JP2023026187A - ロボットハンド、ハンドリングシステム、ロボットハンド制御装置、ロボットハンドの制御方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】他の装置とのより高速な通信を実現可能な、ロボットハンド、ハンドリングシステム、ロボットハンド制御装置、ロボットハンドの制御方法、プログラム、及び記憶媒体を提供する。【解決手段】実施形態に係るロボットハンドは、物体を把持する。ロボットハンドは、第１通信部と、第２通信部と、ハンド制御部と、を含む。第１通信部は、把持動作に関する把持データを第１装置と通信する。第２通信部は、第１通信部よりも高速に通信可能であり、把持動作を開始するための開始通知及び把持動作の終了を示す終了通知を第２装置と通信する。ハンド制御部は、把持動作を制御する。ハンド制御部は、第１通信部に入力された把持データに基づく把持動作を、第２通信部に入力された開始通知に応じて開始する。さらに、ハンド制御部は、把持動作の終了に応じて、第２通信部から第２装置への終了通知の出力と、把持動作の結果又はロボットハンドの状態の少なくともいずれかの第１通信部から第１装置への出力と、を実行する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ロボットハンド、ハンドリングシステム、ロボットハンド制御装置、ロボットハンドの制御方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。

物体を把持するロボットハンドがある。ロボットハンドは、他の装置とより高速に通信できることが望ましい。

特開２０１３-３３３４７号公報

本発明が解決しようとする課題は、他の装置とのより高速な通信を実現可能な、ロボットハンド、ハンドリングシステム、ロボットハンド制御装置、ロボットハンドの制御方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することである。

実施形態に係るロボットハンドは、物体を把持する。前記ロボットハンドは、第１通信部と、第２通信部と、ハンド制御部と、を含む。前記第１通信部は、把持動作に関する把持データを第１装置と通信する。前記第２通信部は、前記第１通信部よりも高速に通信可能であり、前記把持動作を開始するための開始通知及び前記把持動作の終了を示す終了通知を第２装置と通信する。前記ハンド制御部は、前記把持動作を制御する。前記ハンド制御部は、前記第１通信部に入力された前記把持データに基づく前記把持動作を、前記第２通信部に入力された前記開始通知に応じて開始する。さらに、前記ハンド制御部は、前記把持動作の終了に応じて、前記第２通信部から前記第２装置への前記終了通知の出力と、前記把持動作の結果又は前記ロボットハンドの状態の少なくともいずれかの前記第１通信部から前記第１装置への出力と、を実行する。

実施形態に係るハンドリングシステムの機能を示す模式図である。 実施形態に係るハンドリングシステムの構成を示す模式図である。 実施形態に係るハンドリングシステムにおける制御シーケンス図である。 実施形態に係るハンドリングシステムの把持開始判定に関する処理を示すフローチャートである。 実施形態に係るハンドリングシステムの把持終了判定を示すフローチャートである。 実施形態に係るハンドリングシステムの把持動作終了時の制御を示すフローチャートである。 参考例に係るハンドリングシステムの機能を示す模式図である。 実施形態の変形例に係るハンドリングシステムの構成を示す模式図である。 実施形態の変形例に係るロボットハンドを示す模式図である。 実施形態の変形例に係るハンドリングシステムの把持終了判定を示すフローチャートである。 実施例に係るハンドリングシステムを示す模式図である。 実施例に係るハンドリングシステムにおける処理装置の機能を示す模式図である。 実施例に係るハンドリングシステムによる処理を示すフローチャートである。 ハードウェア構成を表す模式図である。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係るハンドリングシステムの機能を示す模式図である。
図１に示すように、実施形態に係るハンドリングシステム１は、ロボットハンド１００、ロボットアーム２００、及び処理装置３００を含む。ハンドリングシステム１は、物体のハンドリングを実行する。ハンドリングでは、物体の把持、物体の搬送、及び把持された物体の解放が実行される。

ロボットハンド１００は、物体を把持する。ロボットハンド１００は、第１通信部１０１、第２通信部１０２、及びハンド制御部１０５を含む。ハンド制御部１０５は、ロボットハンド１００の動作を制御する。第１通信部１０１は、処理装置３００と通信する。

ロボットアーム２００は、ロボットハンド１００を移動させる。ロボットアーム２００は、第３通信部２０３、第４通信部２０４、及びアーム制御部２０５を含む。アーム制御部２０５は、ロボットアーム２００の動作を制御する。第３通信部２０３は、処理装置３００と通信する。第４通信部２０４は、第２通信部１０２と通信する。

処理装置３００は、ロボットハンド１００の把持動作に関する把持データの生成、ロボットアーム２００の制御データの生成などを実行する。第１通信部１０１と処理装置３００との間では、把持データ、把持動作の結果、ロボットハンド１００の状態が通信される。第３通信部２０３と処理装置３００との間では、ロボットアーム２００の制御データが通信される。第２通信部１０２と第４通信部２０４との間では、把持動作に関する信号及びロボットアーム２００の制御に関する信号が通信される。第２通信部１０２は、第１通信部１０１に比べて、より高速に通信可能である。第４通信部２０４は、第３通信部２０３に比べて、より高速に通信可能である。例えば、第２通信部１０２と第４通信部２０４との間で通信されるデータ量は、第１通信部１０１と処理装置３００との間で通信されるデータ量、及び第３通信部２０３と処理装置３００との間で通信されるデータ量よりも小さい。

例えば、第１通信部１０１及び第３通信部２０３は、シリアル通信（ＲＳ－２３２Ｃ、ＲＳ－４２２、又はＲＳ－４８５）、Serial Peripheral Interface（ＳＰＩ）、Inter-Integrated Circuit（Ｉ２Ｃ）、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）から選択される１つ以上を介して、処理装置３００と通信する。第１通信部１０１及び第３通信部２０３は、いずれかの通信方式に対応した通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）である。これらの方式による通信を用いることで、把持データ等の比較的容量の大きなデータを、安定して通信できる。

第２通信部１０２と第４通信部２０４は、デジタルインプットアウトプット（Ｉ／Ｏ）及びパラレル通信から選択される１つ以上を介して、互いに通信する。パラレル通信として、バス接続、Advanced Technology Attachment（ＡＴＡ）、又はPeripheral Component Interconnect（ＰＣＩ）が挙げられる。第２通信部１０２と第４通信部２０４は、いずれかの通信方式に対応した通信Ｉ／Ｆである。これらの方式による通信を用いることで、第２通信部１０２と第４通信部２０４が、第１通信部１０１及び第３通信部２０３に比べて、より高速に通信できる。

ハンド制御部１０５及びアーム制御部２０５のそれぞれは、演算処理装置及び記憶領域を含む制御装置を有する。ハンド制御部１０５及びアーム制御部２０５は、それぞれの記憶領域に記憶されたプログラムに従って動作する。第１通信部１０１及び第２通信部１０２は、ハンド制御部１０５とは別に設けられ、ハンド制御部１０５と接続されても良い。又は、第１通信部１０１及び第２通信部１０２は、ハンド制御部１０５として機能する制御装置に組み込まれても良い。第３通信部２０３及び第４通信部２０４は、アーム制御部２０５とは別に設けられ、アーム制御部２０５と接続されても良い。又は、第３通信部２０３及び第４通信部２０４は、アーム制御部２０５として機能する制御装置に組み込まれても良い。

図２は、実施形態に係るハンドリングシステムの構成を示す模式図である。
例えば図２に示すように、ロボットアーム２００は、第１軸２１１～第６軸２１６の６つの軸を有する垂直多関節ロボットである。ロボットアーム２００は、筐体２１０に固定されている。アーム制御部２０５は、第１軸２１１～第６軸２１６を動作させることで、ロボットアーム２００の先端部を移動させたり、ロボットアーム２００の先端部の姿勢を調整したりする。

筐体２１０内には、モータのような電動アクチュエータを駆動させるための電源装置、流体アクチュエータを駆動させるためのボンベ、タンク、及びコンプレッサー、各種安全機構など、ハンドリングシステム１の種々の部品及び機器が収容される。処理装置３００は、筐体２１０内に収容されても良い。

ロボットハンド１００は、ロボットアーム２００の先端部に、力センサ２１７を介して取り付けられる。力センサ２１７は、ロボットハンド１００からロボットアーム２００の先端部に向かう方向において、ロボットアーム２００に加わる力を検出する。換言すると、力センサ２１７は、ロボットアーム２００（ロボットハンド１００）から物体への押し付け力を検出する。

ロボットアーム２００の「先端部」は、ロボットアーム２００において、第１軸２１１～第６軸２１６によって６自由度以上を有する部分を指す。以降では、「姿勢」は、ロボットアーム２００の先端部の姿勢（換言すると、ロボットハンド１００の姿勢）を指す。

図２に示す例に限らず、ロボットアーム２００は、垂直多関節ロボットに代えて、水平多関節ロボット、直動ロボット、直交ロボット、又はパラレルリンクロボットであっても良い。ロボットアーム２００は、垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット、直動ロボット、直交ロボット、及びパラレルリンクロボットから選択される２つ以上の組み合わせを含んでも良い。

図２の例では、ロボットハンド１００は、挟持機構１１０を用いた挟持により物体を把持する。挟持機構１１０は、２つ以上の指を含む。ロボットハンド１００は、挟持の他、吸着又はジャミングにより物体を把持しても良い。ここでは、ロボットハンド１００が物体を挟持する場合の制御方法について、具体的に説明する。

図３は、実施形態に係るハンドリングシステムにおける制御シーケンス図である。
まず、処理装置３００は、アーム制御部２０５に制御指示Ｓ１を出力（送信）する。制御指示Ｓ１は、ロボットアーム２００の位置制御に関する位置制御データと、ロボットアーム２００の力制御に関する力制御データと、を含む。位置制御データとして、ロボットアーム２００の位置目標、位置目標までのロボットアーム２００の移動経路、位置目標での把持姿勢などが出力される。力制御データとして、把持動作時の力目標などが出力される。アーム制御部２０５は、制御指示Ｓ１の入力（受信）に応じて、位置制御データに基づく位置制御を実行する。位置制御では、移動経路に沿った位置目標へのロボットアーム２００先端部の移動及び姿勢の設定が実行される。

制御指示Ｓ１の出力後、処理装置３００は、ハンド制御部１０５に把持動作指示Ｓ３を出力する。把持動作指示Ｓ３は、把持動作に関する把持データを含む。把持データは、物体を把持（挟持）する際の把持幅及び把持力を含む。把持幅は、物体を把持するときの挟持機構１１０の指同士の間隔であり、任意の一方向における物体の長さに対応する。把持力は、挟持機構１１０で物体を挟み込むときの力の大きさを示す。

把持動作指示Ｓ３が入力されると、ハンド制御部１０５は、把持開始判定を実行する。ハンド制御部１０５は、把持開始判定中に把持開始のトリガーとなる信号が入力されると、把持動作を開始する。また、ハンド制御部１０５は、把持開始判定中に、力制御継続信号オンＳ５をアーム制御部２０５へ出力する。力制御継続信号オンＳ５は、力制御が実行されても良いことを示す。

位置制御が終了すると、アーム制御部２０５は、位置目標到達信号オンＳ７をハンド制御部１０５へ出力する。位置目標到達信号オンＳ７は、ロボットアーム２００が位置目標に到達し、ロボットアーム２００の姿勢が把持姿勢に設定されたことを示す。ハンド制御部１０５は、把持開始判定中に位置目標到達信号オンＳ７が入力されると、ロボットハンド１００の把持動作を開始する。すなわち、位置目標到達信号オンＳ７は、把持動作を開始するためのトリガーとなる信号である。また、ハンド制御部１０５は、把持動作を開始すると、把持終了判定を実行する。

力制御継続信号オンＳ５の入力、及び位置目標到達信号オンＳ７の出力を条件として、アーム制御部２０５は、力制御を開始する。アーム制御部２０５は、力センサ２１７によって検出される力が予め設定された値に達するまで、ロボットアーム２００の先端部を物体に向けて移動させる。これにより、ロボットハンド１００が物体に向けて押し付けられる。

ハンド制御部１０５は、把持動作中に、ロボットハンド１００のハンド状態データＳ９を取得する。例えば、ハンド状態データＳ９は、モータの電流値、回転量などを含み、把持幅及び把持力を示す。

ハンド制御部１０５は、把持終了判定中に、ハンド状態データＳ９が示す把持幅及び把持力が、把持動作指示Ｓ３によって指示された値に到達したか判定する。指示された把持幅及び把持力が実現されると、ハンド制御部１０５は、ロボットハンド１００の把持動作を終了する。例えば、把持動作が終了したとき、ロボットハンド１００は、物体を把持している。

把持動作が終了すると、ハンド制御部１０５は、アーム制御部２０５に、力制御終了信号オンＳ１１を出力する。力制御終了信号オンＳ１１は、把持動作が終了したことを示す。

アーム制御部２０５は、力制御継続信号オンＳ５が入力された後に、力制御終了信号オンＳ１１が入力されると、力制御を終了する。アーム制御部２０５は、力制御終了信号オンＳ１１を受信するか、力センサ２１７による検出値が力目標に到達すると、力目標到達信号オンＳ１３をハンド制御部１０５へ出力する。力目標到達信号オンＳ１３は、力制御中に力センサ２１７による検出値が力目標の値に到達したこと、又は力制御が終了されたことを示す。

ハンド制御部１０５は、力目標到達信号オンＳ１３が入力されると、力制御継続信号オフＳ１５をアーム制御部２０５へ出力する。アーム制御部２０５は、力制御継続信号オンＳ５が入力された後に力制御継続信号オフＳ１５が入力されると、ロボットアーム２００を動作させ、ロボットハンド１００及び物体を上昇させる。例えば、ロボットアーム２００は、上昇後に、把持した物体を指定された場所へ搬送する。

ハンド制御部１０５は、力制御継続信号オフＳ１５の出力後に、把持動作結果Ｓ１７及びハンド状態Ｓ１９を処理装置３００へ出力する。把持動作結果Ｓ１７は、ロボットハンド１００による把持動作において、把持の成功又は失敗を示す。ハンド状態Ｓ１９は、ロボットハンド１００を駆動するモータの位置、速度、及び電流値、把持動作結果などを含む。把持動作が失敗した場合、ハンド状態Ｓ１９は、失敗の原因を示すエラーステータスをさらに含んでも良い。

図４は、実施形態に係るハンドリングシステムの把持開始判定に関する処理を示すフローチャートである。
アーム制御部２０５は、位置制御中に、位置目標に到達したか判定する（ステップＳｔ１）。位置目標に到達していない場合、アーム制御部２０５は、ロボットアーム２００がエリアリミットに到達したか判定する（ステップＳｔ３）。エリアリミットは、ロボットアーム２００の動作領域の限界である。エリアリミットに到達していない場合、ハンド制御部１０５は、位置制御が開始されてから、予め指定された時間が経過したか判定する（ステップＳｔ５）。当該時間は、位置制御を実行可能な制限時間としてユーザにより予め設定される。指定時間が経過していない場合、ステップＳｔ１が再度実行される。ステップＳｔ１、３、及び５のそれぞれが実行された際には、ロボットハンド１００とロボットアーム２００との間で、第２通信部１０２及び第４通信部２０４を介して、判定結果が適宜通信される。

位置目標への到達、エリアリミットへの到達、又は指定時間の経過が判定された場合、ハンド制御部１０５は、位置目標到達信号オンＳ７を受信したか判定する（ステップＳｔ９）。より具体的には、アーム制御部２０５により位置目標への到達又はエリアリミットへの到達が判定された場合、アーム制御部２０５は、位置目標到達信号オンＳ７を生成する。アーム制御部２０５は、位置目標到達信号オンＳ７をハンド制御部１０５へ送信するとともに、位置制御を終了し、力制御へ移行する。ハンド制御部１０５は、位置目標到達信号オンＳ７を受信すると、ロボットハンド１００に把持動作を開始させる（ステップＳｔ１１）。ハンド制御部１０５により、予め指定された時間が経過したと判定されると、ハンド制御部１０５は、位置制御終了信号オンを生成し、アーム制御部２０５に送信する。アーム制御部２０５は、位置制御終了信号オンを受信すると、位置目標到達信号オンＳ７をハンド制御部１０５へ送信するとともに、位置制御を終了し、力制御へ移行する。ハンド制御部１０５は、位置目標到達信号オンＳ７を受信すると、把持動作を開始する（ステップＳｔ１１）。又は、予め指定された時間が経過したと判定された場合に、ハンド制御部１０５は、位置目標到達信号オンＳ７の受信前において、位置制御終了信号オンを生成するとともに、把持動作を開始しても良い。ハンド制御部１０５とアーム制御部２０５との間で正常に通信されている場合、位置制御終了信号オンの生成及び送信に応じて、ハンド制御部１０５は、位置目標到達信号オンＳ７を受信する。位置制御終了信号オンの生成を、位置目標到達信号オンＳ７の受信とみなすことができるためである。

図５は、実施形態に係るハンドリングシステムの把持終了判定を示すフローチャートである。
把持動作が開始されると、ハンド制御部１０５は、ハンド状態データＳ９に基づいて、把持力を算出する。例えば、ロボットハンド１００は、物体を挟持する指を含む。指の関節は、モータにより駆動される。ハンド制御部１０５は、モータの電流値から、把持力を算出する。ハンド制御部１０５は、算出された把持力を、処理装置３００から指示された目標把持力と比較する。ハンド制御部１０５は、目標把持力が一定時間継続されたか判定する（ステップＳｔ２１）。

目標把持力が一定時間継続されていない場合、ハンド制御部１０５は、ロボットハンド１００の動作が停止しているか判定する（ステップＳｔ２３）。動作の停止は、モータの回転量に基づいて判定される。例えば、モータの回転速度が、予め設定された閾値を下回った場合に、ロボットハンド１００の動作が停止していると判定される。ロボットハンド１００の動作が停止していない場合、ハンド制御部１０５は、タイムアウトか否かを判定する（ステップＳｔ２５）。すなわち、把持動作の開始から予め設定された時間が経過したか、判定される。タイムアウトでない場合、ステップＳｔ２１が再度実行される。

目標把持力が一定時間継続された場合、ハンド制御部１０５は、挟持成功と判定し、把持動作を終了する。ロボットハンド１００の動作が停止した場合、又はタイムアウトの場合、ハンド制御部１０５は、挟持失敗と判定し、把持動作を終了する。成功又は失敗の結果は、ハンド制御部１０５から処理装置３００へ出力される。

図６は、実施形態に係るハンドリングシステムの把持動作終了時の制御を示すフローチャートである。
ハンド制御部１０５は、把持動作が終了したか判定する（ステップＳｔ３１）。把持動作が終了すると、ハンド制御部１０５は、力制御終了信号オンＳ１１をアーム制御部２０５へ出力する（ステップＳｔ３３）。ハンド制御部１０５は、力制御が終了したか判定する（ステップＳｔ３５）。すなわち、ハンド制御部１０５は、アーム制御部２０５から、力目標到達信号オンＳ１３が入力されたか判定する。力制御が終了すると、ハンド制御部１０５は、力制御継続信号オフＳ１５をアーム制御部２０５へ出力する（ステップＳｔ３７）。ロボットアーム２００によって、ロボットハンド１００及び物体が上昇する。

上述した各種信号の他、第２通信部１０２と第４通信部２０４との間で、動作停止を指示する停止信号が通信されても良い。ロボットアーム２００は、力センサ２１７による検出値が閾値を超える場合、過大な力がロボットハンド１００又はロボットアーム２００に加わっていると判定する。アーム制御部２０５は、ロボットアーム２００の動作を停止させる。また、アーム制御部２０５からハンド制御部１０５へ、第４通信部２０４及び第２通信部１０２を介して、停止信号が通信される。ハンド制御部１０５は、停止信号を受信すると、ロボットハンド１００の動作を停止させる。例えば、ロボットハンド１００又はロボットアーム２００が何かに衝突した際に、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００の動作が直ちに停止される。

又は、ハンド制御部１０５は、モータの電流値が閾値を超えた場合に、モータに過大な電流が流れていると判定する。ハンド制御部１０５は、ロボットハンド１００の動作を停止させる。また、ハンド制御部１０５からアーム制御部２０５へ、第２通信部１０２及び第４通信部２０４を介して、停止信号が通信される。アーム制御部２０５は、停止信号を受信すると、ロボットアーム２００の動作を停止させる。例えば、ロボットハンド１００に異常が生じた際に、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００の動作が直ちに停止される。これらの制御によれば、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００の安全性を向上できる。

実施形態の利点を説明する。
多様な物体を把持するためには、把持動作時の把持力や把持幅などの把持データを算出し、この把持データに基づいて把持を実行することが好ましい。把持データの算出のために、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００とは別に、処理装置３００を設けることが好ましい。処理装置３００を設けることで、処理装置３００の機能をロボットハンド１００又はロボットアーム２００に組み込んだ場合に比べて、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００を小型化できる。また、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００をそれぞれモジュールとして用いた際に、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００を、より多くの種類の他のロボットアーム２００及び他のロボットハンド１００とそれぞれ組み合わせ可能である。すなわち、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００のモジュール性を向上できる。

また、把持動作には、ロボットハンド１００とロボットアーム２００との協働が求められる。例えば、ロボットアーム２００の位置目標への到達後に、ロボットハンド１００による把持動作が開始される。ロボットハンド１００の把持動作後には、ロボットアーム２００が上昇する。ロボットハンド１００とロボットアーム２００との協働のためには、ロボットハンド１００とロボットアーム２００との間で、把持動作に関する信号及びロボットアーム２００の制御に関する信号が通信されることが好ましい。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、参考例に係るハンドリングシステムの機能を示す模式図である。
例えば図７（ａ）に示すハンドリングシステムＲ１では、ロボットハンド１００ｒ１は、第２通信部１０２もハンド制御部１０５も含まない。ロボットアーム２００ｒ１は、第４通信部２０４を含まない。ハンドリングシステムＲ１では、処理装置３００がロボットハンド１００ｒ１の制御を担う。ハンドリングシステムＲ１によれば、ロボットハンド１００ｒ１のモジュール性を高めることができる。

図７（ｂ）に示すハンドリングシステムＲ２では、ロボットハンド１００ｒ２は、第１通信部１０１を含まない。ハンドリングシステムＲ２では、ロボットアーム２００ｒ２が、把持動作の開始及び終了に関する信号に加えて、把持データ等の指示を、ロボットハンド１００ｒ２との間で通信する。ハンドリングシステムＲ２によれば、ロボットハンド１００ｒ２とロボットアーム２００ｒ２との間の通信を高速化でき、ハンドリングシステムＲ２の動作をより早く実行できる。

一方、図７（ａ）に示すハンドリングシステムＲ１については、正確且つ効率的な把持動作のために処理装置３００による計算量が増加すると、ロボットハンド１００ｒ１と処理装置３００との間の通信、及びロボットアーム２００ｒ１と処理装置３００との間の通信に遅延が生じる。この結果、ロボットハンド１００ｒ１及びロボットアーム２００ｒ１によるハンドリングに必要な時間が長くなる。

図７（ｂ）に示すハンドリングシステムＲ２については、ロボットアーム２００ｒ２のアーム制御部２０５に、接続されるロボットハンド１００ｒ２に対応した固有の制御部が組み込まれる。このため、ロボットハンド１００ｒ２を、別の種類のロボットハンド１００ｒ２に交換できない。また、ロボットアーム２００ｒ２を交換する場合には、ロボットハンド１００ｒ２も、交換後のロボットアーム２００ｒ２と対応するロボットハンド１００ｒ２に交換する必要がある。ハンドリングシステムＲ２では、ロボットハンド１００ｒ２及びロボットアーム２００ｒ２のモジュール性が損なわれる。

これらの課題について、実施形態に係るロボットハンド１００によれば、第１通信部１０１は、把持動作に関する把持データを処理装置３００（第１装置）と通信する。第２通信部１０２は、ロボットアーム２００（第２装置）との間で、開始通知及び終了通知を通信する。開始通知は、把持動作を開始するための通知であり、図３に示す例では位置目標到達信号オンＳ７に対応する。終了通知は、把持動作の終了を示す通知であり、図３に示す例では力制御終了信号オンＳ１１に対応する。

ハンド制御部１０５は、第１通信部１０１に入力された把持データに基づく把持動作を、第２通信部１０２に入力された開始通知に応じて開始する。ハンド制御部１０５は、把持動作が終了したときに、第２通信部１０２からロボットアーム２００へ終了通知を出力する。また、ハンド制御部１０５は、把持動作結果Ｓ１７又はハンド状態Ｓ１９を、第１通信部１０１から処理装置３００へ出力する。

実施形態に係るロボットアーム１０によれば、第２通信部１０２が、ロボットアーム２００との間で、把持動作の開始及び終了に関する開始通知及び終了通知を通信する。これにより、ハンドリングシステムＲ１のように処理装置３００を介してロボットハンド１００とロボットアーム２００との間で通信される場合に比べて、ハンドリングに関する動作をより早く実行できる。この結果、物体のハンドリングをより短い時間で完了でき、ハンドリングの効率を向上できる。

また、実施形態に係るロボットアーム２００によれば、第１通信部１０１が、処理装置３００との間で、把持データ、把持動作結果、ハンド状態等を通信する。これにより、ハンドリングシステムＲ２のように、アーム制御部２０５にロボットハンド１００のための制御部を組み込む必要が無い。このため、ロボットアーム２００のモジュール性の低下を抑制できる。

実施形態によれば、ロボットアーム２００のモジュール性を向上しつつ、ロボットハンド１００とロボットアーム２００との間でより高速に通信可能である。

第２通信部１０２は、開始通知及び終了通知の他、ロボットアーム２００による押し付け力が力目標に到達したことを示す通知（力目標到達信号オンＳ１３）、ロボットアーム２００の上昇を開始させるための通知（力制御継続信号オフＳ１５）などを、ロボットアーム２００との間で通信する。実施形態によれば、これらの通知もより高速に通信でき、ハンドリングの効率をさらに向上できる。

ロボットハンド１００と同様に、ロボットアーム２００は、第３通信部２０３及び第４通信部２０４を含む。第３通信部２０３と処理装置３００との間では、制御指示Ｓ１が通信される。第４通信部２０４とロボットハンド１００（第３装置）との間では、開始通知及び終了通知が通信される。また、第４通信部２０４とロボットハンド１００との間では、終了通知に伴って、力目標到達信号オンＳ１３及び力制御継続信号オフＳ１５が通信される。第３通信部２０３及び第４通信部２０４を設けることで、ロボットアーム２００のモジュール性の低下を抑制しつつ、ロボットハンド１００とより高速な通信が可能となる。

また、ロボットハンド１００による把持動作と併せて、ロボットアーム２００による力制御が実行されることで、高機能なセンサを含まないロボットハンド１００でも、手先の負荷や接触状況に応じた複雑なタスクを実行可能である。

例えば、ロボットハンド１００を物体に対して斜めに位置させ、物体を掬い上げて把持する動作を実行可能である。ロボットハンド１００は、物体を掬い上げつつ、その物体を挟持しても良い。これらの動作では、ロボットハンド１００を床面に接触させながら移動させる「倣い動作」が必要となる。床面との接触時に、力センサ２１７による検出値に基づいてロボットアーム２００を制御することで、より安定して倣い動作を実行できる。

又は、物体同士が密着して配置されている場合に、それらの隙間に挟持機構１１０の指を挿入していずれかの物体を把持する動作を実行可能である。この動作では、それぞれの指の位置を調整する「挿入動作」が必要となる。力センサ２１７によって検出される指への反力に応じて、ロボットハンド１００及びロボットアーム２００を制御することで、より安定して挿入動作を実行できる。

（変形例）
図８は、実施形態の変形例に係るハンドリングシステムの構成を示す模式図である。
変形例に係るハンドリングシステム１ａは、ロボットハンド１００ａを含む。ロボットハンド１００ａは、挟持機構１１０に代えて、吸着機構を含む。ロボットハンド１００が物体に接触した状態で吸着機構を動作することで、物体を吸着して把持できる。

図９は、実施形態の変形例に係るロボットハンドを示す模式図である。
図９に示すように、ロボットハンド１００ａは、ベース１２１、回転部１２２、吸引装置１２３、複数の切替弁１２４、複数の吸着パッド１２５、ベース先端部１２６、及び回転部１２７を含む。

ベース１２１は、例えば直方体状の外形を有し、ロボットハンド１００ａの外郭を構成している。ベース１２１は、回転部１２２を介してロボットアーム２００に連結されている。ベース１２１は、箱状に構成されても良いし、フレームのみで構成されても良い。

回転部１２２は、ロボットアーム２００に対してベース１２１を回転可能に連結している。回転部１２２の回転中心軸Ｃは、ロボットアーム２００の先端部とベース１２１とが並ぶ方向に実質的に平行である。回転部１２２は、ロボットアーム２００に対して、ロボットハンド１００ａのベース１２１をθ方向及びその反対方向に回転させることができる。なお、回転部１２２は、ロボットハンド１００ａの一部としてではなく、ロボットアーム２００の一部として設けられてもよい。

吸引装置１２３は、ベース１２１の内側に設けられている。吸引装置１２３は、例えば真空ポンプである。吸引装置１２３は、ホース等を介して複数の吸着パッド１２５の各々と連通している。吸引装置１２３が駆動されることで、各吸着パッド１２５内の圧力が大気圧よりも低くなり、吸着パッド１２５により物体が吸着される。吸着パッド１２５内の圧力は、不図示の負圧センサにより検出される。

複数の切替弁１２４は、複数の吸着パッド１２５に対してそれぞれ設けられている。各切替弁１２４は、第１状態又は第２状態に設定される。第１状態では、吸引装置１２３と対応する吸着パッド１２５が連通している。第２状態では、吸着パッド１２５と吸引装置１２３との間の連通が遮断され、吸着パッド１２５がロボットハンド１００ａの外部（大気圧空間）に連通される。例えば、把持される物体の大きさに応じて、第１状態に設定される切替弁１２４の数が調整される。

ベース先端部１２６は、回転部１２７を介してベース１２１の一端部に連結されている。複数の吸着パッド１２５は、ベース先端部１２６の一端部において、互いに並べて配置されている。回転部１２７は、ベース先端部１２６とベース１２１との間に設けられ、ベース１２１に対してベース先端部１２６を回転可能に連結している。

吸引装置１２３、複数の切替弁１２４、及び複数の吸着パッド１２５を含む吸着機構を動作することで、物体を吸着して把持できる。

変形例に係るハンドリングシステム１ａでは、ハンドリングシステム１と同様に、図３の制御シーケンス図に示す制御が実行される。ハンドリングシステム１ａにおいて、把持動作指示Ｓ３によって出力される把持データは、把持に使用される吸着パッド１２５及び吸着時の圧力を含む。ハンド状態データＳ９は、負圧センサにより検出された各吸着パッド１２５の圧力を含む。

なお、吸着により物体が把持される場合、ロボットアーム２００による位置制御中に、吸着パッド１２５による吸引が開始されても良い。すなわち、ハンド制御部１０５は、把持動作指示Ｓ３が入力された後であって、位置目標到達信号オンＳ７が入力される前に、把持動作を開始しても良い。これにより、物体をより早く把持できる。

図１０は、実施形態の変形例に係るハンドリングシステムの把持終了判定を示すフローチャートである。
ハンド制御部１０５は、把持に使用する吸着パッド１２５のいずれか１つについて、負圧センサの値を取得する（ステップＳｔ４１）。ハンド制御部１０５は、取得した値を圧力に変換する（ステップＳｔ４３）。ハンド制御部１０５は、圧力が、予め設定された閾値未満か判定する（ステップＳｔ４５）。閾値は、入力された把持データに含まれる圧力に対応する。圧力が閾値未満の場合、ハンド制御部１０５は、物体の把持が成功したと判定し、判定処理を終了する。

圧力が閾値以上の場合、ハンド制御部１０５は、把持に使用する別の吸着パッド１２５に関して、ステップＳｔ４１、Ｓｔ４３、及びＳｔ４５の処理を繰り返す。使用されるいずれの吸着パッド１２５についても、圧力が閾値以上の場合、アーム制御部２０５は、力センサ２１７による検出値が力目標に到達したか、又はロボットアーム２００がエリアリミットに到達したか判定する（ステップＳｔ４７）。アーム制御部２０５は、判定結果を、ハンド制御部１０５に送信する。ステップＳｔ４７において、Ｎｏの判定の場合、ハンド制御部１０５は、把持動作を継続する。すなわち、図１０に示すフローチャートの処理が再度実行される。ステップＳｔ４７において、Ｙｅｓの判定の場合、ハンド制御部１０５は、物体の把持が失敗したと判定し、判定処理を終了する。

ハンドリングシステム１ａでは、ハンドリングシステム１と同様に、図６に示すフローチャートに従って、把持動作終了時の制御が実行される。

変形例に係るハンドリングシステム１ａによれば、ハンドリングシステム１と同様に、ロボットアーム２００のモジュール性の低下を抑制しつつ、ロボットハンド１００ａとロボットアーム２００との間でより高速に通信可能である。

（実施例）
図１１は、実施例に係るハンドリングシステムを示す模式図である。
実施例に係るハンドリングシステム２は、図１１に示すように、ロボットハンド１００ａ、ロボットアーム２００、処理装置３００、カメラ４０１～４０４を含む。ハンドリングシステム２は、物体ＯＢＪを把持位置ＨＰで把持し、搬送し、解放位置ＲＰで解放する。このような動作は、物体ＯＢＪのピッキング（搬送）とも呼ばれる。この例では、ロボットハンド１００ａは、吸着により物体を把持する。

カメラ４０１～４０４は、例えば、ＲＧＢ画像カメラや、距離画像カメラ、レーザーレンジファインダ、laser imaging detection and ranging（ＬｉＤＡＲ）などであり、画像情報及び距離情報（３次元情報）を取得可能である。例えば、ハンドリングシステム２は、把持用のカメラ４０１、把持状態確認用あるいはキャリブレーション用のカメラ４０２、解放用のカメラ４０３、及び一時載置用のカメラ４０４を含む。

把持位置ＨＰには、把持（搬出）される物体ＯＢＪが存在する。把持用のカメラ４０１は、把持位置ＨＰにおいて、物体ＯＢＪおよびその周辺領域を撮影かつ検出する。把持位置ＨＰにおいて、例えば、物体ＯＢＪは、コンテナ又はパレットなどの容器４５１内に収容されている。この場合、把持用のカメラ４０１は、容器４５１内の一部または全部を撮影かつ検出する。

キャリブレーション用のカメラ４０２は、キャリブレーション位置において、物体ＯＢＪを撮影かつ検出する。キャリブレーション位置は、容器４５１外の把持位置ＨＰよりも上方に設定される。

解放用のカメラ４０３は、物体ＯＢＪを解放（搬入）する解放位置ＲＰにおいて、解放位置ＲＰおよびその周辺領域を撮影かつ検出する。解放位置ＲＰにおいて、物体ＯＢＪは、例えば、コンテナ又はパレットなどの容器４５２内に収容される。この場合、解放用のカメラ４０３は、容器４５２内の一部または全部を撮影かつ検出する。

仮置き用のカメラ４０４は、仮置位置Ｐｔおよびその周辺領域を撮影かつ検出する。仮置位置Ｐｔは、把持位置ＨＰ及び解放位置ＲＰとは別の位置である。仮置位置Ｐｔにおいて、物体ＯＢＪは、例えばテーブルやステージのような仮置き面４５３上に一時的に置かれる。この場合、仮置き用のカメラ４０４は、仮置き面４５３の一部または全部を撮影かつ検出する。

図１２は、実施例に係るハンドリングシステムにおける処理装置の機能を示す模式図である。
処理装置３００は、例えば、統合部３０１、画像処理部３０２、信号処理部３０３、把持計画生成部３０４、解放計画生成部３０５、動作計画生成部３０６、ロボット制御部３０７、周辺機器・Ｉ／Ｏ制御部３０８、学習制御部３０９、エラー検出部３１０、及び内部ＤＢ３１１を含む。

統合部３０１は、外部Ｉ／Ｆ３２０からのユーザ入力情報、ハンドリングシステム２の状態、及び力センサ２１７による検出値に基づいて、ハンドリングシステム２の作業計画の生成、運用、及び管理を実行する。

画像処理部３０２は、カメラ４０１～４０４から得られた画像及び情報（検出値）を処理し、動作計画や、動作制御、エラー検出、学習等に必要な情報を生成する。

信号処理部３０３は、力センサ２１７から得られた情報（検出値）を処理し、動作計画や、動作制御、エラー検出等に必要な情報を生成する。

把持計画生成部３０４は、位置制御データ、力制御データ、把持データ等を算出する。すなわち、把持計画生成部３０４は、物体ＯＢＪの把持方法、把持位置ＨＰ、把持位置ＨＰでの把持姿勢、把持位置ＨＰへの移動経路、把持幅、及び把持力を算出する。移動経路は、ロボットハンド１００ａ及びロボットアーム２００が周囲環境に干渉しないように算出される。

解放計画生成部３０５は、物体ＯＢＪの設置方法、解放位置ＲＰ、解放位置ＲＰでの把持方法、解放方法、解放姿勢、及び解放位置ＲＰへの移動経路を算出する。設置方法は、把持された物体ＯＢＪを解放する場所で物体ＯＢＪを設置するための方法である。一例として、設置方法は、物体ＯＢＪの押し付けである。

動作計画生成部３０６は、統合部３０１からの指示に従って、ロボットアーム２００が現在位置から移動可能な経路（経由点）を経由して把持位置ＨＰや、仮置位置Ｐｔ、解放位置ＲＰ等に移動するよう、動作方法や、動作速度、動作経路等のロボット動作情報を算出する。

ロボット制御部３０７は、把持計画生成部３０４、解放計画生成部３０５、又は動作計画生成部３０６で生成された情報および統合部３０１からの各種の動作切り替え指示等に従って、ハンドリングシステム２を制御する。また、ロボット制御部３０７は、統合部３０１から取得した各種姿勢情報や、軌道計画情報、位置制御データ、力制御データ、把持データ等に従い、ロボットハンド１００ａ及びロボットアーム２００を制御する。

周辺機器・Ｉ／Ｏ制御部３０８は、各種搬送機器の制御や、安全ドアなどの周辺機器３３０の制御、各種センサ情報の取得等の各種制御のためのＩ／Ｏ制御を実行する。

学習制御部３０９は、学習機能を制御する。学習機能は、ロボットアーム２００の振動抑制など動作精度向上のためのロボットモデル学習、物体ＯＢＪの把持性能向上のための把持制御パラメータ学習及び把持データベース学習、作業計画の実施性能向上のためのエラー検知学習などを含む。

エラー検出部３１０は、ハンドリングシステム２の状態、作業計画の実施状態、駆動制御状態、物体ＯＢＪの把持状態、搬送の状態等に基づいて、エラーを検知する。エラー検知は、例えば、力センサ２１７の出力を手先座標に変換した値、又は変換した値をローパスフィルタに通した値が、予め設定された閾値を超えたらエラーと判断することで実現できる。この結果、処理中の作業を中断し、その後リカバリ動作に移るなどの処理が可能となる。

内部データベース（ＤＢ）３１１は、ロボットデータベース（ロボットＤＢ）、ハンドデータベース（ハンドＤＢ）、物体データベース（物体ＤＢ）、把持データベース（把持ＤＢ）、及び環境データベース（環境ＤＢ）を含む。

ロボットＤＢには、ハンドリングシステム２の構造、各部の寸法や重量、慣性モーメント、各駆動部の動作範囲及び速度、およびトルク性能が記憶されている。

ハンドＤＢには、ロボットハンド１００ａの機能、およびロボットハンド１００ａの把持の特性に関する情報が、記憶されている。

物体ＤＢには、物体ＯＢＪの名称、識別番号、カテゴリ、全面の画像情報、ＣＡＤモデル情報、重量情報、および把持時の特性情報が、記憶されている。特性情報は、柔らかい、壊れやすい、又は形が変わる等の、把持される物体ＯＢＪの特性を示す情報である。

把持ＤＢには、物体ＯＢＪについて、ロボットハンド１００ａの把持方法ごとに、把持可能位置、把持可能姿勢、把持のし易さを示すスコア情報、把持時の押し込み可能量、把持判定のための判定閾値、及びエラー検知のための判定閾値が、記憶されている。把持方法として、例えば、吸着方式、並行二指方式、平行四指方式、又は多関節方式が挙げられる。

環境ＤＢには、ハンドリングシステム２が対応している作業台の情報、ハンドリングシステム２の動作範囲及び周囲の障害物を示す周囲環境情報などが、保存されている。

外部Ｉ／Ｆ３２０は、統合部３０１（処理装置３００）と外部機器（不図示）との間のデータの入力及び出力を実行する。

図１３は、実施例に係るハンドリングシステムによる処理を示すフローチャートである。
統合部３０１は、外部Ｉ／Ｆ３２１を経て、外部機器から物体ＯＢＪの搬送指示（ハンドリング指示）を受信する（ステップＳｔ５１）。

統合部３０１は、カメラ４０１の撮影した画像や、光電センサやマイクロスイッチのような他のセンサの検出値に基づいて、物体ＯＢＪまたは当該物体ＯＢＪを収容した容器４５１が把持位置ＨＰに到達したことを検出する（ステップＳｔ５２）。

統合部３０１は、物体ＯＢＪの把持位置ＨＰおよびその周辺を撮像するよう、カメラ４０１を制御する（ステップＳｔ５３）。例えば、カメラ４０１は、物体ＯＢＪが収容されている容器４５１の内部を撮影する。

画像処理部３０２は、カメラ４０１が撮影した画像から、物体ＯＢＪの有無の判定、物体ＯＢＪの把持可能面の識別を実行する。さらに、画像処理部３０２は、物体ＯＢＪの把持可能面の形状及び大きさ、３次元空間内での位置及び姿勢等の把持面情報を算出する（ステップＳｔ５４）。

把持計画生成部３０４は、周辺情報及び付加情報を算出する（ステップＳｔ５５）。周辺情報は、把持面情報に基づいて算出され、容器４５１内の物体ＯＢＪ以外の物体（周辺部品）に関する情報である。付加情報は、把持面情報及び物体ＤＢの情報に基づいて算出され、力制御を実行する際のロボットアーム２００の移動方向、押付力の大きさ、移動許容範囲などを示す。

把持計画生成部３０４は、把持面情報に基づいて、ロボットアーム２００が物体ＯＢＪの把持可能面を把持するための複数の把持情報を算出する（ステップＳｔ５６）。把持計画生成部３０４は、算出した複数の把持情報に基づいて、把持対象とする物体ＯＢＪ、把持位置ＨＰ、把持姿勢、力目標、把持幅、及び把持力を選択する。そして、動作計画生成部３０６は、ロボットアーム２００の現在位置から、把持位置ＨＰ及び把持姿勢に至る移動情報を生成する。この場合において、把持情報は、把持位置情報及び把持姿勢情報の他、ステップＳｔ５５で算出した周辺情報及び付加情報を含む。

ステップＳｔ５６の処理において、統合部３０１は、把持情報及び移動情報を生成する際に、物体ＯＢＪ以外の物体とロボットアーム２００との干渉の可能性が無い又は低い場面では、高速の動作を選択する。一方、統合部３０１は、ロボットハンド１００ａ、物体ＯＢＪ、及びその他の物体の間で干渉の可能性が高い場面では、低速の動作を選択する。可能性が高い場面として、ロボットハンド１００ａが容器４５１に近付いたとき、ロボットハンド１００ａが容器４５１内に入ったとき、などが挙げられる。さらに、動作計画生成部３０６は、干渉の可能性が高い場面では、ロボットハンド１００ａに発生する力の目標値を決定する。

ロボット制御部３０７は、位置制御データ及び力制御データをロボットアーム２００に出力する。位置制御データは、把持位置ＨＰ、把持姿勢、把持位置ＨＰへの移動経路を含む。力制御データは、力目標及びエリアリミットを含む。また、ロボット制御部３０７は、把持情報に基づく把持動作指示をロボットハンド１００ａに出力する。把持動作指示は、把持幅及び把持力を含む。ロボットアーム２００及びロボットハンド１００ａは、出力された指示に従って動作する。一例として、物体ＯＢＪの把持位置ＨＰの周辺領域では、力制御のみによるロボットハンド１００ａの押付動作が実行され、吸着パッド１２５が物体ＯＢＪに十分に接触した状態で、吸着等の把持動作が実行される（ステップＳｔ５７）。

把持位置ＨＰの周辺領域では、ロボットハンド１００ａの干渉が生じた場合には、与えられた動作方式及び力の目標値に従って、ロボットハンド１００ａが干渉した障害物から逃げる動作が実行される。また、物体ＯＢＪの把持面が比較的大きな傾きを持っているような場合には、ロボットハンド１００ａを物体ＯＢＪの把持面に倣わせる動作が実行される。

統合部３０１又はロボット制御部３０７は、ロボットハンド１００ａから把持動作の結果を取得し、物体ＯＢＪの把持が成功したか否かを判定する（ステップＳｔ５８）。

把持が失敗した場合には、統合部３０１は、ロボットアーム２００の退避動作、把持の失敗を示す情報の物体ＤＢへの登録などのリトライ準備動作を実行する（ステップＳｔ５９）。そして、把持のリトライ動作を行うために、ステップＳｔ５３が再び実行される。

把持が成功した場合には、ロボット制御部３０７は、ロボットハンド１００ａによる物体ＯＢＪの把持状態が撮影可能な位置に移動するよう、ロボットアーム２００を制御する。また、統合部３０１は、当該位置で、物体ＯＢＪを把持したロボットハンド１００ａを撮影するよう、カメラ４０２を制御する（ステップＳｔ６０）。

画像処理部３０２は、カメラ４０２が撮影した画像から、物体情報を生成する（ステップＳｔ６１）。物体情報は、ロボットハンド１００ａに対する物体ＯＢＪの相対位置、ロボットハンド１００ａに対する物体ＯＢＪの相対姿勢、および物体ＯＢＪの状態及び形状を示す情報である。

統合部３０１は、物体ＯＢＪの解放位置ＲＰおよびその周辺を撮影するよう、カメラ４０３を制御する（ステップＳｔ６２）。例えば、カメラ４０３は、把持されている物体ＯＢＪが収容される容器４５２の内部を撮影する。

画像処理部３０２は、統合部３０１と協働して、カメラ４０３により撮影された画像から、周辺情報を算出する（ステップＳｔ６３）。周辺情報は、解放位置ＲＰおよびその周辺における物体ＯＢＪ以外の他の物体の有無の判定結果、他の物体の大きさ及び位置、他の物体の表面の位置などを含む。

解放計画生成部３０５は、物体情報、把持ＤＢの情報、周辺情報等に基づいて、ロボットアーム２００が把持している物体ＯＢＪの解放情報を算出する（ステップＳｔ６４）。解放情報は、解放位置、解放姿勢、経由点位置、経由点姿勢等を示す。このとき、解放計画生成部３０５は、力制御が行われる際のロボットハンド１００ａの押付方向及び押付力の大きさ、力制御の移動許容範囲等の付加情報を算出する。解放計画生成部３０５は、付加情報を解放情報に付加する。

解放計画生成部３０５は、解放情報に基づいて、把持している物体ＯＢＪの解放位置ＲＰおよび解放姿勢を決定する（ステップＳｔ６５）。

ロボット制御部３０７は、解放情報をロボットハンド１００ａ及びロボットアーム２００に出力する。ロボットハンド１００ａ及びロボットアーム２００は、解放情報に従って動作する。これにより、物体ＯＢＪが、解放位置ＲＰへ移動し、当該解放位置ＲＰで解放される（ステップＳｔ６６）。物体ＯＢＪの解放位置ＲＰの周辺領域では、容器４５２の壁、又は十分な大きさの物体がある場合には、ロボットハンド１００ａにより当該壁や物体の表面に対して物体ＯＢＪを押し付ける動作が実行される。これにより、物体ＯＢＪを、容器４５２により高密度に配置できる。また、当該表面が比較的大きな傾きを持っているような場合にあっても、与えられた押付方法及び押付力により、物体ＯＢＪを表面に密着して倣わせた状態で物体ＯＢＪを解放できる。

配置対象の物体ＯＢＪの解放後、ロボット制御部３０７は、容器４５２から退出するようロボットハンド１００ａを制御し、待機姿勢をとるようロボットアーム２００を制御する（ステップＳｔ６７）。

統合部３０１は、外部Ｉ／Ｆ３２０を経て、外部機器から次の搬送指示を受け取ったか否かを判定する（ステップＳｔ６８）。

ステップＳｔ６８の判定において、統合部３０１は、次の搬送指示を受け取った場合には、ステップＳｔ５２を再度実行する。これにより、次の物体ＯＢＪに対する一連の制御が開始される。ステップＳｔ６８の判定において、統合部３０１は、次の搬送指示を受け取っていない場合には、一連の制御を終了する。

ハンドリングシステム２によれば、搬送に関する計画、把持情報、及び移動情報から選択される１つ以上が、処理装置３００により算出される。搬送に関する計画は、把持計画、解放計画、動作計画、及び作業計画から選択される１つ以上である。ハンドリングシステム２によれば、物体をより効率的にハンドリングできる。一方、処理装置３００への計算負荷は増大する。しかし、把持動作の際には、ロボットハンド１００ａとロボットアーム２００との間で、把持動作に関する信号が通信される。このため、処理装置３００への計算負荷が増大しても、把持動作の遅延を抑制できる。実施例によれば、より効率的な物体のハンドリングを実現可能である。

以上では、ロボットハンド１００又は１００ａがロボットアーム２００に取り付けられ、第２通信部１０２がロボットアーム２００と通信する例について説明した。実施形態に係るロボットハンド１００及び１００ａの用途は、この例に限定されない。ロボットハンド１００又は１００ａは、無人搬送車（ＡＧＶ）、ドローンなどの移動体に設けられても良い。

図１４は、ハードウェア構成を示す模式図である。
処理装置３００は、例えば図１４に表したコンピュータ５００により実現される。図１４に表したコンピュータ５００は、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、記憶装置５０４、入力インタフェース５０５、出力インタフェース５０６、及び通信インタフェース５０７を含む。

ＲＯＭ５０２は、コンピュータ５００の動作を制御するプログラムを格納している。ＲＯＭ５０２には、上述した各処理をコンピュータ５００に実現させるために必要なプログラムが格納されている。ＲＡＭ５０３は、ＲＯＭ５０２に格納されたプログラムが展開される記憶領域として機能する。

ＣＰＵ５０１は、処理回路を含む。ＣＰＵ５０１は、ＲＡＭ５０３をワークメモリとして、ＲＯＭ５０２又は記憶装置５０４の少なくともいずれかに記憶されたプログラムを実行する。プログラムの実行中、ＣＰＵ５０１は、システムバス５０８を介して各構成を制御し、種々の処理を実行する。

記憶装置５０４は、プログラムの実行に必要なデータや、プログラムの実行によって得られたデータを記憶する。

入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）５０５は、コンピュータ５００と入力装置５０５ａとを接続する。入力Ｉ／Ｆ５０５は、例えば、ＵＳＢ等のシリアルバスインタフェースである。ＣＰＵ５０１は、入力Ｉ／Ｆ５０５を介して、入力装置５０５ａから各種データを読み込むことができる。

出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）５０６は、コンピュータ５００と出力装置５０６ａとを接続する。出力Ｉ／Ｆ５０６は、例えば、Digital Visual Interface（ＤＶＩ）やHigh-Definition Multimedia Interface（ＨＤＭＩ（登録商標））等の映像出力インタフェースである。ＣＰＵ５０１は、出力Ｉ／Ｆ５０６を介して、出力装置５０６ａにデータを出力し、出力装置５０６ａにデータを出力させることができる。

通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）５０７は、コンピュータ５００外部のサーバ５０７ａと、コンピュータ５００と、を接続する。通信Ｉ／Ｆ５０７は、例えば、ＬＡＮカード等のネットワークカードである。ＣＰＵ５０１は、通信Ｉ／Ｆ５０７を介して、サーバ５０７ａから各種データを読み込むことができる。

記憶装置５０４は、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）及びSolid State Drive（ＳＳＤ）から選択される１つ以上を含む。入力装置５０５ａは、マウス、キーボード、マイク（音声入力）、及びタッチパッドから選択される１つ以上を含む。出力装置５０６ａは、モニタ、プロジェクタ、プリンタ、及びスピーカから選択される１つ以上を含む。タッチパネルのように、入力装置５０５ａと出力装置５０６ａの両方の機能を備えた機器が用いられても良い。

以上で説明した、ハンドリングシステム、指示装置、ハンドリング方法、又は指示方法によれば、物品のハンドリングに必要な処理をより自動化し、人による作業を削減できる。また、コンピュータを、指示装置として動作させるためのプログラムを用いることで、同様の効果を得ることができる。

上記の種々のデータの処理は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク及びハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、又は、他の非一時的なコンピュータで読取可能な記録媒体（non-transitory computer-readable storage medium）に記録されても良い。

例えば、記録媒体に記録された情報は、コンピュータ（または組み込みシステム）により読み出されることが可能である。記録媒体において、記録形式（記憶形式）は任意である。例えば、コンピュータは、記録媒体からプログラムを読み出し、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させる。コンピュータにおいて、プログラムの取得（または読み出し）は、ネットワークを通じて行われても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１，１ａ，２，Ｒ１，Ｒ２：ハンドリングシステム、 １０：ロボットアーム、 １００，１００ａ，１００ｒ１，１００ｒ２：ロボットハンド、 １０１：第１通信部、 １０２：第２通信部、 １０５：ハンド制御部、 １１０：挟持機構、 １２１：ベース、 １２２：回転部、 １２３：吸引装置、 １２４：切替弁、 １２５：吸着パッド、 １２６：ベース先端部、 １２７：回転部、 ２００，２００ｒ１，２００ｒ２：ロボットアーム、 ２０３：第３通信部、 ２０４：第４通信部、 ２０５：アーム制御部、 ２１０：筐体、 ２１７：力センサ、 ３００：処理装置、 ３０１：統合部、 ３０２：画像処理部、 ３０３：信号処理部、 ３０４：把持計画生成部、 ３０５：解放計画生成部、 ３０６：動作計画生成部、 ３０７：ロボット制御部、 ３０８：周辺機器インプットアウトプット制御部、 ３０９：学習制御部、 ３１０：エラー検出部、 ３２０：外部インタフェース、 ３２１：外部インタフェース、 ３３０：周辺機器、 ４０１～４０４：カメラ、 ４５１，４５２：容器、 ４５３：仮置き面、 ５００：コンピュータ、 ５０１：ＣＰＵ、 ５０２：ＲＯＭ、 ５０３：ＲＡＭ、 ５０４：記憶装置、 ５０５：入力インタフェース、 ５０５ａ：入力装置、 ５０６：出力インタフェース、 ５０６ａ：出力装置、 ５０７：通信インタフェース、 ５０７ａ：サーバ、 ５０８：システムバス、 Ｃ：回転中心軸、 ＤＢ３１１：内部、 ＨＰ：把持位置、 ＯＢＪ：物体、 Ｐｔ：仮置位置、 ＲＰ：解放位置

Claims (17)

1. 物体を把持するロボットハンドであって、
   把持動作に関する把持データを第１装置と通信する第１通信部と、
   前記第１通信部よりも高速に通信可能であり、前記把持動作を開始するための開始通知及び前記把持動作の終了を示す終了通知を第２装置と通信する第２通信部と、
   前記把持動作を制御するハンド制御部と、を備え、
   前記ハンド制御部は、
   前記第１通信部に入力された前記把持データに基づく前記把持動作を、前記第２通信部に入力された前記開始通知に応じて開始し、
   前記把持動作の終了に応じて、前記第２通信部から前記第２装置への前記終了通知の出力と、前記把持動作の結果又は前記ロボットハンドの状態の少なくともいずれかの前記第１通信部から前記第１装置への出力と、を実行する、
   ロボットハンド。
2. 前記物体を挟持するための挟持機構をさらに備え、
   前記把持データは、前記挟持機構によって前記物体を把持する際の把持幅及び把持力を含む、請求項１記載のロボットハンド。
3. 前記把持幅及び前記把持力が前記挟持機構によって実現された場合に、前記ハンド制御部は、前記把持動作が終了したと判定し、前記終了通知の前記出力と、前記把持動作の前記結果又は前記ロボットハンドの前記状態の前記少なくともいずれかの前記出力と、を実行する、請求項２記載のロボットハンド。
4. 前記物体を吸着するための吸着機構をさらに備え、
   前記把持データは、前記吸着機構によって前記物体を把持する際の圧力を含む、請求項１記載のロボットハンド。
5. 前記圧力が前記吸着機構によって実現された場合に、前記ハンド制御部は、前記把持動作が終了したと判定し、前記終了通知の前記出力と、前記把持動作の前記結果又は前記ロボットハンドの前記状態の前記少なくともいずれかの前記出力と、を実行する、請求項４記載のロボットハンド。
6. 請求項１～５のいずれか１つに記載のロボットハンドと、
   前記第１装置と、
   前記第２装置としてのロボットアームと、
   を備えたハンドリングシステム。
7. 前記ロボットアームは、
   位置制御データを含む制御指示を前記第１装置と通信する第３通信部と、
   前記開始通知及び前記終了通知を前記第２通信部と通信する第４通信部と、
   前記位置制御データに基づく位置制御を実行するアーム制御部と、
   を含む、請求項６記載のハンドリングシステム。
8. 前記制御指示は、力制御データをさらに含み、
   前記アーム制御部は、前記位置制御の後に、前記力制御データに基づく力制御を実行する、請求項７記載のハンドリングシステム。
9. 前記ロボットアームは、前記ロボットハンドに作用する力を検出する力センサをさらに含み、
   前記アーム制御部は、前記力センサによる検出値が、前記力制御データに含まれる力目標に到達した場合に、前記第４通信部から前記第２通信部へ前記開始通知を出力する、請求項８記載のハンドリングシステム。
10. 前記第２通信部と前記第４通信部との間で、前記ロボットハンド又は前記ロボットアームの動作停止を指示する停止信号が通信される、請求項７～９のいずれか１つに記載のハンドリングシステム。
11. 前記ロボットアームは、前記終了通知の受信に応じて移動する、請求項６～１０のいずれか１つに記載のハンドリングシステム。
12. 物体を把持するロボットハンドを制御するハンド制御装置であって、
    把持動作に関する把持データを第１装置と通信する第１通信部と、
    前記第１通信部よりも高速に通信可能であり、前記把持動作を開始するための開始通知及び前記把持動作の終了を示す終了通知を第２装置と通信する第２通信部と、
    を備え、
    前記第１通信部に入力された前記把持データに基づく前記把持動作を、前記第２通信部に入力された前記開始通知に応じて開始し、
    前記把持動作の終了に応じて、前記第２通信部から前記第２装置への前記終了通知の出力と、前記把持動作の結果又は前記ロボットハンドの状態の少なくともいずれかの前記第１通信部から前記第１装置への出力と、を実行する、
    ハンド制御装置。
13. 物体を把持するロボットハンドの制御方法であって、
    把持動作に関する把持データを、第１装置から、第１通信部を介して入力し、
    前記把持動作を開始するための開始通知を、第２装置から、前記第１通信部よりも高速に通信可能な第２通信部を介して入力し、
    前記把持データに基づく前記把持動作を、前記開始通知に応じて開始し、
    前記把持動作の終了に応じて、前記把持動作の終了を示す終了通知を前記第２通信部を介して前記第２装置へ出力し、前記把持動作の結果又は前記ロボットハンドの状態の少なくともいずれかを前記第１通信部を介して前記第１装置へ出力する、
    ロボットハンドの制御方法。
14. 前記把持データは、挟持機構によって前記物体を把持する際の把持幅及び把持力を含み、
    前記把持幅及び前記把持力が前記挟持機構によって実現された場合に、前記把持動作が終了したと判定し、前記終了通知の出力と、前記把持動作の前記結果又は前記ロボットハンドの前記状態の前記少なくともいずれかの前記出力と、を実行する、請求項１３記載のロボットハンドの制御方法。
15. 前記把持データは、吸着機構によって前記物体を把持する際の圧力を含み、
    前記圧力が前記吸着機構によって実現された場合に、前記把持動作が終了したと判定し、前記終了通知の出力と、前記把持動作の前記結果又は前記ロボットハンドの前記状態の前記少なくともいずれかの前記出力と、を実行する、請求項１３記載のロボットハンドの制御方法。
16. 請求項１３～１５のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法を制御装置に実行させるプログラム。
17. 請求項１３～１５のいずれか１つに記載のロボットハンドの制御方法を制御装置に実行させるプログラムを記憶した記憶媒体。
    
    

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