. Let Therefore, as shown in FIG. 19, the object 10 tilts so that the upper part approaches the floor surface side centering on a part of the bottom surface in contact with the floor surface.
　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面１０２が露出していき、非露出面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、Ｓ１０８で開始された対象物１０の傾倒動作に関し、非露出面の露出が完了したか、すなわち非露出面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、Ｓ１０９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。Ｓ１０９で肯定判定されるとＳ１１０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。 Then, as a result of this tilting operation, the non-exposed surface 102, which is the back surface of the object 10 in contact with the non-target 10 'in the arrangement state before gripping, is exposed, and the non-exposed surface 102 and the non-target A space is formed between the object 10 '. The space becomes larger as the inclination of the object 10 progresses. Therefore, with respect to the tilting operation of the object 10 started in S108, the exposure of the non-exposed surface is completed, ie, in the space formed between the non-exposed surface 102 and the non-target 10 ', In S109, it is determined whether or not the size of the space can be secured to such an extent that the finger 21B and the finger 21D different from the finger 21A can enter. In addition, the said determination is determined based on the moving amount | distance of finger part 21A relevant to the amount of pulling-down of the target object 10. As shown in FIG. The space that is sufficient for the entry of the finger 21B and the finger 21D in this manner is hereinafter referred to as an entry space. If an affirmative determination is made in S109, the process proceeds to S110, and if a negative determination is made, the tilting operation of the object 10 is continued.
　次に、Ｓ１１０では、Ｓ１０９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が接触可能面１０１に接触した状態が維持される。そのため、非露出面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、Ｓ１１１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、Ｓ１１１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が傾倒され非露出面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２０Ａ～図２０Ｃに基づいて具体的に説明する。なお、図２０Ａ～図２０Ｃ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２０Ａは、対象物１０の非露出面１０２が見える方向からの図であり、図２０Ｂは、対象物１０を側方から見た図であり、図２０Ｃは、対象物の前面１０３（図１５に示す前面Ｓ１に相当する面）が見える方向からの図である。なお、決定部４３８は、非露出面１０２を二点接触面Ｓ１０として決定している。したがって、一点接触面Ｓ１１は前面１０３に決定される。 Next, in S110, the tilt operation by the first operation control unit 436 is stopped by the positive determination in S109. At this time, the state in which the finger portion 21A is in contact with the contactable surface 101 is maintained. Therefore, the non-exposed surface 102 is sufficiently exposed, and an approach space is secured between the object 10 in the tilted state and the adjacent non-object 10 ′. Thereafter, in S111, the gripping operation of the object 10 is performed. This gripping operation is a gripping mode performed in a state in which the posture of the object 10 before gripping control is started is changed by the tilting operation, and is different from the direct gripping shown in FIG. Therefore, in the present application, the gripping operation performed in S111 is referred to as tilting gripping. The tilting and holding is a holding of the object performed in a state where the object 10 is inclined and the non-exposed surface 102 is exposed, and corresponds to a second operation performed by the second operation control unit 437. The tilting and holding will be specifically described based on FIGS. 20A to 20C. FIGS. 20A to 20C show the same state in which the hand mechanism 2 is gripping the object by tilting and gripping from different viewpoints. FIG. 20A is a view from the direction in which the non-exposed surface 102 of the object 10 is visible, FIG. 20B is a view from the side of the object 10, and FIG. Is a view from the direction in which the surface corresponding to the front surface S1 shown in FIG. The determination unit 438 determines the non-exposed surface 102 as the two-point contact surface S10. Therefore, the one-point contact surface S11 is determined to be the front surface 103.
　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面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。なお、決定部４３８によって前面１０３が二点接触面Ｓ１０として決定された場合には、非露出面１０２に１本の指部２１の第１指リンク部２１１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２１１を接触させる。 In tilting and holding, the first finger link portion 211B of the finger portion 21B and the first finger link portion 211D of the finger portion 21D enter an entry space formed between the object 10 and the non-target object 10 'adjacent thereto. The finger links are brought into contact with the non-exposed surface 102, and the first finger link 211C of the finger 21C is brought into contact with the front surface 103 of the object 10. That is, in tilting and holding, fingers other than the fingers 21A used to support the object 10 in an inclined state from the back and forth thereof in the inclined state of the hand mechanism 2 are used. Stable gripping is realized. When the determination unit 438 determines the front surface 103 as the two-point contact surface S10, the first finger link portion 211 of one finger unit 21 is brought into contact with the non-exposed surface 102, and the remaining two The first finger link portion 211 of the finger portion 21 of the book is brought into contact.
　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２０Ｂに示すように、対象物１０を側方から見たときに、非露出面１０２側の指部２１の第１指リンク部２１１と前面１０３側の指部２１の第１指リンク部２１１とが概ね対向することが好ましい。また、図２０Ａ～図２０Ｃに示すように３本の指部２１で傾倒把持を行う場合、非露出面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ことが好ましい。 Further, in order to grip the object more stably in tilting and holding, as shown in FIG. 20B, when the object 10 is viewed from the side, the first finger of the finger portion 21 on the non-exposed surface 102 side is It is preferable that the link part 211 and the first finger link part 211 of the finger part 21 on the front surface 103 side substantially face each other. In addition, as shown in FIGS. 20A to 20C, when performing tilting and holding with three fingers 21, when viewed from the non-exposed surface 102 or the front surface 103, two action points of one finger 21C are two. Each finger 21 preferably contacts the object so as to be located between the respective action points of the finger 21B and the finger 21D.
　Ｓ１１１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を接触可能面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。 When tilt gripping of the object is performed in S111, the hand mechanism 2 can move the object 10 to a desired position while gripping the object 10. Thus, the gripping control shown in FIG. 12 is ended. As described above, in the gripping control, when the object 10 is disposed so as to be capable of direct gripping, the direct gripping is performed. As a result, the time required for gripping the object 10 can be shortened. On the other hand, even if the object 10 is disposed in a state where direct gripping is not possible, the finger portion 21A of the hand mechanism 2 is brought into contact with the contactable surface 101 to change the posture of the object 10 The tilt gripping of the object 10 is realized by the units 21B to 21D. In this tilting and holding, since the object 10 is held with the finger portion 21A in contact, the time required to form a state in which the object 10 can be tilted and held can be shortened as much as possible. it can.
　このように本実施形態によれば、対象物が複数並べられている状態から傾倒把持に対象物を把持する際に、対象物１０の移動の際に慣性力がかかる方向の外側を向く二点接触面Ｓ１０に２本の指部２１を接触させている。そうすると、点接触により対象物１０を把持する場合であっても、対象物１０が移動する際の慣性力による揺れが生じることを抑制できる。これにより、より速い速度で安定して対象物１０を移動させることができる。したがって、タクトタイムを短縮することができる。このように上記把持制御では、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。 As described above, according to the present embodiment, when gripping an object in tilting and holding from a state in which a plurality of objects are arranged, two points facing outward in the direction in which an inertial force is applied when moving the object 10 Two fingers 21 are in contact with the contact surface S10. Then, even when the object 10 is gripped by point contact, it is possible to suppress the occurrence of shaking due to inertial force when the object 10 moves. Thereby, the object 10 can be moved stably at a higher speed. Therefore, the tact time can be shortened. As described above, in the grip control, it is possible to grip the object extremely efficiently and to move the object after gripping.
　なお、Ｓ１０３に係る直接把持の際にも傾倒把持の際と同様にして、対象物１０にかかる慣性力の方向の外側を向く面を二点接触面Ｓ１０として決定し、その二点接触面Ｓ１０に２本の指部２１が接触するように対象物１０の直接把持を行ってもよい。 In addition, also in the case of direct gripping according to S103, in the same manner as in tilting and gripping, the surface facing outward in the direction of the inertial force applied to the object 10 is determined as the two-point contact surface S10, and the two-point contact surface S10 The object 10 may be directly gripped so that the two fingers 21 come in contact with each other.
＜実施形態２＞
　上記実施形態１では、対象物１０にかかる慣性力を考慮して二点接触面Ｓ１０を決定しているが、本実施形態２では、対象物１０にかかる慣性力と重力との合力を考慮して二点接触面Ｓ１０を決定する。 Second Embodiment
In the first embodiment, the two-point contact surface S10 is determined in consideration of the inertial force applied to the object 10. However, in the second embodiment, the combined force of the inertial force and the gravity applied to the object 10 is considered. Thus, the two-point contact surface S10 is determined.
　図２１は、対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、重力の方向と、の合力の方向と、二点接触面Ｓ１０と、指部２１の配置との関係を示した図である。二点接触面Ｓ１０は、対象物１０にかかる慣性力と重力との合力の方向の外側を向く面として決定される。ここで、対象物１０には慣性力のほかに重力もかかるため、対象物１０の移動の際に対象物１０が重力の影響を受けて不安定になることも考えられる。これに対して、対象物１０にかかる慣性力及び重力の合力を２本の指部２１で受けることにより、対象物１０が揺れ動くことを抑制できるため、対象物１０の安定した移動が可能となる。 FIG. 21 is a view showing the relationship between the direction of the resultant force of the direction of the inertial force and the direction of gravity generated when the object moves, the two-point contact surface S10, and the arrangement of the finger portion 21. The two-point contact surface S10 is determined as a surface facing the outside of the direction of the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object 10. Here, since the object 10 also receives gravity in addition to the inertial force, it is conceivable that the object 10 becomes unstable due to the influence of gravity when the object 10 moves. On the other hand, when the combined force of the inertial force and the gravity applied to the object 10 is received by the two finger portions 21, the object 10 can be restrained from swinging, so that the stable movement of the object 10 becomes possible. .
　図２１において、二点接触面Ｓ１０には、指部２１Ｂ及び指部２１Ｄを接触させ、二点接触面Ｓ１０と対を為す面Ｓ１１（一点接触面Ｓ１１）には、指部２１Ｃを接触させている。傾倒動作については実施形態１と同じである。 In FIG. 21, the finger portion 21B and the finger portion 21D are in contact with the two-point contact surface S10, and the finger portion 21C is in contact with the surface S11 (one-point contact surface S11) that makes a pair with the two-point contact surface S10. There is. The tilting operation is the same as in the first embodiment.
　二点接触面Ｓ１０の決定は、アーム機構３による対象物１０の移動方向に基づいて決定部４３８によって行われる。決定部４３８は、対象物１０を把持したと仮定したときの対象物１０の位置及び姿勢と、その位置から目標位置までの移動軌跡と、から対象物１０にかかる上記合力の方向を算出し、その合力の方向の外側を向く面を二点接触面Ｓ１０として決定する。決定部４３８は、図１２に示したＳ１０７において、上記合力の方向の外側を向く面を二点接触面として決定する。 The determination of the two-point contact surface S10 is performed by the determination unit 438 based on the moving direction of the object 10 by the arm mechanism 3. The determination unit 438 calculates the direction of the resultant force applied to the object 10 from the position and orientation of the object 10 assuming that the object 10 is gripped and the movement trajectory from the position to the target position, The surface facing the outside of the direction of the resultant force is determined as the two-point contact surface S10. The determination unit 438 determines the surface facing outward in the direction of the resultant force as a two-point contact surface in S107 shown in FIG.
　なお、合力の方向の外側を向く面は、その法線方向が対象物１０にかかる合力の方向に厳密に一致している必要はなく、二点接触面Ｓ１０の法線が、対象物１０にかかる合力のベクトルの成分を含んでいればよい。また、二点接触面Ｓ１０の法線方向が合力の方向に一致するように、対象物１０を把持した後に第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たり、アーム機構３の各軸の角度を調整したりしてもよい。ただし、対象物１０を把持した後に対象物１０の姿勢を調整することなく、対象物１０を目標位置まで移動させるようにすれば、対象物１０の姿勢を調整する時間が節約されるため、タクトタイムの短縮を図ることができる。 The surface facing the outside of the direction of the resultant force does not have to have the normal direction exactly in line with the direction of the resultant force applied to the object 10, and the normal of the two-point contact surface S10 is the object 10 It suffices to include the component of such a resultant vector. In addition, after gripping the object 10 so that the normal direction of the two-point contact surface S10 matches the direction of the resultant force, the hand mechanism 2 is moved relative to the first arm link 31 and the axis of the first arm link 31 It may be rotated around, or the angle of each axis of the arm mechanism 3 may be adjusted. However, if the object 10 is moved to the target position without adjusting the posture of the object 10 after gripping the object 10, the time for adjusting the posture of the object 10 is saved, so the tact The time can be shortened.
　このように本実施形態２によれば、対象物１０の移動の際にかかる慣性力及び重力の合力方向の外側を向く二点接触面Ｓ１０に２本の指部２１を接触させることにより、対象物１０が移動する際の合力による揺れが生じることを抑制できる。そのため、より速い速度で安定して対象物１０を移動させることができる。したがって、タクトタイムを短縮することができる。 As described above, according to the second embodiment, two fingers 21 are brought into contact with the two-point contact surface S10 facing the outside of the resultant force direction of the inertial force and the gravity applied when the object 10 moves. It is possible to suppress the occurrence of shaking due to the resultant force when the object 10 moves. Therefore, the object 10 can be moved stably at a higher speed. Therefore, the tact time can be shortened.
＜実施形態３＞
　本実施形態３では、慣性力の外側を向く面に少なくとも１本の指部２１を接触させ、慣性力の外側を向く面と直交する２つの面であって、対になる２つの面に夫々少なくとも１本の指部２１を接触させる。図２２は、本実施形態３に係る対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、指部２１の配置との関係を示した図である。図２２では、アーム機構３によって、破線の矢印方向に対象物１０が移動する。そのときに、対象物１０には、実線の矢印方向に慣性力がかかる。この場合の慣性力の方向の外側を向く面を図２２ではＳ２０の符号で示し、内側を向く面をＳ２１の符号で示している。また、慣性力の方向の外側を向く面に直交する面であって対象物１０の進行方向を向く面をＳ２３の符号で示し、慣性力の方向の外側を向く面と直交する面であって対象物１０の進行方向とは逆の方向を向く面をＳ２２の符号で示している。なお、本実施形態３では、Ｓ２０を一点接触面といい、Ｓ２２を第一挟持面といい、Ｓ２３を第二挟持面という。第一挟持面Ｓ２２と、第二挟持面Ｓ２３とは対を為す面であり、一点接触面Ｓ２０と直交する面である。 Embodiment 3
In the third embodiment, at least one finger 21 is brought into contact with the surface facing the outside of the inertia force, and the two surfaces orthogonal to the surface facing the outside of the inertia force, respectively, are made on the two surfaces forming a pair. At least one finger 21 is brought into contact. FIG. 22 is a view showing the relationship between the direction of the inertial force generated at the time of movement of the object according to the third embodiment and the arrangement of the finger portions 21. As shown in FIG. In FIG. 22, the object 10 is moved by the arm mechanism 3 in the direction of the broken arrow. At that time, an inertial force is applied to the object 10 in the solid arrow direction. In this case, the surface facing outward in the direction of the inertial force is indicated by the symbol S20 in FIG. 22, and the surface facing inward is indicated by the symbol S21. Further, a surface orthogonal to the outward facing surface of the direction of the inertial force and showing a surface facing the advancing direction of the object 10 is denoted by the symbol S23, and is a surface orthogonal to the outward facing surface of the direction of the inertial force The surface facing in the direction opposite to the traveling direction of the object 10 is indicated by the symbol S22. In the third embodiment, S20 is referred to as a one-point contact surface, S22 as a first sandwiching surface, and S23 as a second sandwiching surface. The first holding surface S22 and the second holding surface S23 form a pair and are orthogonal to the one-point contact surface S20.
　ここで、対を為す２つの把持面とは異なる面にさらに１本の指部２１を接触させた場合には、３点で対象物１０を把持することになり、対象物１０の安定度が増す。また、対象物１０にかかる慣性力の方向の外側を向く面に１本の指部２１を接触させ、更にこの慣性力と直交する方向から２本の指部２１で対象物を挟むことにより、対象物１０が揺れ動くことを抑制できる。 Here, when one finger 21 is brought into contact with a surface different from the two gripping surfaces that make a pair, the object 10 is gripped at three points, and the stability of the object 10 is Increase. Also, by bringing one finger 21 into contact with a surface facing outward in the direction of the inertial force applied to the object 10 and further sandwiching the object with two fingers 21 from the direction orthogonal to the inertial force, It is possible to suppress that the object 10 shakes.
　図２２において、一点接触面Ｓ２０には指部２１Ｃを接触させ、第一挟持面Ｓ２２には指部２１Ｄを接触させ、第二挟持面Ｓ２３には指部２１Ｂを接触させている。この把持態様は、直接把持及び傾倒把持の何れであっても適用可能である。判定部４３４は、一点接触面Ｓ２０、第一挟持面Ｓ２２、第二挟持面Ｓ２３に相当する表面が対象物に存在しているか否かを、対象物情報取得部４３０によって取得された対象物情報に従って判定する。この処理は、図１２に示したＳ１０２に代えて行われる。 In FIG. 22, the finger 21C is in contact with the one-point contact surface S20, the finger 21D is in contact with the first holding surface S22, and the finger 21B is in contact with the second holding surface S23. This gripping manner is applicable to either direct gripping or tilting gripping. The determination unit 434 is the object information acquired by the object information acquisition unit 430 whether or not the surface corresponding to the one-point contact surface S20, the first holding surface S22, and the second holding surface S23 is present in the object. Determine according to This process is performed instead of S102 shown in FIG.
　一方、直接把持が可能でないと判定された場合には、傾倒把持をするべく接触可能面の特定及び非露出面の特定が行われる。接触可能面及び非露出面の特定が成功した場合には、本実施形態３に係る決定部４３８は、傾倒把持を行う場合に、非露出面特定処理において特定された非露出面、及び非露出面と対を為す露出面のうち、一方の面を第一挟持面Ｓ２２に決定し、他方の面を第二挟持面Ｓ２３に決定する。また、決定部４３８は、アーム機構３による対象物１０の移動方向に基づいて一点接触面Ｓ２０を決定する。決定部４３８は、上記実施形態１と同様にして、対象物１０を把持したと仮定したときの対象物１０の位置及び姿勢と、その位置から目標位置までの移動軌跡と、から対象物１０にかかる慣性力の方向を算出し、その慣性力の方向の外側を向く面を一点接触面Ｓ２０として決定する。この一点接触面Ｓ２０は、第一挟持面Ｓ２２及び第二挟持面Ｓ２３とは異なる面であって、これらの面と直交する面である。一点接触面Ｓ２０、第一挟持面Ｓ２２、第二挟持面Ｓ２３の決定は、図１２に示したＳ１０７に代えて行われる。 On the other hand, when it is determined that direct gripping is not possible, identification of a contactable surface and identification of a non-exposed surface are performed to perform tilting gripping. If identification of the contactable surface and the non-exposed surface is successful, the determination unit 438 according to the third embodiment determines the non-exposed surface identified in the non-exposed surface identification process and the non-exposed surface when performing tilting and holding Of the exposed surfaces that make a pair with the surface, one surface is determined as the first holding surface S22, and the other surface is determined as the second holding surface S23. Further, the determination unit 438 determines the one-point contact surface S20 based on the moving direction of the object 10 by the arm mechanism 3. As in the first embodiment, the determination unit 438 determines the position and orientation of the object 10 when assuming that the object 10 is gripped, and the movement trajectory from the position to the target position to the object 10. The direction of the inertial force is calculated, and the surface facing outward of the direction of the inertial force is determined as the one-point contact surface S20. The one-point contact surface S20 is a surface different from the first holding surface S22 and the second holding surface S23, and is a surface orthogonal to these surfaces. The determination of the one-point contact surface S20, the first holding surface S22, and the second holding surface S23 is performed in place of S107 shown in FIG.
　なお、一点接触面Ｓ２０は、傾倒動作後に必ずしも露出している必要はない。すなわち、第一挟持面Ｓ２２及び第二挟持面Ｓ２３を２本の指部２１で挟んで対象物を持ち上げた際に露出する面を一点接触面Ｓ２０に決定してもよい。このようにして露出した一点接触面Ｓ２０に指部２１を接触させた後に、該一点接触面Ｓ２０が慣性力の方向の外側を向くようにして対象物を移動させる。この場合、一点接触面Ｓ２０に指部２１を接触させるまでを、第２動作制御部４３７によって実行される第２動作に含む。 The one-point contact surface S20 does not have to be exposed after the tilting operation. That is, the surface exposed when the object is lifted by holding the first holding surface S22 and the second holding surface S23 with the two fingers 21 may be determined as the one-point contact surface S20. After the finger 21 is brought into contact with the exposed single-point contact surface S20 in this manner, the object is moved so that the single-point contact surface S20 faces the outside in the direction of the inertial force. In this case, the second operation performed by the second operation control unit 437 is included until the finger unit 21 contacts the one-point contact surface S20.
　また、一点接触面Ｓ２０の法線方向が対象物の慣性力の方向に一致するように、対象物１０を把持した後に第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たり、アーム機構３の各軸の角度を調整したりしてもよい。すなわち、一点接触面Ｓ２０は、対象物の移動に伴う慣性力が発生するよりも前に、慣性力の方向の外側を向いていればよい。 After gripping the object 10 so that the normal direction of the one-point contact surface S20 matches the direction of the inertial force of the object, the hand mechanism 2 is moved to the first arm link portion 31 with respect to the first arm link portion 31. It may be rotated around 31 axes, or the angle of each axis of the arm mechanism 3 may be adjusted. That is, the one-point contact surface S20 may be directed to the outside of the direction of the inertial force prior to the generation of the inertial force accompanying the movement of the object.
　また、上記説明では、非露出面特定処理において特定された非露出面、及び非露出面と対を為す露出面のうち、一方の面を第一挟持面Ｓ２２に決定し、他方の面を第二挟持面Ｓ２３に決定している。しかし、これに限らず、第一挟持面Ｓ２２及び第二挟持面Ｓ２３は、接触可能面または非露出面の何れであってもよい。また、一点接触面Ｓ２０は、慣性力の方向の外側を向く面であれば、接触可能面または非露出面の何れであってもよい。 In the above description, one of the non-exposed surface identified in the non-exposed surface identification process and the exposed surface that makes a pair with the non-exposed surface is determined to be the first sandwiching surface S22, and the other surface is the first It is determined to be the two clamping surfaces S23. However, the present invention is not limited to this, and the first holding surface S22 and the second holding surface S23 may be either the contactable surface or the non-exposed surface. The single-point contact surface S20 may be either a contactable surface or a non-exposed surface, as long as it is a surface facing outward in the direction of the inertial force.
　なお、ハンド機構２が安定して対象物を把持するためには、第一挟持面Ｓ２２側の指部２１Ｄと第二挟持面Ｓ２３側の指部２１Ｂとが概ね対向することが好ましい。また、一点接触面Ｓ２０に接触する指部２１Ｃが、２本の指部２１Ｂ及び指部２１Ｄの中間に位置するように、各指部２１が対象物に接触してもよい。 In order for the hand mechanism 2 to stably grip the target, it is preferable that the finger 21D on the first holding surface S22 side and the finger 21B on the second holding surface S23 substantially face each other. In addition, each finger 21 may contact the object such that the finger 21C in contact with the one-point contact surface S20 is positioned between the two fingers 21B and 21D.
　このように本実施形態３によれば、対象物１０の移動の際に慣性力がかかる方向の外側を向く一点接触面Ｓ２０に１本の指部２１を接触させ、一点接触面Ｓ２０に直交する第一挟持面Ｓ２２及び第二挟持面Ｓ２３に夫々１本の指部２１を接触させている。そうすると、一点接触面Ｓ２０に接触する指部２１が慣性力に対向しつつ、３点で対象物を把持しているために、対象物１０が移動する際の慣性力による揺れが生じることを抑制できる。これにより、より速い速度で安定して対象物１０を移動させることができる。したがって、タクトタイムを短縮することができる。このように上記把持制御では、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。 As described above, according to the third embodiment, one finger 21 is brought into contact with the one-point contact surface S20 facing outward in the direction in which the inertial force is applied when the object 10 moves, and is orthogonal to the one-point contact surface S20. One finger 21 is brought into contact with the first holding surface S22 and the second holding surface S23. Then, the finger 21 in contact with the single-point contact surface S20 grips the object at three points while facing the inertial force, thereby suppressing the occurrence of shaking due to the inertial force when the object 10 moves. it can. Thereby, the object 10 can be moved stably at a higher speed. Therefore, the tact time can be shortened. As described above, in the grip control, it is possible to grip the object extremely efficiently and to move the object after gripping.
＜実施形態４＞
　上記実施形態３では、対象物１０にかかる慣性力を考慮して一点接触面Ｓ２０を決定しているが、本実施形態４では、対象物１０にかかる慣性力と重力との合力を考慮して一点接触面Ｓ２０を決定する。 Fourth Embodiment
In the third embodiment, the one-point contact surface S20 is determined in consideration of the inertial force applied to the object 10. However, in the fourth embodiment, the combined force of the inertial force and the gravity applied to the object 10 is considered. The one-point contact surface S20 is determined.
　図２３は、対象物の移動時に生じる慣性力の方向と、重力の方向と、の合力の方向と、一点接触面Ｓ２０と、指部２１の配置との関係を示した図である。一点接触面Ｓ２０は、対象物１０にかかる慣性力と重力との合力の方向の外側を向く面として決定される。この一点接触面Ｓ２０に一本の指部２１Ｃを接触させる。更に、上記合力の方向の外側を向く面と直交する面（第一挟持面Ｓ２２）に１本の指部２１Ｄを接触させ、この第一挟持面Ｓ２２と対を為す面（第二挟持面Ｓ２３）に１本の指部２１Ｂを接触させる。この把持態様は、上記実施形態３と同様に、直接把持及び傾倒把持の何れであっても適用可能である。一点接触面Ｓ２０、第一挟持面Ｓ２２、第二挟持面Ｓ２３は、上記実施形態３における慣性力を合力に置き換えることによって決定することができる。 FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the direction of the resultant force of the direction of the inertial force and the direction of gravity generated when the object moves, the one-point contact surface S20, and the arrangement of the finger portion 21. The one-point contact surface S20 is determined as a surface facing outward of the direction of the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object 10. One finger portion 21C is brought into contact with the one-point contact surface S20. Further, the finger portion 21D is brought into contact with a surface (first holding surface S22) orthogonal to the surface facing the outside in the direction of the resultant force, and a surface that makes a pair with the first holding surface S22 (second holding surface S23 ) With one finger 21B. Similar to the third embodiment, this gripping aspect is applicable to either direct gripping or tilting gripping. The one-point contact surface S20, the first holding surface S22, and the second holding surface S23 can be determined by replacing the inertial force in the third embodiment with a resultant force.
　ここで、対象物１０には慣性力のほかに重力もかかるため、対象物１０の移動の際に対象物１０が重力の影響を受けて不安定になることも考えられる。これに対して、対象物１０にかかる慣性力及び重力の合力に１本の指部２１で対向し、更にこの合力と直交する方向から２本の指部２１を対象物に接触させることにより、対象物１０が揺れ動くことを抑制できるため、より速い速度で安定して対象物１０を移動させることができる。したがって、タクトタイムを短縮することができる。 Here, since the object 10 also receives gravity in addition to the inertial force, it is conceivable that the object 10 becomes unstable due to the influence of gravity when the object 10 moves. On the other hand, one finger 21 faces the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object 10, and the two fingers 21 are brought into contact with the object from the direction orthogonal to the resultant force. Since the movement of the object 10 can be suppressed, the object 10 can be moved stably at a higher speed. Therefore, the tact time can be shortened.
＜実施形態５＞
　上記実施形態１－４は、対象物１０が直方体の場合について説明しているが、本実施形態５では、対象物１００が円柱体の場合について説明する。図２４は、対象物１００が円柱体の場合における、対象物１００の移動時に生じる慣性力の方向と、指部２１の配置との関係を示した図である。図２４は、円柱体の軸線方向上側から対象物１００を見たときの図である。図２４では、アーム機構３によって、破線の矢印方向に対象物１００が移動する。そのときに、対象物１００には、実線の矢印方向に慣性力がかかる。図２４には、対象物１００に指部２１が接している位置から見た慣性力の方向を併せて示している。図２４において、Ｒ１で示した範囲は、対象物１００上の位置であって対象物１００にかかる慣性力の方向を臨む位置が存在する範囲を示している。このＲ１で示した範囲に存在する対象物１００上の位置では、その位置における接平面の法線方向であって対象物１００の外側を向く方向と、慣性力の方向とのなす角が鋭角になる。すなわち、Ｒ１で示した範囲に存在する対象物１００上の任意の位置では、慣性力の方向が、対象物１００の外側を向いている。一方、図２４において、Ｒ２で示した範囲は、対象物１００上の位置であって対象物１００にかかる慣性力の方向を臨むことができない位置が存在する範囲を示している。このＲ２で示した範囲に存在する対象物１００上の位置では、その位置における接平面の法線方向であって対象物１００の外側を向く方向と、慣性力の方向とのなす角が鈍角になる。すなわち、Ｒ２で示した範囲に存在する対象物１００上の任意の位置では、慣性力の方向が、対象物１００の内側を向いている。なお、本実施形態５では、Ｒ１に示した範囲における対象物１００の表面を第一面Ｒ１０ともいい、Ｒ２に示した範囲における対象物１００の表面を第二面Ｒ２０ともいう。第一面Ｒ１０及び第二面Ｒ２０は、円柱体の側面であり、中心軸まわりに形成される曲面である。 Fifth Embodiment
The above embodiment 1-4 describes the case where the object 10 is a rectangular parallelepiped, but in the fifth embodiment, the case where the object 100 is a cylindrical body will be described. FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the direction of the inertial force generated when the object 100 moves and the arrangement of the finger portions 21 when the object 100 is a cylindrical body. FIG. 24 is a view when the object 100 is viewed from the upper side in the axial direction of the cylindrical body. In FIG. 24, the object 100 moves in the direction of the broken arrow by the arm mechanism 3. At that time, an inertial force is applied to the object 100 in the solid arrow direction. FIG. 24 also shows the direction of the inertial force viewed from the position where the finger portion 21 is in contact with the object 100. In FIG. 24, a range indicated by R1 indicates a range on the object 100 in which the direction of the inertial force applied to the object 100 is present. At a position on the object 100 present in the range indicated by R1, the angle between the direction of the inertia force and the direction normal to the tangential plane at that position and facing the outside of the object 100 is an acute angle. Become. That is, at any position on the object 100 in the range indicated by R 1, the direction of the inertial force is directed to the outside of the object 100. On the other hand, in FIG. 24, the range indicated by R2 indicates a range on the object 100 where there is a position where the direction of the inertial force applied to the object 100 can not be faced. At a position on the object 100 present in the range indicated by R2, the angle between the direction of the inertial force and the direction normal to the tangent plane at that position and facing the outside of the object 100 is an obtuse angle Become. That is, at an arbitrary position on the object 100 in the range indicated by R 2, the direction of the inertial force is directed to the inside of the object 100. In the fifth embodiment, the surface of the object 100 in the range indicated by R1 is also referred to as a first surface R10, and the surface of the object 100 in the range indicated by R2 is also referred to as a second surface R20. The first surface R10 and the second surface R20 are side surfaces of a cylindrical body, and are curved surfaces formed around a central axis.
　図２４では、第一面Ｒ１０に、指部２１Ａ及び指部２１Ｂを接触させ、第二面Ｒ２０に、指部２１Ｃ及び指部２１Ｄを接触させている。また、図２５に示すように、第一面Ｒ１０に、指部２１Ａ及び指部２１Ｂを接触させ、第二面Ｒ２０に、指部２１Ｃを接触させることもできる。なお、図２５は、図２４と同様に、対象物１００が円柱体の場合における、対象物１００の移動時に生じる慣性力の方向と、指部２１の配置との関係を示した図である。 In FIG. 24, the finger 21A and the finger 21B are in contact with the first surface R10, and the finger 21C and the finger 21D are in contact with the second surface R20. In addition, as shown in FIG. 25, the finger 21A and the finger 21B may be in contact with the first surface R10, and the finger 21C may be in contact with the second surface R20. Similar to FIG. 24, FIG. 25 is a view showing the relationship between the direction of the inertial force generated when the object 100 moves and the arrangement of the finger portions 21 when the object 100 is a cylindrical body.
　ここで、対象物１００を把持するときに、第一面Ｒ１０及び第二面Ｒ２０に少なくとも３本の指部２１を接触させつつ対象物１００を把持することにより、対象物１００を安定して把持することができる。この際に、第一面Ｒ１０及び第二面Ｒ２０の夫々に少なくとも１本の指部２１を接触させる。例えば、第一面Ｒ１０に指部２１を１本接触させた場合には、第二面Ｒ２０に指部２１を２本以上接触させる。また、例えば、第一面Ｒ１０に指部２１を２本接触させた場合には、第二面Ｒ２０に指部２１を１本以上接触させる（図２４及び図２５参照。）。図２４及び図２５に示すように、第一面Ｒ１０に２本の指部２１を接触させるようにすれば、仮に、第一面Ｒ１０に１本の指部２１を接触させた場合と比較して、安定度が増す。すなわち、対象物１００にかかる慣性力を２本の指部２１で受けることにより、対象物１００が揺れ動くことを抑制できる。また、第一面Ｒ１０に２本の指部２１を接触させる場合には、対象物１００の重心及び慣性力の方向を含んだ面であって重心の進行方向と直交する面の両側に夫々指部２１を配置することにより、安定度を更に増すことができる。 Here, when holding the object 100, the object 100 is held stably by holding the object 100 while keeping at least three finger portions 21 in contact with the first surface R10 and the second surface R20. can do. At this time, at least one finger 21 is brought into contact with each of the first surface R10 and the second surface R20. For example, when one finger portion 21 is in contact with the first surface R10, two or more finger portions 21 are in contact with the second surface R20. In addition, for example, when two fingers 21 are in contact with the first surface R10, one or more fingers 21 are in contact with the second surface R20 (see FIGS. 24 and 25). As shown in FIG. 24 and FIG. 25, if the two finger portions 21 are in contact with the first surface R10, it is temporarily compared with the case where one finger portion 21 is in contact with the first surface R10. Stability is increased. That is, by receiving the inertial force applied to the object 100 with the two fingers 21, it is possible to suppress the movement of the object 100. In addition, when the two fingers 21 are in contact with the first surface R10, the finger is a surface including the center of gravity of the object 100 and the direction of the inertial force and both fingers are on both sides of the plane orthogonal to the direction of movement of the center of gravity. By arranging the portion 21, the degree of stability can be further increased.
　第一面Ｒ１０の決定は、アーム機構３による対象物１００の移動方向に基づいて決定部４３８によって行われる。アーム制御部４２０は、対象物１００を把持した位置から、対象物１００を移動させるべき目標位置まで対象物１００を移動させるように、アーム機構３を制御する。アーム制御部４２０は、プログラムにしたがって対象物１００を移動させるため、対象物１００はプログラムによって定まる軌跡上を移動する。対象物１００を把持したと仮定したときの対象物１００の位置及び姿勢と、その位置から目標位置までの移動軌跡とは、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決定部４３８が算出する。決定部４３８は、対象物１００を把持したと仮定したときの対象物１００の位置及び姿勢と、その位置から目標位置までの移動軌跡と、から対象物１００にかかる慣性力の方向を算出し、その慣性力の方向を臨む位置が存在する範囲の対象物１００の表面を第一面Ｒ１０として決定する。なお、対象物１００を把持した後に、アーム制御部４２０は、対象物１００の移動時における円柱体の中心軸が、対象物１００の移動方向及び対象物１００にかかる慣性力の方向に直交するように、第１アームリンク部３１に対してハンド機構２を回転させたり、アーム機構３の各軸の角度を調整してもよい。 The determination of the first surface R10 is performed by the determination unit 438 based on the moving direction of the object 100 by the arm mechanism 3. The arm control unit 420 controls the arm mechanism 3 to move the object 100 from the position at which the object 100 is gripped to the target position to which the object 100 should be moved. The arm control unit 420 moves the object 100 according to the program, so the object 100 moves on a trajectory determined by the program. The position and orientation of the object 100 when assuming that the object 100 is gripped, and the movement trajectory from the position to the target position are determined based on the object information acquired by the object information acquisition unit 430. 438 calculates. The determination unit 438 calculates the direction of the inertial force applied to the object 100 from the position and orientation of the object 100 when assuming that the object 100 is gripped, and the movement trajectory from the position to the target position, The surface of the object 100 in the range where the position facing the direction of the inertial force exists is determined as the first surface R10. In addition, after gripping the object 100, the arm control unit 420 makes the central axis of the cylindrical body at the time of movement of the object 100 orthogonal to the movement direction of the object 100 and the direction of the inertial force applied to the object 100. Alternatively, the hand mechanism 2 may be rotated with respect to the first arm link portion 31 or the angle of each axis of the arm mechanism 3 may be adjusted.
　このように、対象物１００が円柱体であっても、対象物１００にかかる慣性力を少なくとも１本の指部２１で受けることができるため、対象物１００が揺れ動くことを抑制できる。そのため、より速い速度で安定して対象物１００を移動させることができる。したがって、タクトタイムを短縮することができる。なお、本実施形態５では、対象物１００が円柱体の場合について説明したが、円柱体に限らず、曲面を持つ対象物（例えば断面が楕円の柱体）であっても同様に適用することができる。 As described above, even if the object 100 is a cylindrical body, the inertial force applied to the object 100 can be received by at least one finger portion 21. Therefore, the movement of the object 100 can be suppressed. Therefore, the object 100 can be moved stably at a higher speed. Therefore, the tact time can be shortened. In the fifth embodiment, the case where the object 100 is a cylindrical body has been described. However, the present invention is not limited to a cylindrical body, and the same applies to an object having a curved surface (for example, a cylindrical body with an elliptical cross section). Can.
＜実施形態６＞
　本実施形態６では、対象物１００上の位置であって対象物１００にかかる慣性力と重力との合力の方向を臨む複数の位置に、夫々指部２１を接触させた状態で対象物１００を把持させる。図２６は、対象物１００の移動時に生じる慣性力の方向と重力の方向との合力の方向と、指部２１の配置との関係を示した図である。図２６は、円柱体の軸線方向上側から対象物１００を見たときの図である。図２６において、Ｒ１で示した範囲は、対象物１００上の位置であって上記合力の方向を臨む位置が存在する範囲を示している。このＲ１で示した範囲に存在する対象物１００上の位置では、その位置における接平面の法線方向であって対象物１００の外側を向く方向と、上記合力の方向とのなす角が鋭角になる。すなわち、Ｒ１で示した範囲に存在する対象物１００上の任意の位置では、上記合力の方向が、対象物１００の外側を向いている。一方、図２６において、Ｒ２で示した範囲は、対象物１００上の位置であって上記合力の方向を臨むことができない位置が存在する範囲を示している。このＲ２で示した範囲に存在する対象物１００上の位置では、その位置における接平面の法線方向であって対象物１００の外側を向く方向と、上記合力の方向とのなす角が鈍角になる。すなわち、Ｒ２で示した範囲に存在する対象物１００上の任意の位置では、上記合力の方向が、対象物１００の内側を向いている。なお、本実施形態６では、Ｒ１に示した範囲における対象物１００の表面を第一面Ｒ１０ともいい、Ｒ２に示した範囲における対象物１００の表面を第二面Ｒ２０ともいう。第一面Ｒ１０及び第二面Ｒ２０は、円柱体の側面であり、中心軸まわりに形成される曲面である。なお、指部２１の配置、及び、第一面Ｒ１０、第二面Ｒ２０は、上記実施形態５における慣性力を合力に置き換えることによって決定することができる。 Embodiment 6
In the sixth embodiment, the object 100 is brought into contact with the finger portions 21 at a plurality of positions facing the direction of the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object 100 at the position on the object 100. Hold it. FIG. 26 is a view showing the relationship between the direction of the resultant force of the direction of the inertial force and the direction of gravity generated when the object 100 moves, and the arrangement of the finger portions 21. As shown in FIG. FIG. 26 is a view when the object 100 is viewed from the upper side in the axial direction of the cylindrical body. In FIG. 26, the range indicated by R1 indicates the range on the object 100 where the position facing the direction of the resultant force exists. At a position on the object 100 present in the range indicated by R1, the angle between the direction facing the outside of the object 100, which is the normal direction of the tangent plane at that position, and the direction of the resultant force are acute angles Become. That is, at an arbitrary position on the object 100 in the range indicated by R 1, the direction of the resultant force is directed to the outside of the object 100. On the other hand, in FIG. 26, the range indicated by R2 indicates a range on the object 100 where there is a position where the direction of the resultant force can not be faced. At a position on the object 100 present in the range indicated by R2, the angle between the direction facing the outside of the object 100, which is the normal direction of the tangent plane at that position, and the direction of the resultant force is an obtuse angle Become. That is, at an arbitrary position on the object 100 present in the range indicated by R 2, the direction of the resultant force is directed to the inside of the object 100. In the sixth embodiment, the surface of the object 100 in the range indicated by R1 is also referred to as a first surface R10, and the surface of the object 100 in the range indicated by R2 is also referred to as a second surface R20. The first surface R10 and the second surface R20 are side surfaces of a cylindrical body, and are curved surfaces formed around a central axis. In addition, arrangement | positioning of the finger part 21, and 1st surface R10 and 2nd surface R20 can be determined by substituting the inertial force in the said Embodiment 5 to a synthetic force.
　このように、対象物１００が円柱体であっても、対象物１００にかかる慣性力及び重力の合力を少なくとも１本の指部２１で受けることにより、対象物１００が揺れ動くことを抑制できるため、より速い速度で安定して対象物１００を移動させることができる。したがって、タクトタイムを短縮することができる。なお、本実施形態６では、対象物１００が円柱体の場合について説明したが、円柱体に限らず、曲面を持つ対象物（例えば断面が楕円の柱体）であっても同様に適用することができる。 As described above, even if the object 100 is a cylindrical body, it is possible to suppress the movement of the object 100 by receiving the resultant force of the inertial force and the gravity applied to the object 100 with at least one finger 21. The object 100 can be moved stably at a higher speed. Therefore, the tact time can be shortened. In the sixth embodiment, although the case where the object 100 is a cylindrical body has been described, the present invention is not limited to a cylindrical body, and the same applies to an object having a curved surface (for example, a cylindrical body having an elliptical cross section). Can.
１・・・ロボットアーム、２・・・ハンド機構、３・・・アーム機構、２１・・・指部
  1 ... robot arm, 2 ... hand mechanism, 3 ... arm mechanism, 21 ... finger part

Claims (9)

  1. 　少なくとも３本の指部を有するハンド機構と、
    　前記ハンド機構が接続されるアーム機構と、
    　を備え、前記ハンド機構によって対象物を把持した状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させる把持システムであって、
    　前記ハンド機構によって前記対象物が把持された状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させるときに、前記対象物上の位置であって前記対象物にかかる慣性力の方向を臨む位置に、少なくとも１本の指部を接触させた状態で、少なくとも３本の指部によって前記対象物を把持させる制御装置を備える把持システム。     A hand mechanism having at least three fingers;
    An arm mechanism to which the hand mechanism is connected;
    A gripping system for moving the object by the arm mechanism while holding the object by the hand mechanism,
    When the object is moved by the arm mechanism in a state in which the object is gripped by the hand mechanism, at least a position on the object facing the direction of the inertial force applied to the object A gripping system comprising: a control device that causes the object to be gripped by at least three fingers in a state in which one finger is in contact.
  2. 　前記制御装置は、前記ハンド機構によって前記対象物が把持された状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させるときに、前記対象物上の位置であって前記対象物にかかる慣性力の方向を臨む複数の位置に、夫々前記指部を接触させた状態で前記対象物を把持させる請求項１に記載の把持システム。 The control device is a position on the object when the object is moved by the arm mechanism in a state where the object is gripped by the hand mechanism, and the direction of the inertial force applied to the object is The gripping system according to claim 1, wherein the object is gripped in a state in which the fingers are in contact with a plurality of positions facing each other.
  3. 　前記制御装置は、前記ハンド機構によって前記対象物が把持された状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させるときに、前記対象物上の位置であって前記対象物にかかる慣性力と重力との合力の方向を臨む複数の位置に、夫々前記指部を接触させた状態で前記対象物を把持させる請求項１または２に記載の把持システム。 The control device is a position on the object when the object is moved by the arm mechanism in a state where the object is gripped by the hand mechanism, and the inertial force and the gravity applied to the object The holding system according to claim 1 or 2, wherein the object is held in a state in which the fingers are in contact with a plurality of positions facing the direction of the resultant force.
  4. 　前記対象物の面であって前記対象物にかかる慣性力の方向の外側を向く面に少なくとも１本の指部を接触させることにより、前記対象物上の位置であって前記対象物にかかる慣性力の方向を臨む位置に少なくとも１本の指部を接触させる請求項１に記載の把持システム。 At least one finger is brought into contact with the surface of the object facing the outside of the direction of the inertial force applied to the object, thereby causing the inertia to be applied to the object at a position on the object The gripping system according to claim 1, wherein at least one finger is brought into contact with the position facing the direction of force.
  5. 　前記制御装置は、前記ハンド機構によって前記対象物が把持された状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させるときに、前記対象物の面であって、前記対象物にかかる慣性力の方向の外側を向く面に少なくとも２本の指部を接触させる請求項４に記載の把持システム。 The control device is a surface of the object when the object is moved by the arm mechanism in a state in which the object is gripped by the hand mechanism, in a direction of an inertial force applied to the object 5. The gripping system according to claim 4, wherein at least two fingers are brought into contact with the outwardly facing surface.
  6. 　前記制御装置は、
    　前記対象物を把持するときに対となる方向から前記ハンド機構の前記指部により挟んで把持するための所定の把持面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面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上の接触可能面と、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面と、を特定する特定部と、
    　前記非露出面及び該非露出面と対になる面のうち、前記ハンド機構によって前記対象物が把持された状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させるときに、前記対象物にかかる慣性力の方向の外側を向く面であって、少なくとも２本の前記指部を接触させる面である二点接触面を決定する決定部と、
    　前記第１指部で前記接触可能面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面に接触可能となるように該非露出面を露出させる第１動作制御部と、
    　前記第１動作制御部により前記非露出面が露出された状態において、前記二点接触面に少なくとも２本の前記指部を接触させるとともに、前記二点接触面と対になる面に少なくとも１本の前記指部を接触させることで、前記対象物を把持させる第２動作制御部と、
    　を備える、請求項５に記載の把持システム。     The controller is
    A determination unit that determines whether a predetermined gripping surface for gripping and gripping the finger of the hand mechanism in a pairing direction when gripping the object is exposed;
    When the determination unit determines that the predetermined gripping surface is not exposed, the contactable surface on the object that can be touched by the first finger portion, which is at least one finger portion, and the determination A non-exposed surface that is not exposed so that a second finger different from the first finger can make contact at the time of determination by the second image;
    The inertial force applied to the object when the object is moved by the arm mechanism in a state in which the object is held by the hand mechanism among the non-exposed surface and a surface paired with the non-exposed surface A determination unit that determines a two-point contact surface that is a surface facing outward in a direction and that is a surface that brings at least two of the finger portions into contact with each other;
    The non-exposed surface such that the second finger can contact the non-exposed surface of the object by changing the position or posture of the object while contacting the contactable surface with the first finger A first operation control unit that exposes
    In a state in which the non-exposed surface is exposed by the first operation control unit, at least two of the finger portions are brought into contact with the two-point contact surface, and at least one surface is paired with the two-point contact surface. A second operation control unit for holding the object by bringing the finger of the
    A gripping system according to claim 5, comprising
  7. 　前記制御装置は、前記対象物にかかる慣性力と重力との合力の方向の外側を向く面に少なくとも２本の指部を接触させる請求項４から６の何れか１項に記載の把持システム。 The gripping system according to any one of claims 4 to 6, wherein the control device brings at least two fingers into contact with a surface facing outward in the direction of the resultant force of inertial force and gravity applied to the object.
  8. 　前記制御装置は、
    　前記対象物を把持するときに対となる方向から前記ハンド機構の前記指部により挟んで把持するための所定の把持面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面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上の接触可能面と、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面と、を特定する特定部と、
    　前記非露出面及び該非露出面と対になる面とは異なる面のうち、前記ハンド機構によって前記対象物が把持された状態で前記アーム機構によって前記対象物を移動させるときに、前記対象物にかかる慣性力の方向の外側を向く面であって、少なくとも１本の前記指部を接触させる面である一点接触面を決定する決定部と、
    　前記第１指部で前記接触可能面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面に接触可能となるように該非露出面を露出させる第１動作制御部と、
    　前記第１動作制御部により前記非露出面が露出された状態において、前記第２指部を該非露出面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面と対になる面に接触させ、さらに前記一点接触面に少なくとも１本の前記指部を接触させることで、前記対象物を把持する第２動作制御部と、
    　を備える、請求項４に記載の把持システム。     The controller is
    A determination unit that determines whether a predetermined gripping surface for gripping and gripping the finger of the hand mechanism in a pairing direction when gripping the object is exposed;
    When the determination unit determines that the predetermined gripping surface is not exposed, the contactable surface on the object that can be touched by the first finger portion, which is at least one finger portion, and the determination A non-exposed surface that is not exposed so that a second finger different from the first finger can make contact at the time of determination by the second image;
    When the object is moved by the arm mechanism in a state in which the object is gripped by the hand mechanism out of the unexposed surface and a surface different from a surface paired with the unexposed surface, the object is moved to the object A determination unit that determines a single-point contact surface that is a surface facing an outside of the direction of such inertial force and that is a surface with which at least one finger unit is in contact;
    The non-exposed surface such that the second finger can contact the non-exposed surface of the object by changing the position or posture of the object while contacting the contactable surface with the first finger A first operation control unit that exposes
    In a state in which the non-exposed surface is exposed by the first operation control unit, the second finger is brought into contact with the non-exposed surface, and the other finger is paired with the non-exposed surface. A second operation control unit configured to hold the object by bringing the at least one finger unit into contact with the one-point contact surface,
    A gripping system according to claim 4, comprising
  9. 　前記制御装置は、前記対象物にかかる慣性力と重力との合力の方向の外側を向く面に少なくとも１本の指部を接触させる請求項８に記載の把持システム。
          The gripping system according to claim 8, wherein the control device brings at least one finger into contact with a surface facing outward in the direction of the resultant force of inertial force and gravity exerted on the object.
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