(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】P2023184284
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】ロボットハンド
(51)【国際特許分類】
B25J 15/08 20060101AFI20231221BHJP
【ＦＩ】
B25J15/08 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022098349
(22)【出願日】2022-06-17
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100106149
【弁理士】
【氏名又は名称】矢作 和行
(74)【代理人】
【識別番号】100121991
【弁理士】
【氏名又は名称】野々部 泰平
(74)【代理人】
【識別番号】100145595
【弁理士】
【氏名又は名称】久保 貴則
(72)【発明者】
【氏名】元尾 幸平
(72)【発明者】
【氏名】壁谷 賢紀
(72)【発明者】
【氏名】落合 健太
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS01
3C707DS01
3C707ES04
3C707ES07
3C707EU18
3C707EV07
3C707EV14
3C707EV19
3C707EV22
3C707HS27
3C707HT02
3C707HT04
3C707HT21
3C707KV01
3C707MT01
3C707NS10
(57)【要約】
【課題】操作性を向上できるロボットハンドを提供すること。
【解決手段】ロボットハンドのハンド部２０は、基部２１と、基部に支持された指部２２を備える。指部は、複数の関節２３１，２３２，２３３と、指部の長手方向において基部からもっとも離れた関節よりも先端側に設けられた指先端部２５を有する。指先端部は、物体１００の下に差し入れる爪部２５１と、爪部における物体との接触面とは反対の面である裏面上に設けられた突出部２５３を含む。爪部は、基部に対して突出部よりも離れた位置まで延びている。
【選択図】図２３
【解決手段】ロボットハンドのハンド部２０は、基部２１と、基部に支持された指部２２を備える。指部は、複数の関節２３１，２３２，２３３と、指部の長手方向において基部からもっとも離れた関節よりも先端側に設けられた指先端部２５を有する。指先端部は、物体１００の下に差し入れる爪部２５１と、爪部における物体との接触面とは反対の面である裏面上に設けられた突出部２５３を含む。爪部は、基部に対して突出部よりも離れた位置まで延びている。
【選択図】図２３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基部（２１）と、
前記基部に支持された指部（２２）と、
を備え、
前記指部は、複数の関節（２３１，２３２、２３３）と、前記指部の長手方向において前記基部からもっとも離れた前記関節よりも先端側に設けられた指先端部（２５）と、を有し、
前記指先端部は、物体（１００）の下に差し入れる爪部（２５１）と、前記爪部における前記物体との接触面とは反対の面である裏面上に設けられた突出部（２５３）と、を含み、
前記爪部は、前記基部に対して前記突出部よりも離れた位置まで延びている、ロボットハンド。
前記基部に支持された指部（２２）と、
を備え、
前記指部は、複数の関節（２３１，２３２、２３３）と、前記指部の長手方向において前記基部からもっとも離れた前記関節よりも先端側に設けられた指先端部（２５）と、を有し、
前記指先端部は、物体（１００）の下に差し入れる爪部（２５１）と、前記爪部における前記物体との接触面とは反対の面である裏面上に設けられた突出部（２５３）と、を含み、
前記爪部は、前記基部に対して前記突出部よりも離れた位置まで延びている、ロボットハンド。
【請求項2】
前記突出部は、指先側の端面（２５３１）と、前記端面に連なり、前記裏面に対向する面とは反対の面である上面（２５３２）と、を有する、請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項3】
前記突出部の前記上面における前記端面側の端部および前記裏面における指先側の端部を結ぶ仮想線と、前記裏面とのなす角度が３０度以上である、請求項２に記載のロボットハンド。
【請求項4】
前記突出部の前記上面における前記端面側の端部および前記裏面における指先側の端部を結ぶ仮想線と、前記裏面とのなす角度が６０度以下である、請求項２または請求項３に記載のロボットハンド。
【請求項5】
前記指先端部は、前記接触面上に設けられた腹部（２５２）を含み、
前記爪部は、前記基部に対して前記腹部よりも離れた位置まで延びている、請求項１に記載のロボットハンド。
前記爪部は、前記基部に対して前記腹部よりも離れた位置まで延びている、請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項6】
前記爪部および前記突出部は、前記腹部よりも摩擦係数が小さいおよび／またはヤング率が大きい、請求項５に記載のロボットハンド。
【請求項7】
前記腹部は、前記突出部よりも前記指部の先端に近い位置まで設けられている、請求項５に記載のロボットハンド。
【請求項8】
前記腹部は、指先側の端面（２５２１）と、前記端面に連なり、前記接触面に対向する面とは反対の面（２５２２）と、を有し、
前記端面は、前記長手方向において前記指部の先端に近づくほど前記長手方向に直交する高さ方向において前記接触面に近づく傾斜面である、請求項５～７いずれか１項に記載のロボットハンド。
前記端面は、前記長手方向において前記指部の先端に近づくほど前記長手方向に直交する高さ方向において前記接触面に近づく傾斜面である、請求項５～７いずれか１項に記載のロボットハンド。
【請求項9】
前記腹部は、前記爪部に対する前記端面の傾斜角度を調整可能であり、
めくり要件およびずらし要件を満たすことで、前記物体をめくるときの前記傾斜角度が前記物体を把持するときの前記傾斜角度よりも小さくなるように、前記腹部の前記傾斜角度を制御する制御部（４０）をさらに備える、請求項８に記載のロボットハンド。
めくり要件およびずらし要件を満たすことで、前記物体をめくるときの前記傾斜角度が前記物体を把持するときの前記傾斜角度よりも小さくなるように、前記腹部の前記傾斜角度を制御する制御部（４０）をさらに備える、請求項８に記載のロボットハンド。
【請求項10】
前記腹部は、表面の摩擦係数を調整可能であり、
めくり要件およびずらし要件を満たすことで、前記物体をめくるときの摩擦係数が前記物体を把持するときの摩擦係数よりも小さくなるように、前記腹部の摩擦係数を制御する制御部（４０）をさらに備える、請求項８に記載のロボットハンド。
めくり要件およびずらし要件を満たすことで、前記物体をめくるときの摩擦係数が前記物体を把持するときの摩擦係数よりも小さくなるように、前記腹部の摩擦係数を制御する制御部（４０）をさらに備える、請求項８に記載のロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この明細書における開示は、ロボットハンドに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、ロボットハンドを開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－１４９４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示されたロボットハンドは、操作性に劣る。たとえば摘まみ操作（把持操作）は可能であるが、めくり操作には適さない。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、ロボットハンドにはさらなる改良が求められている。
【0005】
開示されるひとつの目的は、操作性を向上できるロボットハンドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ここに開示されたロボットハンドは、
基部（２１）と、
基部に支持された指部（２２）と、
を備え、
指部は、複数の関節（２３１，２３２、２３３）と、指部の長手方向において基部からもっとも離れた関節よりも先端側に設けられた指先端部（２５）と、を有し、
指先端部は、物体（１００）の下に差し入れる爪部（２５１）と、爪部における物体との接触面とは反対の面である裏面上に設けられた突出部（２５３）と、を含み、
爪部は、基部に対して突出部よりも離れた位置まで延びている。
基部（２１）と、
基部に支持された指部（２２）と、
を備え、
指部は、複数の関節（２３１，２３２、２３３）と、指部の長手方向において基部からもっとも離れた関節よりも先端側に設けられた指先端部（２５）と、を有し、
指先端部は、物体（１００）の下に差し入れる爪部（２５１）と、爪部における物体との接触面とは反対の面である裏面上に設けられた突出部（２５３）と、を含み、
爪部は、基部に対して突出部よりも離れた位置まで延びている。
【0007】
開示されたロボットハンドによれば、突出部よりも先端側に延びた爪部を、物体の下に差し入れることができる。また、爪部上に突出部が存在することで、存在しない構成に較べて後述する角度θｓを大きくすることができる。角度θｓが大きいため、ずらしを伴うめくり操作をし易い。めくり操作と把持操作を両立できるため、操作性を向上できるロボットハンドを提供することができる。
【0008】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態に係るロボットハンドを示す図である。
【図2】ハンド部を示す上面図である。
【図3】ハンド部を示す側面図である。
【図4】指先端部の構造を示す側面図である。
【図5】下入れ動作を示す図である。
【図6】めくり動作を示す図である。
【図7】めくり動作を示す図である。
【図8】把持動作を示す図である。
【図9】制御部が実行する処理を示すフローチャートである。
【図10】めくり処理を示すフローチャートである。
【図11】物体に加える力を示す図である。
【図12】関節に加える力を示す図である。
【図13】めくり要件およびずらし要件が成立する範囲を示す図である。
【図14】下入れ操作の一例を示す図である。
【図15】質量を大きくしたときの、めくり要件およびずらし要件が成立する範囲を示す図である。
【図16】重心位置を左にずらしたときの、めくり要件およびずらし要件が成立する範囲を示す図である。
【図17】長さを短くしたときの、めくり要件およびずらし要件が成立する範囲を示す図である。
【図18】長さの長短とずらし易さとの関係を示す図である。
【図19】第２実施形態に係るロボットハンドにおいて、指先端部の構造を示す側面図である。
【図20】物体と指先端部の位置関係を示す図である。
【図21】角度θｂと角度θｓの関係を示す図である。
【図22】高さＨｂと角度θｓの関係を示す図である。
【図23】下入れ動作を示す図である。
【図24】めくり動作を示す図である。
【図25】把持動作を示す図である。
【図26】指先端部の構造の変形例を示す図である。
【図27】指先端部の構造の変形例を示す図である。
【図28】指先端部の構造の変形例を示す図である。
【図29】めくり要件およびずらし要件が成立する範囲と、角度θａ、摩擦係数μの関係を示す図である。
【図30】第３実施形態に係るロボットハンドを示す図である。
【図31】角度θａの変化を示す図である。
【図32】変形例を示す図である。
【図33】変形例を示す図である。
【図34】第４実施形態に係るロボットハンドにおいて、制御部が実行するめくり処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
【0011】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るロボットハンドの概略構成を示す図である。図１に示すように、ロボットハンド１０は、ハンド部２０と、駆動部３０と、制御部４０を備えている。図１ではハンド部２０を簡素化し、後述する指部２２を１本のみ示している。
図１は、本実施形態に係るロボットハンドの概略構成を示す図である。図１に示すように、ロボットハンド１０は、ハンド部２０と、駆動部３０と、制御部４０を備えている。図１ではハンド部２０を簡素化し、後述する指部２２を１本のみ示している。
【0012】
ロボットハンド１０は、ハンド装置、ロボットハンドシステムなどと称されることがある。ロボットハンド１０は、物体１００を操作する。物体１００は、対象物、操作対象物、ワークなどと称されることがある。ロボットハンド１０は、図示しないロボットアームの先端に取り付けて使用してもよいし、単体で使用してもよい。
【0013】
＜ハンド部＞
図２は、ハンド部２０を示す上面図である。図３は、ハンド部２０を示す側面図である。図中のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交する位置関係にある。図２および図３は、ハンド部２０の一例を示している。
図２は、ハンド部２０を示す上面図である。図３は、ハンド部２０を示す側面図である。図中のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交する位置関係にある。図２および図３は、ハンド部２０の一例を示している。
【0014】
ハンド部２０は、基部２１と、基部２１に支持された指部２２を備えている。基部２１は、掌部と称されることがある。指部２２は、第１指部２２１と、第２指部２２２と、第３指部２２３を含んでいる。３つの指部２２は、それぞれ基部２１に支持されている。第１指部２２１および第２指部２２２は、屈曲状態において互いに対向するように、Ｘ方向に並んで配置されている。Ｘ方向において、第１指部２２１は基部２１の一端に連なり、第２指部２２２は基部２１の他端に連なっている。Ｙ方向において、第３指部２２３は、基部２１の一端に連なっている。
【0015】
一例として指部２２のそれぞれは、３つの関節２３と、２つのリンク２４と、指先端部２５を備えている。指部２２は、リンク機構を備えて構成されている。関節２３は、回転軸を有している。関節２３は、回転軸周りの回転が可能に構成されている。関節２３は、第１関節２３１と、第２関節２３２と、第３関節２３３を含んでいる。第１関節２３１は、基部２１にもっとも近い位置の関節２３である。第３関節２３３は、基部２１からもっとも離れた位置、つまり指先にもっとも近い位置の関節２３である。第２関節２３２は、第１関節２３１と第３関節２３３の間の位置の関節２３である。
【0016】
リンク２４は、第１リンク２４１と、第２リンク２４２を含んでいる。第１リンク２４１は、第１関節２３１と第２関節２３２とを連結している。第２リンク２４２は、第２関節２３２と第３関節２３３とを連結している。指先端部２５は、指部２２において第３関節２３３よりも先端側に設けられている。指先端部２５の詳細構造については、後述する。
【0017】
指部２２は、第１関節２３１を介して基部２１に連結されている。第１リンク２４１は、第１関節２３１を介して、基部２１に連結されている。基部２１および第１リンク２４１は、第１関節２３１の回転軸周りに相対的に回動可能となっている。回動により、基部２１に対する第１リンク２４１のなす角度（後述のθ１）が変化する。
【0018】
第２リンク２４２は、第２関節２３２を介して第１リンク２４１に連結されている。第１リンク２４１および第２リンク２４２は、第２関節２３２の回転軸周りに相対的に回動可能となっている。回動により、第１リンク２４１に対する第２リンク２４２のなす角度（後述のθ２）が変化する。
【0019】
指先端部２５は、第３関節２３３を介して第２リンク２４２に連結されている。第２リンク２４２および指先端部２５は、第３関節２３３の回転軸周りに相対的に回動可能となっている。回動により、第２リンク２４２に対する指先端部２５のなす角度（後述のθ３）が変化する。
【0020】
共通（単一）の指部２２において、各関節２３の回転軸は互いに略平行である。略平行とは、完全に平行のみならず、概ね平行も含む。たとえば第１指部２２１において、第１関節２３１の回転軸、第２関節２３２の回転軸、および第３関節２３３の回転軸は、Ｙ方向に略平行である。
【0021】
各指部２２は、関節２３を除く表面部分の少なくとも一部に、図示しない弾性部材を有してもよい。ゴム、ウレタンなどの弾性部材を設けることで、たとえば物体との摩擦が増加し、操作を安定化することができる。
【0022】
ハンド部２０が備える指部２２の本数は、３つに限定されない。ハンド部２０は、指部２２を少なくともひとつ備えればよく、好ましくは複数備えるとよい。ハンド部２０は、２つの指部２２を備えてもよいし、４つ以上の指部２２を備えてもよい。
【0023】
指部２２が３つの関節２３を備える例を示したが、これに限定されない。指部２２は、複数の関節２３を備えればよい。たとえば関節２３を２つ備えてもよいし、４つ以上備えてもよい。
【0024】
３つ以上の関節２３を備える構成において、たとえばＺ方向に略平行な回転軸を有する関節２３を、基部２１に対してもっとも近い位置に設けてもよい。これにより、指部２２は、図２に一点鎖線の矢印で示すように、側方への開閉動作が可能になる。つまり、屈曲動作と開閉動作が可能な指部２２を提供することができる。なお、すべての指部２２が開閉動作可能に設けられてもよいし、一部の指部２２のみが開閉動作可能に設けられてもよい。
【0025】
指先端部２５と第３関節２３３との間に、リンクを備えてもよい。指部２２は、基部２１からもっとも離れた位置の関節２３よりも先端側の部分として、リンクと指先端部２５を備えてもよい。３つの関節２３を備える構成において、リンクは、指先端部２５と第３関節２３３との間に配置される。
【0026】
＜指先端部の構造＞
図４は、指先端部２５の構造を示している。指先端部２５は、爪部２５１と、腹部２５２を有している。
図４は、指先端部２５の構造を示している。指先端部２５は、爪部２５１と、腹部２５２を有している。
【0027】
爪部２５１は、物体１００を操作するときに、物体１００に接触する接触面２５１１と、接触面２５１１とは反対の面である裏面２５１２を有している。爪部２５１は、腹部２５２上に配置されている。爪部２５１と腹部２５２の位置関係より、接触面２５１１は爪部２５１の下面、裏面２５１２は爪部２５１の上面と称されることがある。
【0028】
爪部２５１は、指部２２の長手方向（延設方向）において指部２２の先端をなす端面２５１３を有している。端面２５１３は、接触面２５１１および裏面２５１２に連なっている。
【0029】
爪部２５１は、長手方向において、腹部２５２よりも先端側に延びている。つまり突出している。接触面２５１１および裏面２５１２のうち、端面２５１３との境界から所定範囲の部分は、腹部２５２によって覆われない露出部となっている。指先端部２５のうち、指部２２の先端から所定範囲には、爪部２５１のみが存在している。
【0030】
爪部２５１は、操作対象である物体１００と、物体１００に接触する非操作対象（たとえば台座）との間に差し入れる部分である。具体的には、爪部２５１のうち、上記した露出部に対応する先端部分を差し入れる。差し入れにより、種々の操作が可能となる。一例として本実施形態では、爪部２５１の先端部分を、台座に配置された物体１００の下、つまり物体１００と台座との間の隙間に差し入れる。
【0031】
このため、爪部２５１の少なくとも先端部分は、薄く、硬く、低摩擦であることが好ましい。薄いと、物体１００の下に差し入れやすい。ヤング率が大きい（硬い）と、台座の表面を凹ませて物体１００の下に差し入れやすい。摩擦係数が小さいと、滑りによって物体１００の下に差し入れやすい。一例として本実施形態の爪部２５１の厚みは０．５ｍｍ、ヤング率は１ＧＰａ、摩擦係数は０．１である。爪部２５１は、薄板状である。爪部２５１は、素材の特性によって低摩擦を実現してもよいし、先端部分の表面にコーティングを施すことで低摩擦を実現してもよい。
【0032】
腹部２５２は、爪部２５１の接触面２５１１上に設けられている。腹部２５２は、爪部２５１の接触面２５１１上に設けられた凸構造部である。腹部２５２は、接触面２５１１のうち、端面２５１３との境界（端部）から所定範囲を除く部分に設けられている。腹部２５２は、爪部２５１とともに物体１００に接触する部分である。腹部２５２は、物体１００を支持する部分である。腹部２５２は、物体１００に接触する。爪部２５１および腹部２５２は、人間の指先を模擬した構造部である。
【0033】
腹部２５２は、物体１００に接触する表面として、指先側の端面２５２１と、端面２５２１に連なり、接触面２５１１に対向する面とは反対の面である上面２５２２を有している。端面２５２１は、上面２５２２に連なる側面のうち、長手方向における先端側の面である。端面２５２１と接触面２５１１とのなす角度、つまり腹部２５２の先端の角度は、θａである。一例として角度θａは鋭角、つまり端面２５２１は傾斜面である。上面２５２２は、略平坦である。接触面２５１１から上面２５２２までの長さ、つまり腹部２５２の高さは、Ｈａである。
【0034】
＜駆動部＞
図１は、駆動部３０の一例を示している。駆動部３０は、駆動機構、アクチュエータなどと称されることがある。便宜上、図１では、駆動部３０のうち、第１指部２２１の第１関節２３１に対応する要素のみを示している。第１指部２２１の第１関節２３１を、以下では単に第１関節２３１と示すことがある。
図１は、駆動部３０の一例を示している。駆動部３０は、駆動機構、アクチュエータなどと称されることがある。便宜上、図１では、駆動部３０のうち、第１指部２２１の第１関節２３１に対応する要素のみを示している。第１指部２２１の第１関節２３１を、以下では単に第１関節２３１と示すことがある。
【0035】
駆動部３０は、モータ３１と、減速機３２と、ワイヤ３３を備えている。駆動部３０は、第１指部２２１の第１関節２３１に対応する要素として、第１駆動部３０１と、第２駆動部３０２を含んでいる。第１駆動部３０１および第２駆動部３０２は、互いに共通の第１関節２３１を駆動する。第１駆動部３０１および第２駆動部３０２を、単に駆動部３０１，３０２と称することがある。
【0036】
一例として第１駆動部３０１は、モータ３１１と、減速機３２１と、ワイヤ３３１を備えている。第２駆動部３０２は、モータ３１２と、減速機３２２と、ワイヤ３３２を備えている。図１では、モータ３１１をＭ１、モータ３１２をＭ２と示している。減速機３２１をＧ１、減速機３２２をＧ２と示している。
【0037】
駆動部３０により駆動される関節２３は、たとえば図示しないプーリを同軸に備えている。第１駆動部３０１のワイヤ３３１は、第１関節２３１のプーリに巻き付けられている。モータ３１１は、減速機３２１により調整した動力を、ワイヤ３３１を介してプーリに伝達する。モータ３１１は、減速機３２１を介してワイヤ３３１に引っ張り力を加えることで、第１関節２３１を駆動する。モータ３１１は、ワイヤ３３１に引っ張り力を加えることで、第１関節２３１に対して回転軸周りの一方向に回転するトルクを加える。第１関節２３１は、モータ３１１の引っ張り力により、たとえば物体１００に力を加える向きに回転する。図１に示す例において、第１関節２３１は反時計周りに回転する。
【0038】
第２駆動部３０２のワイヤ３３２は、第１関節２３１のプーリに巻き付けられている。モータ３１２は、減速機３２２により調整した動力を、ワイヤ３３２を介してプーリに伝達する。モータ３１２は、減速機３２２を介してワイヤ３３２に引っ張り力を加えることで、第１関節２３１に対して一方向とは逆向きに回転するトルクを加える。第１関節２３１は、ワイヤ３３２を介したモータ３１２の引っ張り力により、物体１００に力を加える向きと逆向きに回転する。図１に示す例において、第１関節２３１は時計周りに回転する。一方向への回転を正回転、一方向とは逆向きの回転を逆回転と称することがある。モータ３１２は、たとえばモータ３１１に対応するワイヤ３３１を巻き取るように機能する。
【0039】
駆動部３０は、上記した構成に限定されない。ワイヤ３３の代わりにＶベルトを用いてもよい。モータ３１は、関節２３やリンク２４に内蔵されてもよい。減速機３２は、必要に応じて配置されればよい。たとえばモータ３１のみによって出力トルクが十分に得られるのであれば、減速機３２を排除した構成としてもよい。
【0040】
第１駆動部３０１は、第１関節２３１を正回転させるトルクだけでなく、逆回転させるトルクを印加可能に構成されてもよい。たとえばモータ３１１は、減速機３２１を介して、逆回転用の図示しないワイヤに引っ張り力を加えることで、第１関節２３１に対して逆向きに回転するトルクを加えてもよい。
【0041】
第２駆動部３０２は、第１関節２３１を逆回転させるトルクだけでなく、正回転させるトルクを印加可能に構成されてもよい。たとえばモータ３１２は、減速機３２２を介して、正回転用の図示しないワイヤに引っ張り力を加えることで、第１関節２３１に対して逆向きに回転するトルクを加えてもよい。
【0042】
関節２３の回転方向は、モータ３１の駆動により関節２３に印加される正回転トルクと、物体１００からの反力を含む外力との大小関係により決まる。正回転トルクが物体１００からの反力を含む外力よりも大きい場合、関節２３は正回転する。正回転トルクが物体１００からの反力を含む外力よりも小さい場合、関節２３は逆回転、つまりバックドライブする。
【0043】
減速機３２の減速比が小さいと、正回転トルクは小さくなり、外力は大きくなる。減速比が大きいと、正回転トルクは大きくなり、外力は小さくなる。このように、減速比が小さいと関節２３がバックドライブし易い。減速比が大きいと、関節２３がバックドライブし難いため、物体１００に大きな力が必要な操作に有利になる。
【0044】
一例として減速機３２１の減速比は、１～５程度である。減速比が小さいため、第１駆動部３０１はバックドライブし易い。駆動部３０は、バックドライブ機能を有している。関節２３に正回転トルクを印加する駆動部の少なくともひとつは、バックドライブ可能に構成されている。第１関節２３１に対応する駆動部３０は、バックドライブ可能である。減速機３２２の減速比は、特に限定されない。減速機３２２の減速比は、減速機３２１の減速比と同程度でもよいし、減速機３２１よりも大きくてもよい。たとえば第２駆動部３０２が正回転トルクを印加可能な構成において、減速機３２１，３２２の減速比を異ならせ、操作に応じて駆動部３０１，３０２を選択して用いるようにしてもよい。操作に適した駆動部３０１，３０２を用いることで、ロバスト性を向上することができる。
【0045】
上記した構成を、第１指部２２１の第２関節２３２や他の指部２２の関節２３を適用してもよい。つまり、すべての関節２３に対して、第１駆動部３０１および第２駆動部３０２を個別に設けてもよい。これに代えて、関節２３の一部のみに、第１駆動部３０１および第２駆動部３０２を個別に設けてもよい。たとえば関節２３の一部が駆動部３０によって駆動されない関節、たとえばフリーの関節の場合、残りの関節２３に対して第１駆動部３０１および第２駆動部３０２を設けてもよい。
【0046】
＜制御部＞
図１に示すように、制御部４０は、制御回路４１と、駆動回路４２を備えている。制御回路４１は、コントローラと称されることがある。制御回路４１は、図示しないカメラやセンサなどから物体１００の動作に影響を与える情報を取得し、取得した情報に基づいて、物体１００に目標動作をさせるために必要な各関節２３の目標トルクを設定する。制御回路４１は、目標トルクに応じた駆動指令を駆動回路４２に出力する。
図１に示すように、制御部４０は、制御回路４１と、駆動回路４２を備えている。制御回路４１は、コントローラと称されることがある。制御回路４１は、図示しないカメラやセンサなどから物体１００の動作に影響を与える情報を取得し、取得した情報に基づいて、物体１００に目標動作をさせるために必要な各関節２３の目標トルクを設定する。制御回路４１は、目標トルクに応じた駆動指令を駆動回路４２に出力する。
【0047】
制御回路４１は、たとえばプロセッサ４１１と、メモリ４１２を備えている。メモリ４１２は、たとえばＲＡＭ、ＲＯＭを含んでいる。ＲＡＭは、Random Access Memoryの略称である。ＲＯＭは、Read Only Memoryの略称である。プロセッサ４１１は、ＲＡＭを一時的な記憶領域として用いつつＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで、所定の処理（制御）を実行する。プロセッサ４１１は、プログラムに含まれる複数の命令を実行することで、複数の機能部を構築する。プログラムの保存媒体は、ＲＯＭに限定されない。たとえばＨＤＤやＳＳＤなど、多様な記憶媒体を採用可能である。ＨＤＤは、Hard-disk Driveの略称である。ＳＳＤは、Solid State Driveの略称である。
【0048】
プロセッサ４１１は、たとえばＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＦＰなどである。ＣＰＵは、Central Processing Unitの略称である。ＭＰＵは、Micro-Processing Unitの略称である。ＧＰＵは、Graphics Processing Unitの略称である。ＤＦＰは、Data Flow Processorの略称である。制御回路４１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなど、複数種類の演算処理装置を組み合わせて実現されてもよい。
【0049】
制御回路４１は、ＳｏＣとして実現されてもよい。ＳｏＣは、System on Chipの略称である。制御回路４１は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡを用いて実現されてもよい。ＡＳＩＣは、Application Specific Integrated Circuitの略称である。ＦＰＧＡは、Field-Programmable Gate Arrayの略称である。
【0050】
駆動回路４２は、モータドライバと称されることがある。駆動回路４２は、駆動指令に応じた駆動電流をモータ３１（３１１，３１２）に付与し、モータ３１を動作させる。
【0051】
＜ハンド部の動作＞
図５～図８は、物体１００を把持するまでのハンド部２０の動作を示している。ハンド部２０は、物体１００を把持するまでの間に、下入れ動作、めくり動作、および把持動作を行う。図５は、下入れ動作の一例を示している。図６および図７は、めくり動作の一例を示している。図８は、把持動作の一例を示している。図５～図８では、腹部２５２の表面を端面２５２１から上面２５２２にわたって曲面でつなぐ形状としている。ここでは、第１指部２２１および第２指部２２２を用いて物体１００を把持する例を示す。
図５～図８は、物体１００を把持するまでのハンド部２０の動作を示している。ハンド部２０は、物体１００を把持するまでの間に、下入れ動作、めくり動作、および把持動作を行う。図５は、下入れ動作の一例を示している。図６および図７は、めくり動作の一例を示している。図８は、把持動作の一例を示している。図５～図８では、腹部２５２の表面を端面２５２１から上面２５２２にわたって曲面でつなぐ形状としている。ここでは、第１指部２２１および第２指部２２２を用いて物体１００を把持する例を示す。
【0052】
物体１００は、初期的に台座１１０に配置される。台座１１０は、変位しない作業台でもよいし、Ｖベルトのように可動式のものでもよい。台座１１０は、指部２２によって表面を押されると凹む柔軟性を有するのが好ましい。一例として台座１１０はゴム部材を備えており、ゴム部材が表面をなしている。
【0053】
物体１００を把持するにあたり、まずハンド部２０は、図５に示すように下入れ動作をする。具体的には、第２指部２２２の指先端部２５によってＸ方向における物体１００の一端を押さえた（固定した）状態で、第１指部２２１の指先端部２５の爪部２５１を物体１００の他端の下に差し入れる。たとえば指先端部２５によって台座１１０の表面を凹ませつつ、爪部２５１の先端部分を物体１００の他端の下に差し入れる。下入れ時には、少なくとも爪部２５１の先端部分の接触面２５１１が物体１００に接触する。下入れ動作は、潜り込ませ動作、滑り込ませ動作などと称されることがある。
【0054】
次いでハンド部２０は、図６および図７に示すめくり動作をする。図６はめくり動作の途中の状態を示しており、図７はめくり動作が完了した状態を示している。具体的には、下入れ時同様、第２指部２２２の指先端部２５によって物体１００の一端を押さえた状態で、第１指部２２１の関節２３の駆動により物体１００の他端側を持ち上げる。このようにして、物体１００をめくり上げる。
【0055】
後述するめくり要件およびずらし要件を満たすように、第１指部２２１は動作する。めくり動作は、ずらし動作を含む。ずらしは、めくり中に生じる。めくりは、ずらしを伴う。ずらしは、めくりと同時に起こる。ずらしとは、第１指部２２１の指先端部２５による物体１００の支持位置、つまり物体１００の被支持位置をずらすことをいう。ずらし動作を含むめくり動作により、指先端部２５の支持位置は、爪部２５１の先端部分から腹部２５２の表面にずれる。一例として指先端部２５の支持位置は、爪部２５１から、端面２５２１を経由して上面２５２２までずれる。このように支持位置を爪部２５１からずらすことで、把持動作を行い易くなる。物体１００は、腹部２５２の表面に沿って並進しつつ、めくり上がる。以下では、ずらしを伴うめくりを、単にめくりと示すことがある。
【0056】
次いでハンド部２０は、図８に示す把持動作をする。具体的には、第１指部２２１と第２指部２２２により、物体１００を把持する。第１指部２２１の支持位置と第２指部２２２の支持位置が互いに近いほうが、安定して把持できる。このため、第１指部２２１の関節２３の駆動により、第１指部２２１による支持位置を第２指部２２２の支持位置に近づけて把持する。必要に応じて、第２指部２２２の関節２３を駆動させてもよい。把持動作は、指部２２の移動を含む。一例として図８に示すように、第１指部２２１の腹部２５２の表面と第２指部２２２の腹部２５２の表面とで、物体１００を把持する。
【0057】
＜制御方法＞
図９は、制御部４０の制御回路４１が実行する処理、つまりロボットハンド１０の制御方法の一例を示すフローチャートである。一例として、図５～図８に示したハンド部２０の動作のために制御部４０が実行する処理を示している。
図９は、制御部４０の制御回路４１が実行する処理、つまりロボットハンド１０の制御方法の一例を示すフローチャートである。一例として、図５～図８に示したハンド部２０の動作のために制御部４０が実行する処理を示している。
【0058】
制御部４０の制御回路４１は、ハンド部２０による物体１００の操作方法を決定する。一例として制御回路４１は、ユーザが入力した操作方法を取得することで操作方法を決定してもよい。制御回路４１は、ユーザの入力に基づいて操作方法を判断し、決定してもよい。たとえばユーザにより物体１００の目標位置が入力されると、制御回路４１が、目標位置に最適な操作方法を判断し、決定してもよい。
【0059】
制御回路４１は、カメラやセンサなどの情報を取得することで操作方法を決定してもよい。制御回路４１は、メモリ４１２に格納されたプログラムを実行することで、取得した情報に基づいて操作方法を決定してもよい。
【0060】
制御回路４１は、物体１００をめくって把持する操作方法を決定すると、図９に示す処理を開始する。制御回路４１は、まずアプローチ処理を実行する（ステップＳ１０）。アプローチ処理は、ハンド部２０を下入れ直前の位置まで操作する処理である。下入れ直前の状態とは、たとえば第１指部２２１の指先端部２５が物体１００および／または台座１１０に接触する直前の状態である。これに代えて、第１指部２２１の指先端部２５が物体１００および／または台座１１０に初期的に接触した状態を下入れ直前の状態としてもよい。
【0061】
制御回路４１は、カメラなどから指部２２および物体１００の初期位置に関する情報を取得する。制御回路４１は、指先端部２５を初期位置から目標位置、つまり下入れ直前の位置まで動かすのに必要なトルクを設定する。制御回路４１は、設定したトルクを対応する関節２３に印加するように駆動部３０を制御する。これにより、第２指部２２２の関節２３が駆動し、第２指部２２２の指先端部２５が物体１００の一端に接触する。また、第１指部２２１の関節２３が駆動し、指先端部２５が物体１００および／または台座１１０に接触する直前の位置まで移動する。
【0062】
次いで制御回路４１は、下入れ処理を実行する（ステップＳ２０）。下入れ処理は、下入れ動作を実行するようにハンド部２０を操作するための処理である。
【0063】
制御回路４１は、カメラなどから、アプローチ処理完了後の指部２２および物体１００の位置（第１位置）に関する情報を取得する。制御回路４１は、指先端部２５を第１位置から目標位置、つまり図５に例示した下入れ完了の位置まで動かすのに必要なトルクを設定する。制御回路４１は、設定したトルクを対応する関節２３に印加するように駆動部３０を制御する。これにより、第１指部２２１の関節２３が駆動し、指先端部２５が台座１１０の表面を凹ませながら物体１００の他端側の下に滑り込む。
【0064】
次いで制御回路４１は、めくり処理を実行する（ステップＳ３０）。めくり処理は、ずらし処理を含むため、めくりおよびずらし処理（めくり・ずらし処理）と称されることがある。めくり処理は、ずらしを伴うめくり動作を実行するようにハンド部２０を操作するための処理である。図１０は、めくり処理を示すフローチャートである。図１１は、物体１００に加える力を示す図である。図１２は、関節２３に加える力を示す図である。
【0065】
図１０に示すように、制御回路４１は、カメラなどから、下入れ処理完了後の指部２２および物体１００の位置（第２位置）に関する情報を取得する（ステップＳ３１）。制御回路４１は、指先端部２５を第２位置から目標位置、つまり図７に例示しためくり動作完了の位置まで動かすのに必要なトルクを設定する。制御回路４１は、後述するめくり要件とずらし要件の両方を満たしつつ、目標位置まで第１指部２２１の指先端部２５を動かすようにトルクを設定する。
【0066】
制御回路４１は、目標動作を実現するために、物体１００に加える力Ｆｄ，Ｆｓを、めくり要件とずらし要件を満たす範囲で設定する（ステップＳ３２）。図１１に示すように、指部２２（指先端部２５）に力Ｆを加えることで、指先端部２５から物体１００に力Ｆｄ，Ｆｓを加える。つまり、めくり要件とずらし要件を満たす力Ｆｄ，Ｆｓ（力ベクトル）を、物体１００と指先端部２５との間に生成させる。力Ｆｄは、垂直抗力である。力Ｆｓは、物体１００を動かす力であり、垂直抗力Ｆｄに直交する方向（水平方向）の力である。
【0067】
数式１は、めくり要件を示す式である。めくり要件は、回転要件と称されることがある。Ｍｒｏｔは、物体１００の支点１０１周りの回転モーメントである。Ｍｒｏｔ＞０を満たすことで、物体１００がめくり上がる。Ｌは、支点１０１から作用点１０２までの物体１００の長さである。ｍは、物体１００の質量である。θは、基準面（台座１１０の表面）に対する物体１００のなす角度である。θｘは、基準面と平行な面に対して垂直抗力Ｆｄの作用方向のなす角度である。第４項は、慣性モーメントＪに角度θの２階微分値である角加速度を乗算したものである。数式１では、重心位置を長さＬの中心としている。
【数1】
【0068】
数式２は、ずらし要件を示す式である。ずらし要件は、並進要件と称されることがある。μｍａｘは、最大静止摩擦係数である。ＦＳｌｉは、最大静止摩擦力である。Ｆｓ＞Ｆｓｌｉを満たすことで、物体１００をずらすことができる。
【数2】
【0069】
制御回路４１は、数式１，２を満たす範囲で、力Ｆｄ，Ｆｓを設定する。力Ｆｄ，Ｆｓは、図１２に示すようにＸ方向の力ＦｘとＺ方向の力Ｆｚに座標変換される。そして、目標位置より、角度θ１，θ２，θ３が決まる。角度θ１は、基部２１に対する第１リンク２４１のなす角度である。角度θ２は、第１リンク２４１に対する第２リンク２４２のなす角度である。角度θ３は、第２リンク２４２に対する指先端部２５のなす角度である。
【0070】
次いで制御回路４１は、角度θ１，θ２，θ３と、各関節２３の運動方程式とにより、トルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３を設定する（ステップＳ３３）。トルクＴ１は、第１関節２３１に加えるトルクである。トルクＴ２は、第２関節２３２に加えるトルクである。トルクＴ３は、第３関節２３３に加えるトルクである。
【0071】
制御回路４１は、設定したトルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３を対応する関節２３に印加するように駆動部３０の制御を実行する（ステップＳ３４）。一例として駆動部３０は、第１関節２３１に対して正回転方向の所定のトルクＴ１を印加する。駆動部３０は、物体１００の端部のひとつを持ち上げてずらしが生じるように、第３関節２３３に対して正回転方向のトルクＴ３を印加する。このように、第１関節２３１に対して正回転方向のトルクＴ１を印加しつつ、第３関節２３３が正回転するようにトルクＴ３を印加する。駆動部３０は、角度θ２を維持するように第２関節２３２に対してトルクＴ２を印加する。
【0072】
次いで制御回路４１は、制御実行により、ずれ（ずらし）が発生したか否かを判定する（ステップＳ３５）。指先端部２５の支持位置、つまり物体１００の被支持位置のずれ（ずらし）については、たとえばカメラ、モータエンコーダ、関節エンコーダ、触覚センサなどによって検出が可能である。ずれが生じた場合には、目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ３６）。目標位置に到達した場合には、めくり処理を終了し、図９に示すステップＳ４０に移行する。
【0073】
一方、ずれが生じていない場合には、ずれが生じるようにトルクを再設定する。一例として、トルクＴ３の増大を決定し（ステップＳ３７）、ステップＳ３３に戻って、決定したトルクＴ３を設定する。たとえば増大の決定ごとに、所定値加算するようにトルクＴ３を設定する。トルクＴ３の増大により第３関節２３３がさらに正回転し、角度θ３が大きくなる。つまり図１３に示すように、物体１００がさらに持ち上げり、ずれが生じ易くなる。トルクＴ１については、所定値を維持するように設定する。トルクＴ２については、角度θ２を維持するように設定する。このように、ずれが生じるまで、トルクＴ３を大きくしていく。
【0074】
ずれ（ずらし）とは、上記したように、指先端部２５による物体１００の支持位置、つまり物体１００の被支持位置がずれることを指す。トルクＴ３を大きくすると物体１００の端部のひとつが持ち上がって、上記した角度θが大きくなる。これにより、物体１００が指先端部２５の表面に沿って並進し易くなる。つまり、ずれが生じ易くなる。
【0075】
ずれが生じたものの、ステップＳ３６において目標位置に到達していない場合、角度θ３またはトルクＴ３の維持を決定し（ステップＳ３８）、ステップＳ３３に戻る。ステップＳ３では、たとえば角度θ３を維持するようにトルクＴ３を設定する。または、トルクＴ３を所定値に維持するように設定する。トルクＴ１については、所定値を維持するように設定する。トルクＴ２については、角度θ２を維持するように設定する。
【0076】
ずらしを伴うめくり処理が終了すると、制御回路４１は把持処理を実行する（ステップＳ４０）。把持処理は、図８に示した動作を実行するようにハンド部２０を操作するための処理である。
【0077】
制御回路４１は、カメラなどから指部２２および物体１００の位置（第３位置）に関する情報を取得する。制御回路４１は、指先端部２５を第３位置から目標位置、つまり図８に例示した把持完了の位置まで動かすのに必要なトルクを設定する。制御回路４１は、知られた把持要件を満たしつつ、目標位置まで指部２２を移動させるように、トルクを設定する。制御回路４１は、設定したトルクを対応する関節２３に印加するように駆動部３０を制御する。
【0078】
一例として駆動部３０は、正回転方向のトルクＴ１を印加する。また、逆回転方向のトルクＴ３を印加する。これにより、物体１００との接触状態を維持しつつ、指先端部２５による物体１００の支持位置を下方にずらす。たとえば指先端部２５の先端が台座１１０の表面に接触するまで可能にずらす。このように、第１指部２２１の支持位置を、第２指部２２２の支持位置に近づける。そして、第１指部２２１の腹部２５２の上面２５２２と第２指部２２２の腹部２５２の上面２５２２とで、物体１００を把持する。このとき、第１指部２２１の腹部２５２の上面２５２２は、第２指部２２２の腹部２５２の上面２５２２に対して略平行である。制御回路４１は、把持処理を実行すると一連の処理を終了する。
【0079】
第１関節２３１に対応する駆動部３０はバックドライブ可能である。めくり操作において、第１関節２３１は、正回転トルクＴ１と物体１００からの反力を含む外力との大小関係に応じて、正回転方向もしくは逆回転方向に回転する。正回転トルクＴ１が外力よりも大きい場合、第１関節２３１は正回転する。外力が正回転トルクＴ１よりも大きい場合、第１関節２３１は逆回転する。
【0080】
なお、めくり操作において第２関節２３２の角度θ２を維持する、つまり第２関節２３２をロック状態とする例を示したが、これに限定されない。めくり要件とすらし要件を満たす範囲であれば、角度θ２が変化するようなトルクＴ２を設定してもよい。トルクＴ１，Ｔ３についても、上記した例に限定されない。
【0081】
たとえばステップＳ３５でずれが生じない場合、正回転方向のトルクＴ１を大きくしてもよい。ただし、トルクＴ１を大きくし過ぎると、反力を含む外力の大小にかかわらず、第１関節２３１が正回転することになる。トルクＴ１については、外力が比較的に小さいときには正回転し、外力が比較的に大きいときには逆回転するように設定される。
【0082】
ステップＳ３７またはステップＳ３８の処理を実行した後に、ステップＳ３３に戻って以降の処理を実行する例を示したが、これに限定されない。ステップＳ３２に戻って以降の処理を実行してもよいし、ステップＳ３１に戻って以降の処理を実行してもよい。
【0083】
＜第１実施形態のまとめ＞
上記したように、本実施形態のロボットハンド１０によれば、めくり操作をするときに、めくり要件とずらし要件の両方を満たす力ベクトルを、物体１００と指部２２（２２１）の先端との間に生成させる。また、駆動部３０がバックドライブ可能であり、これにより指部２２の先端が物体１００の軌道に追従する。
上記したように、本実施形態のロボットハンド１０によれば、めくり操作をするときに、めくり要件とずらし要件の両方を満たす力ベクトルを、物体１００と指部２２（２２１）の先端との間に生成させる。また、駆動部３０がバックドライブ可能であり、これにより指部２２の先端が物体１００の軌道に追従する。
【0084】
よって、摩擦係数などのパラメータに誤差／ばらつきがあっても、物体１００をめくりつつ指部２２の支持位置をずらすことができる。つまり、めくり上げの途中にずらしが生じる。指部２２の支持位置をずらすため、ずらさずにめくる場合よりも、次の操作に繋げやすい。この結果、操作性を向上することができる。
【0085】
図１３は、めくり要件とずらし要件を満たす範囲を示している。図１３は、両要件が成立する角度θと摩擦係数との関係を示している。図１３に示すハッチング部分が、両要件を満たす範囲である。両要件を満たす範囲は、トルクＴ１を大きくすると広くなり、トルクＴ１を小さくすると狭くなる。一例として物体１００を平面矩形状、物体１００のＸ方向の長さを５ｃｍ、質量ｍを５ｇ、摩擦係数を０～１．５、物体１００の重心位置をＸ方向の中心、柔らかさを剛体とした。また、トルクＴ１を、０．０３Ｎｍとした。
【0086】
たとえば摩擦係数が０．５の場合、角度θが１２度程度でずらしが生じる。つまり１２度程度までめくり上げるとずらしが生じる。摩擦係数が１．０の場合、角度θが２２度程度でずらしが生じる。摩擦係数がばらついても、駆動部３０のバックドライブ機能により、指先端部２５が物体１００の軌道に追従する。よって、角度θの異なる任意のタイミングで、ずらしを生じさせることができる。
【0087】
制御回路４１は、めくり操作において、めくり要件とずらし要件を満たすように指部２２（２２１）の駆動を制御すればよい。一例として本実施形態の制御回路４１は、物体１００を持ち上げる方向、つまり正回転方向に第３関節２３３を回転させる。また、第１関節２３１に対して物体１００に力を加える方向、つまり正回転方向にトルクＴ１を印加するよう制御する。これにより、指部２２の先端は物体１００から離反せずに物体１００の軌道に追従する。よって、物体１００をめくり上げる途中でずらしが生じ易い。
【0088】
特に、めくり操作において、一定値で維持するようにトルクＴ１を設定し、角度θ２を維持するようにトルクＴ２を設定する。これにより、簡素な制御で、ずらしを含むめくり操作を実現することができる。
【0089】
ハンド部２０が備える指部２２の本数は、特に限定されない。１本でもよい。たとえば壁などに物体１００の一端を押し付けた状態で、１本の指部２２にて物体１００をめくり上げることもできる。また、めくった後に、壁との間で物体１００を把持することもできる。
【0090】
一例として本実施形態では、ハンド部２０の指部２２が、第１指部２２１と第２指部２２２を含んでいる。そして、制御回路４１は、第２指部２２２にて物体１００の一端を押さえた状態で、第１指部２２１の先端と物体１００との間にめくり要件およびずらし要件を満たす力ベクトルを生成させるよう駆動部３０を制御する。これにより、多様な操作が可能となる。指部２２を１本備える構成に較べて操作性を向上することができる。
【0091】
めくり操作において、第２指部２２２の制御は特に限定されない。一例として本実施形態では、少なくとも第２指部２２２が逆折れ可能に構成されている。第２指部２２２は、人間の指の屈曲方向とは逆方向にも屈曲可能である。たとえば関節２３の可動域は、－９０度～９０度程度である。たとえば図３に示す第２指部２２２は、逆折れ状態ではなく、言うなれば正方向に折れた状態である。一方、図５～図８に示す第２指部２２２は、逆折れ状態である。第２指部２２２は、第２関節２３２を頂点とする逆折れ状態である。第２関節２３２は、第２指部２２２の腹部２５２側に凸である。
【0092】
図６および図７に示したように、制御回路４１は、めくり操作をするときに、第２指部２２２が逆折れ状態となるように駆動部３０を制御する。これにより、第２指部２２２が物体１００に対する壁／ストッパとして機能する。よって、第１指部２２１による物体１００のめくり過ぎを防止することができる。
【0093】
制御回路４１が実行する操作は、ずらしを含むめくり操作を少なくとも含めばよい。一例として本実施形態の制御回路４１は、下入れ操作を行ってからめくり操作を実行し、めくり操作の後に把持操作を実行する。めくり操作がずらしを伴わない場合、支持位置は爪部２５１の先端部分のままであるため、爪部２５１が引っ掛かり、把持操作（次の操作）に移行し難い。本実施形態では、めくり操作がずらしを伴う。具体的には、めくり操作中に、指先端部２５の支持位置が、爪部２５１から腹部２５２の表面にずれる。これにより、めくり操作から把持操作に移行し易い。よって、物体１００を台座１１０に配置された状態からめくって把持する一連の操作に好適である。この一連の操作において、操作性を向上することができる。
【0094】
下入れ操作は、特に限定されない。台座１１０上に配置され、一端が押さえられた物体１００の他端の下に、指部２２の先端を差し入れる操作であればよい。たとえば制御回路４１は、図１４の右側に示すように物体１００に対する第１指部２２１のめくり開始の位置を、第１関節２３１による力ベクトルが水平以下となるように設定するのが好ましい。図１４において、第１関節２３１による力ベクトルを実線矢印で示している。図１４の左側は下入れ操作の途中段階を示しており、右側は下入れ完了の状態、つまりめくり開始の位置を示している。図１４では、指先端部２５が、爪部２５１と腹部２５２のみを有している。図１４に示す一点鎖線は、爪部２５１の先端部分と第１関節２３１の回転軸とをつなぐ仮想線である。
【0095】
これによれば、下入れ操作においても、第１関節２３１および第３関節２３３のそれぞれに正回転方向のトルクを印加すればよい。つまり、同じ制御手法で下入れ操作とめくり操作を実現できる。第３関節２３３の動作方向が同じであるため、下入れ操作からめくり操作をスムースに繋ぐことができる。なお、爪部２５１の先端部分は、めくり開始において回転軸の直下よりも左側に位置する。つまり仮想線が左側に傾いている。この位置関係において、第１関節２３１による力ベクトルは、ＸＹ面に平行な水平以下となる。
【0096】
把持操作は、特に限定されない。一例として本実施形態の制御回路４１は、第１関節２３１に対して正回転方向のトルクＴ１を印加し、第３関節２３３を逆回転方向させるように駆動部３０を制御する。これによれば、図７および図８に示したように、物体１００との接触状態を維持しつつ、第１指部２２１の指先端部２５による物体１００の支持位置を下方にずらすことができる。つまり、物体１００の落下を抑制しつつ、第１指部２２１の支持位置を第２指部２２２の支持位置に近づけることができる。
【0097】
（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。
【0098】
＜各種パラメータとめくり要件およびずらし要件の成立範囲＞
図１５～図１７は、先行実施形態に示した図１３同様、めくり要件およびずらし要件が成立する範囲を示している。図１５～図１７では、図１３の条件の一部を変更している。図１５は、図１３の条件に対して物体１００の質量ｍを大きくしている。一例として物体１００の質量を、図１３の５ｇから５０ｇに変更した。図１５に示すように、質量ｍを大きくすると、成立範囲が狭くなる。つまり、ずらしが生じない範囲が広くなる。
図１５～図１７は、先行実施形態に示した図１３同様、めくり要件およびずらし要件が成立する範囲を示している。図１５～図１７では、図１３の条件の一部を変更している。図１５は、図１３の条件に対して物体１００の質量ｍを大きくしている。一例として物体１００の質量を、図１３の５ｇから５０ｇに変更した。図１５に示すように、質量ｍを大きくすると、成立範囲が狭くなる。つまり、ずらしが生じない範囲が広くなる。
【0099】
図１６は、図１３の条件に対して物体１００の重心位置を左側にずらしている。一例として重心位置を左端とした。図１６に示すように、重心位置を左側にずらすと、成立範囲が狭くなる。なお、数式３は、めくり要件式を示している。長さＬｇは、支点１０１から重心位置までの長さである。
【数3】
【0100】
数式３に示すように、質量ｍ、長さＬｇが大きくなるほど、第３項の負の値が大きくなり、物体１００をめくり難くなる。これに対しては、トルクＴ１を大きくすることで、成立範囲を広くすることができる。トルクＴ１を大きくすると、力Ｆｄ，Ｆｓが大きくなり、めくり要件を満たし易くなる。たとえば図１５に示す破線は、質量ｍが５０ｇにおいて、トルクＴ１を０．０３Ｎｍから０．３Ｎｍに変更したときの成立範囲の左端を示している。
【0101】
図１７は、図１３の条件に対して物体１００のサイズを小さくしている。一例として長さＬを１ｃｍとした。図１７に示すように、サイズを小さくすると、成立範囲が狭くなる。図１８は、サイズ（長さＬ）とめくり動作との関係を示している。左側はサイズ大の場合のめくり動作のイメージ、右側はサイズ小の場合のめくり動作のイメージである。図１８に示すように、物体１００のサイズが小さい場合、第３関節２３３の角度変化、つまり後述する指先端部２５の角度ψの角度変化が小さいため、ずらし要件を満たし難い。
【0102】
このような課題に鑑み、本実施形態では、めくり中にずらしを生じ易い構成、特に小物体のずらしを生じ易い構成を提案する。物体１００のサイズによらず、ずらしを生じ易い構成を提案する。
【0103】
＜指先端部の構造＞
図１９は、本実施形態に係るロボットハンド１０において、指先端部２５の構造を示している。指先端部２５は、上記した爪部２５１および腹部２５２に加えて、突出部２５３を有している。
図１９は、本実施形態に係るロボットハンド１０において、指先端部２５の構造を示している。指先端部２５は、上記した爪部２５１および腹部２５２に加えて、突出部２５３を有している。
【0104】
爪部２５１は、腹部２５２と突出部２５３の間に配置されている。爪部２５１は、長手方向において、腹部２５２および突出部２５３よりも先端側に延びている。つまり突出している。裏面２５１２のうち、端面２５１３との境界である端部２５１４から所定範囲の部分は、突出部２５３によって覆われない露出部となっている。指先端部２５のうち、指部２２の先端から所定範囲には、爪部２５１のみが存在している。一例として接触面２５１１の露出部と裏面２５１２の露出部とは、高さ方向の平面視において略一致している。端部２５１４は、裏面２５１２と端面２５１３との角部である。
【0105】
突出部２５３は、爪部２５１の裏面２５１２上に設けられている。突出部２５３は、ずらしを伴うめくり操作をし易くするために設けられている。突出部２５３は、爪部２５１の裏面２５１２上に設けられた凸構造部である。突出部２５３は、指先側の端面２５３１と、端面２５３１に連なり、裏面２５１２に対向する面とは反対の面である上面２５３２を有している。端面２５３１は、上面２５３２に連なる側面のうち、長手方向における先端側の面である。
【0106】
上面２５３２は、略平坦である。裏面２５１２から上面２５３２までの長さ、つまり突出部２５３の高さは、Ｈｂである。上面２５３２の端部２５３３は、端面２５３１との境界をなしている。一例として端部２５３３は、上面２５３２と端面２５３１との角部である。図１９に一点鎖線で示す仮想線ＩＬは、上面２５３２の端部２５３３と爪部２５１の端部２５１４とを結ぶ線である。仮想線ＩＬと裏面２５１２とのなす角度は、θｂである。
【0107】
突出部２５３は、爪部２５１同様、硬く、低摩擦であることが好ましい。ヤング率が大きい（硬い）ほうが、爪部２５１を物体１００の下に差し入れやすい。また、指先端部２５が、端部２５３３を物体１００との接点として回動し易い。摩擦係数が小さいほうが、爪部２５１を物体１００の下に差し入れやすい。一例として突出部２５３のヤング率および摩擦係数は、爪部２５１と同程度である。
【0108】
上記したように、指先端部２５は、爪部２５１および腹部２５２を備える指先構造部に、突出部２５３を付加してなる。
【0109】
【0110】
図２０において、角度θｓは、爪部２５１に接触する物体１００の下面と腹部２５２の端面２５２１とのなす角度である。Ｌは、物体１００の長さである。ψは、突出部２５３の上面２５３２と台座１１０の表面とのなす角度である。つまり、指先端部２５の角度である。数式４は、指先端部２５および物体１００の位置関係を示す式である。
【数4】
【0111】
角度θｓが大きいほど、物体１００が端面２５２１に沿って移動し易い。角度θｓが大きいほど、腹部２５２を表面に沿って物体１００がずれ易い。角度θｓが大きいほど、物体１００をずらしてめくり上げやすい。数式４に示すように、角度θｓは、角度θｂ、高さＨｂの影響を受ける。
【0112】
図２１は、角度θｂと角度θｓの関係を示している。ここでは、長さＬ＝２ｃｍ、角度θａ＝４５度、高さの比Ｈｂ／Ｈａ＝１、ψ＝１５度とした。図２１に示すように、角度θｂが大きいほど、角度θｓが大きくなる。しかしながら、角度θｂが６０度より大きくなると、下入れし難くなる。よって、角度θｂは、６０度以下が好ましい。
【0113】
また、角度θｂの変化量（傾き）は、３０度を下回ると大きくなる。角度θｂが３０度を下回ると、角度θｓが急激に小さくなる。よって、角度θｂは、３０度以上が好ましい。一例として本実施形態では、角度θｂを３０度以上、６０度以下の範囲内で設定している。
【0114】
図２２は、高さＨｂと角度θｓとの関係を示している。ここでは、長さＬ＝２ｃｍ、角度θａ＝４５度、角度θｂ＝４５度、ψ＝１５度とした。図２２に示すように、高さＨｂが高いほど、角度θｓは大きくなる。ただし、高さＨｂが高いと物体１００が爪部２５１の下に入り込み、下入れ操作ができない虞がある。よって、下入れ操作を可能な範囲で、高さＨｂを高くするのが好ましい。例示した長さＬ＝２ｃｍの物体１００のような小物体を扱う場合には、高さＨｂを１０ｍｍ以下にするとよい。
【0115】
なお、角度θｓは、数式４に示すように腹部２５２の角度θａの影響を受ける。角度θａが小さいほど角度θｓが大きくなり、ずらしを伴うめくり操作をし易くなる。反面、把持操作をし難くなる。また、摩擦係数が小さいと、めくり操作をし易くなる反面、把持操作をし難くなる。ヤング率が大きいと、めくり操作をし易くなる反面、把持し難くなる。よって、めくり操作と把持操作を両立させるには、それぞれ中程度の大きさが好ましい。一例として本実施形態の腹部２５２の角度θａは４５度、摩擦係数は０．５、ヤング率は５ＧＰａである。
【0116】
このように、端面２５２１は、長手方向において指部２２の先端に近づくほど長手方向に直交する高さ方向において接触面２５１１に近づく傾斜面であることが好ましい。また、腹部２５２は、爪部２５１および突出部２５３よりも摩擦係数が小さいおよび／またはヤング率が大きいことが好ましい。高さＨａ，Ｈｂは互いに略等しくてもよいし、異なってもよい。端面２５２１，２５３１の傾斜角度は互いに略等しくてもよいし、異なってもよい。
【0117】
＜第２実施形態のまとめ＞
上記したように、本実施形態のロボットハンド１０は、指先端部２５に突出部２５３を備えている。突出部２５３は、爪部２５１の裏面２５１２上に設けられている。爪部２５１は、突出部２５３よりも先端側に延びている。このため、爪部２５１の先端部分を物体１００の下に差し入れる下入れ操作をし易い。
上記したように、本実施形態のロボットハンド１０は、指先端部２５に突出部２５３を備えている。突出部２５３は、爪部２５１の裏面２５１２上に設けられている。爪部２５１は、突出部２５３よりも先端側に延びている。このため、爪部２５１の先端部分を物体１００の下に差し入れる下入れ操作をし易い。
【0118】
図２３～図２５は、サイズの小さい物体１００の操作の一例を示している。図２３は、下入れ動作を示す図である。図２４は、ずらしを伴うめくり動作を示す図である。図２５は、把持動作を示す図である。本実施形態では、突出部２５３が存在することで、存在しない構成に較べて上記した角度θｓが大きい。角度θｓが大きいため、図２３および図２４に示すように、たとえば突出部２５３の端部２５３３を支点に指先端部２５が回転することで、物体１００をずらしつつめくり上げることができる。具体的には、物体１００の端部のひとつが腹部２５２の端面２５２１に沿って上方にずれ、物体１００がめくり上がる。そして、図２５に示すように、第１指部２２１の腹部２５２の端面２５２１と、第２指部２２２の腹部２５２の上面２５２２とで物体１００を把持する。
【0119】
このように、爪部２５１上に突出部２５３が存在することで、存在しない構成に較べて上記した角度θｓを大きくすることができる。角度θｓが大きいため、ずらしを伴うめくり操作をし易い。物体１００のサイズが小さくても、ずらしを伴うめくり操作をし易い。めくり操作と把持操作を両立できるため、操作性を向上できるロボットハンド１０を提供することができる。もちろん、物体１００のサイズが大きくても、角度θｓを大きくすることができるので、操作性を向上することができる。
【0120】
突出部２５３の端部２５３３および爪部２５１の端部２５１４を結ぶ仮想線ＩＬと、爪部２５１の裏面２５１２とのなす角度θｂは、特に限定されない。好ましくは、角度θｂを３０度以上にするとよい。角度θｂを３０度以上にすると、上記したように角度θｓを大きくすることができる。これにより、ずらしを伴うめくり操作をさらにし易くすることができる。第３関節２３３の回転量を大きくしなくても、つまり角度θ３を大きくしなくても、めくり操作をすることができる。好ましくは角度θｂを６０度以下にするとよい。角度θｂを６０度以下にすると、下入れ操作をしやすくできる。
【0121】
爪部２５１、腹部２５２，および突出部２５３の摩擦係数、ヤング率は特に限定されない。好ましくは、爪部２５１および突出部２５３を、腹部２５２よりも摩擦係数が小さいおよび／またはヤング率が大きい構成とするとよい。これにより、下入れ操作をし易くなる。また、めくり操作と把持操作を両立することができる。
【0122】
腹部２５２の角度θａは特に限定されない。たとえば角度θａを９０度程度としてもよい。９０度としても、腹部２５２の表面の摩擦係数が小さく、第３関節２３３の回転量が大きければ、ずらしを伴うめくり操作が可能である。好ましくは、角度θａを鋭角にするとよい。つまり端面２５２１を、長手方向において指部２２の先端に近づくほど、高さ方向において接触面２５１１に近づく傾斜を備えた面にするとよい。これによれば、角度θｓが大きくなる。よって、めくり操作をし易くすることができる。
【0123】
本実施形態に記載の構成は、めくり操作に好適である。使用態様は、先行実施形態に記載の一連の操作に限定されない。物体１００のサイズによらず、角度θｓを大きくすることができるので、操作性を向上することができる。特に小物体に好適である。
【0124】
＜変形例＞
図２６に示すように、腹部２５２の端面２５２１に、外に凸のＲを付けてもよい。これによれば、平面に較べてずらしや把持をし易くすることができる。また、突出部２５３の端面２５３１に、外に凸のＲを付けてもよい。これによれば、ずらしが生じ易くなる。図１５では、外に凸のＲの例を示したが、これに代えて端面２５２１に、内に凸のＲを付けてもよい。外に凸のほうが、端面２５２１で物体１００を把持しやすい。端面２５３１に、内に凸のＲを付けてもよい。なお、Ｒを付けた面とは、曲率のついた面（曲面）である。
図２６に示すように、腹部２５２の端面２５２１に、外に凸のＲを付けてもよい。これによれば、平面に較べてずらしや把持をし易くすることができる。また、突出部２５３の端面２５３１に、外に凸のＲを付けてもよい。これによれば、ずらしが生じ易くなる。図１５では、外に凸のＲの例を示したが、これに代えて端面２５２１に、内に凸のＲを付けてもよい。外に凸のほうが、端面２５２１で物体１００を把持しやすい。端面２５３１に、内に凸のＲを付けてもよい。なお、Ｒを付けた面とは、曲率のついた面（曲面）である。
【0125】
図２７に示すように、爪部２５１の先端部分に、Ｒを付けてもよい。これによれば、物体１００が柔らかい場合に、爪部２５１の先端部分（突出部分）が物体１００に突き刺さるのを抑制することができる。また、先端部分が突き出し過ぎないようにするとよい。これによっても、爪部２５１の先端部分が物体１００に突き刺さるのを抑制することができる。たとえば、Ｒ（曲率半径）を０．５ｍｍ、突き出し量を１ｍｍ程度にするとよい。
【0126】
図２８に示すように、突出部２５３の先端側を切り欠いた（排除した）構造としてもよい。図２８では、比較のため、図１９に示した突出部２５３を破線で示している。図２８に示すように、突出部２５３は、図１９に較べて指部２２の先端（端面２５１３）から離れた位置に配置されている。つまり腹部２５２は、突出部２５３よりも指部２２の先端に近い位置まで設けられている。高さ方向の平面視において、裏面２５１２の露出部は、接触面２５１１の露出部よりも広い。指部２２の長手方向において、裏面２５１２の露出部は、接触面２５１１の露出部よりも長い。
【0127】
図２８では、腹部２５２が突出部２５３よりも指部２２の先端に近い位置まで設けられており、裏面２５１２の露出部が接触面２５１１の露出部よりも広い。これにより裏面２５１２の先端側に、空間（スペース）が存在する。したがって、爪部２５１の先端部分が、小さな隙間に入りやすい。よって、ずらしを生じ易くしつつ、爪部２５１を物体１００の下に差し入れ易くすることができる。
【0128】
本実施形態に記載の構成は、第１実施形態に記載の構成との組み合わせが可能である。
【0129】
（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、物体１００に接触（支持）する腹部２５２の傾斜角度を一定（固定）とした。また、腹部２５２の表面の摩擦係数は一定（固定）とした。これに代えて、腹部２５２の傾斜角度を操作に応じて異ならせてもよい。また、腹部２５２の表面の摩擦係数を操作に応じて異ならせてもよい。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、物体１００に接触（支持）する腹部２５２の傾斜角度を一定（固定）とした。また、腹部２５２の表面の摩擦係数は一定（固定）とした。これに代えて、腹部２５２の傾斜角度を操作に応じて異ならせてもよい。また、腹部２５２の表面の摩擦係数を操作に応じて異ならせてもよい。
【0130】
図２９は、めくり要件およびずらし要件が両立する範囲と、角度θａ、摩擦係数μとの関係を示している。前提条件として、図１１に示した力Ｆを１０Ｎ、質量ｍを０．１ｋｇ、長さＬを５ｃｍとした。図２９に示す実線よりも左側の領域が、つまりハッチングを付した領域が、両要件が成立する範囲である。図２９に示すように、腹部２５２の角度θａが小さいほど、両要件が成立しやすい。また、摩擦係数μが小さいほど、両要件が成立しやすい。このように、ずらしを伴うめくり操作には、角度θａ、摩擦係数μが小さいほうが好ましい。一方、把持操作には、角度θａ、摩擦係数μが大きい方が好ましい。好ましい角度θａ、摩擦係数μは、めくり操作と把持操作とでトレードオフの関係にある。
【0131】
図３０は、本実施形態に係るロボットハンド１０を示す図である。ロボットハンド１０のうち、指先端部２５と制御部４０を示している。指先端部２５の腹部２５２は、ピエゾアクチュエータ２５２３を備えている。制御部４０は、ピエゾアクチュエータ２５２３を駆動する駆動回路４３を備えている。駆動回路４３は、制御回路４１からの指示に従ってピエゾアクチュエータへの通電を切り替える。通電の切り替えにより、ピエゾアクチュエータ２５２３は駆動、つまり伸縮する。
【0132】
図３１は、腹部２５２の伸縮を示している。図３１では、ピエゾアクチュエータ２５２３の図示を省略している。ピエゾアクチュエータ２５２３は、たとえば通電により伸び、通電を遮断することで縮む。ピエゾアクチュエータ２５２３が伸びることで、腹部２５２が伸びる（拡張する）。これにより、角度θａは大きくなる。一方、ピエゾアクチュエータ２５２３が縮むことで、腹部２５２が縮む。これにより、角度θａは小さくなる。
【0133】
制御回路４１は、ずらしを伴うめくり操作において角度θａが小さくなり、把持操作において角度θａが大きくなるように、駆動回路４３を介してピエゾアクチュエータ２５２３の駆動を制御する。
【0134】
＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態では、ピエゾアクチュエータ２５２３を備えることにより、腹部２５２が角度θａ（傾斜角度）を調整可能である。制御部４０は、めくり操作をするときの角度θａが把持操作をするときの角度θａよりも小さくなるように、角度θａを制御する。めくり要件およびずらし要件を満たすように、角度θａはめくり操作時に小さくなる。よって、めくり操作と把持操作のいずれについてもさらに操作性を向上することができる。
本実施形態では、ピエゾアクチュエータ２５２３を備えることにより、腹部２５２が角度θａ（傾斜角度）を調整可能である。制御部４０は、めくり操作をするときの角度θａが把持操作をするときの角度θａよりも小さくなるように、角度θａを制御する。めくり要件およびずらし要件を満たすように、角度θａはめくり操作時に小さくなる。よって、めくり操作と把持操作のいずれについてもさらに操作性を向上することができる。
【0135】
＜変形例＞
腹部２５２の角度θａを調整可能な構成は、上記した例に限定されない。たとえば腹部２５２が、磁性エラストマを備えてもよい。磁性エラストマは、シリコンゲルやゴムなどの柔軟素材に、微小な強磁性粒子を含有させたものである。図示しない駆動回路は、制御回路４１からの指示に従って腹部２５２（磁性エラストマ）への外部磁場の印加を切り替える。
腹部２５２の角度θａを調整可能な構成は、上記した例に限定されない。たとえば腹部２５２が、磁性エラストマを備えてもよい。磁性エラストマは、シリコンゲルやゴムなどの柔軟素材に、微小な強磁性粒子を含有させたものである。図示しない駆動回路は、制御回路４１からの指示に従って腹部２５２（磁性エラストマ）への外部磁場の印加を切り替える。
【0136】
外部磁場を印加すると、図３２に示すようにばね定数ｋ（弾性率）が大きくなり、角度θａが大きくなる。外部磁場を遮断すると、ばね定数ｋが小さくなり、角度θａが小さくなる。制御部４０は、操作に応じてばね定数ｋ、ひいては角度θａが切り替わるように制御する。制御部４０は、めくり操作をするときの角度θａが把持操作をするときの角度θａよりも小さくなるように、角度θａを制御する。よって、めくり操作と把持操作のいずれについてもさらに操作性を向上することができる。
【0137】
操作に応じて角度θａを切り替える例を示したが、これに限定されない。腹部２５２の表面の摩擦係数を切り替えてもよい。腹部２５２は、たとえば表面に複合シートを備える。図示しない駆動回路は、制御回路４１からの指示に従って複合シートに印加する外力を切り替える。
【0138】
外力を印加しないと、複合シートの繊維が延びた状態となり、図３３の左側に示すように腹部の２５２の表面は平坦となる。つまり、摩擦係数μが大きくなる。外力を所定方向から印加して複合シートを圧縮すると、複合シートを構成する一部の繊維が押されて部分的に突出し、図３３の右側に示すように複数の微細突起が形成される。これにより、摩擦係数μが小さくなる。制御部４０は、めくり操作をするときの摩擦係数μが把持操作をするときの摩擦係数μよりも小さくなるように、摩擦係数μを制御する。めくり要件およびずらし要件を満たすように、摩擦係数μはめくり操作時に小さくなる。よって、めくり操作と把持操作のいずれについてもさらに操作性を向上することができる。
【0139】
本実施形態に記載の構成は、第２実施形態に記載の構成との組み合わせが可能である。
【0140】
（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、ずれは生じたか否かを判定した。これに代えて、ずれの判定とともに、ずれの発生タイミングを取得して摩擦係数を推定し、フィードバック制御するようにしてもよい。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、ずれは生じたか否かを判定した。これに代えて、ずれの判定とともに、ずれの発生タイミングを取得して摩擦係数を推定し、フィードバック制御するようにしてもよい。
【0141】
図３４は、本実施形態に係るロボットハンド１０において、制御回路４１が実行するめくり処理を示すフローチャートである。図３４は、ステップＳ３９を備える点で図１０とは異なっている。制御回路４１は、ステップＳ３６でＮＯ判定の場合に、ステップＳ３９の処理を実行する。図３４では、一例としてステップＳ３８の後にステップＳ３９を実行するが、ステップＳ３８の前に実行してもよい。
【0142】
上記したように、指先端部２５の支持位置、つまり物体１００の被支持位置のずれ（ずらし）については、たとえばカメラ、モータエンコーダ、関節エンコーダ、触覚センサなどのずれ検知手段によって検出が可能である。ステップＳ３９において、制御回路４１は、ずれの検知手段からずれ発生タイミングを取得し、物体１００の摩擦係数μを推定する。ずれ発生タイミングとは、たとえばずれが生じたときの角度θである。図１３に示した関係に基づいて、制御回路４１は、角度θから摩擦係数μを推定する。
【0143】
制御回路４１は、推定した摩擦係数に基づいて、ステップＳ３３の処理を実行する。つまり、摩擦係数に基づくフィードバック制御を実行する。具体的には、想定範囲よりも摩擦係数が大きい場合に、制御回路４１はトルクＴ１を増加させて設定する。想定範囲よりも摩擦係数が小さい場合に、制御回路４１はトルクＴ１を減少させて設定する。
【0144】
＜第４実施形態のまとめ＞
本実施形態では、制御部４０（制御回路４１）が、ずれの発生タイミングに基づいて物体１００の摩擦係数を推定する。そして、制御回路４１は、推定した摩擦係数に基づいてトルクをフィードバック制御する。
本実施形態では、制御部４０（制御回路４１）が、ずれの発生タイミングに基づいて物体１００の摩擦係数を推定する。そして、制御回路４１は、推定した摩擦係数に基づいてトルクをフィードバック制御する。
【0145】
想定範囲よりも摩擦係数が大きい場合、つまり物体１００が滑りにくい場合、制御回路４１はトルクＴ１を増加させる。これにより、めくり要件およびずらし要件が成立する範囲が広がる。よって、めくりを伴うずらし操作を、より確実に行うことができる。
【0146】
想定範囲よりも摩擦係数が小さい場合、つまり物体１００が滑り易い場合、制御回路４１はトルクＴ１を減少（低減）させる。これにより、無駄な出力を抑制し、物体１００やハンド部２０が予期せず動いたり変形したりするリスクを低減することができる。よって、めくりを伴うずらし操作を、より確実に行うことができる。
【0147】
＜変形例＞
制御回路４１は、推定した摩擦係数をメモリに格納しておき、次の物体１００を操作する際に、メモリに格納された摩擦係数に基づいてステップＳ３３の処理を実行し、トルクＴ１を設定してもよい。これに代えて、制御回路４１は、推定した摩擦係数に基づいて設定したトルクＴ１をメモリに格納しておき、次の物体１００を操作する際に、メモリに格納された値をトルクＴ１として設定してもよい。
制御回路４１は、推定した摩擦係数をメモリに格納しておき、次の物体１００を操作する際に、メモリに格納された摩擦係数に基づいてステップＳ３３の処理を実行し、トルクＴ１を設定してもよい。これに代えて、制御回路４１は、推定した摩擦係数に基づいて設定したトルクＴ１をメモリに格納しておき、次の物体１００を操作する際に、メモリに格納された値をトルクＴ１として設定してもよい。
【0148】
制御回路４１は、摩擦係数に基づいて第２指部２２２の角度を制御してもよい。第２指部２２２の角度とは、物体１００側において指先端部２５を含む第２指部２２２と台座１１０の表面とのなす角度である。想定範囲よりも摩擦係数が大きい場合、物体１００が滑りにくいため、物体１００をより高い位置まで持ち上げる必要がある。制御回路４１は、指先端部２５の角度が大きくなるように、第２指部２２２の駆動を制御する。これにより、高い位置までめくり上げる物体１００に対して、第２指部２２２が物体１００に対する壁／ストッパとして機能する。よって、物体１００のめくり過ぎを防止し、めくりを伴うずらし操作をより確実に行うことができる。
【0149】
想定範囲よりも摩擦係数が小さい場合、ずらしを生じさせるための高さは低くなる。制御回路４１は、指先端部２５の角度が小さくなるように、第２指部２２２の駆動を制御する。ずらしを生じ易いため、第１指部２２１の指先端部２５の角度ψも小さくてよい。制御回路４１は、指先端部２５の角度ψが小さくなるように、第３関節２３３の駆動を制御してもよい。制御回路４１は、めくり操作中に第２指部２２２の角度を変更してもよいし、次の物体１００を操作するときに摩擦係数を反映してもよい。
【0150】
制御回路４１は、摩擦係数に基づいて、第３実施形態に示した指先端部２５の特性を制御してもよい。想定範囲よりも摩擦係数が大きい場合、制御回路４１は指先端部２５の角度θａを小さくするように制御する。想定範囲よりも摩擦係数が小さい場合、制御回路４１は指先端部２５の角度θａを大きくするように制御する。これにより、めくりを伴うずらし操作を、より確実に行うことができる。なお、角度θａを大きくすると、把持操作を確実に行うことができる。
【0151】
想定範囲よりも摩擦係数が大きい場合、制御回路４１は指先端部２５の腹部表面の摩擦係数が比較的小さくなるように制御する。これにより、ずらしが生じ易くなり、めくりを伴うずらし操作をより確実に行うことができる。想定範囲よりも摩擦係数が小さい場合、制御回路４１は指先端部２５の腹部表面の摩擦係数が比較的大きくなるように制御する。これにより、めくりを含むずらしが安定化し、めくりを伴うずらし操作をより確実に行うことができる。なお、腹部表面の摩擦係数を大きくすると、把持操作を確実に行うことができる。
【0152】
制御回路４１は、めくり操作において推定した摩擦係数をメモリに格納し、めくり操作に続く把持操作をする際に、メモリに格納された摩擦係数に基づいてステップＳ４０の処理を実行してもよい。
【0153】
本実施形態に記載の構成は、第１実施形態に記載の構成、第２実施形態に記載の構成、第３実施形態に記載の構成との組み合わせが可能である。
【0154】
（他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
【0155】
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
【0156】
ある要素または層が「上にある」、「連結されている」、「接続されている」または「結合されている」と言及されている場合、それは、他の要素、または他の層に対して、直接的に上に、連結され、接続され、または結合されていることがあり、さらに、介在要素または介在層が存在していることがある。対照的に、ある要素が別の要素または層に「直接的に上に」、「直接的に連結されている」、「直接的に接続されている」または「直接的に結合されている」と言及されている場合、介在要素または介在層は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同様のやり方で（例えば、「間に」対「直接的に間に」、「隣接する」対「直接的に隣接する」など）解釈されるべきである。この明細書で使用される場合、用語「および／または」は、関連する列挙されたひとつまたは複数の項目に関する任意の組み合わせ、およびすべての組み合わせを含む。
【0157】
空間的に相対的な用語「内」、「外」、「裏」、「下」、「低」、「上」、「高」などは、図示されているような、ひとつの要素または特徴の他の要素または特徴に対する関係を説明する記載を容易にするためにここでは利用されている。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用または操作中の装置の異なる向きを包含することを意図することができる。例えば、図中の装置をひっくり返すと、他の要素または特徴の「下」または「真下」として説明されている要素は、他の要素または特徴の「上」に向けられる。したがって、用語「下」は、上と下の両方の向きを包含することができる。この装置は、他の方向に向いていてもよく（９０度または他の向きに回転されてもよい）、この明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。
【0158】
（技術的思想の開示）
この明細書は、以下に列挙する複数の項に記載された複数の技術的思想を開示している。いくつかの項は、後続の項において先行する項を択一的に引用する多項従属形式（a multiple dependent form）により記載されている場合がある。さらに、いくつかの項は、他の多項従属形式の項を引用する多項従属形式（a multiple dependent form referring to another multiple dependent form）により記載されている場合がある。これらの多項従属形式で記載された項は、複数の技術的思想を定義している。
この明細書は、以下に列挙する複数の項に記載された複数の技術的思想を開示している。いくつかの項は、後続の項において先行する項を択一的に引用する多項従属形式（a multiple dependent form）により記載されている場合がある。さらに、いくつかの項は、他の多項従属形式の項を引用する多項従属形式（a multiple dependent form referring to another multiple dependent form）により記載されている場合がある。これらの多項従属形式で記載された項は、複数の技術的思想を定義している。
【0159】
＜技術的思想１＞
基部（２１）と、
前記基部に支持された指部（２２）と、
を備え、
前記指部は、複数の関節（２３１，２３２、２３３）と、前記指部の長手方向において前記基部からもっとも離れた前記関節よりも先端側に設けられた指先端部（２５）と、を有し、
前記指先端部は、物体（１００）の下に差し入れる爪部（２５１）と、前記爪部における前記物体との接触面とは反対の面である裏面上に設けられた突出部（２５３）と、を含み、
前記爪部は、前記基部に対して前記突出部よりも離れた位置まで延びている、ロボットハンド。
基部（２１）と、
前記基部に支持された指部（２２）と、
を備え、
前記指部は、複数の関節（２３１，２３２、２３３）と、前記指部の長手方向において前記基部からもっとも離れた前記関節よりも先端側に設けられた指先端部（２５）と、を有し、
前記指先端部は、物体（１００）の下に差し入れる爪部（２５１）と、前記爪部における前記物体との接触面とは反対の面である裏面上に設けられた突出部（２５３）と、を含み、
前記爪部は、前記基部に対して前記突出部よりも離れた位置まで延びている、ロボットハンド。
【0160】
＜技術的思想２＞
前記突出部は、指先側の端面（２５３１）と、前記端面に連なり、前記裏面に対向する面とは反対の面である上面（２５３２）と、を有する、技術的思想１に記載のロボットハンド。
前記突出部は、指先側の端面（２５３１）と、前記端面に連なり、前記裏面に対向する面とは反対の面である上面（２５３２）と、を有する、技術的思想１に記載のロボットハンド。
【0161】
＜技術的思想３＞
前記突出部の前記上面における前記端面側の端部および前記裏面における指先側の端部を結ぶ仮想線と、前記裏面とのなす角度が３０度以上である、技術的思想２に記載のロボットハンド。
前記突出部の前記上面における前記端面側の端部および前記裏面における指先側の端部を結ぶ仮想線と、前記裏面とのなす角度が３０度以上である、技術的思想２に記載のロボットハンド。
【0162】
＜技術的思想４＞
前記突出部の前記上面における前記端面側の端部および前記裏面における指先側の端部を結ぶ仮想線と、前記裏面とのなす角度が６０度以下である、技術的思想２または技術的思想３に記載のロボットハンド。
前記突出部の前記上面における前記端面側の端部および前記裏面における指先側の端部を結ぶ仮想線と、前記裏面とのなす角度が６０度以下である、技術的思想２または技術的思想３に記載のロボットハンド。
【0163】
＜技術的思想５＞
前記指先端部は、前記接触面上に設けられた腹部（２５２）を含み、
前記爪部は、前記基部に対して前記腹部よりも離れた位置まで延びている、技術的思想１～５いずれか１つに記載のロボットハンド。
前記指先端部は、前記接触面上に設けられた腹部（２５２）を含み、
前記爪部は、前記基部に対して前記腹部よりも離れた位置まで延びている、技術的思想１～５いずれか１つに記載のロボットハンド。
【0164】
＜技術的思想６＞
前記爪部および前記突出部は、前記腹部よりも摩擦係数が小さいおよび／またはヤング率が大きい、技術的思想５に記載のロボットハンド。
前記爪部および前記突出部は、前記腹部よりも摩擦係数が小さいおよび／またはヤング率が大きい、技術的思想５に記載のロボットハンド。
【0165】
＜技術的思想７＞
前記腹部は、前記突出部よりも前記指部の先端に近い位置まで設けられている、技術的思想５または技術的思想６に記載のロボットハンド。
前記腹部は、前記突出部よりも前記指部の先端に近い位置まで設けられている、技術的思想５または技術的思想６に記載のロボットハンド。
【0166】
＜技術的思想８＞
前記腹部は、指先側の端面（２５２１）と、前記端面に連なり、前記接触面に対向する面とは反対の面（２５２２）と、を有し、
前記腹部の前記端面は、前記長手方向において前記指部の先端に近づくほど前記長手方向に直交する高さ方向において前記接触面に近づく傾斜面である、技術的思想５～７いずれか１つに記載のロボットハンド。
前記腹部は、指先側の端面（２５２１）と、前記端面に連なり、前記接触面に対向する面とは反対の面（２５２２）と、を有し、
前記腹部の前記端面は、前記長手方向において前記指部の先端に近づくほど前記長手方向に直交する高さ方向において前記接触面に近づく傾斜面である、技術的思想５～７いずれか１つに記載のロボットハンド。
【0167】
＜技術的思想９＞
前記腹部は、前記爪部に対する前記端面の傾斜角度を調整可能であり、
めくり要件およびずらし要件を満たすことで、前記物体をめくるときの前記傾斜角度が前記物体を把持するときの前記傾斜角度よりも小さくなるように、前記腹部の前記傾斜角度を制御する制御部（４０）をさらに備える、技術的思想８に記載のロボットハンド。
前記腹部は、前記爪部に対する前記端面の傾斜角度を調整可能であり、
めくり要件およびずらし要件を満たすことで、前記物体をめくるときの前記傾斜角度が前記物体を把持するときの前記傾斜角度よりも小さくなるように、前記腹部の前記傾斜角度を制御する制御部（４０）をさらに備える、技術的思想８に記載のロボットハンド。
【0168】
＜技術的思想１０＞
前記腹部は、表面の摩擦係数を調整可能であり、
めくり要件およびずらし要件を満たすことで、前記物体をめくるときの摩擦係数が前記物体を把持するときの摩擦係数よりも小さくなるように、前記腹部の摩擦係数を制御する制御部（４０）をさらに備える、技術的思想８に記載のロボットハンド。
前記腹部は、表面の摩擦係数を調整可能であり、
めくり要件およびずらし要件を満たすことで、前記物体をめくるときの摩擦係数が前記物体を把持するときの摩擦係数よりも小さくなるように、前記腹部の摩擦係数を制御する制御部（４０）をさらに備える、技術的思想８に記載のロボットハンド。
【符号の説明】
【0169】
１０…ロボットハンド、２０…ハンド部、２１…基部、２２…指部、２２１…第１指部、２２２…第２指部、２２３…第３指部、２３…関節、２３１…第１関節、２３２…第２関節、２３３…第３関節、２４…リンク、２４１…第１リンク、２４２…第２リンク、２５…指先端部、２５１…爪部、２５１１…接触面、２５１２…裏面、２５１３…端面、２５１４…端部、２５２…腹部、２５２１…端面、２５２２…上面、２５２３…ピエゾアクチュエータ、２５３…突出部、２５３１…端面、２５３２…上面、２５３３…端部、３０…駆動部、３０１…第１駆動部、３０２…第２駆動部、３１，３１１，３１２…モータ、３２，３２１，３２２…減速機、３３，３３１，３３２…ワイヤ、４０…制御部、４１…制御回路、４１１…プロセッサ、４１２…メモリ、４２，４３…駆動回路、１００…物体、１０１…支点、１０２…作用点、１１０…台座
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【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】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】