JP2016172296A - ロボット装置、ロボット制御プログラム、および記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】アーム先端部でヒステリシスロスなどによって発生する位置姿勢誤差や振動を低減でき、またその緩衝機能を必要に応じて無効にできる緩衝機構を備えたロボット装置を提供する。【解決手段】ロボット装置（１００）は、ワーク（１０１）をフィンガ部９０によって把持するロボットハンド１１０と、ロボットハンド１１０の位置および姿勢を制御するロボットアーム３と、ロボットハンド１１０およびロボットアーム３を制御する制御装置（２００）を備える。フィンガ部９０は、ロボットアーム３に対するワークの位置または姿勢の少なくとも一自由度を調整する複数の主フィンガ９と、主フィンガ９の少なくとも１つの先端に可動支持された副フィンガ１０と、上記の主、副フィンガとの間に配置され、圧縮コイルバネ１３によって副フィンガ１０をワークの把持方向へ付勢するフローティング機構を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークをフィンガ部によって把持する把持装置と、前記把持装置の位置および姿勢を制御するロボットアームを備えたロボット装置に関する。

従来、垂直多関節アーム及びハンドあるいはグリッパなどの把持装置を備えたロボットでは、ロボットが所定の位置姿勢となる教示点をロボットに記憶させ、その記憶した教示データに従ってロボットを動作させるロボット制御が行われている。

この種のロボットでは、関節での減速機として主に波動歯車減速機が用いられているが、この波動歯車減速機は撓みや残留応力が発生し易く、内部にねじれが生じ、トルクをゼロに戻してもねじれ角が残留するヒステリシスロスが発生することがある。また、ロボットでは、ヒステリシスロスの他にも、歯車の噛み合いによるバックラッシュや、伝達系にベルトなどが用いられていればそのベルトの伸び等の特性が影響する。以下、これらヒステリシスロス、バックラッシュ、ベルトの伸び、などの特性を総称して、ヒステリシスロス等と呼ぶ。

ヒステリシスロスを生じやすい伝達系、例えば波動歯車減速機を用いたロボットでは、ロボットに目標となる位置姿勢に移動するよう指令を入力しても、その目標位置姿勢に向かう方向や速度によって、実際に到達する位置姿勢に誤差が生じる可能性がある。例えば、６軸多関節アームを利用したロボットのように多軸のロボットでは、各関節で発生したヒステリシスロス等が累積して、目標位置姿勢に対する実際の位置姿勢の誤差が発生し易い。

また、多関節アームは先端に大きな慣性質量をもった片持ち梁の形態になる為、目標位置姿勢への停止時に振動が発生し易く、位置姿勢が安定するまで時間がかかることがあった。

そこで、ロボットの動作時の位置姿勢の誤差を軽減し、短時間に位置姿勢を安定化させるため、多関節アームの最先端の関節と作業部（ハンド）との間に作業部調整機構を配置する構成が提案されている（例えば下記の特許文献１）。特許文献１の作業部調整機構は、キャリブレーションデータに基づき制御装置によって能動的に駆動され、これにより、ヒステリシスロスや振動が低減される。

また、多関節アームの最先端の関節とハンドとの間に配置され、ハンドによって保持する側のワークの水平面内におけるずれを修正可能なフローティング装置が提案されている（下記の特許文献２）。このフローティング装置は、Ｘ、Ｙ軸方向にそれぞれ移動自在なリニアガイドと、これらリニアガイドを位置決めする引張りばねから構成されている。吸着ハンドによって把持したワークを相手ワークに対して挿入する際、ワークの位置姿勢の誤差および振動が発生していても、この誤差や振動はフローティング装置によって吸収される。

特開２０１４−１０４５２８号公報 特開平８−８５０８９号公報

特許文献１の作業部調整機構、および特許文献２のフローティング装置は、いずれもハンド（ないしそれにより支持されるワーク）の位置姿勢の誤差や、振動を吸収する緩衝機構に相当する。

ところが、特許文献１に記載されたロボットシステムの作業部調整機構は、精密ガイド、ボールねじ、ボールねじを駆動するステッピングモータなどから構成され、Ｘ、Ｙ軸方向に動作する並進移動機構によって構成されている。この作業部調整機構には剛性の高いガイドが必要であり、ハンドと同等程度の重量増加となる。このため、ロボットアーム先端付近の構成が複雑になり、特にこの部分の大型化、重量増加を招く恐れがある。この場合、安定したロボット動作を行うためには、この重量増加に対応して、アームの各関節の駆動力を増強しなければならい可能性があり、もし駆動力が不足であれば、逆に位置姿勢の誤差、振動を増加させる可能性がある。

即ち、特許文献１の構成では、ロボットアームの先端に配置する作業部調整機構の質量増加分、アーム各部の駆動力を増やさない限り、位置姿勢の誤差や振動を低減する、という本来の目的を達することができない、というデメリットがある。特に、作業部調整機構は、操作対象のワークよりもはるかに質量の大きなハンド２０を駆動できる性能を有している必要があり、ハンドの例えばフィンガなどの駆動部より大がかりなものになりがちである。このため、ワークがロボットアーム先端部の全体質量に影響され、位置姿勢の正確な修正ができなくなる可能性もある。

また、ワーク搬送時にはハンドとワークの質量とが受ける加速度等による力を作業部調整機構が受け止めて位置姿勢を保持できなければならない。このため、作業部調整機構は、このような搬送期間における位置姿勢の修正のために、さらに大きな駆動力および保持力を有している必要がある。もちろん、作業部調整機構は、複雑かつ繊細な制御過程によって、その動作を能動的に制御しなければならず、ハードウェア的に生じるコストアップに加えて、ソフトウェア的なコストが増大するのを回避することができない。

一方、特許文献２のフローティング装置も、アームの最先端の関節と吸着ハンドとの間に配置されている。このため、重量の大きなハンドの部位を支持する必要から、例えばフローティング装置の各部に充分な剛性が求められ、これによりアーム先端部が大型化し、重量が重くなる問題がある。このため、特許文献２の構造でも、アーム先端部の質量増大に応じてアーム各部の駆動力を増加させる必要があり、また、ワークの位置姿勢がアーム先端部の質量に影響されて安定しなくなる可能性がある。

さらに、特許文献２のフローティング装置は、能動的な駆動手段を有しておらず、引張りばねの張力のみによって（例えばワーク）の中立位置が保持される。従って、ワークを含むアーム先端部の質量と引張りばねの張力のバランスによっては却って位置姿勢の誤差や振動を招き、ワークの位置姿勢の制御に時間がかったり、ワークの脱落、放出を招きかねない問題がある。

本発明の課題は、以上に鑑み、駆動手段を必要とせず、アーム先端部でヒステリシスロスなどによって発生する位置姿勢誤差や振動を低減でき、またその緩衝機能を必要に応じて無効にできる緩衝機構を備えたロボット装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、ワークをフィンガ部によって把持する把持装置と、前記把持装置の位置および姿勢を制御するロボットアームと、前記把持装置および前記ロボットアームを制御する制御装置とを備えたロボット装置において、前記フィンガ部は、前記ロボットアームに対する前記ワークの位置または姿勢の少なくとも一自由度を調整する複数の主フィンガと、少なくとも前記主フィンガの１つの先端に可動支持された副フィンガと、前記主フィンガと前記副フィンガとの間に配置され、弾性部材によって前記副フィンガを前記ワークの把持方向へ付勢するフローティング機構と、を備えた構成を採用した。

あるいはさらに、前記フィンガ部により前記ワークを把持する際、前記制御装置が、前記フィンガ部の前記主フィンガの開閉状態を制御して、前記フローティング機構の前記弾性部材を圧縮し、前記主フィンガと前記副フィンガとがリジッドに結合された第１の状態と、前記フローティング機構の前記弾性部材を介して前記副フィンガが前記主フィンガに対して弾性支持された第２の状態と、のいずれかに切り換えて、前記フィンガ部による前記ワークの把持状態を制御する構成を採用した。

上記構成によれば、主フィンガ、フローティング機構を介して可動支持された副フィンガから成る構成を採用している。このため、ロボットアームによりワークを操作する際、駆動手段を必要とせず、アーム先端部でヒステリシスロスなどによって発生する寸法誤差や位置姿勢誤差や振動を低減することができる。また、主フィンガの開閉状態を制御することによりフローティング機構の動作を制御し、第１および第２の把持状態を切り換える構成によれば、フローティング機構の緩衝機能を必要に応じて無効にすることができる。

本発明によれば、主フィンガ、フローティング機構を介して可動支持された副フィンガから成る構成によって、ロボットアームでワークを取り扱う際、寸法誤差や位置姿勢誤差や振動を低減することができ、安定した高速なワーク組付け作業が行える。また、把持装置のフィンガ部より先にフローティング機構を設けるため、フローティング機構よりも先の荷重が小さくて済む。また、主フィンガの開閉状態を制御することによりフローティング機構の動作を制御することができ、フローティング機構そのものを制御するための独立した駆動源も必要としない。以上の理由により、機構は小型軽量に構成でき、簡単安価に製造できる。

把持装置によってワークを把持して搬送する場合などには、上記の第１の（リジッドな）把持状態を選択できる。この場合、弾性部材を圧縮し、強い把持力でワークを把持して搬送することができ、ロボットアームの移動の加速、減速によりワークが把持ズレを起こしたりや落下したりすることを防止できる。また、ワークを取付あるいは位置決めする所定の位置近傍では、上記の第２の（弾性的な）把持状態を選択できる。この場合、副フィンガが主フィンガに対し弾性支持され、ワークの位置、姿勢が調整可能な状態に切換えられ、安定した高速なワーク取付作業が行える。

本発明の実施例１に係るロボット装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るロボット装置において、（ａ）はフィンガ開放状態、（ｂ）はワーク把持準備状態、（ｃ）はワーク把持直前状態、（ｄ）はワーク把持状態を示した説明図である。 本発明の第１実施形態に係るロボット装置において、（ａ）はワーク搬送状態、（ｂ）はワークの組付調整開始の状態、（ｃ）はワークの組付調整を完了した状態、（ｄ）はアームの組付誤差によりハンドが位置ズレした状態を示した説明図である。 本発明の第１実施形態に係るロボット装置において、（ａ）はハンドがワークを開放した状態、（ｂ）ワークの取付けを終了しアームが退避した状態を示した説明図である。 本発明の実施例２に係るロボット装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施例２に係るロボット装置において、（ａ）はフィンガ開放状態、（ｂ）はワーク把持準備状態、（ｃ）はワーク把持直前状態、（ｄ）はワーク把持状態を示した説明図である。 本発明の実施例２に係るロボット装置において、（ａ）はワーク搬送状態、（ｂ）はワークの組付調整開始の状態、（ｃ）はワークの組付調整を完了した状態、（ｄ）はアームの組付誤差によりハンドが位置ズレした状態、を示した説明図である。 本発明の実施例２に係るロボット装置において、（ａ）はハンドがワークを開放した状態、（ｂ）ワークの取付けを終了しアームが退避した状態を示した説明図である。 本発明を採用したロボットシステムの全体構成例を示した説明図である。 本発明を採用したロボットシステムの制御系の構成例を示した説明図である。 本発明を採用したロボットシステムのロボット制御の流れを示したフローチャート図である。

以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。

後述の実施例１および２に示す構成を適用可能なロボットシステムの構成について、図９、図１０に基づいて詳細に説明する。図９は、本発明を採用したロボット装置を含むロボットシステムの全体構成を、また、図１０は図９の装置の制御系（ロボット制御装置）の構成を示している。

図９に示す、ロボット装置１００は例えば産業用ロボットである。図９のロボット装置１００は、ワーク１０１の組み立て等の作業を行うロボット装置１００、ロボット装置１００を制御する制御装置２００、制御装置２００に接続されたティーチングペンダント３００を含む。ロボット装置１００は、多関節ロボットアーム（以下「ロボットアーム」という）３と、このロボットアーム３の先端に接続されたエンドエフェクタであるロボットハンド１１０と、を有する。

図９のロボットアーム３は、例えば垂直多関節型のロボットアームであり、作業台に固定されるベース部（基端リンク）３ｃ上に変位や力を伝達する複数のリンクを複数の関節Ｊ１〜Ｊ６で旋回または回転可能に互いに連結して成る。ロボットアーム３の各関節Ｊ１〜Ｊ６は、サーボモータおよびこのサーボモータの出力を減速する例えば波動歯車機構から減速機などにより構成された駆動部（不図示）を内蔵する。この駆動部には、各関節Ｊ１〜Ｊ６について必要なトルクの大きさに合わせて適切な出力のものが用いられる。後述する制御系（制御装置２００）は、各関節Ｊ１〜Ｊ６を回転駆動することにより、その姿勢（角度）を制御する。これにより、ロボットアーム３の基準位置（たとえばロボットハンド１１０が装着されるフランジ面中心など）を所望の位置姿勢に制御することができる。

ロボットアーム３の先端部のリンク３ｄには、ワーク１０１を取り扱うエンドエフェクタ（ツール）の一例として把持装置、例えばロボットハンド１１０が装着される。ロボットハンド１１０は、ワーク１０１を把持するフィンガ部９０を有する。このフィンガ部９０は、後述の各実施例に示す構造では、主フィンガ（９）および副フィンガ（１０）から構成される。また、フィンガ部９０には、ワーク１０１の把持力（ないしその応力（反力））を検出する力覚センサ（不図示）が設けることができる。

ティーチングペンダント３００は制御装置２００に接続可能に構成され、制御装置２００に接続された際に、ロボットアーム３やロボットハンド１１０を駆動制御する指令を制御装置２００に送信できるよう構成されている。ティーチングペンダント３００はロボット操作装置の一例である。「ティーチングペンダント」のような呼称が用いられる製品の多くは、ロボット装置１００の設置環境において、ロボット装置１００の動きを監視しつつ指令を送り、ロボット装置１００の各部を操作できるよう構成される。なお、ロボット操作装置としては、その他にもオフライン環境でロボット制御プログラムを入力、ないし編集するような制御端末が用いられる場合がある。

制御装置２００は、図１０に示すように、例えば汎用マイクロプロセッサなどから成るＣＰＵ６０１を中心として構成される。図１０のように、制御装置２００は、例えばＣＰＵ６０１と、データを一時的に記憶するＲＡＭ６０３と、各部を制御するためのロボット制御プログラムを記憶するＲＯＭ６０２と、インターフェース回路６０４、６０５から構成することができる。

ＲＯＭ６０２は、後述のようなトルク制御を含むロボット制御プログラムを記憶するコンピュータ（ＣＰＵ６０１）により読み取り可能な記録媒体に相当する。ＣＰＵ６０１は、例えばＲＯＭ６０２に格納されたロボット制御プログラムを実行することにより、後述のようなフィンガ制御（図１１）を含むロボット制御を実行する。このロボット制御については、後述の実施例３で詳細に説明する。

なお、ＲＯＭ６０２の一部は、Ｅ（Ｅ）ＰＲＯＭのような書き換え可能な不揮発領域により構成できる。その場合、不図示のフラッシュメモリや光ディスクのようなコンピュータ読み取り可能な記録媒体や、ネットワークなどを介して取得したロボット制御プログラムを新たに上記書き換え可能な不揮発領域にインストールすることができる。また、上記書き換え可能な不揮発領域に格納されているロボット制御プログラムは、上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体や、ネットワークなどを介して取得したデータによって更新することもできる。

制御装置２００は、上記の各関節Ｊ１〜Ｊ６の動作に要求される要求電力を不図示の電源から各関節の駆動部に供給することにより、ロボット装置１００の各部、特にロボットアーム３やロボットハンド１１０の位置、姿勢を制御するロボット制御を実行する。その場合、制御信号の入出力には、インターフェース６０５が用いられる。なお、図１０では、各関節Ｊ１〜Ｊ６の駆動部を代表する構成部材として、モータ１１２を示してある。このモータ１１２は、後述のロボットハンド１１０のフィンガ部９０を駆動するモータ２（２２）を含む。

また、インターフェース６０５には、知覚系１１３が接続されている。この知覚系１１３として示したブロックには、例えば上述のフィンガ部９０に設けた力覚センサやフィンガ部９０の制御位置を検出するエンコーダが含まれる。また、知覚系１１３には、関節Ｊ１〜Ｊ６の駆動力を検出するエンコーダ、トルクセンサなどが含まれていてもよい。あるいは、知覚系１１３には、ロボット装置１００の近傍に配置されたデジタルカメラなどからなる視覚（ヴィジョン）系が含まれていてもよい。知覚系１１３は、例えばロボット装置１００の特定部位（上記の基準位置）の位置、姿勢を上記エンコーダの出力や、カメラの撮影画像を介して取得するために用いられる。また、上記の力覚センサや、トルクセンサなどを用いてフィンガ部９０や各関節Ｊ１〜Ｊ６の駆動力を取得することができる。上記のように、知覚系１１３によって取得（知覚）されたロボット装置１００の現在の駆動状態に関するインターフェース６０５を介してＣＰＵ６０１にフィードバックされる。ＣＰＵ６０１は、この（知覚）情報を利用して、各関節Ｊ１〜Ｊ６やフィンガ部９０の駆動量を制御するロボット制御を行うことができる。

また、ＣＰＵ６０１は、インターフェース回路６０４を介してティーチングペンダント３００からの指令を入力し、この指令に応じて上記各部の動作を制御するロボット制御を行う。あるいは、ＣＰＵ６０１は、他のプログラム端末などから供給され、ＲＡＭ６０３などに記憶されているロボット制御プログラムの内容に応じて上記各部の動作を制御することもできる。ロボット装置１００は、入力された設定等に従って、制御装置２００がロボットアーム３の各関節Ｊ１〜Ｊ６を動作させ、ロボットハンド１１０を任意の位置および姿勢に移動させることができる。例えば、任意の位置及び姿勢において、フィンガ部９０に作用する反力を知覚系１１３の力覚センサ（不図示）で検出しながらフィンガ部９０を駆動するモータ（後述の２、２２）を制御する。これによりロボットハンド１１０でワーク１０１を把持し、組み立て作業などを行うことができる。

図１は、本実施例において、上記ロボット装置のロボットアーム３の先端部、特にロボットハンド１１０に適用可能な構成を示している。また、図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）は、特に図１のロボットハンド１１０でワーク１０１を取り扱う際のフィンガ部９０（主フィンガ９および副フィンガ１０）の動作の様子を示している。

図１に示すロボットハンド１１０は、上述のロボットアーム３の先端のリンク３ｄの最先端部３ｅに装着される。ロボットハンド１１０は、リンク３ｄの最先端部３ｅに固定的に装着されるものであってもよく、また、適当な着脱機構を介して着脱可能であってもよい。

図１のロボットハンド１１０では、ハンド基台１の後部（アーム側）にモータ２が装着されている。本実施例では、モータ２は、例えば最先端部３ａに接続されるロボットハンド１１０の部位の剛性を確保するフレームの役割も持つ。また、構成部材の着脱に関して言えば、ハンド基台１より図１の下方に示したフィンガ部９０の部位が着脱自在に構成されていてもよい。以下に示すフィンガ部９０を構成する各部位は、金属や樹脂など、製品仕様を満足する適当な材料から構成される。

モータ２のモータ回転軸４はハンド基台１を貫通し反対側に突出し、先端にピニオンギア５が取り付けられている。ハンド基台１には、２本のリニアガイドレール６、６が対向して配置され、各リニアガイドレール６、６には例えば鋼球などにより支持されたリニアガイド７、７がそれぞれ配置され、各リニアガイドレール６、６に沿って自由に移動可能となっている。

各リニアガイド７、７には、ラックギア８、８が設けられ、各ラックギア８、８のギア部にピニオンギア５のギア部が噛み合い、モータ２の回転駆動によりラックギア８、８は直線作動する。この噛合状態によって、ラックギア８、８はモータ２の回転駆動により互いに逆方向に直線作動する。

フィンガ部９０は、ロボットアーム３に対するワーク１０１の位置または姿勢の少なくとも一自由度を調整する複数の主フィンガ９と、先端に可動支持された副フィンガ１０を備えている。

図１の構成では、各ラックギア８、８の先端に２本の主フィンガ９、９が装着されている。この構成において、モータ２を回転駆動すると、その回転方向に応じてラックギア８、８を介して主フィンガ９、９が平行に開方向、または閉（ワーク１０１の把持方向）方向に作動する。

本実施例では、主フィンガ９、９の先端には、それぞれ副フィンガ１０、１０が開閉方向に直動可能に支持されている。本実施例では、副フィンガ１０、１０は主フィンガ９、９に対してワーク１０１の把持方向に平行に直動可能に支持される。なお、後述の機能（例えば緩衝機能）を実現するためには少なくとも主フィンガ９の１つの先端に副フィンガ１０を設ければよい。本実施例の副フィンガ１０、１０は、主フィンガ９、９を貫通する軸状部分の先端に、それよりも大きな径を有する、１１、１２で示したストッパ部位が設けられている。これらストッパ部位は、開放側ストッパ１１、および閉鎖側ストッパ１２である。

開放側ストッパ１１、１１、および閉鎖側ストッパ１２、１２は、副フィンガ１０、１０中央の軸状部分より径の大きな例えば円盤状の部材であって、特に開放側ストッパ１１、１１の端面は、ワーク把持部１４、１４を構成する。ワーク把持部１４、１４（ないし開放側ストッパ１１、１１）の形状や材質は任意であって、取り扱うワーク１０１の物性や形状に応じた構造とすることができる。

主フィンガ９、９と副フィンガ１０、１０との間、特に主フィンガ９、９と、開放側ストッパ１１、１１の間には、圧縮コイルバネ１３、１３が弾装してある。これにより、常時、副フィンガ１０、１０は、主フィンガ９、９の閉鎖方向（ワークの把持方向）へ付勢力を受ける。なお、図２（ａ）などに断面を示すように、圧縮コイルバネ１３、１３の径より僅かに大きな径の円筒断面の凹部を穿ち、圧縮コイルバネ１３、１３の軸状部分とともに圧縮コイルバネ１３、１３の保持位置を規制するよう構成することができる。

副フィンガ１０、１０は、開放側ストッパ１１、１１および閉鎖側ストッパ１２、１２が主フィンガ９、９とそれぞれ当接することにより開放位置（例えば図２（ａ））、または閉鎖位置（例えば図２（ｄ））に位置規制される。

上記のような構造により、主フィンガ９、９に対して副フィンガ１０、１０が可動支持される。この圧縮コイルバネ１３、１３（弾性部材）は、主フィンガ９、９と副フィンガ１０、１０との間に配置され、前記副フィンガを前記ワークの把持方向へ付勢するフローティング機構を構成する。あるいは、このフローティング機構は、圧縮コイルバネ１３、１３（弾性部材）と、主フィンガ９、９に対する副フィンガ１０、１０の上記の可動支持機構によって構成される、と考えてもよい。

図２〜図４は、図１に示したフィンガ部９０を有するロボット装置１００によって載置面１０３上のワーク１０１を把持し、移動して、ワーク組付面１０２上に設けられた凹部１０１ａ（例えばワーク１０１の組み付け位置）に装着する動作を示している。図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）は、副フィンガ１０、１０の動作の理解を容易にするため、断面図に準じた様式の図示としてある。

図２において、（ａ）はフィンガ開放状態、（ｂ）はワーク把持準備状態、（ｃ）はワーク把持直前状態、（ｄ）はワーク把持状態をそれぞれ示している。また、図３において、（ａ）はワーク搬送状態、（ｂ）はワークの組付調整開始の状態、（ｃ）はワークの組付調整を完了した状態、（ｄ）はアームの組付誤差によりハンドが位置ズレした状態をそれぞれ示している。また、図４において、（ａ）はハンドがワークを開放した状態、（ｂ）ワークの組付けを終了しアームが退避した状態をそれぞれ示している。

図２（ａ）は、ロボットシステムが作動開始し、フィンガ部９０がワーク１０１を把持するため開放状態となっている状態である。各リニアガイド７、７はモータ２の駆動により開放側（ワーク開放側）に移動され、主フィンガ９は最大に開いた状態となっている。この状態では、副フィンガ１０、１０は、圧縮コイルバネ１３、１３のバネ付勢により閉鎖側（ワークの把持方向）へスライドする。そして、閉鎖側ストッパ１２、１２が主フィンガ９、９に当接して、この位置に副フィンガ１０、１０が位置決めされている。

続いて、図２（ｂ）のように、ロボットアーム３の各部の姿勢制御を介して、ワーク１０１が置かれたワーク載置面１０３上にロボットアーム３を移動させる。ロボットハンド（１１０）の主フィンガ９および副フィンガ１０から成るフィンガ部（９０）は、ワーク１０１のほぼ直上で把持準備状態となっている。副フィンガ１０、１０の位置決め状態は、図２（ａ）と同様である。

続いて、図２（ｃ）のようにロボットアーム３の各部の姿勢制御を介して、ワーク１０１が置かれたワーク載置面１０３上に、ロボットアーム３によりロボットハンド（１１０）の主フィンガ９および副フィンガ１０から成るフィンガ部（９０）を下降させる。この状態では、副フィンガ１０、１０の先端のワーク把持部１４、１４がワーク１０１のほぼ側方に位置するよう、ロボットハンド（１１０）を下降させている。この状態は、ワーク１０１の把持直前状態である。

続いて、図２（ｄ）に示すようにフィンガ部９０によってワーク１０１を把持する。ここでは、モータ２の駆動により各リニアガイド７、７を閉鎖方向に作動させる。これにより、主フィンガ９、９は閉鎖方向（ワーク把持方向）に作動する。そして、ワーク把持部１４、１４がワーク１０１に当接し、副フィンガ１０、１０は圧縮コイルバネ１３、１３のバネ付勢に抗して開放側へスライドする。この時、ピニオンギア５、ラックギア８、８を介して伝達されるモータ２の駆動力（把持力）は、圧縮コイルバネ１３、１３を圧縮して、開放側ストッパ１１、１１が主フィンガ９、９に当接する状態となるように調節される。なお、この把持状態を形成するモータ２の駆動力（把持力）の制御には、知覚系１１３（図１０）に含まれるセンサ類（不図示）によって検出したモータ２（図１０ではモータ１１２）の状態に関する情報をフィードバックして利用することができる。このフィードバック情報としては、例えば、知覚系１１３に含まれるモータ２のトルクや回転量（角）を検出するトルクセンサや位置センサによって検出した情報を用いることができる。

図２（ｄ）のワーク把持状態は、圧縮コイルバネ１３、１３が圧縮され、副フィンガ１０、１０のワーク把持部１４、１４がワーク１０１に当接した主フィンガ９、９と副フィンガ１０、１０とがリジッドに結合された第１の状態である。このリジッドな把持状態（第１の状態）は、上記のモータ２の制御によって、モータ２の駆動力を調節することにより維持される。この状態では、主フィンガ９、９と副フィンガ１０、１０とはとがリジッドに結合された状態であり、両者は一体となってワーク１０１を強い把持力で剛性把持する。

一方、図２（ａ）〜（ｃ）の状態は、上記のフローティング機構を構成する圧縮コイルバネ１３、１３（弾性部材）を介して、副フィンガ１０、１０が主フィンガ９、９に対して弾性支持（浮動支持）された第２の状態（開放状態）に相当する。

そして、本実施例では、上記の第１の状態（ワーク把持状態）または、第２の状態（開放状態）は、フィンガ部９０の駆動源であるモータ２の駆動力のみによって制御され、例えば、特許文献１におけるような独立した駆動源を用いる必要がない。

さらに、図２（ｄ）の状態から、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにワーク１０１の操作を続けることができる。

図３（ａ）は、ワーク搬送状態を示したもので、図２（ｄ）の状態からワーク１０１を把持したままロボットアーム３によりハンドが上昇停止し、目標位置にワーク１０１の搬送を開始する。この時のモータ２の駆動力は図２（ｄ）とほぼ同じ状態を維持するよう制御する。

ここで、特に図３（ａ）のワーク把持状態は、主フィンガ９、９と副フィンガ１０、１０とがリジッドに結合されたリジッドな把持状態（第１の状態）である。このリジッドな把持状態は、モータ２の把持力によって維持することができる。そしてこのリジッドな把持状態では、例えばロボットアーム３を上下左右に移動させても、フローティング機構の圧縮コイルバネ１３、１３は不要な振動を生じることがない。また、ワーク１０１の把持位置は、副フィンガ１０、１０のストッパ（１０、１１）と主フィンガ９、９の位置関係により定まる正確な位置に制御することができる。

なお、図２（ａ）以降のロボットアーム３の制御に関しては、例えば知覚系１１３に設けたカメラなどの視覚（ヴィジョン）系によって撮影した撮影画像を用いて、ロボットアーム３、ロボットハンド１１０の各部の位置姿勢を制御することができる。

図３（ｂ）は、ワーク１０１の組付開始の状態を示しており、ここでは、ロボットアーム３によって、ワーク１０１を把持したロボットハンド１１０を下降させる。そして、ワーク１０１がワーク組付面１０２に接する位置で停止させる。

その後、ワーク１０１をワーク組付面１０２の凹部１０１ａ（組付け部）に装着する時、圧縮コイルバネ１３、１３（弾性部材）を用いたフローティング機構を利用して、例えば図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示すような制御を行うことができる。

まず、図３（ｂ）〜（ｃ）では、モータ２を圧縮コイルバネ１３、１３の付勢よりも弱い把持力となるように駆動する。これにより、主フィンガ９、９は開放方向に作動する。一方、圧縮コイルバネ１３、１３の付勢力により副フィンガ１０、１０はワーク把持方向に作動し、圧縮コイルバネ１３、１３の付勢力がその伸張により低下してモータ２の弱い把持力とバランスする位置で停止する。

この状態では、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように副フィンガ１０、１０の開放側ストッパ１１、１１、および閉鎖側ストッパ１２、１２と主フィンガ９、９との間に間隔を生じる。このため、ワーク１０１は圧縮コイルバネ１３、１３の付勢力に抗する力をかければ左右に動かすことが可能な弾性把持状態（フローティング状態）となる。本実施例では、図３（ｂ）の状態から右方向のワーク１０１の組付位置（凹部１０１ａ）に落し込むよう、ロボットアーム３の位置姿勢を制御し、ワーク１０１を移動させる。このワーク移動についても、知覚系１１３で得た情報（例えばカメラなどから得た撮影画像、ないしその画像認識結果）などをフィードバックする制御を行うことができる。

例えば、ワーク１０１を図３（ｂ）の位置から図中右方へ移動させると、図３（ｃ）のようにワーク１０１がワーク組付面１０２の凹部１０１ａ（組付け部）に落し込まれる。この時、好ましくは、例えば知覚系１１３からのフィードバックを利用しつつ、ワーク１０１をワーク組付面１０２に摺動させつつ、図中右方へ移動するよう、ロボットアーム３の位置姿勢を制御する。そして、この時、ロボットアーム３の位置姿勢の制御の誤差や、ワーク１０１や凹部１０１ａ（組付け部）の寸法（位置）誤差などがあっても、圧縮コイルバネ１３、１３（弾性部材）によるフローティング支持によって、その誤差を吸収することができる。

例えば、図３（ｄ）に示すように、ロボットアーム３の制御誤差などによって、凹部１０１ａ（組付け部）よりもワーク１０１が図中右方に行き過ぎたような状況においても、フローティング支持によって位置（姿勢）制御の誤差を吸収することができる。即ち、図３（ｄ）のように、ロボットアーム３およびロボットハンド１１０が右方に行き過ぎてしまっても、圧縮コイルバネ１３、１３が伸張および圧縮して動きおよび力を吸収し、副フィンガ１０、１０はワーク１０１を安定して保持することができる。

この時、もし、副フィンガ１０、１０がなく、主フィンガ９、９により剛性的（リジッド）にワーク１０１を把持する構造では、位置姿勢の誤差によってはワーク１０１やロボットアーム３、ロボットハンド１１０などの各部に無理な応力がかかる可能性がある。これにより、ワーク１０１の変形や破損、ロボット装置１００の各部に故障を生じる可能性がある。しかしながら、本実施例では、上記の圧縮コイルバネ１３、１３（弾性部材）を用いたフローティング機構によって、上記のような位置姿勢の制御誤差、ないしはそれにより生じる無理な応力などを吸収することができ、上記のような問題を生じない。

その後、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ロボットハンド１１０から凹部１０１ａに落し込んだワーク１０１を開放し、ロボットハンド１１０を上方に退避させることができる。

図４（ａ）では、（例えば図３（ｄ）の状態から）モータ２によって各リニアガイド７、７を開放側（外側）に移動させ、主フィンガ９、９を最大に開いた状態に制御している。この時、副フィンガ１０、１０のワーク把持部１４、１４はワーク１０１から離間した状態となっている。この状態では、図２（ａ）と同様に、副フィンガ１０、１０が圧縮コイルバネ１３、１３の付勢力により閉鎖方向（ワーク把持方向）へスライドする。そして、副フィンガ１０、１０は、閉鎖側ストッパ１２、１２が主フィンガ９、９に当接することにより位置決めされた状態となる。上記のようにワーク１０１の組付けを終了した後、図４（ｂ）に示すように、ロボットアーム３を上方に退避させることができる。

上記のように本実施例では、主フィンガ、フローティング機構を介して可動支持された副フィンガから成る構成を採用している。このため、ロボットアームによりワークを操作する際、駆動手段を必要とせず、アーム先端部でヒステリシスロスなどによって発生する寸法誤差や位置姿勢誤差や振動を低減することができる。また、主フィンガの開閉状態を制御することによりフローティング機構の動作を制御し、第１および第２の把持状態を切り換える構成によれば、フローティング機構の緩衝機能を必要に応じて無効にすることができる。

本発明によれば、主フィンガ、フローティング機構を介して可動支持された副フィンガから成る構成によって、ロボットアームでワークを取り扱う際、寸法誤差や位置姿勢誤差や振動を低減することができ、安定した高速なワーク組付け作業が行える。また、把持装置のフィンガ部より先にフローティング機構を設けるため、フローティング機構よりも先の荷重が小さくて済む。また、主フィンガの開閉状態を制御することによりフローティング機構の動作を制御することができ、フローティング機構そのものを制御するための独立した駆動源も必要としない。以上の理由により、機構は小型軽量に構成でき、簡単安価に製造できる。

把持装置によってワークを把持して搬送する場合などには、上記の第１の（リジッドな）把持状態を選択できる。この場合、弾性部材を圧縮し、強い把持力でワークを把持して搬送することができ、ロボットアームの移動の加速、減速によりワークが把持ズレを起こしたりや落下したりすることを防止できる。また、ワークを取付あるいは位置決めする所定の位置近傍では、上記の第２の（弾性的な）把持状態を選択できる。この場合、副フィンガが主フィンガに対し弾性支持され、ワークの位置、姿勢が調整可能な状態に切換えられ、安定した高速なワーク取付作業が行える。

なお、主フィンガ９と副フィンガ１０との間に配置される弾性部材の仕様を変えることにより、弾性把持時の把持力を様々に変更することが可能で様々な重量のワークに対応することもできる。以上の説明では、主フィンガ９、９および副フィンガ１０、１０が２本で１組となっている構成を示したが、把持装置としてのフィンガ部９０はこれよりも多い数の主フィンガ９、９（…）ないしは副フィンガ１０、１０（…）を用いる構成であってもよい。

また、以上の説明では、複数の主フィンガ９、９（…）の全てに副フィンガ１０、１０（…）を可動支持する構成を示した。しかしながら、上記の第１および第２の把持状態を形成するためには、必ずしも複数の主フィンガ９、９（…）の全てに副フィンガ１０、１０（…）を可動支持する必要はない。例えば、上記構成において、主フィンガ９、９の片側の副フィンガ１０を省略し、その側の主フィンガ９を反対側の副フィンガと協働可能な形状とした構成においても、上記の第１および第２の把持状態を形成することができる。即ち、複数の主フィンガ９の少なくとも１つの先端に副フィンガ１０が可動支持される構成であれば、上記の第１および第２の把持状態を形成することができる。

以上の実施例１では、副フィンガ１０、１０の可動支持機構は、主フィンガ９、９に対して副フィンガ１０、１０がワーク把持方向にほぼ平行に直動可能に支持されるよう構成されていた。しかしながら、主フィンガ９、９に対する副フィンガ１０、１０の可動支持機構は、揺動支持機構によって構成されていてもよい。以下に示すように、本実施例２では、副フィンガ（３０）が主フィンガ（２９）に対してワーク１０１の把持方向に揺動可能に支持される。

図５は、本実施例のロボットハンド１１０の構成を示しており、その図示の様式は実施例１の図１と同様である。上記の実施例１では、ロボットハンド１１０の構成部材の参照符号には１〜１０番台の参照符号を用いていたが、本実施例では２０〜３０番台の参照符号を用いている。

図５は、本実施例において、上記ロボット装置のロボットアーム３の先端部、特にロボットハンド１１０に適用可能な構成を示している。図５に示すロボットハンド１１０は、上述のロボットアーム３の先端のリンク３ｄの最先端部３ｅに装着される。ロボットハンド１１０は、リンク３ｄの最先端部３ｅに固定的に装着されるものであってもよく、また、適当な着脱機構を介して着脱可能であってもよい。

図５において、モータ２２から図中下方の主フィンガ２９、２９までの構成は、例えば主フィンガ２９、２９の形状や副フィンガ３０、３０の支持機構を除いてほぼ図１のロボットハンド１１０とほぼ同様である。ハンド基台２１に装着されたモータ２２のモータ回転軸２４はハンド基台２１を貫通し反対側に突出し、先端にピニオンギア２５が取り付けられている。ハンド基台２１には、リニアガイドレール２６、２６が対向して配置され、各リニアガイドレール２６、２６には例えば鋼球により支持されたリニアガイド２７、２７が配置される。これにより、リニアガイド２７、２７は、リニアガイドレール２６、２６に沿って移動可能に支持される。

リニアガイド２７、２７には、ラックギア２８、２８が設けられ、ラックギア２８、２８はピニオンギア２５と噛合しており、モータ２２の回転駆動によりラックギア２８、２８が直線作動する。ラックギア２８、２８の先端には、それぞれ主フィンガ２９、２９が取り付けられ、ラックギア２８、２８の直線作動により平行に開閉作動する。

本実施例でも、 フィンガ部９０は、ロボットアーム３に対するワーク１０１の位置または姿勢の少なくとも一自由度を調整する複数の主フィンガ２９と、先端に可動支持された副フィンガ３０を備えている。

図５の構成では、主フィンガ２９、２９には、副フィンガ３０、３０がそれぞれ回転軸３１、３１を介して回動可能に可動支持されている。副フィンガ３０、３０は、例えばＬ字状に形成された主フィンガ２９、２９の下部に設けた溝状のスロット内で揺動するよう規制されている。例えばこのスロットの回転軸３１、３１より下部の内壁は副フィンガ３０、３０の閉鎖側ストッパ３３、３３として機能する。また、主フィンガ２９、２９の上部外側には、金属材料などからボタン形状に形成された開放側ストッパ３２、３２が配置されている。副フィンガ３０、３０の揺動位置は、上記の閉鎖側ストッパ３３、３３および開放側ストッパ３２、３２により閉鎖方向および開放方向にそれぞれ位置規制される。

副フィンガ３０、３０の先端はワーク把持部３５、３５として形成されている。副フィンガ３０、３０はほぼ全体がＬ字状に形成されているが、例えば特にワーク把持部３５、３５の材質や形状はワークの物性や形状に応じて任意に設計変更可能である。副フィンガ３０、３０の上部内側と、主フィンガ２９、２９の外側の間には、それぞれ圧縮コイルバネ３４、３４を弾装し、これら圧縮コイルバネ３４、３４により副フィンガ３０、３０が閉鎖方向にバネ付勢されている。なお、副フィンガ３０、３０の上部内側と、主フィンガ２９、２９の外側に圧縮コイルバネ３４、３４内部と係合する突起（図示省略）を設けて圧縮コイルバネ３４、３４の脱落を防止することができる。

上記のような副フィンガ３０、３０の可動支持機構は、実施例１のものがワーク把持方向に沿って直動するように構成されているのに対して、本実施例では副フィンガ３０、３０がワーク把持ないし開放方向に揺動する点を除き、機能的には同等である。

図５に示したロボットハンド１１０は、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）、（ｂ）のように動作させることができる。図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）、（ｂ）は、上述の実施例における図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ相当する。図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）、（ｂ）は、副フィンガ１０、１０の動作の理解を容易にするため、断面図に準じた様式の図示としてある。

図６において、（ａ）はフィンガ開放状態、（ｂ）はワーク把持準備状態、（ｃ）はワーク把持直前状態、（ｄ）はワーク把持状態をそれぞれ示している。また、図７において、（ａ）はワーク搬送状態、（ｂ）はワークの組付調整開始の状態、（ｃ）はワークの組付調整を完了した状態、（ｄ）はアームの組付誤差によりハンドが位置ズレした状態それぞれ示している。また、図８において、（ａ）はハンドがワークを開放した状態、（ｂ）ワークの組付けを終了しアームが退避した状態をそれぞれ示している。

図６（ａ）は、ロボットシステムが作動開始し、フィンガ部９０がワーク１０１を把持するため開放状態となっている状態である。リニアガイド２７、２７はモータ２２の駆動により開放側（外側）に移動され、主フィンガ２９、２９は最大に開いた状態である。副フィンガ３０、３０は、圧縮コイルバネ３４、３４のバネ付勢により回転軸３１を中心にバネ付勢により閉鎖側（ワークの把持方向）に回動し、閉鎖側ストッパ３３、３３が副フィンガ３０、３０に当接している。図６（ａ）のように、主フィンガ２９、２９により副フィンガ３０、３０に把持力を加えていなければ、図示の位置で副フィンガ３０、３０が位置決めされる。

続いて、図６（ｂ）のように、ロボットアーム３の各部の姿勢制御を介して、ワーク１０１が置かれたワーク載置面１０３上にロボットアーム３を移動させる。ロボットハンド（１１０）の主フィンガ２９および副フィンガ３０から成るフィンガ部（９０）は、ワーク１０１のほぼ直上で把持準備状態となっている。副フィンガ３０、３０の位置決め状態は、図６（ａ）と同様である。

続いて、図２（ｃ）のようにロボットアーム３の各部の姿勢制御を介して、ワーク１０１が置かれたワーク載置面１０３上に、ロボットアーム３によりロボットハンド（１１０）の主フィンガ２９および副フィンガ３０から成るフィンガ部（９０）を下降させる。この状態では、副フィンガ３０の先端のワーク把持部３５、３５がワーク１０１のほぼ側方に位置するよう、ロボットハンド（１１０）を下降させている。この状態は、ワーク１０１の把持直前状態である。

続いて、図６（ｄ）に示すようにフィンガ部９０によってワーク１０１を把持する。モータ２２の駆動により各リニアガイド２７、２７を閉鎖方向に作動させる。これにより、主フィンガ２９、２９は閉鎖方向（ワーク把持方向）に揺動する。そして、ワーク把持部３５、３５がワーク１０１に当接し、副フィンガ３０、３０は、圧縮コイルバネ３４、３４のバネ付勢に抗して開放側へ揺動する。そして、開放側ストッパ３２、３２が副フィンガ３０、３０に当接し、この位置で副フィンガ３０、３０が固定される。この状態から、さらにモータ２２が駆動すれば、主フィンガ２９と副フィンガ３０とは一体となって閉鎖作動することになり、ワーク把持部３５、３５はワーク１０１を強い把持力で剛性把持する。

モータ２２の駆動力（把持力）は、圧縮コイルバネ３４、３４を圧縮して、開放側ストッパ３２、３２が副フィンガ３０、３０に当接する状態となるように調節される。なお、この把持状態を形成するモータ２２の駆動力（把持力）の制御には、知覚系１１３（図１０）に含まれるセンサ類（不図示）によって検出したモータ２２（図１０ではモータ１１２）の状態に関する情報をフィードバックして利用することができる。このフィードバック情報としては、例えば、知覚系１１３に含まれるモータ２２のトルクや回転量（角）を検出するトルクセンサや位置センサによって検出した情報を用いることができる。

図６（ｄ）のワーク把持状態は、圧縮コイルバネ３４、３４が圧縮されて、主フィンガ２９、２９と副フィンガ３０、３０とがリジッドに結合された第１の状態である。このリジッドな把持状態（第１の状態）は、上記のモータ２２の制御によって、モータ２２の駆動力を調節することにより維持される。この状態では、主フィンガ２９、２９と副フィンガ３０、３０とはとがリジッドに結合された状態であり、両者は一体となってワーク１０１を強い把持力で剛性把持する。

一方、図６（ａ）〜（ｃ）の状態は、上記のフローティング機構を構成する圧縮コイルバネ３４、３４（弾性部材）を介して、副フィンガ３０、３０が主フィンガ２９、２９に対して弾性支持（浮動支持）された第２の状態（開放状態）に相当する。

そして、本実施例においても、上記の第１の状態（ワーク把持状態）または、第２の状態（開放状態）は、フィンガ部９０の駆動源であるモータ２２の駆動力のみによって制御され、例えば、特許文献１におけるような独立した駆動源を用いる必要がない。

さらに、図６（ｄ）の状態から、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）、（ｂ）に示すようにワーク１０１の操作を続けることができる。

図７（ａ）は、ワーク搬送状態を示したもので、図６（ｄ）の状態からワーク１０１を把持したままロボットアーム３によりハンドが上昇停止し、目標位置にワーク１０１の搬送を開始する。この時のモータ２２の駆動力は図６（ｄ）とほぼ同じ状態を維持するよう制御する。

ここで、特に図７（ａ）のワーク把持状態は、主フィンガ２９、２９と副フィンガ３０、３０とがリジッドに結合されたリジッドな把持状態（第１の状態）である。このリジッドな把持状態は、モータ２２の把持力によって維持することができる。そしてこのリジッドな把持状態では、例えばロボットアーム３を上下左右に移動させても、フローティング機構の圧縮コイルバネ３４、３４は不要な振動を生じることがない。また、ワーク１０１の把持位置は、副フィンガ３０、３０とストッパ（３２）と主フィンガ２９、２９の位置関係により定まる正確な位置に制御することができる。

なお、図６（ａ）以降のロボットアーム３の制御に関しては、例えば知覚系１１３に設けたカメラなどの視覚（ヴィジョン）系によって撮影した撮影画像を用いて、ロボットアーム３、ロボットハンド１１０の各部の位置姿勢を制御することができる。

以後、図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）、（ｂ）に示すワークの組付時の動作、特に得られる効果は実施例１の場合と同様である。

図７（ｂ）は、ワーク１０１の組付開始の状態を示しており、ここでは、ロボットアーム３によって、ワーク１０１を把持したロボットハンド１１０を下降させる。そして、ワーク１０１がワーク組付面１０２に接する位置で停止させる。

その後、ワーク１０１をワーク組付面１０２の凹部１０１ａ（組付け部）に装着する時、圧縮コイルバネ３４、３４（弾性部材）を用いたフローティング機構を利用して、例えば図７（ｂ）〜図７（ｄ）に示すような制御を行うことができる。

まず、図７（ｂ）〜（ｃ）では、モータ２２を圧縮コイルバネ３４、３４の付勢よりも弱い把持力となるように駆動する。これにより、主フィンガ９、９は開放方向に作動する。一方、圧縮コイルバネ３４、３４の付勢力により副フィンガ３０、３０はワーク把持方向に作動し、圧縮コイルバネ３４、３４の付勢力がその伸張により低下してモータ２２の弱い把持力とバランスする位置で停止する。

この状態では、主フィンガ２９、２９の開放側ストッパ３２、３２、および閉鎖側ストッパ３３、３３と副フィンガ３０との間に間隔を生じる。このため、ワーク１０１は圧縮コイルバネ３４、３４の付勢力に抗する力をかければ左右に動かすことが可能な弾性把持状態（フローティング状態）となる。本実施例では、図７（ｂ）の状態から右方向のワーク１０１の組付位置（凹部１０１ａ）に落し込むよう、ロボットアーム３の位置姿勢を制御し、ワーク１０１を移動させる。このワーク移動についても、知覚系１１３で得た情報（例えばカメラなどから得た撮影画像、ないしその画像認識結果）などをフィードバックする制御を行うことができる。

例えば、ワーク１０１を図７（ｂ）の位置から図中右方へ移動させると、図７（ｃ）のようにワーク１０１がワーク組付面１０２の凹部１０１ａ（組付け部）に落し込まれる。この時、好ましくは、例えば知覚系１１３からのフィードバックを利用しつつ、ワーク１０１をワーク組付面１０２に摺動させつつ、図中右方へ移動するよう、ロボットアーム３の位置姿勢を制御する。そして、この時、ロボットアーム３の位置姿勢の制御の誤差や、ワーク１０１や凹部１０１ａ（組付け部）の寸法（位置）誤差などがあっても、圧縮コイルバネ３４、３４によるフローティング支持によって、その誤差を吸収することができる。

例えば、図７（ｄ）に示すように、ロボットアーム３の制御誤差などによって、凹部１０１ａ（組付け部）よりもワーク１０１が図中右方に行き過ぎたような状況においても、フローティング支持によって位置（姿勢）制御の誤差を吸収することができる。図３（ｄ）のように、ロボットアーム３およびロボットハンド１１０が右方に行き過ぎてしまっても、圧縮コイルバネ３４、３４が伸張および圧縮して、動きおよび力を吸収する。これにより、副フィンガ３０、３０は、それぞれ図示のような揺動姿勢となり、この姿勢でワーク１０１を安定して保持することができる。

この時、もし、副フィンガ３０、３０がなく、主フィンガ９、９により剛性的（リジッド）にワーク１０１を把持する構造において生じる問題は、本実施例においても解消される。副フィンガ３０、３０がなく、主フィンガ９、９のみが設けられる構造では、位置姿勢の誤差によってはワーク１０１やロボットアーム３、ロボットハンド１１０などの各部に無理な応力がかかる可能性がある。そして、ワーク１０１の変形や破損、ロボット装置１００の各部に故障を生じる可能性がある。しかしながら、本実施例では、上記の圧縮コイルバネ３４、３４（弾性部材）を用いたフローティング機構によって、上記のような位置姿勢の制御誤差、ないしはそれにより生じる無理な応力などを吸収することができ、上記のような問題を生じない。

その後、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ロボットハンド１１０から凹部１０１ａに落し込んだワーク１０１を開放し、ロボットハンド１１０を上方に退避させることができる。

図８（ａ）では、（例えば図７（ｄ）の状態から）モータ２２によって各リニアガイド２７、２７を開放側（外側）に移動させ、主フィンガ９、９を最大に開いた状態に制御している。この時、副フィンガ３０、３０のワーク把持部３５、３５はワーク１０１から離間した状態となっている。
この状態では、図２（ａ）と同様に、副フィンガ３０、３０はそれぞれ圧縮コイルバネ３４、３４の付勢力により閉鎖方向（ワーク把持方向）へ揺動する。そして、副フィンガ３０、３０は、閉鎖側ストッパ３３、３３と当接することにより位置決めされた状態となる。上記のようにワーク１０１の組付けを終了した後、図８（ｂ）に示すように、ロボットアーム３を上方に退避させることができる。

以上のように、主フィンガ９、９に対する副フィンガ１０、１０の可動支持機構を揺動支持機構によって構成する場合でも、直動支持機構を用いた実施例１と同様の機能を実現でき、上述の実施例１と同様の作用、効果を発揮することができる。

実施例１（および実施例２）に示したフィンガ部（９０）において、主フィンガ９（２９）に対する副フィンガ１０（３０）の支持構造は、圧縮コイルバネ１３（３４）（弾性部材）を用いたフローティング機構を含む。このフローティング機構は、例えば、ワーク寸法誤差や、ロボット装置１００の位置姿勢の制御誤差や、各部の動作の際に生じる振動を吸収する緩衝機構として機能する。この緩衝機構としてのフローティング機構を含む支持構造は、主フィンガ９（２９）の開閉状態を制御することにより、次のような２つの把持状態にフィンガ部（９０）を制御することができる。

（１）フローティング機構の圧縮コイルバネ１３（３４）（弾性部材）を圧縮し、主フィンガ９（２９）と副フィンガ１０（３０）とがリジッドに結合された第１の状態（リジッド把持状態）。

（２）フローティング機構の圧縮コイルバネ１３（３４）（弾性部材）を介して副フィンガ１０（３０）が主フィンガ９（２９）に対して弾性支持された第２の状態（弾性把持状態）。

そして、フィンガ部９０の上記の第１の状態、および第２の状態は、例えばワーク１０１に対する操作の内容などに応じて制御装置２００（図９、図１０）によって選択することができる。例えば、実施例１および実施例２においては、ワーク１０１を把持して搬送する期間においては第１の（リジッド把持）状態（図２（ｄ）、図３（ａ）あるいは図６（ｄ）、図７（ａ））を選択する例を示した。また、寸法誤差や位置制御の誤差が問題となるワーク１０１の他の部材への組付け時には、第２の（弾性把持）状態（図３（ｂ）〜（ｄ）あるいは図７（ｂ）〜（ｄ））を選択する例を示した。

上記のような制御は、図９、図１０に示した制御装置２００、特に主制御部であるＣＰＵ６０１が実行するロボット制御プログラムの流れとして記述すると、図１１のフローチャート図のような手順となる。図示の制御手順は、例えばＣＰＵ６０１が実行する制御プログラムとして、ＲＯＭ６０２などに格納しておくことができる。この制御プログラムは、前述のような手法でインストールあるいは更新することが可能である。図１１の手順は、例えば制御装置２００が、予め（ＲＡＭ６０３などに）用意されたロボット制御プログラムや教示データに応じて、ロボットアーム３およびロボットハンド１１０を動作させる際の把持制御に相当する。

図１１のステップＳ１０は、ＣＰＵ６０１が上記の第１の状態（リジッド把持状態）を選択するか否かを判定するステップで、このステップＳ１０が肯定された場合には制御はステップＳ１１に分岐する。また、ステップＳ１０が否定された場合、即ち上記の第２の状態（弾性把持状態）を選択する場合にはステップＳ１２に分岐する。

ステップＳ１０は、例えば、ＣＰＵ６０１が、実行中のロボット動作の性質に係る何らかの自動判定（例えば、上述のワーク搬送中か、組付け中か、など）を行うことにより、第１の把持状態または第２の把持状態のいずれかを選択するものであってよい。

また、多くのロボットシステムの実装では、ロボット装置１００の設置環境において、ティーチングペンダント３００を用いて、実際にロボットアーム３およびロボットハンド１１０を動作させながら、ロボット装置１００の動作を教示する。その場合、例えば、ティーチングペンダント３００にロボットハンド１１０のフィンガ部９０の開閉（や把持力）を指定するためのジョグボタン（ダイヤルやスイッチ）のような把持操作手段が設けられる。操作者は、フィンガ部９０の動作を観察しながらこの把持操作手段を操作し、実際にワーク（１０１）を実際に把持したり開放したりする動作を教示できる。

そして、実施例１、２に示すような主フィンガ９（２９）に対する副フィンガ１０（３０）の支持構造であれば、例えば副フィンガ１０（３０）の直動ないし揺動位置を実際に目視しながらフィンガ部９０を操作できる。即ち、操作者は、ティーチングペンダント３００の把持操作手段を介してモータ２（２２）を駆動し、状況に応じて、フィンガ部９０を上記の第１の状態（リジッド把持状態）または第２の状態（弾性把持状態）に制御することができる。

このような教示操作が行われた場合、当然ながらティーチングペンダント３００の操作に基づき生成される教示データには、ティーチングペンダント３００の把持操作手段により指定されたフィンガ部９０の制御情報が含まれることになる。より具体的には、このフィンガ部９０の制御情報は、例えば駆動力（トルク）や位置（例えば回転角）などのデータにより表現されたモータ２（２２）の駆動情報を含むものとなる。

このようなロボット教示が行われる構成では、ステップＳ１０の判定は、教示情報中のフィンガ部９０の制御情報（モータ２（２２）の駆動情報）を識別して、その結果に応じてステップＳ１１またはＳ１２に分岐する制御となる。

ステップＳ１０で第１の状態（リジッド把持状態）が選択されている場合、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ１１において、主フィンガ９（２９）と副フィンガ１０（３０）とがリジッドに結合される状態となるよう、モータ２（２２）を駆動する。これにより、圧縮コイルバネ１３（３４）が図２（ｄ）、図３（ａ）あるいは図６（ｄ）、図７（ａ）のように圧縮され、主フィンガ９（２９）と副フィンガ１０（３０）とがリジッドに結合された第１の状態（リジッド把持状態）が形成される。

また、ステップＳ１０で、第２の状態（弾性把持状態）が選択されている場合、ステップＳ１２に移行する。ここでは、ＣＰＵ６０１は、フローティング機構の圧縮コイルバネ１３（３４）（弾性部材）を介して副フィンガ１０（３０）が主フィンガ９（２９）弾性支持された状態となるようモータ２（２２）を駆動する。これにより、図３（ｂ）〜（ｄ）あるいは図７（ｂ）〜（ｄ）に示したような副フィンガ１０（３０）が主フィンガ９（２９）に対して弾性支持された第２の状態（弾性把持状態）が形成される。

ステップＳ１１およびＳ１２に続くステップＳ１３、Ｓ１４では、フィンガ部９０を開放するか否かを判定し、開放しない場合はステップＳ１１または、Ｓ１２に復帰する。これにより上記の第１の状態（リジッド把持状態）、または第２の状態（弾性把持状態）が維持される。一方、フィンガ部９０を開放する場合には、ステップＳ１５に移行し、例えば主フィンガ９（２９）が図４（ｂ）（図８（ｂ））のような全開放となるようにモータ２（２２）を駆動し、フィンガ部９０を開放する。このステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の制御は、例えば上記のように教示データにフィンガ部９０の制御情報が含まれている場合には、この制御情報に応じてモータ２（２２）を駆動する制御によって実現される。

以上のような把持制御をＣＰＵ６０１が実行するロボット制御プログラムに含めることによって、実施例１および２に示したようなロボットハンド１１０の制御を含むロボット動作が可能となる。そして、実施例１および２で説明したような作用、および効果が実現される。

なお、以上に示したようなロボット制御を可能とするＣＰＵ６０１の制御プログラムを実装するための具体的な構成は任意である。例えば、本発明は、本実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給することができる。また、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサによってそのプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、本実施例の１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１…ハンド基台、２…モータ、３…ロボットアーム、４…モータ軸、５…ピニオンギア、６…リニアガイドレール、７…リニアガイド、８…ラックギア、９…主フィンガ、１０…副フィンガ、１１…開放側ストッパ、１２…閉鎖側ストッパ、１３…圧縮コイルバネ、１４…ワーク把持部、２１…ハンド基台、２２…モータ、２３…多関節アーム、２４…モータ軸、２５…ピニオンギア、２６…リニアガイドレール、２７…リニアガイド、２８…ラックギア、２９…主フィンガ、３０…副フィンガ、３１…回転軸、３２…開放側ストッパ、３３…閉鎖側ストッパ、３４…圧縮コイルバネ、３５…ワーク把持部、１０１…ワーク、１０２…ワーク組付面、１０３…ワーク載置面、３００…ティーチングペンダント。

Claims (6)

1. ワークをフィンガ部によって把持する把持装置と、
   前記把持装置の位置および姿勢を制御するロボットアームと、
   前記把持装置および前記ロボットアームを制御する制御装置とを備えたロボット装置において、
   前記フィンガ部は、
   前記ロボットアームに対する前記ワークの位置または姿勢の少なくとも一自由度を調整する複数の主フィンガと、
   少なくとも前記主フィンガの１つの先端に可動支持された副フィンガと、
   前記主フィンガと前記副フィンガとの間に配置され、弾性部材によって前記副フィンガを前記ワークの把持方向へ付勢するフローティング機構と、
   を備えたことを特徴とするロボット装置。
2. 請求項１に記載のロボット装置において、
   前記フィンガ部により前記ワークを把持する際、前記制御装置が、前記フィンガ部の前記主フィンガの開閉状態を制御して、
   前記フローティング機構の前記弾性部材を圧縮し、前記主フィンガと前記副フィンガとがリジッドに結合された第１の状態と、
   前記フローティング機構の前記弾性部材を介して前記副フィンガが前記主フィンガに対して弾性支持された第２の状態と、
   のいずれかに切り換えて、前記フィンガ部による前記ワークの把持状態を制御することを特徴とするロボット装置。
3. 請求項１または２に記載のロボット装置において、前記副フィンガが前記主フィンガに対して前記ワークの把持方向に平行に直動可能に支持されることを特徴とするロボット装置。
4. 請求項１または２のいずれか１項に記載のロボット装置において、前記副フィンガが前記主フィンガに対して前記ワークの把持方向に揺動可能に支持されることを特徴とするロボット装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置に前記把持装置および前記ロボットアームの制御を実行させるためのロボット制御プログラム。
6. 請求項５に記載のロボット制御プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images