特開 2023-117226 多指エンドエフェクタ及び多指エンドエフェクタの教示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023117226

(43)【公開日】2023-08-23

(54)【発明の名称】多指エンドエフェクタ及び多指エンドエフェクタの教示装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/10 20060101AFI20230816BHJP

   G05B 19/42 20060101ALI20230816BHJP

   B25J 9/22 20060101ALN20230816BHJP

【ＦＩ】

B25J15/10

G05B19/42 H

B25J9/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022019822

(22)【出願日】2022-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100091524

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 充夫

(72)【発明者】

【氏名】阿部 成孝

【テーマコード（参考）】

3C269

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C269AB33

3C269BB03

3C269BB09

3C269JJ09

3C269JJ20

3C269MN09

3C269MN14

3C269MN16

3C269MN17

3C269MN26

3C269SA04

3C269SA14

3C269SA33

3C707DS02

3C707ES04

3C707ES08

3C707EV11

3C707HS27

3C707JT10

3C707KS11

3C707KS21

3C707KS33

3C707KT01

3C707KT06

3C707KV08

3C707KW03

3C707KX08

3C707LS05

3C707LV06

3C707MT01

(57)【要約】

【課題】対象物の大小に関わらず対象物を人が行う把持動作のように安定して把持し、精密な作業を実現し得る多指エンドエフェクタ及びその教示装置を提供する。
【解決手段】対象物を把持する第１指１ａ、第２指１ｂ、第３指１ｃを備え、各指は１自由度の回転軸と駆動部とを有する二つ以上の関節を備え、対象物と接触する各指先端の把持部３は、掌側に面する第一の接触面３２ａと、それと接する第二の接触面３２ｂと、第一及び第二の接触面を挟むように接する第三の接触面３２ｃ及び第四の接触面３２ｄと、第一の接触面に垂直な第五の接触面３２ｅを備え、各接触面は曲面３４ａ～３４ｄで接続され、第１指のフランジに最も近い回転軸は第１指の指先端に最も近い関節を伸ばした状態で第１指全体を対象物との第一の接触面を掌側に向けた姿勢で円錐状に回転させる回転軸を構成し、第２指のフランジに最も近い回転軸を回転中心として、第２指を第３指に対してＶ字状に角度を変化させる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を把持して所定の位置へ移動させるロボットアームの先端に取付けられる多指エンドエフェクタであって、
前記多指エンドエフェクタは前記ロボットアームの先端のフランジ面に固定されており、
前記多指エンドエフェクタは、前記対象物を把持するための第１指と、第２指と、第３指とを備え、
前記各指は、前記対象物と接触する各指先端の把持部を所定の位置に移動させるための二つ以上の関節を備え、
前記各関節は、それぞれ、１自由度の回転軸であるとともに、前記回転軸を正逆回転駆動しかつそれぞれに独立した駆動部を備え、
前記対象物と接触する各指先端の前記把持部は、各指先端に最も近い関節の回転軸を含む平面に平行かつ前記多指エンドエフェクタの掌側に面する第一の接触面と、前記指先端に向かい前記指先端の厚みが減少する角度に傾斜して前記第一の接触面と接する第二の接触面と、前記第一の接触面及び前記第二の接触面を挟むように鈍角に傾斜して接する第三の接触面及び第四の接触面と、各指先端に最も近い関節の回転軸を含む平面に平行かつ前記第一の接触面に垂直な第五の接触面とを備えるとともに、互いに隣接する前記接触面の境界部分は、エッジが存在しないように曲面で接続されており、
前記各関節のそれぞれの１自由度の前記回転軸のうち前記第１指の前記フランジ面に最も近い回転軸は、前記第１指の前記指先端に最も近い関節を伸ばした状態で前記第１指の全体を前記第１指の前記対象物との前記第一の接触面を前記掌側に向けた姿勢で円錐状に回転させる回転軸を構成し、
前記各関節のそれぞれの１自由度の前記回転軸のうち前記第２指の前記フランジ面に最も近い回転軸を回転中心として、前記第２指を前記第３指に対して、Ｖ字状に角度を変化させる多指エンドエフェクタ。

【請求項2】

前記第１指は、先端側からフランジ面側に向けて、前記関節として第１関節と第２関節と第３関節とを有し、
前記第１関節は前記把持部を有し、
前記回転軸として、前記第１関節の回転軸と前記第２関節の回転軸とは平行であり、前記第３関節の回転軸は、前記第１指の全体を円錐状に回転させる前記回転軸であって、前記第１関節の回転軸と前記第２関節の回転軸とに対して直交し、
前記第２指は、先端側からフランジ面側に向けて、前記関節として第４関節と第５関節と第６関節とを有し、
前記第４関節は前記把持部を有し、
前記回転軸として、前記第４関節の回転軸と前記第５関節の回転軸とは平行であり、前記第６関節の回転軸は、前記第２指を前記第３指に対してＶ字状に角度を変化させるときの前記回転中心となる前記回転軸であって、前記第４関節の回転軸と前記第５関節の回転軸とに対して傾斜して配置され、
前記第３指は、先端側からフランジ面側に向けて、前記関節として第７関節と第８関節とを有し、
前記第７関節は前記把持部を有し、
前記回転軸として、前記第７関節の回転軸と前記第８関節の回転軸とは平行であり、
前記第８関節の前記回転軸を駆動する駆動部と前記第６関節の前記回転軸を駆動する駆動部とは連結されている、請求項１に記載の多指エンドエフェクタ。

【請求項3】

少なくとも１つの指に前記対象物に接触する先端部と先端側の前記駆動部との間に、前記第一の接触面から前記第五の接触面に加わる外力を計測する力覚センサを備える、請求項１又は２に記載の多指エンドエフェクタ。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載の多指エンドエフェクタに動作を教示する多指エンドエフェクタの教示装置であって、
前記教示装置は前記多指エンドエフェクタと同数の指を備え、
前記指の各関節の数は前記多指エンドエフェクタの各関節と同じ数であり、
前記指の各関節間の長さが前記多指エンドエフェクタと同じ長さである多指エンドエフェクタの教示装置。

【請求項5】

各指部先端に、指先を載置する載置部及び着脱可能に指先を拘束する拘束部を備える、請求項４に記載の多指エンドエフェクタの教示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも３つの把持指を備え、各把持指の把持面を介して対象物を把持し、対象物を操作する多指エンドエフェクタ及び多指エンドエフェクタの教示装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

協働ロボットを含む産業用ロボットの把持手段を構成するエンドエフェクタとして、様々な形状のロボットハンド（以下単に「ハンド」という場合がある）が用いられている。この種のロボットハンドには、一般に、掌部に設けられた複数の把持指を備えた多指ハンドがある。この種の多指ハンドは、少なくとも１本の変位可能な把持指を動作させる駆動部を有し、制御装置によって駆動部を制御し、把持指を開閉させ、対象物を把持、ないし開放する構成である。

【0003】

ハンド構造としては、特許文献１に示す２つの多関節指と１つの単関節指とを有するハンドがある。そのハンドにおいて、一つの駆動アクチュエータからの駆動力により把持動作に関する異なるモードを実現することで、多様な把持動作の要求と簡素な構造との両立を図っている。

【0004】

図１９では、第１多関節指５００ａ及び第２多関節指５００ｂと、第１多関節指５００ａ及び第２多関節指５００ｂとともに接続部５０１を中心に回転する単関節指５００ｃとを備えるハンドであって、駆動アクチュエータ５０２から駆動力が付与されると、第１多関節指５００ａ及び第２多関節指５００ｂが取付部材５０３との接続部５０１を介して各指全体が同じ方向に回転する第１モードと、第１多関節指５００ａに含まれる第１所定指部５０４及び第２多関節指５００ｂに含まれる第２所定指部５０５の第１モードでの回転が阻止された場合に、第１多関節指５００ａに含まれる第１所定指部５０４以外の指部が第１所定指部５０４に対して回転し、且つ、第２多関節指５００ｂに含まれる第２所定指部５０５以外の指部が第２所定指部５０５に対して回転する第２モードが実行される。すなわち、第１モードでは指の先端部同士によって把持対象物をつまむ動作を行い、第２モードでは指部が、把持対象物を巻き込むように回転していき、巻き込み把持動作を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－１１２６５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前記従来の構成では、必ず３点で把持対象物に接触しなければ安定した把持ができない。つまり、指先同士が合わさる構造になっていないため、指の幅より小さい対象物の把持ができない。また、把持対象物を巻き込み、握り込むような把持動作では、位置合わせが必要な緻密な把持動作を実現することは困難である。つまり、簡素化しすぎたハンドは、電子機器組立作業のように小さい対象物をつまみ動作を用いて把持を行い、ロボットにハンドリングさせるような用途には適用できないという課題を有している。

【0007】

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、対象物の大小に関わらず対象物を安定して把持し、人が行うような精密な作業を実現し得る、多指エンドエフェクタ及び多指エンドエフェクタの教示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる多指エンドエフェクタは、対象物を把持して所定の位置へ移動させるロボットアームの先端に取付けられる多指エンドエフェクタであって、
前記多指エンドエフェクタは前記ロボットアームの先端のフランジ面に固定されており、
前記多指エンドエフェクタは、前記対象物を把持するための第１指と、第２指と、第３指とを備え、
前記各指は、前記対象物と接触する各指先端の把持部を所定の位置に移動させるための二つ以上の関節を備え、
前記各関節は、それぞれ、１自由度の回転軸であるとともに、前記回転軸を正逆回転駆動しかつそれぞれに独立した駆動部を備え、
前記対象物と接触する各指先端の前記把持部は、各指先端に最も近い関節の回転軸を含む平面に平行かつ前記多指エンドエフェクタの掌側に面する第一の接触面と、前記指先端に向かい前記指先端の厚みが減少する角度に傾斜して前記第一の接触面と接する第二の接触面と、前記第一の接触面及び前記第二の接触面を挟むように鈍角に傾斜して接する第三の接触面及び第四の接触面と、各指先端に最も近い関節の回転軸を含む平面に平行かつ前記第一の接触面に垂直な第五の接触面とを備えるとともに、互いに隣接する前記接触面の境界部分は、エッジが存在しないように曲面で接続されており、
前記各関節のそれぞれの１自由度の前記回転軸のうち前記第１指の前記フランジ面に最も近い回転軸は、前記第１指の前記指先端に最も近い関節を伸ばした状態で前記第１指の全体を前記第１指の前記対象物との前記第一の接触面を前記掌側に向けた姿勢で円錐状に回転させる回転軸を構成し、
前記各関節のそれぞれの１自由度の前記回転軸のうち前記第２指の前記フランジ面に最も近い回転軸を回転中心として、前記第２指を前記第３指に対して、Ｖ字状に角度を変化させる。

【0009】

また、本発明の別の態様にかかる多指エンドエフェクタの教示装置は、前記多指エンドエフェクタに動作を教示する多指エンドエフェクタの教示装置であって、
前記教示装置は前記多指エンドエフェクタと同数の指を備え、
前記指の各関節の数は前記多指エンドエフェクタの各関節と同じ数であり、
前記指の各関節間の長さが前記多指エンドエフェクタと同じ長さである。

【発明の効果】

【0010】

以上のように、本発明の前記態様によれば、対象物の大小に関わらず、対象物を人が指で行う把持動作のように安定して把持し、精密な作業を実現し得る多指エンドエフェクタ及び多指エンドエフェクタの教示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態におけるハンドの斜視図

【図2】本発明の実施の形態におけるハンドの平面図

【図3】本発明の実施の形態におけるハンドの側面図

【図4】図２における第３指の把持部のＡ－Ａ線の拡大断面図

【図5A】把持部形状及び６軸力覚センサの取付状態を表す図

【図5B】把持部の把持部ゴム材の形状を表す図

【図6A】本発明の実施の形態におけるハンドの動作状態を表す図

【図6B】本発明の実施の形態におけるハンドの動作状態を表す図

【図6C】本発明の実施の形態におけるハンドの動作状態を表す図

【図7】本発明の実施の形態における教示装置の斜視図

【図8】本発明の実施の形態における教示装置の平面図

【図9】本発明の実施の形態における教示装置の側面図

【図10】図８における回転部のＢ－Ｂ線の拡大断面図

【図11】図８における把持部のＣ－Ｃ線の拡大断面図

【図12】本発明の実施の形態におけるシステム構成を示す図

【図13】本発明の実施の形態における教示装置による小型の把持対象物の把持状態を示す図

【図14】本発明の実施の形態における教示装置による小型の把持対象物の把持状態の測定値を示す図

【図15】本発明の実施の形態におけるハンドによる小型の把持対象物の把持状態を示す図

【図16】本発明の実施の形態における教示装置による大型の把持対象物の把持状態を示す図

【図17】本発明の実施の形態における教示装置による大型の把持対象物の把持状態の測定値を示す図

【図18】本発明の実施の形態におけるハンドによる大型の把持対象物の把持状態を示す図

【図19】従来のハンドの斜視図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、及び、それらの相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0013】

＜ハンドの構成＞
図１は、本発明の実施の形態におけるロボット、例えば協働ロボットを含む産業用ロボットの把持手段を構成するエンドエフェクタの一例としてのハンドの斜視図である。そして、図２はハンドの平面図、図３はハンドの側面図である。各指の詳細な構造は、後述する。なお、以下の説明において、第１指１ａ、第２指１ｂ、第３指１ｃが把持部３ａ～３ｃを把持対象物を把持する方向すなわちハンドの掌側の方向を内側、その反対となるハンドの手の甲の方向を外側ということとする。把持対象物としては、例えば、電子機機器組立工程においては、電子基板又はカバーなどの部品、又は、コネクタを備えた配線等が挙げられる。

【0014】

ハンドは、ロボットアームとの接続部から延在し、かつ、それぞれ二つ以上の関節とそれぞれ独立した駆動部とを有する、第１指１ａ、第２指１ｂ、第３指１ｃとを備え、第１指１ａ、第２指１ｂ、第３指１ｃとの先端に、対象物を把持する把持部３ａ～３ｃを備えている。

【0015】

図１及び図２において、平板状の第１取付部材１０は、第１指１ａの平板状の第２取付部材１１及び第２指１ｂ及び第３指１ｃの平板状の第３取付部材１２と、互いに直交するように組み合わせて、ロボットアームとの接続部を構成している。第１取付部材１０に設けた複数のザグリ穴１０ａを介して図示しないロボットアーム先端のフランジ面に固定されている。第１指１ａ及び第２指１ｂ及び第３指１ｃは、第１取付部材１０の平面に対して傾斜した方向に延びるように配置されている。

【0016】

ハンドの各指は、対象物と接触する各指先端の把持部３ａ～３ｃを所定の位置に移動させるための二つ以上の関節を備えている。また、各関節は、それぞれ、１自由度の回転軸であるとともに、それぞれに独立した駆動部２ａ～２ｈを備えている。これについて、以下、各指について詳しく説明する。

【0017】

ハンドの第１指１ａは、３つの関節となる第１～第３回転軸７２ａ，７２ｂ，７２ｃを有する第１～第３駆動部２ａ，２ｂ，２ｃをＬ字状に連結して備えている。

【0018】

第１駆動部２ａは、第１指１ａの先端の第１把持部３ａに最も近い位置に配置されたモータなどの駆動部である。Ｃ字状の第１連結部４ａの両端を第１駆動部２ａの第１回転軸７２ａに固定するとともに、第１連結部４ａの先端面に第１把持部３ａを固定している。第１回転軸７２ａは第１指１ａの第１関節の回転軸である。よって、第１駆動部２ａを駆動して第１回転軸７２ａを正逆回転することにより、第１連結部４ａを介して第１把持部３ａを内側及び外側に移動させる。

【0019】

第２駆動部２ｂは、第１駆動部２ａよりも第１取付部材１０側に配置されたモータなどの駆動部である。一対の屈曲板状の第２連結部４ｂの先端部間に第１回転軸７２ａを除く第１駆動部２ａを挟み込んで固定するとともに、一対の屈曲板状の第２連結部４ｂの基端部を第２駆動部２ｂの第２回転軸７２ｂに固定している。第１回転軸７２ａと第２回転軸７２ｂとは平行である。第２回転軸７２ｂは第１指１ａの第２関節の回転軸である。よって、第２駆動部２ｂを駆動して第２回転軸７２ｂを正逆回転することにより、第２連結部４ｂを介して第１駆動部２ａ及び第１把持部３ａを一体的に内側及び外側に移動させる。

【0020】

第３駆動部２ｃは、第２駆動部２ｂよりも第１取付部材１０側にあり、第２取付部材１１に固定されているモータなどの駆動部である。一対の細長い板状の第３補助連結部８４ｃ１の先端部間に第２回転軸７２ｂを除く第２駆動部２ｂを挟んで固定するとともに、一対の第３補助連結部８４ｃ１の基端部間にＴ字状の補助連結部８４ｃ２の頭部を固定し、Ｔ字状の補助連結部８４ｃ２の脚部の基端部をＣ字状の補助連結部８４ｃ３の先端面に面沿いに固定している。Ｃ字状の補助連結部８４ｃ３の両端は第３駆動部２ｃの第３回転軸７２ｃに固定している。一対の細長い板状の第３補助連結部８４ｃ１とＴ字状の補助連結部８４ｃ２とＣ字状の補助連結部８４ｃ３とにより第３連結部４ｃを構成している。第３回転軸７２ｃは第１回転軸７２ａと第２回転軸７２ｂとに対して直交して配置されている。第３回転軸７２ｃは第１指１ａの第３関節の回転軸である。よって、第３駆動部２ｃを駆動して第３回転軸７２ｃを正逆回転することにより、第３連結部４ｃを介して第２駆動部２ｂ及び第２把持部３ｂを内側及び外側に移動させる。

【0021】

ハンドの第２指１ｂは、３つの関節となる第４～第６回転軸７２ｄ，７２ｅ，７２ｆを有する第４～第６駆動部２ｄ，２ｅ，２ｆを直列的に連結して備えている。

【0022】

第４駆動部２ｄは、第２把持部３ｂに最も近い位置に配置されたモータなどの駆動部である。Ｃ字状の第４連結部４ｄの両端を第４駆動部２ｄの第４回転軸７２ｄに固定するとともに、第４連結部４ｄの先端面に第２把持部３ｂを固定している。第４回転軸７２ｄは第２指１ｂの第４関節の回転軸である。よって、第４駆動部２ｄを駆動して第４回転軸７２ｄを正逆回転することにより、第４連結部４ｄを介して第２把持部３ｂを内側及び外側に移動させる。

【0023】

第５駆動部２ｅは、第４駆動部２ｄよりも第１取付部材１０側に配置されたモータなどの駆動部である。一対の屈曲板状の第５連結部４ｅの先端部間に第４回転軸７２ｄを除く第４駆動部２ｄを挟み込んで固定するとともに、一対の屈曲板状の第５連結部４ｅの基端部を第５駆動部２ｅの第５回転軸７２ｅに固定している。第４回転軸７２ｄと第５回転軸７２ｅとは平行である。第５回転軸７２ｅは第２指１ｂの第５関節の回転軸である。よって、第５駆動部２ｅを駆動して第５回転軸７２ｅを正逆回転することにより、第５連結部４ｅを介して第４駆動部２ｄ及び第２把持部３ｂを一体的に内側及び外側に移動させる。

【0024】

第６駆動部２ｆは、第５駆動部２ｅよりも第１取付部材１０側にあり、第３取付部材１２に固定されたモータなどの駆動部である。第５回転軸７２ｅを除く第５駆動部２ｅの周囲を囲んで固定された枠状の第６補助連結部７４ｆ１には、第１取付部材１０側に向けて延びるように固定された細長い板状の第６補助連結部７４ｆ２の先端が固定されている。第６補助連結部７４ｆ２の基端はＣ字状の第６補助連結部７４ｆ３の先端面に面沿いに固定されている。Ｃ字状の第６補助連結部７４ｆ３の基端部を第６駆動部２ｆの第６回転軸７２ｆに固定している。第６補助連結部７４ｆ１と第６補助連結部７４ｆ２と第６補助連結部７４ｆ３とで第６連結部４ｆを構成している。第６回転軸７２ｆは第４回転軸７２ｄと第５回転軸７２ｅとは直交している。第６回転軸７２ｆは第２指１ｂの第６関節の回転軸である。よって、第６駆動部２ｆを駆動して第６回転軸７２ｆを正逆回転することにより、第６連結部４ｆを介して第５駆動部２ｅ及び第３把持部３ｃを一体的に第１指１ａと第３指１ｃとの間で左右に移動させる。なお、第６回転軸７２ｆは、第７回転軸７２ｇと第８回転軸７２ｈとも直交しているとともに、第３回転軸７２ｃに対して傾斜して配置されている。

【0025】

ハンドの第３指１ｃは、２つの関節となる第７～第８回転軸７２ｇ，７２ｈを有する第７～第８駆動部２ｇ，２ｈを直列的に連結して備えている。

【0026】

第７駆動部２ｇは、第３把持部３ｃに最も近い位置に配置されたモータなどの駆動部である。Ｃ字状の第７連結部４ｇの両端を第７駆動部２ｇの第７回転軸７２ｇに固定するとともに、第７連結部４ｇの先端面に第３把持部３ｃを固定している。第７回転軸７２ｇは第３指１ｃの第７関節の回転軸である。よって、第７駆動部２ｇを駆動して第７回転軸７２ｇを正逆回転することにより、第７連結部４ｇを介して第３把持部３ｃを内側及び外側に移動させる。

【0027】

第８駆動部２ｈは、第７駆動部２ｇよりも第１取付部材１０側に配置されたモータなどの駆動部である。一対の屈曲板状の第８連結部４ｈの先端部間に第７回転軸７２ｇを除く第７駆動部２ｇを挟み込んで固定するとともに、一対の屈曲板状の第８連結部４ｈの基端部を第８駆動部２ｈの第８回転軸７２ｈに固定している。第７回転軸７２ｇと第８回転軸７２ｈとは平行である。第７回転軸７２ｇと第８回転軸７２ｈとは第６回転軸７２ｆに直交している。第８回転軸７２ｈは第３指１ｃの第８関節の回転軸である。よって、第８駆動部２ｈを駆動して第８回転軸７２ｈを正逆回転することにより、第８連結部４ｈを介して第７駆動部２ｇ及び第３把持部３ｃを一体的に内側及び外側に移動させる。

【0028】

一対の板状の第９補助連結部７４ｉ１の先端部間に第８回転軸７２ｈを除く第８駆動部２ｈを挟み込んで固定するとともに、一対の板状の第９補助連結部７４ｉ１の基端部をＣ字状の第９補助連結部７４ｉ２の先端部に固定し、第９補助連結部７４ｉ２の基端部を第６回転軸７２ｆを除く第６駆動部２ｆに固定している。第９補助連結部７４ｉ１と第９補助連結部７４ｉ２とで第９連結部４ｉ構成している。

【0029】

次に、図４を用いて、第１把持部３ａ～第３把持部３ｃの代表例として第３把持部３ｃについて詳細を述べる。図４は、図２における第３指１ｃの第３把持部３ｃ近傍のＡ－Ａ断面図である。

【0030】

少なくとも１つの指、例えば第３指１ｃの第３把持部３ｃには、対象物に接触する先端部と先端側の第７駆動部２ｇとの間に、第１把持部平面３２ａから第５把持部平面３２ｅに加わる外力を計測する力覚センサ５１を備えている。この実施形態では、第１把持部３ａ～第３ｆ把持部３ｃにそれぞれ力覚センサ５１を備えている。

【0031】

第３把持部３ｃは、一例として、金属素材からなる把持部基材３１と把持部ゴム材３２とからなる。

【0032】

第３把持部３ｃの把持部基材３１は、６軸力覚センサ５１の下端に、図示しないボルトで締結されている。６軸力覚センサ５１は、その上端が、金属素材からなる把持部支持部材６に、ボルト６ａにより締結されている。なお、把持部基材３１及び把持部支持部材６は、それぞれ、６軸力覚センサ５１の感度の観点より、縦弾性係数が高い鉄もしくはステンレスなどの金属を使用することが望ましい。６軸力覚センサ５１は、フレキ配線５２を介してセンサ基板５３に接続されている。カバー７は、フレキ配線５２とセンサ基板５３とを保護するカバーである。また、把持部支持部材６は第７連結部４ｇの先端部に接続されている。

【0033】

さらに、図５Ａ及び図５Ｂを用いて６軸力覚センサ５１の取付状態について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは第３把持部３ｃの形状及び６軸力覚センサ５１の取付状態を表す図である。６軸力覚センサ５１は、第３把持部３ｃの把持部基材３１を掘り込むように凹部３１ｆを形成した凹部底面の取付面３１ａに固定されている。把持部ゴム材３２は、把持部基材３１の表面に形成されたゴム層である。すなわち、把持部ゴム材３２は、６軸力覚センサ５１を取り囲むように把持対象物との接触面を構成している。

【0034】

この構成により、把持部ゴム材３２を介在するだけで、６軸力覚センサ５１と把持対象物との距離を極力短くすることが可能となり、第３把持部３ｃ周辺に発生する外力を精度良く計測することができる。

【0035】

６軸力覚センサ５１の力の検出方向のベクトルを図５Ａに示す。第３把持部３ｃの先端に向かってＹ方向とし、Ｙ方向と直交し取付面３１ａと平行な方向をＸ方向とし、取付面３１ａに垂直な方向をＺ方向としている。また、６軸力覚センサ５１は、ＸＹＺ各軸の回転モーメントを検出することができる。

【0036】

対象物と接触する各指先端の第１～第３把持部３ａ～３ｃは、各指先端に最も近い第１、第４、第７関節の第１、第４、第７回転軸７２ａ，７２ｄ，７２ｇの回転中心軸を含む平面に平行かつハンドの掌側に面する第一の接触面、例えば下記の第１把持部平面３２ａと、指先端に向かい指先端の厚みが減少する角度に傾斜して第一の接触面と接する第二の接触面、例えば下記の第２把持部平面３２ｂと、第一の接触面及び第二の接触面を挟むように鈍角に傾斜して接する第三の接触面、例えば下記の第３把持部平面３２ｃ及び第四の接触面、例えば下記の第４把持部平面３２ｄと、各指先端に最も近い関節の回転軸を含む平面に平行かつ第一の接触面に垂直な第五の接触面、例えば下記の第５把持部平面３２ｅとを備えている。また、互いに隣接する接触面の境界部分は、エッジが存在しないように曲面、例えば下記の第１～第４曲面３４ａ～３４ｄで接続されている。以下、これについて、具体例を基に説明する。

【0037】

図５Ｂに把持部ゴム材３２の形状の一例を示す。本実施の形態において、把持部ゴム材３２の中央部の基端側の第１把持部平面３２ａは、第１回転軸７２ａの回転中心軸を含む平面、例えば取付面３１ａと平行な平面である。把持部ゴム材３２の中央部の第１把持部平面３２ａよりも先端側の第２把持部平面３２ｂは、第１把持部平面３２ａに対して指先端に向かい指先端の厚みが減少する角度、例えば３０度に傾斜して第一の接触面３２ａと接している。把持部ゴム材３２の中央部の両側の第３把持部平面３２ｃ及び第４把持部平面３２ｄは、それぞれ、第１把持部平面３２ａ及び第２把持部平面３２ｂに接するように第１把持部平面３２ａ及び第２把持部平面３２ｂの両側に形成されており、第１把持部平面３２ａに対してそれぞれ４５度傾斜している。把持部ゴム材３２の中央部の先端の第５把持部平面３２ｅは、第３把持部３ｃの先端にあり、第１把持部平面３２ａに対して垂直である。また、図４に示すように、第１把持部平面３２ａと第２把持部平面３２ｂとの境界部分は、第１曲面３４ａによりエッジがないように滑らかにつながっているとともに、第２把持部平面３２ｂと第５把持部平面３２ｅとの境界部分は、第２曲面３４ｂによりエッジがないように滑らかにつながっている。第３及び第４把持部平面３２ｃ，３２ｄと第１及び第２把持部平面３２ａ、３２ｂとのそれぞれの境界部分についても、第３曲面３４ｃと第４曲面３４ｄで滑らかにつながっている。つまり、把持部ゴム材３２は、人の指先を模した複数の平面を有する形状に構成されている。また、第２～第５把持部平面３２ｂ～３２ｅには、それぞれ、摩擦力を向上する目的で凹部３３が複数形成されている。把持対象物の把持を行う際には、主に第１～第４把持部平面３２ａ～３２ｄのいずれかの把持部平面が把持対象物に接触することにより、６軸力覚センサ５１に、把持において発生する力を伝える。また、第５把持部平面３２ｅが接触する場合には、６軸力覚センサ５１に、Ｙ方向の力成分が多く検出されることになり、第３把持部３ｃの先端が突き当たっている状態であることを検知することができる。なお、第３把持部３ｃの構成は、ハンドの第１指１ａ～第３指１ｃの各把持部３ａ～３ｃ及び後述する教示装置の第１指１００ａ～教示装置の第３指１００ｃの各把持部３００ａ～３００ｃにおいて共通である。

【0038】

続いて、図６Ａ～図６Ｃを用いて、第１指１ａの第３駆動部２ｃ及び第２指１ｂの第６駆動部２ｆの動作について説明する。

【0039】

第３駆動部２ｃの第３回転軸７２ｃの中心軸ＣＡｃは、図３及び図６Ａに示すように、第１把持部３ａの第１把持部平面３２ａを掌側に向けて円錐の表面に沿って移動するように円錐の中心軸ＣＡ１に平行な位置関係となるように構成している。言い換えれば、第１指１ａのロボットアーム側のフランジ面に最も近い第３回転軸７２ｃは、第１指１ａの指先端に最も近い第１関節を伸ばした状態で第１指全体を第１指１ａの対象物との第１把持部平面３２ａを掌側に向けた姿勢で円錐状に回転させる回転軸として中心軸ＣＡ１を構成している。これにより、第３駆動部２ｃを駆動することにより、第３連結部４ｃを介して第２駆動部２ｂを回転するとともに、第１駆動部２ａ及び第１把持部３ａを、第１把持部３ａの第１把持部平面３２ａを内側に向けた姿勢のまま円錐面８０の表面を移動させることができる。図６Ｂに第３駆動部２ｃが動作した状態を示す。ここでは、人の親指と人差し指とで行う把持動作のような動作が可能となる。

【0040】

また、第６駆動部２ｆの第６回転軸７２ｆの中心軸ＣＡ２は、図２及び図６Ａに示すように第２指１ｂを第３指１ｃに対してＶ字状に回転する支点となっている。すなわち、第２指１ｂのロボットアーム側のフランジ面に最も近い第６回転軸７２ｆを回転中心として、第２指１ｂを第３指１ｃに対して、Ｖ字状に角度を変化させるように構成している。これにより、第６駆動部２ｆを駆動することにより、第６連結部４ｆを介して第５駆動部２ｅ、第４駆動部２ｄ、及び第２把持部３ｂを第３指１ｃに対してＶ字状に移動させることができる。図６Ｃに第６駆動部２ｆが動作した状態を示す。ここでは、人の人差し指と中指とで行う把持動作のような動作が可能となる。

【0041】

以上のように、前記ハンドによれば、対象物の大小に関わらず、対象物を人の親指と人差し指とで行う把持動作又は人差し指と中指とで行う把持動作のように安定して把持し、精密な作業を実現し得る多指エンドエフェクタの例としてのハンドを提供することができる。

【0042】

＜教示装置の構成＞
続いて、前記ハンドの教示動作を行う教示装置について図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態における教示装置の斜視図である。そして、図８は本発明の実施の形態における教示装置の平面図、図９は本発明の実施の形態における教示装置の側面図である。

【0043】

教示装置は、前記ハンドに動作を教示するハンドの教示装置であって、ハンドと同数の指を備え、指の各関節の数はハンドと同じ数であり、指の各関節間の長さがハンドと同じ長さとなっている。

【0044】

具体的には、教示装置は、ハンドの第１指１ａと第２指１ｂと第３指１ｃとにそれぞれ対応する第１指１００ａと第２指１００ｂと第３指１００ｃとを備えている。

【0045】

図７においては、平板状の第４取付部材２０は、教示装置の第１指１００ａの平板状の第５取付部材２１及び教示装置の第２指１００ｂ及び教示装置の第３指１００ｃの平板状の第６取付部材２２と組み合わせて、教示装置の骨格を構成している。第４取付部材２０は第６取付部材２２と直交し、第５取付部材２１は第４取付部材２０と第６取付部材２２とに対して傾斜して配置されている。

【0046】

第４取付部材２０は、その板面の上方にＡＲマーカー１６を備えている。ＡＲマーカー１６を、図示しないカメラで撮像することにより、教示装置の位置と姿勢との計測を行う。

【0047】

続いて、教示装置の詳細を説明する。

【0048】

教示装置の第１指１００ａは、ハンドの第１指１ａの第１、第２、第３連結部４ａ，４ｂ，４ｃに対応する第１、第２、第３アーム４００ａ，４００ｂ，４００ｃの連結部分に、３つの関節となる第１、第２、第３回転部２００ａ，２００ｂ，２００ｃを備えている。第１、第２アーム４００ａ，４００ｂはそれぞれ平板状のアームであり、第３アーム４００ｃはＬ字状に屈曲したアームである。第１回転部２００ａは、教示装置の第１把持部３００ａに最も近い第１関節であり、人の手において親指の第２関節付近に位置する。第３回転部２００ｃは、人の手における親指の付け根付近に位置する。第１、第２、第３回転部２００ａ，２００ｂ，２００ｃの回転中心軸は、ハンドの第１指１ａの第１、第２、第３回転軸７２ａ，７２ｂ，７２ｃの回転中心軸に対応する。

【0049】

教示装置の第２指１００ｂは、ハンドの第２指１ｂの第４、第５、第６連結部４ｄ，４ｅ，４ｆに対応する第４、第５、第６アーム４００ｄ，４００ｅ，４００ｆの連結部分に、３つの関節となる第４、第５、第６回転部２００ｄ，２００ｅ，２００ｆを備えている。第４、第５アーム４００ｄ，４００ｅはそれぞれ平板状のアームであり、第６アーム４００ｆはＬ字状に屈曲したアームである。第４回転部２００ｄは、教示装置の第２把持部３００ｂに最も近い第４関節であり、人の手において人差指の第２関節付近に位置する。第５回転部２００ｅは、人の手における人差指の第３関節付近に位置する。第４、第５、第６回転部２００ｄ，２００ｅ，２００ｆの回転中心軸は、ハンドの第２指１ｂの第４、第５、第６回転軸７２ｄ，７２ｅ，７２ｆの回転中心軸に対応する。

【0050】

教示装置の第３指１００ｃは、ハンドの第３指１ｃの第７と第８連結部４ｇ，４ｈに対応する第７と第８アーム４００ｇ，４００ｈの連結部分に、２つの関節となる第７と第８回転部２００ｇ，２００ｈを備えている。第７アーム４００ｇは平板状のアームであり、第８アーム４００ｈはとＳ字状に屈曲したアームである。第７回転部２００ｇは、教示装置の第３把持部３００ｃに最も近い第７関節であり、人の手において中指の第２関節付近に位置する。第８回転部２００ｈは、人の手における中指の第３関節付近に位置する。第７と第８回転部２００ｇ，２００ｈの回転中心軸は、ハンドの第３指１ｃの第７と第８回転軸７２ｇ，７２ｈの回転中心軸に対応する。

【0051】

図１０は図８における第７回転部２００ｇのＢ－Ｂ断面図である。各回転部２００ａ～２００ｈは同一の構造であり、第７回転部２００ｇを代表例として、図１０を用いて詳細を説明する。

【0052】

第７回転部２００ｇの回転軸となるシャフト８は、セットビス１８によって第７アーム４００ｇに固定されている。シャフト８の外側端部の端面にマグネット９を内蔵しており、シャフト８が回転するとマグネット９も一体となって回転する。第８アーム４００ｈはマグネット９と対向する位置にエンコーダ１３を備えており、シャフト８とマグネット９の回転に伴う磁束の変化を利用してシャフト８の回転量の計測を行っている。

【0053】

続いて、図１１を用いて教示装置の第１～第３把持部３００ａ～３００ｃの構成を説明する。図１１は図８における教示装置の第３把持部３００ｃのＣ－Ｃ断面図である。教示装置の第１～第３把持部３００ａ～３００ｃは、それぞれハンドの構成において説明した６軸力覚センサ５１を内蔵している。

【0054】

なお、前述の通り、教示装置の第１～第３把持部３００ａ～３００ｃの構造は、ハンドの第１～第３把持部３ａ～３ｃと同一である。６軸力覚センサ５１の上端を固定する教示装置の把持部支持部材１４には、人の指を挿入する空間部１４ａを設けている。教示装置を手に装着し、各指先を空間部１４ａまで挿し入れた状態で、バンド１５を用いて指の腹を教示装置の把持部支持部材１４の内側下面１４ｂに押し付けた状態で拘束する。空間部１４ａと内側下面１４ｂとで指先を載置する載置部を構成する。指の拘束は、教示装置の第１指１００ａ～教示装置の第３指１００ｃにおいて同様に行う。また、Ｕ字状のバンド１７により手の甲と教示装置の第１取付部材２０とを密着させる。すなわち、本実施の形態の教示装置は、人の手に装着可能であるとともに、教示装置の３つの把持部３００ａ，３００ｂ，３００ｃのそれぞれの把持部支持部材１４の内側下面１４ｂに親指、人差指、中指の各指先をそれぞれのバンド１５により拘束可能することにより、教示装置の第１指１００ａ～教示装置の第３指１００ｃは人の手による操作が可能になっている。バンド１５は、着脱可能に指先を拘束する拘束部を構成している。

【0055】

教示装置を手に装着した状態で、手を開いた状態から親指を伸ばした状態で親指を掌側に回転させると、親指の腹は親指の付け根を中心軸とした円錐の表面をなぞるように回転する。このとき、教示装置においては、教示装置の第１指１００ａの第１把持部３００ａの第１把持部平面３２ａが掌側を向いたまま移動し、第１、第２、第３アーム４００ａ、４００ｂ、４００ｃを介して第３回転部２００ｃのエンコーダ１３で回転角度すなわち回転量を計測する。

【0056】

同様に、手の親指を内側及び外側に動かすと、第１回転部２００ａ及び第２回転部２００ｂのエンコーダ１３で回転角度すなわち回転量を計測する。

【0057】

また、手の人差指を中指に対してＶ字状に開くと、教示装置の第２指１００ｂの第４、第５、第６アーム４００ｄ、４００ｅ、４００ｆを介して第６回転部２００ｆのエンコーダ１３で回転角度すなわち回転量を計測する。

【0058】

さらに、人差指を内側及び外側に動かすと、第４回転部２００ｄ及び第５回転部２００ｅのエンコーダ１３で回転角度すなわち回転量を計測する。

【0059】

中指を内側及び外側に動かすと、第７と第８アーム４００ｇ，４００ｈを介して第７回転部２００ｇ及び第８回転部２００ｆのエンコーダ１３で回転角度すなわち回転量を計測する。

【0060】

また、教示装置の位置と姿勢とをＡＲマーカー１６により、教示装置の第１～第３把持部３００ａ～３００ｃに加わる力を６軸力覚センサ５１により取得可能な構成になっている。つまり、教示装置は、人の手に装着した状態で、ハンド及びロボットアームを動作させるための教示データ作成手段として有効である。

【0061】

図１２は本発明の実施の形態におけるシステム構成を示している。統括制御部４０は、教示装置での教示情報を基にハンドを制御し、カメラ４１と、ハンド制御部４２と、ロボットコントローラ４３と、教示装置通信基板４４と、安全装置４５と接続している。統括制御部４０の内部には、画像処理部４０ａと、データ記録部４０ｂと、演算部４０ｃと、ハンド通信部４０ｄと、ロボットコントローラ通信部４０ｅと、安全装置通信部４０ｆとを備えている。

【0062】

安全装置４５は、例えば、非常停止ボタン又はエリアセンサーより構成されている。安全装置通信部４０ｆは、常に安全装置４５の状態を監視している。すなわち、安全装置４５が作動すると直ちに安全装置通信部４０ｆは異常を検知し、その検知に基づき統括制御部４０はロボットコントローラ４３及びハンド制御部４２に対して電源供給停止などの停止処理を実行する。

【0063】

教示装置の第１～第８回転部２００ａ～２００ｈの各エンコーダ１３より出力される値及び教示装置の第１～第３把持部３００ａ～３００ｃの各６軸力覚センサ５１の値は、教示装置通信基板４４を経由してデータ記録部４０ｂに保存される。

【0064】

カメラ４１は、教示装置に設けたＡＲマーカー１６を撮像し、撮像情報を画像処理部４０ａに送り、画像処理部４０ａにて教示装置の位置及び姿勢を抽出する。

【0065】

演算部４０ｃは、画像処理部４０ａ及びデータ記録部４０ｂに保存された情報を基に、ハンドの第１指１ａ～第３指１ｃに備える第１～第８駆動部２ａ～２ｈ及び図示しないロボットアームに対する動作指令値の演算を行う。演算結果は、演算部４０ｃから、ハンド通信部４０ｄ及びロボットコントローラ通信部４０ｅより、ハンドを駆動させるためのハンド制御部４２及びロボットアームを駆動するためのロボットコントローラ４３に伝えられて、ハンド制御部４２及びロボットコントローラ４３の制御の下にハンド及びロボットアームを駆動して所定の位置へ移動させる。

【0066】

ハンド制御部４２は、６軸力覚センサ５１によりそれぞれ計測した第１～第３把持部３ａ～３ｃに発生する力を基に、データ記録部４０ｂに保存された把持力と比較を行い、把持状態の判定を行う。
＜動作事例１＞
前述の教示装置を用いた教示データの作成手順及びハンドによる把持動作について詳細に説明する。本発明の実施の形態において、作業者は教示装置を右手に装着する。右手の手の甲を教示装置の第１取付部材２０の下面にあてがい、バンド１７を手のひらに回して固定し、教示装置と右手を密着させる。なお、作業者は指先まで覆う手袋を装着することが望ましい。

【0067】

続いて、親指を教示装置の第１指１００ａの教示装置の把持部支持部材１４の空間部１４ａに、指の腹が教示装置の把持部支持部材１４の内側下面１４ｂに接触する向きにして挿入する。その状態で、バンド１５でテンションをかけつつ教示装置の把持部支持部材１４の周囲を周回させて固定する。つまり、作業者の親指は教示装置の第１指１００ａに対して指先を拘束された状態となる。

【0068】

続いて、人差指を教示装置の第２指１００ｂの教示装置の把持部支持部材１４の空間部１４ａに、指の腹が教示装置の把持部支持部材１４の内側下面１４ｂに接触する方向で挿入する。その状態で、バンド１５でテンションをかけつつ教示装置の把持部支持部材１４の周囲を周回させて固定する。つまり、作業者の人差指は教示装置の第２指１００ｂに対して指先を拘束された状態となる。

【0069】

同様に、中指を教示装置の第３指１００ｃの教示装置の把持部支持部材１４の空間部１４ａに、指の腹が教示装置の把持部支持部材１４の内側下面１４ｂに接触する方向で挿入する。その状態で、バンド１５でテンションをかけつつ教示装置の把持部支持部材１４の周囲を周回させて固定する。つまり、作業者の中指は教示装置の第３指１００ｃに対して指先を拘束された状態となる。

【0070】

このようにして、右手に教示装置を装着することにより、作業者は自らの指を使い教示装置を操作しながら把持対象物の把持を行うことが可能になる。教示装置の第１～第８回転部２００ａ～２００ｈにそれぞれ組み込まれたエンコーダ１３より出力される値及び教示装置の第１～第３把持部３００ａ～３００ｃにそれぞれ接続された６軸力覚センサ５１の値は、教示装置通信基板４４を経由してデータ記録部４０ｂに保存される。

【0071】

教示装置に設けたＡＲマーカー１６をカメラ４１により撮像を行い、画像処理部４０ａにて教示装置の位置及び姿勢を抽出する。

【0072】

図１３は教示装置を用いて小型の把持対象物６０を把持した状態である。小型の把持対象物６０の一例としては直径５ｍｍ程度の小球である。教示装置の第１把持部３００ａの第２指側の図５Ｂに示す第４把持部平面３２ｄと、教示装置の第２把持部３００ｂの図５Ｂに示す第２把持部平面３２ｂとを用いて、小型の把持対象物６０の把持を行っている。この把持方法は、人の親指と人差し指とにおいて小型の把持対象を自然な姿勢で把持を行う、つまみ動作に相当する把持姿勢になる。

【0073】

このときの第１～第８回転部２００ａ～２００ｈにそれぞれ組み込まれているエンコーダ１３が計測した回転角度及び小型の把持対象物６０を把持した状態で教示装置の第１～第３把持部３００ａ～３００ｃの各６軸力覚センサ５１が検出する力の一例を図１４に記す。つまり、図１４の第１～第８回転部２００ａ～２００ｈの値は、小型の把持対象物６０を把持するために必要なハンドの第１～第８駆動部２ａ～２ｈの第１～第８回転軸７２ａ～７２ｈの回転角度を表し、把持部３００ａ～３００ｃに発生する合成力の値は、ハンドが小型の把持対象物６０を把持する際の力の基準となる教示データの一例となる。

【0074】

なお、本実施の形態においては、把持する際に６軸力覚センサ５１が検出する力は、ＸＹＺ軸が受ける力の合成ベクトルを基に算出を行っている。

【0075】

図１５はハンドを用いて小型の把持対象物６０を把持した状態である。画像処理部４０ａ及びデータ記録部４０ｂに保存された情報を基に、演算部４０ｃにて、ハンドの第１指１ａ～第３指１ｃに備える第１～第８駆動部２ａ～２ｈ及び図示しないロボットアームに対する動作指令値の演算を行う。演算結果は、ハンド通信部４０ｄ及びロボットコントローラ通信部４０ｅより、ハンドを駆動させるためのハンド制御部４２及びロボットアームを駆動するためのロボットコントローラ４３に伝えられて、ハンド及びロボットアームを駆動して所定の位置へ移動させる。ハンドでは第１～第３把持部３ａ～３ｃに発生する力を６軸力覚センサ５１により計測を行い、計測データを基に、データ記録部４０ｂに保存された把持力と比較をハンド制御部４２で行い、把持状態の判定を行う。例えば、ハンド制御部４２において、計測データが、データ記録部４０ｂに保存された把持力以上ならば、把持動作は成功と判定し、把持力未満ならば、把持動作は失敗と判定する。
＜動作事例２＞
図１６は教示装置を用いて大型の把持対象物６１を把持した状態である。大型の把持対象物６１の一例としては一辺が８０ｍｍの直方体である。教示装置の第１指１００ａの第１把持部３００ａの図５Ｂに示す第４把持部平面３２ｄ、教示装置の第２指１００ｂの把持部３００ｂの図５Ｂに示す第１把持部平面３２ａ及び教示装置の第３指１００ｃの第３把持部３００ｃの図５Ｂに示す第１把持部平面３２ａを用いて、大型の把持対象物６１の把持を行っている。この把持方法は、人の親指と人差し指と中指とにおいて大型の把持対象物６１を自然な姿勢で把持を行う、つかみ動作に相当する把持姿勢になる。すなわち、親指を把持対象物６１に正対する位置まで回動させるとともに、人差指を中指に対してＶ字型に拡げて、親指、人差指、中指の３指で把持対象物６１を把持する持ち方になる。

【0076】

図１７に大型の把持対象物６１を把持した状態の第１～第８回転部２００ａ～２００ｈの角度及び教示装置の第１～第３把持部３００ａ～３００ｃに発生する力の一例を記す。つまり、図１７の各値は、大型の把持対象物６１を把持するために必要なハンドの第１～第８駆動部２ａ～２ｈの第１～第８回転軸７２ａ～７２ｈの回転角度を表し、第１～第３把持部３００ａ～３００ｃに発生する合成力の値は、ハンドが大型の把持対象物６１を把持する際の力の基準となる教示データの一例となる。

【0077】

なお、本実施の形態においては、把持する際に６軸力覚センサ５１が検出する力は、ＸＹＺ軸が受ける力の合成ベクトルを基に算出を行っている。

【0078】

図１８はハンドを用いて大型の把持対象物６１を把持した状態である。画像処理部４０ａ及びデータ記録部４０ｂに保存された情報を基に、演算部４０ｃにて、ハンドの第１指１ａ～第３指１ｃに備える第１～第８駆動部２ａ～２ｈ及び図示しないロボットアームに対する動作指令値の演算を行う。演算結果は、ハンド通信部４０ｄ及びロボットコントローラ通信部４０ｅより、ハンドを駆動させるためのハンド制御部４２及びロボットアームを駆動するためのロボットコントローラ４３に伝えられて、ハンド及びロボットアームを駆動して所定の位置へ移動させる。ハンドでは第１～第３把持部３ａ～３ｃに発生する力を６軸力覚センサ５１により計測を行い、計測データを基に、データ記録部４０ｂに保存された把持力と比較をハンド制御部４２で行い、把持状態の判定を行う。例えば、ハンド制御部４２において、計測データが、データ記録部４０ｂに保存された把持力以上ならば、把持動作は成功と判定し、把持力未満ならば、把持動作は失敗と判定する。

【0079】

本実施の形態においては、ハンドの第１指１ａ～第３指１ｃの各関節間の長さ及び各関節の位置を含む形状を、教示装置の第１指１００ａ～教示装置の第３指１００ｃの関節間の長さ及び各関節の位置を含む形状を同一構造にすることにより、教示装置によって取得した角度及び力の値をハンドの動作及び把持状態の判定に容易に使用できるようになっている。

【0080】

これらの動作事例が示すように、人の手に装着可能かつ人の手の構造に近い教示装置を用いることにより、対象物の大小に関わらず、対象物を安定して把持し、人が指で行う精密な動きを教示データとして使用できるとともに、人の手の構造に近い駆動部を備えるハンドにより、対象物の大小に関わらず、対象物を安定して把持し、精密な作業を実現できる。また、教示装置に備えるＡＲマーカー１６の位置を撮像することにより、教示装置の位置と姿勢とを認識してロボットアームに伝えることができる。つまり、本実施の形態における教示装置を用いることにより、従来複雑な設定が必要なロボット及びハンドの動作プログラムを数値入力あるいはロボットアームを直接触って動かすダイレクトティーチと比較して、容易に作成することを可能としている。

【0081】

なお、本実施の形態においては、教示装置の位置と姿勢との検出をＡＲマーカー１６を用いて行っているが、教示装置に赤外マーカーを取付けてモーションキャプチャシステムを用いても良い。

【0082】

また、教示装置の各関節の角度をエンコーダ１３により計測しているが、カメラによる画像認識手段を用いて画像認識から導出しても良い。

【0083】

また、本実施の形態は、遠隔地からロボットアームを直接操作する遠隔操作にも適用してもよい。

【0084】

なお、把持部ゴム材３２は導電性を有する素材が望ましい。

【0085】

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又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又は実施例同士の組み合わせ又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、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本発明の前記態様に関わる多指エンドエフェクタ及び多指エンドエフェクタの教示装置は、対象物を人が行う把持動作のように安定して把持し、精密な作業を実現しうる例えばロボットハンドのような多指エンドエフェクタ及び多指エンドエフェクタの教示装置を提供する能力を有するので、電子機器組立分野を始め様々な人代替が必要な産業分野あるいは店舗用ロボット、又は家庭用ロボット等の用途にも適用できる。

【符号の説明】

【0087】

１ａ：第１指
１ｂ：第２指
１ｃ：第３指
２ａ～２ｈ：第１～第８駆動部
３ａ～３ｃ：第１～第３把持部
４ａ～４ｉ：第１～第９連結部
６：把持部支持部材
７：カバー
８：シャフト
９：マグネット
１０：第１取付部材
１０ａ：ザグリ穴
１１：第２取付部材
１２：第３取付部材
１３：エンコーダ
１４：教示装置の把持部支持部材
１４ａ：空間部
１４ｂ：内側下面
１５：バンド
１６：ＡＲマーカー
１７：バンド
１８：セットビス
２０：取付部材
２１：取付部材
２２：取付部材
３１：把持部基材
３１ａ：取付面
３１ｆ：凹部
３２：把持部ゴム材
３２ａ～３２ｅ：第１～第５把持部平面
３３：凹部
３４ａ～３４ｄ：第１～第４曲面
４０：統括制御部
４０ａ：画像処理部
４０ｂ：データ記録部
４０ｃ：演算部
４０ｄ：ハンド通信部
４０ｅ：ロボットコントローラ通信部
４０ｆ：安全装置通信部
４１：カメラ
４２：ハンド制御部
４３：ロボットコントローラ
４４：教示装置通信基板
４５：安全装置
５１：６軸力覚センサ
５２：フレキ配線
５３：センサ基板
６０：小型の把持対象物
６１：大型の把持対象物
７２ａ～７２ｈ：第１～第８回転軸
７４ｆ１、７４ｆ２、７４ｆ３：第６補助連結部
７４ｉ１、７４ｉ２：第９補助連結部
８０：円錐面
１００ａ：教示装置の第１指
１００ｂ：教示装置の第２指
１００ｃ：教示装置の第３指
２００ａ～２００ｈ：第１～第８回転部
３００ａ～３００ｃ：教示装置の第１～第３把持部
４００ａ～４００ｈ：第１～第８アーム
５００ａ：第１多関節指
５００ｂ：第２多関節指
５００ｃ：単関節指
５０１：接続部
５０２：駆動アクチュエータ
５０３：取付部材
５０４：第１所定指部
５０５：第２所定指部
ＣＡ１：円錐の中心軸
ＣＡ２：第６回転軸の中心軸
ＣＡｃ：第３回転軸の中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】