JP2019025635A - ロボットハンド、ロボットシステム、ロボットハンドの調芯方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 産業用ロボットシステムにおいて、ロボットハンドの調整治具を必要としない簡易的な構成で、ロボットアームの先端軸に対するロボットハンドの把持中心のずれを調整することのできる汎用ロボットハンドを提供する。【解決手段】 ロボットハンドの掌部に把持指の開閉動作によって把持指を当接できる位置規制部材を備え、把持指には、位置規制部材に当接させた際、位置規制部材の中心軸と、把持指の把持面との距離が等しくなるような当接面を構成したことを特徴とするロボットハンド。【選択図】 図１

Description

本発明は、開閉可能な複数の把持指で対象物を把持し操作するロボットハンド、ロボットシステム、ロボットハンドの調芯方法に関する。

近年、人的コストの削減のため、ロボットハンドを用いた製品の自動組立が求められている。このような製品の自動組立工程において、特にロボットハンドを回転させて円環部品と円筒部品同士を組み立てる場合がある。ロボットハンドを回転させる場合、ロボットハンドが装着されたロボットアームの先端を回転させて組立を行う。

しかし、ロボットアームの先端に対してロボットハンドがずれて装着されたり、把持指の駆動部の経年劣化により、ロボットアームの先端の回転軸とロボットハンドが把持する際の中心（把持中心）がずれる場合がある（軸ずれ）。この軸ずれが生じると、上記のような、ロボットアームの先端の回転を伴う組立時、把持した部品がずれて回転してしまう。そのため把持した円環部品ないし円筒部品を正しく回転させることができず組立が失敗してしまうことがある。

このようなロボットアームの先端の回転軸とロボットハンドの把持中心との軸ずれをなくす「調芯」を行うために、従来は特許文献１に記載のような調整機構を搭載した調芯用の治具を用いていた。具体的には、ロボットハンドの掌部に調芯治具を設置し、そこに円筒部材を調整機構により移動可能に立てる。そしてロボットアームの先端の回転軸を回転させて、円筒部材の中止軸と回転軸との偏芯量を求める。そして偏芯量をもとに調芯治具に搭載されたＸＹステージ等の調整機構で円筒の中心軸と回転軸を調整し、中心が合った後に円筒部材をロボットハンドの掌部に固定する。その後、ロボットハンドの掌部に固定した円筒部材に、把持指の把持面を当接させながら調芯を行う。

特開２０１２−７８７２５号公報

しかしながら、上記のような調芯治具を用いた方法では、段取り替え等を行った場合には、再度掌部に調芯治具を立てて把持指の把持面を当接させてやり直す必要がある。そのため軸ずれを直すために時間がかかってしまう。

さらに、ＸＹステージ等の調整機構による煩雑な調整が必要となり、使用者によっては上手く調整できない場合が生じる。

そこで本発明は上記課題に鑑み、ＸＹステージを搭載した調芯治具などを必要とせず、簡易的な構成でロボットアームの先端の回転軸に対するロボットハンドの把持中心のずれを調整することができるロボットハンドを提供する。

上記課題を解決するため、本発明においては、開閉可能な複数の把持指で対象物を把持し操作するロボットハンドであって、前記複数の把持指を開閉可能に支持する掌部と、前記掌部に配され前記把持指の開閉動作によって当該把持指を当接できる位置規制部材と備え、前記各把持指には、前記対象物と接触する把持面と、前記位置規制部材に当接する当接面とが形成され、前記当接面は、前記複数の把持指それぞれの前記当接面を前記位置規制部材に当接させた際、前記位置規制部材の中心軸と、前記複数の把持指の前記各把持面との距離が等しくなるように構成したことを特徴とするロボットハンドを採用した。

上記請求項１に係る構成によれば、簡易的な構成で、ロボットアームの先端の回転軸に対するロボットハンドの把持中心のずれを容易に調整することができる。

本発明の実施形態１に係るロボットハンド１００の概略構成を示した図である。 本発明の実施形態１に係るロボットハンド１００を指先方向から示した図である。 本発明の実施形態１に係るロボットハンド１００をロボットアーム３００に装着した際のロボットシステム１０００の全体図である。 本発明の実施形態１に係るロボットアーム３００の先端の回転軸に対するロボットハンド１００の把持中心のずれを調芯するフローチャートである。 図４の各フローにおけるロボットハンド１００の状態を示した説明図である。 本発明の実施形態２に係るロボットハンド１００’の概略構成を示した図である。 本発明の実施形態２に係るロボットハンド１００’を指先方向から示した図である。 本発明の実施形態２に係るロボットハンド１００’をロボットアーム３００に装着した際のロボットシステム１０００’の全体図である。 本発明の実施形態２に係るロボットアーム３００の先端の回転軸に対するロボットハンド１００’の把持中心のずれを調芯するフローチャートである。 図９の各フローにおけるロボットハンド１００’の状態を示した説明図である。

以下、添付図面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、以下に示す実施形態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。

（実施形態１）
まず、図１を参照して、本発明を採用したロボットハンド１００の概略構成の一例につき説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明を適用した実施形態１におけるロボットハンド１００の異なる状態を側面方向から示している。図１（ｃ）は斜視方向から簡略化して示している。

なお以下の図面において、図中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚはロボットハンド１００全体の座標系を示す。また、これら各座標軸方向に働く力をＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚのような形式で示す。一般に、ロボット装置では、ＸＹＺ３次元座標系は、設置環境全体のグローバル座標系の他に制御の都合などによって、ロボットハンド、フィンガなどに関して適宜ローカル座標系を用いる場合がある。

図１に示すように、本実施例のロボットハンド１００は、掌部１と、この掌部１よりも手先側に固定指２０、旋回指４０、旋回指６０を配置したものである。これら複数の固定指、旋回指を総称して把持指と呼称する場合がある。なお、固定指２０は、後述する旋回指４０、６０の上記アクチュエータ４６、６６のような旋回手段を有していないため、便宜上「固定指」と呼称している。

掌部１の下方には、ロボットアーム取付部２が配置され、ロボットハンド１００はロボットアーム取付部２を介してロボットアーム３００（図３参照）に対して装着される。

掌部１には、後述する各把持指の開閉駆動機構（例えば図１（ｃ）の駆動系２４、４４、６４のモータ）、旋回機構（例えば図１（ｃ）の駆動系４６、６６のモータ）を駆動するための駆動インターフェースなどを含む。また、インターフェースには、その他にもロボットハンド１００が装着されるロボットアームの制御部４００（図３）などと通信するためのネットワークインターフェースなどが含まれる。

この掌部１は後述するロボットアーム３００の先端に設けられた詳細不図示の回転駆動機構により、回転軸１７を中心に回転可能に構成されている。これによりハンド全体を回転させることができる。

図１（ａ）（ｃ）より、本実施形態のロボットハンド１００では、各把持指を、固定指２０、旋回指４０、６０と呼んでいるが、これら固定指２０、旋回指４０、６０は、それぞれ特にワークの把持に作用する狭義の指先部３０、５０、７０の部分を備えている。図１（ａ）、（ｂ）では、旋回指６０は、旋回指４０の向こうに隠れており図示されていないが、図１（ｃ）より旋回指４０と同様の構造を有する。

また、指先部３０、５０、７０の下部には、力センサ２５、４５（図１（ａ）では見えないが旋回指６０にも力センサ６５が設けられている）が配置されている。この力センサ２５、４５、６５は、指先部３０、５０、７０が受ける３軸方向に係る力を検出することができる。力センサ２５、４５、６５によってＺ方向の把持力ＦｚとＹ方向の把持力Ｆｙを検出することができるものとする。

さらに、本実施例のロボットハンド１００では、指先部３０、５０、７０の間の距離を変更し、指先部３０、５０、７０を相対的に接近、離間させて開閉可能にさせる開閉駆動機構を設けている。

図１（ａ）、（ｃ）に示すように、固定指２０、旋回指４０、６０の力センサ２５、４５、６５の下面は、基材部２２、４２、６２に装着され、基材部２２、４２、６２によって支持されている。この基材部２２、４２、６２はリンク可動部として機能する。一方、掌部１側には、リンク固定部として、基材部２１、４１、６１が配置されている。

図１（ｃ）より基材部２１、４１、６１は、矩形（平行四辺形）パンタグラフ構成の少なくとも２本のリンク２３、４３、６３を介して基材部２２、４２、６２とそれぞれ連結されている。そして、各把持指２０、４０、６０について、各リンク２３、４３、６３を詳細不図示のモータおよび減速機で構成された駆動系２４、４４、６４を介して回転駆動できるよう構成する。

これにより、リンク２３、４３、６３の基材部２１、４１、６１に対する傾斜角度を選択することができる。これにより、指先部３０、５０、７０の部分を含む基材部２２、４２、６２よりも指先側の部分をほぼ平行な姿勢を保ったまま直線的に２０Ｂ、４０Ｂ、６０Ｂそれぞれの方向へ開閉（接近／離間）できる。

また、旋回指４０は、旋回軸４７を中心に駆動系４６によって矢印４０Ａの方向に旋回駆動される。この旋回駆動のためのアクチュエータ４６は、旋回軸４７を回転駆動する例えばモータや減速機などから構成する。また旋回指６０は、旋回軸６７を中心に駆動系４６と同様に構成された旋回指６０のための駆動系６６によって矢印６０Ａの方向に旋回駆動される。このように旋回指４０と６０には旋回機構が設けられている。

このような旋回機構により２つの旋回指４０、６０の旋回軸４７、６７の駆動を独立させることが可能である。また、旋回駆動系の構造によっては、旋回角度を連続的に可変制御するだけではなく、特定の角度ピッチずつ段階的に駆動するような制御方式を取ることもできる。

これら旋回駆動可能な旋回指４０、６０は、例えばそれぞれ独立に駆動制御される構造とするが、駆動系やアクチュエータの一部を適当な連動機構を介して共通化し、同一アクチュエータで同期駆動するよう構成してもよい。

また、上記駆動系２４、４４、４６、６４、６６には位置検出手段として不図示のエンコーダが設けられている。このエンコーダにより各把持指の位置情報を検出する。

また、掌部１には、円筒形状部４８が配置されている。この円筒形状部４８は、円筒形状部の中心軸が掌部１の回転軸１７の回転軸上に設けられている。さらに円筒形状部４８に各指先部３０、５０、７０を当接させると、図１（ｂ）のように各指部の指先部の把持面３２、５２、７２と回転軸１７との距離が等間隔（図中Ｌ）となるように、各指先部に当接面３１、５１、７１を設けている。

図２（ａ）は旋回指４０を円筒形状部４８に当接させた時の把持指の指先方向から見た図である。図２（ａ）に示すように、把持面５２と回転軸１７との距離がＬとなっている。また、破線で示した部分は各指先部の当接面３１、５１、７１を示している。図２（ｂ）は、図１（ａ）で示したロボットハンド１００のＡ−Ａ断面を示している。図２（ｂ）に示すように旋回指４０の当接面５１が円筒形状部４８の円筒面に当接している。この当接面５１のように、各把持指の当接面３１、５１、７１を円筒形状部４８に当接させることで各把持面３２、５２、７２と回転軸１７との距離が等距離（Ｌ）となるように円筒形状部４８と各当接面３１、５１、７１が形成されている。

上記構成により、各把持指の当接面３１、５１、７１を円筒形状部４８に当接させることで、各把持指の把持面を回転軸１７と等距離に設定できるので、把持中心を回転軸１７に一致させることができる。また、円筒形状部４８はワークを把持する際、ワークに影響を与えない位置に設計されているものとする。この円筒形状部４８が位置規制部材として作用する。

以下にロボットアームの先端の回転軸に対するロボットハンドの把持中心のずれを調芯する制御系について説明する。図３に本実施形態のロボットハンド１００をロボットアーム３００に装着した際のロボットシステム１０００の全体図を示す。ロボットシステム１０００は、ロボットハンド１００、ハンド制御部２００、ロボットアーム３００、アーム制御部４００で構成する。

ハンド制御部２００は、開閉駆動機構制御部２０２、２０３、２０４と旋回機構制御部２０５、指令値を生成するＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０６、ＲＡＭ２０７によって構成されている。

図３より、ＲＯＭ２０６には、後述のロボットハンド制御手順をＣＰＵ２０１が読み取り、実行可能な例えばロボットハンド制御プログラム（あるいはさらに制御データ）の形式で格納しておくことができる。ＲＡＭ２０７は、ロボットハンド制御プログラムを実行する際のワークエリアとして用いることができる。

後述の制御プログラムや制御データをＲＯＭ２０６や不図示の各種フラッシュメモリやＨＤＤのような外部記憶装置に記録（格納）する場合、これらの記録媒体は、本発明を実施するための制御手順を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成する。

また、ロボットアーム制御部４００は、ワーク操作を行うためのロボット制御プログラムを実行し、必要に応じて、把持、開放、把持力などの制御情報をロボットハンド制御部２００に送信する。ただし、ロボット装置の実装仕様などによっては、ロボットアーム制御部４００がロボットハンド制御部２００を兼ねる構造も考えられる。

続いて、図４、図５を用いて、ロボットアームの先端の回転軸１７に対するロボットハンドの把持中心のずれを調芯する手順を説明する。図４は、ロボットアームの先端の回転軸１７に対するロボットハンドの把持中心のずれを調芯するフローを示す。図５は、図４の各フローにおける状態を示した説明図である。なお図５の上図はロボットハンド１００を側面方向から示し、下図は把持指の指先方向から見た図である。

まずＳ３０１で、各把持指２０、４０、６０を開閉駆動機構により各把持指同士を最も離間させた状態（開の上限位置）に各把持指を配置する（図５（ａ））。

そしてＳ３０２で、各把持指の内、円筒形状部４８に接触させていない１つの指先部を円筒形状部４８に接近させ、当接面を接触させる。図５（ｂ）では旋回指４０の当接面５１を接触させている。

Ｓ３０３で力センサを用いて円筒形状部４８からの反力を検出する。あらかじめ設定された反力（閾値）Ｆが検出されるとＳ３０４へ進み、検出されなければＳ３０２へ戻り接触動作を繰り返す。なお、あらかじめ設定された反力（閾値）Ｆとは、実験的に当接面と円筒形状部を接触させ確実に接触したと判断できる値である。この値をＲＯＭ２０６に格納し、ＣＰＵ２０１がプログラム手順により必要に応じて呼び出す。

Ｓ３０３：Ｙｅｓにより、Ｓ３０４ですべての当接面を円筒形状部４８に接触させたか判定する。図５（ｂ）の状態ではまだ旋回指４０の当接面５１しか接触させていないため、Ｓ３０４：ＮｏとなりＳ３０２の直前まで戻り、他の把持指の当接面を円筒形状部４８に接触させ、上記フローを繰り返す。

全ての把持指を接触させ、Ｓ３０４：Ｙｅｓとなれば（図５（ｃ））、Ｓ３０５に進み開閉駆動機構の駆動系に設けられたエンコーダより位置情報を検出する。

そしてＳ３０６で、Ｓ３０５で検出した位置情報と調芯する前の各把持指の把持中心位置との誤差を算出し、その誤差分をＲＯＭ２０７に書き込む。ＲＯＭ２０７に書き込まれた誤差を対象物の把持制御の際に、オフセットとして使用することで軸ずれのない把持を行う。

以上、ロボットハンドと各把持指に調芯治具の役割を担う部分（円筒形状部４８と当接面３１、５１、７１）を設け、上記手順を経ることにより、簡易的な構成で、ロボットアームの先端の回転軸に対するロボットハンドの把持中心のずれを調整できる。これにより、ロボットアームの先端の回転軸とロボットハンドにて把持した部品の中心軸とを一致させることができる。よって把持した部品を正しく回転させることができ、部品同士の組立失敗を低減できる。

またロボットハンドのみで軸ずれを補正できるため、ロボットアーム側の教示点を変えなくても調芯が可能となり時間を大幅に短縮できる。

なお、円筒形状部４８は、ロボットアーム先端の回転軸と各把持指の把持面からの距離が等距離となるような面を３箇所有していれば、必ずしも円筒で無くても良い。

（実施形態２）
上記実施形態１ではハンド掌部１に設置する円筒形状部４８の長さがリンク機構の長さと同程度となりロボットハンド１００が重量化する上、把持するワークに影響しないよう設計しなければならなかった。本発明はロボットハンド１００を軽量化するために円筒形状部４８の長さを短くしても実施可能である。

以下では、実施形態１とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。また、実施形態１と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。

また、実施形態１と同一ないし同等の部材や制御機能については、同一の参照符号を用いる。特にロボットハンドの開閉駆動機構や旋回機構、制御部は実施形態１と同様である。

まず、図６を参照して、本実施形態におけるロボットハンド１００’の概略構成の一例につき説明する。図６（ａ）、（ｂ）は本発明を適用した実施形態２におけるロボットハンド１００’の異なる状態を側面方向から示している。図６（ｃ）は斜視方向から簡略化して示している。なお、座標系は実施形態１と同様であり、図６（ａ）、（ｂ）では、旋回指６０は、旋回指４０の向こうに隠れており図示されていないが、図６（ｃ）より旋回指４０と同様の構造を有している。

図６（ａ）より実施形態１と最も異なる部分は円筒形状部である。本実施形態の円筒形状部４８’は旋回指４０の指先部５０に設けられた当接面５１とすでに当接させられた状態で設けられている。

図６（ｂ）よりこの円筒形状部４８’は、円筒形状部４８’の中心軸２７が各当接面３１、５１、７１を当接させると、図６（ｂ）のように各把持指の指先部の把持面３２、５２、７２と中心軸２７との距離が等間隔（図中Ｌ）となるように設計している。

さらに図６（ｃ）より、円筒形状部４８’は旋回指４０によりハンド座標系ＸＹＺ上を自由に移動することができ、ロボットアーム先端の回転軸１７上に移動させることができる。また、旋回指４０のリンク４３’を駆動させる駆動系４４にはリンク４３’の駆動を規制するブレーキ機構が設けられているものとする。

図７（ａ）は本実施形態のロボットハンド１００’を把持指の指先方向から見た図である。破線で示した部分は各指先部の当接面３１、５１、７１を示している。図７（ａ）に示すように、指先部５０と円筒形状部４８’が一体となっている。さらに、中心軸２７から把持面５２までの距離がＬとなるよう設計されている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）で示したロボットハンド１００’のＡ−Ａ断面を示している。図７（ｂ）に示すように旋回指４０の当接面５１が円筒形状部４８’の円筒面に当接している。これにより、すでに当接面５１を円筒形状部４８’に当接させ、中心軸２７と把持面５２との距離をＬに保った状態で、円筒形状部４８’をロボットハンド１００’上を移動させ、中心軸２７と回転軸１７を一致させることができる。

上記構成により、各把持指を円筒形状部に当接させることで、各把持指の把持面と中心軸２７との距離を等距離に設定できる。さらに円筒形状部４８’は各把持面を互いに接近、離間させる駆動機構により回転軸１７上に中心軸２７を配置できるので、ロボットハンド１００’の把持中心を回転軸１７に一致させることができる。この円筒形状部材４８’が位置調整部材として作用する。

図８に本実施形態のロボットハンド１００’をロボットアーム３００に装着した際のロボットシステム１０００’の全体図を示す。ロボットシステム１０００’は、ロボットハンド１００’、ハンド制御部２００、ロボットアーム３００、アーム制御部４００、偏芯量計測機８０および演算部２５０で構成する。ハンド制御部２００、アーム制御部４００は実施形態１と同様であるため説明を割愛する。

図８より、偏芯量計測機８０は変位計測手段で、ロボットアーム先端の回転軸１７中心に掌部１を回転させながら円筒形状部４８’の偏芯量を計測する。

演算部２５０は、ロボットアーム制御部４００から、回転軸１７の回転量のデータをＣＡＮ等の通信手段によって取得する。また演算部２５０は、偏芯量計測機８０から、円筒形状部４８’の偏芯量をＣＡＮ等の通信手段もしくはアナログ信号等で受け取る。ロボットアーム制御部４００からの回転軸１７の回転量のデータと、偏芯量計測機８０からの円筒形状部４８’の偏芯量を同時に受け取ることで、回転軸１７の回転量に対する円筒形状部４８’の偏芯量データを作成する。

演算部２５０では、極座標形式の偏芯量データを、ロボットハンド１００’のＸＹＺ座標系に座標変換する。その後、円筒形状部４８’中心軸２７と回転軸１７を一致させるためのロボットハンドの旋回指４０の開閉（接近／離間）量と、旋回量を算出する。前記ロボットハンドの旋回指４０の開閉（接近／離間）量と、旋回量は、ＣＡＮ等の通信手段によって、ハンド制御部２００のＲＡＭ２０７に書き込まれる。

続いて、図９、図１０用いて、ロボットアームの先端の回転軸１７に対するロボットハンド１００’の把持中心のずれの補正の手順を説明する。なお、以下の手順はＣＰＵ２０１より、ＲＡＭ２０７に展開されて実行される。

図９は、本実施形態におけるロボットアームの先端の回転軸１７に対するロボットハンドの把持中心のずれの補正のフローを示す。図１０は、図９の各フローにおける状態を示した説明図である。なお図１０の上図はロボットハンド１００’を側面方向から示し、下図は把持指の指先方向から見た図である。

まずＳ４０１より、ロボットアーム３００を動作させて、ロボットハンド１００’をロボットシステム上に配置された偏芯量計測機８０の位置に移動する。（図１０（ａ））
続いてＳ４０２で、図５（ｂ）のようにロボットアーム３００の掌部１を、回転軸１７を中心に矢印Ｍの方向に回転させる。そしてロボットハンド１００’の旋回指４０の指先部５０の下部に配置された円筒形状部４８’の偏芯量を偏芯量計測機８０で計測する（図１０（ｂ））。

ここで、本実施形態では外部から偏芯量計測機を用いて円筒形状部４８’の偏芯量を測定するが、各把持指に搭載された力センサから測定してもよい。例えば円筒形状部４８’が設けられた旋回指４０を回転軸１７近傍に位置させる。そして旋回指４０に他の把持指を当接させ、回転軸１７を中心に回転させる。そのときに各把持指に設けられた力センサの値から、各把持指にかかる力の差分を求めて偏芯量を算出する方法が考えられる。

Ｓ４０３で所定の時間回転させたならば（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、Ｓ４０４で演算部２５０は、ロボットアーム制御部４００から回転軸１７の回転量のデータと、偏芯量計測機８０からの円筒形状部４８’の偏芯量を同時に受け取る。そして、回転軸１７の回転量に対する円筒形状部４８’の偏芯量データを作成し、極座標形式の偏芯量データをロボットハンド２００のＸＹＺ座標系に座標変換する。所定の時間でなければ（Ｓ４０３：Ｎｏ）、回転動作を続ける。なお、この所定の時間は円筒形状部４８’の偏芯量が確実に計測される時間を使用者があらかじめＲＯＭ２０６に格納したものとする。

その後Ｓ４０５で、中心軸２７と回転軸１７を同軸上に一致させるためのロボットハンド１００’の旋回指４０の開閉（接近／離間）量と、旋回量を算出する。ロボットハンド１００’の旋回指４０の開閉（接近／離間）量と、旋回量は、ハンド制御部２００のＲＡＭ２０７に書き込まれる。

Ｓ４０６でハンド制御部２００は、前記旋回指４０の開閉（接近／離間）量と、旋回量をもとに、ロボットハンド１００’の旋回指４０を開閉動作させるとともに、旋回動作させる（図１０（ｃ））。図１０（ｃ）では開閉（接近／離間）方向（矢印Ｐ）でしか示していないが、旋回指４０の配置により旋回動作させても良い。以上により、旋回指４０の指先部５０の下部に配置された円筒形状部４８’の中心軸２７とロボットアームの先端の回転軸１７を一致させる。

Ｓ４０７で開閉駆動機構と旋回機構の駆動系のエンコーダ検出量が演算部２５０の算出量と同じになれば（Ｓ４０７：Ｙｅｓ）、Ｓ４０８に進む。そして円筒形状部４８’の中心軸２７とロボットアームの先端の回転軸１７を一致させた状態で旋回指４０を不図示のブレーキ機構により固定する。エンコーダ検出量が演算部２５０の算出量と一致しなければ（Ｓ４０７：Ｎｏ）、Ｓ４０６の直前まで戻り旋回指４０の開閉／旋回動作を続ける。

そしてＳ４０９で、各把持指の内、円筒形状部４８’に当接させていない１つの指先部を円筒形状部４８’に接近させ、当接面に円筒形状部４８’を接触させる（図１０（ｄ））。

Ｓ４１０で力センサを用いて円筒形状部４８からの反力を検出する。あらかじめ設定された反力（閾値）Ｆが検出されるとＳ４１１へ進み、検出されなければＳ４０９直前へ戻り接触動作を繰り返す。なお、あらかじめ設定された反力（閾値）Ｆとは、実験的に当接面と円筒形状部を接触させ確実に接触したと判断できる値である。この値をＲＯＭ２０６に格納し、ＣＰＵ２０１がプログラム手順により必要に応じて呼び出す。

続いてＳ４１１ですべての把持指を円筒形状部４８’に接触させたか判定する。Ｓ４１１でＮｏとなれば、Ｓ４０９の直前まで戻り、他の把持指の当接面を円筒形状部４８’に接触させるフローを繰り返す。

全ての当接面を接触させ、Ｓ４１１：Ｙｅｓとなれば、Ｓ４１２で各把持指を当接させた際の各把持指の開閉駆動機構の位置情報を検出する。

そしてＳ４１３で、Ｓ４１２で検出した位置情報と調芯する前の各把持指の把持中心位置との誤差を算出し、その誤差分を各把持指の駆動の補正量としてＲＯＭ２０７に書き込む。ＲＯＭ２０７に書き込まれた補正量を対象物の把持制御際に、オフセットとして使用することで軸ずれのない把持を行う。

以上の構成により、ロボットアーム先端の回転軸を回転させながら、円筒形状部の偏芯量を計測し、偏芯量がゼロになるように旋回指４０の開閉軸、旋回軸への指令値を補正する。こうすることで各把持指のリンク機構が長くなっても把持指に調芯治具の役割を担う部分（円筒形状部４８’と当接面３１、５１、７１）を設け、上記手順を経ることにより、ロボットアームの先端の回転軸に対するロボットハンドの把持中心のずれを調整できる。

なお、本実施形態では旋回指４０に円筒形状部４８’を設け調芯したが、旋回指６０に円筒形状部を設けて調芯しても良い。また、円筒形状部４８’は、円筒形状部の中心軸と各把持指の把持面からの距離が等間隔となるような面を３箇所有していれば、必ずしも円筒で無くても良い。

また、円筒形状部４８’は上記の効果が得られるならば把持指の一部となっていても構わない。

上記実施形態１、実施形態２の彫芯制御の処理手順は具体的にはハンド制御部２００により実行されるものである。従って上述した機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体をＣＰＵ２０１に供給し、ＣＰＵ２０１が記録媒体２０６に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるよう構成することができる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体およびそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。

また、各実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ２０６或いはＲＡＭ２０７であり、ＲＯＭ２０６或いはＲＡＭ２０７にプログラムが格納される場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明を実施するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、ＨＤＤ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。

１ 掌部
２ ロボットアーム取付部
１７ ロボットアーム先端回転軸
２０ 固定指
４０、６０ 旋回指
３０、５０、７０ 指先部
３１、５１、７１ 当接面
３２、５２、７２ 把持面
２１、２２、４１、４２、６１、６２ 基材部
２３、４３、６３、２３’、４３’、６３’ リンク機構
２４、４４、６４ 開閉駆動系
４６、６６ 旋回駆動系
４７、６７ 旋回軸
４８、４８’ 円筒形状部
８０ 偏芯量計測機
１００ ロボットハンド
２００ ロボットハンド制御部
２５０ 演算部
３００ ロボットアーム
４００ ロボットアーム制御部

Claims (13)

1. 開閉可能な複数の把持指で対象物を把持し操作するロボットハンドであって、
   前記複数の把持指を開閉可能に支持する掌部と、
   前記掌部に配され前記把持指の開閉動作によって当該把持指を当接できる位置規制部材と備え、
   前記各把持指には、前記対象物と接触する把持面と、前記位置規制部材に当接する当接面とが形成され、
   前記当接面は、前記複数の把持指それぞれの前記当接面を前記位置規制部材に当接させた際、前記位置規制部材の中心軸と、前記複数の把持指の前記各把持面との距離が等しくなるように構成したことを特徴とするロボットハンド。
2. 請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
   前記位置規制部材は、前記中心軸を前記回転軸の同軸上に位置して前記掌部に設けられていることを特徴とするロボットハンド。
3. 請求項１または請求項２に記載のロボットハンドにおいて、
   前記把持指は互いに独立して接近もしくは離間させることができることを特徴とするロボットハンド。
4. 互いに独立して接近もしくは離間させることができる把持指を支持し、ハンド全体を回転させる回転駆動機構を有するロボットハンドであって、
   前記把持指の動作によって前記回転駆動機構の回転軸上の所定の位置へと移動する位置調整部材と、
   前記回転駆動機構によりハンド全体を回転させた際に前記回転軸に対する前記位置調整部材の偏芯量に基づいて前記掌部の偏芯を調整し、前記位置調整部材に前記複数の把持指を当接させることによって、前記各把持指の位置の調整を行う調整手段と、を備えたことを特徴とするロボットハンド。
5. 請求項４に記載のロボットハンドにおいて、偏芯量計測機を用いて前記偏芯を調整することを特徴とするロボットハンド。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロボットハンドにおいて、
   前記位置規制部材および前記位置調整部材は円筒形状であることを特徴とするロボットハンドまたはロボットシステム。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のロボットハンドをロボットアームに備えたロボット装置。
8. 開閉可能な複数の把持指で対象物を把持し操作するロボットハンドの調芯方法であって、
   前記各把持指を、前記掌部の回転軸と同軸上に位置した中心軸を持ち前記各把持指が当接されると前記各把持指に設けられた各把持面と前記中心軸との距離が等しくなるように設けられている位置規制部材に当接させる当接工程と、
   前記当接工程の後、前記各把持指が前記位置規制部材に当接した状態の前記各把持指の位置情報を検出する位置検出工程と、
   前記位置検出工程で検出した位置情報を基に、前記各把持指の補正量を算出する工程と、を有することを特徴とする調芯方法。
9. 互いに独立して接近もしくは離間させることができる把持指を支持し、ハンド全体を回転させる回転駆動機構を有するロボットハンドの調芯方法であって、
   前記把持指の動作に応じて、位置調整部材を前記回転駆動機構の回転軸上へと移動する工程と、
   前記回転駆動機構の回転動作によって前記位置調整部材を回転させるとともに前記位置調整部材の偏芯量を計測することにより、前記掌部の回転軸に前記位置調整部材の中心軸を一致させる工程と、
   前記位置調整部材に前記把持指を当接させることによって、前記把持指の前記中心軸に対する位置を調整する位置調整工程と
   を有することを特徴とする調芯方法。
10. 請求項９に記載の調芯方法において、
    前記調整工程において、前記各把持指の位置情報を取得し、前記各把持指の補正量を算出する工程を有することを特徴とする調芯方法。
11. 請求項９または請求項１０に記載の調芯方法において、
    前記位置調整部材は、前記把持指の１つの動作によって掌部の回転軸上へと移動し、前記各把持指が当接されると前記各把持指の把持面と前記中心軸との距離が等しくなるように構成されており、前記調整工程において、前記位置調整部材に前記各把持指を当接させることにより、前記掌部の回転軸に対する前記各把持指の偏芯を補正するようにしたことを特徴とする調芯方法。
12. 請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の調芯方法を実行可能な制御プログラム。
13. 請求項１２に記載の制御プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。

Images