特許 6704576 ハンドロボットの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6704576

(24)【登録日】2020年5月15日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】ハンドロボットの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20200525BHJP

   B25J 15/08 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/08 Z

   B25J15/08 J

   B25J15/08 K

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-133229(P2016-133229)

(22)【出願日】2016年7月5日

(65)【公開番号】特開2018-1359(P2018-1359A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年5月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000240477

【氏名又は名称】アダマンド並木精密宝石株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】304019399

【氏名又は名称】国立大学法人岐阜大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000626

【氏名又は名称】特許業務法人 英知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】毛利 哲也

(72)【発明者】

【氏名】川▲崎▼ 晴久

(72)【発明者】

【氏名】中村 一也

(72)【発明者】

【氏名】小林 保幸

【審査官】 中田 善邦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−８８１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８７１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−８２６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０３９４７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−２４５８８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ１／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の関節をそれぞれ屈曲及び伸展させる指体と、前記関節毎に設けられたモータと、該モータ毎に設けられモータ側から入力部に加わる動力を出力部に伝達可能で且つ出力側から前記出力部に力が加わった際には前記出力部をロックする一方向動力伝達機構と、前記出力部の動力によって対応する前記関節を屈曲及び伸展させる屈伸機構と、前記指体が把持対象物を把持した際に把持力が作用する部分に設けられた弾性部と、前記関節毎に設けられて該関節が屈曲した際の反力を受けるのを感知する触覚センサ手段とが具備されたハンドロボットの制御方法であって、
前記指体の複数のモータを所定の順番で通電することにより、各モータに対応する前記関節を屈曲させる第１ステップと、
前記触覚センサ手段による感知がある毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にする第２ステップと、
全てのモータが非通電になったことを条件に、所定のモータを通電して該モータに対応する関節を屈曲させる第３ステップと、
前記触覚センサ手段の検出値に基づく把持力が目標把持力になったことを条件に、前記所定のモータを含む全てのモータを非通電にして、全ての関節をロック状態にする第４ステップとを含むことを特徴とするハンドロボットの制御方法。

【請求項2】

前記指体は、前記各関節を屈曲させた際の可動限界を有し、
前記第２ステップでは、前記触覚センサ手段が、前記可動限界による反力、又は前記指体が把持対象物に押圧させた際の反力を受けるのを感知する毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にすることを特徴とする請求項１記載のハンドロボットの制御方法。

【請求項3】

把持対象物の初期位置を検出する初期位置検出手段と、複数の前記指体が具備されたハンド部を移動するハンド移動機構とを備え、
前記第１ステップよりも前に、前記初期位置検出手段により把持対象物の初期位置を認識し、該初期位置に応じて前記ハンド移動機構を動作させて、前記ハンド部を、前記把持対象物を把持可能な位置に移動することを特徴とする請求項１又は２記載のハンドロボットの制御方法。

【請求項4】

前記第１ステップでは、前記指体における複数のモータを指根本側から順番に通電することにより、前記指体の関節を指根本側から順番に屈曲させてゆくことを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のハンドロボットの制御方法。

【請求項5】

前記第１ステップでは、前記指体における複数のモータを指先側から順番に通電することにより、前記指体の関節を指先側から順番に屈曲させてゆくことを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のハンドロボットの制御方法。

【請求項6】

前記指体に対する把持対象物の相対的な移動を検出する移動検出手段を備え、前記第４ステップの後、前記移動検出手段により把持対象物の移動があるか否かを判断し、移動がある場合にはその移動に応じて前記目標把持力を大きくなるように補正し、前記第３ステップに処理を戻すことを特徴とする請求項１〜５何れか１項記載のハンドロボットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、隣接する節部間の関節を屈曲・伸展させるようにしたハンドロボットの制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されるもののように、複数の指体を備えたハンドロボットがある。このハンドロボットは、各指体を構成する複数の節部（リンク）や、複数のギヤや減速機、モータ等を備え、前記モータを駆動することによって各指体を曲げたり伸ばしたりする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１５２５２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、前記従来技術では、図７に例示するように、複数の節部（リンク）を、隣接する節部間の関節で屈曲・伸展するように接続しており、関節毎に対応するように複数のモータが設けられる。
このような従来のハンドロボットでは、全ての関節のトルク（曲げ力）によって指先力を発生するように、前記複数のモータを適宜に選定する必要がある。そして、最大指先力は、前記複数のモータのうち、最小の曲げ力を発生するモータのトルクに依存する。
通常、指の根本側ほど必要とされる関節のトルク（曲げ力）が大きくなるため、機構が大型化し易い。
また、複数の指体によって把持対象物を把持した場合に、その把持状態を維持するには、前記複数のモータへの電力供給を継続する必要がある。
そこで、各関節に、モータ側からの駆動力を出力側に伝達可能で且つ出力側から力が加わった際にはロックする一方向動力伝達機構を設けて、前記モータの非通電状態で各関節をロックするようにしたハンドロボットが求められるが、特殊な機構になるため、良好な把持性能を得るためには、制御上の工夫を要する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

このような課題に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
複数の関節をそれぞれ屈曲及び伸展させる指体と、前記関節毎に設けられたモータと、該モータ毎に設けられモータ側から入力部に加わる動力を出力部に伝達可能で且つ出力側から前記出力部に力が加わった際には前記出力部をロックする一方向動力伝達機構と、前記出力部の動力によって対応する前記関節を屈曲及び伸展させる屈伸機構と、前記指体が把持対象物を把持した際に把持力が作用する部分に設けられた弾性部と、前記関節毎に設けられて該関節が屈曲した際の反力を受けるのを感知する触覚センサ手段とが具備されたハンドロボットの制御方法であって、前記指体の複数のモータを所定の順番で通電することにより、各モータに対応する前記関節を屈曲させる第１ステップと、前記触覚センサ手段による感知がある毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にする第２ステップと、全てのモータが非通電になったことを条件に、所定のモータを通電して該モータに対応する関節を屈曲させる第３ステップと、前記触覚センサ手段の検出値に基づく把持力が目標把持力になったことを条件に、前記所定のモータを含む全てのモータを非通電にして、全ての関節をロック状態にする第４ステップとを含むことを特徴とするハンドロボットの制御方法。

【発明の効果】

【0006】

本発明は、以上説明したように構成されているので、省電力で良好な把持性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】ハンドロボットの一例を示す構造図である。

【図2】ハンド部の一例を示す概略図である。

【図3】指体の要部構造図である。

【図4】本発明に係るハンドロボットの制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図5】指体の動作の一例を（I）〜（III）に順次に示す模式図である。

【図6】ハンドロボットの他例における指体を示す模式図である。

【図7】従来のロボットハンドにおける指体を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本実施の形態の第１の特徴は、複数の関節をそれぞれ屈曲及び伸展させる指体と、前記関節毎に設けられたモータと、該モータ毎に設けられモータ側から入力部に加わる動力を出力部に伝達可能で且つ出力側から前記出力部に力が加わった際には前記出力部をロックする一方向動力伝達機構と、前記出力部の動力によって対応する前記関節を屈曲及び伸展させる屈伸機構と、前記指体が把持対象物を把持した際に把持力が作用する部分に設けられた弾性部と、前記関節毎に設けられて該関節が屈曲した際の反力を受けるのを感知する触覚センサ手段とが具備されたハンドロボットの制御方法であって、前記指体の複数のモータを所定の順番で通電することにより、各モータに対応する前記関節を屈曲させる第１ステップと、前記触覚センサ手段による感知がある毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にする第２ステップと、全てのモータが非通電になったことを条件に、所定のモータを通電して該モータに対応する関節を屈曲させる第３ステップと、前記触覚センサ手段の検出値に基づく把持力が目標把持力になったことを条件に、前記所定のモータを含む全てのモータを非通電にして、全ての関節をロック状態にする第４ステップとを含む（図４のステップ３〜９参照）。
ここで、前記「一方向動力伝達機構」における一方向とは、前記入力部から前記出力部へ向かう動力伝達の方向を意味する。
また、前記「該関節が屈曲した際の反力」には、前記関節の屈曲により前記指体が把持対象物に押圧させた際の反力や、前記関節が可動限界まで屈曲した際の反力などを含む。
また、前記「所定のモータ」は、その数は限定されず、必要な把持力や把持対象物の形状等に応じて、単数又は複数とすることができる。

【0009】

第２の特徴として、前記指体は、前記各関節を屈曲させた際の可動限界を有し、前記第２ステップでは、前記触覚センサ手段が、前記可動限界による反力、又は前記指体が把持対象物に押圧させた際の反力を受けるのを感知する毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータを非通電にして該関節を前記一方向動力伝達機構によりロック状態にする。

【0010】

第３の特徴としては、把持対象物の初期位置を検出する初期位置検出手段と、複数の前記指体が具備されたハンド部を移動するハンド移動機構とを備え、前記第１ステップよりも前に、前記初期位置検出手段により把持対象物の初期位置を認識し、該初期位置に応じて前記ハンド移動機構を動作させて、前記ハンド部を、前記把持対象物を把持可能な位置に移動する（図１及び図４のステップ１〜２参照）。

【0011】

第４の特徴は、特にハンド部に比較して大きめの把持対象物を把持するのに好ましい態様として、前記第１ステップでは、前記指体における複数のモータを指根本側から順番に通電することにより、前記指体の関節を指根本側から順番に屈曲させてゆく（図５参照）。

【0012】

第５の特徴としては、特にハンド部に比較して小さめの把持対象物を把持するのに好ましい態様として、前記指体における複数のモータを指先側から順番に通電することにより、前記指体の関節を指先側から順番に屈曲させてゆく。

【0013】

第６の特徴としては、前記指体に対する把持対象物の相対的な移動を検出する移動検出手段を備え、前記第４ステップの後、前記移動検出手段により把持対象物の移動があるか否かを判断し、移動がある場合にはその移動に応じて前記目標把持力を大きくなるように補正し、前記第３ステップに処理を戻す（図４のステップ１１以降参照）。

【0014】

＜具体的実施態様＞
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るハンドロボットＡの一例を模式的に示している。
このハンドロボットＡは、基台１１上に固定された支持杆１２に、関節部１３を介して複数のアーム１４を屈曲伸展可能に接続してなるハンド移動機構１０と、このハンド移動機構１０の最先端側のアーム１４に接続されたハンド部２０と、これらハンド移動機構１０及びハンド部２０を制御する制御部３０と、把持対象物Ｘの初期位置や移動等を検出する把持対象物検出手段４０とを備える。

【0015】

複数のアーム１４は、図示しないモータ及びギヤ機構等により隣接するアーム間や、アーム１４と支持杆１２との間を屈曲・伸展させるように構成される。
これらのアーム１４のうち、その一部又は全部は、屈曲伸展運動の他、必要に応じて、長手方向を軸とした回転運動をするようにしてもよい。同様に、支持杆１２も、必要に応じて、長手方向を軸とした回転運動をするようにしてもよい。

【0016】

なお、ハンド移動機構１０は、ハンド部２０を目標とする位置まで移動する機構であれば図示例に限定されず、他例としては、関節部１３及びアーム１４の数が図示のものと異なる態様や、人腕型に構成された態様、図示しない周知のＸＹテーブルやリンク機構等を組み合わせた態様等とすることが可能である。

【0017】

上記ハンド移動機構１０における複数のアーム１４の最先端部には、ハンド部２０が接続される。このハンド部２０は、必要に応じて、アーム１４に対し屈曲伸展あるいは回転駆動するように設けられる。

【0018】

ハンド部２０は、複数の関節を屈曲及び伸展させる複数の指体２１と、これら指体２１を支持する掌部２２とから構成される。
ここで、関節とは、指体２１の根本と掌部２２が連結された部分、各指体２１において隣接する節部１，２同士が連結された部分を意味するものとする。

【0019】

指体２１は、物体の把持のために最低３本必要であり、本実施の形態の好まし態様では、把持操作性を向上するために４本設けている。
これら指体２１は、それぞれ、屈曲方向を掌部２２中央側へ向けるようにして掌部２２に連結されている。

【0020】

これら指体２１により３次元の任意の力を発生するには、図２に示すように、１指について、少なくとも能動な３つの回転軸ａ，ｂ，ｃを設けることが好ましい。
回転軸ａは、指体２１の最も根本側の関節に設けられ、隣接する指体２１を互いに近づける方向へ内転したり、その逆方向へ外転したりする。
回転軸ｂは、指体２１の最も根本側の関節に設けられ、指体２１を掌部２２中心側へ屈曲させたり、その逆方向へ伸展させたりする。
回転軸ｃは、指体２１の隣接する節部１，２間の関節に設けられ、節部１に相対し節部２を掌部２２中心側へ屈曲させたり、その逆方向へ伸展させたりする。

【0021】

各指体２１は、図２及び図３に例示するように、節部１，２内において、関節毎に、駆動源となるモータ２１ａと、モータ２１ａの回転力を調整して伝達する調速機構２１ｂと、一方向のみに動力を伝達する一方向動力伝達機構２１ｃと、一方向動力伝達機構２１ｃの動力によって対応する関節を屈曲及び伸展させる屈伸機構２１ｄと、当該指体２１が把持対象物Ｘを把持した際に把持力が作用する部分（図示例によれば指先側）に設けられた弾性部２１ｅとを具備している。

【0022】

隣接する節部１，２は、内部が中空の略筒状の部材であればよく、その一方に対し他方が回動するように接続されている。
これら節部１，２は、剛性材料から形成してもよいが、把持対象物Ｘを把持した際の密着性を向上する観点からは弾性材料（例えば、ゴムやエラストマー樹脂、その他の弾性樹脂材料等）から形成するのが好ましい。

【0023】

モータ２１ａは、出力軸を突出させた電動の回転式モータである。このモータ２１ａの具体例としては、回転角を制御するようにしたステッピングモータや、ＤＣブラシレスモータ等が挙げられる。

【0024】

調速機構２１ｂは、モータ２１ａの出力軸の回転を、予め設定された適宜な比率で減速し、一方向動力伝達機構２１ｃの入力部に伝達する機構であり、例えば、遊星歯車機構により構成される。
この調速機構２１ｂの他例としては、複数の歯車を適宜に組み合わせた機構や、直動ねじ機構、ハーモニックドライブ（登録商標）を用いた機構、これらの機構を適宜に組み合わせた機構等とすることも可能である。

【0025】

一方向動力伝達機構２１ｃは、モータ２１ａの出力軸から入力部に加わる双方向の回転力を出力部に伝達可能で且つ出力側から前記出力部に回転力が加わった際には前記出力部をロックする機構であり、前記出力部の回転力により、対応する関節（図３によれば節部１，２間）を屈曲させる。
この一方向動力伝達機構２１ｃには、例えば、再公表特許ＷＯ２０１３／１３３１６２号公報に開示される発明を用いることが可能である。
なお、一方向動力伝達機構２１ｃの他例としては、ウォームギア機構や、すべりねじ機構、あるいは、これらの機構を適宜に組み合わせた態様等とすることも可能である。

【0026】

屈伸機構２１ｄは、一方向動力伝達機構２１ｃの出力部の回転力により各関節を屈曲させる機構であり、図３に示す一例によれば、一方向動力伝達機構２１ｃの回転力により回転するギヤ２１ｄ１及び雄ネジ状部材２１ｄ２、雄ネジ状部材２１ｄ２に螺合されたナット状部材２１ｄ３、ナット状部材２１ｄ３に枢支されたリンク部材２１ｄ４、リンク部材２１ｄ４の進退により回動するパラレルリンク機構２１ｄ５等から構成される。
この屈伸機構２１ｄは、各関節を屈曲伸展させる機構であれば、図示例以外の周知の機構とすることが可能である。

【0027】

弾性部２１ｅは、指体２１の最先端側における指腹部寄りに配置され、屈伸機構２１ｄの先端側に枢支された受け部材２１ｆに固定されている。
この弾性体２１ｅは、例えば、ニトリルゴムや、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等、適宜な弾性を有し、且つ把持対象物Ｘを滑らせないように適宜な摩擦係数の材料が選定される。
この弾性体２１ｅは、指体２１全体のバックラッシュによる変位量と、指体２１全体において弾性体２１ｅよりも駆動源側の弾性変形の量とを加えた変化量よりも大きい必要最小限の弾性変形をするように、その弾性率が適宜に設定されている。

【0028】

なお、図示を省略するが、指体２１の最根本側と掌部２２の間には、上述したのと同様の機構により指体２１を回転軸ａ周りで屈曲及び伸展させる駆動機構や、指体２１を回転軸ｂ周りで内転及び外転させる周知の駆動機構が設けられ、これら各機構の駆動源であるモーターが制御部３０によって制御されている。

【0029】

制御部３０は、例えば、電源、モータドライバ等を含む制御回路、及びコンピュータ等によって構成され、記憶装置に記憶したプログラムに基づき、ハンド移動機構１０及びハンド部２０等の動作を制御する。

【0030】

この制御部３０は、モータ２１ａ毎に負荷電流に応じた信号を出力する電流センサ（図示せず）と協働することで、各指体２１の各関節が屈曲した際の反力を受けるのを感知する触覚センサ手段として機能する。
また、この制御部３０は、把持対象物検出手段４０から転送されるデータに基づき、把持対象物Ｘの初期位置を検出する初期位置検出手段として機能し、さらに、指体２１に対する把持対象物Ｘの相対的な移動を検出する移動検出手段としても機能する。

【0031】

把持対象物検出手段４０は、単数又は複数の撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）であり、把持対象物Ｘ及びハンド部２０等を撮像し、その位置座標や姿勢（角度）等のデータを制御部３０へ転送する。

【0032】

なお、この把持対象物検出手段４０の他例としては、赤外線センサや超音波センサ等の非接触センサを用いた態様や、ハンド部２０の掌部２２や、その他の部分に配置された態様とすることも可能である。

【0033】

次に、上記構成のハンドロボットＡの制御方法について、図４に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。
先ず、制御部３０は、把持対象物検出手段４０によって把持対象物Ｘの初期位置と、ハンド部２０の初期位置とを検出する（ステップ１）。そして、その検出値に応じてハンド移動機構１０を動作させて、ハンド部２０によって把持対象物Ｘを把持可能な相対的位置関係になるまで、ハンド部２０を移動する（ステップ２）。
なお、前記相対的位置関係は、予め計算又は実験等により求められ、制御部３０の記憶装置に記憶してある。

【0034】

次のステップ３では、各指体２１の複数のモータ２１ａを所定の順番で通電することにより、各モータ２１ａに対応する関節を屈曲させる。
なお、指体２１は、複数又は全部を動作させることが好ましいが、例えば、一本の指体２１のみを動作させる態様とすることも可能であり、この場合、この一本指体２１と、他の動作しない指体２１との間に把持対象物Ｘを把持することになる。

【0035】

前記順番については、図５（I）〜（III）に例示する態様によれば、各指体２１における関節毎の複数のモータ２１ａを指根本側から順番に通電することにより、この指体２１の関節を指根本側から順番に屈曲させてゆく。

【0036】

ステップ４では、同指体２１におけるモータ２１ａ毎に、触覚センサ手段による感知があるのを待ち、感知がある場合には次のステップ５へ処理を進める。
詳細に説明すれば、制御部３０は、同指体２１におけるモータ２１ａ毎に、モータ２１ａの負荷電流を電流センサによって監視しており、該負荷電流に特定の変化がある場合（例えば負荷電流が所定の閾値を超えた場合等）に、前記触覚センサ手段による感知があったものとみなし、次のステップ５へ処理を進める。ここで、前記「負荷電流に特定の変化がある場合」の状態には、モータ２１ａに対応する関節の先側の節部２（又は１）が把持対象物Ｘの外表面に押圧された状態や、該関節が可動限界まで屈曲した状態等を含む。

【0037】

ステップ５では、ステップ４にて触覚センサ手段による感知がある毎に、その感知のあった触覚センサ手段に対応する関節のモータ２１ａを非通電にして、該関節を一方向動力伝達機構２１ｃによりロック状態にする。

【0038】

ステップ３〜５について、図示例に基づいてより具体的に説明すれば、先ず、指体２１の最も根本側のモータ２１ａを駆動させることで、節部１を屈曲方向へ回動させる。そして、節部１が把持対象物Ｘに当接して、節部１の根本側の関節に対応する触覚センサ手段による感知があった場合には、この感知に応じて、モータ２１ａを非通電にし、節部１の根本側の関節を、該関節に対応する一方向動力伝達機構２１ｃによってロック状態にする（図５（I）〜（II）参照）。
次に、指根本側から２番目のモータ２１ａを駆動させることで、節部２を屈曲方向へ回動する。そして、節部２が把持対象物Ｘに当接して、節部１，２間の関節に対応する触覚センサ手段による感知があった場合には、この感知に応じて、モータ２１ａを非通電にし、節部１，２間の関節を、該関節に対応する一方向動力伝達機構２１ｃによってロック状態にする（図５（II）〜（III）参照）。

【0039】

これらの動作の後、制御部３０は、全てのモータ２１ａが非通電になったか否かを判断し（ステップ６）、全て非通電であれば次のステップ７へ処理を進め、そうでなければ、ステップ４へ処理を戻す。
なお、全てのモータ２１ａが非通電になることにより、全ての関節が同時にロック状態になる時間は、１秒未満の極短い時間とする。

【0040】

次に、ステップ７では、所定のモータ２１ａを通電して、該モータに対応する関節を屈曲させながら、処理を次のステップ８へ移行する。
ここで、前記所定のモータ２１ａは、把持対象物Ｘの形状や、弾性等に応じて予め決められた位置のモータとすればよい。
なお、前記所定のモータ２１ａは、複数のモータ２１ａのうちの一つに限定されるものでなく、複数のモータ２１ａのうちの一部や全部とすることが可能である。

【0041】

次に、制御部３０は、前記所定のモータ２１ａに対応する前記触覚センサ手段の検出値に基づき、把持力を算出し、この把持力が目標把持力になるのを待つ（ステップ８）。
そして、制御部３０は、前記把持力が目標把持力になったら、前記所定のモータ２１ａを含む全てのモータ２１ａを非通電にして、全ての関節をロックする（ステップ９）。
上記ステップにおいて、前記把持力が目標把持力になるまでの指体２１の把持動作は、モータ２１ａをＰＩＤ制御することにより、素早く且つ高精度に行われる。

【0042】

次のステップ１０では、ハンドロボットＡの動作を終了する終了指令があるか否かを判断し、終了指令がある場合には当該フローチャートの全ての処理を終了し、そうでなければ、ステップ１１へ処理を進める。

【0043】

ここで、前記終了指令は、例えば、ハンドロボットＡの外部から制御部３０に入力される信号や、図示しない終了ボタンの操作に応じて制御部３０に入力される信号等とすることができる。
また、前記終了指令の他例としては、前記ステップ９の後に経過時間が所定時間に達したことを条件に自動的に発せられた信号や、後述するステップ１１以降の処理が所定回数行われたことを条件に自動的に発せられる信号などとすることも可能である。

【0044】

次のステップ１１では、制御部３０が、把持対象物検出手段４０を用いて、ハンド部２０に相対する把持対象物Ｘの移動（位置変化）を検出する。
ここで、前記「移動」は、具体的には、把持対象物Ｘの移動量（位置変化量）や移動速度等とすることが可能である。この「移動」は、ハンド部２０が把持対象物Ｘを把持し前記ステップ９により全ての関節をロックした後に、把持対象物検出手段４０によって検出される把持対象物Ｘの位置座標や姿勢（角度）の変化に基づき、制御部３０によって算出される。

【0045】

次のステップ１２では、前記移動があったか否かを判断し、前記移動があった場合にはステップ１３へ処理を移行し、そうでなければ当該フローチャートによる処理を終了する。

【0046】

ステップ１３では、前記移動に応じて、前記目標把持力（ステップ８参照）を大きくなるように補正し、処理をステップ６へ戻す。
この際の補正は、例えば、把持対象物Ｘの重力方向への移動が検出された場合に、その移動量又は移動速度に応じて前記目標保持力を大きくする。
また、例えば、把持対象物Ｘの姿勢変化（回転）が検出された場合に、その回転量又は角速度に応じて前記目標保持力を大きくする。
また、把持対象物Ｘの移動方向が、例えば、掌部２２側へ向かう方向等、落下可能性の少ない特定方向である場合には、前記補正を行わないようにする。

【0047】

なお、フローチャートを省略するが、把持対象物検出手段４０の検出値に基づく把持対象物Ｘの移動方向や移動角度等に応じて、指体２１を回転軸ａにて内転又は外転させ、その後に、前記ステップ６へ処理を戻し、ハンド部２０による把持対象物Ｘの把持を再実行するようにしてもよい。

【0048】

よって、上記構成のハンドロボットＡによれば、指体２１を根本側の関節から順番に屈曲させて、把持対象物Ｘを包み込むように把持するため、把持動作によって把持対象物Ｘに局部的な強い刺激が加わるようなことを防ぐとともに、ソフトで確実な把持動作を期待することができる。
しかも、一旦把持された把持対象物Ｘが、自重や振動、他の物体との当接等により、最初の把持位置から移動した場合でも、その移動が継続することのないように、指体２１を再動作させて、把持対象物Ｘをより強く把持することができる。
その上、ハンド部２０により把持対象物Ｘを把持した後は、モータ２１ａを非通電にするため、消費電力を低減することができる。

【0049】

また、従来技術のように、指体の根本側に行くにしたがってモータトルクを大きくする必要がないので、各指体２１及びハンド部２０全体を小型化することができる。
例えば、図６に例示する指体２１’のように、一番指先側の関節に最もトルクが大きいモータＭ４を設け、他の関節には、略同等のトルクのモータＭ３．Ｍ２，Ｍ１を設け、これらモータにそれぞれ一方向動力伝達機構２１ｃを具備した態様とすることも可能である。
この指体２１’によれば、指根本側のモータＭ３．Ｍ２，Ｍ１を屈曲させた後、比較的制御領域の大きいモータＭ４を高精度に制御して動作させることができ、上記ステップ７以降の制御をきめ細かに行うことができる。

【0050】

＜他の変形例＞
なお、上記実施態様によれば、弾性部２１ｅを指体２１の最先端側に単数設けたが、この弾性部２１ｅは、掌部２２から指体２１最先端部までの間で指体２１が把持対象物Ｘを把持した際に把持力が作用する部分に設ければよく、他例としては、隣接する節部１，２間の関節に設けた態様、節部２と掌部２２の間の関節に設けた態様、指体２１の先端部以外の動力伝達経路中に設けた態様、複数箇所に弾性部２１ｅを設けた態様等とすることが可能である。
さらに、他例としては、指体２１の機構や節部１，２等の弾性のみを弾性部とし、弾性材料からなる弾性部２１ｅを省いた態様とすることも可能である。

【0051】

また、上記実施態様によれば、特にハンド部２０に比較して大きめの把持対象物Ｘを包み込むように把持するのに好ましい態様として、指体２１における複数のモータ２１ａを指根本側から順番に通電するようにしたが、把持対象物Ｘの大きさや形状等に応じて前記順番を適宜に変更することが可能である。
例えば、特にハンド部２０に比較して小さめの把持対象物Ｘを把持するのに好ましい態様としては、各指体２１における複数のモータ２１ａを指先側から指根本側に順番に通電することにより、各指体２１の関節を指先側から指根本側にかけて順番に屈曲させてゆく。
さらに他例としては、複数のモータ２１ａを、予め設定された前記以外の順番で通電するようにした態様等とすることも可能である。

【0052】

また、上記実施態様において、触覚センサ手段は、モータ２１ａの負荷電流から屈曲時の反力を感知する態様としたが、この触覚センサの他例としては、モータ２１ａの負荷電流を検知するものではなく、別体のトルクセンサによりモータ２１ａの負荷トルクを測定して屈曲時の反力を感知する態様とすることも可能である。
さらに、触覚センサ手段の他例としては、圧力センサ、ひずみゲージ、角度センサ、触覚センサ、又は力覚センサなどを用いた態様とすることも可能であり、例えば、各節部１（又は２）の指腹部側の表面に、把持対象物Ｘに対し押圧されたことを感知する周知の触覚センサを設けた態様等とすることが可能である。

【0053】

また、上記実施態様によれば、把持対象物検出手段４０を用いてハンド部２０に対する把持対象物Ｘの移動を検出する構成としたが、他例としては、ハンド部２０における掌部２２や指腹部の接触圧力を触覚センサにより検出し、その接触圧力分布に応じて、把持対象物Ｘの移動を認識する態様とすることも可能である。
さらに、他例としては、ハンド部２０とアーム１４の接続部分や指体２１等の動力伝達経路中の力やモーメントを、トルクセンサや負荷電流値等から検出し、その検出値に基づき把持対象物Ｘの移動を認識する態様とすることも可能である。

【0054】

また、本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0055】

１，２：節部
１０：ハンド移動機構
２０：ハンド部
２１：指体
２１ａ：モータ
２１ｂ：調速機構
２１ｃ：一方向動力伝達機構
２１ｄ：屈伸機構
２２：掌部
３０：制御部
４０：把持対象物検出手段
ａ，ｂ，ｃ：回転軸
Ａ：ハンドロボット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】