JP5834478B2

JP5834478B2 - ロボット

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Publication number: JP5834478B2
Application number: JP2011105007A
Authority: JP
Inventors: 純伸後藤; 憲二郎村上; 吉村　和人; 和人吉村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2031-05-10
Also published as: CN102773865B; US8897918B2; US20120290133A1; JP2012236237A; CN102773865A

Description

本発明は、複数本の指を用いて対象物を把持するロボットハンド、あるいはロボットに
関する。

製造現場の溶接や塗装の工程では、ロボットが広く活用されている。また、複数本の指
を用いて対象物を把持する能力を有するロボットハンドが開発されて、各種の部品の搬送
や組立などの工程でもロボットが活用されるようになっている。

ここで、ロボットハンドは、把持しようとする対象物を損傷することがないように、適
切な力で対象物を把持することが必要となる。また、製造現場の生産性を高める観点から
は、できるだけ迅速に指を動かして対象物を把持可能なことが望まれる。

そこで、こうした要請を同時に満足させることを目的として、次のような技術が提案さ
れている（特許文献１）。先ず、位置制御を行うことによって、ロボットハンドの指を対
象物の直前の目標位置まで近付ける。続いて、把持力が所定値を超えないようにしながら
の位置制御（外力拘束付き位置制御）を行うことにより、ロボットハンドの指を対象物に
接触させる。その後、力制御を行うことによって、適切な力で対象物を把持する技術が提
案されている。この提案の技術では、位置制御を行うことによってロボットハンドの指を
対象物に迅速に近付けた後、力制御を行うことによって適切な力で対象物を把持すること
ができる。また、外力拘束付き位置制御を行うことで、ロボットハンドの指が対象物に近
付いてから、対象物に接触し、その後、適切な力で対象物を把持した状態となるまでの一
連の変化をスムーズに移行させることが可能となる。

特開２００９−０６６６８５号公報

しかし、上述した特許文献１に記載の技術では、対象物と接触する全ての指に接触セン
サーを設ける必要がある。また、ロボットハンドの指が対象物に接触する前の段階で、制
御方法を位置制御から外力拘束付き位置制御に切り換え、その後、更に力制御に切り換え
なければならない。このため、ロボットハンド（あるいはロボット）の構造や制御が複雑
になってしまうという問題がある。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題の少なくとも一部を解決するためになさ
れたものであり、構造や制御が簡単でありながら、迅速に且つ適切な力で対象物を把持す
ることが可能なロボットハンドあるいはロボットを提供することを目的とする。

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明のロボットハンドは次の構成
を採用した。すなわち、
複数本の指と、前記複数本の指が設けられた基台とを備え、前記複数本の指を用いて対
象物を把持するロボットハンドであって、
前記基台が前記複数本の指から受ける反力が合成された合成反力を検出する合成反力検
出手段と、
前記複数本の指を前記対象物に向かって接近あるいは離間させる指駆動手段と
を備え、
前記複数本の指の中には前記対象物への接触を検知する接触検知指が含まれており、
前記指駆動手段は、
前記合成反力が検出されず、且つ、前記接触検知指での前記接触が検知されない条件
では、前記複数本の指を前記対象物に向けて移動させ、
前記接触検知指での前記接触が検知されると、前記複数本の指を駆動する力を、前記
対象物の把持力に相当する力に切り換え、
前記接触検知指での前記接触が検知されずに前記合成反力が検出された場合には、前
記複数本の指の駆動を中止し、前記合成反力が検出されなくなる方向に前記基台の位置を
変更して、前記複数本の指を前記対象物に向けて移動させる手段であることを特徴とする
。

このような構成を有する本発明のロボットハンドにおいては、複数本の指の中には、対
象物に接触して接触を検知する接触検知指が設けられている。接触検知指は、通常の場合
は、接触検知指以外の指よりも先に対象物に接触する。また、複数本の指の何れかが対象
物に接触すると、その反力が基台に伝わって、合成反力として検出される。そして、合成
反力が検出されない条件では、複数本の指を対象物に向けて移動する。このとき、たとえ
ば対象物を基準に設定した目標位置に近づくように、指を駆動することができる。接触検
知指が対象物に接触したら、複数本の指を駆動する力を、対象物の把持力に相当する力に
切り換える。ここで、「対象物の把持力に相当する力」とは、その力で指を駆動したとき
に、把持力の大きさの力で指が対象物に押しつけられることとなる力をいう。また、接触
検知指が対象物に接触していないのに合成反力が検出された場合には、複数本の指の駆動
を中止して、合成反力が検出されなくなる方向に基台の位置を変更して、複数本の指を対
象物に向けて移動させる。

こうすれば、接触検知指が対象物に接触するまでの間は、複数本の指を対象物に向けて
移動させればよいので、迅速に指を駆動することができる。また、接触検知指が対象物に
接触したら、複数本の指を駆動する力の大きさを切り換えることで、適切な把持力で対象
物を把持することができる。更に、複数本の指は、対象物に向かって接近あるいは離間さ
せればよいので、簡単な機構で指を駆動することが可能であり、ロボットハンドの構造を
単純なものとすることができる。また、接触検知指が対象物に接触したら指の駆動方法を
切り換えるだけなので、ロボットハンドの制御も単純にすることができる。加えて、ロボ
ットハンドの基台と対象物との相対的な位置関係がずれていたために、接触検知指以外の
指が接触検知指よりも早く対象物に接触した場合には、接触検知指は対象物に接触してい
ないのに合成反力が検出されるので、ロボットハンドの基台と対象物との位置がずれてい
ることを検出して、基台の位置を修正することもできる。その結果、構造や制御が簡単で
ありながら、対象物との位置ずれが生じた場合にも、これを修正して適切に把持すること
が可能となる。

また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、次のような接触検知指としても良
い。すなわち、接触検知指が対象物に接触すると、対象物の把持力よりも小さな反力を対
象物から受けて変形するような接触検知指としても良い。

こうすれば、接触検知指が、接触検知指以外の指よりも強く対象物に押しつけられて、
対象物に損傷を与えることを回避することが可能となる。

また、上述した本発明のロボットハンドは、単純な構造および制御でありながら、迅速
に且つ適切な把持力で対象物を把持することができるので、ロボットに搭載するロボット
ハンドとして特に優れている。

本実施例のロボットハンドの大まかな構造を示した説明図である。本実施例のロボットハンドが対象物を把持する様子を示した説明図である。本実施例のロボットハンドが対象物を把持する様子を示すタイムチャートである。本実施例のロボットハンドがハンド位置を修正した後に対象物を把持する様子を示した説明図である。本実施例のロボットハンドがハンド位置を修正した後に対象物を把持する様子を示すタイムチャートである。本実施例のロボットハンドが対象物を把持する際に行う対象物把持処理のフローチャートである。他の態様の接触検知指を搭載した変形例のロボットハンドを例示した説明図である。変形例の他の態様のロボットハンドを例示した説明図である。本実施例のロボットハンドを搭載したロボットを示す説明図である。

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施
例を説明する。
Ａ．本実施例のロボットハンドの構造：
Ｂ．対象物の把持動作：
Ｃ．変形例：
Ｄ．適用例：

Ａ．本実施例のロボットハンドの構造：
図１は、本実施例のロボットハンド１００の大まかな構造を示す説明図である。図１（
ａ）に示されるように、本実施例のロボットハンド１００は、四本の指１０ａ，ｂが設け
られた基台１２と、基台１２に取り付けられたロードセル１４と、ロードセル１４を介し
て基台１２を支えるアーム１６などから構成されている。四本の指１０ａ，ｂは、二本ず
つ向かい合わせに設けられており、この中の一本は、把持しようとする対象物と接触する
部分に接点スイッチ１０ｓが組み込まれた接触検知指１０ｂとなっている。尚、四本の指
１０ａ，ｂの中で接点スイッチ１０ｓが組み込まれていない指を、接触検知指１０ｂに対
して通常指１０ａと呼ぶことがある。また、通常指１０ａと接触検知指１０ｂとを区別し
ない場合は、これらをまとめて指１０と呼ぶことがあるものとする。

図１（ｂ）には、図１（ａ）のロボットハンド１００を上方から見た状態で、四本の指
１０の駆動機構が示されている。図１（ｂ）に示されるように、ロボットハンド１００の
基台１２には、二つの移動部材２０が内蔵されており、四本の指１０の中で同じ向きに設
けられた二本の指１０は、同じ移動部材２０から立設されている。また、それぞれの移動
部材２０にはラックギア２２が設けられており、これらのラックギア２２には、基台１２
の中央に内蔵されたピニオンギア２４が嵌合している。このため、図示しない駆動モータ
ーによってピニオンギア２４を回転させると、ラックピニオン機構によって、それぞれの
移動部材２０が同じ距離だけ逆方向に移動し、その結果、四本の指１０の向かい合う指１
０が、把持しようとする対象物に対して、同時に且つ同じ距離だけ近付いたり遠ざかった
りする。尚、本実施例では、ラックピニオン機構を構成するラックギア２２およびピニオ
ンギア２４や、ラックピニオン機構の動きを制御する図示しない制御回路が、本発明にお
ける「指駆動手段」に対応する。

Ｂ．対象物の把持動作：
図２は、本実施例のロボットハンド１００が対象物Ｗを把持する動作を示した説明図で
ある。上述したように、本実施例のロボットハンド１００は、四本の指１０の中で向かい
合う指１０同士が、同時に且つ同じ距離だけ近付いたり遠ざかったりするので、基台１２
に対しては常に同じ位置（基台１２の中心の真下）で対象物Ｗを把持することとなる。そ
こで、対象物Ｗを把持するに先立って、対象物Ｗが基台１２の中心の真下に来るように、
ロボットハンド１００の位置合わせを行う。図２（ａ）には、対象物Ｗに対してロボット
ハンド１００を位置合わせした状態が示されている。

この状態から、ピニオンギア２４を回転させることによって、四本の指１０を対象物Ｗ
に近付ける。指１０を対象物Ｗに近付ける際には、できるだけ迅速に（短時間で）近付け
るために位置制御を行う。すなわち、把持しようとする対象物Ｗの大きさに応じて、指１
０を移動させる目標位置を設定し、その目標位置にできるだけ短時間で指１０が到達する
ように、ピニオンギア２４の駆動モーターが発生するトルクを制御する。尚、本実施例の
ロボットハンド１００では、把持しようとする対象物Ｗの大きさが分かっていない場合に
は、向かい合う指１０同士が一番接近する位置（把持可能な最小の対象物Ｗを把持する位
置）を目標位置として位置制御を行っても良い。この理由については後述する。

四本の指１０を対象物Ｗに近付けていくと、やがて、図２（ｂ）に示したように接触検
知指１０ｂが対象物Ｗに接触して接点スイッチ１０ｓがＯＮになり、接触検知指１０ｂで
接触が検知される。そして、接触検知指１０ｂで接触が検知された後は、指１０を目標位
置に移動させる制御方法（位置制御）から、一定の力で指１０を移動させる制御方法（力
制御）に切り換える。尚、この時に指１０を移動させる力は、その力で指１０が対象物Ｗ
に押しつけられても、対象物Ｗに損傷を与えることがなく、適切な力で対象物Ｗを把持す
ることができる大きさの力に設定されている。

その結果、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触した後は、四本の指１０がゆっくりと（
接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触するまでよりは遅い速度で）対象物Ｗに近付いていく
。このとき、接触検知指１０ｂに設けられた接点スイッチ１０ｓは、対象物Ｗからの反力
を受けて、指１０が対象物Ｗに近付いた分だけ引っ込んでいく。そして最終的には、図２
（ｃ）に示したように四本の指１０が対象物Ｗに接触して、適切な力で対象物Ｗを把持す
ることが可能となる。

図３は、本実施例のロボットハンド１００が対象物Ｗを把持する際の接点スイッチ１０
ｓの状態と、ロードセル１４の出力と、ピニオンギア２４の駆動モーターが発生するトル
クが、時間の経過とともに変化する様子を示したタイムチャートである。上述したように
、把持動作を開始した直後は位置制御が行われるので、指１０ができるだけ短時間で目標
位置に到達するように、ピニオンギア２４の駆動モーターは最大定格トルクに近い大きな
トルクを発生する。その後、図２（ｂ）に示したように接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接
触して、接点スイッチ１０ｓがＯＮになると、位置制御から力制御に切り換わる。この力
制御では、指１０が適切な力で対象物Ｗを把持できるように定められた、所定トルクを発
生するように、駆動モーターが制御される。

また、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触すると、接触検知指１０ｂが受ける反力が基
台１２に伝わって、その反力がロードセル１４によって検出される。しかし、図２（ｃ）
に示したように四本の指１０が対象物Ｗに接触した状態になると、それぞれの指１０から
基台１２に伝わる反力が打ち消しあって、ロードセル１４では反力が検出されなくなる。
従って、ロードセル１４で検出されていた反力が検出されなくなった段階で、対象物Ｗの
把持が完了したものと判断することができる。また、対象物Ｗの把持が完了した後も、対
象物Ｗを保持し続ける必要があるので、ピニオンギア２４の駆動モーターは一定のトルク
を発生し続ける。尚、ロードセル１４で検出される反力は、四本の指１０から基台１２が
受ける反力を合成した反力であるから、ロードセル１４が検出する反力が、本発明におけ
る「合成反力」に対応し、ロードセル１４が本発明における「合成反力検出手段」に対応
する。

このように本実施例のロボットハンド１００は、位置制御によって迅速に指１０を対象
物Ｗに接近させ、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触したら、指１０が対象物Ｗを適切な
力で把持するように力制御に切り換える。このため、対象物Ｗを迅速に且つ適切な力で把
持することが可能となる。また、接触検知指１０ｂが他の指１０（すなわち、通常指１０
ａ）よりも先に対象物Ｗへの接触を検知するようにしておき、接触が検知されたら位置制
御から力制御に切り換えるだけなので、ロボットハンド１００の制御が複雑になってしま
うこともない。加えて、四本の指１０の何れか一本の接触検知指１０ｂに接点スイッチ１
０ｓを設けておけばよいので、ロボットハンド１００の構造が複雑になってしまうことも
ない。

更に、本実施例では、次のような点からもロボットハンド１００の制御を簡単にするこ
とができる。すなわち、対象物Ｗを把持する前に接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触して
、制御方法が力制御に切り換えられるので、四本の指１０が対象物Ｗを把持する時点では
力制御に切り換わっている。従って、対象物Ｗの大きさが、把持可能な最も小さな大きさ
であるものと仮定して位置制御を行っても、対象物Ｗを損傷することなく把持することが
できる。このため、対象物Ｗの大きさが分からない場合でも、何ら制御が複雑になること
がない。

尚、以上の説明では、対象物Ｗを把持するに先立って、対象物Ｗに対してロボットハン
ド１００が適切な位置に来るように、ロボットハンド１００あるいは対象物Ｗが位置決め
されているものとして説明した。しかし、何らかの理由で、ロボットハンド１００と対象
物Ｗとの相対位置がずれてしまうことも起こり得る。本実施例のロボットハンド１００は
、このような場合でも、以下のように適切に対象物Ｗを把持することが可能である。

図４は、ロボットハンド１００と対象物Ｗとの相対位置がずれている場合に、ロボット
ハンド１００が対象物Ｗを把持する様子を示す説明図である。図４（ａ）に示すように、
対象物Ｗに対してロボットハンド１００の相対位置がずれた状態で四本の指１０を対象物
Ｗに近付けると、図４（ｂ）に示したように、接触検知指１０ｂより先に通常指１０ａが
対象物Ｗに接触する。その結果、通常指１０ａが対象物Ｗから受ける反力がロボットハン
ド１００の基台１２に伝わって、ロードセル１４によって検出される。しかし、この段階
では接触検知指１０ｂは対象物Ｗに接触していないので、接点スイッチ１０ｓはＯＦＦの
ままとなっている。図３を用いて前述したように、ロボットハンド１００が対象物Ｗに対
して正しく位置決めされている場合は、ロードセル１４で反力を検出すると、接点スイッ
チ１０ｓもＯＮとなっている。従って、ロードセル１４で反力が検出されているにも拘わ
らず、接点スイッチ１０ｓがＯＮになっていない場合は、ロボットハンド１００が対象物
Ｗに対して正しく位置決めされていないと判断できる。

そこで、このような場合は、指１０の駆動を中止して、ロボットハンド１００の位置を
修正する。ロボットハンド１００の位置を修正するに際しては、ロードセル１４の反力が
検出されなくなる方向に向かって、所定の一定量だけ基台１２を移動させればよい。そし
て、指１０を対象物Ｗに近付けていき、再び、接触検知指１０ｂよりも先に通常指１０ａ
が対象物Ｗに接触した場合（すなわち、接点スイッチ１０ｓがＯＮにならないのにロード
セル１４で反力が検出された場合）には、もう一度、ロボットハンド１００の位置を修正
する。こうしたことを繰り返していけば、最終的には、ロボットハンド１００を対象物Ｗ
に対して正しく位置合わせすることができる。

あるいは、接触検知指１０ｂよりも先に通常指１０ａが対象物Ｗに接触した時点で、通
常指１０ａ（あるいは接触検知指１０ｂ）がどれだけ移動していたかを検出して、得られ
た移動量に基づいて、ロボットハンド１００の対象物Ｗに対する位置を修正するようにし
てもよい。すなわち、対象物Ｗに対するロボットハンド１００の位置が大きくずれていて
、通常指１０ａの直ぐ近くに対象物Ｗが存在していた場合には、指１０を少し移動させた
だけで通常指１０ａが対象物Ｗに接触する筈である。逆に、ロボットハンド１００の位置
ずれが小さければ、通常指１０ａが対象物Ｗに接触するまでに指１０を移動させる距離も
大きくなる筈である。このことから、通常指１０ａが対象物Ｗに接触するまでの指１０の
移動量に基づいて、ロボットハンド１００が対象物Ｗに対して位置ずれしていた程度を見
積もることができ、見積もった位置ずれの程度に応じて、ロボットハンド１００の対象物
Ｗを修正する修正量を見積もることができる。その結果、ロボットハンド１００の対象物
Ｗに対する位置を迅速に修正することが可能となる。

更には、次のようにしても良い。先ず、ロードセル１４の反力が検出されなくなる方向
に向かって基台１２を移動させ、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触するまでの間に、基
台１２がどれだけ移動したかを検出して、その検出結果に基づいてロボットハンド１００
の対象物Ｗに対する位置を修正するようにしてもよい。こうすれば、ロボットハンド１０
０と対象物Ｗとの位置関係を正確に把握することができるので、ロボットハンド１００を
正しい位置に、且つ迅速に修正することが可能となる。

図４（ｃ）には、以上のようにして、ロボットハンド１００の対象物Ｗに対する位置を
修正している様子が示されている。そして、ロボットハンド１００の位置を修正した後は
、図２を用いて前述した方法と全く同様にして対象物Ｗを把持することができる。すなわ
ち、図４（ｄ）に示したように、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触するまでは、位置制
御を行いながら四本の指１０を駆動し、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触したら力制御
に切り換える。すると、四本の指１０がゆっくりと対象物Ｗに近付いていき、最終的には
、図４（ｅ）に示したように対象物Ｗが適切な力で把持された状態となる。

図５は、本実施例のロボットハンド１００が対象物Ｗに対する位置を修正して、対象物
Ｗを把持する際のタイムチャートである。図３を用いて前述したタイムチャートと同様に
、把持動作を開始した直後は位置制御が行われるので、指１０ができるだけ短時間で目標
位置に到達するように、ピニオンギア２４の駆動モーターは最大定格トルクに近い大きな
トルクを発生する。また、ここでは、接触検知指１０ｂよりも先に通常指１０ａが対象物
Ｗに接触するものとしているので、接触検知指１０ｂの接点スイッチ１０ｓがＯＦＦのま
ま、ロードセル１４で反力が検出される。尚、ロードセル１４の出力が負の値となってい
るのは、接触検知指１０ｂと反対側に設けられた通常指１０ａが対象物Ｗに接触している
ため、図３に示した場合とは逆方向の反力をロードセル１４が受けているためである。

接点スイッチ１０ｓがＯＦＦの状態のまま、ロードセル１４で反力が検出されると、指
１０の移動を停止する。図５に示したタイムチャートでは、移動中の指１０を速やかに停
止させるために、ピニオンギア２４の駆動モーターで逆方向のトルクを発生させている。
そして、指１０が停止したら、ロボットハンド１００の対象物Ｗに対する位置を修正した
後、再び、四本の指１０を対象物Ｗに向かって移動させる。その後は、図３を用いて前述
したタイムチャートと同様である。すなわち、四本の指１０を対象物Ｗに近付けると、先
ず始めに接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触して、接点スイッチ１０ｓがＯＮになるので
、指１０の駆動方法を位置制御から力制御に切り換える。その結果、それ以降は、四本の
指１０が対象物Ｗにゆっくりと近付いていく。また、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触
したことに伴って、ロードセル１４でも反力が検出される。そして、四本の指１０が全て
対象物Ｗに接触すると、ロードセル１４の反力が検出されなくなって、対象物Ｗの把持が
完了した状態となる。

図６は、本実施例のロボットハンド１００の把持動作を制御するために実行される対象
物把持処理のフローチャートである。図２ないし図５を用いて前述した把持動作は、ロボ
ットハンド１００の全体の動作を制御する図示しない制御回路が、図６に示した対象物把
持処理を実行することによって実現されている。

対象物把持処理では、先ず始めに、四本の指１０を対象物Ｗに向けて移動させる際の目
標位置を設定する（ステップＳ１００）。前述したように、把持しようとする対象物Ｗの
大きさが分かっている場合は、その対象物Ｗを把持したときの指１０の位置を目標位置に
設定する。また、対象物Ｗの大きさが分かっていない場合は、ロボットハンド１００で把
持可能な最も小さな対象物Ｗを把持するときの指１０の位置を目標位置に設定する。尚、
制御を簡単にするために、目標位置は、把持可能な最小の対象物Ｗを把持する時の指１０
の位置に固定しておくことも可能である。

続いて、設定した目標位置に短時間で指１０を移動可能なように位置制御を行って、指
１０の駆動を開始する（ステップＳ１０２）。尚、前述したように、本実施例ではピニオ
ンギア２４を回転させることによって指１０を移動させているから、ピニオンギア２４を
回転させる駆動モーターの発生トルクを制御することになる。

そして、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触したか否か（接点スイッチ１０ｓがＯＮに
なったか否か）を判断し（ステップＳ１０４）、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触して
いない場合は（ステップＳ１０４：ｎｏ）、ロードセル１４で反力が検出されたか否かを
判断する（ステップＳ１０６）。接触検知指１０ｂあるいは通常指１０ａの何れかが対象
物Ｗに接触したら、ロードセル１４で反力が検出されるはずである。従って、ロードセル
１４で反力が検出されていない場合は（ステップＳ１０６：ｎｏ）、未だ何れの指１０も
対象物Ｗには接触していないものと判断できるので、位置制御を行いながら指１０の駆動
を継続し、ステップＳ１０４の処理まで戻って、再び、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接
触したか否かを判断する。

このような判断を繰り返しているうちに、やがて接触検知指１０ｂあるいは通常指１０
ａの何れかが対象物Ｗに接触する。前述したようにロボットハンド１００が対象物Ｗに対
して正しく位置決めされていれば、接触検知指１０ｂが通常指１０ａより先に対象物Ｗに
接触する。

その結果、ステップＳ１０４で「ｙｅｓ」と判断して、続いて、目標把持力を設定する
（ステップＳ１１２）。ここで目標把持力とは、指１０を対象物Ｗに押しつけても対象物
Ｗに損傷を与えることが無く、且つ、対象物Ｗをしっかりと把持することができるように
予め設定された把持力である。尚、本実施例ではピニオンギア２４を回転させることによ
って指１０を移動させているから、目標把持力を設定することは、ピニオンギア２４の駆
動モーターが発生する目標トルクを設定することと同じことである。そして、設定した目
標トルクを発生するようにピニオンギア２４の駆動モーターを制御することによって、力
制御しながら指１０の駆動を開始した後（ステップＳ１１４）、ロードセル１４の反力が
検出されなくなったか否かを判断する（ステップＳ１１６）。ロードセル１４の反力が検
出されている場合は（ステップＳ１１６：ｎｏ）、未だ把持が完了していない（四本の指
１０が対象物Ｗに接触していない）と判断できるので、そのまま力制御を継続する。そし
て、力制御を継続しているうちに、やがて四本の全ての指１０が対象物Ｗに接触して、ロ
ードセル１４の反力が検出されなくなったら（ステップＳ１１６：ｙｅｓ）、図６に示す
対象物把持処理を終了する。尚、対象物把持処理を終了した後も、把持した対象物Ｗを保
持するために、指１０は目標把持力で対象物Ｗに押しつけられた状態となっている。

以上では、ロボットハンド１００が対象物Ｗに対して正しく位置決めされており、接触
検知指１０ｂが通常指１０ａよりも先に対象物Ｗに接触した場合（ステップＳ１０４で「
ｙｅｓ」と判断された場合）について説明した。これに対して、接触検知指１０ｂよりも
先に通常指１０ａが対象物Ｗに接触した場合には、ステップＳ１０６で「ｙｅｓ」と判断
されるので、指１０の駆動を停止する（ステップＳ１０８）。このとき、移動中の指１０
を速やかに停止させるために、ピニオンギア２４の駆動モーターに逆方向のトルクを発生
させても良い（図５を参照）。

続いて、ロボットハンド１００の対象物Ｗに対する位置を修正する（ステップＳ１１０
）。位置の修正に際しては、ロボットハンド１００を移動させても良いし、対象物Ｗを移
動させても構わない。また、ロボットハンド１００（あるいは対象物Ｗ）を移動させる方
向は、ロードセル１４で検出した反力が検出されなくなる方向に移動する。更に、移動量
に関しては、予め設定しておいた固定量としても良いし、あるいは、前述した方法（ロー
ドセル１４が反力を検出するまでの指１０の移動量を利用する方法や、接触検知指１０ｂ
が対象物Ｗに接触するまで基台１２を移動させたときの基台１２に移動量を利用する方法
）で見積もった移動量としてもよい。

以上のようにして、ロボットハンド１００の対象物Ｗに対する位置を修正したら（ステ
ップＳ１１０）、再び、位置制御による指１０の駆動を開始する（ステップＳ１０２）。
そして、上述したように、接触検知指１０ｂが対象物Ｗに接触するか（ステップＳ１０４
：ｙｅｓ）、あるいはロードセル１４が反力を検出するまで（ステップＳ１０６：ｙｅｓ
）、位置制御による指１０の駆動を継続する。その結果、ロードセル１４が反力を検出し
た場合は（ステップＳ１０６：ｙｅｓ）、再び指１０の駆動を停止して、ロボットハンド
１００の位置を修正した後（ステップＳ１０８、Ｓ１１０）、再度、位置制御による指１
０の駆動を開始する（ステップＳ１０２）。これに対して、接触検知指１０ｂが対象物Ｗ
に接触した場合は（ステップＳ１０４：ｙｅｓ）、前述したように目標把持力を設定した
後（ステップＳ１１２）、設定した目標把持力となるように力制御しながら指１０を駆動
する（ステップＳ１１４）。そして、ロードセル１４の反力が検出されなくなったら（ス
テップＳ１１６：ｙｅｓ）、対象物Ｗの把持が完了したものと判断して、図６の対象物把
持処理を終了する。

本実施例のロボットハンド１００は、以上のような処理を行うことによって、対象物Ｗ
を迅速に且つ適切な力で把持することが可能となる。また、ロボットハンド１００の対象
物Ｗに対する位置がずれていた場合でも、ロボットハンド１００の位置を修正して、適切
に対象物Ｗを把持することが可能となる。

Ｃ．変形例：
上述した実施例には、幾つかの変形例が存在する。以下では、これら変形例について簡
単に説明する。尚、変形例についての説明では、上述した実施例と同様の構成については
説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

上述した実施例の接触検知指１０ｂは、対象物Ｗに接触する部分に接点スイッチ１０ｓ
が設けられているものとして説明した。しかし、接触検知指１０ｂは、通常指１０ａより
も先に対象物Ｗに接触し、更に、少なくとも通常指１０ａが対象物Ｗに接触するまでの間
は、対象物Ｗに損傷を与えるような過大な力を及ぼさないような指１０であれば、他の態
様とすることも可能である。

図７は、他の態様の接触検知指を搭載した種々の変形例のロボットハンドを例示した説
明図である。図７（ａ）に例示した変形例のロボットハンド１１０では、接触検知指３０
ｂが関節３２の部分で屈曲するように構成されており、関節３２に内蔵されたバネに付勢
されて、初期状態では内側に屈曲した状態となっている。そして、接触検知指３０ｂが対
象物Ｗに接触し、対象物Ｗからの反力で接触検知指３０ｂが関節３２の部分で少しだけ外
側に回転すると、関節３２の内部に設けられた図示しない接点スイッチがＯＮになる。そ
の後は、接触検知指３０ｂが対象物Ｗに近付くにつれて関節３２の部分で更に外側に回転
して、接触検知指３０ｂが変形するようにしてもよい。

また、図７（ｂ）に例示した変形例のロボットハンド１２０では、接触検知指３４ｂ全
体が、基台１２への取付部分（実際には移動部材２０への取付部分）でスライドするよう
に構成されており、初期状態ではバネによって付勢されて内側にスライドした状態となっ
ている。そして、接触検知指３４ｂが対象物Ｗに接触し、対象物Ｗからの反力で接触検知
指３４ｂが外側に少しだけスライドすると、基台１２に設けられた図示しない接点スイッ
チがＯＮになる。その後は、接触検知指３４ｂが対象物Ｗに近付くにつれて、接触検知指
３４ｂが外側にスライドするようにしてもよい。

あるいは、図７（ｃ）に例示した変形例のロボットハンド１３０では、接触検知指３６
ｂが比較的容易に変形する弾性部材で構成されており、対象物Ｗに接触する部分には圧力
センサー１０ｔが設けられている。そして、接触検知指３６ｂが対象物Ｗに接触すると、
圧力センサー１０ｔの出力によって接触が検出される。その後は、接触検知指３６ｂが対
象物Ｗに近付くにつれて、接触検知指３６ｂの全体が変形するようにしてもよい。

また、上述した実施例あるいは変形例では、複数本の指１０が向かい合わせに設けられ
ているものとして説明した。しかし、複数本の指１０は、必ずしも向かい合わせに設けら
れている必要はなく、たとえば図８に例示したように、複数本の指１０が中心を向くよう
に設けられているようにしてもよい。

Ｄ．適用例：
上述したように、本実施例あるいは変形例のロボットハンド１００，１１０，１２０，
１３０は、対象物Ｗを迅速に且つ適切な力で把持することが可能であり、しかも構造や制
御が複雑になることもない。このため、図９に示したように、本実施例あるいは変形例の
ロボットハンド１００，１１０，１２０，１３０を搭載すれば、対象物Ｗを迅速に且つ適
切な力で把持することが可能であり、しかも構造や制御が簡単なロボット５００を実現す
ることが可能となる。

以上、本実施例のロボットハンドおよびロボットについて説明したが、本発明は上記の
実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施す
ることが可能である。

１０…指、１０ａ…通常指、１０ｂ…接触検知指、
１０ｓ…接点スイッチ、１０ｔ…圧力センサー、１２…基台、
１４…ロードセル、１６…アーム、２０…移動部材、
２２…ラックギア、２４…ピニオンギア、３０ｂ…接触検知指、
３２…関節、３４ｂ…接触検知指、３６ｂ…接触検知指、
１００，１１０，１２０，１３０…ロボットハンド、５００…ロボット、
Ｗ…対象物

Claims

第１の指と、
第２の指と、
前記第１の指および前記第２の指が設けられた基台と、
アームと、
前記基台と前記アームとの間に設けられた第１力検出器と、
前記第２の指に設けられた第２力検出器と、
を備え、
前記第１力検出器および前記第２力検出器によって力が検出されていない場合、前記第１の指および前記第２の指を対象物に向けて移動させ、
前記第２力検出器によって力が検出された場合、前記第１の指および前記第２の指を駆動する力を、前記対象物を把持可能な力に切り換え、
前記第１力検出器によって力が検出され、前記第２力検出器によって力が検出されていない場合、前記第１の指および前記第２の指の移動を止めることを特徴とするロボット。
請求項１に記載のロボットであって、
前記第１力検出器によって力が検出されなくなるように、前記アームによって前記基台を移動させることを特徴とするロボット。
請求項２に記載のロボットであって、
前記基台が移動された場合、前記第１の指および前記第２の指を対象物に向けて移動させることを特徴とするロボット。
請求項１ないし３の何れか一項に記載のロボットであって、
前記第２の指は、前記把持力よりも小さな力で変形することを特徴とするロボット。