JPH09323281A - 書籍取出し用のロボットハンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 書棚に収納された書籍を人手に頼らずに自動
的に取り出す動作を行うための書籍取扱い装置としての
ロボットハンドを提供すること。 【解決手段】 書籍４ａを取り出す操作を行うためのロ
ボットアームＲＡと、該ロボットアームＲＡの上方端に
回転可能に取り付けられた、書籍４ａの上面に接触して
該書籍４ａを手前に傾斜させるための第１ハンド部５
と、該第１ハンド部５と共軸に回転可能に取り付けら
れ、一対のフィンガ片の間隔が制御されることによって
前記傾斜した書籍４ａの上方部を挟持することのできる
一対のフィンガ片を有する第２ハンド部６と、を具備す
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、書棚に収納された
書籍を人手に頼らずに自動的に取り出す（抜き出す）動
作を行うための書籍取扱い装置としてのロボットハンド
に関し、特に図書館等で使用するのに好適な書籍取出し
用のロボットハンドに関する。ここで書籍とは、一般図
書に限らず製本された文献等を含み、また書棚に書籍と
共に並べて収納される図書分類用の仕切板等の物品も含
む。

【０００２】

【従来の技術】従来、大量の図書を書棚に収納した例え
ば図書館においては、所謂開架式であれば、係員の手間
を要することなく、閲覧者自らが自由に書棚から希望の
図書を取り出して閲覧できる。しかしながら、そのよう
な開架式でない場合には、閲覧者の要望に応じて、係員
が書棚から所望書籍を取り出す作業が日常の主たる業務
となっている。現在、書籍の蔵書管理はコンピュータを
利用して電子的に管理しているので、蔵書の状態（書棚
に有り、無し又は貸出し中等の状態）はコンピュータ端
末で電子的に迅速に把握できるようになっている。しか
し、書棚からの抜出し作業は、依然として係員の手作業
に依存している状況である。そのため、蔵書の取出し作
業は、蔵書管理の省力化の上で現在大きなネックとなっ
ている。図書館の図書を取り出し、床に設けたランドマ
ークを利用して運搬するロボット作業装置は、特開昭６
０−６３７４号に開示され、多数の書棚に収納された物
品を取り出すために、縦・横方向に移動する腕を有する
貯蔵書の管理装置は、特公平２−７０６０３号に開示さ
れている。しかしながら、書籍等を書棚から取出すため
のロボットハンドに関する先行技術文献はない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上述べた
従来技術の問題点を解決して、図書館等における蔵書等
の取出し作業を、自動的かつ効率的に行うことのできる
ロボットハンドを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来技術の問題点を解決するために、書籍を取り出す操作
を行うためのロボットアームと、該ロボットアームの上
方端に回転可能に取り付けられた、書籍の上面に接触し
て該書籍を手前に傾斜させるための第１ハンド部と、該
第１ハンド部と共軸に回転可能に取り付けられ、一対の
フィンガ片の間隔が制御されることによって、前記傾斜
した書籍の上方部を挟持することのできる一対のフィン
ガ片を有する第２ハンド部とを具備する構成とした。ま
た、書籍を取り出す操作を行うためのロボットアーム
と、該ロボットアームの上方端に回転可能に取り付けら
れた、書籍の上面と背表紙にそれぞれ接触して該書籍を
手前に傾斜させるための２本のハンドを有する第１ハン
ド部と、該第１ハンド部と共軸に回転可能に取り付けら
れ、一対のフィンガ片の間隔が制御されることによっ
て、前記傾斜した書籍の上方部を挟持することのできる
一対のフィンガ片を有する第２ハンド部と、を具備する
構成とした。また更に、書籍を取り出す操作を行うため
のロボットアームと、該ロボットアームの上方端に回転
可能に取り付けられた、書籍の上面と背表紙にそれぞれ
接触して、該書籍を手前に傾斜させるための上下２本の
ハンドを有する第１ハンド部であって、該書籍と接触す
る先端部分にそれぞれのパッドが対向するように備えた
第１ハンド部と、該第１ハンド部と共軸に回転可能に取
り付けられ、一対のフィンガ片の間隔が制御されること
によって、前記傾斜した書籍の上方部を挟持することの
できる一対のフィンガ片を有する第２ハンド部と、を具
備する構成とした。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図面を参照して説明する。図１は、ロボット本体
１に装着されたロボットアームＲＡが書棚２に収納され
た多数の書籍の中から、所望の書籍４ａを取出するロボ
ットハンドの作業状態を示す。ロボット本体１の内部に
は、コンピュータ制御のもとに駆動されるロボットアー
ムＲＡを書棚２の前面で上下左右に移動制御させるロボ
ットアーム制御手段、ロボットアームＲＡに取り付けら
れたロボットハンドを制御するための手段、ロボットハ
ンドの基部に取り付けられた一対の第２ハンド部６を制
御して所望の書籍４ａを取り出すための手段、ロボット
本体１を書棚２の前面で移動制御するための手段等の、
書籍４ａを取り出した後所定の棚位置まで床３の上を運
搬するために必要な電気制御装置が組み込まれている。

【０００６】図２（Ａ）と（Ｂ）は、ロボットハンドの
主要構成を示す斜視図であって、ロボットハンドは図２
（Ａ）に示されるように、ロボットアームＲＡ、該ロボ
ットアームＲＡの先端に回転可能に装着された第１ハン
ド部５、該第１ハンド部５に共軸回転可能に装着された
一対のフィンガ片６ａを有する第２ハンド部６から構成
される。図２（Ｂ）に示されるように、１対のフィンガ
片６ａの後端が前記第１ハンド部５とロボットアームＲ
Ａとの関節部を通過するステム６ｓの両端のボールねじ
７により連結される。ロボットハンドは、図３（Ａ）に
示されるように、所望の書籍４ａの斜め上方にほぼ水平
位置に位置する第１ハンド部５が、矢印Ａのように斜め
下方の書籍４ａの上にほぼ平行移動する。この第１ハン
ド部５の平行移動の場合には、第２ハンド部６は、図３
（Ａ）に示すように第１ハンド部５及び書籍４ａの上方
部と離れた位置を維持しており、図３（Ｂ）に示すよう
に、その２つのフィンガ片６ａ間の間隔Ｄは、書籍４ａ
の厚さよりも大きな最大間隔Ｄを維持したままである。
ここで、ロボットアームＲＡ及び第１ハンド部５は、前
述したロボットハンドを制御するための手段の制御のも
とに、図３（Ｃ）に示すように、第１ハンド部５に押え
られた書籍４ａの上辺の移動する軌跡を該第１ハンド部
５が追従するように移動する。即ち、書籍４ａが第１ハ
ンド部５によって、図３（Ｄ）に示すように傾斜する。

【０００７】従って、書籍４ａは第１ハンド部５によっ
て図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、書籍４ａの下外
端のやや外側の支点Ｐを回転中心として矢印Ｂに示すよ
うに傾斜する。その後、前述した第２ハンド部６を制御
するための手段の制御によって、一対のフィンガ片６ａ
が矢印Ｃのように第１ハンド部５側に回転し、その後、
前述したボールねじ７が、図示しない駆動手段により回
転されて間隔Ｄが狭められる。このため書籍４ａは、前
記一対のフィンガ片６ａによって確実に把握される。こ
のように、所望の書籍４ａは先づ手前側に傾斜された
後、第２ハンド部６によって把握され運搬される。尚、
例えば図９（Ａ）に示すような圧力センサ１９を利用す
ることによって、第１ハンド部５と書籍上端部との接触
が検知され、それによって書籍の高さを検知することが
できる。また一方、一対のフィンガ片６ａの間隔が縮小
したときに、センサを利用して書籍厚さを検知すること
ができる。このように検知された書籍の高さ、及び厚さ
とから書籍４ａの概略重量を予測することができ、それ
によって該重量に対応した適切な把握力を、圧力センサ
を利用して得ることが可能となる。

【０００８】上記第１の実施の形態においては、一対の
フィンガ片６ａの間隔を制御する手段がボールねじ７で
あったが、間隔制御手段として圧縮空気を利用した気圧
制御手段であっても同様の効果を奏することが可能であ
る。また、気圧制御手段とは代替的に、エンコーダによ
って間隔を電気的に制御することが可能である。また、
フィンガ片６ａは、図４（Ａ）に示すように“く”の字
状に屈曲した一対のフィンガ片６ｂであってもよい。こ
の場合、間隔Ｄの制御はフィンガ片６ｂのそれぞれの基
部に設けられた回転駆動手段８によって行われる。つま
り、一対の回転駆動手段８が、それぞれ矢印Ｅの方向に
回転するとフィンガ片６ｂの先端間隔Ｄが狭められる
し、矢印Ｅとは逆の方向に回転すると間隔Ｄが広めら
れ、書籍を把握する力が解消される。

【０００９】図４（Ｂ）は、第２ハンド部６の変形例を
示す図であって、フィンガ片６ｃの対向内面６ｃ′の、
それぞれのほぼ中央部に圧力センサ９が設けられてい
る。この圧力センサ９を利用して、書籍の把握力を制御
することが可能となる。なお、この圧力センサ９と代替
的に滑り検知手段を設け、フィンガ片６ｃに対する書籍
の“滑り”が検知されれば、その瞬間に第２ハンド部６
の間隔を狭める方向に把握力を増加するように制御する
ことが可能となり、フィンガによる書籍の把握が容易化
され得る。図４（Ｃ）は、同じく第２ハンド部６の変形
例を示す図であって、一対のフィンガ片６ｄの対向内面
６ｄ′のほぼ中央部に摩擦力（摩擦係数）の大きな材料
１０を設け、書籍の保護を考慮したものである。重量が
ほぼ同等な書籍が収納されている書棚であれば、このよ
うな摩擦力の大きな材料を利用するだけで、フィンガに
掛かる負担を軽減することができ、また前述した圧力セ
ンサ９等の使用を省略できる利点がある。

【００１０】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、同じく第２ハン
ド部６の変形例を示す図であって、図４（Ａ）のフィン
ガ片６ｂの先端部に、摩擦力の大きな材料からなるパッ
ド１１が遊輪１２を介して取り付けられフィンガ片６ｅ
とされている。遊輪１２を使用することによって、パッ
ド１１が書籍側面に沿ってぴったりと接触可能となる。
図６（Ａ）は、一対のフィンガ片６ｆの対向外面に摩擦
力の小さい材料１６、即ち滑り易い材料を外面全体にカ
バーした変形例を示す。これにより該一対のフィンガ片
６ｆは、図６（Ｂ）に示すように隣接する２つの書籍を
その場にとどめる効果を有する。従って、所望の書籍４
ａを傾斜させるときに、隣接する書籍までも同時につら
れて傾斜してしまうような不都合が解消され得る。図７
（Ａ）は、一対のフィンガ片６ｇの先端部にローラ型パ
ッド１７を取り付けた変形例を示す。このローラ型パッ
ド１７によって、図７（Ｂ）に示すように所望の書籍４
ａを傾斜させるときに、隣接する書籍までも同時につら
れて傾斜してしまうような不都合が解消され、所望の書
籍４ａのみを確実に取り出すことが可能となる。図８
（Ａ）では、フィンガ片６ｈの内側の一側面に、水平ス
キャナ１８が設けられている。この水平スキャナ１８
は、図８（Ｂ）及び（Ｃ）で示すように、フィンガ片６
ｈがほぼ垂直に位置した状態で水平方向にスキャン（走
査）して、書籍と書籍との間の谷間を、図８（Ｃ）に示
すように検知する。それにより、所望の書籍４ａを確実
に把握するとともに、第２ハンドのフィンガーの位置を
そのまま確定することが可能となる。図８（Ｃ）では、
一対のフィンガ片６ｈがボールねじ７の作用により、そ
れぞれ矢印方向で示す左右に移動することで、水平スキ
ャナ１８によって相当に広い範囲に亙って該書籍の谷間
をスキャンすることが可能となる。

【００１１】図９（Ａ）は、第１ハンド部５の変形例を
示す図であって、第１ハンド部５ａの書籍と接触する面
にタッチセンサ（圧力センサ）１９が設けられている。
このタッチセンサ１９の設置によって、書籍４ａと第１
ハンド部５ａの適切な接触状態が検知可能となるので、
書籍４ａを傾斜させる動作がより確実化され得る。ま
た、別のセンサによって書籍４ａの高さを予め計測して
おかなくても良いという簡便さがある。図９（Ｂ）で
は、第１ハンド部５ｂの書籍４ａと接触するべき内側面
に測距センサ２０が設けられている。この測距センサ２
０の設置によって、図３（Ａ）に示したように第１ハン
ド部５ｂが矢印Ａの方向に書籍４ａに向かって移動する
ときに、書籍４ａと第１ハンド部５ｂの適切な位置関係
が検知可能となるので、第１ハンド部５ｂの書籍４ａ上
面への接触がより確実なものとなる。また、書籍４ａの
高さ位置及び背表紙位置とを予め計測しておく必要がな
くなる。図９（Ｂ）の測距センサ２０で書籍４ａの高さ
を計測することができ、さらに図４（Ｂ）に示す第２ハ
ンド部６の圧力センサ９で書籍４ａの厚さを計測するこ
とができるので、計測された書籍４ａの高さと厚さから
書籍４ａの概略の重量が推測できる。この推測した重量
に基づいて、第２ハンド部６の把握力を適切な大きさと
することができ、書籍４ａを過大な圧力で把握すること
による書籍の損傷を防止することが可能となる。図４
（Ｂ）に示したフィンガ片６ｃに設けられた圧力センサ
９と、図９（Ａ）に示した第１ハンド部５のハンド５ａ
に設けられた圧力センサ１９とを組み合わせて使用する
ことも可能である。図１０（Ａ）は、同じく第１ハンド
部５の変形例を示すもので、第１ハンド部５ｃの書籍４
ａと接触する部分に摩擦力の大きい材料からなるパッド
２１が設けられている。このパッド２１の設置によっ
て、書籍への衝撃を和らげることが可能となるのみなら
ず、書籍４ａを傾斜させる作用力を増大させることが可
能となる。

【００１２】図１０（Ｂ）は同じく第１ハンド部５の変
形例を示すものであり、第１ハンド部５ｄの内面にタッ
チセンサ１９ａと測距センサ２０ａを併設したので、測
距センサ２０ａの出力を利用して、第１ハンド部５ｄを
書籍４ａの上面にスムーズに接近させることができる。
（非接触時と接触時の状況が分かるので、書籍を保護す
る効果がある。） 図１１（Ａ）は、第１ハンド部５ｅの内面に垂直スイン
グ型スキャナ２２が設けられている変形例である。これ
によって図１１（Ｂ）に示すように、第１ハンド部５ｅ
が矢印Ａで示すように下方移動するとき、垂直スイング
型スキャナ２２が書籍４ａの背表紙に設けられたその書
籍固有のコード（例えばバーコード）を、点線で示す方
向にスイングして読み取る。これによって、取り出すべ
き書籍４ａであるか否かが確認可能となり、所望の書籍
４ａを間違いなく確実に取り出すことができる。コード
は、バーコード、文字、数字、磁気的情報等であれば良
い。図１２（Ａ）では、第１ハンド部５ｆの内面に水平
スイング型スキャナ２３が設けられている。この水平ス
イング型スキャナ２３は、図１２（Ｂ）に示すように書
籍４ａよりも離れた斜め上方にあるとき、水平スイング
型スキャナ２３が、図１２（Ｃ）の点線で示すように水
平方向にスキャン（走査）して、書籍と書籍との間の谷
間を検知することにより、所望の書籍４ａを確実に把握
することが可能となる。第１ハンド部５ｆが書籍４ａを
傾斜させるとき、一対のフィンガ片６ａは隣接書籍を図
１２（Ｄ）に示すように支持している。そのため隣接書
籍が追従して傾斜してしまうような不都合が防止され
る。

【００１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態とし
てのロボットハンドの主要構成を示す斜視図であって、
ロボットハンドはロボットアームＲＡと、このロボット
アームＲＡの先端に回転可能に装着された上下２本のハ
ンド５Ａと５１を有する第１ハンド部５と、これらの第
１ハンド部５のハンド５Ａ及び５１と共軸回転可能に装
着された一対のフィンガ片６ａを有する第２ハンド６と
から構成される。図２から図１２までに述べた第１の実
施の形態と、第２の実施の形態との相違点は、第１ハン
ド部５にハンド５１が追加された点である。これらの第
１ハンド部５の両ハンド５Ａ及び５１は、ほぼ９０°の
角度を成すように固定されている。それは書籍の上方コ
ーナーがほぼ９０°であるからであって、第１ハンド部
５の両ハンド５Ａ、５１は、それぞれ、図１４に示すよ
うに書籍４ａの上面と背表紙面とに接触する。そのた
め、傾斜支点Ｐの位置を安定させたままで、書籍４ａを
より容易に傾斜させることが可能となる。書籍４ａを傾
斜させた後は、第１の実施の形態において述べたと同様
に、一対のフィンガ片６ａを有する第２ハンド部６によ
って書籍４ａが把握される。この第２の実施の形態にお
いても、図４（Ａ）から図８（Ｃ）までに示したような
第２ハンド部６の種々の変形例を採用することができ
る。また、図１５（Ａ）から図１８までに第１ハンド部
５の上下のハンド５Ａ及び５１の変形例を示す。これら
の変形例は、第１の実施の形態において述べた図９
（Ａ）から図１２に述べた変形例と同様である。

【００１４】即ち、図１５（Ａ）は、図１４に示した第
１ハンド部５の両ハンド５Ａ及び５１の変形例を示す図
であって、第１ハンド部５のハンド５ａと、それに対し
てほぼ９０°の角度位置に固定されたハンド５１ａと
は、書籍４ａと接触する、それぞれの面にタッチセンサ
（圧力センサ）１９ａが設けられている。このタッチセ
ンサ１９ａの設置によって、書籍４ａに対する第１ハン
ド部５のハンド５ａ及び５１ａの適切な設置状態が検知
可能となるので、書籍４ａを傾斜させる動作がより確実
化され得る。また、書籍４ａの高さを予め計測して置か
なくてもよい簡便さがある。図１５（Ｂ）は、第１ハン
ド部５のハンド５ｂ及び５１ｂの書籍４ａと接触する面
に測距センサ２０ａがそれぞれ設けられている。この測
距センサ２０ａの設置によって、図３（Ａ）に示したよ
うに第１ハンド部５が矢印Ａの方向に書籍に向かって移
動するときに、書籍４ａと第１ハンド部５の適切な位置
関係状態が検知可能となるので、第１ハンド部５のハン
ド５ｂの書籍４ａ上面への接触及び第１ハンド部５のハ
ンド５１ｂの書籍背表紙面への接触がより確実なものと
なる。また、書籍４ａの高さ位置及び背表紙位置を予め
計測して置く必要がなくなるという利点がある。この第
２の実施の形態の場合でも、図４（Ｂ）に示したフィン
ガ片６ｃに設けられた圧力センサ９と、図９（Ｂ）に示
した第１ハンド部５のハンド５ｂに設けられた測距セン
サ２０とを組み合わせて使用することも可能である。図
１６（Ａ）は、同じく第１ハンド部５のハンド５Ａ及び
５１の変形例を示すもので、第１ハンド部５のハンド５
ｃ及び５１ｃの、書籍４ａと接触する部分に摩擦力の大
きい材料からなるパッド２１ａが設けられていて、この
パッド２１ａの設置によって、書籍４ａへの衝撃を和ら
げることが可能となるのみならず、書籍４ａを傾斜させ
る作用力が増大されるという効果がある。パッドに厚み
をつけることで、第１ハンド部５の回転部分が書籍の背
表紙の上端に直接触れないという効果を持つ。書籍の装
丁によっては、書籍の中身と表紙のサイズが少し異なる
場合があり、第１ハンド部５を押し付けると書籍の表紙
の上端をつぶす可能性がある。特にハードカバーが付い
ている場合に有効である。

【００１５】図１６（Ｂ）は、同じく第１ハンド部５の
ハンド５Ａ及び５１の変形例を示すものであって、第１
ハンド部５のハンド５ｄ及び５１ｄの内面にタッチセン
サ１９ａと測距センサ２０ａを併設したので、測距セン
サ２０ａの出力を利用して第１ハンド部が書籍４ａの上
面及び前面にスムーズに接近することができる。図１７
（Ａ）は、第１ハンド部５のハンド５１ｅの内面に垂直
スイング型スキャナ２２ａが設けられている。これによ
って、図１７（Ｂ）に示すように第１ハンド部５のハン
ド５ｅが矢印Ａで示すように下方移動するとき、垂直ス
イング型スキャナ２２ａが書籍４ａの背表紙に設けられ
たその書籍４ａ固有のコード（例えばバーコード）を複
数の点線で示すようにスイングしながら読み取る。これ
によって取り出すべき書籍４ａであるか否かが確認可能
となり、所望の書籍４ａを間違いなく確実に取り出すこ
とができる。コードは、バーコード、文字、数字、磁気
的情報等であれば良い。このスキャナ２２ａは、第１ハ
ンド部５のハンド５１ｅに設けられても良いが、第１ハ
ンド部５のハンド５ｅの内面に設けられても良い。図１
８（Ａ）は、第１ハンド部５のハンド５１ｆの内面に水
平スイング型スキャナ２３ａが設けられた変形例を示
す。この水平スイング型スキャナ２３ａは、図１８
（Ｂ）に示すように書籍４ａよりも離れた上方にあると
き、又は第１ハンド部５のハンド５ｆの内面に設けた水
平スイング型スキャナ２３ａが書籍４ａの背表紙に接近
したときに、水平スイング型スキャナ２３ａが、図１８
（Ｃ）に示すように水平方向にスキャン（走査）して、
書籍と書籍との間の谷間を検知することができ、それに
より所望の書籍４ａを確実に探索及び把握することが可
能となる。第１ハンド部５のハンド５ｆ及び５１ｆが共
働して書籍４ａを傾斜させるとき、第２ハンド部６は隣
接書籍を、図１８（Ｄ）に示すように支持しており、そ
れによって目的の書籍４ａの取出しが容易となる。

【００１６】以上述べた第２の実施の形態において、第
１ハンド部５のハンド５Ａ及び５１は、９０°の角度で
固定されていたが、固定せずに互いに自由に回転できる
ように設定することも可能である。例えば、第１ハンド
部５のハンド５Ａ及び５１の両者の角度は９０°よりも
広く設定しておき、先づ第１ハンド部５のハンド５Ａが
書籍４ａの上面に接触した後、第１ハンド部５の他のハ
ンド５１が書籍４ａの背表紙に接触して互いの角度が９
０°になるようにすることが可能である。このように、
第１ハンド部５の両ハンド５Ａ、５１の角度を自由に設
定することによって、書籍４ａへの位置合わせの際に微
妙な運動誤差によって第１ハンド部５の両ハンド５Ａ、
５１が書籍を損傷するようなことが防止され得る。図１
９は、図１５（Ｂ）で示した測距センサ２０ａの変形例
を示すもので、測距センサ２０ｂが左右どちらの方向に
もそれぞれ回転可能に構成されている。そのため、第１
ハンド部５の両ハンド５ｂ、５１ｂがどのような開閉位
置にあっても、測距センサ２０ｂは該第１ハンド部の両
ハンド５ｂ、５１ｂの方向とは無関係に任意の向きにお
いて距離を計測することが可能となる。

【００１７】図２０は、本発明の第３の実施の形態とし
てのロボットハンドの主要構成を示す斜視図であって、
ロボットハンドはロボットアームＲＡ、該ロボットアー
ムＲＡの先端に回転可能に装着された第１ハンド部５の
ハンド５′及び５１′、該第１ハンド部５のハンド５′
及び５１′と共軸回転可能に装着された一対のフィンガ
片６ａを有する第２ハンド部６から構成される。第１ハ
ンド部５のハンド５′及び５１′の、それぞれの先端部
に摩擦力の大きい材質からなるパッド２４ａが対向して
設けられている。前述の第２の実施の形態と比較する
と、このパッド２４ａが設けられた点のみが相違する。
このように、パッド２４ａを設けることによって、書籍
４ａは図２１中の点線で示すように、両ハンドの対角線
上に互いに働く作用力により挟持される。このため書籍
４ａを傾斜させるために要する作用力が小さくて済み、
かつ書籍４ａを確実に傾斜させることが可能となる。取
り出したい所望の書籍４ａは、その上面と背表紙との２
点でのみ第１ハンド部５の両ハンド５′、５１′と接触
するので、傾斜支点Ｐの位置が安定する効果がある。ま
た、書籍４ａはこのパッド２４ａと２点のみで接触する
ため、第１ハンド部５の両ハンド５′、５１′と書籍４
ａとは、（パッドとの接触点以外）図２１から明らかな
ごとく全く接触しない。そのため、書籍の損傷が著しく
防止され得ることになる。上記第３の実施の形態におい
て第１ハンド部５のハンド５′とハンド５１′とは、互
いに９０°に固定されているが、代替的に、固定せず互
いに回転自由とすることも可能である。この場合、固定
的な角度ではないため、書籍４ａへの位置合わせの際、
微妙な誤動作のために書籍に傷を与えるような不都合が
防止され得る。また、第１ハンド部５の両ハンド５′、
５１′は図示しないスプリングを利用して互いに接近す
る方向にばね付勢することが望ましく、それによって書
籍４ａを把握する把握力を強力なものとすることがで
き、そのため重量の大きい書籍をも容易に傾斜させるこ
とが可能となる。

【００１８】この第３の実施の形態においても、図４
（Ａ）から図８までに示したような、第２ハンド部６の
種々の変形例を採用することができる。第３の実施の形
態における第１ハンド部５のハンド５′及び５１′の変
形例を、図２２から図２５に例示する。図２２（Ａ）
は、第１ハンド部５のハンド５′ａ及び５１′ａのそれ
ぞれの先端部のパッド２４ａの表面又は内部にタッチセ
ンサ１９ｂが設けられている。第１ハンド部５のハンド
５′ａと５１′ａとは、互いにほぼ９０°の角度位置に
固定されている。このタッチセンサ１９ｂの採用によっ
て、両パッド２４ａと書籍４ａの上面及び背表紙との接
触状況（接触圧力等）が、該タッチセンサ１９ｂによっ
て検知可能となるので、書籍を傷付ける恐れのないソフ
トな接触が可能となる。このように、書籍の高さに関係
なく、書籍の上面と背表紙との接触が検知されるので、
予め書籍４ａの高さ位置や背表紙位置を計測して置く必
要がないという利点がある。図２２（Ｂ）は、第１ハン
ド部５のハンド５′ｂ及び５１′ｂの、それぞれのほぼ
中央部内面に測距センサ２０ｃを設けた変形例を示す。
このような測距センサ２０ｃの採用により、所望の書籍
４ａに接触する前の接近中において、書籍４ａとの間の
距離が検知できるので、前に述べたものと同様に予め書
籍４ａの高さ位置や、背表紙位置を計測しておく必要が
ないという効果がある。第１ハンド部５のハンド５′ｂ
に設けられた測距センサ２０ｃによって、書籍４ａまで
の高さを計測することができ、更に図４（Ｂ）に示した
第２ハンド部６の圧力センサ９で、書籍４ａの厚さを計
測することができるので、計測された書籍４ａの高さと
厚さから書籍４ａの概略の重量が推測できて、この推測
した重量に基づいて第２ハンド部６の把握力を、例えば
ボールねじ７の調節によって適切な大きさとすることが
可能となり、書籍４ａを過大な圧力で把握することによ
る書籍の損傷を防止することが可能となる。特に図示し
ないが、図２２（Ａ）で述べた内蔵タッチセンサ１９ｂ
と、同図（Ｂ）で述べた測距センサ２０ｃとを組み合わ
せて使用することにより、第１ハンド部５のハンド５′
ｂ及び５１′ｂを、より高精度で位置制御が可能とな
る。即ち、タッチセンサ１９ｂで書籍４ａとの接触が検
知されるのみならず、測距センサ２０ｂによって書籍４
ａとの距離を計測できるので、第１ハンド部５のハンド
５′ｂ及び５１′ｂの接触の度合の相違や、非接触時に
おける書籍との距離のアンバランス等が検知でき、それ
らの相違やアンバランスを解消するように制御すること
により、第１ハンド部５の両ハンドの高精度の位置制御
が可能となる。

【００１９】第１ハンド部５のハンド５′ｂ及びハンド
５１′ｂの角度位置は、９０°に固定することは必須要
件ではない。即ち、通常は９０°よりもやや大きく設定
しておき、前述した測距センサ２０ｂによって書籍４ａ
への接近が検知された時点で、ほぼ９０°の角度位置に
狭めるという制御を行なっても良い。このように第１ハ
ンド部５の両ハンド５′ｂ、５１′ｂの角度位置関係を
自由に設定しておくと、書籍４ａへの接近動作中に微妙
な誤差のために書籍をハンド部で傷付けるおそれが解消
され得る。図２３（Ａ）に示す変形例において、第１ハ
ンド部５のハンド５′ａ及び５１′ａの角度位置は、９
０°に固定ではなく自由に設定されているが、その内側
に互いにほぼ９０°の角度位置関係に設定された、小ハ
ンド部５０のそれぞれに、測距センサ２０ｄが設けられ
ている。このような構成によっても前述と同様な効果が
達成され得るのみならず、第１ハンド部５の両ハンド
５′ａ、５１′ａと測距センサ２０ｄとが独立している
ので、両ハンド部が開閉しても測距センサ２０ｄは常に
一定方向を計測できるという効果がある。小ハンド部５
０に設置された測距センサ２０ｄによって書籍４ａの上
面と背表紙との距離を検知でき、その情報に基づいて第
１ハンド部５の両ハンド５′ａ、５１′ａを所定位置に
誘導することが可能となる。図１９で述べたように、こ
の変形例においても測距センサ２０ｄを回転可能な構成
とすることができる。

【００２０】図２３（Ｂ）及び（Ｃ）は、第１ハンド部
５のハンド５′ａ及び５１′ａの角度位置は９０°に固
定し、第１ハンド部５のハンド５１′ａのほぼ内側中央
部に垂直スイング型スキャナ２２ｂを設けた例である。
図２３（Ｃ）において、第１ハンド部５のハンド５′ａ
及び５１′ｃが矢印Ａで示すように斜め下方に移動する
とき、垂直スイング型スキャナ２２ｂが、書籍４ａの背
表紙に設けられているその書籍固有のコード（例えばバ
ーコード）を、図面中複数の点線で示すように読み取
る。これによって取り出すべき書籍４ａであるか否かが
確認可能となり、所望の書籍４ａを間違いなく確実に取
り出す（抜き出す）ことができる。図２４（Ａ）及び
（Ｂ）は、第１ハンド部５のハンド５１′ｄの内面のほ
ぼ中央部に水平スイング型スキャナ２３ｂが設けられて
いる変形例である。この場合は、既に図１２（Ａ）、
（Ｂ）及び（Ｃ）の変形例において述べたように、水平
スイング型スキャナ２３ｂは、書籍よりも上方にあると
き、水平スイング型スキャナ２３ｂが、図２４（Ｂ）に
示すように、水平方向にスキャン（走査）して、書籍と
書籍との間の谷間を検知することにより、所望の書籍４
ａを確実に把握することが可能となる。第１ハンド部５
のハンド５′ｄ及び５１′ｄの両者が書籍４ａを傾斜さ
せるとき、第２ハンド部６は隣接書籍を図２４（Ｃ）に
示すように支持しているため、目的の書籍４ａのみを取
り出すことが容易となる。

【００２１】この第３の実施の形態においても、図８
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で既に述べたものと同様の水
平スキャナ１８を第２ハンド部６に設けることが可能で
ある。この水平スキャナ１８は、図８（Ｂ）及び（Ｃ）
に示すように、フィンガ片６ｈがほぼ垂直に位置した状
態で水平方向にスキャン（走査）して、書籍と書籍との
間の谷間を図８（Ｃ）に示すように検知する。それによ
り、所望の書籍４ａを確実に把握するとともに、第２ハ
ンドのフィンガの位置をそのまま確定することが可能と
なる。図８（Ｃ）では、一対のフィンガ片６ｈがそれぞ
れ左右に矢印方向に移動することで、水平スキャナ１８
によって相当に広い範囲に亙って該谷間をスキャンする
ことが可能となり、取り出すべき目的の書籍４ａを確実
に探知することが可能である。図２５は、第１ハンド部
５のハンド５′ｅ及び５１′ｅのそれぞれの先端部にお
いて、パッド２４ａを備えた部分が回転可能な構成とな
っており、通常は図２５に示すごとく直線状であるが、
書籍４ａと接触した直後に、例えば図２４（Ａ）に示す
ように、第１ハンドの２本のハンドの長さが等しい場合
は、ほぼ４５°の角度だけ内側に、それぞれ図示しない
駆動手段によって矢印で示すように屈曲して、書籍４ａ
の把握を確実なものとする。このように、書籍４ａを接
触した直後にそれぞれが内側に屈曲するので、書籍を把
握する作用力が一層強まり、その結果より強力な書籍把
握が達成され得る。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば書籍
の上端面にロボットの第１ハンド部のハンド（又は第１
ハンド部の２本のハンド）が接触して書籍を傾斜させ、
その後書籍をロボットの第２ハンドのフィンガで挟持す
るので、従来人手を必要とした書棚からの取出し作業が
著しく自動化され、かつ書籍には人間の手垢が付かない
ため非常に衛生的である。システムの構成によっては、
人間が書籍を容易に取り出せないような、例えば、高い
場所にある書籍を取り出すことも可能である。更に本発
明によれば次のような効果が達成される。 （１）一対のフィンガ片の内面に圧力センサ又は摩擦力
の大きな部材を、それぞれ設けることにより、書籍を把
握する把握力を適切なものに制御することが可能とな
り、それによって書籍を損傷することが防止され得る。 （２）一対のフィンガ片の外面に摩擦力の小さな部材を
設けることにより所望の書籍を傾斜させるときに、それ
と隣接する書籍までが追従して傾斜されてしまうという
ような不都合が解消され得る。 （３）一対のフィンガ片の側面にそれぞれ水平スイング
型スキャナを設けることにより、複数の書籍を水平方向
に広い範囲に亙って走査して、書籍と書籍の谷間を検知
することができ、それによって所望の書籍の確実な検知
が達成され得る。それにより、所望の書籍を確実に把握
するとともに、第２ハンドのフィンガの位置をそのまま
確定することが可能となる。 （４）第１ハンド部の上、下２つのハンドの一方又は両
方に、圧力センサ、測距センサ水平スイング型スキャ
ナ、垂直スイング型スキャナ等を設けることにより、所
望の書籍を確実かつ容易に傾斜させることが可能とな
り、また所望の書籍を確実かつ容易に検知することが可
能となる。 （５）第１ハンド部の２本のハンドのそれぞれの先端部
にパッドを設けることにより、所望の書籍を傾斜させる
ときの保持力が増強される効果がある。それとともに、
パッドに厚みをつけることによって、第１ハンド部の回
転部分が書籍の背表紙の上端に触れないので、書籍の背
表紙を損傷しないという効果がある。書籍の装丁によっ
ては、書籍の中身よりも表紙のサイズの方が大きいもの
があるが、そのような場合でも表紙の損傷を防止する効
果がある。 （６）第１ハンド部の２本のハンドの両方のそれぞれの
先端部にパッドを設け、更に書籍と接触する瞬間に該そ
れぞれのパッドを内側に回動させることにより、所望の
書籍を傾斜させるときの保持力がなお一層増強される。 （７）第１ハンド部の内面にタッチセンサと側距センサ
とを併設することにより、該第１ハンド部を書籍の上面
にスムーズに接近させることが出来る。即ち、第１ハン
ド部の非接触時と接触時との状況が検知できるので書籍
を保護することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボット本体に装着されたロボットア
ームが、書棚に収納された書籍を取り出す動作を行うロ
ボットハンドの作業状態を示す斜視図である。

【図２】同図（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態とし
てのロボットハンドの主要構成を示す斜視図であり、同
図（Ｂ）は、第１ハンド部に共軸に回転可能に装着され
た一対のフィンガ片を有する第２ハンド部を示す部分拡
大斜視図である。

【図３】同図（Ａ）は、前記第１の実施の形態における
第１ハンド部が上方より降下して書籍の上面に接触する
状態を示す側面図、同図（Ｂ）は、その接触した状態の
上面図、同図（Ｃ）は、該第１ハンド部が書籍を傾斜さ
せる状態を示す側面図、同図（Ｄ）は、該書籍が傾斜し
た状態を示す斜視図である。

【図４】前記第１の実施の形態における第２ハンド部の
フィンガの変形例を示す斜視図であり、同図（Ａ）は、
回転駆動手段によって駆動される一対の“く”字形フィ
ンガ片の例を、同図（Ｂ）は、フィンガ片の内面に圧力
センサを設けた例を、同図（Ｃ）は、フィンガ片の内面
に摩擦力の大きな材料を設けた例を示す斜視図である。

【図５】前記第１の実施の形態における第２ハンド部の
フィンガの変形例を示す図であって、同図（Ａ）は、図
４（Ａ）に示したフィンガ片の先端にパッドを設けた例
の斜視図であり、図５（Ｂ）は、同図（Ａ）に示したフ
ィンガ片の先端部の拡大平面図である。

【図６】前記第１の実施の形態における第２ハンド部の
フィンガの変形例を示す斜視図であって、同図の（Ａ）
は、それぞれのフィンガ片の外面に摩擦力の小さな材料
を被覆した例であり、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）を使用
した場合の動作例を示すものである。

【図７】前記第１の実施の形態における第２ハンド部の
フィンガの変形例を示す斜視図であって、同図（Ａ）
は、フィンガ片の先端にローラ型のパッドを設けた例で
あり、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）を使用した場合の動作
例を示すものである。

【図８】前記第１の実施の形態における第２ハンド部の
フィンガの変形例を示す図であって、同図（Ａ）は、フ
ィンガ片の内面の前縁に水平スキャナを設けた例を示す
斜視図、同図（Ｂ）は、該水平スキャナを使用している
動作状態を説明するための側面図であり、同図（Ｃ）
は、該水平スイング型スキャナによってスキャンされる
状態を説明するための上面図である。

【図９】前記第１の実施の形態における第１ハンド部の
変形例を示す斜視図であって、同図（Ａ）は、第１ハン
ド部にタッチセンサを設けた例であり、同図（Ｂ）は、
第１ハンド部に測距センサを設けた例である。

【図１０】前記第１の実施の形態における第１ハンド部
の変形例を示す斜視図であって、同図（Ａ）は、第１ハ
ンド部にパッドを設けた例であり、同図（Ｂ）は、第１
ハンド部にタッチセンサと測距センサとの両方を設けた
例である。

【図１１】前記第１の実施の形態を示す図であり、同図
（Ａ）は、第１ハンド部の変形例を示す斜視図であり、
第１ハンド部に垂直スイング型スキャナを設けた例であ
り、同図（Ｂ）は、該垂直スイング型スキャナの動作を
説明するための側面図である。

【図１２】前記第１の実施の形態を示す図であり、同図
（Ａ）は、第１ハンド部の変形例として、第１ハンド部
に水平スイング型スキャナを設けた例を示す斜視図、同
図（Ｂ）は、該水平スイング型スキャナの動作を説明す
るための側面図、同図（Ｃ）は、該水平スイング型スキ
ャナの動作を説明するための上面図であり、同図（Ｄ）
は、該水平スイング型スキャナを用いて書籍を傾斜させ
た状態を説明するための斜視図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態としてのロボット
ハンドの主要構成を示す斜視図である。

【図１４】前記第２の実施の形態における第１ハンド部
の基本的動作を説明するための側面図である。

【図１５】前記第２の実施の形態における第１ハンド部
の変形例を示す斜視図であって、同図（Ａ）は、第１ハ
ンド部の２本のハンドにそれぞれタッチセンサを設けた
例であり、同図（Ｂ）は、第１ハンド部の２本のハンド
にそれぞれ測距センサを設けた例である。

【図１６】前記第２の実施の形態における第１ハンド部
の変形例を示す斜視図であり、同図（Ａ）は、第１ハン
ド部の２本のハンドにそれぞれパッドを設けた例であ
り、同図（Ｂ）は、第１ハンド部の２本のハンドにそれ
ぞれタッチセンサと測距センサとを設けた例である。

【図１７】前記第２の実施の形態を示す図であって、同
図（Ａ）は、第１ハンド部の変形例を示し、第１ハンド
部の一方のハンドのみに垂直スイング型スキャナを設け
た例を示す斜視図であり、同図（Ｂ）は、該垂直スイン
グ型スキャナの動作を説明するための側面図である。

【図１８】前記第２の実施の形態を示す図であって、同
図（Ａ）は、第１ハンド部の変形例を示し、第１ハンド
部の一方のハンドのみに水平スイング型スキャナを設け
た例を示す斜視図、同図（Ｂ）は、該水平スイング型ス
キャナの動作を説明するための側面図、同図（Ｃ）は、
該水平スイング型スキャナの動作を説明するための上面
図であり、同図（Ｄ）は、該水平スイング型スキャナを
用いて書籍を傾斜させた状態を説明するための斜視図で
ある。

【図１９】前記第２の実施の形態における第１ハンド部
の変形例として、第１ハンド部の２本のハンドの両方
に、回転可能な測距センサを設けた例を示す側面図であ
る。（断面図でもある。）

【図２０】本発明の第３の実施の形態としてのロボット
ハンドの主要構成を示す斜視図である。

【図２１】前記第３の実施の形態における第１ハンド部
の基本的動作を説明するための正面図である。

【図２２】前記第３の実施の形態における第１ハンド部
の変形例を示す図であって、同図（Ａ）は、第１ハンド
部の２本のハンドにそれぞれタッチセンサを内蔵して設
けた例を示す斜視図であり、同図（Ｂ）は、第１ハンド
部の２本のハンドにそれぞれ測距センサを設けた例を示
す側面図である。

【図２３】前記第３の実施の形態を示す図であって、同
図（Ａ）及び（Ｂ）は、第１ハンド部の変形例を示す側
面図であり、同図（Ａ）は、第１ハンド部の２本のハン
ドとは別個に独立して小ハンド部に測距センサを設けた
例であり、同図（Ｂ）は、第１ハンド部の一方のハンド
のみに垂直スイング型スキャナを設けた例であり、同図
（Ｃ）は、同図（Ｂ）に示す変形例の場合の動作を説明
するための側面図である。

【図２４】前記第３の実施の形態を示す図であって、同
図（Ａ）は、第１ハンド部の変形例を示す正面図で、第
１ハンド部の一方のハンドのみに水平スイング型スキャ
ナを設けた例であり、同図（Ｂ）は、該水平スイング型
スキャナの動作を説明するための上面図であり、同図
（Ｃ）は、該水平スイング型スキャナを利用して書籍を
傾斜させる動作を説明するための斜視図である。

【図２５】前記第３の実施の形態を示す図であって、第
１ハンド部の２本のハンドのそれぞれの先端部に設けた
パッド部分が回転可能に構成された場合の変形例を示す
正面図である。

【符号の説明】

１：ロボット本体 ２：書棚 ３：床 ４ａ：書籍 ５、５′、５Ａ、５ａ〜５ｆ、５′ａ〜５′ｅ：第１ハ
ンド部の一方のハンド ５１、５１′、５１ａ〜５１ｆ、５１′ａ〜５１′ｅ：
第１ハンド部の他方のハンド ６：第２ハンド部 ６ａ〜６ｈ：フィンガ片 ７：ボールねじ ８：回転駆動手段 ９：圧力センサ １０：摩擦力の大きな材料 １１：パッド １２：遊輪 １６：摩擦力の小さな材料 １７：ローラ型パッド １８：水平スキャナ １９、１９ａ、１９ｂ：タッチセンサ（圧力センサ） ２０、２０ａ〜２０ｄ：測距センサ ２１、２１ａ：パッド ２２、２２ａ、２２ｂ：垂直スイング型スキャナ ２３、２３ａ、２３ｂ：水平スイング型スキャナ ２４ａ：パッド ５０：小ハンド部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 書籍を取り出す操作を行うためのロボッ
   トアームと、該ロボットアームの上方端に回転可能に取
   り付けられ、書籍の上面に接触して該書籍を手前に傾斜
   させるためのフィンガを有した第１ハンド部と、該第１
   ハンド部と共軸に回転可能に取り付けられ、前記第１ハ
   ンド部により傾斜された書籍を挟持するための一対のフ
   ィンガ片を有する第２ハンド部と、を具備することを特
   徴とする書籍取出し用のロボットハンド。
2. 【請求項２】 書籍を取り出す操作を行うためのロボッ
   トアームと、該ロボットアームの上方端に回転可能に取
   り付けられ、書籍の上面と背表紙にそれぞれ接触して、
   該書籍を手前に傾斜させるために、略９０°の角度を有
   する２本のハンドを有する第１ハンド部と、該第１ハン
   ド部と共軸に回転可能に取り付けられ、一対のフィンガ
   片の間隔が制御されることによって、前記傾斜した書籍
   を挟持することのできる一対のフィンガ片を有する第２
   ハンド部と、を具備することを特徴とする書籍取出し用
   のロボットハンド。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記第１ハンド部の
   書籍の上面と、背表紙のそれぞれに接触する２本のハン
   ドが独立に回転可能であることを特徴とする書籍取出し
   用のロボットハンド。
4. 【請求項４】 書籍を取り出す操作を行うためのロボッ
   トアームと、該ロボットアームの上方端に回転可能に取
   り付けられ、書籍の上面と背表紙にそれぞれ接触して、
   該書籍を手前に傾斜させるための２本のハンドが９０°
   を成す第１ハンド部であって、該書籍と接触する先端部
   分にそれぞれのハンドのパッドが対向するように備えた
   第１ハンド部と、該第１ハンド部と共軸に回転可能に取
   り付けられ、一対のフィンガ片の間隔が制御されること
   によって前記傾斜した書籍の上方部を挟持することので
   きる一対のフィンガ片を有する第２ハンド部と、を具備
   することを特徴とする書籍取出し用のロボットハンド。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記第１ハンド部の
   書籍の上面と、背表紙のそれぞれに接触する２本のハン
   ドが独立に回転可能であることを特徴とする書籍取出し
   用のロボットハンド。