特許 7524550 物体把持装置

(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】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】物体把持装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240723BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 P

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020026302

(22)【出願日】2020-02-19

(65)【公開番号】P2021130160

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2022-12-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田所 明典

(72)【発明者】

【氏名】吉川 彰一

(72)【発明者】

【氏名】十都 善行

(72)【発明者】

【氏名】樋口 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】植村 英生

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大地

【審査官】渡邊 捷太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０６２７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－００６４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０６２４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００７７０２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】多田隈建二郎ほか Kenjiro TADAKUMA, et al. ，全方向駆動ローラ付指機構－駆動ユニットの試作と基本動作実験－ Finger Mechanism Equipped Omnidirectional Driving Roller with Two Active Rotational Axes，ロボティクス・メカトロニクス講演会 ’１１ 講演論文集 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０１１ ＪＳＭＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ ，一般社団法人日本機械学会

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物の位置及び姿勢を制御する物体把持装置であって、
前記対象物を把持する把持モジュールと、
前記把持モジュールの動作を制御する制御部と、を備え、
前記把持モジュールは、前記対象物に接触する球状の把持体と、前記球状の把持体の内部を貫通する第１軸及び前記第１軸と直交する前記球状の把持体の内部を貫通する第２軸の周りに前記把持体を回転させる駆動部と、を有し、
前記第１軸及び／又は第２軸の方向が可変である、物体把持装置。

【請求項2】

前記把持体の前記第１軸周りの回転に伴い、前記第２軸の方向が変化する、請求項１に記載の物体把持装置。

【請求項3】

複数の前記把持モジュールが、それぞれの前記把持体が対向するように配置され、
前記把持モジュール間に前記対象物を挟持する、請求項１に記載の物体把持装置。

【請求項4】

複数の前記把持モジュールは、それぞれ、前記対象物の把持面と前記第１軸が平行となるように配置されている、請求項３に記載の物体把持装置。

【請求項5】

複数の前記把持モジュールは、それぞれ、前記対象物の把持面と前記第１軸が直交するように配置されている、請求項３に記載の物体把持装置。

【請求項6】

複数の前記把持モジュールは、独立して駆動可能である、請求項３から５のいずれか一項に記載の物体把持装置。

【請求項7】

前記把持モジュールは、位置及び姿勢を変化可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の物体把持装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記対象物の物体情報を取得する物体情報取得部と、
前記対象物の目的姿勢を取得する目的姿勢取得部と、
前記物体情報及び前記目的姿勢に基づいて、前記把持モジュールの行動計画を生成する行動計画生成部と、
前記行動計画に基づいて、前記把持モジュールの動作を制御する行動計画実行部と、を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の物体把持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、マニピュレーターの先端に設けられ、物体を把持する物体把持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、産業用ロボットの一つとして、人間の上肢と同等の機能を実現するマニピュレーターが知られている。マニピュレーターの先端には、用途に応じて様々なエンドエフェクターが装着される。例えば、特許文献１には、エンドファクター（以下、「物体把持装置」と称する）の一例として、複数の把持モジュール（指機構）により対象物を把持するロボットハンドが開示されている。特許文献１に開示の物体把持装置によれば、関節を有する屈伸可能な複数の指機構を用いて、物体に作用する力を調節しながら指機構を制御することで、物体の姿勢を変化させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１１９７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示の物体把持装置では、把持した後の物体の姿勢変化の自由度が一方向であるため、物体の姿勢を変化させるためには物体の持ち替えが必要であり、生産性が低下する虞がある。また、関節を有する指機構の構造が複雑である上、複数の指機構の動作を個別に制御する必要があり、制御処理も複雑である。

【0005】

本発明の目的は、対象物を把持したまま生産性を落とさずに、当該対象物の位置及び姿勢を自在に制御可能な物体把持装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る物体把持装置は、
対象物の位置及び姿勢を制御する物体把持装置であって、
前記対象物を把持する把持モジュールと、
前記把持モジュールの動作を制御する制御部と、を備え、
前記把持モジュールは、前記対象物に接触する球状の把持体と、前記球状の把持体の内部を貫通する第１軸及び前記第１軸と直交する前記球状の把持体の内部を貫通する第２軸の周りに前記把持体を回転させる駆動部と、を有し、
前記第１軸及び／又は第２軸の方向が可変である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、対象物を把持したまま生産性を落とさずに、当該対象物の位置及び姿勢を自在に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１Ａ、図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係る物体把持装置を示す図である。

【図2】図２は、制御部の機能的な構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、把持モジュールの全体構成を示す斜視図である。

【図4】図４Ａ、図４Ｂは、把持モジュールの把持部の内部構造を示す断面図である。

【図5】図５は、把持モジュールの把持部の内部構造を示す分解斜視図である。

【図6】図６Ａ、図６Ｂは、把持体の形状の一例を示す図である。

【図7】図７Ａ～図７Ｃは、物体把持装置の動作の一例を示す図である。

【図8】図８Ａ～図８Ｃは、物体把持装置の動作の他の一例を示す図である。

【図9】図９Ａ、図９Ｂは、物体把持装置における把持モジュールの移動動作の一例を示す図である。

【図10】図１０Ａ、図１０Ｂは、物体把持装置における把持モジュールの移動動作の他の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

【0010】

図１Ａ、図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係る物体把持装置Ａを示す図である。図１Ｂは、物体把持装置Ａを上方（装置ベース２側）から見た状態を示す。物体把持装置Ａは、例えば、マニピュレーターの先端に取り付けられるエンドエフェクターとして使用される。

【0011】

図１Ａ、図１Ｂに示すように、物体把持装置Ａは、把持モジュール１、装置ベース２、及び制御部３を備える。物体把持装置Ａは、それぞれの把持体１０が対向するように配置された複数の把持モジュール１を有し、複数の把持モジュール１の間に対象物Ｗを把持して、把持した対象物Ｗの位置及び姿勢を変化させることができる。なお、物体把持装置Ａは、少なくとも１つの把持モジュール１を有し、把持モジュール１と固定体との間に対象物Ｗを把持してもよい。

【0012】

装置ベース２は、把持モジュール１が取り付けられるモジュール取付部（符号略）を有する。モジュール取付部は、例えば、把持モジュール１の位置を変化させるモジュール移動部（例えば、レールユニット等）や把持モジュール１の姿勢を変化（傾斜）させる姿勢変換部（例えば、関節ユニット等）を有し、把持モジュール１を全体的に移動させたり、姿勢を変化させたりできるように構成されている。

【0013】

制御部３は、個々の把持モジュール１、モジュール移動部及び姿勢変換部を制御し、把持モジュール１によって把持された対象物Ｗの位置及び姿勢を変化させる。複数の把持モジュール１は、互いに独立して駆動可能である。制御部３は、例えば、演算／制御装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。ＣＰＵが、ＲＯＭ等から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムを実行することにより、個々の把持モジュール１の動作が独立して制御される。

【0014】

制御部３は、例えば、装置ベース２に内蔵され、物体把持装置Ａが装着されるマニピュレーターの制御部（図示略）と協働して、把持モジュール１の動作を制御する。図２に示すように、制御部３は、例えば、対象物Ｗの物体情報を取得する物体情報取得部３Ａ、目的姿勢を取得する目的姿勢取得部３Ｂ、取得した初期姿勢及び目的姿勢に基づいて把持モジュール１の行動計画を生成する行動計画生成部３Ｃ、及び行動計画に基づいて把持モジュール１の動作を制御する行動計画実行部３Ｄとして機能する。

【0015】

物体情報取得部３Ａは、例えば、物体把持装置１に設けられたカメラＣによって撮像された画像を解析することにより、対象物Ｗの形状、大きさ及び初期姿勢（位置を含む）を取得する。
目的姿勢取得部３Ｂは、例えば、マニピュレーターの操作部Ｍを用いて、対象物Ｗを目的姿勢（位置を含む）とするための入力操作が行われた場合に、操作情報に基づいて当該入力操作を解析して、対象物Ｗの目的姿勢を取得する。操作情報は、対象物Ｗの目的の位置又は姿勢を示す情報で与えられてもよいし、対象物Ｗを目的の位置又は姿勢に移行させるための相対的な情報（例えば、移動距離や回転角度）で与えられてもよい。

【0016】

行動計画生成部３Ｃは、対象物Ｗの姿勢を、初期姿勢から目的姿勢に移行させるために必要な把持モジュール１の動作を演算し、行動計画を生成する。行動計画は、例えば、対象物Ｗを把持するときの把持モジュール１の初期姿勢（対象物Ｗの把持面との当接状態）、並びに対象物Ｗを把持した後の把持体１０の回転方向、回転量、回転速度等を含む。行動計画は、それぞれの把持モジュール１ごとに生成される。
行動計画実行部３Ｄは、生成された行動計画に基づく操作信号を把持モジュール１に出力し、把持モジュール１の動作を制御する。なお、行動計画には、把持モジュール１自体の行動計画だけでなく、把持モジュール１の位置及び姿勢を変化させるためのモジュール移動部や姿勢変換部の行動計画が含まれてもよい。

【0017】

把持モジュール１は、対象物Ｗを把持（固定体に押し付けて把持する場合を含む）しながら対象物Ｗの位置及び姿勢を制御するためのモジュールであり、２自由度を有する。具体的には、把持モジュール１は、互いに直交するロール軸Ｒ（第１軸）及びピッチ軸Ｐ（第２軸）周りに把持体１０を回転させることにより、対象物Ｗの位置及び姿勢を自在に変化させることができる。

【0018】

図３は、把持モジュール１の全体構成を示す斜視図である。図４Ａ、図４Ｂは、把持モジュール１の把持部の内部構造を示す断面図である。図５は、把持モジュール１の把持部の内部構造を示す分解斜視図である。

【0019】

図３～５に示すように、把持モジュール１は、把持体１０、第１駆動部２０、第２駆動部３０、及び把持補助部５０等を備える。把持モジュール１は、把持体１０のロール軸Ｒ周りの回転に伴い、ピッチ軸Ｐの方向が変化するようになっている。

【0020】

把持体１０は、対象物Ｗに接触する部分であり、全体として略球形状を有する。把持体１０が略球形状を有することにより、把持する対象物Ｗとの接触面積を最大限に確保することができる。

【0021】

把持体１０は、把持する対象物Ｗとの間で、対象物Ｗの姿勢等を変化させることができる程度の摩擦力が生じる材料（例えば、ゴム、プラスチック又はエラストマー）で形成される。把持体１０の内部は中空であり、内部に把持体１０をピッチ軸Ｐ周りに回転させるための機構（第２駆動部３０の一部）を配置できるようになっている。

【0022】

すなわち、把持体１０は、内部において、ピッチ軸Ｐ周りに回転可能に支持されている。これにより、把持体１０の支持機構が対象物Ｗと干渉することはなく、把持体１０のほぼ全面で対象物を把持することができる。また、把持体１０の支持機構は、把持体１０によって外力から保護されるので、異物の侵入等によって把持体１０の動作が不安定となるのを防止でき、安定性が向上する。

【0023】

本実施の形態では、把持体１０は、ロール軸Ｒに平行な平面により二分割された第１把持体１１及び第２把持体１２で構成されている。第１把持体１１及び第２把持体１２は、後述する支持フレーム２２の把持体保持部２２２を挟み込むように取り付けられる。
把持体１０が把持体保持部２２２を挟み込んだ状態でピッチ軸Ｐ周りに回転できるように、第１把持体１１及び第２把持体１２は、対向面１１ａ、１２ａ（図６Ａ、図６Ｂ参照）が離間するように配置される。対向面１１ａ、１２ａによって形成される離間部分１３（以下、「オフセット部１３」と称する）には、支持フレーム２２の把持体保持部２２２の周面が、把持体１０の周面よりも凹んだ状態で位置する。このオフセット部１３に、把持補助部５０のベルト５１が配置される。

【0024】

第１把持体１１及び第２把持体１２は、ロール軸Ｒを通る平面に関して、対称的な形状を有することが好ましい。この場合、支持フレーム２２の中心軸上に把持補助部５０のベルト５１が配置されることになる。これにより、ベルト５１で対象物Ｗを把持する際にかかる力は、直接、支持フレーム２２（把持体保持部２２２）に伝達されるので、ベルト５１にねじれやせん断が発生することを抑制でき、安定した把持と姿勢制御が可能となる。

【0025】

また、第１把持体１１及び第２把持体１２は、支持フレーム２２に取り付けた状態で把持体１０の周面が真球形状を呈するように形成されてもよいし（図６Ａ参照）、対向面１１ａ、１２ａを当接させたときに把持体１０の周面が真球形状を呈するように形成されてもよい（図６Ｂ参照）。
特に、図６Ａに示すように、把持体１０が全体として真球形状を有するようにした場合、ロール軸Ｒとピッチ軸Ｐの交点Ｏから把持体１０の周面までの距離が一定になるので、把持体１０をロール軸Ｒ周り及び／又はピッチ軸Ｐ周りに回転させたときに対象物Ｗにかかる圧力は変化しない。したがって、対象物Ｗの把持状態が安定する。また、把持体１０の周面における周速度は一定となるので、把持体１０に所望の動作を行わせるための演算処理を軽減することができる。

【0026】

第１駆動部２０は、ロール軸Ｒ（第１軸）の周りに把持体１０を回転させるための駆動機構である。第１駆動部２０は、第１駆動源２１及び第１駆動源２１からの動力を受けてロール軸Ｒ周りに回転する支持フレーム２２を有する。第１駆動源２１は、例えば、電動モーターで構成され、モーターベルト２３を介して支持フレーム２２に動力が伝達されるようになっている。

【0027】

第２駆動部３０は、ピッチ軸Ｐ（第２軸）の周りに把持体１０を回転させるための駆動機構である。第２駆動部３０は、第２駆動源３１、第２駆動源３１からの動力を受けてロール軸Ｒ周りに回転する駆動シャフト３２、駆動シャフト３２のロール軸Ｒ周りの回転をピッチ軸Ｐ周りの回転に変換して把持体１０に伝達する動力伝達方向変換部３３、及び把持体１０に固定され把持体１０とともにピッチ軸Ｐ周りに回転する従動シャフト３４を有する。第２駆動源３１は、例えば、電動モーターで構成され、歯車伝達機構３５を介して駆動シャフト３２に動力が伝達されるようになっている。

【0028】

支持フレーム２２は、ロール軸Ｒに沿って延在する支持本体部２２１、及び支持本体部２２１の一方の端部に連設され把持体１０が取り付けられる把持体保持部２２２を有する。支持本体部２２１は、筒形状を有し、ロール軸Ｒに沿って貫通孔２２１ａが形成されている。

【0029】

駆動シャフト３２は、支持本体部２２１の貫通孔２２１ａに挿通される。駆動シャフト３２の一方の端部は、例えば、支持フレーム２２に設けられた軸受け部４２によって軸支され、他方の端部は、例えば、第１駆動源２１及び第２駆動源３１が配置されるモーターケースの軸受け部（図示略）によって軸支される。また、駆動シャフト３２は、支持本体部２２１の貫通孔２２１ａに配置されたベアリング４１によって支持される。すなわち、駆動シャフト３２は、支持フレーム２２の動作に干渉せず、支持フレーム２２のロール軸Ｒ周りの回転位置を保持したまま、回転可能となっている。

【0030】

支持フレーム２２の把持体保持部２２２は、略円板形状を有する。把持体保持部２２２の一方の面には、従動シャフト３４を安定した姿勢で支持できるように、突出部（符号略）が設けられる。また、把持体保持部２２２には、ピッチ軸Ｐに沿って貫通孔２２２ａが形成されている。

【0031】

従動シャフト３４は、把持体保持部２２２の貫通孔２２２ａに挿通される。従動シャフト３４の両端部は、例えば、第１把持体１１及び第２把持体１２の内面に設けられたボス（符号略）に挿入され、固定される。また、従動シャフト３４は、把持体保持部２２２の貫通孔２２２ａに配置されたベアリング４３によって支持される。すなわち、従動シャフト３４は、把持体１０とともにピッチ軸Ｐ周りに回転可能となっている。

【0032】

動力伝達方向変換部３３は、例えば、ピニオンギア３３１（駆動側歯車要素）とクラウンギア３３２（従動側歯車要素）を有する。ピニオンギア３３１は、駆動シャフト３２に固定され、駆動シャフト３２とともに回転する。クラウンギア３３２は、把持体１０（第１把持体１１）に固定され、ピニオンギア３３１と噛合する。本実施の形態では、動力伝達方向変換部３３は、把持体１０の内部に配置されている。

【0033】

把持モジュール１において、第２駆動源３１が駆動され、駆動シャフト３２が回転すると、駆動シャフト３２とともにピニオンギア３３１がロール軸Ｒ周りに回転し、これに伴い、クラウンギア３３２がピッチ軸Ｐ周りに回転する。これにより、クラウンギア３３２が固定された把持体１０がピッチ軸Ｐ周りに回転する。このとき、支持フレーム２２のロール軸Ｒ周りの回転位置は保持されるので、把持体１０はロール軸Ｒ周りには回転せず、ピッチ軸Ｐ周りにのみ回転する。すなわち、制御部３は、把持体１０をピッチ軸Ｐ周りに回転させる場合には、第２駆動源３１のみを制御する。

【0034】

一方、第１駆動源２１が駆動され、支持フレーム２２が回転すると、把持体１０も支持フレーム２２とともにロール軸Ｒ周りに回転する。すなわち、把持体１０のロール軸周り１０の回転に伴い、ピッチ軸Ｐの方向が変化する。このとき、駆動シャフト３２が回転していなければ、静止状態のピニオンギア３３１に対してクラウンギア３３２がロール軸Ｒ周りに回転することになるため、クラウンギア３３２がピッチ軸Ｐ周りに回転し、把持体１０がピッチ軸Ｐ周りに回転してしまう。そこで、把持体１０をロール軸Ｒ周りに回転させる際には、第２駆動源３１は、ピニオンギア３３１とクラウンギア３３２のロール軸Ｒ周りの相対位置が保持されるように、駆動シャフト３２を回転させる。すなわち、制御部３は、把持体１０をロール軸Ｒ周りに回転させる場合には、第１駆動源２１だけでなく、第２駆動源３１も制御する。これにより、把持体１０を、ピッチ軸Ｐ周りの回転位置を保持したまま、ロール軸Ｒ周りに回転させることができる。

【0035】

上述したように、把持モジュール１において、把持体１０は、オフセット部１３を有する構成であり、把持体１０の把持面（対象物Ｗと接触する面）の一部は不連続となっている。そのため、把持体１０のロール軸Ｒ周りの回転によって、対象物Ｗを把持するための加圧力線上に、対象物Ｗとの把持接点が存在しなくなる場合が生じうる。この場合、対象物Ｗの姿勢等を安定して制御することが困難になる。本実施の形態では、把持補助部５０を設けることにより、かかる問題が解消されている。

【0036】

把持補助部５０は、把持体１０のオフセット部１３における対象物Ｗの把持を補助する。把持補助部５０は、ベルト５１、駆動ローラー５２、従動ローラー５３、及び動力分岐部５４等を有する。駆動ローラー５２及び従動ローラー５３は、例えば、支持フレーム２２に設けられたローラー支持部５５に、回転可能に取り付けられる。

【0037】

ベルト５１は、把持体１０に形成されたオフセット部１３に、ベルト５１の把持面と把持体１０の周面とが略面一となるように、支持フレーム２２の把持体保持部２２２の円弧状の周面に沿って配置される。これにより、把持体１０の把持面の不連続が解消される。なお、ベルト５１の把持面は、オフセット部１３から若干膨出してもよい。

【0038】

本実施の形態では、ベルト５１は、無端ベルトで構成され、駆動ローラー５２及び従動ローラー５３に巻回され、把持体保持部２２２の周面に二重にして配置されている。ベルト５１は、駆動ローラー５２の回転に追従して、支持フレーム２２（把持体保持部２２２）の周面に沿って走行する。すなわち、把持補助部５０に無限軌道が適用されており、駆動ローラー５２が、ベルト５１を走行させるベルト駆動部を構成している。

【0039】

動力分岐部５４は、駆動シャフト３２と駆動ローラー５２を連結し、第２駆動源３１の動力を分岐して駆動ローラー５２に伝達するための動力伝達部であり、例えば、複数の歯車要素を有する。駆動シャフト３２の回転に伴い、駆動ローラー５２が回転し、ベルト５１が走行することとなる。ベルト５１は、把持体１０のピッチ軸Ｐ周りの回転に対して、駆動タイミング、駆動方向、周速度が同じとなるように制御される。つまり、ベルト５１は、駆動シャフト３２の回転に伴う把持体１０のピッチ軸Ｐ周りの回転に同調するように、走行する。これにより、把持体１０とベルト５１が同時に駆動される際の差動成分がほぼゼロになるので、対象物Ｗの姿勢制御中に、把持接点が把持体１０とベルト５１を跨いで横断することとなっても、スムーズに横断させることができ、予期せぬ姿勢変動や対象物Ｗの損傷を抑制することができる。

【0040】

なお、ベルト５１は、ベルト５１の把持面が対象物Ｗとの把持接点となる場合にだけ、走行するように制御されてもよい。これにより、対象物Ｗの姿勢等を制御する際の消費電力を低減することができる。

【0041】

本実施の形態では、第２駆動源３１は、ベルト５１を走行させるベルト駆動部の駆動源を兼用している。これにより、簡単な構成でベルト５１を駆動することが可能となり、また、駆動用の給電経路や制御用の信号経路を確保する必要がないので、把持モジュール１の構成を簡素化できるとともに、小型化を図ることができる。

【0042】

ここで、ベルト５１は、動摩擦係数及び静摩擦係数が把持体１０と同等であることが好ましい。これにより、対象物Ｗと接触する把持接点の不連続を解消でき、対象物Ｗの姿勢等を制御する際に、把持体１０からベルト５１にかけて把持接点が横断しても、摩擦力が急激に変化することはなく、対象物Ｗの滑落や姿勢等の想定外の変化を防止することができる。

【0043】

物体把持装置Ａは、以上のような構成を有することにより、対象物Ｗの位置及び姿勢を様々な態様で変化させることができる。物体把持装置Ａは、例えば、把持モジュール１で把持した対象物Ｗを水平方向に移動させる第１の動作、対象物Ｗを鉛直方向に移動させる第２の動作、対象物Ｗをその場で回転させる第３の動作を行うことができる。また、物体把持装置Ａは、第１～第３の動作を組み合わせることにより、対象物Ｗを回転させながら移動させるなど、対象物Ｗの位置及び姿勢を自在に制御することができる。

【0044】

図７Ａ～図７Ｃは、物体把持装置Ａの動作の一例を示す図である。図７Ａ～図７Ｃでは、それぞれの把持モジュール１のロール軸Ｒと対象物Ｗの把持面とが平行となるように、２つの把持モジュール１が鉛直に配置されている場合について示している。

【0045】

図７Ａは、物体把持装置Ａによる第１の動作を示している。すなわち、物体把持装置Ａは、対象物Ｗを把持している把持モジュール１において、第１駆動部２０を駆動させて、ロール軸Ｒの周りに把持体１０（本実施の形態では把持モジュール１の全体）を回転させる。これにより、対象物Ｗをロール軸Ｒと直交する水平方向に移動させることができる。

【0046】

図７Ｂは、物体把持装置Ａによる第２の動作を示している。すなわち、物体把持装置Ａは、対象物Ｗを把持している把持モジュール１において、ピッチ軸Ｐも対象物Ｗの把持面と平行となるように把持モジュール１の姿勢を調整した状態で、第２駆動部３０を駆動させて、ピッチ軸Ｐの周りに把持体１０を回転させる。これにより、対象物Ｗをピッチ軸Ｐと直交する鉛直方向に移動させることができる。

【0047】

図７Ｃは、物体把持装置Ａによる第３の動作を示している。すなわち、物体把持装置Ａは、対象物Ｗを把持している把持モジュール１において、ピッチ軸Ｐが対象物Ｗの把持面と直交するように把持モジュール１の姿勢を調整した状態で、第２駆動部３０を駆動させて、ピッチ軸Ｐの周りに把持体１０を回転させる。これにより、位置を保持したままピッチ軸Ｐ周りに対象物Ｗを回転させることができる。

【0048】

また、上述した物体把持装置Ａによる第１～第３の動作は、図８Ａ～図８Ｃに示す態様でも実現可能である。図８Ａ～図８Ｃでは、それぞれの把持モジュール１のロール軸Ｒと対象物Ｗの把持面とが直交するように、２つの把持モジュール１が水平に配置されている場合について示している。

【0049】

図８Ａは、物体把持装置Ａによる第１の動作を示している。すなわち、物体把持装置Ａは、対象物Ｗを把持している把持モジュール１において、ピッチ軸Ｐが鉛直になるように把持モジュール１の姿勢を調整した状態で、第２駆動部３０を駆動させて、ピッチ軸Ｐの周りに把持体１０を回転させる。これにより、対象物Ｗをピッチ軸Ｐに直交する水平方向に移動させることができる。

【0050】

図８Ｂは、物体把持装置Ａによる第２の動作を示している。すなわち、物体把持装置Ａは、対象物Ｗを把持している把持モジュール１において、ピッチ軸Ｐが水平になるように把持モジュール１の姿勢を調整した状態で、第２駆動部３０を駆動させて、ピッチ軸Ｐの周りに把持体１０を回転させる。これにより、対象物Ｗをピッチ軸Ｐに直交する鉛直方向に移動させることができる。

【0051】

図８Ｃは、物体把持装置Ａによる第３の動作を示している。すなわち、物体把持装置Ａは、対象物Ｗを把持している把持モジュール１において、第１駆動部２０を駆動させて、ロール軸Ｒの周りに把持体１０（本実施の形態では把持モジュール１の全体）を回転させる。これにより、位置を保持したままロール軸Ｒ周りに対象物Ｗを回転させることができる。

【0052】

また、物体把持装置Ａにおいて、把持モジュール１は、全体的に移動させたり、姿勢を変化させたりできるように構成されているので、様々な形状や大きさの対象物Ｗに対応でき、把持したまま対象物Ｗの位置及び姿勢を変化させることができる。

【0053】

例えば、図９Ａに示すように、３つの把持モジュール１で対象物Ｗを把持する場合に、同じ把持面に当接する把持モジュール１を接近又は離間させることにより、様々な長さの対象物Ｗに対応することができる。
また、図９Ｂに示すように、３つの把持モジュール１で対象物Ｗを把持する場合に、対象物Ｗを挟んで対向する把持モジュール１を接近又は離間させることにより、様々な幅の対象物Ｗに対応することができる。

【0054】

また例えば、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、２つの把持モジュール１で把持面が傾斜した対象物Ｗを把持する場合にも対応することができる。図１０Ａ、図１０Ｂでは、上方に向けて幅が狭くなる対象物Ｗを、鉛直下方に移動させる場合について示している。この場合、対象物Ｗを鉛直下方に移動させるに伴い、把持モジュール１同士を接近させることで、把持状態を保持したまま、対象部Ｗを適切に移動させることができる。

【0055】

このように、本実施の形態に係る物体把持装置Ａは、対象物Ｗの位置及び姿勢を制御する物体把持装置であって、対象物Ｗを把持する把持モジュール１と、把持モジュール１の動作を制御する制御部３と、を備える。把持モジュール１は、対象物Ｗに接触する球状の把持体１０と、ロール軸Ｒ（第１軸）及びロール軸Ｒと直交するピッチ軸Ｐ（第２軸）の周りに把持体１０を回転させる第１駆動部２０及び第２駆動部３０（駆動部）と、を有し、ロール軸Ｒ及びピッチ軸Ｐの方向が可変となっている。

【0056】

これにより、把持体１０によって対象物Ｗを把持したまま生産性を落とさずに、把持体１０と対象物Ｗとが接触する接平面上において、自在に対象物Ｗの姿勢等を制御することができる。例えば、物体把持装置Ａに設けられる複数の把持モジュール１の姿勢を制御するとともに、それぞれの把持モジュール１の把持体１０の回転方向、回転量及び回転速度を制御することで、対象物Ｗを移動させたり、姿勢を変化させることができる。

【0057】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

【0058】

例えば、把持モジュール１の具体的な構成は、実施の形態で説明した構成に限定されない。すなわち、把持モジュール１が、ロール軸（第１軸）及びピッチ軸（第２軸）の周りに回転可能な把持体１０を有し、ロール軸の方向及び／又はピッチ軸の方向が可変であればよい。

【0059】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0060】

１ 把持モジュール
２ 装置ベース
３ 制御部
３Ａ 物体情報取得部
３Ｂ 目的姿勢取得部
３Ｃ 行動計画生成部
３Ｄ 行動計画実行部
１０ 把持体
２０ 第１駆動部（駆動部）
３０ 第２駆動部（駆動部）
Ａ 物体把持装置
Ｒ ロール軸（第１軸）
Ｐ ピッチ軸（第２軸）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】