特開 2024-130022 ロボットハンド制御装置、ロボットハンド制御方法及びプログラム

(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】P2024130022

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】ロボットハンド制御装置、ロボットハンド制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240920BHJP

   B25J 3/00 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 W

B25J3/00 Z

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039498

(22)【出願日】2023-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100181135

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 隆史

(72)【発明者】

【氏名】三井 理紗子

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707DS01

3C707ES06

3C707ET01

3C707EU18

3C707HS27

3C707JS03

3C707JT10

3C707KS21

3C707KS30

3C707KS34

3C707KX08

(57)【要約】

【課題】ロボットハンドが把持する物体が硬いか柔らかいかにかかわらず、その物体を把持する際に、ロボットハンドの指を駆動する駆動機構に過電流が流れることを防ぐロボットハンド制御装置、ロボットハンド制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】ロボットハンド制御装置は、ロボットハンドが物体を把持する際に、ロボットハンドの第１の指に加わる反力を取得する反力取得手段と、反力取得手段が取得した反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、ロボットハンドの前記第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる駆動機構制御手段と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットハンドが物体を把持する際に、前記ロボットハンドの第１の指に加わる反力を取得する反力取得手段と、
前記反力取得手段が取得した前記反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、前記ロボットハンドの前記第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる駆動機構制御手段と、
を備えるロボットハンド制御装置。

【請求項2】

前記駆動機構制御手段は、
前記第２の時間の経過後に、前記反力取得手段が取得する前記反力が、所定の反力以下となった場合に、前記駆動機構の駆動を再開させる
請求項１に記載のロボットハンド制御装置。

【請求項3】

前記駆動機構制御手段は、
前記ロボットハンドの前記第１の指が、前記物体を把持する際には、前記駆動機構を、所定の方向に駆動させ、
前記反力取得手段が取得した前記反力が、前記第１の時間の間に、前記第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、前記第２の時間の間に、前記第２の所定量以上、変動しなかった場合には、前記駆動機構を、前記所定の方向とは逆方向に、第３の所定量だけ駆動させた後に、前記駆動機構を停止させる
請求項１に記載のロボットハンド制御装置。

【請求項4】

前記駆動機構制御手段は、
前記駆動機構を、前記所定の方向とは逆方向に、前記第３の所定量だけ駆動させた後に、前記反力取得手段が取得する前記反力が、前記所定の反力以下となった場合に、前記駆動機構の駆動を再開させる
請求項３に記載のロボットハンド制御装置。

【請求項5】

前記ロボットハンドの前記第１の指に対応する指であって、前記ロボットハンドと連動するマスタグローブの第２の指の第２の曲げ角度を取得する曲げ角度取得手段を更に備え、
前記駆動機構制御手段は、
前記曲げ角度取得手段が取得した前記第２の曲げ角度に基づいて、前記駆動機構を駆動させる
請求項１に記載のロボットハンド制御装置。

【請求項6】

ロボットハンドが物体を把持する際に、前記ロボットハンドの第１の指に加わる反力を取得し、
取得した前記反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、前記ロボットハンドの前記第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる
ロボットハンド制御方法。

【請求項7】

ロボットハンド制御装置のコンピュータを、
ロボットハンドが物体を把持する際に、前記ロボットハンドの第１の指に加わる反力を取得する反力取得手段、
前記反力取得手段が取得した前記反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、前記ロボットハンドの前記第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる駆動機構制御手段、
として機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットハンド制御装置、ロボットハンド制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、マスタ側からの指示に基づいて、スレーブ側のアームの動きを制御するロボットアーム制御システムについて開示している。このロボットアーム制御システムでは、スレーブ側のロボットアームに加わる反力が、所定の閾値以上である場合に、ロボットアームを駆動するモータを停止させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０６－２３７５９７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で開示されているロボットアーム制御システムでは、ロボットアームが、硬い物体を把持する場合であっても、柔らかい物体を把持する場合であっても、同じ閾値を用いた制御が行われる。そのため、ロボットアームが、硬い物体を把持する場合と同じ力で、柔らかい物体を把持した場合に、反力が、その閾値を超えずに、ロボットアームのモータが駆動し続け、モータに過電流が流れることがある。

【0005】

そこで、この発明は、上述の課題を解決するロボットハンド制御装置、ロボットハンド制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様によるロボットハンド制御装置は、
ロボットハンドが物体を把持する際に、前記ロボットハンドの第１の指に加わる反力を取得する反力取得手段と、
前記反力取得手段が取得した前記反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、前記ロボットハンドの前記第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる駆動機構制御手段と、
を備える。

【0007】

また、本発明の第２の態様によるロボットハンド制御方法は、
ロボットハンドが物体を把持する際に、前記ロボットハンドの第１の指に加わる反力を取得し、
取得した前記反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、前記ロボットハンドの前記第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる。

【0008】

また、本発明の第３の態様によるプログラムは、
ロボットハンド制御装置のコンピュータを、
ロボットハンドが物体を把持する際に、前記ロボットハンドの第１の指に加わる反力を取得する反力取得手段、
前記反力取得手段が取得した前記反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、前記ロボットハンドの前記第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる駆動機構制御手段、
として機能させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ロボットハンドが把持する物体が硬いか柔らかいかにかかわらず、その物体を把持する際に、ロボットハンドの指を駆動する駆動機構に過電流が流れることを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態によるロボットハンド制御システムのシステム構成図である。

【図2】本実施形態による曲げ角度計測装置の構成を示す概略ブロック図である。

【図3】本実施形態によるロボットハンド制御装置の構成を示す概略ブロック図である。

【図4】本実施形態によるロボットハンド制御装置の処理を示すフローチャートである。

【図5】本実施形態による反力センサが検出する反力の一例を示すグラフである。

【図6】本実施形態によるロボットハンド制御装置を用いた場合の効果を説明する図である。

【図7】本実施形態の最小構成を有するロボットハンド制御装置の構成を示す概略ブロック図である。

【図8】本実施形態によるロボットハンド制御方法の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】

【0011】

以下、本発明の実施形態によるロボットハンド制御システムを、図面を参照して説明する。

【0012】

図１は、本実施形態によるロボットハンド制御システムのシステム構成図である。図１に示すロボットハンド制御システム１００は、マスタ側のグローブ１０、曲げ角度計測装置２０、ロボットハンド制御装置３０Ａ、スレーブ側のロボットハンド４０を備える。

【0013】

グローブ１０は、ロボットハンド４０を遠隔操作するユーザが、手に着用して使用される。図１では、グローブ１０が、右手用の場合を示しているが、左手用についても、本実施形態と同様に構成することができる。グローブ１０は、親指部１１、人差し指部１２、中指部１３、薬指部１４、小指部１５、手の平部１６を備えている。

【0014】

親指部１１の第１関節、第２関節に相当する部分には、それぞれ、曲げセンサ１７Ａ、１７Ｂが取り付けられている。人差し指部１２の第１関節、第２関節、第３関節に相当する部分には、それぞれ、曲げセンサ１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅが取り付けられている。中指部１３の第１関節、第２関節、第３関節に相当する部分には、それぞれ、曲げセンサ１７Ｆ、１７Ｇ、１７Ｈが取り付けられている。薬指部１４の第１関節、第２関節、第３関節に相当する部分には、それぞれ、曲げセンサ１７Ｉ、１７Ｊ、１７Ｋが取り付けられている。小指部１５の第１関節、第２関節、第３関節に相当する部分には、それぞれ、曲げセンサ１７Ｌ、１７Ｍ、１７Ｎが取り付けられている。

【0015】

曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎは、それらの曲げセンサが取り付けられている部分の両側が何度の角度をなしているのかを計測するための機器であり、曲げ角度に応じた抵抗値を、曲げ角度計測装置２０に出力する。例えば、曲げセンサ１７Ａは、親指部１１の指先部と根元部がなす角度が、何度であるかを計測するための機器である。

【0016】

曲げ角度計測装置２０は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎから、曲げ角度に応じた抵抗値を、有線通信または無線通信により取得する。曲げ角度計測装置２０は、取得した抵抗値を、その抵抗値を測定した曲げセンサの識別情報と対応付けて、有線通信または無線通信により、ロボットハンド制御装置３０Ａに送信する。

【0017】

ロボットハンド制御装置３０Ａは、曲げセンサの識別情報と、その曲げセンサが測定した抵抗値とを、曲げ角度計測装置２０から受信する。ロボットハンド制御装置３０Ａは、有線通信または無線通信によりロボットハンド４０と接続されている。ロボットハンド制御装置３０Ａは、ロボットハンド４０から反力に関するデータを受信する。ロボットハンド制御装置３０Ａは、曲げ角度計測装置２０から受信する抵抗値に関するデータと、ロボットハンド４０から受信する反力に関するデータを用いて、ロボットハンド４０を制御する。

【0018】

ロボットハンド４０は、グローブ１０の形状と対応する形状を有している。本実施形態では、グローブ１０が、人間の手の形に対応した５本指の形状であるため、ロボットハンド４０も５本指の形状としている。図１では、ロボットハンド４０が、右手に対応する形状である場合を示しているが、左手についても、同様に構成することができる。ロボットハンド４０は、親指部４１、人差し指部４２、中指部４３、薬指部４４、小指部４５、手の平部４６を備えている。

【0019】

親指部４１は、指先部４１１、根本部４１２からなる。人差し指部４２は、指先部４２１、中央部４２２、根本部４２３からなる。中指部４３は、指先部４３１、中央部４３２、根本部４３３からなる。薬指部４４は、指先部４４１、中央部４４２、根本部４４３からなる。小指部４５は、指先部４５１、中央部４５２、根本部４５３からなる。

【0020】

親指部４１の第１関節、第２関節に相当する部分には、それぞれ、モータ（駆動機構とも称する）４７Ａ、４７Ｂが取り付けられている。人差し指部４２の第１関節、第２関節、第３関節に相当する部分には、それぞれ、モータ４７Ｃ、４７Ｄ、４７Ｅが取り付けられている。中指部４３の第１関節、第２関節、第３関節に相当する部分には、それぞれ、モータ４７Ｆ、４７Ｇ、４７Ｈが取り付けられている。薬指部４４の第１関節、第２関節、第３関節に相当する部分には、それぞれ、モータ４７Ｉ、４７Ｊ、４７Ｋが取り付けられている。小指部４５の第１関節、第２関節、第３関節に相当する部分には、それぞれ、モータ４７Ｌ、４７Ｍ、４７Ｎが取り付けられている。

【0021】

モータ４７Ａ～４７Ｎは、それらのモータが取り付けられている部分の両側を何度の角度とするのかを制御するための機器である。例えば、モータ４７Ａは、親指部４１（第１の指とも称する）の指先部４１１と根元部４１２がなす角度を、０度～９０度の任意の角度に制御することにより、手の平部４６近傍に存在する物体を把持したり、離したりする。

【0022】

ロボットハンド４０の親指部４１の指先部４１１、人差し指部４２の指先部４２１、中指部４３の指先部４３１、薬指部４４の指先部４４１、小指部４５の指先部４５１には、それぞれ、反力センサ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ、４８Ｅが取り付けられている。反力センサは、その反力センサが接触する物体から受ける反力の大きさを計測するセンサである。

【0023】

図２は、本実施形態による曲げ角度計測装置２０（図１）の構成を示す概略ブロック図である。曲げ角度計測装置２０は、曲げセンサデータ取得手段２１、曲げ角度計測装置制御手段２２、曲げセンサデータ送信手段２３を備える。

【0024】

曲げセンサデータ取得手段２１は、グローブ１０に取り付けられている曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎのそれぞれが計測する曲げ角度に対応する抵抗値に関するデータを、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎから受信する。

【0025】

曲げ角度計測装置制御手段２２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの制御装置であり、曲げ角度計測装置２０の全体を制御する。本実施形態では、曲げ角度計測装置制御手段２２は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが計測する抵抗値と、その抵抗値に対応する曲げ角度との関係が記録されているテーブルを参照し、曲げセンサデータ取得手段２１が受信した抵抗値を、その抵抗値に対応する曲げ角度に変換して、曲げセンサデータ送信手段２３に出力する。

【0026】

曲げセンサデータ送信手段２３は、曲げ角度計測装置制御手段２２から出力される曲げ角度に関するデータを、定期的に、あるいは、ロボットハンド制御装置３０Ａからの要求に従って、ロボットハンド制御装置３０Ａに送信する。

【0027】

なお、本実施形態では、曲げ角度計測装置制御手段２２が、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが計測した抵抗値を、曲げ角度に変換する場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、曲げ角度計測装置２０から、ロボットハンド制御装置３０Ａに、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが計測した抵抗値を送信し、ロボットハンド制御装置３０Ａ側で、抵抗値を、曲げ角度に変換してもよい。また、図１に示すロボットアーム制御システムにおいて、曲げ角度計測装置２０を設けずに、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎから、ロボットハンド制御装置３０Ａに、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが計測した抵抗値を、直接送信し、ロボットハンド制御装置３０Ａ側で、抵抗値を、曲げ角度に変換するようにしてもよい。

【0028】

図３は、本実施形態によるロボットハンド制御装置３０Ａ（図１）の構成を示す概略ブロック図である。ロボットハンド制御装置３０Ａは、曲げセンサデータ受信手段３１（曲げ角度取得手段とも称する）、反力センサデータ取得手段３２、記憶手段３３、ロボットハンド制御装置制御手段３４、モータ制御手段３５（駆動機構制御手段とも称する）を備える。

【0029】

曲げセンサデータ受信手段３１は、曲げ角度計測装置２０の曲げセンサデータ送信手段２３（図２）から送信される曲げ角度に関するデータを受信し、ロボットハンド制御装置制御手段３４に出力する。反力センサデータ取得手段３２は、ロボットハンド４０の反力センサ４８Ａ～４８Ｅが計測する反力と、それらの反力を計測した反力センサの識別番号とが対応付けられたデータを、反力センサ４８Ａ～４８Ｅから受信し、ロボットハンド制御装置制御手段３４に出力する。

【0030】

記憶手段３３は、メモリなどの記憶装置である。記憶手段３３は、曲げセンサデータ受信手段３１が受信した曲げ角度に関するデータや、反力センサデータ取得手段３２が取得した反力センサに関するデータなどを、ロボットハンド制御装置制御手段３４の制御に基づいて、所定時間、記憶する。

【0031】

ロボットハンド制御装置制御手段３４は、ＣＰＵなどの制御装置であり、ロボットハンド制御装置３０Ａの全体を制御する。例えば、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、ロボットハンド制御装置３０Ａに、後述する図４のフローチャートの処理を行わせる。

【0032】

モータ制御手段３５は、ロボットハンド制御装置制御手段３４からの指示に基づき、ロボットハンド４０のモータ４７Ａ～４７Ｎの駆動を制御する。例えば、モータ制御手段３５は、ロボットハンド制御装置制御手段３４から、ロボットハンド４０の親指部４１に取り付けられているモータ４７Ａを所定方向に９０度回転させるようにとの指示を受けた場合には、モータ４７Ａを所定方向に９０度回転させる。

【0033】

なお、グローブ１０の各指の動きと、ロボットハンド４０の各指の動きは、連動している。例えば、ユーザがグローブ１０を着用し、グローブ１０の親指部１１を真っすぐに伸ばした状態（つまり、曲げ角度が０度の状態）から、親指部１１の第１関節（図１において、曲げセンサ１７Ａが取り付けられている部分）を、９０度、手の平部１６側に曲げた状態（つまり、曲げ角度が９０度の状態）にすると、それに連動して、ロボットハンド４０では、モータ４７Ａが回転することにより、親指部４１が真っすぐに伸びた状態から、親指部４１の第１関節が、９０度、手の平部４６側に曲がる。このような制御を行うことにより、グローブ１０において、手を握ったり、手を開いたりすると、ロボットハンド４０側でも、手を握ったり、手を開いたりする処理が行われる。よって、ユーザは、グローブ１０を着用して、指の関節を曲げたり伸ばしたりすることにより、離れた場所にあるロボットハンド４０にも、同じ手の動きをさせることができる。

【0034】

ただし、ロボットハンド４０の手の平部４６上に、ある物体が存在するものの、グローブ１０の手の平部１６上には、何も物体が存在しないような場合、ユーザが、グローブ１０を着用して、手の平を握った場合、ロボットハンド４０側では、手の平部４６に物体が存在するため、手の平を完全に握ることはできない。このような場合、ロボットハンド４０の手の平部４６に物体が存在するにもかかわらず、ロボットハンド４０において、手の平を握ろうとすると、モータ４７Ａ～４７Ｎは、回転ができないのに回転を継続しようとすることにより、モータ４７Ａ～４７Ｎに過電流が流れ、モータ４７Ａ～４７Ｎの温度が急上昇して、モータ４７Ａ～４７Ｎが壊れるおそれがある。本実施形態では、このような問題が起こることを回避するために、ロボットハンド制御装置３０Ａは、図４で示す処理を行う。

【0035】

図４は、本実施形態によるロボットハンド制御装置３０Ａの処理を示すフローチャートである。始めに、ロボットハンド制御装置３０Ａの反力センサデータ取得手段３２は、ロボットハンド４０に取り付けられている反力センサ４８Ａ～４８Ｅから、反力センサ４８Ａ～４８Ｅが測定したデータを取得する（ステップＳ１０１）。

【0036】

次に、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎと、モータ４７Ａ～４７Ｎが連動しているか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎと、モータ４７Ａ～４７Ｎが連動している状態とは、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが検出した抵抗値に基づいて求められる曲げ角度と同じ角度だけ、モータ４７Ａ～４７Ｎを回転させることができる状態をいう。例えば、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが検出した抵抗値に基づいて求められる曲げ角度が変化しているのに、モータ４７Ａ～４７Ｎが停止していたり、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが検出した抵抗値に基づいて求められる曲げ角度とは異なる角度に、モータ４７Ａ～４７Ｎが回転したりする状態は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎと、モータ４７Ａ～４７Ｎが連動していない状態（つまり、非連動状態）である。

【0037】

ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、反力センサ４８Ａ～４８Ｅが検出する反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加したか否かについて判定する（ステップＳ１０３）。

【0038】

なお、図５は、本実施形態による反力センサ４８Ａ～４８Ｅが検出する反力の一例を示すグラフである。図５において、横軸は時間であり、縦軸は、反力センサ（例えば、反力センサ４８Ａ）が測定する反力を示している。図４のフローチャートのステップＳ１０３では、例えば、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、反力センサ４８Ａ～４８Ｅが検出する反力が、第１の時間（図５の時刻ｔ１２と時刻ｔ１１の差分の時間であり、例えば、０．５秒間）の間に、第１の所定量（図５の反力Ｐ１２と反力Ｐ１１の差分であり、例えば、２．０Ｎ（ニュートン））以上増加したか否かについて判定する。なお、ここでは、第１の時間が、０．５秒間である場合について説明するが、これに限定されるものではなく、第１の時間を、０．５秒間よりも短くしたり（例えば、０．１秒間）、０．５秒間よりも長くしたりしてもよい（例えば、１．０秒間）。また、ここでは、第１の所定量が、２．０Ｎである場合について説明するが、これに限定されるものではなく、第１の所定量を、２．０Ｎよりも小さくしたり（例えば、１．０Ｎ）、２．０Ｎよりも大きくしたりしてもよい（例えば、４．０Ｎ）。

【0039】

図４のフローチャートのステップＳ１０３で、「ＹＥＳ」と判定された場合には、つまり、反力センサ４８Ａ～４８Ｅが検出する反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加したと判定された場合には、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、反力センサ４８Ａ～４８Ｅが検出する反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかったか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。図４のフローチャートのステップＳ１０４では、例えば、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、反力センサ４８Ａ～４８Ｅが検出する反力が、第２の時間（図５の時刻ｔ１３と時刻ｔ１２の差分の時間であり、例えば、１．０秒間）の間に、第２の所定量（図５の反力Ｐ１５と反力Ｐ１３の差分であり、例えば、０．４Ｎ（ニュートン））以上、変動しなかったか否かについて判定する。なお、ここでは、第２の時間が、１．０秒間である場合について説明するが、これに限定されるものではなく、第１の時間を、１．０秒間よりも短くしたり（例えば、０．５秒間）、１．０秒間よりも長くしたりしてもよい（例えば、２．０秒間）。また、ここでは、第２の所定量が、０．４Ｎである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第２の所定量を、０．４Ｎよりも小さくしたり（例えば、０．２Ｎ）、０．４Ｎよりも大きくしたりしてもよい（例えば、１．０Ｎ）。

【0040】

図４のフローチャートのステップＳ１０４で、「ＹＥＳ」と判定された場合には、つまり、反力センサ４８Ａ～４８Ｅが検出する反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合には、モータ制御手段３５は、モータ４７Ａ～４７Ｎを停止させる（ステップＳ１０５）。これにより、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎと、モータ４７Ａ～４７Ｎは、非連動の状態になり、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎにより、曲げ角度に変化が生じている場合であっても、モータ４７Ａ～４７Ｎは駆動しない。これにより、ロボットハンド４０が、物体を把持しているのに、更に、モータ４７Ａ～４７Ｎを更に回転させ続けることにより、モータ４７Ａ～４７Ｎに過電流が流れて、モータ４７Ａ～４７Ｎの温度が急上昇することを防ぐことができる。

【0041】

図４のステップＳ１０５の処理が行われた後、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、第２の時間（図５の時刻ｔ１３と時刻ｔ１２の差分の時間）の始まりの時刻（図５の時刻ｔ１２）における反力（図５の反力Ｐ１４）を、基準反力に設定する（ステップＳ１０６）。なお、反力Ｐ１４の値は、例えば、５．０Ｎである。

【0042】

図４のステップＳ１０６の処理が行われた後、モータ制御手段３５は、モータ４７Ａ～４７Ｎを、所定方向（ロボットハンド４０において、手の平が開いた状態から、手の平を握った状態にするようにモータ４７Ａ～４７Ｎを回転させる方向）とは逆方向（ロボットハンド４０において、手の平を握った状態から、手の平を開いた状態にするようにモータ４７Ａ～４７Ｎを回転させる方向）に、所定量（第３の所定量とも称し、例えば、１度）回転させる（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０７で用いられる所定量は、例えば、１度である場合について説明するが、この所定量は、１度よりも小さくてもよいし（例えば、０．５度）、１度よりも大きくてもよい（例えば、２．０度）。

【0043】

なお、図４のステップＳ１０７の処理により、反力センサ４８Ａ～４８Ｅが検出する反力は、図５において、反力Ｐ１４から反力Ｐ１３まで減少する。これにより、ロボットハンド４０は、物体を把持する力を、少し弱めることができ、モータ４７Ａ～４７Ｎにかかる負荷を軽減することができる。図４のステップＳ１０７の処理が行われた後、再度、ステップＳ１０１の処理が行われる。

【0044】

一方、図４のステップＳ１０２の処理で、「ＮＯ」と判定された場合、つまり、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎと、モータ４７Ａ～４７Ｎが連動していないと判定された場合には、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが取得する反力が、基準反力より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。なお、基準反力は、予め記憶手段３３に所定値が記憶されており、ステップＳ１０６の処理が行われた後は、ステップＳ１０６で設定された基準反力の値に更新される。

【0045】

図４のステップＳ１０８で「ＮＯ」と判定された場合、つまり、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが取得する反力が、基準反力より小さくないと判定された場合には、再度、ステップＳ１０１の処理が行われる。一方、図４のステップＳ１０８で「ＹＥＳ」と判定された場合、つまり、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが取得する反力が、基準反力より小さいと判定された場合には、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、モータ４７Ａ～４７Ｎの現在の回転角から、曲げセンサ所定値を求める（ステップＳ１０９）。曲げセンサ所定値は、モータ４７Ａ～４７Ｎの現在の回転角におけるロボットハンド４０の形状と同じ形状にグローブ１０がなっている場合に、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎで検出される曲げ角度である。モータ４７Ａ～４７Ｎの回転角と、曲げセンサ所定値との関係は、予め、テーブルとして記憶手段３３に記憶されるか、あるいは、モータ４７Ａ～４７Ｎの回転角と、曲げセンサ所定値との関係を定める数式が、テーブルとして記憶手段３３に記憶される。

【0046】

図４のステップＳ１０９の処理が行われた後、曲げセンサデータ受信手段３１は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが計測する抵抗値に対応する曲げ角度を、曲げ角度計測装置２０の曲げセンサデータ送信手段から取得する（ステップＳ１１０）。

【0047】

図４のステップＳ１１０の処理が行われた後、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、ステップＳ１１０で取得した曲げ角度が、ステップＳ１０９で求めた曲げセンサ所定値より小さいか否かについて判定する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１で「ＮＯ」の場合、つまり、ステップＳ１１０で取得した曲げ角度が、ステップＳ１０９で求めた曲げセンサ所定値より小さくない場合には、再度、ステップＳ１１０の処理が行われる。

【0048】

一方、ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」の場合、つまり、ステップＳ１１０で取得した曲げ角度が、ステップＳ１０９で求めた曲げセンサ所定値より小さい場合には、モータ制御手段３５は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎと、モータ４７Ａ～４７Ｎの連動を再開させる（ステップＳ１１３）。つまり、モータ制御手段３５は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが計測する抵抗値に基づいて求められる曲げ角度と同じ角度になるように、モータ４７Ａ～４７Ｎを回転させる。なお、ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」の場合には、ロボットハンド４０が物体から離れるため、図５のグラフの時刻ｔ１４で示すように、反力が急低下する。

【0049】

ステップＳ１１３の処理が行われた後、または、ステップＳ１０３で「ＮＯ」と判定された場合には、曲げセンサデータ受信手段３１は、曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎが計測する抵抗値に対応する曲げ角度を取得する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２の処理が行われた後、ロボットハンド制御装置制御手段３４は、ステップＳ１１２で取得した曲げ角度に対応するモータ４７Ａ～４７Ｎの回転角を求める（ステップＳ１１４）。

【0050】

ステップＳ１１４の処理が行われた後、モータ制御手段３５は、ステップＳ１１４で求めたモータ４７Ａ～４７Ｎの回転角に基づいて、モータ４７Ａ～４７Ｎを回転させる（ステップＳ１１５）。つまり、モータ制御手段３５は、グローブ１０の手の形状と、ロボットハンド４０の手の形状が同じになるように、モータ４７Ａ～４７Ｎを回転させる。ステップＳ１１５の処理が行われた後は、再度、ステップＳ１０１の処理が行われる。

【0051】

図６は、本実施形態によるロボットハンド制御装置３０Ａを用いた場合の効果を説明する図である。図６において、横軸は時間を示しており、縦軸は、ロボットハンド４０が備えるモータ４７Ａ～４７Ｎの温度を示している。

【0052】

図６において、破線で示す線ｇ１は、関連するロボットハンド制御装置が物体を把持するのを、マスタ側のグローブで制御する場合を示している。線ｇ１は、関連するロボットハンド制御装置を用いた場合におけるロボットハンドが備えるモータの温度変化を示す。関連するロボットハンド制御装置は、時刻ｔ１において、物体の把持を開始する。時刻ｔ１以前においては、関連するロボットハンド制御装置は、物体を把持していないため、温度は、ＴＡ度で一定である。なお、時刻ｔ１においては、モータには、例えば、０．３Ａの電流が流れる。時刻ｔ１以降は、マスタ側のグローブにおいて、手の平を握ろうとするものの、スレーブ側のロボットハンドは、物体を把持しており、それ以上、指を内側に曲げることはできないため、ロボットハンドを駆動するモータに過電流が流れて、モータの温度が、急上昇してしまう。

【0053】

一方、図６において、実線で示す線ｇ２は、本実施形態のロボットハンド制御装置３０Ａが物体を把持するのを、マスタ側のグローブ１０で制御する場合を示している。線ｇ２は、本実施形態のロボットハンド制御装置３０Ａを用いた場合におけるロボットハンド４０が備えるモータ４７Ａ～４７Ｎの温度変化を示す。本実施形態のロボットハンド制御装置３０Ａは、時刻ｔ１において、物体の把持を開始する。時刻ｔ１以前においては、本実施形態のロボットハンド制御装置３０Ａは、物体を把持していないため、温度は、ＴＡ度で一定である。また、時刻ｔ１以降は、マスタ側のグローブ１０において、手の平を握ろうとするものの、スレーブ側のロボットハンド４０は、物体を把持しており、それ以上、指を内側に曲げることはできない。しかし、本実施形態では、図４のフローチャートのステップＳ１０５の処理が、時刻ｔ１で行われ、モータ４７Ａ～４７Ｎが停止されるため、ロボットハンド４０を駆動するモータ４７Ａ～４７Ｎに過電流が流れて、モータ４７Ａ～４７Ｎの温度が、急上昇することを防ぐことができる。よって、モータ４７Ａ～４７Ｎの寿命が短くなったり、故障したりする可能性を低くすることができる。また、モータ４７Ａ～４７Ｎに過電流が流れることを防ぐことにより、グローブ１０で、ロボットハンド４０を安全に遠隔操作することが可能となる。

【0054】

なお、特許文献１で開示されているロボットアーム制御システムでは、ロボットアームが、硬い物体を把持する場合であっても、柔らかい物体を把持する場合であっても、同じ閾値を用いた制御が行われる。そのため、ロボットアームが、硬い物体を把持する場合と同じ力で、柔らかい物体を把持した場合に、反力が所定の閾値を超えずに、ロボットアームのモータが駆動し続け、モータに過電流が流れることがある。しかし、本実施形態によるロボットアーム制御システム１００を用いれば、ロボットハンド４０が、硬い物体を把持する場合であっても、柔らかい物体を把持する場合であっても、物体から受ける反力が、第１の時間（例えば、図５の時刻ｔ１２と時刻ｔ１１の差分の時間）の間に、第１の所定量（例えば、図５の反力Ｐ１２と反力Ｐ１１の差分）以上増加し、その後、反力が、第２の時間の間（例えば、図５の時刻ｔ１３と時刻ｔ１２の差分の時間）に、第２の所定量（例えば、図５の反力Ｐ１５と反力Ｐ１３の差分）以上、変動しなかった場合に、ロボットハンド４０が備えるモータ４７Ａ～４７Ｎの駆動を停止させるため、ロボットハンド４０により物体を把持した後に、モータ４７Ａ～４７Ｎに過電流が流れることにより、モータ４７Ａ～４７Ｎの温度が上昇することを防ぐことができる。硬い物体を把持する場合と、柔らかい物体を把持する場合とでは、ロボットハンド４０が受ける反力（つまり、図５に示す反力Ｐ１４）が異なる。しかし、ロボットハンド４０により、硬い物体を把持した場合であっても、柔らかい物体を把持した場合であっても、それらの物体から受ける反力には、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しないという特徴が表れる。本実施形態では、反力に関するこのような特徴を検出することにより、物体が硬いか柔らかいかにかかわらず、ロボットハンド４０により物体を把持することができるとともに、ロボットハンド４０が備えるモータ４７Ａ～４７Ｎに過電流が流れることにより、モータ４７Ａ～４７Ｎの温度が上昇することを防ぐことができる。

【0055】

また、本実施形態によれば、マスタ側のグローブ１０と、スレーブ側のロボットハンド４０の連動を停止させるが（図４のステップＳ１０５参照）、ユーザは、グローブ１０を着用中に、グローブ１０とロボットハンド４０の連動が停止していることを感じることなく操作することができるため、操作性を向上させることができる。

【0056】

なお、上述した実施形態では、ロボットハンド４０の指の本数が、５本である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ロボットハンド４０の指の本数を、３本にしたり、１０本にしたりしてもよい。

【0057】

また、上述した実施形態では、グローブ１０に取り付けられた曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎにより、グローブ１０の各指の関節の曲げ角度を特定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、グローブ１０に曲げセンサ１７Ａ～１７Ｎを設けることなく、グローブ１０の各指を、カメラで撮影することにより、グローブ１０の各指の関節の曲げ角度を特定するようにしてもよい。

【0058】

また、上述した実施形態では、グローブ１０の５本の指の動きと、ロボットハンド４０の５本の指の動きを連動させる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、グローブ１０の少なくとも１本の指（例えば、親指部１１）の動きと、それに対応するロボットハンド４０の少なくとも１本の指（例えば、親指部４１）のみを連動させる場合であっても、本実施形態を適用することができる。また、グローブ１０の少なくとも１本の指の少なくとも１つの関節（例えば、親指部１１の第１関節）の動きと、それに対応するロボットハンド４０の少なくとも１本の指の少なくとも１つの関節（例えば、親指部４１の第１関節）のみを連動させる場合であっても、本実施形態を適用することができる。

【0059】

図７は、本実施形態の最小構成を有するロボットハンド制御装置３０Ｂの構成を示す概略ブロック図である。ロボットハンド制御装置３０Ｂは、反力取得手段３１１、駆動機構制御手段３１２を備える。反力取得手段３１１は、ロボットハンド４０が物体を把持する際に、ロボットハンド４０の第１の指（例えば、親指部４１）に加わる反力を取得する。駆動機構制御手段３１２は、反力取得手段３１１が取得した反力が、第１の時間（例えば、図５の時刻ｔ１２と時刻ｔ１１の差分の時間）の間に、第１の所定量（例えば、図５の反力Ｐ１２と反力Ｐ１１の差分）以上増加し、その後、反力が、第２の時間（例えば、図５の時刻ｔ１３と時刻ｔ１２の差分の時間）の間に、第２の所定量（例えば、図５の反力Ｐ１５と反力Ｐ１３の差分）以上、変動しなかった場合に、ロボットハンド４０の第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構（例えば、モータ４７Ａ）の駆動を停止させる。

【0060】

図８は、本実施形態によるロボットハンド制御方法の処理を示すフローチャートである。始めに、ロボットハンド４０が物体を把持する際に、ロボットハンド４０の第１の指に加わる反力を取得する（ステップＳ２０１）。次に、取得した反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、ロボットハンド４０の第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる（ステップＳ２０２）。

【0061】

なお、図２、図３、図７における各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の機能を実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）システムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

【0062】

なお、上記の本実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

【0063】

（付記１）
ロボットハンドが物体を把持する際に、前記ロボットハンドの第１の指に加わる反力を取得する反力取得手段と、
前記反力取得手段が取得した前記反力が、第１の時間の間に、第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、第２の時間の間に、第２の所定量以上、変動しなかった場合に、前記ロボットハンドの前記第１の指の第１の曲げ角度を変化させる駆動機構の駆動を停止させる駆動機構制御手段と、
を備えるロボットハンド制御装置。

【0064】

（付記２）
前記駆動機構制御手段は、
前記第２の時間の経過後に、前記反力取得手段が取得する前記反力が、所定の反力以下となった場合に、前記駆動機構の駆動を再開させる
付記１に記載のロボットハンド制御装置。

【0065】

（付記３）
前記駆動機構制御手段は、
前記ロボットハンドの前記第１の指が、前記物体を把持する際には、前記駆動機構を、所定の方向に駆動させ、
前記反力取得手段が取得した前記反力が、前記第１の時間の間に、前記第１の所定量以上増加し、その後、前記反力が、前記第２の時間の間に、前記第２の所定量以上、変動しなかった場合には、前記駆動機構を、前記所定の方向とは逆方向に、第３の所定量だけ駆動させた後に、前記駆動機構を停止させる
付記１又は付記２に記載のロボットハンド制御装置。

【0066】

（付記４）
前記駆動機構制御手段は、
前記駆動機構を、前記所定の方向とは逆方向に、前記第３の所定量だけ駆動させた後に、前記反力取得手段が取得する前記反力が、前記所定の反力以下となった場合に、前記駆動機構の駆動を再開させる
付記３に記載のロボットハンド制御装置。

【0067】

（付記５）
前記ロボットハンドの前記第１の指に対応する指であって、前記ロボットハンドと連動するマスタグローブの第２の指の第２の曲げ角度を取得する曲げ角度取得手段を更に備え、
前記駆動機構制御手段は、
前記曲げ角度取得手段が取得した前記第２の曲げ角度に基づいて、前記駆動機構を駆動させる
付記１から付記４までのいずれか一つに記載のロボットハンド制御装置。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明は、ロボットハンドが把持する物体が硬いか柔らかいかにかかわらず、その物体を把持する際に、ロボットハンドの指を駆動する駆動機構に過電流が流れることを防ぐことが必要なロボットハンド制御装置、ロボットハンド制御方法及びプログラムなどに適用することができる。

【符号の説明】

【0069】

１０・・・グローブ、
１１・・・親指部、
１２・・・人差し指部、
１３・・・中指部、
１４・・・薬指部、
１５・・・小指部、
１６・・・手の平部、
１７Ａ～１７Ｎ・・・曲げセンサ、
２０・・・曲げ角度計測装置、
２１・・・曲げセンサデータ取得手段、
２２・・・曲げ角度計測装置制御手段、
２３・・・曲げセンサデータ送信手段、
３０Ａ、３０Ｂ・・・ロボットハンド制御装置、
３１・・・曲げセンサデータ受信手段、
３２・・・反力センサデータ取得手段、
３３・・・記憶手段、
３４・・・ロボットハンド制御装置制御手段、
３５・・・モータ制御手段、
４０・・・ロボットハンド、
４１・・・親指部、
４２・・・人差し指部、
４３・・・中指部、
４４・・・薬指部、
４５・・・小指部、
４６・・・手の平部、
４７Ａ～４７Ｎ・・・モータ、
４８Ａ～４８Ｅ・・・反力センサ、
１００・・・ロボットハンド制御システム、
４１１、４２１、４３１、４４１、４５１・・・指先部、
４２２、４３２、４４２、４５２・・・中央部、
４１２、４２３、４３３、４４３、４５３・・・根本部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】