JP2023094786A - ロボット制御装置、ロボットシステム、ロボット制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の指によるワークの適切な把持を簡便に実現する。【解決手段】ロボット制御装置５は、ハンド３が設けられたロボットアーム２を移動させる移動制御部５５と、ハンド３に設けられた複数の指３１を所定の開閉方向へ開閉させる開閉制御部５６とを備えている。移動制御部５５は、指３１を押付方向へワークＷに接触させる接触動作をロボットアーム２に実行させる。開閉制御部５６は、接触動作の後に指３１に開動作を実行させる。移動制御部５５は、開動作によって指３１がワークＷに対して非接触となった後に把持位置までハンド３を押付方向へ移動させる接近動作をロボットアーム２に実行させる。開閉制御部５６は、ハンド３が把持位置に位置する状態において指３１に閉動作を実行させることによって指３１にワークを把持させる。【選択図】図５

Description

ここに開示された技術は、ロボット制御装置、ロボットシステム、ロボット制御プログラムに関する。

従来より、ワークを複数の指によって把持するロボットの制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数の指によってワークを把持する際に、複数の指の間隔をワークの形状等に応じて調整する技術が開示されている。

特開２０２１－８４２１０号公報

ところで、ワークの把持作業においては、まずワークを把持できる位置、即ち、複数の指の間にワークが配置される位置までハンドを移動させ、その状態から指を閉動作させることによって、指でワークが把持される。つまり、ハンドを把持位置まで適切に移動させることが、ワークを把持する上で必要になる。

しかしながら、ハンドの位置精度及びワークの位置精度等が低いと、指がワークに干渉するなどして、ワークを把持できる位置までハンドを適切に移動させることができない場合もある。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の指によるワークの適切な把持を簡便に実現することにある。

ここに開示されたロボット制御装置は、ハンドが設けられたアームを移動させる移動制御部と、前記ハンドに設けられた複数の指を所定の開閉方向へ開閉させる開閉制御部とを備え、前記移動制御部は、前記指を前記開閉方向と交差する押付方向へワークに接触させる接触動作を前記アームに実行させ、前記開閉制御部は、前記接触動作の後に前記指に開動作を実行させ、前記移動制御部は、前記開動作によって前記指がワークに対して非接触となった後に、複数の前記指の間にワークが配置される所定の把持位置まで前記ハンドを前記押付方向へ移動させる接近動作を前記アームに実行させ、前記開閉制御部は、前記ハンドが前記把持位置に位置する状態において前記指に閉動作を実行させることによって前記指にワークを把持させる。

ここに開示されたロボットシステムは、開閉可能な複数の指が設けられたハンドと、前記ハンドが設けられたアームと、前記ロボット制御装置とを備える。

ここに開示されたロボット制御プログラムは、ハンドに設けられ、所定の開閉方向へ開閉可能な複数の指のうち少なくとも１つの指を前記開閉方向と交差する押付方向へワークに接触させる接触動作を前記ハンドが設けられたアームに実行させる機能と、前記接触動作の後に前記指に開動作を実行させる機能と、前記開動作によって前記指がワークに対して非接触となった後に、複数の前記指の間にワークが配置される所定の把持位置まで前記ハンドを前記押付方向へ移動させる接近動作を前記アームに実行させる機能と、前記ハンドが前記把持位置に位置する状態において前記指に閉動作を実行させることによって前記指にワークを把持させる機能とをコンピュータに実現させる。

前記ロボット制御装置によれば、複数の指によるワークの適切な把持を簡便に実現することができる。

前記ロボットシステムによれば、複数の指によるワークの適切な把持を簡便に実現することができる。

前記ロボット制御プログラムによれば、複数の指によるワークの適切な把持を簡便に実現することができる。

図１は、ロボットシステムの構成を示す模式図である。 図２は、ハンドの拡大図である。 図３は、ロボット制御装置の概略的なハードウェア構成を示す図である。 図４は、制御部の制御系統の構成を示すブロック図である。 図５は、ロボットのピッキング動作の処理を示すフローチャートである。 図６は、準備位置に配置されたハンドの一例を示す図である。 図７は、準備位置からずれた位置に配置されたハンドを示す図である。 図８は、指がワークに接触したハンドを示す図である。 図９は、指に開動作をさせるハンドを示す図である。 図１０は、開動作の結果、指がワークに接触していない状態となったハンドを示す図である。 図１１は、把持位置に位置するハンドを示す図である。 図１２は、把持動作が完了した状態のハンドを示す図である。 図１３は、上部と本体とで幅が異なるワークを把持する際に１回目の開動作を実行するハンドを示す図である。 図１４は、上部と本体とで幅が異なるワークを把持する際に２回目の開動作を実行するハンドを示す図である。 図１５は、凹部が形成されたワークに対して指に開動作をさせるハンドを示す図である。 図１６は、変形し得るワークをピッキングするハンドを示す図であって、指がワークに接触した状態を示す。 図１７は、変形し得るワークをピッキングするハンドを示す図であって、指がワークの側面に接触した状態を示す。 図１８は、変形し得るワークをピッキングするハンドを示す図であって、ハンドが把持位置に到達した状態を示す。 図１９は、変形し得るワークをピッキングするハンドを示す図であって、指が把持動作を完了した状態を示す。 図２０は、変形例に係るハンドの拡大図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、ロボットシステム１００の構成を示す模式図である。

ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１を制御するロボット制御装置５とを備えている。ロボット１は、ロボットアーム２と、開閉可能な複数の指３１が設けられたハンド３とを有している。ハンド３は、ロボットアーム２に設けられている。

この例では、ロボット１は、指３１でワークＷを把持して、ワークＷを搬送するピッキング動作を実行する。具体的には、ロボット１は、コンテナ９１内の特定のワークＷを取り出して、所定の場所へ搬送する。コンテナ９１内には、複数のワークＷが収容されている。コンテナ９１は、例えば、棚９２に載置されている。

ロボット１は、この例では、産業用ロボットである。ロボット１が配置される空間には、直交３軸のロボット座標系が規定されている。例えば、上下方向にＺ軸が設定され、水平方向に互いに直交するＸ軸及びＹ軸が設定される。

ロボット１は、ワークＷへの指３１の押付力を検出する力覚センサ４１（図２参照）をさらに備えている。また、ロボット１は、撮像装置４２をさらに備えている。

ロボットアーム２は、三次元状に動作するように構成されている。この例では、ロボットアーム２は、垂直多関節型のロボットアームである。ロボットアーム２は、ベース１０に支持されている。ロボットアーム２は、複数のリンク２１と、複数のリンク２１を接続する複数の関節２２とを有している。ロボットアーム２の先端のリンク２１に、ハンド３が連結されている。

ロボットアーム２は、各関節を回転駆動するサーボモータ２３（図３参照）を有している。各サーボモータ２３は、エンコーダ２４（図３参照）を有している。

ハンド３は、ロボットアーム２に取り付けられるエンドエフェクタである。図２は、ハンド３の拡大図である。ハンド３は、所定の開閉方向へ開閉する複数の指を有している。具体的には、ハンド３は、第１指３１Ａと第２指３１Ｂとを有している。第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂは、開閉方向へ摺動可能にハンド３の本体３０に支持されている。第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂは、本体３０から開閉方向と略直交する方向に延びている。

ハンド３は、複数の指を独立に開閉させる複数のサーボモータをさらに有している。具体的には、ハンド３は、第１指３１Ａを駆動する第１サーボモータ３２Ａと、第２指３１Ｂを駆動する第２サーボモータ３２Ｂとを有している。第１サーボモータ３２Ａ及び第２サーボモータ３２Ｂのトルクによって、第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂの把持力が調整される。第１サーボモータ３２Ａ及び第２サーボモータ３２Ｂはそれぞれ、エンコーダ３３（図３参照）を有している。第１サーボモータ３２Ａ及び第２サーボモータ３２Ｂは、駆動源の一例である。

尚、第１指３１Ａと第２指３１Ｂとを区別しない場合には、単に「指３１」と称する場合がある。また、第１サーボモータ３２Ａと第２サーボモータ３２Ｂとを区別しない場合には、単に「サーボモータ３２」と称する場合がある。

力覚センサ４１は、複数の指３１ごとに設けられている。具体的には、力覚センサ４１は、第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂのそれぞれに設けられている。第１指３１Ａに設けられた力覚センサ４１を「第１力覚センサ４１Ａ」と称し、第２指３１Ｂに設けられた力覚センサ４１を「第２力覚センサ４１Ｂ」と称する。第１力覚センサ４１Ａと第２力覚センサ４１Ｂとを区別しない場合には、単に「力覚センサ４１」と称する。力覚センサ４１は、少なくとも、開閉方向と交差する、詳しくは略直交する方向の力を検出する。力覚センサ４１が検出する力の方向は、指３１の延伸方向と略同じであってもよい。この例では、力覚センサ４１は、直交する３軸方向の力と該３軸回りのモーメントを検出する。直交する３軸方向の１つが開閉方向と交差する方向である。力覚センサ４１は、センサの一例である。

撮像装置４２は、二次元画像を撮影する。撮像装置４２は、ロボットアーム２に設けられている。詳しくは、撮像装置４２は、図１に示すように、ロボットアーム２の先端のリンク２１に取り付けられている。例えば、撮像装置４２は、コンテナ９１の上方から、コンテナ９１内のワークＷを撮影する。撮像装置４２は、撮影画像をロボット制御装置５へ出力する。

図３は、ロボット制御装置５の概略的なハードウェア構成を示す図である。ロボット制御装置５には、力覚センサ４１の検出結果及び撮像装置４２の撮影画像が入力される。ロボット制御装置５は、ロボットアーム２のサーボモータ２３及びハンド３のサーボモータ３２を制御する。例えば、ロボット制御装置５は、サーボモータ２３に電流を供給する。このとき、ロボット制御装置５は、エンコーダ２４の出力に基づいて供給電流をフィードバック制御する。また、ロボット制御装置５は、ハンド３のサーボモータ３２を制御することによって２本の指３１を開閉させる。このとき、ロボット制御装置５は、エンコーダ３３の出力に基づいて供給電流をフィードバック制御する。例えば、ロボット制御装置５は、ハンド３がコンテナ９１内からワークＷを取り出し、そのワークＷを所定の場所まで搬送するピッキング動作をロボット１に実行させる。

ロボット制御装置５は、制御部５１と、記憶部５２と、メモリ５３とを有している。

制御部５１は、ロボット制御装置５の全体を制御する。制御部５１は、各種の演算処理を行う。例えば、制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで形成されている。制御部５１は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、システムＬＳＩ等で形成されていてもよい。

記憶部５２は、制御部５１で実行されるプログラム及び各種データを格納している。例えば、記憶部５２は、ロボット制御プログラム５４が格納されている。記憶部５２は、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等で形成される。

メモリ５３は、データ等を一時的に格納する。例えば、メモリ５３は、揮発性メモリで形成される。

図４は、制御部５１の制御系統の構成を示すブロック図である。制御部５１は、記憶部５２からロボット制御プログラム５４をメモリ５３に読み出して展開することによって、各種機能を実現する。具体的には、制御部５１は、ロボットアーム２を移動させる移動制御部５５と、複数の指３１を開閉方向へ開閉させる開閉制御部５６と、ワークＷの位置を特定する位置特定部５７として機能する。

移動制御部５５は、サーボモータ２３への印加電流を制御して、関節２２の回転角を調整することによってロボットアーム２を変形及び移動させる。以下、ロボットアーム２の移動には、特段の断りが無い限り、ロボットアーム２の変形も含むものとする。

開閉制御部５６は、サーボモータ３２への印加電流を制御して、複数の指３１を開閉させる。具体的には、開閉制御部５６は、サーボモータ３２のトルク指令値（又は、回転角位置指令）を算出し、算出されたトルク指令値をサーボモータ３２のサーボアンプへ出力する。サーボモータは、トルク指令値に応じた電流をサーボモータ３２に印加する。開閉制御部５６は、複数のサーボモータ３２を独立に制御する。つまり、開閉制御部５６は、複数の指３１を独立に開閉させる。例えば、開閉制御部５６は、一の指３１だけ開動作又は閉動作させ、他の指３１を停止させておくことができる。開閉制御部５６は、一の指３１に開動作をさせ、他の指３１に閉動作をさせることもできる。さらに、開閉制御部５６は、複数のサーボモータ３２のトルクを独立に制御する。例えば、開閉制御部５６は、複数の指３１を閉動作させる際の各指３１の駆動力を互いに異ならせることができる。尚、開閉制御部５６は、力覚センサ４１によって検出される開閉方向の力に応じて、サーボモータ３２への印加電流、例えば、トルク指令値を調整してもよい。

位置特定部５７は、撮像装置４２の撮影画像からワークＷの位置を特定する。具体的には、位置特定部５７は、撮影画像を画像処理することによって、撮影画像中のワークＷを特定し、該ワークＷの位置を特定する。撮像装置４２はロボットアーム２によって移動させられるため、撮像装置４２の位置は既知である。そのため、位置特定部５７は、撮影画像中の被写体、即ち、ワークＷの位置を特定することができる。この例では、撮影画像が二次元画像であるため、位置特定部５７は、ワークＷの二次元位置を特定する。詳しくは、位置特定部５７は、ロボット座標系のＸＹ平面におけるワークＷの位置を特定する。

また、位置特定部５７は、撮像装置４２の制御も行う。つまり、位置特定部５７は、撮像装置４２にワークＷを撮影させる。

移動制御部５５と開閉制御部５６とは、協働して、ワークＷのピッキング動作をロボットアーム２及びハンド３に実行させる。詳しくは、移動制御部５５及び開閉制御部５６は、ワークＷを把持できる把持位置までハンド３をロボットアーム２によって移動させ、把持位置において指３１にワークＷを把持させ、ロボットアーム２にワークＷを所定の場所まで搬送させる。把持位置は、複数の指３１の間にワークＷが配置される位置である。

ここで、ハンド３が把持位置まで移動する際に指３１がワークＷに干渉する場合がある。その場合には、移動制御部５５及び開閉制御部５６は、指３１を開かせることによって指３１とワークＷとの干渉を解消させてから、ハンド３を把持位置まで移動させる。

簡単に説明すると、移動制御部５５は、指３１を開閉方向と交差する押付方向へワークＷに接触させる接触動作をロボットアーム２に実行させる。指３１がワークＷに接触すると、開閉制御部５６は、接触動作の後に指３１に開動作を実行させる。この指３１の開動作は、指３１とワークＷとの接触を解消する動作であるので、「解消動作」と称することもできる。移動制御部５５は、開動作によって指３１がワークＷに対して非接触となった後に、把持位置までハンド３を押付方向へ移動させる接近動作をロボットアーム２に実行させる。ハンド３が把持位置に位置する状態において、開閉制御部５６は、指３１に閉動作を実行させることによって指３１にワークＷを把持させる。

ここで、移動制御部５５は、指３１の開動作中に、ワークＷへの指３１の接触が維持されるようにロボットアーム２の力制御を実行する。詳しくは、移動制御部５５は、ロボットアーム２の力制御において、ワークＷへの指３１の押付方向への押付力が所定の目標値となるようにロボットアーム２を制御する。指３１の開動作中にワークＷへの指３１の接触が維持されるので、指３１は、ワークＷの表面に倣いながら開いていく。指３１が開いていくと、やがて指３１はワークＷに接触しない状態となり得る。以下、「押付力」とは、特段の断りが無い限り、押付方向への押付力を意味する。

移動制御部５５は、ロボットアーム２の力制御として、いわゆるアドミッタンス制御を実行する。詳しくは、移動制御部５５は、押付力が目標値となるようにハンド３の位置を調整する。移動制御部５５は、ロボットアーム２に相当する、質量、バネ及びダンパを有する力学モデルを用いてアドミッタンス制御を実行する。ロボットアーム２の力学モデルを表す関数が記憶部５２に格納されている。移動制御部５５は、現在の押付力を力覚センサ４１によって検出される押付力に基づいて求める。移動制御部５５は、記憶部５２から力学モデルの関数を読み出し、力覚センサ４１によって検出された押付力を関数に代入することによって、ハンド３の目標位置を求める。移動制御部５５は、ハンド３の目標位置を実現するためのロボットアーム２の各関節角を算出する。移動制御部５５は、算出された関節角を実現するようにサーボモータ２３の印加電流を調整する。

以下、ピッキング動作についてフローチャートを用いてさらに説明する。図５は、ロボット１のピッキング動作の処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、移動制御部５５及び位置特定部５７は、ワークＷの撮影を実行する。具体的には、移動制御部５５は、撮像装置４２が所定の撮像位置に配置されるようにロボットアーム２を移動させる。所定の撮像位置は、ピッキング動作に応じて予め決められた位置である。例えば、撮像位置は、コンテナ９１の上方であって、コンテナ９１内の全体が画角に入る位置である。ただし、コンテナ９１が棚９２に配置されている場合のように、コンテナ９１の周囲に他の物体が存在する場合には、ロボットアーム２及びハンド３等が他の物体と干渉しない位置に撮像位置が設定されている。

撮像装置４２が撮像位置へ配置されると、位置特定部５７は、撮像装置４２に撮影を実行させる。これにより、コンテナ９１内のワークＷが撮影される。

位置特定部５７は、撮像装置４２の撮影画像からワークＷの位置、詳しくは、ロボット座標系のＸＹ平面におけるワークＷの位置を特定する。

続いて、ステップＳ１０２において、移動制御部５５は、ロボットアーム２にハンド３を所定の準備位置まで移動させる。図６は、準備位置に配置されたハンド３の一例を示す図である。図７は、準備位置からずれた位置に配置されたハンド３を示す図である。

準備位置は、後に続く力制御におけるハンド３の移動方向、即ち、押付方向においてハンド３とワークＷとが略直線上に並ぶ位置であって、指３１がワークＷに干渉しない位置である。この例では、押付方向は、開閉方向と略直交する方向であり、具体的には、ロボット座標系のＺ方向である。準備位置のＸＹ座標は、位置特定部５７によって特定されたワークＷの位置に基づいて設定される。準備位置のＺ座標は、対象のワークＷに応じて予め定められている。具体的には、準備位置のＺ座標は、ワークＷの高さ（Ｚ方向の寸法）よりも高い位置である。

また、移動制御部５５は、ハンド３を準備位置において所定の準備姿勢にする。準備姿勢は、後の力制御を実行する際のハンド３の姿勢である。具体的には、準備姿勢は、指３１の開閉方向が押付方向と略直交する姿勢である。この例では、開閉方向がロボット座標系のＸ方向と一致するように、ハンド３の姿勢が調整される。

さらに、移動制御部５５がハンド３を準備位置へ移動させる間に、開閉制御部５６は、複数の指３１を所定の初期位置へ移動させる。例えば、初期位置は、複数の指３１の間隔がワークＷの幅（開閉方向の寸法）よりも広くなる位置である。初期位置は、対象のワークＷに応じて予め定められている。尚、初期位置は、撮像装置４２の撮影画像から求められるワークＷの幅に基づいて、ピッキング動作ごとに決められてもよい。

しかしながら、位置特定部５７によって特定される準備位置のＸＹ座標は、撮影画像の解像度及び画像処理の精度等によっては適切な準備位置からずれる可能性がある。また、ロボットアーム２の位置精度によっては、ハンド３の位置が位置特定部５７によって特定された準備位置からずれる可能性がある。つまり、ハンド３は、種々の要因で、図７に示すように、適切な準備位置からずれる可能性がある。

次に、ステップＳ１０３において、ワークＷへの指３１の押付力を制御する力制御が開始される。具体的には、移動制御部５５は、ワークＷへの指３１の押付力が所定の目標値となるようにロボットアーム２を移動させる。押付力は、指３１がワークＷに接触することによって発生する。移動制御部５５は、押付力が発生するように、指３１、即ち、ハンド３を押付方向へ移動させて、ワークＷへ接近させる。

例えば、押付力の目標値は、ワークＷを過度に押圧しない値であって、ワークＷへの指３１の接触を確認できる程度の値である。移動制御部５５は、記憶部５２に格納された力学モデルに基づいて、押付力が目標値となるような、ロボットアーム２の目標位置を算出する。移動制御部５５は、ロボットアーム２を目標位置へ移動させる。こうして、移動制御部５５は、力覚センサ４１によって検出される押付力が目標値になるようにロボットアーム２、即ち、ハンド３の位置を調整する。

結果として、押付力が目標値よりも小さい場合は、移動制御部５５は、ハンド３を押付方向においてワークＷに接近する向きへ移動させる。一方、押付力が目標値よりも大きい場合は、移動制御部５５は、ハンド３を押付方向においてワークＷから離れる向きへ移動させる。ハンド３が準備位置に配置された状態においては、何れの指３１もワークＷに接触していないので、押付力は０である。そのため、移動制御部５５は、ハンド３を押付方向においてワークＷに接近する向きへ移動させる。つまり、準備位置から力制御が開始されると、まずは、移動制御部５５は、ハンド３を押付方向においてワークＷの方へ移動させる。

力制御が開始されると、ステップＳ１０４において、移動制御部５５は、ハンド３が把持位置に到達したか否かを判定する。この例では、準備位置のＸＹ座標は、把持位置のＸＹ座標と同じであって、ハンド３はＺ方向にのみ移動する。そのため、ステップＳ１０４では、移動制御部５５は、ハンド３の押付方向における位置、即ち、Ｚ方向位置が把持位置のＺ座標に到達したか否かを判定する。把持位置のＺ座標は、対象のワークＷに応じて予め定められている。具体的には、把持位置のＺ座標は、高さ方向におけるワークＷの適切な部分を指３１が把持できる位置である。

ハンド３が把持位置に到達していない場合には、移動制御部５５は、ステップＳ１０７において、指３１がワークＷに接触したか否かを判定する。ハンド３が図６に示すように準備位置に適切に配置されている場合には、ハンド３が押付方向に移動しても、指３１がワークＷに接触する可能性は低い。一方、ハンド３が図７に示すように準備位置に適切に配置されていない場合には、ハンド３が押付方向に移動すると、指３１がワークＷに接触し得る。ただし、ハンド３が準備位置に適切に配置されていても、ロボットアーム２の位置精度によっては、ハンド３が押付方向へ真っすぐに移動せず、指３１がワークＷに接触し得る。図８は、指３１がワークＷに接触したハンド３を示す図である。図８では、第２指３１ＢがワークＷに接触している。

具体的に、移動制御部５５は、何れかの力覚センサ４１によって検出された押付力が目標値以上になったか否かを判定する。何れの指３１もワークＷに接触していない場合には、移動制御部５５は、ステップＳ１０４の処理に戻る。このとき、移動制御部５５は、力制御を継続しているため、押付方向へのハンド３の移動を継続する。そして、移動制御部５５は、ステップＳ１０４の処理を再び実行する。つまり、移動制御部５５は、ハンド３が把持位置に到達するか、又は、何れかの指３１がワークＷに接触するまで、押付方向へのハンド３の移動を継続する。尚、指３１がワークＷに接触するまでのロボットアーム２の動作は、指３１を押付方向へワークＷに接触させる接触動作に相当する。

何れかの指３１がワークＷに接触した場合には、ステップＳ１０８において、開閉制御部５６は、ハンド３に指３１の開動作を実行させる。具体的には、開閉制御部５６は、複数の指３１のうちワークＷに接触していない指３１を停止させる一方、複数の指３１のうちワークＷに接触した指３１を開動作させる。例えば、図８に示すように、第１指３１ＡはワークＷに接触せず、第２指３１ＢがワークＷに接触した場合には、開閉制御部５６は、第１指３１Ａを停止させる一方、第２指３１Ｂに開動作を実行させる。

指３１の開動作中も、移動制御部５５は、ワークＷへの指３１の接触が維持されるようにロボットアーム２の力制御を継続する。図９は、指３１に開動作をさせるハンド３を示す図である。第２指３１Ｂの開動作と並行して、移動制御部５５は、図９に示すように、ロボットアーム２によって押付方向におけるハンド３の位置を調整して、目標値と略一致する押付力で第２指３１ＢがワークＷに押し付けられた状態を維持する。その結果、第２指３１Ｂは、ワークＷのうち第２指３１Ｂが接触している部分の表面形状に倣いながら開いていく。図９の例では、第２指３１Ｂが開くにつれて、ハンド３は押付方向においてワークＷに接近していく。

その後、ステップＳ１０９において、開閉制御部５６は、指３１がワークＷに接触しない状態まで開いたか否かを判定する。具体的には、開閉制御部５６は、ワークＷへの指３１の押付力が０になったか否かを判定する。指３１の開動作とロボットアーム２の力制御とが並行して行われた結果、指３１が開閉方向においてワークＷを超えて拡がると、指３１はワークＷに接触しない状態となる。このとき、押付力が０になる。図１０は、開動作の結果、指３１がワークＷに接触していない状態となったハンド３を示す図である。図１０に示すように、開動作の結果、第１指３１Ａも第２指３１ＢもワークＷと接触していない状態となる。

指３１がワークＷに接触しない状態まで開くと、ステップＳ１１０において、開閉制御部５６は、指３１の開動作を停止させる。尚、開閉制御部５６は、押付力が０になったときにすぐに指３１の開動作を停止させてもよいし、押付力が０になってからしばらく指３１の開動作を継続してから開動作を停止させてもよい。図１０の例では、押付力が０になってから第２指３１Ｂの開動作が所定量だけ継続され、その後に第２指３１Ｂの開動作が停止されている。

尚、指３１が最大まで開いても指３１がワークＷに接触している場合には、ステップＳ１０１の処理からやり直される。

指３１の開動作が停止されると、再びステップＳ１０４の処理が実行される。指３１の開動作が停止されても、移動制御部５５は、力制御を継続している。そのため、押付方向へのハンド３の移動が継続される。移動制御部５５は、ステップＳ１０４において、ハンド３が把持位置に到達したか否かを判定する。ハンド３が把持位置に到達していない場合には、移動制御部５５は、ステップＳ１０５において指３１がワークＷに接触したか否かを判定する。つまり、移動制御部５５は、ハンド３が把持位置に到達するか、又は、何れかの指３１がワークＷに接触するまで、押付方向へのハンド３の移動を継続する。指３１の開動作によって指３１がワークＷに対して非接触となった後に、ハンド３を押付方向へ把持位置まで移動させる動作が接近動作に相当する。

尚、指３１がワークＷに再び接触した場合には、前述のステップＳ１０８以降の処理が実行される。ワークＷの幅が押付方向において段階的に拡がっている場合には、指３１の開動作によって指３１がワークＷに接触しない状態となっても、ハンド３の押付方向の移動によって指３１がワークＷに再び接触することもあり得る。

一方、ステップＳ１０４において、ハンド３が把持位置に到達したと判定された場合には、移動制御部５５は、力制御を停止する。そして、ステップＳ１０５において、開閉制御部５６は、ハンド３に把持動作を実行させる。図１１は、把持位置に位置するハンド３を示す図である。把持位置においては、図１１に示すように、複数の指３１の間にワークＷが配置されている。この状態において、複数の指３１が閉動作を行う。

尚、ハンド３が準備位置から、指３１がワークＷに接触することなく、把持位置まで移動する場合には、ステップＳ１０４，Ｓ１０７が繰り返され、やがてステップＳ１０５の処理が実行される。

図１２は、把持動作が完了した状態のハンド３を示す図である。把持動作においては、複数の指３１とワークＷとの位置関係によって、各指３１がワークＷに接触するタイミングは異なる。このとき、開閉制御部５６は、各サーボモータ３２のトルクを制御している。開閉制御部５６は、指３１の閉動作において、同じトルクで全てのサーボモータ３２を作動させる。何れかの指３１がワークＷに接触すると、ワークＷに接触した指３１は、ワークＷが抵抗になって閉方向へ移動し難くなる。ワークＷに接触していない指３１は、そのまま閉方向へ移動する。やがて、図１２に示すように、全ての指３１がワークＷに接触し、ワークＷを把持する。つまり、各指３１の閉方向への移動量は、複数の指３１とワークＷとの位置関係に応じて異なり得る。ワークＷは、把持動作の開始前の位置と略同じ位置において指３１に把持される。

ただし、ワークＷが配置面に単に載置されている場合には、閉動作する指３１の押圧力がワークＷと配置面との間の摩擦力よりも大きい場合には、ワークＷは、把持動作の開始前の位置から移動し得る。

把持動作が完了すると、ステップＳ１０６において、移動制御部５５は、ロボットアーム２に搬送動作を実行させる。具体的には、移動制御部５５は、ワークＷが所定の場所に搬送させるように、ロボットアーム２を移動させる。尚、開閉制御部５６は、ワークＷが所定の場所に到達するまでに、複数の指３１を、ワークＷを把持したまま、開閉方向におけるハンド３の中心位置まで移動させてもよい。これにより、移動制御部５５は、ハンド３とワークＷとの位置関係を一定にすることができ、ワークＷを所定の場所へ高い位置精度で搬送することができる。ワークＷが所定の場所へ搬送されると、開閉制御部５６がハンド３に開動作を実行させ、指３１によるワークＷの把持を解除する。

こうして、ピッキング動作が完了する。別のワークＷのピッキング動作が実行される場合には、ステップＳ１０１の処理が再び実行される。

このように、ロボットシステム１００のピッキング動作によれば、ハンド３をワークＷの把持位置まで移動させる際に指３１がワークＷに干渉したとしても、干渉を解消してハンド３を把持位置まで適切に移動させることができる。その結果、ワークＷを指３１で適切に把持することができる。

例えば、実際のワークＷの位置とロボット制御装置５が認識しているワークＷの位置とがずれている場合であっても、ハンド３を把持位置まで適切に移動させることができる。前述の如く、撮像装置４２の撮影画像によってワークＷの位置を特定する場合、解像度、明るさ及び画角等によってはワークＷを適切に撮影できず、特定されるワークＷの位置の精度が低下する場合がある。例えば、図１に示すように、棚９２に配置されたコンテナ９１内のワークＷを撮影する場合には、ロボットアーム２と棚９２との干渉による制約のために撮像装置４２を適切な位置に配置できなかったり、コンテナ９１内が暗かったりする可能性がある。そのような場合、ワークＷの適切な画像を取得できず、ワークＷの位置を高い精度で特定することが困難となり得る。当然ながら、高性能な撮像装置を採用することによって、これらの問題は解消し得るが、コストの増大を招く。

ロボット制御装置５が認識しているワークＷの位置の精度が低い場合であっても、ハンド３の準備位置をワークＷに概ね合わせ、ハンド３を準備位置から押付方向へ移動させることによって、指３１をワークＷに接触させることができる。指３１をワークＷに接触させることができれば、指３１に開動作をさせることによって、指３１とワークＷとの接触を解消させ、複数の指３１の間にワークＷが入り込むことができる状態を作ることができる。その後、ハンド３をワークＷにさらに接近させることによって、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。

つまり、ハンド３を準備位置から押付方向へ移動させて指３１がワークＷに接触する範囲でハンド３の準備位置をワークＷの位置に合わせておけばよく、準備位置の位置精度はそれほど高くなくてもよい。

これは、ロボット制御装置５が撮像装置４２の撮影画像からワークＷの位置を特定する場合に限定されず、ロボット制御装置５が外部からワークＷの位置を与えられる場合も同様である。例えば、ワークＷの位置が概ね決まっている場合には、ロボット制御装置５にはワークＷの位置が予め入力されていてもよい。外部から与えられるワークＷの位置と実際のワークＷの位置とにずれがあっても、ロボットシステム１００は、前述の動作によってワークＷの適切な把持を実現することができる。

また、ロボットアーム２によって調整されるハンド３の位置精度が高くない場合であっても、ハンド３を把持位置まで適切に移動させることができる。つまり、ハンド３を準備位置から押付方向へ移動させる際に、ハンド３の位置が目標からずれたとしても、指３１をワークＷに接触させることができれば、前述の指３１の開動作等によって、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。

さらには、ワークＷの大きさにばらつきがある場合であっても、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。つまり、ワークＷの大きさにばらつきがあっても、指３１をワークＷに接触させた後、指３１の開動作によって接触を解消することによって、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。ワークＷの大きさにばらつきがある場合とは、同じ種類のワークＷの大きさにばらつきがある場合だけでなく、大きさ又は形状に差異がある複数の種類のワークＷを把持対象とする場合も含まれる。つまり、ワークＷの種類に依存せずに、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。

また、このようなピッキング動作によれば、ハンド３を把持位置へ移動させる際に指３１がワークＷに一旦、接触することを許容しているので、ハンド３を把持位置へ移動させる際の複数の指３１の間隔を過度に大きくしなくてもよい。これにより、把持前の複数のワークＷの配置間隔を狭くすることができ、ワークＷの充填率を向上させることができる。つまり、指３１がワークＷに接触しないように複数の指３１の間隔を大きく設定すると、把持対象となるワークＷの隣のワークＷに指３１が干渉しないように、２つのワークＷの間隔を大きくしておく必要がある。その場合、コンテナ９１等におけるワークＷの充填率が低下する。把持位置へ移動するハンド３の複数の指３１の間隔を小さくすることによって、把持対象となるワークＷの隣のワークＷに指３１が干渉する可能性を低減することができる。その結果、複数のワークＷの間隔を小さくすることができ、ひいては、ワークＷの充填率を向上させることができる。

これらに加えて、ロボット制御装置５は、指３１がワークＷに接触した後に指３１に開動作をさせる際に、ワークＷへの指３１の押付方向への接触が維持されるようにロボットアーム２の力制御が実行される。これにより、指３１がワークＷの接触している部分の表面形状に沿って開動作を行うことができる。その結果、ロボット制御装置５は、ワークＷへの接触が解消されるまで指３１が開いたことをワークＷへの指３１の押付力に基づいて容易に判断することができる。

以下、いくつかのピッキング動作の具体例についてさらに説明する。図１３は、上部ｗ１と本体ｗ０とで幅が異なるワークＷを把持する際に１回目の開動作を実行するハンド３を示す図である。図１４は、上部ｗ１と本体ｗ０とで幅が異なるワークＷを把持する際に２回目の開動作を実行するハンド３を示す図である。例えば、図１３に示すようなワークＷであっても、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。図１３に示すワークＷは、本体ｗ０に比べて幅が小さい上部ｗ１を有している。前述のフローチャートに従ってピッキング動作が実行され、ステップＳ１０３の力制御によって第２指３１ＢがワークＷの上部ｗ１に接触したとする。この後、ステップＳ１０８の第２指３１Ｂの開動作によって、第２指３１Ｂが開閉方向においてワークＷの上部ｗ１よりも拡がる。続いて、力制御が継続されるので、ハンド３が押付方向へ移動して、図１４に示すように、第２指３１ＢがワークＷの本体ｗ０に接触する。第２指３１ＢがワークＷの本体ｗ０に接触すると、ステップＳ１０８の第２指３１Ｂの開動作が再び実行される。第２指３１Ｂが開閉方向においてワークＷの本体ｗ０よりも拡がると、継続されている力制御によってハンド３が押付方向へ移動して、把持位置に到達する。このように、図１３に示すようなワークＷであっても、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。

あるいは、図１５に示すようなワークＷであっても、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。図１５は、凹部ｗ２が形成されたワークＷに対して指３１に開動作をさせるハンド３を示す図である。図１５に示すワークＷは、ワークＷの上部、即ち、準備位置のハンド３と対向する部分に、凹部ｗ２が形成されている。凹部ｗ２の内面は、押付方向と平行な面を有さず、湾曲面又は押付方向に対して傾斜した傾斜面を有している。前述のフローチャートに従ってピッキング動作が実行され、ステップＳ１０３の力制御によって第１指３１Ａ及び第２指３１ＢがワークＷの凹部ｗ２に接触したとする。この後、ステップＳ１０８の指３１の開動作によって、第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂが開動作を実行する。このとき、第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂが凹部ｗ２の内面に沿って開動作を実行できるように、ロボットアーム２の力制御によってハンド３が押付方向においてワークＷから離れる側へ移動する。第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂが凹部ｗ２から抜け出ると、第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂが開閉方向においてワークＷよりも拡がる。その後、継続されている力制御によって、ハンド３が押付方向へ移動して、把持位置に到達する。このように、ワークＷの形状によっては、ハンド３は、指３１の開動作時に押付方向におけるワークＷ側だけでなく、ワークＷから離れる側へも移動する。

尚、凹部ｗ２の内面が、開閉方向と平行な底面と、底面の周縁から押付方向と平行に立ち上がる縁面を有するワークＷの場合、開動作を行う第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂが縁面に接触したときに縁面に拘束され得る。移動制御部５５は、サーボモータ３２のトルク（又は印加電流）が所定値以上の状態が所定期間以上続いた場合には、ハンド３が押付方向においてワークＷから離れる側へ所定量だけ移動するようにロボットアーム２を制御してもよい。この動作が繰り返されることによって、第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂは、やがて凹部ｗ２から抜け出すことができる。移動制御部５５は、第１指３１Ａ又は第２指３１Ｂが開閉方向において拘束される状態は、サーボモータ３２のトルク又は電流ではなく、力覚センサ４１によって検出される開閉方向の力に基づいて判定してもよい。

さらにまた、図１６に示すような変形し得るワークＷであっても、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。図１６は、変形し得るワークＷをピッキングするハンド３を示す図であって、指３１がワークＷに接触した状態を示す。前述のフローチャートに従ってピッキング動作が実行され、ステップＳ１０３の力制御によって第２指３１ＢがワークＷに接触したとする。例えば、ワークＷは、基本的には正面視で略直方体状の形状を有している。しかし、ワークＷは、自重又は指３１の接触等によって変形し得る。ワークＷは、図１６に示すように、正面視で略平行四辺形状に変形する。この後、ステップＳ１０８の第２指３１Ｂの開動作によって、第２指３１Ｂが開閉方向においてワークＷよりも拡がる。続いて、力制御が継続されるので、ハンド３が押付方向へ移動して、把持位置へ向かう。その途中で、第１指３１ＡがワークＷの側面に接触し得る。図１７は、変形し得るワークＷをピッキングするハンド３を示す図であって、指３１がワークＷの側面に接触した状態を示す。第１指３１ＡがワークＷに接触すると、力制御に加えて、第１指３１Ａの開動作が実行される。その結果、第１指３１ＡがワークＷの側面に沿って開きつつ、ハンド３が押付方向へ把持位置まで移動する。図１８は、変形し得るワークＷをピッキングするハンド３を示す図であって、ハンド３が把持位置に到達した状態を示す。その後、第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂが把持動作を行うことによって、第１指３１Ａ及び第２指３１ＢがワークＷを把持する。図１９は、変形し得るワークＷをピッキングするハンド３を示す図であって、指３１が把持動作を完了した状態を示す。ワークＷは、第１指３１Ａ及び第２指３１Ｂの閉動作に応じて変形して、正面視で略直方体状の元の状態に戻っていく。

尚、ピッキング動作において、ワークＷは、移動してもよい。ワークＷには、指３１の開動作及び閉動作によってワークＷの配置面と平行な力が作用し得る。ワークＷと配置面との間の摩擦力よりも該平行な力の方が大きい場合には、ワークＷは移動し得る。ワークＷが移動しても、複数の指３１の間から出ない限りは、ピッキング動作を適切に実行することができる。

また、指３１の開動作においては、把持対象のワークＷの隣に配置された別のワークＷに開動作を行う指３１が接触する場合があり得る。この場合、別のワークＷと配置面との摩擦力よりも指３１による押圧力の方が大きい場合には、別のワークＷを配置面と平行にずらすことができる。その結果、把持対象のワークＷと別のワークＷとの間隔が狭い場合であっても、ピッキング動作を適切に実行することができる。

以上のように、ロボット制御装置５は、ハンド３が設けられたロボットアーム２（アーム）を移動させる移動制御部５５と、ハンド３に設けられた複数の指３１を所定の開閉方向へ開閉させる開閉制御部５６とを備え、移動制御部５５は、指３１を開閉方向と交差する押付方向へワークＷに接触させる接触動作をロボットアーム２に実行させ、開閉制御部５６は、接触動作の後に指３１に開動作を実行させ、移動制御部５５は、開動作によって指３１がワークＷに対して非接触となった後に、複数の指３１の間にワークＷが配置される所定の把持位置までハンド３を押付方向へ移動させる接近動作をロボットアーム２に実行させ、開閉制御部５６は、ハンド３が把持位置に位置する状態において指３１に閉動作を実行させることによって指３１にワークを把持させる。

また、ロボットシステム１００は、開閉可能な複数の指３１が設けられたハンド３と、ハンド３が設けられたロボットアーム２（アーム）と、ロボット制御装置５とを備える。

さらに、ロボット制御プログラム５４は、ハンド３に設けられ、所定の開閉方向へ開閉可能な複数の指３１のうち少なくとも１つの指３１を開閉方向と交差する押付方向へワークＷに接触させる接触動作をハンドが３設けられたロボットアーム２（アーム）に実行させる機能と、接触動作の後に指３１に開動作を実行させる機能と、開動作によって指３１がワークＷに対して非接触となった後に、複数の指３１の間にワークＷが配置される所定の把持位置までハンド３を押付方向へ移動させる接近動作をロボットアーム２に実行させる機能と、ハンド３が把持位置に位置する状態において指３１に閉動作を実行させることによって指３１にワークＷを把持させる機能とをロボット制御装置５（コンピュータ）に実現させる。

この構成によれば、指３１がワークＷに接触した状態から接触が解消されるまで指３１に開動作をさせることによって、複数の指３１の間にワークＷが入り込むことができる状態を作ることができる。これにより、ハンド３が押付方向へ移動可能となる。その結果、ハンド３を把持位置へ適切に移動させることができる。

また移動制御部５５は、指３１の開動作中に、ワークＷへの指３１の接触が維持されるようにロボットアーム２の力制御を実行する。

この構成によれば、指３１の開動作中にロボットアーム２の力が制御されて、ワークＷへの指３１の接触が維持される。これにより、複数の指３１の間にワークＷが入り込むことができる状態まで、指３１を円滑に移動させることができる。つまり、力制御が無ければ、ワークＷの指３１が接触している部分の表面が指３１の開閉方向と平行でない場合に、指３１が開閉方向に開くと、指３１とワークＷとの接触がすぐに解消される可能性がある。指３１とワークＷとの接触が解消されると、ハンド３が押付方向へ移動する。このとき、複数の指３１の間にワークＷが入り込むことができる状態まで指３１が開いていない場合には、ハンド３が押付方向へ移動するとすぐに指３１がワークＷに接触する。すると、また指３１の開動作が実行される。このように、力制御が無い場合には、指３１の先端が階段状の軌跡を描くように、指３１の開動作とハンド３の押付方向への移動とが繰り返され得る。それに対し、力制御が実行されると、指３１の開動作中に、ワークＷへの指３１の接触が維持されるようにハンド３の押付方向の位置も調整される。これにより、複数の指３１の間にワークＷが入り込むことができる状態まで、指３１が円滑に移動する。

具体的には、移動制御部５５は、ロボットアーム２の力制御において、ワークＷへの指３１の押付方向への押付力が所定の目標値となるようにロボットアーム２を制御する。

この構成によれば、ロボットアーム２の力制御においては、ワークＷへの指３１の押付方向への押付力が目標値になるように調整される。目標値は、一定値であっても、変動値であってもよい。押付力が調整されることによって、指３１の開動作中に指３１がワークＷから離れたり、指３１がワークＷを過度に押圧したりすることが防止することができる。

さらに、開閉制御部５６は、指３１の開動作において、ワークＷへの指３１の押付力に基づいて指３１がワークＷに接触しないようになったと判定する。

この構成によれば、指３１とワークＷとの接触が解消すると、押付力が０になる。つまり、開閉制御部５６は、押付力を監視することによって、指３１とワークＷとの接触が解消したことを容易に判断することができる。

開閉制御部５６は、指３１の開動作において、複数の指３１のうちワークＷに接触していない指３１を停止させる一方、複数の指３１のうちワークＷに接触した指３１を開動作させる。

この構成によれば、指３１の開動作において、複数の指３１の間隔が過度に大きくなることを防止することができる。図７の状態を例に説明すると、開閉制御部５６は、ワークＷに接触している第２指３１Ｂのみを開動作させ、ワークＷに接触していない第１指３１Ａを停止させたままにする。仮に、第１指３１Ａが第２指３１Ｂと同様に開動作すると、第１指３１Ａと第２指３１Ｂとの間隔が過度に大きくなる。例えば、第１指３１Ａの開方向にコンテナ９１の壁等の構造物又は別のワークＷが存在する場合は、第１指３１Ａが構造物又は別のワークＷに干渉する虞がある。第１指３１Ａが何かに干渉すると、第２指３１Ｂの開動作にも支障を来し得る。一方、ワークＷに接触していない第１指３１Ａを移動させないことによって、第１指３１Ａが周囲のワークＷ等に干渉することを防止することができる。

また、ロボットシステム１００において、ハンドは、複数の前記指を独立に開閉させる複数のサーボモータ３２（駆動源）を有し、開閉制御部５６は、複数のサーボモータ３２を独立に制御する。

この構成によれば、複数の指３１のそれぞれを独立に開閉させることができる。このようなハンド３及び開閉制御部５６は、前述のようなワークＷに接触した指３１だけの開動作を実現することができる。

また、ロボットシステム１００は、ワークＷへの指３１の押付力を検出する力覚センサ４１をさらに備える。

この構成によれば、力覚センサ４１の検出結果に基づいて、ワークＷへの指３１の接触を容易に判定することができる。

さらに、力覚センサ４１は、複数の指３１ごとに設けられている。

この構成によれば、力覚センサ４１の検出結果に基づいて、ワークＷに接触している指３１とワークＷに接触していない指３１とを容易に判別することができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、ロボット１は、産業用ロボットに限定されない。ロボットアーム２は、垂直多関節型のロボットアームに限定されない。ロボットアーム２は、水平多関節型、パラレルリンク型、直角座標型、又は極座標型のロボットアーム等であってもよい。ロボットアーム２は、ハンド３を押付方向に移動させることができる限り、任意のロボットアームを採用することができる。

ハンド３の構成は、一例である。少なくとも１つの開閉動作可能な指を含む複数の指を有する限り、任意の構成を採用することができる。

例えば、指３１の本数は、２本に限定されない。指３１の本数は、３本以上であってもよい。

複数の指３１の全てが開閉動作可能でなくてもよい。つまり、複数の指３１のうち少なくとも１つの指３１が開閉動作可能であればよい。その場合、開閉動作可能な指３１がワークＷに接触するように、接触動作が実行される。具体的には、準備位置において、ハンド３を押付方向へ移動させた場合に開閉動作不能な指３１がワークＷに確実に接触しないように或る程度の余裕を持ってハンド３を配置することが好ましい。

複数の指３１の全てが開閉動作可能な構成においては、複数の指３１が独立に開閉しなくてもよい。つまり、複数の指３１は、同時に又は連動して開閉してもよい。具体的には、複数の指３１の駆動源（例えば、サーボモータ３２）が共通で１つだけ設けられていてもよい。

指３１の駆動源は、サーボモータ３２に限定されない。例えば、駆動源は、エアアクチュエータであってもよい。

力覚センサ４１は、各指３１に設けられていなくてもよい。例えば、１つの力覚センサ４１がハンド３に設けられていてもよい。そのような構成であっても、何れかの指３１がワークＷに接触した場合に、力覚センサ４１は、該指３１を介して押圧力を検出することができる。

センサは、力覚センサ４１に限定されない。センサは、少なくとも押付方向における力を検出できればよい。センサは、モータの電流センサ又はトルクセンサであってもよい。例えば、ハンド３を押付方向へ移動させる際のサーボモータ２３の印加電流又はトルクが所定の閾値以上の場合にワークへの指の押付力が発生していると検出してもよい。あるいは、指３１とサーボモータ３２とが図２０に示すようにリンクによって連結された構成のように、指３１へのワークＷからの反力がサーボモータ３２のトルクに影響を与える構成においては、サーボモータ３２の印加電流又はトルクに基づいてワークＷへの指３１の押付力を判定してもよい。例えば、サーボモータ３２の印加電流又はトルクが所定の閾値以上の場合に、ワークＷへの指３１の押付力が発生していると判定される。尚、図２０では、第１指３１Ａの構成のみを図示して、第２指３１Ｂの構成の図示を省略している。

ロボット１は、撮像装置４２を備えていなくてもよい。例えばワークＷ内のワークＷの配置が概ね決まっている場合のように、ワークＷの位置が既知の場合には、ロボット制御装置５は、既知のワークＷの位置に基づいて、ロボットアーム２等を制御してもよい。前述のピッキング動作によれば、ワークＷの概ねの位置がわかれば、複数の指３１によるワークＷの適切な把持を簡便に実現することができる。

あるいは、撮像装置４２は、ロボットアーム２に設けられていなくてもよい。例えば、ロボットアーム２とは別のロボットアームに撮像装置４２が設けられていてもよい。あるいは、棚板のようなワークＷを遮蔽する物体が存在しない場合には、撮像装置４２は、ワークＷの周囲に固定的に配置されていてもよい。

ワークＷの位置情報を取得する装置は、撮像装置４２に限定されず、三次元ビジョンセンサ又はステレオカメラ等であってもよい。つまり、ワークＷの位置情報を取得する装置は、ワークＷの点群データ、ＲＧＢ－Ｄ画像、ＲＧＢ画像、デプス画像、ボクセル等を取得してもよい。

尚、把持位置のＺ座標（即ち、把持位置のうち押付方向における位置）は、ワークＷに応じて予め設定されていなくてもよい。例えば、ワークＷの位置情報を取得する装置がワークＷの三次元情報を取得する場合には、該装置によって取得された三次元情報に基づいて、把持位置のＺ座標が特定されてもよい。

ピッキング動作のフローチャートは、一例に過ぎない。複数の指３１によるワークＷの適切な把持を実現できる限り、フローチャートにおけるステップを適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行ってもよい。また、フローチャートにおけるステップの順番を変更したり、直列的な処理を並列的に処理したりしてもよい。

例えば、前述のピッキング動作においては、指３１を押付方向へワークＷに接触させる接触動作が、ロボットアーム２の力制御によって実現されている。しかし、ステップＳ１０３の力制御を、ロボットアーム２、即ち、ハンド３の位置制御に代えてもよい。つまり、ステップＳ１０３において、移動制御部５５は、ハンド３を押付方向へ把持位置まで移動させるようにロボットアーム２の位置制御を実行してもよい。そして、移動制御部５５は、位置制御中に、指３１がワークＷに接触するか否かを監視し、指３１がワークＷに接触した場合にロボットアーム２の力制御を開始してもよい。

また、前述のピッキング動作において、接触動作を実行する際の開閉方向における複数の指３１の位置（即ち、初期位置）は、複数の指３１の間隔がワークＷの幅（開閉方向の寸法）よりも広くなる位置となっている。しかし、複数の指３１の間隔は、ワークＷの幅（開閉方向の寸法）よりも狭い位置となっていてもよい。この構成によれば、ハンド３が把持位置まで移動する際に、指３１がワークＷに接触する可能性が高くなると共に、指３１が対象外のワークＷに接触することが防止される。

また、ロボットアーム２の力制御は、アドミッタンス制御に限定されない。例えば、力制御は、目標値と力覚センサ４１によって検出された押付力との偏差を入力として、ロボットアーム２の動作指令値を出力するＰＩ制御であってもよい。

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。

１００ ロボットシステム
１ ロボット
２ ロボットアーム（アーム）
３ ハンド
３１ 指
４１ 力覚センサ（センサ）
５ ロボット制御装置（コンピュータ）
５４ ロボット制御プログラム
５５ 移動制御部
５６ 開閉制御部
Ｗ ワーク

Claims (10)

1. ハンドが設けられたアームを移動させる移動制御部と、
   前記ハンドに設けられた複数の指を所定の開閉方向へ開閉させる開閉制御部とを備え、
   前記移動制御部は、前記指を前記開閉方向と交差する押付方向へワークに接触させる接触動作を前記アームに実行させ、
   前記開閉制御部は、前記接触動作の後に前記指に開動作を実行させ、
   前記移動制御部は、前記開動作によって前記指がワークに対して非接触となった後に、複数の前記指の間にワークが配置される所定の把持位置まで前記ハンドを前記押付方向へ移動させる接近動作を前記アームに実行させ、
   前記開閉制御部は、前記ハンドが前記把持位置に位置する状態において前記指に閉動作を実行させることによって前記指にワークを把持させるロボット制御装置。
2. 請求項１に記載のロボット制御装置において、
   前記移動制御部は、前記指の前記開動作中に、ワークへの前記指の接触が維持されるように前記アームの力制御を実行するロボット制御装置。
3. 請求項２に記載のロボット制御装置において、
   前記移動制御部は、前記力制御において、ワークへの前記指の前記押付方向への押付力が所定の目標値となるように前記アームを制御するロボット制御装置。
4. 請求項３に記載のロボット制御装置において、
   前記開閉制御部は、前記指の前記開動作において、ワークへの前記指の押付力に基づいて前記指がワークに接触しないようになったと判定するロボット制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載のロボット制御装置において、
   前記開閉制御部は、前記指の前記開動作において、複数の前記指のうちワークに接触していない指を停止させる一方、複数の前記指のうちワークに接触した指を開動作させるロボット制御装置。
6. 開閉可能な複数の指が設けられたハンドと、
   前記ハンドが設けられたアームと、
   請求項１乃至５の何れか１つに記載のロボット制御装置とを備えるロボットシステム。
7. 請求項６に記載のロボットシステムにおいて、
   前記ハンドは、複数の前記指を独立に開閉させる複数の駆動源を有し、
   前記開閉制御部は、複数の前記駆動源を独立に制御するロボットシステム。
8. 請求項６又は７に記載のロボットシステムにおいて、
   ワークへの前記指の押付力を検出するセンサをさらに備えるロボットシステム。
9. 請求項８に記載のロボットシステムにおいて、
   前記センサは、複数の前記指ごとに設けられているロボットシステム。
10. ハンドに設けられ、所定の開閉方向へ開閉可能な複数の指のうち少なくとも１つの指を前記開閉方向と交差する押付方向へワークに接触させる接触動作を前記ハンドが設けられたアームに実行させる機能と、
    前記接触動作の後に前記指に開動作を実行させる機能と、
    前記開動作によって前記指がワークに対して非接触となった後に、複数の前記指の間にワークが配置される所定の把持位置まで前記ハンドを前記押付方向へ移動させる接近動作を前記アームに実行させる機能と、
    前記ハンドが前記把持位置に位置する状態において前記指に閉動作を実行させることによって前記指にワークを把持させる機能とをコンピュータに実現させるロボット制御プログラム。

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