JP7014497B2 - 把持システム - Google Patents

Description

本発明は、把持システムに関する。

ロボットアーム等に取り付けられ、複数の指部によって対象物を把持するハンド機構が開発されている。例えば、特許文献１には、複数の指部を有するハンド機構（多指ハンド部）と、該ハンド機構が先端に取り付けられたロボットアームと、を備えたロボット装置が開示されている。

特許第５５０５１３８号公報

ピッキングロボットでは高頻度で同じ動作を繰り返すことが多い。同一の把持態様での対象物の把持が繰り返されると、ハンド機構の一部の部品に集中して負荷がかかる場合がある。このように集中して負荷がかかる一部の部品では、他の部品よりも寿命が短くなり得る。そして、一部の部品の寿命が短くなることにより、ハンド機構全体としての寿命が短くなる虞があった。

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、ハンド機構の寿命を延ばすことにある。

本発明の態様の一つは、複数の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムであって、前記ハンド機構が同一の把持態様で前記対象物を所定回数以上把持した場合には、前記ハンド機構の把持態様を前記同一の把持態様とは異なる把持態様に変更して前記対象物を把持する制御装置を備える把持システムである。

本発明によれば、ハンド機構の寿命を延ばすことができる。

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。 実施形態に係るハンド機構の斜視図である。 実施形態に係るハンド機構の上面図である。 実施形態に係るハンド機構の指部の側面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 実施形態に係る指部の配置を対象物の上方から見た場合の図である。 実施形態に係る指部の配置を対象物の上方から見た場合の図である。 実施形態に係る指部の配置を対象物の上方から見た場合の図である。 実施形態に係る指部の配置を対象物の上方から見た場合の図である。 実施形態に係る指部の配置を対象物の上方から見た場合の図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 実施形態に係るハンド機構で行われるずらし把持を説明するための第１の図である。 実施形態に係るハンド機構で行われるずらし把持を説明するための第２の図である。 実施形態に係る指部の第１関節部及び第２関節部の角度を変更することにより把持態様を変更する前後の状態を示した第１の図である。 実施形態に係る指部の第１関節部及び第２関節部の角度を変更することにより把持態様を変更する前後の状態を示した第２の図である。

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。

本発明に係る把持システムは、複数の指部を有するハンド機構によって対象物を把持するための把持システムであって、前記ハンド機構が同一の把持態様で前記対象物を所定回数以上把持した場合には、前記ハンド機構の把持態様を前記同一の把持態様とは異なる把持態様に変更して前記対象物を把持する。

上記構成によれば、特定の指部が同じ動作を繰り返すことよる当該特定の指部への負荷の集中が抑制できるため、把持システム全体としての寿命を延ばすことができる。

＜実施形態＞
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。

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

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

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

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

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

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

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

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

また、図２、図４に示すように、本実施形態では、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。

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。

＜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。

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

次に、ハンド制御装置４３は、ハンド機構２に搭載される各モータ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、変更部４３５、第１動作制御部４３６、第２動作制御部４３７を有している。各機能部は、ハンド制御装置４３において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

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

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

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。判定部４３４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、対象物の周囲の障害物と対象物との相対位置関係等の環境情報に従って、対象物を直接把持可能であるか否か判定する。また、判定部４３４は、把持予定の対象物の配置状態が、直接把持が可能でない状態である場合に、直接把持とは異なる形態でその対象物を把持可能であるか否か判定する機能部でもある。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、直接把持とは異なる形態の把持動作を、ハンド機構２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。変更部４３５は、対象物の把持態様を変更する機能部である。把持態様とは、ハンド機構２が対象物を把持するときのハンド機構２の動作の態様や、各指部２１の配置の態様、各指部２１の各関節部の角度の態様を示す。すなわち、ハンド機構２の動作、各指部２１の配置、各指部２１の各関節部の角度の少なくとも１つが異なれば、異なる把持態様であるといえる。なお、ハンド機構２の把持態様を変更することには、動作していなかった指部２１を動作させること、及び、動作していた指部２１を停止させることを含む。

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

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

＜直接把持制御＞
図１２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１２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１２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の順に、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１２に示す把持形態が直接把持となる。

図１２に示すように対象物１０を把持するためには、少なくとも２本の指部２１を用いて対象物１０を挟む必要がある。ハンド機構２が図２に示すように４本の指部２１を有している場合、対象物１０を把持する２本の指部２１には複数の組み合わせが考えられる。仮に、同じ２本の指部２１を用いて対象物１０を繰り返し把持すると、この２本の指部２１を動作させるためのモータや歯車などの可動部に繰り返し負荷がかかる。このため、対象物１０の把持に用いられる２本の指部２１は、対象物１０を把持しない残りの２本の指部２１よりも劣化が早くなる。このように特定の指部２１の劣化が早まると、システム全体としての寿命が短くなる虞がある。

図１３は、４本の指部２１のうち２本の指部２１を用いて対象物１０を把持する場合の指部２１の配置を対象物１０の上方から見た場合の図である。２本の指部２１を用いて対象物１０を担持する態様として、対向する指部２１を用いる態様（図１３（ａ）～（ｂ））と、隣り合う指部２１を用いる態様（図１３（ｃ）～（ｆ））とが考えられる。２本の指部２１を用いて対象物１０を把持する場合には、対象物１０の把持に用いない２本の指部２１に対して、対象物１０の把持に用いる２本の指部２１にかかる負荷が大きくなる。なお、直接把持においては少なくとも２本の指部２１により対象物１０が把持されればよいが、以下のように更に多くの指部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。

図１４及び図１５は、４本の指部２１のうち３本の指部２１を用いて対象物１０を把持する場合の指部２１の配置を対象物１０の上方から見た場合の図である。３本の指部２１を用いて対象物を担持する態様として、対象物１０の端面１０ａに２本の指部２１を配置し、それに対向する端面１０ｂに１本の指部２１を配置することが考えられる。図１４は、隣り合う２本の指部２１を対象物１０の端面１０ａに配置し、端面１０ａに対向する端面１０ｂに残りの２本の指部２１のうちの１本の指部２１を配置した場合を示している。図１４（ａ）及び図１４（ｃ）に示した把持態様では、用いる指部２１は同じであるが、指部２１の配置が異なることにより指部２１にかかる負荷が異なることがある。また、図１５は、対向する２本の指部２１を対象物１０の端面１０ａに配置し、端面１０ａに対向する端面１０ｂに残りの２本の指部２１のうちの１本の指部２１を配置した場合を示している。３本の指部２１を用いて対象物１０を把持する場合には、対象物１０の把持に用いない１本の指部２１にかかる負荷よりも、対象物１０の把持に用いる３本の指部２１にかかる負荷が大きくなる。

また、図１６及び図１７は、４本の指部２１を全て用いて対象物１０を把持する場合の指部２１の配置を対象物１０の上方から見た場合の図である。図１６（ａ）は、指部２１Ａ及び指部２１Ｂを対象物１０の端面１０ａに配置し、それに対向する端面１０ｂに残りの指部２１Ｃ及び指部２１Ｄを配置した場合を示している。図１６（ｂ）は、指部２１Ａ及び指部２１Ｄを対象物１０の端面１０ａに配置し、それに対向する端面１０ｂに残りの指部２１Ｂ及び指部２１Ｃを配置した場合を示している。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示した把持態様では、用いる指部２１は同じであるが、指部２１の配置が異なることにより指部２１にかかる負荷が異なることがある。また、図１７は、対象物１０の４つの端面に夫々１本の指部２１を配置した場合を示している。図１７に示されるように対象物１０の幅（図１７における横方向の長さ）と奥行き（図１７における縦方向の長さ）とに差がある場合には、対象物１０を把持したときの指部２１Ａ及び指部２１Ｃと、指部２１Ｂ
及び指部２１Ｄとの動作が異なることにより、指部２１Ａ及び指部２１Ｃと、指部２１Ｂ及び指部２１Ｄとで、負荷が異なることがある。

そこで、変更部４３５は、同じ把持態様で対象物１０を連続して把持した回数が所定回数以上になると、把持態様を変更して対象物１０を把持する。例えば、２本の指部２１を用いて対象物１０を把持する場合、同じ指部２１で対象物１０を所定回数把持する毎に対象物１０を把持する２本の指部２１の組み合わせを変更することにより、対象物１０に対する指部２１の配置を変更する。これにより、特定の指部２１にかかる負荷が大きくなることを抑制する。ここでいう所定回数は、ハンド機構２の寿命を延長し得る回数として予め設定される。なお、所定回数を１回としてもよいが、把持態様を切り替えるときにハンド機構２またはアーム機構３においてモータが駆動されることにより、モータや歯車、更にはそれらを支える部材に負荷がかかる。したがって、把持態様を切り替える際の負荷をも考慮して所定回数を設定してもよい。

変更部４３５は、対象物１０を把持可能な指部２１の組み合わせを、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選択する。さらに、変更部４３５は、選択した指部２１の組み合わせで対象物１０を把持するように、直接把持制御部４３３に対して指示する。そして、同じ把持態様で対象物１０を連続して把持した回数が所定回数に達する毎に、指部２１の組み合わせを変更するように、変更部４３５が指部２１の組み合わせを再度選択する。変更部４３５は、再度選択された指部２１の組み合わせで対象物１０を把持するように、直接把持制御部４３３に対して指示する。このように、同じ把持態様で対象物１０を連続して把持した回数が所定回数に達する毎に指部２１の組み合わせを変更部４３５が変更する。これにより、ハンド機構２の把持態様を異なる把持態様に変更することができるため、特定の指部２１に過剰に負荷がかかることを抑制できる。

ここで、図１８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１０の把持制御について説明する。図１８は、直接把持を行うときの把持制御のフローを示したフローチャートである。この把持制御は、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。直接把持にかかる把持制御は、判定部４３４によって、対象物１０を直接把持可能であると判定された場合に実行される。

Ｓ１０１では、変更部４３５が、同じ態様での把持回数が連続して所定回数以上であるか否か判定する。変更部４３５は、同じ態様での把持回数をカウントしており、この把持回数が予め設定されている所定回数と比較される。Ｓ１０１で肯定判定されるとＳ１０２へ進み、否定判定されるとＳ１０３へ進む。

Ｓ１０２では、把持態様が変更される。Ｓ１０２では、変更部４３５が指部２１の組み合わせを新たに選択し、この新たに選択された指部２１を用いて対象物１０を把持するように直接把持制御部４３３に対して指示することで、把持態様が変更される。対象物１０を把持する指部２１の組み合わせは、予めメモリに記憶させておいた順番に従って選択してもよく、ランダムに選択してもよい。また、対象物１０を把持する指部２１と対象物１０を把持しない指部２１とが存在していた場合には、対象物１０を把持する指部２１の少なくとも一部と、対象物１０を把持しない指部２１とを入れ替えるようにしてもよい。

Ｓ１０３では、把持態様が維持される。この場合、変更部４３５が直接把持制御部４３３に対して何も指示しなければ、前回の把持態様が維持されるようにプログラムしておいてもよいし、変更部４３５が前回と同じ把持態様となるように直接把持制御部４３３に対して指示することで、前回の把持態様が維持されるようにプログラムしておいてもよい。

Ｓ１０２またはＳ１０３の処理が終了するとＳ１０４へ進む。そして、Ｓ１０４では、ハンド機構２による直接把持が実施される。Ｓ１０４の処理後、本制御が終了する。このようにして、直接把持を実施するときに同じ把持態様が所定回数連続する毎に把持態様を変更するため、特定の指部２１に負荷が集中することを抑制できるので、把持システム全体としての寿命を延ばすことができる。また、指部２１がベース部２０に等角度間隔で配置されており、全ての指部２１が同一構造、同一長さであるため、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ことで、対象物１０に対する指部２１の配置を変更することができる。そのため、把持態様を容易に変更することができる。

＜傾倒把持制御＞
直接把持が行えない状態に対象物１０が配置されている場合には、直接把持とは異なる形態で対象物１０を把持する。なお、この場合の把持形態は、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る。例えば、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場合には、対象物１０の対向する端面に２本の指部２１を配置することが困難な場合がある。このような場合であっても、ハンド機構２の指部２１が接触して対象物１０に作用することで対象物１０を傾けて倒す傾倒動作を行うことにより、対象物１０が把持可能となる場合もある。この傾倒動作は、ハンド機構２の指部２１が、対向する端面に対して接触可能となる程度に該端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。そして本出願では、対象物１０の傾倒動作後に行われる把持動作を、傾倒把持と称する。この傾倒把持は、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。

判定部４３４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含まれる、対象物１０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との相対位置関係等の環境情報に従って、対象物１０を傾倒把持可能であるか否か判定する。

傾倒把持について図１９及び図２０に基づいて説明する。対象物１０は、対象物１０と同形の物体であるが把持の対象ではない非対象物１０’と接触している。なお、対象物１０の表面においてハンド機構２の指部２１が接触可能であるように露出している面を接触可能面とする。また、判定部４３４による判定時にはハンド機構２の指部２１が接触可能であるようには露出していない対象物１０の表面であるが、ハンド機構２の指部２１による把持に利用可能な対象物１０の表面を非露出面とする。

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２０に示すように、対象物１０は、床面と接触しているその底面の一部を中心としてその上部が床面側に接近するように傾倒していくことになる。

そして、この傾倒動作の結果、把持前の配置状態において非対象物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。そして、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ら、第１動作制御部４３６による傾倒動作（第１動作）を停止させる。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。

第１動作制御部４３６による傾倒動作を停止させるとき、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、対象物１０の把持動作（第２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１２に示す直接把持とは異なる傾倒把持である。

傾倒把持について、図２１Ａ～図２１Ｃに基づいて具体的に説明する。なお、図２１Ａ～図２１Ｃは、傾倒把持によりハンド機構２が対象物１０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２１Ａ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２１Ｂは、対象物１０を側方から見た図であり、図２１Ｃは、対象物の前面１０３が見える方向からの図である。

傾倒把持では、対象物１０と隣接する非対象物１０’との間に形成された進入空間に、指部２１Ｂの第１指リンク部２１１Ｂと指部２１Ｄの第１指リンク部２１１Ｄとを進入させ、両指リンク部を非露出面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。また、別法として、非露出面１０２に１本の指部２１の第１指リンク部を接触させ、前面１０３に残りの２本の指部２１の第１指リンク部を接触させてもよい。また、別法として、非露出面１０２に１本の指部２１の第１指リンク部を接触させ、前面１０３に残りの２本の指部２１のうちの１本の指部２１の第１指リンク部を接触させてもよい。

また、傾倒把持においてより安定して対象物を把持するためには、図２１Ｂ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リンク指部と前面１０３側の指部２１の第１リンク指部とが概ね対向するのが好ましい。また、図２１Ａ～図２１Ｃ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のが好ましい。

対象物１０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、傾倒把持制御が終了する。

このように傾倒把持制御では、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。

そして、傾倒把持を行う場合には、同じ把持態様で傾倒把持を連続して所定回数行う毎に把持態様を変更する。そのときに、第１動作及び第２動作のうちの少なくとも一方を変更する。第２動作に関与する指部２１を変更した場合、傾倒把持時の指部２１の配置が変更される。例えば、対象物１０の傾倒動作後の把持態様が図１３（ａ）で示される状態の場合、第１動作には、指部２１Ｂまたは指部２１Ｄが用いられ、第２動作には、指部２１Ａ及び指部２１Ｃが用いられている。この場合、把持態様を変更するときに、第１動作に用いる指部２１を、指部２１Ｂと指部２１Ｄとで交互に変更してもよい。このときに、第２動作に用いる指部２１Ａ及び指部２１Ｄは変更しなくてもよい。また、把持態様を変更するときに、第１動作に用いた指部２１を第２動作に用い、第２動作に用いた指部２１の一方を、第１動作に用いるか又は動作しないようにしてもよい。また、把持態様を変更す
るときに、第１動作及び第２動作に用いる指部２１をランダムに変更してもよい。

また、対象物１０の傾倒動作後の把持態様が図１４または図１５に示される状態の場合には、把持態様を変更するときに、第１動作に用いた指部２１を第２動作に用いるようにし、第２動作に用いた指部２１のうちの１本の指部２１を第１動作に用いるようにしてもよい。このときに、第２動作に用いる指部２１の配置を変更してもよい。また、把持態様を変更するときに、第１動作に用いる指部２１は変更せずに、第２動作に用いる指部２１の配置のみを変更してもよい。また、把持態様を変更するときに、第１動作及び第２動作に用いる指部２１をランダムに変更してもよい。

このような把持態様の変更は、特定の指部２１にかかる負荷が過剰に大きくならないように行う。例えば、第１動作及び第２動作に用いる指部２１を予めメモリに記憶していた順に変更してもよく、ランダムに変更してもよい。図２２は、傾倒把持を行うときの把持制御のフローを示したフローチャートである。この把持制御は、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。傾倒把持にかかる把持制御は、判定部４３４によって、対象物１０を直接把持可能でなく、且つ、傾倒把持可能であると判定された場合に実行される。

Ｓ２０１では、変更部４３５が、同じ態様での把持回数が連続して所定回数以上であるか否か判定する。変更部４３５は、同じ態様での把持回数をカウントしており、この把持回数が予め設定されている所定回数と比較される。Ｓ２０１で肯定判定されるとＳ２０２へ進み、否定判定されるとＳ２０３へ進む。

Ｓ２０２では、把持態様が変更される。Ｓ２０２では、変更部４３５が第１動作及び第２動作における指部２１の組み合わせを新たに選択し、この新たに選択された指部２１を用いて対象物１０を把持するように第１動作制御部４３６及び第２動作制御部４３７に対して指示することで、把持態様が変更される。把持態様は、予め定めておいた順番に従って変更してもよく、ランダムに変更してもよい。また、把持態様を変更するときに、対象物１０の把持に用いる指部２１の数を変更してもよい。また、第１動作において対象物１０の傾倒方向を変更することにより、把持態様を変更してもよい。対象物１０を把持する指部２１と対象物１０を把持しない指部２１とが存在していた場合には、対象物１０を把持する指部２１の少なくとも一部と、対象物１０を把持しない指部２１とを入れ替えるようにしてもよい。この場合、対象物１０を把持しない指部２１で対象物１０を傾倒させてもよい。

Ｓ２０３では、把持態様が維持される。この場合、変更部４３５が第１動作制御部４３６及び第２動作制御部４３７に対して何も指示しなければ、前回の把持態様が維持されるようにプログラムしておいてもよいし、変更部４３５が前回と同じ把持態様となるように第１動作制御部４３６及び第２動作制御部４３７に対して指示することで、前回の把持態様が維持されるようにプログラムしておいてもよい。

Ｓ２０２またはＳ２０３の処理が終了するとＳ２０４へ進む。そして、Ｓ２０４では、第１動作制御部４３６により第１動作が行われ、次いで、Ｓ２０５では、第２動作制御部４３７により第２動作が行われ、その後に本フローチャートが終了する。このようにして、傾倒把持を実施するときに同じ把持態様が所定回数連続する毎に把持態様を変更するため、特定の指部２１に負荷が集中することを抑制できるので、把持システム全体としての寿命を延ばすことができる。

なお、対象物１０の把持形態として直接把持及び傾倒把持のどちらも採用することが可能な場合には、変更部４３５は、把持態様を変更するときに、把持形態を直接把持から傾
倒把持へ、又は、傾倒把持から直接把持へ変更してもよい。このように、直接把持と傾倒把持とで把持形態を変更することにより、対象物１０を把持する指部２１や、指部２１の動作が変化するため、特定の指部２１に集中して負荷がかかることを抑制できる。直接把持及び傾倒把持が共に可能であるか否かは、判定部４３４が対象物情報に基づいて判定する。そして、同じ把持態様が所定回数連続する毎に、変更部４３５が、把持形態を直接把持から傾倒把持へ、又は、傾倒把持から直接把持へ変更する。この際、上記の直接把持における把持態様の変更や、傾倒把持における把持態様の変更を組み合わせてもよい。例えば、直接把持の把持態様を複数回変更した後に、傾倒把持に変更し、傾倒把持の把持態様を複数回変更した後に、直接把持に変更してもよい。また、例えば、同じ把持態様が所定回数連続する毎に、直接把持及び傾倒把持の中から把持態様をランダムに選択してもよい。

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

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

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

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

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

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

判定部４３４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含まれる、対象物１０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との相対位置関係等の環境情報に従って、対象物１０をずらし把持可能であるか否か判定する。

そして、ずらし把持を行う場合には、同じ把持態様でずらし把持を連続して所定回数行う毎に把持態様を変更する。そのときに、第１動作及び第２動作のうちの少なくとも一方を変更する。例えば、図２３及び図２４において、第１動作において接触可能面１０１に接触する指部２１と、第２動作において非露出面１０２の露出部分１０２０に接触する指部２１とを、ずらし把持を連続して所定回数行う毎に入れ替える。ここで、第１動作において接触可能面１０１に接触する指部２１と、第２動作において非露出面１０２の露出部分１０２０に接触する指部２１とでは、動作が異なるため、かかる負荷も異なる。したがって、同じ把持態様でのずらし把持が継続すると、特定の指部２１に過剰な負荷がかかる虞がある。これに対して、ずらし把持を連続して所定回数行う毎に対象物１０に対する指部２１の配置を入れ替えることにより、負荷を分散させることができる。

また、図３に示すように指部２１を４本有する場合において、対象物１０のずらし把持時の把持態様が図１３で示される状態の場合、ずらし把持を連続して所定回数行う毎に、第１動作で対象物１０に接触する指部２１（以下、第１動作に係る指部２１ともいう。）、及び第２動作で対象物１０に初めて接触する指部２１（以下、第２動作に係る指部２１ともいう。）の少なくとも一方を変更する。変更部４３５は、第１動作に係る指部２１、及び第２動作に係る指部２１の組み合わせを、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選択する。さらに、変更部４３５は、選択した指部２１の組み合わせで対象物１０を把持するように、直接把持制御部４３３に対して指示する。そして、
同じ把持態様で対象物１０を連続して把持した回数が所定回数に達する毎に、指部２１の組み合わせを変更するように、変更部４３５が指部２１の組み合わせを再度選択する。変更部４３５は、再度選択された指部２１の組み合わせで対象物１０を把持するように、直接把持制御部４３３に対して指示する。このように、同じ把持態様で対象物１０を連続して把持した回数が所定回数に達する毎に第１動作に係る指部２１と第２動作に係る指部２１との組み合わせを変更部４３５が変更する。これにより、特定の指部２１に負荷がかかることを抑制できる。

また、図３に示すように指部２１を４本有する場合において、第１動作に係る指部２１を２本とし、第２動作に係る指部２１を１本とする把持態様が考えられる。他にも、第１動作に係る指部２１を１本とし、第２動作に係る指部２１を２本とする把持態様や、第１動作に係る指部２１を２本とし、第２動作に係る指部２１を２本とする把持態様も考えられる。これらの場合であっても、ずらし把持を連続して所定回数行う毎に、第１動作及び第２動作のうちの少なくとも一方を変更する。これにより、特定の指部２１に負荷がかかることを抑制できる。

このような把持態様の変更は、特定の指部２１にかかる負荷が過剰に大きくならないように行う。例えば、第１動作に係る指部２１及び第２動作に係る指部２１を予めメモリに記憶していた順に変更してもよく、ランダムに変更してもよい。このときの把持制御は、図２２に示した把持制御と同様に行うことができる。その際、Ｓ２０２では、変更部４３５が、第１動作に係る指部２１及び第２動作に係る指部２１の組み合わせを新たに選択し、この新たに選択された指部２１を用いて対象物１０を把持するように第１動作制御部４３６及び第２動作制御部４３７に対して指示することで、把持態様が変更される。

このようにして、ずらし把持を実施するときに同じ把持態様が所定回数連続する毎に把持態様を変更するため、特定の指部２１に負荷が集中することを抑制できるので、把持システム全体としての寿命を延ばすことができる。

なお、対象物１０の把持形態としてずらし把持及び傾倒把持のどちらも採用することが可能な場合には、変更部４３５は、把持態様を変更するときに、把持形態をずらし把持から傾倒把持へ、又は、傾倒把持からずらし把持へ変更してもよい。このように、ずらし把持と傾倒把持とで把持形態を変更することにより、対象物１０を把持する指部２１や、指部２１の動作が変化するため、特定の指部２１に集中して負荷がかかることを抑制できる。ずらし把持及び傾倒把持が共に可能であるか否かは、判定部４３４が対象物情報に基づいて判定する。そして、同じ把持態様が所定回数連続する毎に、変更部４３５が、把持形態をずらし把持から傾倒把持へ、又は、傾倒把持からずらし把持へ変更する。この際、上記のずらし把持における把持態様の変更や、傾倒把持における把持態様の変更を組み合わせてもよい。例えば、ずらし把持の把持態様を複数回変更した後に、傾倒把持に変更し、傾倒把持の把持態様を複数回変更した後に、ずらし把持に変更してもよい。また、例えば、同じ把持態様が所定回数連続する毎に、ずらし把持及び傾倒把持の中から把持態様をランダムに選択してもよい。なお、対象物１０の把持形態として、直接把持、ずらし把持及び傾倒把持の何れも採用することが可能な場合も同様に考えることができる。

＜その他の把持態様＞
直接把持、傾倒把持、ずらし把持のいずれの把持形態であっても、ハンド機構２の指部２１の数は、上記説明における指部２１の数に限らない。指部２１の数が２本以上であり、指部２１がベース部２０に等角度間隔で配置されており、全ての指部２１が同一構造、同一長さであれば、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だけで対象物１０に対する指部２１の配置を変更することができるため、把持態様の変更が容易になる。また、対象物１０を把持する態様も上記説明
における態様に限らない。また、対象物１０に対する指部２１の配置が同じであっても、指部２１にかかる荷重の方向が異なる場合には、異なる把持態様と考えてもよい。また、対象物１０に対する指部２１の配置が同じであっても、指部２１が配置されるまでの各指部２１の動作が異なる場合には、異なる把持態様と考えてもよい。

上記説明では、対象物１０を把持する指部２１の配置を変更することや、対象物１０を把持する指部２１を入れ替えることによって把持態様を変更しているが、これに代えて、図２５及び図２６に示すように、対象物１０を把持するときの指部２１の第１関節部２２及び第２関節部２３の角度を変更することによって把持態様を変更することもできる。ここで、図２５及び図２６は、指部２１の第１関節部２２及び第２関節部２３の角度を変更することにより把持態様を変更する前後の状態を示した図である。なお、両図に示したハンド機構２は、図２３及び図２４に示したハンド機構２と同じ構造である。図２５及び図２６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おり、ハンド機構２が対象物１０の直接把持を行う。図２５及び図２６においては、ハンド機構２は指部２１Ａと指部２１Ｂの２本を有しているが、更に指部を有していても構わない。

図２５及び図２６に示すハンド機構２は同じ対象物１０を把持しているが、指部２１の第１関節部２２及び第２関節部２３の角度が異なる。すなわち、第１関節部２２が屈曲する角度及び第２関節部２３が伸展する角度は、図２６に示す把持態様の場合よりも図２５に示す把持態様の場合のほうが大きい。このように、第１関節部２２及び第２関節部２３の角度を変更しても対象物１０の把持は可能である。例えば、図２５に示す把持態様で対象物１０を連続して把持した回数が所定回数以上になると、図２６に示す把持態様に変更して対象物１０を把持する。同様に、図２６に示す把持態様で対象物１０を連続して把持した回数が所定回数以上になると、図２５に示す把持態様に変更して対象物１０を把持する。このようにして、同じ把持態様で対象物１０を連続して所定回数以上把持する毎に、指部２１の第１関節部２２及び第２関節部２３の角度を変更することができる。

第１関節部２２及び第２関節部２３の角度を変更することにより把持態様を変更する場合であっても、図１８に示した把持制御を適用することができる。ただし、Ｓ１０２では、変更部４３５が第１関節部２２及び第２関節部２３の角度の組み合わせを新たに選択する。この新たに選択された第１関節部２２及び第２関節部２３の角度で対象物１０を把持するように、変更部４３５が直接把持制御部４３３に対して指示することで把持態様が変更される。対象物１０を把持する際の第１関節部２２及び第２関節部２３の角度の組み合わせは、図２５及び図２６に示したような２つに限らず、３つ以上であってもよい。また、第１関節部２２及び第２関節部２３の角度は、段階的に変化させてもよく、無段階に変化させてもよい。角度の組み合わせは、予めメモリに記憶させておいた順番に従って選択してもよく、ランダムに選択してもよい。また、上記説明では、直接把持の場合について説明したが、傾倒把持の場合であっても、第１動作又は第２動作時の各関節部の角度を変更することにより把持態様を変更することができる。

このように、所定回数毎に指部２１の第１関節部２２及び第２関節部２３の角度を変更して対象物１０を把持することにより、第１関節部２２及び第２関節部２３にかかる力の方向を変化させたり、各歯車の使用範囲を変化させたりすることができるため、一部の部材の特定の箇所に負荷が集中することを抑制できる。したがって、一部の部材の寿命が過度に短くなることを抑制できるため、把持システム全体としての寿命を延ばすことができる。

１・・・ロボットアーム、２・・・ハンド機構、２０・・・ベース部、２１・・・指部、４３・・・ハンド制御装置

Claims (6)

1. 複数の指部を有するハンド機構によって対象物を把持する把持システムであって、
   前記ハンド機構が同一の把持態様で前記対象物を所定回数以上把持した場合には、前記ハンド機構の把持態様を前記同一の把持態様とは異なる把持態様に変更して前記対象物を把持する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記複数の指部のうち前記対象物を把持する指部と前記対象物を把持しない指部とが存在する場合には、前記対象物を把持する指部の少なくとも一部と、前記対象物を把持しない指部とを入れ替えることにより、前記対象物の把持態様を変更する、
   把持システム。
2. 前記制御装置は、前記複数の指部の前記対象物に対する配置を変更することにより、前記対象物の把持態様を変更する、
   請求項１に記載の把持システム。
3. 複数の指部を有するハンド機構によって対象物を把持する把持システムであって、
   前記ハンド機構が同一の把持態様で前記対象物を所定回数以上把持した場合には、前記ハンド機構の把持態様を前記同一の把持態様とは異なる把持態様に変更して前記対象物を把持する制御装置を備え、
   前記複数の指部は夫々関節部を備え、
   前記制御装置は、前記対象物を把持した状態での前記関節部の角度を変更することにより、前記対象物の把持態様を変更する、
   把持システム。
4. 前記制御装置は、前記対象物を把持しない指部で前記対象物を傾倒させた後、前記対象物を把持する、
   請求項１から３の何れか１項に記載の把持システム。
5. 前記複数の指部が周方向に等角度間隔で配置されるベース部を更に備え、
   前記複数の指部が何れも同一構造である、
   請求項１から４の何れか１項に記載の把持システム。
6. 前記複数の指部の全ての長さが同一である、
   請求項５に記載の把持システム。

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