WO2023120725A1

WO2023120725A1 - ロボットハンド、ロボット及びロボット制御システム

Info

Publication number: WO2023120725A1
Application number: PCT/JP2022/047748
Authority: WO
Inventors: 哲也東一; 真洋内竹
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2022-12-23
Publication date: 2023-06-29
Also published as: CN118524913A; JPWO2023120725A1

Abstract

ロボットハンドは、把持対象物を把持する複数の指部を備える。複数の指部は、複数の指本体と、複数の指本体に配された複数の弾性部材とを有する。複数の弾性部材は、把持対象物に把持力が作用する第１方向のヤング率が第１方向に交差する第２方向のヤング率よりも低い部分を有する。

Description

ロボットハンド、ロボット及びロボット制御システム

関連出願へのクロスリファレンス

　本出願は、日本国特許出願２０２１－２０９８５７号（２０２１年１２月２３日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

　本開示は、ロボットハンドに関する。

　従来、重量及び摩擦係数が未知の物体をロボットハンド又はマニピュレータによって、把持位置のずれなく持ち上げることができる把持制御方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００－２５４８８４号公報

　本開示の一実施形態に係るロボットハンドは、把持対象物を把持する複数の指部を備える。前記複数の指部は、複数の指本体と、前記複数の指本体に配された複数の弾性部材とを有する。前記複数の弾性部材は、前記把持対象物に把持力が作用する第１方向のヤング率が前記第１方向に交差する第２方向のヤング率よりも低い部分を有する。

　本開示の一実施形態に係るロボットは、前記ロボットハンドと、前記ロボットハンドが接続したアームと、を備える。

　本開示の一実施形態に係るロボット制御システムは、前記ロボットと、前記ロボットを制御する制御装置と、を備える。

一実施形態に係るロボットハンドの構成例を示す断面図である。図１の一点鎖線囲み部の拡大図であり、把持対象物を把持したときの弾性部材の状態の一例を示す図である。弾性部材の動きが支持部によって規制される構成例を示す断面図である。比較例に係るロボットハンドの弾性部材を示す断面図である。把持指と規制指とを備えるロボットハンドの構成例を示す模式図である。把持指と規制指とを備えるロボットハンドの構成例を示す平面図である。弾性部材の他の構成例を示す断面図である。図７のＡ－Ａ断面図である図７の弾性部材で把持対象物を把持したときの構成例を示す断面図である。第１弾性部材と第２弾性部材とが第１方向に積層せず、第１弾性部材が内側に位置する弾性部材の構成例を示す断面図である。第１弾性部材と第２弾性部材とが第１方向に積層せず、第１弾性部材が外側に位置する弾性部材の構成例を示す断面図である。ロボットハンドの他の構成例を示す断面図である。センサを備えるロボットハンドの構成例を示す断面図である。弾性部材を有する指部と弾性部材を有しない指部とを備えるロボットハンドの構成例を示す模式図である。一実施形態に係るロボット制御システムの構成例を示す模式図である。

（ロボットハンド１０の構成例）
　本開示の一実施形態に係るロボットハンド１０は、ロボット２（図１５参照）に設置される。ロボットハンド１０は、把持対象物８（図１等参照）を把持する指を備える。

＜弾性部材の特性による規制の実現＞
　ロボットハンド１０は、例えば図１に示されるように、２本の指部２０を備えてよい。２本の指部２０は、把持対象物８を把持するように構成される。少なくとも１本の指部２０は、第１弾性部材２１と、第２弾性部材２２と、指本体２４とを備える。第１弾性部材２１のヤング率は、第２弾性部材２２のヤング率よりも低くてもよい。第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とはまとめて弾性部材とも称される。指部２０が把持対象物８を把持するとき、指部２０が把持対象物８に接触する面の法線方向に把持力が作用する。把持力が作用する方向は、第１方向とも称される。図１において、第１方向は、Ｘ軸方向に対応する。

　指本体２４は、弾性部材を支持する支持部２３を含む。支持部２３は、弾性部材が第１方向に交差する方向へ移動することを規制するように弾性部材を支持する。第１方向に交差する方向は、第２方向とも称される。第１方向がＸ軸方向に対応する場合、第２方向は、Ｙ軸方向又はＺ軸方向の成分を含む方向に対応する。支持部２３は、指部２０が把持対象物８を把持したときに、把持対象物８に接触する弾性部材の第２方向への動きを規制するように構成される。

　図１において、支持部２３は、指本体２４に設けられた凹部の内壁として構成される。言い換えれば、弾性部材が指本体２４に設けられた凹部の中に収容されることによって、指本体２４の凹部の内壁が支持部２３として機能する。複数の弾性部材は、指本体２４の複数の凹部にそれぞれ配されているともいえる。

　図２に把持対象物８を把持したときの弾性部材の状態の一例が示される。図２は、図１の破線囲み部の拡大図に対応する。指部２０で把持対象物８を把持したとき、弾性部材と把持対象物８とが接触する位置は、接触点８Ｐと称されるとする。把持対象物８に作用する力の反力として、Ｘ軸方向の把持力ＦＸが接触点８Ｐから弾性部材に作用する。弾性部材は、把持力ＦＸによって圧縮される。本例において、例えば、第１弾性部材２１のＸ軸方向のヤング率は、第２弾性部材２２のＸ軸方向のヤング率よりも低いとする。この場合、第１弾性部材２１は、第２弾性部材２２よりもＸ軸方向に大きく圧縮される。第２弾性部材２２のＸ軸方向の変形は無視できる程度に小さいとする。

　把持力ＦＸが作用している状態における第１弾性部材２１の内側の面（把持対象物８に向く面）は、実線２１Ａとして表される。一方で、把持力ＦＸが作用していない状態における第１弾性部材２１の内側の面は、二点鎖線２１Ｂとして表される。把持力ＦＸが作用している状態における第１弾性部材２１のＸ軸方向の厚みは、ＸＡで表される。把持力ＦＸが作用していない状態における第１弾性部材２１のＸ軸方向の厚みは、ＸＢで表される。把持力ＦＸによる第１弾性部材２１の圧縮量は、ＸＢ－ＸＡとして表される。

　第１弾性部材２１のＸ軸方向のヤング率が低いことよって、弾性部材全体としてＸ軸方向のヤング率が低くなる。弾性部材のＸ軸方向のヤング率が低いことによって、指部２０がＸ軸方向に把持対象物８を把持するために指部２０を大きく動かしたとしても、把持対象物８に加わる把持力の大きさが小さい。つまり、指部２０の動きに対する把持力の変化率が小さい。指部２０の動きに対する把持力の変化率が小さいことによって、指部２０から把持対象物８に加わる把持力が制御されやすくなる。その結果、把持対象物８を損傷させるような過剰な把持力が加わりにくくなる。

　把持力ＦＸによって把持対象物８と弾性部材との間に摩擦力が生じる。把持対象物８が弾性部材に対して滑らない状態（把持対象物８が弾性部材に対して静止している状態）において、把持対象物８と弾性部材との間に、把持対象物８にかかる慣性力ＦＺ（例えば重力又はロボット２の加速度に起因する慣性力等）と釣り合うように静止摩擦力が生じる。その結果、慣性力ＦＺは、把持対象物８と弾性部材との接触点８Ｐにおいて把持力ＦＸが作用する方向（把持方向）に交差する方向に作用する。

　Ｚ軸の負の方向の慣性力ＦＺが弾性部材のうち把持対象物８と接触している接触点８Ｐに作用する場合、図３に例示されるように、弾性部材のうち把持対象物８と接触している接触点８Ｐは、Ｚ軸の負の方向に移動する。慣性力ＦＺは、第２弾性部材２２に対するせん断力として作用する。第２弾性部材２２は、Ｚ軸の負の方向に位置する支持部２３によって支持点２２Ｄで支持され、Ｚ軸の正の方向に位置する支持部２３によって支持点２２Ｕで支持される。つまり、支持部２３は、把持対象物８の第２方向への動きを規制するように弾性部材の少なくとも一部を支持する。この場合、せん断力は、第２弾性部材２２を、支持点２２Ｄを支点としてＺ軸の負の方向に曲げるように作用する。第２弾性部材２２の支持点２２ＤにおけるＺ軸の負の方向の曲げ剛性は、せん断力によって曲がる大きさが無視できる程度に十分に高いとする。第２弾性部材２２の支持点２２ＤにおけるＺ軸の負の方向の曲げ剛性は、第２弾性部材のＺ軸方向のヤング率と、Ｚ軸方向に沿って支持点２２Ｄを含む断面における第２弾性部材２２のＺ軸方向の断面２次モーメントとの積として算出される。

　仮に第２弾性部材２２が支持点２２ＤにおいてＺ軸方向に曲がりやすい場合、第２弾性部材２２が把持対象物８に接触している面がＺ軸方向に傾く。第２弾性部材２２と把持対象物８との接触面がＺ軸方向に傾くことによって、静止摩擦力が小さくなる。静止摩擦力が小さくなることによって、把持対象物８が滑りやすくなる。したがって、第２弾性部材２２が支持点２２ＤにおいてＺ軸方向に曲がりにくいことによって、把持対象物８が滑りにくくなる。また、把持方向に対して第２弾性部材２２が傾斜する角度が所定角度未満であることによって、静止摩擦力が小さくなりにくくなる。その結果、把持対象物８が滑りにくくなる。所定角度は、把持対象物８の特性に基づいて定めされ得る。把持対象物８の特性は、例えば、把持対象物８の質量、把持対象物８と第２弾性部材２２との間の静止摩擦係数若しくは動摩擦係数、又は、把持対象物８が損傷しない程度の把持力等を含んでよい。把持方向に対して第２弾性部材２２が傾斜する角度は、支持部２３として機能する指本体２４の凹部と第２弾性部材２２との隙間が支持部２３（指本体２４の凹部）の縁を回転軸とした第２弾性部材２２の回転を規制するように設定されることによって小さくされ得る。

　比較例に係る指部９２０は、弾性部材９２１と、指本体９２４とを備える。弾性部材９２１のヤング率が低い場合、把持対象物８に対して過剰な把持力が加わりにくいものの、弾性部材９２１がＺ軸方向に曲がりやすい。図４に例示されている弾性部材９２１は、二点鎖線で表されている元の形状（把持対象物８を把持していない状態における形状）と比べてＺ軸方向に曲がっている。そして、弾性部材９２１がＺ軸方向に曲がることによって把持対象物８が滑りやすい。

　逆に、弾性部材９２１のヤング率が高い場合、弾性部材９２１がＺ軸方向に曲がりにくいことによって把持対象物８が滑りにくいものの、把持対象物８に対して過剰な把持力が加わりやすい。把持対象物８に対して過剰な把持力が加わることによって把持対象物８が損傷し得る。

　比較例に対して、本開示に係る指部２０において、弾性部材全体として把持方向のヤング率が低い。また、把持方向に交差する方向の曲げ剛性が高い。このようにすることで、把持対象物８に対して過剰な把持力が加わりにくい。また、把持対象物８が滑りにくい。その結果、把持の安定性が向上する。

＜規制指４０による規制の実現＞
　ロボットハンド１０は、図５及び図６に示されるように、把持指３０と規制指４０とを備えてよい。把持指３０は、把持対象物８をＸ軸方向（第１方向）に把持するように構成される。規制指４０は、把持対象物８に接触する把持指３０の弾性部材がＺ軸方向（第２方向）に移動することを規制するように構成される。言い換えれば、規制指４０は、把持指３０が把持対象物８を把持する場合に補助的に把持対象物８を把持し、把持指３０の弾性部材に対して第２方向に作用する力を低減させることによって、把持指３０の弾性部材がＺ軸方向（第２方向）に移動することを間接的に規制するように構成される。規制指４０の把持対象物８に接触する部分のヤング率及び曲げ剛性は、把持指３０の把持対象物８に接触する部分のヤング率及び曲げ剛性よりも高い。このようにすることで、把持指３０で把持力が制御され、かつ、規制指４０で把持対象物８が第２方向に動くことが規制される。その結果、把持の安定性が向上する。

　言い換えれば、複数の弾性部材は、複数の指本体２４の少なくとも１つに配された第１弾性部材２１と、複数の指本体２４の他の少なくとも１つに配されているとともに、第１弾性部材２１よりもヤング率が高い第２弾性部材２２と有してよい。第１弾性部材２１が配された少なくとも１つの指本体２４は、把持指３０に対応する。第２弾性部材２２が配された他の少なくとも１つの指本体２４は、規制指４０に対応する。

＜小括＞
　以上述べてきたように、本開示に係るロボットハンド１０は、把持対象物８を把持する複数の指部２０を備える。複数の指部２０は、複数の指本体２４と、複数の指本体２４に配された複数の弾性部材とを有する。本例において、例えば、複数の弾性部材は、把持対象物８に把持力が作用する第１方向のヤング率が第１方向に交差する第２方向のヤング率よりも低い部分を有するように構成される。また、ロボットハンド１０は、把持対象物８を把持したときに、第２方向への弾性部材の動きを規制するように構成される。このようにすることで、把持対象物８に過剰な把持力が作用しにくく、かつ、把持対象物８が滑りにくくなる。その結果、ロボットハンド１０による把持の安定性が向上する。

　図２に例示される弾性部材は、第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とが積層されている構成を有する場合、積層弾性部材とも称される。支持部２３は、積層弾性部材の一部を支持する。積層弾性部材は、積層弾性部材のうち支持部２３によって支持される部分において、第１領域と第２領域とを有する。第２領域における第２方向に沿った方向への曲げ剛性は、第１領域における第２方向に沿った方向への曲げ剛性よりも大きい。また、第２領域は、第１領域よりも把持対象物８に近い側に位置している。例えば、第１領域及び第２領域はそれぞれ、第１弾性部材２１及び第２弾性部材２２に対応してよい。また、第１領域及び第２領域はそれぞれ、第２弾性部材２２に含まれる２つの領域に対応してもよい。また、第１領域及び第２領域はそれぞれ、弾性部材の中の任意の位置で区切られる２つの領域に対応してもよい。

　積層弾性部材は、少なくとも第２領域における第２方向に沿った断面において、第２方向に沿った長辺成分を有してもよい。また、積層弾性部材に含まれる第２弾性部材２２の形状は層状であってよい。支持部２３として機能する指本体２４の凹部と第２弾性部材２２との隙間は、支持部２３（指本体２４の凹部）の縁を回転軸とした第２弾性部材２２の回転を規制するように設定されていてよい。

　弾性部材は、第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とを組み合わせた部材ではなく、単一の部材として構成されてもよい。単一の部材として構成される弾性部材は、第１方向におけるヤング率が第２方向におけるヤング率よりも低くなるように構成されてよい。

　第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とは接合されていなくてもよい。

（他の実施形態）
　以下、他の実施形態が説明される。

＜弾性部材の他の構成例＞
　図２に例示される弾性部材は、第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とが積層するように構成される。以下、他の構成例が説明される。

＜＜第２方向を含む断面で第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とを含む構成＞＞
　図７及び図８に示されるように、第２弾性部材２２は、本体部２２Ｂと、本体部２２Ｂの複数の指本体２４側に配され、本体部２２Ｂよりも幅が縮小した突出部２２Ａとを有してよい。第２弾性部材２２の突出部２２Ａは、第１方向の軸の回りに第１弾性部材２１によって囲まれる。言い換えれば、第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とが把持方向に交差又は直交する所定の断面において両方とも含まれるように構成されてもよい。

　弾性部材の第１方向に交差する任意の断面における第１方向の見かけのヤング率は、その断面における第１弾性部材２１の面積と第２弾性部材２２の面積との比率と、第１弾性部材２１及び第２弾性部材２２それぞれの第１方向のヤング率とに基づいて定まる。第１弾性部材２１の面積の割合が大きいほど、見かけのヤング率は低い。一方で、弾性部材の任意の位置における第２方向の曲げ剛性は、曲げる方向を含む断面における第１弾性部材２１及び第２弾性部材２２それぞれの断面二次モーメントに基づいて定まる。断面に第２弾性部材２２が含まれることによって第２方向の曲げ剛性は高められ得る。

　図９に示されるように、把持対象物８から第２弾性部材２２に対して把持力ＦＸが作用する。把持力ＦＸによって把持対象物８と弾性部材との間に摩擦力が生じる。把持対象物８が弾性部材に対して滑らない状態（把持対象物８が弾性部材に対して静止している状態）において、把持対象物８と弾性部材との間に、把持対象物８にかかる慣性力ＦＺ（例えば重力又はロボット２の加速度に起因する慣性力等）と釣り合うように静止摩擦力が生じる。その結果、慣性力ＦＺは、把持力ＦＸが作用する方向（把持方向）に交差する方向に作用する。

　把持力ＦＸが作用している状態における第１弾性部材２１の内側の面（把持対象物８に向く面）は、実線２１Ａとして表される。一方で、把持力ＦＸが作用していない状態における第１弾性部材２１の内側の面は、二点鎖線２１Ｂとして表される。第２弾性部材２２の突出部２２Ａの断面積が狭いことによって第１方向の見かけのヤング率が低くなる。その結果、第２弾性部材２２の突出部２２Ａは、第１弾性部材２１とともに第１方向に変形し得る。

＜＜第１弾性部材２１が第２弾性部材２２の内側に位置する構成＞＞
　図１０に示されるように、指部２０の弾性部材は、第１方向（Ｘ軸方向）に沿って棒状に延在する第１弾性部材２１と、第１弾性部材２１の外側を筒状に囲む第２弾性部材２２とを組み合わせて構成されてもよい。つまり、第１弾性部材２１と第２弾性部材２１とは、第１方向に積層しないように構成されてもよい。第１弾性部材２１と第２弾性部材２１とを第１方向に積層しないように組み合わせた部材は、複合弾性部材とも称される。複合弾性部材は、第１弾性部材２１が第２弾性部材２２の内側に位置するように構成されてよい。言い換えれば、複数の弾性部材は、第１方向に伸びた柱状の第１弾性部材２１と、第１弾性部材２１のヤング率よりも高く、第１弾性部材２１に隣接しているとともに、第１方向に伸びた柱状の第２弾性部材２２とを有した複合弾性部材として構成されてよい。また、第２弾性部材２２は、円筒状であってよい。第１弾性部材２１は、第２弾性部材２２の内部に位置してよい。

　第２弾性部材２２は、第１方向に交差する断面視（第２方向を含む断面視）において、第１弾性部材２１を全周にわたって取り囲むように構成されてよい。第２弾性部材２２は、第１方向に交差する断面視において、第１弾性部材２１の周囲に離散的に位置するように構成されてよい。第２弾性部材２２は、第１弾性部材２１の少なくとも１方向（例えば重力が作用するＺ軸の負の方向等）への動きを規制するように位置してよい。第２弾性部材２２は、第１方向に交差する断面視において、第１弾性部材２１の周囲を例えば３等分した位置（１２０度ごとの位置）それぞれに配されてもよい。第２弾性部材２２は、第１方向に交差する断面視において、第１弾性部材２１の周囲を４つ以上に等分した位置（９０度以下ごとの位置）それぞれに配されてもよい。第１方向に交差する断面視における第２弾性部材２２の位置は、第１弾性部材２１の周囲において等分された位置でなくてもよい。第２弾性部材２２は、第１方向に交差する断面視において、第１弾性部材２１の周囲の任意の位置に配されてもよい。第２弾性部材２２は、第１方向に延在する板状又は棒状等に構成されてよい。第２弾性部材２２は、これらの例に限られず種々の形状で構成されてよい。

　指部２０が把持対象物８を把持するときに第１弾性部材２１が把持対象物８に先に接触することによって、弾性部材と把持対象物８との接触点８Ｐが第１弾性部材２１に位置する。また、第２弾性部材２２が把持対象物８に接触しない。この場合、把持対象物８を把持したときの弾性部材の第１方向の見かけのヤング率は、第１弾性部材２１のヤング率に基づいて定まる。一方で、弾性部材の任意の位置における第２方向の曲げ剛性は、曲げる方向を含む断面における第１弾性部材２１及び第２弾性部材２２それぞれの断面二次モーメントに基づいて定まる。第１弾性部材２１の回りに第２弾性部材２２が配されることによって、第２方向の曲げ剛性は高められ得る。

　第１弾性部材２１は、把持対象物８に接触する側において、第２弾性部材２２よりも突出していてよい。このようにすることで、指部２０が把持対象物８を把持するときに把持対象物８が第１弾性部材２１に先に接触しやすくなる。その結果、把持対象物８に対して過剰な把持力が加わりにくくなる。

＜＜第１弾性部材２１が第２弾性部材２２の外側に位置する構成＞＞
　図１１に示されるように、指部２０の弾性部材は、第１方向（Ｘ軸方向）に沿って棒状に延在する第２弾性部材２２と、第２弾性部材２２の外側を筒状に囲む第１弾性部材２１とを組み合わせて構成されてもよい。図１０に例示される構成と比べて、第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とが内側と外側とで入れ替わっている。つまり、複合弾性部材は、第１弾性部材２１が第２弾性部材２２の外側に位置するように構成されてよい。言い換えれば、第１弾性部材２１は、円筒状であってよい。第２弾性部材２２は、第１弾性部材２１の内部に位置してよい。

　第１弾性部材２１は、把持対象物８に接触する側において、第２弾性部材２２よりも突出していてよい。言い換えれば、第１弾性部材２１の端部は、第２弾性部材２２の端部よりも把持対象物８に接触する側に突出してよい。このようにすることで、指部２０が把持対象物８を把持するときに第１弾性部材２１が把持対象物８に先に接触点８Ｑで接触する。把持力が増大するほど第１弾性部材２１が第１方向に圧縮される。第１弾性部材２１が圧縮されることによって、把持対象物８は、第２弾性部材２２と接触点８Ｐでも接触する。この場合、把持対象物８を把持するときの弾性部材の第１方向の見かけのヤング率は、把持の初期において、先に把持対象物８に接触する第１弾性部材２１のヤング率に基づいて定まる。その結果、把持の初期において、把持対象物８に対して過剰な把持力が加わりにくくなる。また、把持動作が進むことによって把持対象物８が第２弾性部材２２に接触した後、弾性部材の任意の位置における第２方向の曲げ剛性は、曲げる方向を含む断面における第１弾性部材２１及び第２弾性部材２２それぞれの断面二次モーメントに基づいて定まる。弾性部材の内部に柱状の第２弾性部材２２が配されることによって、第２方向の曲げ剛性は高められ得る。

　以上述べてきたように、第１弾性部材２１と第２弾性部材２２とを組み合わせることによって、第１方向のヤング率の低減と、第１方向に交差する方向の曲げ剛性の増大とが両方とも実現され得る。

＜支持部２３の他の構成例＞
　図１２に示されるように、指部２０は、指本体２４と別体に構成される支持部２３を備えてもよい。弾性部材は、支持部２３の内側に収容され、支持部２３の内側の少なくとも一部によって、第２方向への移動が規制されるように支持される。支持部２３の形状は、例えば円筒等の筒状に構成されてよい。言い換えれば、支持部２３は、第２方向を含む断面視において、弾性部材を全周にわたって取り囲むように構成されてよい。支持部２３は、第２方向を含む断面視において、弾性部材の周囲に離散的に位置するように構成されてよい。支持部２３は、弾性部材の少なくとも１方向（例えば重力が作用するＺ軸の負の方向等）への動きを規制するように位置してよい。支持部２３は、第２方向を含む断面視において、弾性部材の周囲を例えば３等分した位置（１２０度ごとの位置）それぞれに配されてもよい。支持部２３は、第２方向を含む断面視において、弾性部材の周囲を４つ以上に等分した位置（９０度以下ごとの位置）それぞれに配されてもよい。第２方向を含む断面視における支持部２３の位置は、弾性部材の周囲において等分された位置でなくてもよい。支持部２３は、第２方向を含む断面視において、弾性部材の周囲の任意の位置に配されてもよい。支持部２３は、第１方向に延在する板状又は棒状等に構成されてよい。支持部２３は、これらの例に限られず種々の形状で構成されてよい。

＜センサ２５を備える構成例＞
　図１３に示されるように、指部２０は、弾性部材を介して把持力ＦＸを検出するセンサ２５を備えてもよい。センサ２５は、圧力センサであってよい。言い換えれば、複数の指部２０は、複数の指本体２４に配された圧力センサをさらに有してよい。また、複数の弾性部材は、圧力センサの上に配されてよい。

　センサ２５は、把持力を検出するセンサ面２５Ａを有し、センサ面２５Ａの全体に作用する力を検出するように構成される。センサ２５は、圧電センサ又は歪みゲージ等として構成されてよい。センサ２５で把持力ＦＸが検出されることによって、把持対象物８の状態が推定されやすい。把持対象物８の状態は、把持対象物８がＺ軸方向に滑っているかを含む。また、指部２０は、把持力ＦＸをセンサ面２５Ａの全体に分散するためのカバー２６を更に備えてもよい。カバー２６のヤング率は、第１弾性部材２１のヤング率よりも高い。カバー２６によって分散されてセンサ２５に作用する力は、負荷ＦＸ＿Ａとして図示されている。言い換えれば、圧力センサは、把持力を検出するセンサ面２５Ａと、センサ面２５Ａの少なくとも一部を覆うカバー２６とを有してよい。カバー２６の第１方向のヤング率は、弾性部材の第１方向のヤング率よりも高くされてよい。

　第１弾性部材２１を介してセンサ２５に作用する把持力ＦＸが第１弾性部材２１において大きいバラつきを有している場合であっても、センサ面２５Ａを覆うカバー２６のヤング率が高いことによって、センサ２５に作用する把持力ＦＸがセンサ面２５Ａの全体に分散し得る。センサ面２５Ａの各部に作用する力が一様な大きさに近づくことによって、センサ２５の検出精度が高められ得る。

　ロボットハンド１０は、指部２０又は弾性部材若しくは指本体２４に作用する力又はトルクを検出する力覚センサを備えてもよい。ロボットハンド１０は、アーム２Ａ又はロボットハンド１０を駆動するモータに流れる電流を検出する電流センサを備えてもよい。

＜弾性部材を有しない対向指５０＞
　図１４に示されるように、ロボットハンド１０は、弾性部材を有する指部２０と、弾性部材を有しない対向指５０とを備えてよい。対向指５０は、把持対象物８に接触する接触部５２と指本体５４とを備える。接触部５２は、図１４に例示されるように指本体５４に設けられた凹部として構成されてもよいし、指本体５４から突出する凸部として構成されてもよいし、指本体５４と面一に構成されてもよい。対向指５０又は接触部５２は、その弾性係数が指部２０の弾性部材の弾性係数よりも高くなるように構成されてもよい。対向指５０又は接触部５２の弾性係数にかかわらず、把持対象物８に加わる把持力は、指部２０の弾性部材によって容易に制御される。対向指５０の構成は指部２０よりも簡素化され得る。ロボットハンド１０は、１本の指部２０を対向指５０に置き換えることによって全体として簡素化され得る。また、ロボットハンド１０の製造コストが低減され得る。

＜ロボット制御システム１の構成例＞
　図１５に示されるように、本開示の一実施形態に係るロボット制御システム１は、ロボットハンド１０とアーム２Ａとを有するロボット２と、ロボット２を制御する制御装置８０とを備える。ロボット制御システム１は、情報取得部４を更に備えてもよい。制御装置８０は、ロボット２が把持対象物８を作業開始台６で把持し、把持対象物８を作業開始台６から作業目標台７へ移動させるように、ロボット２を制御してよい。ロボット２は、動作範囲５の内側で動作する。

＜＜ロボット２＞＞
　ロボット２のアーム２Ａは、例えば、６軸又は７軸の垂直多関節ロボットとして構成されてよい。アーム２Ａは、３軸又は４軸の水平多関節ロボット又はスカラロボットとして構成されてもよい。アーム２Ａは、２軸又は３軸の直交ロボットとして構成されてもよい。アーム２Ａは、パラレルリンクロボット等として構成されてもよい。アーム２Ａを構成する軸の数は、例示したものに限られない。言い換えれば、ロボット２は、複数の関節で接続されるアーム２Ａを有し、関節の駆動によって動作する。

＜＜制御装置８０＞＞
　制御装置８０は、ロボット２のアーム２Ａを動作させることによって、ロボットハンド１０の位置を制御できる。ロボットハンド１０は、把持対象物８に対して作用する方向の基準となる軸を有してもよい。ロボットハンド１０が軸を有する場合、制御装置８０は、アーム２Ａを動作させることによって、ロボットハンド１０の軸の方向を制御できる。制御装置８０は、ロボットハンド１０が把持対象物８に作用する動作の開始及び終了を制御する。制御装置８０は、ロボットハンド１０の位置、又は、ロボットハンド１０の軸の方向を制御しつつ、ロボットハンド１０の動作を制御することによって、把持対象物８を動かしたり加工したりすることができる。図１に例示される構成において、制御装置８０は、作業開始台６でロボットハンド１０に把持対象物８を把持させ、ロボットハンド１０を作業目標台７へ移動させるようにロボット２を制御する。制御装置８０は、作業目標台７でロボットハンド１０に把持対象物８を解放させるようにロボット２を制御する。このようにすることで、制御装置８０は、ロボット２によって把持対象物８を作業開始台６から作業目標台７へ移動させることができる。

　制御装置８０は、少なくとも１つのプロセッサを含んで構成されてよい。プロセッサは、制御装置８０の種々の機能を実現するプログラムを実行してよい。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）とも称される。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。

　制御装置８０は、記憶部を備えてよい。記憶部は、磁気ディスク等の電磁記憶媒体を含んでよいし、半導体メモリ又は磁気メモリ等のメモリを含んでもよい。記憶部は、各種情報を格納する。記憶部は、制御装置８０で実行されるプログラム等を格納する。記憶部は、非一時的な読み取り可能媒体として構成されてもよい。記憶部は、制御装置８０のワークメモリとして機能してよい。記憶部の少なくとも一部は、制御装置８０とは別体として構成されてもよい。

＜＜情報取得部４＞＞
　情報取得部４は、把持対象物８の情報を取得する。情報取得部４は、カメラを含んで構成されてよい。情報取得部４としてのカメラは、把持対象物８の情報として把持対象物８の画像を撮影する。情報取得部４は、デプスセンサを含んで構成されてよい。情報取得部４としてのデプスセンサは、把持対象物８のデプスデータを取得する。デプスデータは、把持対象物８の点群情報に変換されてよい。

＜＜ロボット制御システム１の動作例＞＞
　ロボット制御システム１は、制御装置８０によってロボット２を制御してロボット２に作業を実行させる。本実施形態において、制御装置８０は、ロボットハンド１０が把持対象物８を把持するようにロボット２を制御する。ロボットハンド１０の指部２０が支持部２３を備える場合、指部２０は、単独で弾性部材の第２方向への動きを規制できる。この場合、制御装置８０は、単にロボットハンド１０の指部２０に把持対象物８を把持させるようにロボット２を制御する。ロボットハンド１０が把持指３０で把持対象物８を把持しつつ規制指４０で補助的に把持対象物８を支持することによって弾性部材の第２方向への動きを規制できる場合、制御装置８０は、把持指３０と規制指４０とを連携させるようにロボット２を制御する。

　本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが可能であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

　本開示に記載された構成要件の全てについては、これらの特徴が相互に排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。また、本開示に記載された特徴の各々は、明示的に否定されない限り、同一の目的、同等の目的、または類似する目的のために働く代替の特徴に置換することができる。したがって、明示的に否定されない限り、開示された特徴の各々は、包括的な一連の同一、又は、均等となる特徴の一例にすぎない。

　さらに、本開示に係る実施形態は、上述した実施形態のいずれの具体的構成にも制限されるものではない。本開示に係る実施形態は、本開示に記載された全ての新規な特徴、又は、それらの組合せに拡張することができる。

　１　ロボット制御システム（４：情報取得部、５：動作範囲、６：作業開始台、７：作業目標台、８：把持対象物（８Ｐ、８Ｑ：接触点）、８０：制御装置）
　２　ロボット（２Ａ：アーム）
　１０　ロボットハンド
　２０　指部（２１：第１弾性部材、２２：第２弾性部材（２２Ａ：突出部、２２Ｂ：本体部）、２３：支持部、２４：指本体、２５：センサ、２５Ａ：センサ面、２６：カバー）
　３０　把持指
　４０　規制指
　５０　対向指（５２：接触部、５４：指本体）

Claims

　把持対象物を把持する複数の指部を備え、
　前記複数の指部は、複数の指本体と、前記複数の指本体に配された複数の弾性部材とを有し、
　前記複数の弾性部材は、前記把持対象物に把持力が作用する第１方向のヤング率が前記第１方向に交差する第２方向のヤング率よりも低い部分を有する、ロボットハンド。
　前記複数の弾性部材は、第１弾性部材と前記第１弾性部材に積層されているとともに前記第１弾性部材よりもヤング率の高い第２弾性部材とを含む積層弾性部材を有し、
　前記複数の指部は、前記積層弾性部材の一部を支持する支持部をさらに備え、
　前記積層弾性部材は、前記積層弾性部材のうち前記支持部によって支持される部分において、第１領域と、前記第２方向に沿った断面における曲げ剛性が前記第１領域よりも大きい第２領域を有し、
　前記第２領域は、前記第１領域よりも前記把持対象物に接触する側に位置している、請求項１に記載のロボットハンド。
　前記積層弾性部材は、少なくとも前記第２領域における前記第２方向に沿った断面において、第２方向に沿った長辺成分を有する、請求項２に記載のロボットハンド。
　前記積層弾性部材に含まれる第２弾性部材の形状は層状であり、
　前記支持部は、前記複数の指本体に配された複数の凹部として構成され、
　前記凹部と前記第２弾性部材との隙間は、前記支持部の縁を回転軸とした前記第２弾性部材の回転を規制するように設定されている、請求項２又は３に記載のロボットハンド。
　前記複数の弾性部材は、前記第１方向におけるヤング率が前記第２方向におけるヤング率よりも低い単一の弾性部材を有する、請求項１に記載のロボットハンド。
　前記複数の弾性部材は、
　前記第１方向に伸びた柱状の第１弾性部材と、
　前記第１弾性部材のヤング率よりも高く、前記第１弾性部材に隣接しているとともに、前記第１方向に伸びた柱状の第２弾性部材と
を有した複合弾性部材として構成される、請求項１に記載のロボットハンド。
　前記第２弾性部材は円筒状であり、前記第１弾性部材は前記第２弾性部材の内部に位置している、請求項６に記載のロボットハンド。
　前記第１弾性部材は円筒状であり、前記第２弾性部材は前記第１弾性部材の内部に位置している、請求項６に記載のロボットハンド。
　前記第１弾性部材の端部は、前記第２弾性部材の端部よりも、前記把持対象物に接触する側に突出している、請求項８に記載のロボットハンド。
　前記複数の指部は、前記弾性部材の一部を支持する支持部をさらに備え、
　前記支持部は、前記複数の指本体に配された複数の凹部として構成され、
　前記複数の弾性部材は、前記複数の凹部にそれぞれ配されている、請求項１から９までのいずれか一項に記載のロボットハンド。
　前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは接合されていない、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のロボットハンド。
　前記第２弾性部材は、本体部と、前記本体部の前記複数の指本体の側に配され、前記本体部よりも幅が縮小した突出部と、を有している、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のロボットハンド。
　前記複数の指部は、前記複数の指本体に配された圧力センサをさらに有し、
　前記複数の弾性部材は、前記圧力センサの上に配されている、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のロボットハンド。
　前記圧力センサは、前記把持力を検出するセンサ面と、前記センサ面の少なくとも一部を覆うカバーとを有し、
　前記カバーの前記第１方向のヤング率は、前記弾性部材の前記第１方向のヤング率よりも高い、請求項１３に記載のロボットハンド。
　前記複数の弾性部材は、
　前記複数の指本体の少なくとも１つに配された第１弾性部材と、
　前記複数の指本体の他の少なくとも１つに配されているとともに、前記第１弾性部材よりもヤング率が高い第２弾性部材と
を有する、請求項１から１４までのいずれか一項に記載のロボットハンド。
　請求項１から１５までのいずれか一項に記載のロボットハンドと、
　前記ロボットハンドが接続したアームと、を備えるロボット。
　請求項１６に記載のロボットと、
　前記ロボットを制御する制御装置と、を備えるロボット制御システム。