WO2020066064A1 - エンドエフェクタおよびエンドエフェクタ装置 - Google Patents

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WO2020066064A1
WO2020066064A1 PCT/JP2019/009911 JP2019009911W WO2020066064A1 WO 2020066064 A1 WO2020066064 A1 WO 2020066064A1 JP 2019009911 W JP2019009911 W JP 2019009911W WO 2020066064 A1 WO2020066064 A1 WO 2020066064A1
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WO
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finger
end effector
proximity sensor
approach
extending direction
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PCT/JP2019/009911
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小也香 土肥
寛規 古賀
実里 鍋藤
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オムロン株式会社
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Publication date
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    • B25J13/086—Proximity sensors
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    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1612—Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control

Definitions

  • the present disclosure relates to an end effector and an end effector device including the end effector.
  • Patent Literature 1 discloses a robot system including a gripper.
  • the grasping unit has two plate-like fingers that are arranged to face each other and move so as to be able to approach and separate from each other, and a proximity sensor is provided on a face of each finger that faces each other. Is provided.
  • the proximity sensors are provided on the surfaces of the finger portions facing each other, the approach and separation of the object located between the finger portions can be detected.
  • no sensor is provided in the extending direction of each finger, for example, an object approaching the tip of each finger from the extending direction of each finger cannot be detected.
  • each finger may be damaged by contacting an object approaching from the extending direction.
  • the present disclosure provides an end effector and an end effector device that can detect the approach and separation of an object to and from the tip of a finger and detect the approach and separation of the tip of the finger to an object. That is the task.
  • An example end effector of the present disclosure is: Palm and A plurality of finger portions whose base ends in the extending direction are respectively connected to the palm portions, and which can move in the direction intersecting with the extending direction and in the direction approaching each other to grasp the object to be grasped.
  • a proximity sensor unit provided at a tip end in the extension direction, capable of detecting approach and separation of the proximity sensor unit with respect to an object in the extension direction, and detecting the proximity of the object in the extension direction.
  • the proximity sensor section has a frame-shaped detection area that covers an edge of the tip section when viewed from the extending direction.
  • An end effector device includes: Said end effector; A driving device for driving each of the palm and the plurality of fingers, A control device that controls the driving device based on a detection result detected by the proximity sensor unit.
  • At least one of the finger portions has a proximity sensor portion at a distal end portion in the extending direction, and the proximity sensor portion, when viewed from the extending direction of each finger portion, has each finger portion.
  • the proximity sensor unit can detect the approach and separation of the object to the tip of each finger in the extending direction of each finger, and detect the approach and separation of the tip of each finger to the object.
  • the end effector device by the end effector, in the extending direction of each finger, it is possible to detect the approach and separation of the object with respect to the tip of each finger, and to detect the tip of each finger with respect to the object.
  • An end effector device that can detect approach and separation of the end effector can be realized.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an end effector device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an end effector according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a front view of the end effector of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view of the end effector of FIG. 2.
  • FIG. 3 is an enlarged front view of a tip portion of a finger portion in the end effector of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a first modification of the end effector of FIG. 2.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a second modification of the end effector of FIG. 2.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a third modification of the end effector of FIG. 2.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an end effector device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an end effector according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a front view of the end effect
  • FIG. 13 is a perspective view showing a fourth modification of the end effector of FIG. 2.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a fifth modification of the end effector of FIG. 2.
  • FIG. 13 is an exemplary perspective view showing a sixth modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 17 is an exemplary perspective view showing a seventh modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 19 is a perspective view showing an eighth modification of the end effector shown in FIG. 2.
  • FIG. 19 is an exemplary perspective view showing a ninth modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 21 is an exemplary perspective view showing a tenth modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 21 is an exemplary perspective view showing an eleventh modification of the end effector shown in FIG.
  • FIG. 21 is an exemplary perspective view showing a twelfth modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 21 is an exemplary perspective view showing a thirteenth modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 21 is an exemplary perspective view showing a fourteenth modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 2 is a first schematic diagram for explaining each unit constituting a control device of the end effector device of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a second schematic diagram for explaining each unit constituting the control device of the end effector device in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a third schematic diagram for describing each unit constituting the control device of the end effector device of FIG. 1.
  • FIG. 21 is an exemplary perspective view showing a twelfth modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 21 is an exemplary perspective view showing a thirteenth modification of the end effector shown in FIG. 2;
  • FIG. 21 is an exemplary perspective view showing a fourteenth modification of
  • FIG. 4 is a fourth schematic diagram for explaining each unit constituting the control device of the end effector device of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a fifth schematic diagram for explaining each unit constituting the control device of the end effector device of FIG. 1.
  • 3 is a flowchart for explaining a first approach process of the end effector device of FIG. 1.
  • 3 is a first flowchart for explaining a second approach process of the end effector device of FIG. 1.
  • 2 is a second flowchart for explaining a second approach process of the end effector device of FIG. 1.
  • the end effector 10 constitutes a part of an end effector device 1 such as a manipulator, for example, as illustrated in FIG.
  • the end effector device 1 includes, for example, an end effector 10, an arm 20 connected to the end effector 10, a driving device 30 for driving the end effector 10 and the arm 20, a control device 100 for controlling the driving device 30, An operation unit 40 connected to the control device 100 and a power supply 50 for supplying power to the drive device 30 and the control device 100 are provided.
  • the control device 100 controls the drive of the end effector 10 and the arm 20 by outputting a command to the drive device 30 based on the operation received by the operation unit 40.
  • the arm 20 is connected to a palm 11 described later of the end effector 10, and can be moved by the driving device 30 so that the position and the posture of the end effector 10 can be arbitrarily changed.
  • the drive device 30 includes a motor (not shown) that drives the palm portion 11 and each finger portion 12, and an encoder (not shown) that detects the rotation of the motor, and information detected by the encoder is output to the control device 100. It is configured as follows.
  • the end effector 10 includes a palm portion 11 and a plurality of finger portions 12 (two finger portions 12 in this embodiment) connected to the palm portion 11.
  • Each finger portion 12 has a base end 121 (see FIG. 4) in the extending direction connected to the palm portion 11 and moves in a direction intersecting the extending direction and approaching each other. It is configured to be able to perform a gripping operation of gripping the gripping target object 60.
  • Each finger portion 12 has, for example, a substantially rectangular plate shape, is arranged so that the plate surfaces face each other, and is configured to be movable in a direction orthogonal to the plate surface by the driving device 30. That is, the mutually facing surfaces of the finger portions 12 intersect (for example, orthogonally) in the extending direction of each finger portion 12 to constitute a gripping surface 123 (see FIG. 4) that faces the gripping target object 60.
  • the motor that drives each finger unit 12 can be configured by, for example, a linear motor.
  • each finger 12 has a proximity sensor 13 provided at a tip 122 (see FIG. 4) in the extending direction.
  • Each proximity sensor unit 13 is configured by, for example, a capacitive proximity sensor, and can detect the approach and separation of the proximity sensor unit 13 to and from the object in the extending direction of each finger unit 12, and It is configured to be able to detect the approach and separation of the object to the proximity sensor unit 13 in the extending direction.
  • each proximity sensor section 13 is arranged along the edge of the substantially rectangular tip surface 124 of each finger section 12 as viewed from the extending direction of each finger section 12. It has a frame-shaped electrode 131.
  • the electrode 131 is arranged symmetrically with respect to a center line CL that is orthogonal to the grip surface 123 and passes through the center of the grip surface 123. That is, the electrode 131 forms the first detection region 14 that covers the edge of the distal end surface 124 of each finger 12 and the second detection region 15 that is disposed inside the first detection region 14.
  • the first detection area 14 and the second detection area 15 cover substantially the entire distal end surface 124 of each finger 12.
  • each finger 12 in the extending direction thereof is substantially the same, and the distal end surface 124 of each finger 12 is on the same plane orthogonal to the extending direction of each finger.
  • the proximity sensor unit 13 of each finger unit 12 is arranged so that the distance to the grip target 60 in the extending direction of each finger unit 12 is substantially the same.
  • each finger 12 has the proximity sensor 13 at the distal end in the extending direction, and the proximity sensor 13 is moved from the extending direction of each finger 12.
  • the first detection region 14 has a frame shape and covers the edge of the distal end portion 122 in the extending direction of each finger portion 12.
  • an object for example, the grasp target 60 or the surrounding environment object 70 shown in FIG. 20
  • the end effector 10 capable of detecting approach and separation of the tip 122 of each finger with respect to the object.
  • the edge of the tip 122 of each finger 12 can be located at any position.
  • the positional relationship between each finger 12 and the object in the extending direction of each finger 12 can be grasped with high accuracy.
  • the end effector 10 is approached toward the grasping target 50, it is detected with high accuracy whether each finger 12 can approach without grasping the grasping target 50. can do.
  • the proximity sensor unit 13 is constituted by a capacitive proximity sensor.
  • the proximity sensor section 13 has a frame-shaped electrode 131 disposed on the edge of the tip 122 of each finger section 12 when viewed from the extending direction of each finger section 12.
  • the end effector 10 can detect the approach and the separation of the object with respect to the tip 122 of each finger 12 in the extending direction of each finger 12, and The end effector device 1 can detect the approach and the separation of the tip portion 122 of each finger portion 12 with respect to the end effector device 12.
  • the end effector 10 only needs to include a plurality of finger portions 12, and is not limited to a case where the end effector 10 includes two finger portions 12.
  • the end effector 10 may be configured to include three fingers 12.
  • each finger 12 is not limited to a substantially rectangular shape when viewed from the direction in which each finger 12 extends.
  • the distal end 122 of each finger 12 may be configured to have an arc shape when viewed from the direction in which each finger 12 extends.
  • the end face 124 of the distal end portion 122 is not limited to the case where the end face 124 is formed by a plane orthogonal to the extending direction of the finger portion.
  • the end surface 124 of the distal end portion 122 may be constituted by a curved surface 125 protruding toward the distal end portion 122 in the extending direction of each finger portion. It may be constituted by an inclined surface 126 intersecting with the extending direction.
  • the proximity sensor unit 13 may be provided on at least one of the plurality of finger units 12, and is not limited to the case where the proximity sensor unit 13 is provided on each of the plurality of finger units 12.
  • the proximity sensor unit 13 has at least the first detection region 14, that is, a frame-shaped detection region that covers the edge of the tip 122 of each finger 12 when viewed from the extending direction of each finger.
  • the present invention is not limited to the case where a capacitive proximity sensor having the frame-shaped electrode 131 is used.
  • a capacitive proximity sensor having the frame-shaped electrode 131 is used.
  • it may be constituted by one or more capacitive sensors having an electrode 131 of an arbitrary shape.
  • the proximity sensor unit 13 in FIG. 10 includes one solid electrode 131 that covers substantially the entire distal end surface 124 of each finger unit 12.
  • the proximity sensor unit 13 in FIG. 11 is configured by two frame-shaped electrodes 131 having different sizes, and the other electrode 131 is disposed inside one electrode 131.
  • the proximity sensor unit 13 shown in FIGS. 12 and 13 includes two linear electrodes 131 having the same size.
  • the proximity sensor unit 13 shown in FIGS. 14 and 15 includes two substantially C-shaped electrodes 131 having the same size.
  • the proximity sensor unit 13 shown in FIG. 16 includes two frame-shaped electrodes 131 having the same size.
  • the proximity sensor unit 13 shown in FIGS. 17 and 18 includes two solid electrodes 131 having the same size. In the proximity sensor unit 13 of FIGS.
  • each electrode 131 is disposed along each of a pair of sides orthogonal to the center line CL on the distal end surface 124 of each finger unit 12.
  • each electrode 131 is arranged along each of a pair of sides parallel to the center line CL on the distal end surface 124 of each finger unit 12.
  • each electrode 131 is perpendicular to the grip surface 123 and viewed from a direction in which the finger unit 12 extends. Are arranged symmetrically. As described above, the proximity sensor unit 13 can be arbitrarily changed in configuration in accordance with the dimensional configuration of each finger unit 12 or the shape and size of the object 60 to be gripped. Of the end effector 10 having a high height.
  • the proximity sensor unit 13 is not limited to the capacitive proximity sensor, but may be an optical, inductive, magnetic, or ultrasonic proximity sensor of any type.
  • the proximity sensor unit 13 in FIGS. 5, 7, and 11 to 15 is a loop electrode, and can reduce the parasitic capacitance of the proximity sensor unit 13 to increase the detection sensitivity.
  • the proximity sensor unit 13 in FIGS. 10 and 16 to 18 is a solid electrode, and can increase the electrode area to increase the detection sensitivity.
  • the proximity sensor unit 13 in FIGS. 5, 7, and 10 is a self-capacitance proximity sensor having a single electrode, and can increase the electrode area to increase the detection sensitivity.
  • the proximity sensor unit 13 in FIGS. 11 to 18 has a plurality of electrodes and can be configured with a plurality of self-capacitance proximity sensors or one or more mutual capacitance proximity sensors. For example, when the proximity sensor unit 13 shown in FIG.
  • the number of surface pixels of the detection area 14 can be increased. It is possible to determine in which direction the finger 12 is moved to avoid contact with the object 60 to be grasped or the object 70 in the surrounding environment when the edge portion is located.
  • At least one of the fingers 12 may be configured to include one or both of the first auxiliary proximity sensor 16 and the second auxiliary proximity sensor 17.
  • the first auxiliary proximity sensor section 16 is provided on the grip surface 123 and is arranged so as to be able to detect approach and separation of the grip target 60 with respect to the grip surface 123.
  • the first auxiliary proximity sensor unit 16 can more accurately grasp the positional relationship between the grip surface 123 of each finger 12 and the grip target 50 when gripping the grip target 50.
  • the second auxiliary proximity sensor unit 17 is provided on a surface 127 opposite to the grip surface 123 in a direction intersecting the extending direction of each finger unit 12, and a surface 127 opposite to the grip surface 123.
  • an object for example, an obstacle in the surrounding environment
  • the second auxiliary proximity sensor unit 17 can more accurately grasp, for example, the positional relationship between each finger unit 12 and an obstacle in the surrounding environment.
  • the first and second auxiliary proximity sensor units 16 and 17 are configured by any type of proximity sensor such as a capacitive type, an optical type, an inductive type, a magnetic type and an ultrasonic type, like the proximity sensor unit 13. it can. Further, when the first and second auxiliary proximity sensor units 16 and 17 are configured by a capacitive type, they can be configured by one or more capacitive type sensors having electrodes of an arbitrary shape. The detection results detected by the first and second auxiliary proximity sensors 16 and 17 are output to the control device 100, for example.
  • control device 100 of the end effector device 1 will be described.
  • the control device 100 transmits a signal between a storage medium such as a CPU for performing calculations and the like, a ROM and a RAM for storing a program or data necessary for controlling the end effector 10, and the like, and the outside of the end effector device 1.
  • the interface unit includes an approach position determination unit 110, a finger arrangement determination unit 120, a finger movement determination unit 130, and a movement control unit 140.
  • Each of the approaching position determination unit 110, the finger arrangement determination unit 120, the finger movement determination unit 130, and the movement control unit 140 is a function realized by the CPU executing a predetermined program.
  • the approach position determination unit 110 is a position of the proximity sensor unit 13 with respect to the grip target 60 in the palm approach direction (that is, the direction of arrow A in FIG. 21) in which the palm 11 of the end effector 10 approaches the grip target 60. Then, an approach position P1 (see FIG. 22) farther from the grasp target 60 in the palm approach direction A than a grasp position P2 (see FIG. 24) described later is determined.
  • the approaching position P1 is a position where the end effector 10 does not contact the target object 60 and the object 70 in the surrounding environment, and a required moving time from the approaching position P1 of the end effector 10 to the gripping position P2, It is determined according to the performance, the dimensional configuration of each finger portion 12, or the shape and size of the object 60 to be gripped. Note that, for example, the palm approaching direction substantially coincides with the extending direction of each finger 12 of the end effector 10.
  • the approach position determination unit 110 also determines a speed change position P3 that is farther from the grip target 60 than the approach position P1 in the palm approach direction A.
  • the movement control section 140 sets the speed change position P3 to the position P0 farther from the grip target object 60 than the speed change position P3. This is a position where the first moving speed, which is the moving speed of the palm 11 between the changing position P3, and the second moving speed smaller than the first moving speed is changed.
  • the speed change position P3 is determined by the required movement time from the approach position P1 of the end effector 10 to the gripping position P2, the performance of the driving device 30, the dimensional configuration of each finger 12, or the shape and size of the gripping target 60. It is determined according to the size and the like.
  • each of the approach position P1, the speed change position P3, the first moving speed, and the second moving speed may be determined by a user's input, or the approach position determining unit 110 may determine a plurality of values stored in advance. The value may be determined by selecting from among them, or the approach position determination unit 110 may determine the value by user input or correct the value selected by the approach position determination unit 110 based on the detection result detected by the proximity sensor unit 13. May be determined.
  • the second moving speed is determined, for example, according to a required moving time from the approach position P1 of the end effector 10 to the gripping position P2 within a range where the end effector 10 can be stopped at the approach position P1.
  • the finger arrangement determination unit 120 moves the palm 11 of the grip target 60 toward the grip target 60 based on the detection result detected by the proximity sensor unit 13.
  • the end effector 10 contacts the object 70 at a gripping position P2 (see FIG. 24) where the finger portion 12 is located in a space 80 between the gripping target object 60 and the object 70 in the surrounding environment.
  • the arrangement is determined whether the arrangement is possible or not.
  • the arrangement determination is performed on each finger 12 at the approach position P1 as an example.
  • the gripping position P2 is a position where the gripping target 60 can be gripped by gripping each finger 12, and for example, the dimensional configuration of each finger 12 of the end effector 10, or the gripping target 60 It is determined in advance based on the size and the like.
  • the finger arrangement determining unit 120 calculates the distance from the determined approach position P1 in the palm approaching direction A to the grip target object 60 from information such as the shape and size of the grip target object 60 input in advance. Then, the finger arrangement determination unit 120 determines the palm approach direction A based on the information on the dimensional configuration of each finger 12, the calculated distance, and the detection result detected by the proximity sensor unit 13 of each finger 12. The positional relationship between each finger unit 12 in the direction orthogonal to the direction, and the grasp target 60 and the surrounding environment object 70 is grasped. Thereby, the finger arrangement determination unit 120 can insert each finger unit 12 into the space 80 between the grasp target 60 and the surrounding environment object 70 without contacting the grasp target object 60 and the surrounding environment object 70. It is determined whether or not. This determination is performed, for example, before moving the end effector 10 to the approach position P1, and after moving the end effector 10 to the approach position P1 and before moving it to the gripping position P2.
  • the finger arrangement determination unit 120 determines that it is impossible to arrange each of the plurality of finger parts 12 at the grip position P2 without contacting the object to be gripped 60 and the object 70 in the surrounding environment. Is performed on a part of the plurality of finger portions 12, after the movement control portion 140 performs the first movement described later, the finger portion 12 that has been determined to be able to be arranged before the first movement moves to the second position. After one movement, a first rearrangement determination is made as to whether or not the object can be arranged at the grip position P2 without contacting the object to be gripped 60 or the object 70 in the surrounding environment. The first rearrangement determination is performed in the same manner as the arrangement determination.
  • the finger placement determination is performed when the finger unit 12 for which the layout determination was performed before the first movement is determined to be able to be positioned at the grip position P2 after the first movement.
  • the unit 120 determines whether or not the finger unit 12, for which the placement failure determination has been made before the first movement, can be placed at the holding position P2 without contacting the holding target object 60 or the surrounding environment object 70 after the first movement.
  • a second rearrangement determination is performed. The second rearrangement determination is performed in the same manner as the arrangement determination.
  • the finger placement determination unit 120 performs the placement determination each time the movement control unit 140 moves each finger unit 12 at the approach position P1, for example.
  • the finger movement determination unit 130 moves the grip target 60 between the grip surfaces 123 of the plurality of finger units 12 when the placement determination or the second rearrangement determination performed by the finger placement determination unit 120 determines that placement is not possible. It is determined whether or not each of the plurality of finger portions 12 can be moved in a direction intersecting the extending direction of each finger portion 12 so that the finger portions 12 can be arranged. In this movement determination, each of the plurality of finger portions 12 may be moved in a direction intersecting the extending direction of each finger portion 12 so that the grasp target 60 can be arranged between the grasping surfaces 123 of the plurality of finger portions 12. When the determination is made that the movement cannot be performed, the finger movement determination unit 130 determines that the grip target 60 cannot be gripped.
  • each of the plurality of finger portions 12 is held in the gripping direction B1 (that is, in the direction intersecting the extending direction of each finger portion 12 and approaching each other). It is configured to move the end effector 10 to the approach position P1 in a state of being approached and closed. For this reason, when the disposition determination is made in the placement determination, the movement control unit 140 determines the direction in which each of the plurality of finger parts 12 is separated from each other as the movement direction of the plurality of finger parts 12, and is determined. Each of the plurality of finger portions 12 is moved stepwise along the direction. That is, when the plurality of finger portions 12 cannot move in the direction determined by the movement control unit 140 without performing the arrangement possibility determination, the movement impossible determination is performed.
  • the movement control unit 140 controls the driving device 30 based on the result of the determination performed by the approach position determination unit 110, the finger arrangement determination unit 120, and the finger movement determination unit 130, and controls the palm unit 11 and each finger unit 12 Drive.
  • the movement control unit 140 drives the palm 11 and each finger as follows.
  • the movement control unit 140 moves the end effector 10 to the grip target 60 from a position farther from the grip target 60 than the approach position P1 in the palm approach direction A (for example, a position P0 illustrated in FIGS. 20 and 21). In this case, it is determined whether or not the end effector 10 has moved to the approaching position P1 based on the detection result detected by the proximity sensor unit 13, and if it is determined that the end effector 10 has moved to the approaching position P1, The movement of the end effector 10 is stopped. At this time, as shown in FIG. 21, the end effector 10 is moved to the approach position P1 in a state where each of the plurality of finger portions 12 is close to each other in the gripping direction B1 and is closed. Whether or not the end effector 10 has moved to the approach position P1 is determined based on the distance to the grip target 60 in the palm approach direction A detected by the proximity sensor unit 13.
  • the movement control unit 140 determines, before moving the end effector 10 to the approaching position P1, that the finger placement determining unit 120 determines that the position of the grasp target 60 with respect to the end effector 10 in the palm approaching direction A cannot be grasped. Until it is determined that the position of the grasping target 60 with respect to the end effector 10 in the palm approaching direction A can be grasped, the palm unit 11 is moved in a direction intersecting (for example, orthogonally) with the palm approaching direction A.
  • the movement control unit 140 detects the detection result of the proximity sensor unit 13 when moving the palm unit 11 toward the grasp target 60 in the palm approach direction A and moving the end effector 10 to the approach position P1. It is determined whether or not there is a possibility that the object to be gripped 60 and the object 70 in the surrounding environment may come into contact with the palm part 11 and each finger part 12 based on. When it is determined that there is a possibility that the grasp target 60 and the surrounding environment object 70 may come into contact with the palm 11 and each finger 12, the movement control unit 140 may grasp the palm 11 in the palm approach direction A. The approach movement to the target object 60 is stopped. In addition, based on the detection result detected by the proximity sensor unit 13, the movement control unit 140 moves the end effector 10 to a speed change position P3 (see FIG.
  • the movement control unit 140 drives the palm 11 and each finger as follows.
  • the second approach processing is performed after the end of the first approach processing.
  • the movement control unit 140 controls the driving device 30 when the placement determination is made in the placement determination or the second rearrangement determination, and moves the palm 11 toward the grasp target 60 in the palm approach direction A.
  • Each of the finger portions 12 is inserted into the space 80 between the grasp target 60 and the surrounding environment object 70 without touching the grasp target 60 and the surrounding environment object 70, and the end effector 10 is moved to the grasp position P2. Move.
  • the movement control unit 140 controls the driving device 30 to move all of the plurality of finger portions 12 to the length of each of the finger portions 12 when the placement determination is made for all or some of the finger portions 12 in the placement determination.
  • a first movement of moving in a direction intersecting (for example, orthogonally) with the existing direction is performed.
  • the first movement is performed by moving each finger 12 in a direction B2 away from each other in a direction intersecting the extending direction of each finger 12 and opening the finger.
  • the movement control unit 140 intersects the finger portion 12 that has been determined to be rejectable before the first relocation determination is performed in the extending direction of the finger portion 12.
  • the palm portion 11 is moved away from the grasping target object 60 in the direction (that is, in the same direction as the direction B2 in which the finger portion 12 determined to be unplaceable before the first rearrangement determination is moved in the first movement). Is performed in a direction intersecting the palm approaching direction A.
  • Whether or not the end effector 10 has reached the approach position P1, the grip position P2, and the speed change position P3 is determined by, for example, the proximity of the grip sensor 60 in the palm approach direction A among the plurality of proximity sensors 13. The determination is made based on the detection result detected by the sensor unit 13 (that is, the distance from each proximity sensor unit 13 to the object 60 to be grasped).
  • the proximity sensor unit 13 of each finger unit 12 is disposed so that the distance to the grip target 60 in the extending direction of each finger unit 12 is substantially the same. Any of the proximity sensor units 13 may be used to determine whether or not P1, P2, and P3 have been reached.
  • the first auxiliary proximity sensor unit 16 can be used to determine whether the end effector 10 has reached the grip position P2. For example, when the first auxiliary proximity sensor unit 16 recognizes the grip target 60, the movement control unit 140 determines that the end effector 10 has reached the grip position P2.
  • the first approach processing and the second approach processing will be described with reference to FIGS. These processes described below are performed by the control device 100 executing a predetermined program.
  • the amount of movement in the directions B1 and B2 of the finger portions 12 approaching or separating from each other is a minute amount (for example, 1 mm).
  • the approach position determination unit 110 determines the approach position P1 and the speed change position P3, and also determines the first movement speed and the second movement speed. (Step S1).
  • the movement control unit 140 closes each of the plurality of finger portions 12 of the end effector 10 by approaching each other in the gripping direction B1 (Step S2), and the proximity sensor unit. 13 is started.
  • the finger arrangement determination unit 120 determines the position of the grasp target 60 with respect to the palm unit 11 in the palm approach direction A based on the detection result detected by the proximity sensor unit 13. It is determined whether or not it is possible (step S3).
  • the movement control unit 140 moves the palm 11 in a direction intersecting the palm approaching direction A (step S4). Steps S3 and S4 are repeated until it is determined that the position of the grip target 60 with respect to the end effector 10 in the palm approaching direction A can be grasped.
  • the movement control unit 140 causes the palm 11 to approach the grasp target 60 in the palm approach direction A, and The movement to the approach position P1 is started (step S5).
  • the movement control unit 140 When the movement of the end effector 10 to the approach position P1 is started, the movement control unit 140 first holds the palm unit 11 and each finger unit 12 based on the detection result detected by the proximity sensor unit 13. It is determined whether or not the end effector 10 has reached the speed change position P3 while determining whether or not the target object 60 and the surrounding environment object 70 may come into contact with each other (step S6). This step S6 is repeated until the end effector 10 reaches the speed change position P3. If it is determined that there is a possibility that the object to be gripped 60 and the object 70 in the surrounding environment may come into contact with the palm 11 and each finger 12, the movement control unit 140 proceeds to the palm 11 in the palm approaching direction A. The approach movement to the grasping target object 60 is stopped.
  • the movement control unit 140 changes the movement speed of the end effector 10 from the first movement speed to a second movement speed smaller than the first movement speed. (Step S7).
  • the movement control unit 140 moves the end effector 10 to the approach position P1 based on the detection result detected by the proximity sensor unit 13. It is determined whether or not it has reached (step S8). This step S8 is repeated until the end effector 10 reaches the approach position P1.
  • the movement control unit 140 stops the movement of the end effector 10 (Step S9), and the first approach processing ends.
  • the end effector 10 in which the proximity sensor unit 13 is provided for each of the plurality of finger units 12, and the driving unit 30 that drives the palm unit 11 of the end effector 10 and each finger unit 12 A movement control unit 140 for bringing the palm 11 closer to the object 60 to be gripped, and all the fingers 12 around the palm approach direction A in the object 60 to be gripped and the object 70 in the surrounding environment
  • an approaching position determining unit 110 that determines an approaching position P1 distant from the gripping object 60 in the palm approaching direction A than a gripping position P2 at which the gripping object 60 can be gripped by the gripping operation.
  • the movement control unit 140 controls the palm unit 11 and each finger unit 12 to grasp the target object 60 and the surrounding environment object 70. If there is a possibility of contact stops the approaching movement to the gripping target 60 of the palm portion 11. With such a configuration, it is possible to realize the end effector device 1 that can move the end effector 10 to the approach position without contacting the grasp target 60 and the surrounding environment object 70.
  • the movement control unit 140 moves the end effector 10 to the approach position P1 in a state where the finger units 12 are close to each other in a direction intersecting the extending direction thereof and are closed.
  • the proximity sensor unit 13 of each finger unit 12 can be used as an array, the approach or separation of the grasp target 60 and the surrounding environment object 70 with respect to the end effector 10 in the palm approach direction A can be improved. It can be detected accurately.
  • the movement control unit 140 moves the object 60 to be gripped with respect to the end effector 10 in the palm approaching direction A based on the detection result detected by the proximity sensor unit 13. It is determined whether or not the position can be grasped. If it is determined that the position of the grip target 60 with respect to the end effector 10 in the palm approach direction A cannot be determined, the movement control unit 140 determines that the position of the grip target 60 with respect to the end effector 10 in the palm approach direction A can be determined. The end effector 10 is moved in the direction B intersecting with the palm approaching direction A until the end effector 10 moves. With such a configuration, the end effector 10 can be more accurately moved toward the grasp target 60.
  • the movement control unit 140 moves the end effector 10 away from the grasping target object 60 more than the approaching position P1.
  • the end effector 10 moves to the speed change position P3 between the position P0 farther from the graspable object 60 than the speed change position P3 when moving to the speed change position P3.
  • the speed is changed to a second moving speed smaller than the first moving speed.
  • steps S2 to S7 can be omitted as necessary. That is, when the end effector 10 is moved to the approach position P ⁇ b> 1, it is not necessary to close each finger 12, and it is determined whether the position of the grasp target 60 with respect to the palm 11 in the palm approach direction A can be grasped. And the moving speed of the end effector 10 need not be changed. Further, one or more of steps S2 to S7 may be omitted, or all of steps S2 to S7 may be omitted.
  • step S3 of the first approach process when step S3 of the first approach process is omitted, the position of the grip target 60 with respect to the palm 11 can be determined using an image sensor.
  • the proximity sensor section 13 may be provided on at least one of the plurality of finger sections 12, and is not limited to being provided on each of the plurality of finger sections 12.
  • step S3 If it is determined in step S3 that the position of the grip target 60 with respect to the end effector 10 in the palm approach direction A cannot be determined, it is determined that the position of the grip target 60 with respect to the end effector 10 in the palm approach direction A can be determined.
  • the first approach process may be terminated at that time, instead of repeating step S6 until the process is performed.
  • the movement control unit 140 moves the plurality of finger units 12 of the end effector 10 away from each other based on the input information of the grasp target 60.
  • the finger placement determining unit 120 determines whether or not all the fingers 12 can be placed at the grip position P2 (step S12).
  • FIG. 26 shows a process in the case where a placement failure determination is made for all the finger portions 12 in this placement determination. 27.
  • the movement control unit 140 gradually moves each finger unit 12 in the gripping direction B1 approaching each other in step S11. It is configured to be moved and closed.
  • step S12 when it is determined that all the fingers 12 can be arranged, the movement control unit 140 moves the end effector 10 to the grip position P2 (step S13). ), The second approach process ends.
  • the finger movement determination unit 130 determines whether or not the finger parts 12 can be opened by moving the finger parts 12 away from each other.
  • the movement determination is performed (step S14).
  • the movement control unit 140 moves the fingers 12 in the direction B2 away from each other. (Step S15), and the process returns to step S12, where the finger placement determination unit 120 again performs placement determination.
  • the finger movement determination unit 130 determines that the grip target 60 cannot be gripped. Then (step S16), the second approach processing ends.
  • the finger movement determination unit 130 moves each finger part 12 in a direction away from each other. It is determined whether or not it can be opened (step S21).
  • the movement control unit 140 performs the first movement in which the finger units 12 are moved in the direction B2 away from each other and opened (step S22).
  • the finger arrangement determination unit 120 determines that the finger unit 12, for which the arrangement possibility has been determined before the first movement, comes into contact with the grasp target 60 or the object 70 in the surrounding environment after the first movement.
  • a first rearrangement determination is made as to whether or not it can be arranged at the gripping position P2 (step S23).
  • the finger placement determining unit 120 determines that the finger unit 12 that has been determined to be unplaceable before the first movement moves to the grip target 60 or the surrounding environment after the first movement.
  • a second rearrangement determination is made as to whether or not the object 70 can be arranged at the grip position P2 without touching the object 70 (step S24).
  • the movement control unit 140 holds the end effector 10. After moving to the position P2 (step S13), the second approach process ends.
  • the finger movement determination unit 130 determines that the grip target object 60 cannot be gripped (step S16), and the second approach process ends.
  • the movement control unit 140 determines whether the finger 12 that has been determined to be repositionable before the first relocation determination is performed extends in the direction in which the finger 12 extends.
  • a second movement of moving the palm portion 11 in a direction intersecting with the palm approaching direction A is performed so as to move away from the grasping target object 60 in a direction intersecting (step S25). This is because the finger portion 12 which has been determined to be able to be placed in the placement determination and the placement failure has been determined in the first rearrangement determination is moved from the space 80 between the grasp target 60 and the surrounding environment object 70 to the surrounding environment object 70. This is because there is a high possibility that it has moved up.
  • the process returns to step S12, and the finger placement determination unit 120 again performs the placement determination.
  • step S24 When the placement rejection determination is made in the second relocation determination in step S24, the process returns to step S21, and the finger movement determination unit 130 performs the movement determination again.
  • step S11 when the finger units 12 are moved stepwise in the gripping direction B1 approaching each other and closed, in step S25, the finger units 12 determined to be unplaceable before the first rearrangement determination is performed.
  • the second movement is performed so as to approach the gripping target object 60 in a direction intersecting the extending direction of the finger portion 12. This is because the finger 12 that has been determined to be able to be placed in the placement determination and has been determined to be unplaceable in the first rearrangement determination is placed on the grip target 60 from the space 80 between the grip target 60 and the surrounding environment object 70. Is likely to have moved to
  • the end effector 10 in which the proximity sensor unit 13 is provided for each of the plurality of finger units 12, and the driving unit 30 that drives the palm unit 11 of the end effector 10 and each finger unit 12
  • a finger placement determining unit 120 that determines whether or not each of the plurality of finger units 12 can be placed at the grip position P2 without contacting the grip target object 60 and the surrounding environment object 70, and a placement in the placement determination.
  • a movement control unit 140 that moves the end effector 10 to the grip position P2 when the determination is possible and moves each finger 12 in a direction that intersects with the extending direction when the disposition determination is performed in the placement determination. It has. With such a configuration, it is possible to realize the end effector device 1 that can be disposed at a position where the grip target object 60 can be gripped (that is, the grip position P2) without contacting the grip target object 60 and an object in the surrounding environment.
  • the finger placement determining unit 120 moves all of the plurality of finger parts 12 in a direction intersecting the extending direction thereof.
  • the finger unit 12 which has been determined to be able to be arranged before the first movement, comes into contact with the grasp target 60 or the surrounding environment object 70 after the first movement.
  • the relocation determination is performed to determine whether or not the relocation can be performed at the grip position P2 without performing the relocation.
  • the movement control unit 140 determines that the finger 12 that has been determined to be unplaceable before the relocation determination is performed in the direction that intersects the extending direction of the finger 12. A second movement of moving the palm 11 in a direction intersecting the palm approaching direction A is performed so as to approach or separate from the palm 60. With such a configuration, the amount of driving of the arm 20 when the end effector 10 is moved to the grip position P2 can be reduced.
  • each of the plurality of finger portions 12 is moved in a direction intersecting the extending direction so that the grasp target 60 can be disposed between the plurality of finger portions 12.
  • the apparatus further includes a finger movement determination unit 130 that determines whether movement is possible.
  • the finger movement determination unit 130 determines that the grip target 60 cannot be gripped when the movement determination is made by the movement determination. With such a configuration, it is possible to accurately and quickly determine whether or not the grip target object 60 can be gripped.
  • steps S16 and S25 can be omitted. That is, the finger movement determination unit 130 may be omitted, or the second movement may not be performed when the placement failure determination is made in the first rearrangement determination.
  • the finger part 12 for which the placement determination is performed is performed without performing the first movement in step S22.
  • the palm 11 may be moved in a direction intersecting with the palm approaching direction A so as to approach the object 60 to be grasped.
  • the end effector 10 includes: Palm part 11, A plurality of base ends 121 extending in the extending direction are respectively connected to the palms 11, and each of the base ends 121 is movable in a direction crossing the extending direction and in a direction approaching each other to grip the gripping target object 60.
  • At least one of the plurality of finger portions 12 is A proximity sensor unit 13 provided at a distal end portion 122 in the extending direction, which is capable of detecting approach and separation of the proximity sensor unit 13 with respect to an object in the extending direction, and detecting the proximity in the extending direction.
  • the proximity sensor section 13 has a frame-shaped detection area 14 that covers an edge of the tip section 122 when viewed from the extending direction.
  • the proximity sensor 13 causes the object (for example, the object 60 to be grasped or the object in the surrounding environment) to the tip 122 of each finger 12 in the extending direction of each finger 12.
  • the end effector 10 can detect the approach and separation of the finger, and can detect the approach and separation of the tip 122 of each finger with respect to the object.
  • the end effector 10 includes:
  • the proximity sensor section 13 is configured by a capacitive proximity sensor.
  • the approach and separation of the object with respect to the tip 122 of each finger 12 can be detected, and each finger with respect to the object can be detected.
  • the approach and separation of the tip 122 of the section can be detected.
  • the end effector 10 includes:
  • the proximity sensor section 13 includes a frame-shaped electrode 131 disposed at an edge of at least one of the distal ends 122 of the plurality of finger sections 12 when viewed from the extending direction.
  • the approach and separation of the object with respect to the tip 122 of each finger 12 can be detected, and each finger with respect to the object can be detected.
  • the approach and separation of the tip 122 of the section can be detected.
  • the end effector 10 includes:
  • the proximity sensor section 13 includes a plurality of electrodes 131.
  • the proximity sensor unit 13 can be constituted by a plurality of self-capacitance proximity sensors or one or more mutual capacitance proximity sensors.
  • the proximity sensor unit 13 is configured by a plurality of self-capacitance proximity sensors, the number of surface pixels in the detection area 14 can be increased. When it is located, it is possible to determine in which direction each finger 12 is moved to avoid contact with the grasp target 60 or the surrounding environment object 70.
  • the end effector 10 includes: Each of the plurality of finger portions 12 has a gripping surface 123 arranged to be able to grip the gripping target object 60 in a direction intersecting with the extending direction and to be able to grip the gripping target object 60,
  • the plurality of electrodes 131 are arranged symmetrically with respect to a center line CL that is orthogonal to the grip surface 123 and passes through the center of the grip surface 123 when viewed from the extending direction.
  • the design of the end effector 10 can be facilitated.
  • the end effector 10 includes: Each of the plurality of finger portions 12 has a gripping surface 123 arranged to be able to grip the gripping target object 60 in a direction intersecting with the extending direction and to be able to grip the gripping target object 60, At least one of the plurality of finger portions 12 is An auxiliary proximity sensor unit 16 is provided on the grip surface 123 and is arranged so as to be able to detect the approach and separation of the grip target 60 with respect to the grip surface 123.
  • the positional relationship between the grip surface 123 of each finger 12 and the grip target 50 is more accurately determined. Can be grasped.
  • the end effector 10 includes: Each of the plurality of finger portions 12 has a gripping surface 123 arranged to be able to grip the gripping target object 60 in a direction intersecting with the extending direction and to be able to grip the gripping target object 60, At least one of the plurality of finger portions 12 is It is provided on a surface 127 opposite to the gripping surface 123 in a direction intersecting with the extending direction, and is disposed so as to be able to detect approach and separation of an object with respect to the surface 127 opposite to the gripping surface 123.
  • An auxiliary proximity sensor unit 17 is provided.
  • the auxiliary proximity sensor unit 17 can more accurately grasp, for example, the positional relationship between each finger unit 12 and an obstacle in the surrounding environment.
  • the end effector device 1 includes: The end effector 10 of the above aspect, A driving device 30 for driving each of the palm portion 11 and the plurality of finger portions 12, A control device (100) for controlling the driving device (30) based on a detection result detected by the proximity sensor unit (13).
  • the end effector 10 can detect the approach and the separation of the object with respect to the tip 122 of each finger 12 in the extending direction of each finger 12, and The end effector device 1 can detect the approach and the separation of the tip portion 122 of each finger portion 12 with respect to the end effector device 12.
  • the end effector of the present disclosure can be applied to, for example, an end effector device of an industrial robot.
  • the end effector device of the present disclosure can be applied to, for example, an industrial robot.

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Abstract

エンドエフェクタが、掌部と、延在方向に交差する方向でかつ互い接近する方向にそれぞれ移動して把持対象物を把持可能な複数の指部とを備える。複数の指部の少なくとも１つが、指部の延在方向の先端部に設けられた近接センサ部であって、指部の延在方向における近接センサ部の物体に対する接近および開離を検出可能であると共に、指部の延在方向における物体の近接センサ部に対する接近および開離を検出可能に配置された近接センサ部を有し、近接センサ部が、指部の延在方向から見て、先端部の縁部を覆う枠状の検出領域を有している。

Description

エンドエフェクタおよびエンドエフェクタ装置
　本開示は、エンドエフェクタ、および、このエンドエフェクタを備えたエンドエフェクタ装置に関する。
　特許文献１には、把持部を備えたロボットシステムが開示されている。このロボットシステムでは、把持部は、対向するように配置されかつ相互に接近および開離可能に可動する２つの板状の指部を有し、各指部の相互に対向する面に、近接センサが設けられている。
「6D Proximity Servoing for Preshaping and Haptic Exploration Using Capacitive Tactile Proximity Sensors」　Stefan Escaida Navarro, Martin Schonert, Bj¨orn Hein and Heinz W¨orn共著　2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2014) September 14-18, 2014, Chicago, IL, USA
　前記ロボットシステムでは、各指部の相互に対向する面に近接センサが設けられているため、各指部間に位置する物体の接近および開離については検出できる。しかし、各指部の延在方向には、何らセンサが設けられていないため、例えば、各指部の延在方向から各指部の先端に接近する物体については検出することができない。その結果、把持部を指部の延在方向に移動させたときに、各指がその延在方向から接近する物体に接触して破損してしまうおそれがある。
　そこで、本開示は、指部の先端部に対する物体の接近および開離を検出可能であると共に、物体に対する指部の先端部の接近および開離を検出可能なエンドエフェクタおよびエンドエフェクタ装置を提供することを課題とする。
　本開示の一例のエンドエフェクタは、
　掌部と、
　延在方向の基端部が前記掌部にそれぞれ接続されていると共に、前記延在方向に交差する方向でかつ互い接近する方向にそれぞれ移動して把持対象物を把持可能な複数の指部と
を備え、
　前記複数の指部の少なくとも１つが、
　前記延在方向の先端部に設けられた近接センサ部であって、前記延在方向における前記近接センサ部の物体に対する接近および開離を検出可能であると共に、前記延在方向における前記物体の前記近接センサ部に対する接近および開離を検出可能に配置された近接センサ部を有し、
　前記近接センサ部が、前記延在方向から見て、前記先端部の縁部を覆う枠状の検出領域を有している。
　本開示の一例のエンドエフェクタ装置は、
　前記エンドエフェクタと、
　前記掌部および前記複数の指部の各々を駆動させる駆動装置と、
　前記近接センサ部により検出された検出結果に基づいて前記駆動装置を制御する制御装置と
を備える。
　前記エンドエフェクタによれば、各指部の少なくとも１つが、その延在方向の先端部に近接センサ部を有し、この近接センサ部が、各指部の延在方向から見て、各指部の先端部の縁部を覆う枠状の検出領域を有している。この近接センサ部により、各指部の延在方向において、各指部の先端部に対する物体の接近および開離を検出可能であると共に、物体に対する各指部の先端部の接近および開離を検出可能なエンドエフェクタを実現できる。
　前記エンドエフェクタ装置によれば、前記エンドエフェクタによって、各指部の延在方向において、各指部の先端部に対する物体の接近および開離を検出可能であると共に、物体に対する各指部の先端部の接近および開離を検出可能なエンドエフェクタ装置を実現できる。
本開示の一実施形態のエンドエフェクタ装置を示すブロック図。 本開示の一実施形態のエンドエフェクタを示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの正面図。 図２のエンドエフェクタの平面図。 図２のエンドエフェクタにおける指部の先端部の拡大正面図。 図２のエンドエフェクタの第１の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第２の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第３の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第４の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第５の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第６の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第７の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第８の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第９の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第１０の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第１１の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第１２の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第１３の変形例を示す斜視図。 図２のエンドエフェクタの第１４の変形例を示す斜視図。 図１のエンドエフェクタ装置の制御装置を構成する各部を説明するための第１の模式図。 図１のエンドエフェクタ装置の制御装置を構成する各部を説明するための第２の模式図。 図１のエンドエフェクタ装置の制御装置を構成する各部を説明するための第３の模式図。 図１のエンドエフェクタ装置の制御装置を構成する各部を説明するための第４の模式図。 図１のエンドエフェクタ装置の制御装置を構成する各部を説明するための第５の模式図。 図１のエンドエフェクタ装置の第１アプローチ処理を説明するためのフローチャート。 図１のエンドエフェクタ装置の第２アプローチ処理を説明するための第１のフローチャート。 図１のエンドエフェクタ装置の第２アプローチ処理を説明するための第２のフローチャート。
　以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
　本開示の一実施形態のエンドエフェクタ１０は、例えば、図１に示すように、マニピュレータなどのエンドエフェクタ装置１の一部を構成する。エンドエフェクタ装置１は、一例として、エンドエフェクタ１０と、エンドエフェクタ１０に接続されたアーム２０と、エンドエフェクタ１０およびアーム２０を駆動する駆動装置３０と、駆動装置３０を制御する制御装置１００と、制御装置１００に接続された操作部４０と、駆動装置３０および制御装置１００に電力を供給する電源５０とを備えている。制御装置１００は、操作部４０で受け付けられた操作に基づいて、駆動装置３０に指令を出力することで、エンドエフェクタ１０およびアーム２０の駆動を制御する。アーム２０は、エンドエフェクタ１０の後述する掌部１１に接続され、駆動装置３０によって、エンドエフェクタ１０の位置および姿勢を任意に変更可能に運動することができる。駆動装置３０は、掌部１１および各指部１２を駆動させる図示しないモータと、このモータの回転を検出する図示しないエンコーダとを有し、エンコーダで検出された情報が制御装置１００に出力されるように構成されている。
　エンドエフェクタ１０は、図２に示すように、掌部１１と、掌部１１に接続された複数の指部１２（この実施形態では、２本の指部１２）とを備えている。各指部１２は、その延在方向の基端部１２１（図４参照）が掌部１１に接続されていると共に、その延在方向に交差する方向でかつ互いに接近する方向にそれぞれ移動して把持対象物６０を把持する把持動作可能に構成されている。
　各指部１２は、一例として、略矩形の板状を有し、板面同士が対向するように配置されて、駆動装置３０によって、板面に直交する方向に移動可能に構成されている。すなわち、各指部１２の相互に対向する面は、各指部１２の延在方向に交差（例えば、直交）し、把持対象物６０に対向する把持面１２３（図４参照）を構成している。なお、各指部１２を駆動するモータは、例えば、リニアモータで構成することができる。
　図３に示すように、各指部１２は、その延在方向の先端部１２２（図４参照）に設けられた近接センサ部１３を有している。各近接センサ部１３は、一例として、容量式近接センサで構成され、各指部１２の延在方向における近接センサ部１３の物体に対する接近および開離を検出可能であると共に、各指部１２の延在方向における物体の近接センサ部１３に対する接近および開離を検出可能に構成されている。
　詳しくは、各近接センサ部１３は、図５に示すように、各指部１２の延在方向から見て、各指部１２の略矩形状の先端面１２４の縁部に沿って配置された枠状の電極１３１を有している。この電極１３１は、把持面１２３に直交しかつ把持面１２３の中心を通る中心線ＣＬに対して対称に配置されている。すなわち、この電極１３１により、各指部１２の先端面１２４の縁部を覆う第１検出領域１４と、この第１検出領域１４の内側に配置された第２検出領域１５とが形成される。第１検出領域１４および第２検出領域１５で、各指部１２の先端面１２４の略全体を覆っている。
　なお、前記エンドエフェクタ１０では、各指部１２のその延在方向の長さは略同一であり、各指部１２の先端面１２４は、各指部の延在方向に直交する同一平面上に配置されている。すなわち、各指部１２の近接センサ部１３は、各指部１２の延在方向における把持対象物６０に対する距離が略同一になるように配置されている。
　このように、前記エンドエフェクタ１０によれば、各指部１２が、その延在方向の先端部に近接センサ部１３を有し、この近接センサ部１３が、各指部１２の延在方向から見て、各指部１２の延在方向の先端部１２２の縁部を覆う枠状の第１検出領域１４を有している。この近接センサ部１３により、各指部１２の延在方向において、各指部１２の先端部１２２に対する物体（例えば、図２０に示す把持対象物６０または周辺環境の物体７０）の接近および開離を検出可能であると共に、物体に対する各指部の先端部１２２の接近および開離を検出可能なエンドエフェクタ１０を実現できる。
　また、各指部１２の延在方向の先端部１２２の縁部を覆う枠状の第１検出領域１４を有しているので、各指部１２の先端部１２２の縁部の任意の位置において、把持対象物６０あるいは周辺環境の物体７０の接近または開離を検出して、各指部１２の延在方向における各指部１２と物体との位置関係を高い精度で把握することができる。その結果、例えば、エンドエフェクタ１０を把持対象物５０に向かって接近させているときに、各指部１２が把持対象物５０に接触することなく接近することができるか否かを高い精度で検出することができる。
　また、近接センサ部１３が、容量式近接センサで構成されている。これにより、簡単な構成で、各指部１２の延在方向において、各指部１２の先端部１２２に対する物体の接近および開離を検出できると共に、物体に対する各指部の先端部１２２の接近および開離を検出できる。
　また、近接センサ部１３が、各指部１２の延在方向から見て、各指部１２の先端部１２２の縁部に配置された枠状の電極１３１を有している。これにより、簡単な構成で、各指部１２の延在方向において、各指部１２の先端部１２２に対する物体の接近および開離を検出できると共に、物体に対する各指部の先端部１２２の接近および開離を検出できる。
　また、前記エンドエフェクタ装置１によれば、前記エンドエフェクタ１０によって、各指部１２の延在方向において、各指部１２の先端部１２２に対する物体の接近および開離を検出可能であると共に、物体に対する各指部１２の先端部１２２の接近および開離を検出可能なエンドエフェクタ装置１を実現できる。
　なお、前記エンドエフェクタ１０は、複数の指部１２を備えていればよく、２本の指部１２を備えている場合に限らない。例えば、図６に示すように、前記エンドエフェクタ１０は、３本の指部１２を備えるように構成することもできる。
　各指部１２の先端部１２２は、各指部１２の延在方向から見て、略矩形状を有する場合に限らない。例えば、図７に示すように、各指部１２の先端部１２２は、各指部１２の延在方向から見て、円弧形状を有するように構成することもできる。また、先端部１２２の端面１２４は、指部の延在方向に直交する平面で構成されている場合に限らない。例えば、図８および図９に示すように、先端部１２２の端面１２４は、各指部の延在方向の先端部１２２側に突出する湾曲面１２５で構成してもよいし、各指部の延在方向に交差する傾斜面１２６で構成してもよい。
　近接センサ部１３は、複数の指部１２の少なくとも１つに設けられていればよく、複数の指部１２の各々に設けられている場合に限らない。
　また、近接センサ部１３は、少なくとも第１検出領域１４、すなわち、各指部の延在方向から見て、各指部１２の先端部１２２の縁部を覆う枠状の検出領域を有していればよく、枠状の電極１３１を有する容量式近接センサで構成されている場合に限らない。例えば、図１０～図１８に示すように、任意の形状の電極１３１を有する１以上の容量式センサで構成することもできる。
　図１０の近接センサ部１３は、各指部１２の先端面１２４の略全体を覆う１つのベタ電極１３１で構成されている。図１１の近接センサ部１３は、大きさの異なる２つの枠状の電極１３１で構成され、一方の電極１３１の内側に他方の電極１３１が配置されている。図１２および図１３の近接センサ部１３は、同じ大きさの２つの直線状の電極１３１で構成されている。図１４および図１５の近接センサ部１３は、同じ大きさの２つの略Ｃ字状の電極１３１で構成されている。図１６の近接センサ部１３は、同じ大きさの２つの枠状の電極１３１で構成されている。図１７および図１８の近接センサ部１３は、同じ大きさの２つのベタ電極１３１で構成されている。図１２、図１４および図１７の近接センサ部１３は、各電極１３１が、各指部１２の先端面１２４における中心線ＣＬに直交する一対の辺の各々に沿って配置され、図１３、図１５および図１８の近接センサ部１３は、各電極１３１が、各指部１２の先端面１２４における中心線ＣＬに平行な一対の辺の各々に沿って配置されている。
　なお、図１１～図１８の近接センサ部１３では、各電極１３１が、各指部１２の延在方向から見て、把持面１２３に直交しかつ把持面１２３の中心を通る中心線ＣＬに対して対称に配置されている。このように、近接センサ部１３は、各指部１２の寸法構成、あるいは、把持対象物６０の形状および大きさなどに応じて、その構成を任意に変更することができるので、設計の自由度の高いエンドエフェクタ１０を実現できる。
　また、近接センサ部１３は、容量式近接センサに限らず、光学式、誘導式、磁気式および超音波式などの任意の形式の近接センサで構成できる。
　図５、図７および図１１～図１５の近接センサ部１３は、ループ電極であり、近接センサ部１３の寄生容量を減らして、検出感度を高めることができる。図１０および図１６～図１８の近接センサ部１３は、ベタ電極であり、電極面積を大きくして検出感度を高めることができる。図５、図７および図１０の近接センサ部１３は、単一の電極を有する自己容量式の近接センサであり、電極面積を大きくして検出感度を高めることができる。また、図１１～図１８の近接センサ部１３は、複数の電極を有し、複数の自己容量式近接センサ、または、１以上の相互容量式近接センサで構成することができる。例えば、図１２に示す近接センサ部１３を複数の自己容量式近接センサで構成した場合、検出領域１４の面画素を増やすことができるので、検出領域１４に把持対象物６０または周辺環境の物体７０のエッジ部分が位置しているときに、各指部１２をいずれの方向に動かせば把持対象物６０または周辺環境の物体７０に対する接触を回避できるかを判定することができる。
　図１９に示すように、各指部１２の少なくとも１つが、第１の補助近接センサ部１６および第２の補助近接センサ部１７のいずれか１つまたは両方を有するように構成してもよい。第１の補助近接センサ部１６は、把持面１２３に設けられて、把持面１２３に対する把持対象物６０の接近および開離を検出可能に配置されている。この第１の補助近接センサ部１６により、把持対象物５０を把持するときに、各指部１２の把持面１２３と把持対象物５０との間の位置関係をより正確に把握することができる。また、第２の補助近接センサ部１７は、各指部１２の延在方向に交差する方向において把持面１２３とは反対側の面１２７に設けられて、把持面１２３とは反対側の面１２７に対する物体（例えば、周辺環境の障害物）の接近および開離を検出可能に配置されている。この第２の補助近接センサ部１７により、例えば、各指部１２と周辺環境の障害物との間の位置関係をより正確に把握することができる。
　なお、第１および第２の補助近接センサ部１６、１７は、近接センサ部１３と同様に、容量式、光学式、誘導式、磁気式および超音波式などの任意の形式の近接センサで構成できる。また、第１および第２の補助近接センサ部１６、１７は、容量式で構成する場合、任意の形状の電極を有する１以上の容量式センサで構成することができる。第１および第２の補助近接センサ部１６、１７で検出された検出結果は、例えば、制御装置１００に出力される。
　次に、前記エンドエフェクタ装置１の制御装置１００について説明する。
　前記制御装置１００は、演算等を行うＣＰＵ、エンドエフェクタ１０の制御などに必要なプログラムあるいはデータ等を記憶しておくＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶媒体と、エンドエフェクタ装置１の外部との間で信号の入出力を行うインターフェース部とで構成され、図１に示すように、接近位置決定部１１０と、指配置判定部１２０と、指移動判定部１３０と、移動制御部１４０とを有している。なお、接近位置決定部１１０、指配置判定部１２０、指移動判定部１３０および移動制御部１４０の各部は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより実現される機能である。
　なお、以下、図２０～図２４を参照して、制御装置１００を構成する各部についての説明を行っているが、図２０～図２４では、エンドエフェクタ装置１の各構成のうち、エンドエフェクタ１０のみを示し、その他の構成については省略している。
　接近位置決定部１１０は、エンドエフェクタ１０の掌部１１が把持対象物６０に接近する掌接近方向（すなわち、図２１の矢印Ａ方向）における近接センサ部１３の把持対象物６０に対する位置であって、後述する把持位置Ｐ２（図２４参照）よりも掌接近方向Ａにおいて把持対象物６０から離れた接近位置Ｐ１（図２２参照）を決定する。接近位置Ｐ１は、エンドエフェクタ１０が対象物６０および周辺環境の物体７０に接触しない位置であり、要求されるエンドエフェクタ１０の接近位置Ｐ１から把持位置Ｐ２までの移動時間、各近接センサ部１３の性能、各指部１２の寸法構成、あるいは、把持対象物６０の形状および大きさなどに応じて決定される。なお、掌接近方向は、一例として、エンドエフェクタ１０の各指部１２の延在方向と略一致している。
　また、接近位置決定部１１０は、掌接近方向Ａにおいて、接近位置Ｐ１よりも把持対象物６０から離れた速度変更位置Ｐ３を決定する。速度変更位置Ｐ３は、掌部１１を把持対象物６０に接近させて接近位置Ｐ１まで移動させるときに、移動制御部１４０によって、速度変更位置Ｐ３よりも把持対象物６０から離れた位置Ｐ０と速度変更位置Ｐ３との間の掌部１１の移動速度である第１移動速度から、第１移動速度よりも小さい第２移動速度に変更される位置である。この速度変更位置Ｐ３は、要求されるエンドエフェクタ１０の接近位置Ｐ１から把持位置Ｐ２までの移動時間、駆動装置３０の性能、各指部１２の寸法構成、あるいは、把持対象物６０の形状および大きさなどに応じて決定される。
　なお、接近位置Ｐ１、速度変更位置Ｐ３、第１移動速度および第２移動速度の各々は、ユーザの入力により決定してもよいし、接近位置決定部１１０が予め記憶されている複数の値の中から選択することにより決定してもよいし、接近位置決定部１１０がユーザの入力により決定あるいは接近位置決定部１１０により選択された値を近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて補正することにより決定してもよい。また、第２移動速度は、例えば、接近位置Ｐ１でエンドエフェクタ１０が停止可能な範囲で、要求されるエンドエフェクタ１０の接近位置Ｐ１から把持位置Ｐ２までの移動時間に応じて決定される。
　指配置判定部１２０は、エンドエフェクタ１０で把持対象物６０を把持するときに、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、把持対象物６０における掌部１１が把持対象物６０に接近する方向まわりでかつ複数の指部１２の全てが把持対象物６０と周辺環境の物体７０との間の空間８０に位置する把持位置Ｐ２（図２４参照）に、エンドエフェクタ１０を物体７０に接触することなく配置可能か否かの配置判定を行う。配置判定は、各指部１２に対して、一例として、接近位置Ｐ１で行われる。なお、把持位置Ｐ２は、各指部１２を把持動作させることで把持対象物６０を把持可能な位置であり、例えば、エンドエフェクタ１０の各指部１２の寸法構成、あるいは、把持対象物６０の大きさなどに基づいて予め決定される。
　例えば、指配置判定部１２０は、予め入力された把持対象物６０の形状および大きさなどの情報から、掌接近方向Ａにおける決定された接近位置Ｐ１から把持対象物６０までの距離を算出する。そして、指配置判定部１２０は、各指部１２の寸法構成の情報と、算出された距離と、各指部１２の近接センサ部１３によって検出された検出結果とに基づいて、掌接近方向Ａに直交する方向における各指部１２と、把持対象物６０および周辺環境の物体７０との間の位置関係を把握する。これにより、指配置判定部１２０は、把持対象物６０と周辺環境の物体７０との間の空間８０に、各指部１２を把持対象物６０および周辺環境の物体７０に接触することなく挿入可能か否かを判定する。この判定は、例えば、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１に移動させる前、および、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１に移動させた後、把持位置Ｐ２に移動させる前に行われる。
　また、指配置判定部１２０は、配置判定において、把持対象物６０および周辺環境の物体７０に接触することなく複数の指部１２の各々を把持位置Ｐ２に配置不可能であるとする配置不可判定が複数の指部１２の一部に対してなされた場合、移動制御部１４０によって後述する第１移動が行われた後、第１移動前に配置可判定がなされていた指部１２が、第１移動後に把持対象物６０または周辺環境の物体７０に接触することなく把持位置Ｐ２に配置可能か否かの第１再配置判定を行う。第１再配置判定は、配置判定と同様の方法で行われる。
　第１再配置判定において、第１移動前に配置可判定がなされていた指部１２が、第１移動後に把持位置Ｐ２に配置可能であるとする再配置可判定がなされた場合、指配置判定部１２０は、第１移動前に配置不可判定がなされていた指部１２が、第１移動後に把持対象物６０または周辺環境の物体７０に接触することなく把持位置Ｐ２に配置可能か否かの第２再配置判定を行う。第２再配置判定は、配置判定と同様の方法で行われる。
　なお、指配置判定部１２０は、例えば、接近位置Ｐ１において、移動制御部１４０により各指部１２の移動が行われる毎に、配置判定を行う。
　指移動判定部１３０は、指配置判定部１２０により行われた配置判定または第２再配置判定において配置不可判定がなされた場合に、複数の指部１２の把持面１２３間に把持対象物６０を配置できるように複数の指部１２の各々を各指部１２の延在方向に交差する方向に移動させることが可能か否かの移動判定を行う。この移動判定において、複数の指部１２の把持面１２３間に把持対象物６０を配置できるように複数の指部１２の各々を各指部１２の延在方向に交差する方向に移動させることができないとする移動不可判定がなされた場合、指移動判定部１３０は、把持対象物６０を把持不可能であると判定する。
　なお、この実施形態では、図２１に示すように、複数の指部１２の各々を把持方向Ｂ１（すなわち、各指部１２の延在方向に交差する方向でかつ相互に接近する方向）に互いに接近させて閉じた状態で、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１まで移動させるように構成されている。このため、移動制御部１４０は、配置判定において配置不可判定がなされた場合、複数の指部１２の各々が相互に開離する方向を複数の指部１２の移動方向として決定し、決定された方向に沿って複数の指部１２の各々を段階的に移動させる。すなわち、配置可判定がなされることなく、複数の指部１２が移動制御部１４０により決定された方向に移動できなくなった場合に、移動不可判定がなされる。
　移動制御部１４０は、接近位置決定部１１０、指配置判定部１２０および指移動判定部１３０で行われた判定の結果に基づいて駆動装置３０を制御して、掌部１１および各指部１２を駆動させる。
　例えば、エンドエフェクタ１０の接近位置Ｐ１への移動処理（以下、第１アプローチ処理という。）において、移動制御部１４０は、次のように掌部１１および各指部を駆動させる。
　移動制御部１４０は、掌接近方向Ａにおいて、接近位置Ｐ１よりも把持対象物６０から離れた位置（例えば、図２０および図２１に示す位置Ｐ０）から、把持対象物６０にエンドエフェクタ１０を移動させる場合、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１まで移動したか否かを判定し、エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１まで移動したと判定された場合、エンドエフェクタ１０の移動を停止させる。このとき、図２１に示すように、複数の指部１２の各々を把持方向Ｂ１に互いに接近させて閉じた状態で、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１まで移動させる。なお、エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１まで移動したか否かについては、近接センサ部１３により検出された掌接近方向Ａにおける把持対象物６０までの距離に基づいて決定される。
　移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１に移動させる前に、指配置判定部１２０によって、掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できないと判定された場合、掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できると判定されるまで、掌部１１を掌接近方向Ａに交差（例えば、直交）する方向に移動させる。
　移動制御部１４０は、掌接近方向Ａにおいて、掌部１１を把持対象物６０に向かって接近移動させてエンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１まで移動させるときに、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、掌部１１および各指部１２に対して把持対象物６０および周辺環境の物体７０が接触する可能性があるか否かを判定する。掌部１１および各指部１２に対して把持対象物６０および周辺環境の物体７０が接触する可能性があると判定された場合、移動制御部１４０は、掌接近方向Ａにおける掌部１１の把持対象物６０への接近移動を停止させる。また、移動制御部１４０は、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１よりも把持対象物６０から離れた速度変更位置Ｐ３（図２１参照）まで移動したか否かを判定し、エンドエフェクタ１０が速度変更位置Ｐ３まで移動したと判定された場合、速度変更位置Ｐ３よりも把持対象物６０から離れた位置Ｐ０（図２１に示す）と速度変更位置Ｐ３との間のエンドエフェクタ１０の移動速度である第１移動速度から、第１移動速度よりも小さい第２移動速度に変更する。
　また、例えば、エンドエフェクタ１０の把持位置Ｐ２への移動処理（以下、第２アプローチ処理という。）において、移動制御部１４０は、次のように掌部１１および各指部を駆動させる。第２アプローチ処理は、第１アプローチ処理の終了後に行われる。
　移動制御部１４０は、配置判定または第２再配置判定において配置可判定がなされた場合、駆動装置３０を制御して、掌部１１を掌接近方向Ａにおいて把持対象物６０に接近移動させつつ、把持対象物６０と周辺環境の物体７０との間の空間８０に、各指部１２を把持対象物６０および周辺環境の物体７０に接触することなく挿入して、エンドエフェクタ１０を把持位置Ｐ２に移動させる。
　移動制御部１４０は、配置判定において全てまたは一部の指部１２に対して配置不可判定がなされた場合、駆動装置３０を制御して、複数の指部１２の全てを各指部１２の延在方向に交差（例えば、直交）する方向に移動させる第１移動を行う。この実施形態では、第１移動は、各指部１２の延在方向に交差する方向において、各指部１２を相互に離れる方向Ｂ２に移動させて開く。
　移動制御部１４０は、第１再配置判定において配置不可判定がなされた場合、第１再配置判定が行われる前に配置不可判定された指部１２が、指部１２の延在方向に交差する方向において把持対象物６０から離れるように（すなわち、第１再配置判定が行われる前に配置不可判定された指部１２が、第１移動において移動した方向Ｂ２と同じ方向に）、掌部１１を掌接近方向Ａに交差する方向に移動させる第２移動を行う。
　なお、エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１、把持位置Ｐ２および速度変更位置Ｐ３に到達したか否かは、例えば、複数の近接センサ部１３のうち、掌接近方向Ａにおいて最も把持対象物６０に近い近接センサ部１３により検出された検出結果（すなわち、各近接センサ部１３から把持対象物６０までの距離）に基づいて判断する。この実施形態では、各指部１２の近接センサ部１３は、各指部１２の延在方向における把持対象物６０に対する距離が略同一になるように配置されているため、エンドエフェクタ１０が各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に到達したか否かの判断に、いずれの近接センサ部１３を用いても構わない。
　また、エンドエフェクタ１０が把持位置Ｐ２に到達したか否かの判断については、第１の補助近接センサ部１６を用いることができる。例えば、第１の補助近接センサ部１６が把持対象物６０を認識したときに、移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０が把持位置Ｐ２に到達したと判定する。
　続いて、図２５～図２７を参照して、第１アプローチ処理および第２アプローチ処理について説明する。なお、以下に説明するこれらの処理は、制御装置１００が所定のプログラムを実行することで実施される。また、第１アプローチ処理および第２アプローチ処理において、各指部１２の互いに接近または開離させる方向Ｂ１、Ｂ２における移動量は、微小な量（例えば、１ｍｍ）であるとする。
　（第１アプローチ処理）
　図２５に示すように、第１アプローチ処理が開始されると、接近位置決定部１１０が、接近位置Ｐ１および速度変更位置Ｐ３を決定すると共に、第１移動速度および第２移動速度を併せて決定する（ステップＳ１）。
　接近位置Ｐ１および速度変更位置Ｐ３が決定されると、移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０の複数の指部１２の各々を把持方向Ｂ１に互いに接近させて閉じて（ステップＳ２）、近接センサ部１３による検出を開始する。近接センサ部１３による検出が開始されると、指配置判定部１２０が、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、掌接近方向Ａにおける掌部１１に対する把持対象物６０の位置が把握できるか否かの判定を行う（ステップＳ３）。
　掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できないと判定された場合、移動制御部１４０は、掌部１１を掌接近方向Ａに交差する方向に移動させ（ステップＳ４）、掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できると判定されるまで、ステップＳ３およびＳ４を繰り返す。
　掌接近方向Ａにおける掌部１１に対する把持対象物６０の位置が把握できると判定された場合、移動制御部１４０は、掌接近方向Ａにおいて、掌部１１を把持対象物６０に接近させてエンドエフェクタ１０の接近位置Ｐ１への移動を開始させる（ステップＳ５）。
　エンドエフェクタ１０の接近位置Ｐ１への移動が開始されると、移動制御部１４０は、まず、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、掌部１１および各指部１２に対して把持対象物６０および周辺環境の物体７０が接触する可能性があるか否かを判定しつつ、エンドエフェクタ１０が速度変更位置Ｐ３に到達したか否かを判定する（ステップＳ６）。このステップＳ６は、エンドエフェクタ１０が速度変更位置Ｐ３に到達するまで繰り返される。なお、掌部１１および各指部１２に対して把持対象物６０および周辺環境の物体７０が接触する可能性があると判定された場合、移動制御部１４０は、掌接近方向Ａにおける掌部１１の把持対象物６０への接近移動を停止させる。
　エンドエフェクタ１０が速度変更位置Ｐ３に到達したと判定されると、移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０の移動速度を第１移動速度から、第１移動速度よりも小さい第２移動速度に変更する（ステップＳ７）。
　エンドエフェクタ１０の移動速度が第１移動速度から第２移動速度に変更されると、移動制御部１４０は、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１に到達したか否かを判定する（ステップＳ８）。このステップＳ８は、エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１に到達するまで繰り返される。
　エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１に到達したと判定されると、移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０の移動を停止させ（ステップＳ９）、第１アプローチ処理が終了する。
　このように、前記エンドエフェクタ装置１では、複数の指部１２の各々に近接センサ部１３が設けられたエンドエフェクタ１０と、エンドエフェクタ１０の掌部１１および各指部１２を駆動させる駆動装置３０と、掌部１１を把持対象物６０に接近させる移動制御部１４０と、把持対象物６０における掌接近方向Ａまわりでかつ複数の指部１２の全てが把持対象物６０と周辺環境の物体７０との間に位置して把持動作により把持対象物６０を把持可能な把持位置Ｐ２よりも、掌接近方向Ａにおいて把持対象物６０から離れた接近位置Ｐ１を決定する接近位置決定部１１０とを備え、移動制御部１４０が、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、掌部１１および各指部１２に対して把持対象物６０および周辺環境の物体７０が接触する可能性がある場合には、掌部１１の把持対象物６０への接近移動を停止させる。このような構成により、把持対象物６０および周辺環境の物体７０に接触することなく、エンドエフェクタ１０を接近位置に移動させることが可能なエンドエフェクタ装置１を実現できる。
　また、移動制御部１４０は、各指部１２をその延在方向に交差する方向において互いに接近させて閉じた状態で、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１まで移動させる。このような構成により、各指部１２の近接センサ部１３をアレイとして用いることができるので、掌接近方向Ａのエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０および周辺環境の物体７０の接近または開離をより正確に検出することができる。
　また、移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０を把持対象物６０に接近させる前に、近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて、掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できるか否かの判定を行う。掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できないと判定した場合、移動制御部１４０は、掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できると判定されるまで、エンドエフェクタ１０を掌接近方向Ａに交差する方向Ｂに移動させる。このような構成により、エンドエフェクタ１０を把持対象物６０に向かってより正確に移動させることができる。
　また、移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０を把持対象物６０に接近させて接近位置Ｐ１まで移動させるときに、掌接近方向Ａにおいて、エンドエフェクタ１０が接近位置Ｐ１よりも把持対象物６０から離れた速度変更位置Ｐ３まで移動したときに、速度変更位置Ｐ３よりも把持対象物６０から離れた位置Ｐ０と速度変更位置Ｐ３との間のエンドエフェクタ１０の移動速度である第１移動速度から、第１移動速度よりも小さい第２移動速度に変更する。このような構成により、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１まで移動させるときにおけるエンドエフェクタ１０の把持対象物６０に対する意図しない接触をより確実に回避することができる。
　なお、第１アプローチ処理において、ステップＳ２～ステップＳ７は、必要に応じて、省略することができる。すなわち、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１に移動させるときに、各指部１２を閉じなくてもよいし、掌接近方向Ａにおける掌部１１に対する把持対象物６０の位置が把握できるか否かの判定を行わなくてもよいし、エンドエフェクタ１０の移動速度を変更しなくてもよい。また、ステップＳ２～ステップＳ７のいずれか１つまたは複数を省略してもよいし、ステップＳ２～ステップＳ７の全てを省略してもよい。
　例えば、第１アプローチ処理のステップＳ３を省略する場合、画像センサを用いて掌部１１に対する把持対象物６０の位置を把握するように構成することができる。
　また、近接センサ部１３は、複数の指部１２の少なくとも１つに設けられていればよく、複数の指部１２の各々に設けられている場合に限らない。
　また、速度変更位置Ｐ３は、１つに限らず、２つ以上設けてもよい。すなわち、エンドエフェクタ１０を接近位置Ｐ１まで移動させるときに、２箇所以上でエンドエフェクタ１０の速度変更を行ってもよい。さらに、速度変更位置Ｐ３は、接近位置Ｐ１と同じ位置（すなわち、Ｐ１＝Ｐ３）であっても構わない。この場合、第１アプローチ処理において、ステップＳ６およびステップＳ７が省略され、移動制御部１４０が、第２アプローチ処理において、第１アプローチ処理におけるエンドエフェクタ１０の移動速度と同じか遅い速度で、エンドエフェクタ１０を移動させる。
　また、ステップＳ３において、掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できないと判定された場合、掌接近方向Ａにおけるエンドエフェクタ１０に対する把持対象物６０の位置が把握できると判定されるまで、ステップＳ６を繰り返すのではなく、その時点で、第１アプローチ処理を終了するように構成してもよい。
　（第２アプローチ処理）
　図２６および図２７に示すように、第２アプローチ処理では、移動制御部１４０が、入力された把持対象物６０の情報に基づいて、エンドエフェクタ１０の複数の指部１２の各々を互いに離れる方向Ｂ２に移動させて開いた後（ステップＳ１１）、指配置判定部１２０が、全ての指部１２が把持位置Ｐ２に配置可能か否かの配置判定を行う（ステップＳ１２）。この配置判定において、全ての指部１２に対して配置不可判定がなされた場合の処理を図２６に示し、複数の指部１２の一部に対して配置不可判定がなされた場合の処理を図２７に示す。
　なお、例えば、第１アプローチ処理が各指部１２を閉じずに開いたままで行われた場合、移動制御部１４０は、ステップＳ１１で、各指部１２を互いに接近する把持方向Ｂ１に段階的に移動させて閉じるように構成される。
　図２６に示すように、ステップＳ１２の配置判定において、全ての指部１２に対して配置可判定がなされた場合、移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０を把持位置Ｐ２に移動させて（ステップＳ１３）、第２アプローチ処理が終了する。
　一方、ステップＳ１２の配置判定において、全ての指部１２に対して配置不可判定がなされた場合、指移動判定部１３０は、各指部１２を互いに離れる方向に移動させて開くことができるか否かの移動判定を行う（ステップＳ１４）。この移動判定において、各指部１２を互いに離れる方向Ｂ２に移動させて開くことができるとする移動可判定がなされた場合、移動制御部１４０が、各指部１２を互いに離れる方向Ｂ２に移動させて開き（ステップＳ１５）、ステップＳ１２に戻って、再び指配置判定部１２０によって配置判定が行われる。
　移動判定により、各指部１２を互いに離れる方向Ｂ２に移動させて開くことができないとする移動不可判定がなされた場合、指移動判定部１３０は、把持対象物６０を把持不可能であると判定して（ステップＳ１６）、第２アプローチ処理が終了する。
　図２７に示すように、ステップＳ１２の配置判定において、一部の指部１２に対して配置不可判定がなされた場合、指移動判定部１３０が、各指部１２を互いに離れる方向に移動させて開くことができるか否かの移動判定を行う（ステップＳ２１）。この移動判定において移動可判定がなされた場合、移動制御部１４０が、各指部１２を互いに離れる方向Ｂ２に移動させて開く第１移動を行う（ステップＳ２２）。
　第１移動が行われると、指配置判定部１２０は、第１移動前に配置可判定がなされていた指部１２が、第１移動後に把持対象物６０または周辺環境の物体７０に接触することなく把持位置Ｐ２に配置可能か否かの第１再配置判定を行う（ステップＳ２３）。この第１再配置判定において配置可判定がなされた場合、指配置判定部１２０は、第１移動前に配置不可判定がなされていた指部１２が、第１移動後に把持対象物６０または周辺環境の物体７０に接触することなく把持位置Ｐ２に配置可能か否かの第２再配置判定を行う（ステップＳ２４）。
　第２再配置判定において配置可判定がなされた場合、あるいは、ステップＳ１２およびステップＳ２４において、全ての指部１２に対して配置可判定がなされた場合、移動制御部１４０は、エンドエフェクタ１０を把持位置Ｐ２に移動させて（ステップＳ１３）、第２アプローチ処理が終了する。
　ステップＳ２１の移動判定において移動不可判定がなされた場合、指移動判定部１３０は、把持対象物６０を把持不可能であると判定して（ステップＳ１６）、第２アプローチ処理が終了する。
　ステップＳ２３の第１再配置判定において配置不可判定がなされた場合、移動制御部１４０は、第１再配置判定が行われる前に配置不可判定された指部１２が、指部１２の延在方向に交差する方向において把持対象物６０から離れるように、掌部１１を掌接近方向Ａに交差する方向に移動させる第２移動を行う（ステップＳ２５）。これは、配置判定において配置可判定されかつ第１再配置判定において配置不可判定された指部１２が、把持対象物６０と周辺環境の物体７０との間の空間８０上から周辺環境の物体７０上に移動した可能性が高いためである。第２移動が行われると、ステップＳ１２に戻って、再び指配置判定部１２０によって配置判定が行われる。
　ステップＳ２４の第２再配置判定において配置不可判定がなされた場合、ステップＳ２１に戻って、再び指移動判定部１３０によって移動判定が行われる。
　なお、ステップＳ１１において、各指部１２を互いに接近する把持方向Ｂ１に段階的に移動させて閉じる場合、ステップＳ２５では、第１再配置判定が行われる前に配置不可判定された指部１２が、指部１２の延在方向に交差する方向において把持対象物６０に接近するように第２移動が行われる。これは、配置判定において配置可判定されかつ第１再配置判定において配置不可判定された指部１２が、把持対象物６０と周辺環境の物体７０との間の空間８０上から把持対象物６０上に移動した可能性が高いためである。
　このように、前記エンドエフェクタ装置１では、複数の指部１２の各々に近接センサ部１３が設けられたエンドエフェクタ１０と、エンドエフェクタ１０の掌部１１および各指部１２を駆動させる駆動装置３０と、複数の指部１２の各々を把持対象物６０および周辺環境の物体７０に接触することなく把持位置Ｐ２に配置可能か否かの配置判定を行う指配置判定部１２０と、配置判定において配置可判定がなされたときにエンドエフェクタ１０を把持位置Ｐ２に移動させ、配置判定において配置不可判定がなされた場合、各指部１２をその延在方向に交差する方向に移動させる移動制御部１４０とを備えている。このような構成により、把持対象物６０および周辺環境の物体に接触することなく、把持対象物６０を把持可能な位置（すなわち、把持位置Ｐ２）に配置可能なエンドエフェクタ装置１を実現できる。
　また、指配置判定部１２０は、配置判定において、配置不可判定が複数の指部１２の一部に対してなされた場合に複数の指部１２の全てをその延在方向に交差する方向に移動させる第１移動が、移動制御部１４０によって行われた場合に、第１移動前に配置可判定がなされていた指部１２が、第１移動後に把持対象物６０または周辺環境の物体７０に接触することなく把持位置Ｐ２に配置可能か否かの再配置判定を行う。また、移動制御部１４０は、再配置判定において、配置不可判定がなされた場合、再配置判定が行われる前に配置不可判定された指部１２がその延在方向に交差する方向において把持対象物６０に対して接近または開離するように、掌部１１を掌接近方向Ａに交差する方向に移動させる第２移動を行う。このような構成により、エンドエフェクタ１０を把持位置Ｐ２に移動させるときのアーム２０の駆動量を低減することができる。
　また、配置判定において配置不可判定がなされた場合に、複数の指部１２間に把持対象物６０を配置できるように、複数の指部１２の各々をその延在方向に交差する方向に移動させることが可能か否かの移動判定を行う指移動判定部１３０をさらに備える。この指移動判定部１３０は、移動判定により移動不可判定がなされた場合、把持対象物６０を把持不可能であると判定する。このような構成により、把持対象物６０を把持可能か否かについて正確かつ迅速に判定することができる。
　なお、第２アプローチ処理において、ステップＳ１６およびステップＳ２５については、省略することができる。すなわち、指移動判定部１３０を省略してもよいし、また、第１再配置判定において配置不可判定がなされた場合に第２移動を行わないようにしてもよい。
　また、ステップＳ１２で配置判定が行われて、一部の指部１２に対して配置不可判定がなされた場合、ステップＳ２２で第１移動を行わずに、配置可判定がされた指部１２が把持対象物６０に接近するように掌部１１を掌接近方向Ａに交差する方向に移動させるようにしてもよい。このように構成することで、第２アプローチ処理を簡略して、制御装置１００の負荷を軽減することができる。
　以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。
　本開示の第１態様のエンドエフェクタ１０は、
　掌部１１と、
　延在方向の基端部１２１が前記掌部１１にそれぞれ接続されていると共に、前記延在方向に交差する方向でかつ互いに接近する方向にそれぞれ移動して把持対象物６０を把持可能な複数の指部１２と
を備え、
　前記複数の指部１２の少なくとも１つが、
　前記延在方向の先端部１２２に設けられた近接センサ部１３であって、前記延在方向における前記近接センサ部１３の物体に対する接近および開離を検出可能であると共に、前記延在方向における前記物体の前記近接センサ部１３に対する接近および開離を検出可能に配置された近接センサ部１３を有し、
　前記近接センサ部１３が、前記延在方向から見て、前記先端部１２２の縁部を覆う枠状の検出領域１４を有している。
　第１態様のエンドエフェクタ１０によれば、近接センサ部１３により、各指部１２の延在方向において、各指部１２の先端部１２２に対する物体（例えば、把持対象物６０または周辺環境の物体）の接近および開離を検出可能であると共に、物体に対する各指部の先端部１２２の接近および開離を検出可能なエンドエフェクタ１０を実現できる。
　本開示の第２態様のエンドエフェクタ１０は、
　前記近接センサ部１３が、容量式近接センサで構成されている。
　第２態様のエンドエフェクタ１０によれば、簡単な構成で、各指部１２の延在方向において、各指部１２の先端部１２２に対する物体の接近および開離を検出できると共に、物体に対する各指部の先端部１２２の接近および開離を検出できる。
　本開示の第３態様のエンドエフェクタ１０は、
　前記近接センサ部１３が、前記延在方向から見て、前記複数の指部１２の少なくとも１つの前記先端部１２２の縁部に配置された枠状の電極１３１を有している。
　第３態様のエンドエフェクタ１０によれば、簡単な構成で、各指部１２の延在方向において、各指部１２の先端部１２２に対する物体の接近および開離を検出できると共に、物体に対する各指部の先端部１２２の接近および開離を検出できる。
　本開示の第４態様のエンドエフェクタ１０は、
　前記近接センサ部１３が、複数の電極１３１で構成されている。
　第４態様のエンドエフェクタ１０によれば、近接センサ部１３を複数の自己容量式近接センサ、または、１以上の相互容量式近接センサで構成することができる。例えば、近接センサ部１３を複数の自己容量式近接センサで構成した場合、検出領域１４の面画素を増やすことができるので、検出領域１４に把持対象物６０または周辺環境の物体７０のエッジ部分が位置しているときに、各指部１２をいずれの方向に動かせば把持対象物６０または周辺環境の物体７０に対する接触を回避できるかを判定することができる。
　本開示の第５態様のエンドエフェクタ１０は、
　前記複数の指部１２の各々が、前記延在方向に交差する方向において前記把持対象物６０に対向して前記把持対象物６０を把持可能に配置された把持面１２３を有し、
　前記複数の電極１３１が、前記延在方向から見て、前記把持面１２３に直交しかつ前記把持面１２３の中心を通る中心線ＣＬに対して対称に配置されている。
　第５態様のエンドエフェクタ１０によれば、エンドエフェクタ１０の設計を容易にすることができる。
　本開示の第６態様のエンドエフェクタ１０は、
　前記複数の指部１２の各々が、前記延在方向に交差する方向において前記把持対象物６０に対向して前記把持対象物６０を把持可能に配置された把持面１２３を有し、
　前記複数の指部１２の少なくとも１つが、
　前記把持面１２３に設けられて、前記把持面１２３に対する前記把持対象物６０の接近および開離を検出可能に配置された補助近接センサ部１６を有している。
　第６態様のエンドエフェクタ１０によれば、補助近接センサ部１６により、把持対象物５０を把持するときに、各指部１２の把持面１２３と把持対象物５０との間の位置関係をより正確に把握することができる。
　本開示の第７態様のエンドエフェクタ１０は、
　前記複数の指部１２の各々が、前記延在方向に交差する方向において前記把持対象物６０に対向して前記把持対象物６０を把持可能に配置された把持面１２３を有し、
　前記複数の指部１２の少なくとも１つが、
　前記延在方向に交差する方向において前記把持面１２３とは反対側の面１２７に設けられて、前記把持面１２３とは反対側の面１２７に対する物体の接近および開離を検出可能に配置された補助近接センサ部１７を有している。
　第７態様のエンドエフェクタ１０によれば、補助近接センサ部１７により、例えば、各指部１２と周辺環境の障害物との間の位置関係をより正確に把握することができる。
　本開示の第８態様のエンドエフェクタ装置１は、
　前記態様のエンドエフェクタ１０と、
　前記掌部１１および前記複数の指部１２の各々を駆動させる駆動装置３０と、
　前記近接センサ部１３により検出された検出結果に基づいて前記駆動装置３０を制御する制御装置１００と
を備える。
　第８態様のエンドエフェクタ装置１によれば、エンドエフェクタ１０によって、各指部１２の延在方向において、各指部１２の先端部１２２に対する物体の接近および開離を検出可能であると共に、物体に対する各指部１２の先端部１２２の接近および開離を検出可能なエンドエフェクタ装置１を実現できる。
　なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
　本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
　本開示のエンドエフェクタは、例えば、産業用ロボットのエンドエフェクタ装置に適用できる。
　本開示のエンドエフェクタ装置は、例えば、産業用ロボットに適用できる。
１　エンドエフェクタ装置
１０　エンドエフェクタ
１１　掌部
１２　指部
１２１　基端部
１２２　先端部
１２３　把持面
１２４　先端面
１３　近接センサ部
１３１　電極
１４　第１検出領域
１５　第２検出領域
１６　第１の補助近接センサ部
１７　第２の補助近接センサ部
２０　アーム
３０　駆動装置
４０　操作部
５０　電源
６０　把持対象物
１００　制御装置
１１０　接近位置決定部
１２０　指配置判定部
１３０　指移動判定部
１４０　移動制御部
ＣＬ　中心線
Ｐ１　接近位置
Ｐ２　把持位置
Ｐ３　速度変更位置

Claims (8)

  1. 　掌部と、
    　延在方向の基端部が前記掌部にそれぞれ接続されていると共に、前記延在方向に交差する方向でかつ互いに接近する方向にそれぞれ移動して把持対象物を把持可能な複数の指部と
    を備え、
    　前記複数の指部の少なくとも１つが、
    　前記延在方向の先端部に設けられた近接センサ部であって、前記延在方向における前記近接センサ部の物体に対する接近および開離を検出可能であると共に、前記延在方向における前記物体の前記近接センサ部に対する接近および開離を検出可能に配置された近接センサ部を有し、
    　前記近接センサ部が、前記延在方向から見て、前記先端部の縁部を覆う枠状の検出領域を有している、エンドエフェクタ。
  2. 　前記近接センサ部が、容量式近接センサで構成されている、請求項１のエンドエフェクタ。
  3. 　前記近接センサ部が、前記延在方向から見て、前記複数の指部の少なくとも１つの前記先端部の縁部に配置された枠状の電極を有している、請求項２のエンドエフェクタ。
  4. 　前記近接センサ部が、複数の電極で構成されている、請求項２または３のエンドエフェクタ。
  5. 　前記複数の指部の各々が、前記延在方向に交差する方向において前記把持対象物に対向して前記把持対象物を把持可能に配置された把持面を有し、
    　前記複数の電極が、前記延在方向から見て、前記把持面に直交しかつ前記把持面の中心を通る中心線に対して対称に配置されている、請求項４のエンドエフェクタ。
  6. 　前記複数の指部の各々が、前記延在方向に交差する方向において前記把持対象物に対向して前記把持対象物を把持可能に配置された把持面を有し、
    　前記複数の指部の少なくとも１つが、
    　前記把持面に設けられて、前記把持面に対する前記把持対象物の接近および開離を検出可能に配置された補助近接センサ部を有している、請求項１から５のいずれか１つのエンドエフェクタ。
  7. 　前記複数の指部の各々が、前記延在方向に交差する方向において前記把持対象物に対向して前記把持対象物を把持可能に配置された把持面を有し、
    　前記複数の指部の少なくとも１つが、
    　前記延在方向に交差する方向において前記把持面とは反対側の面に設けられて、前記把持面とは反対側の面に対する物体の接近および開離を検出可能に配置された補助近接センサ部を有している、請求項１から６のいずれか１つのエンドエフェクタ。
  8. 　請求項１から７のいずれか１つのエンドエフェクタと、
    　前記掌部および前記複数の指部の各々を駆動させる駆動装置と、
    　前記近接センサ部により検出された検出結果に基づいて前記駆動装置を制御する制御装置と
    を備える、エンドエフェクタ装置。
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