机器人手的控制装置及操作方法与流程

1.本公开内容涉及机器人手的控制装置和操作方法。

背景技术：

2.已知有在执行器内包括平行握持器的机器人手以及包括平行握持器的操纵器(ptl 1)。
3.引文列表
4.专利文献
5.ptl 1：日本未审查专利申请公开第2017-164899号

技术实现要素：

6.在平行握持器中，通过使彼此平行的一组或一对可移动构件彼此靠近或彼此远离来握持目标对象；因此，在许多情况下，平行握持器与目标对象的接触是线接触或点接触，并且在握持时在平行握持器与目标对象之间形成的接触面积是窄的。为了稳定地握持具有各种形状的目标对象，希望确保适当的接触面积并且增强握持稳定性。然而，为了通过采用多灵活性多指手来实现这些，需要增加机器人手的运动自由度，这导致出现机器人手的尺寸增加以及出现机器人手的配置和控制的复杂化的问题。
7.期望提供一种机器人手的控制装置和操作方法，其可以实现既确保握持稳定性又抑制尺寸增大。
8.根据本公开内容的实施方式的机器人手的控制装置是包括指垫表面彼此相对的第一手指和第二手指的机器人手的控制装置，并且该控制装置包括：目标对象确定单元，被配置成能够确定目标对象；操作模式选择单元，被配置成能够根据由目标对象确定单元确定的目标对象，在第一操作模式与第二操作模式之间选择操作模式，第一手指和第二手指的指垫表面与目标对象的接触面积在第二操作模式中比在第一操作模式中广；以及手控制单元，被配置成能够在由操作模式选择单元选择的操作模式下控制机器人手在握持目标对象时的操作。
9.根据本公开内容的实施方式的机器人手的操作方法是包括指垫表面彼此相对的第一手指和第二手指的机器人手的操作方法，并且该操作方法包括：确定目标对象；根据所确定的目标对象在第一操作模式和第二操作模式之间选择操作模式，第一手指和第二手指的指垫表面与目标对象的接触面积在第二操作模式中比在第一操作模式中广；以及在所选择的操作模式下握持目标对象。
附图说明
10.[图1]图1是根据本公开内容的第一实施方式的机器人手的外观的立体图。
[0011]
[图2]图2是示出根据上述相同实施方式的机器人手的各个部分的尺寸的说明图。
[0012]
[图3]图3是示出根据上述相同实施方式的机器人手的各个部分在改变第二手指
的姿势时的尺寸的图。
[0013]
[图4]图4是示意性地示出上述相同机器人手的控制系统的配置的示意图。
[0014]
[图5]图5是示出由根据上述相同实施方式的机器人手执行的握持操作的整体流程的流程图。
[0015]
[图6]图6是示出根据上述相同实施方式的当选择第一操作模式(相同平面平行轨迹握持模式)时的握持操作的细节的流程图。
[0016]
[图7]图7是示出根据上述相同实施方式的当选择第二操作模式(多点接触握持模式)时的握持操作的细节的流程图。
[0017]
[图8]图8示出在第一操作模式下握持柱状或球状目标对象时的操作的示例。
[0018]
[图9]图9示出在第一操作模式下握持棱柱形目标对象(包括薄对象)时的操作的示例。
[0019]
[图10]图10示出在第一操作模式下握持倾斜表面对象或锥形目标对象时的操作的示例。
[0020]
[图11]图11示出在第一操作模式下握持具有壳体形状的目标对象时的操作的示例。
[0021]
[图12]图12示出在第一操作模式下握持具有壳体形状的目标对象时的操作的另一示例。
[0022]
[图13]图13示出在第一操作模式下握持具有大高度的倾斜表面对象时的操作的示例。
[0023]
[图14]图14示出在第一操作模式下从侧面握持薄对象时的操作的示例。
[0024]
[图15]图15示出在第二操作模式下握持柱状或球状目标对象(具体地，具有大直径或大重量的对象)时的操作的示例。
[0025]
[图16]图16示出在第二操作模式下握持棱柱形目标对象(具体地，具有大高度或大厚度的对象)时的操作的示例。
[0026]
[图17]图17示出在第二操作模式下握持倾斜表面对象(具体地，具有大高度的对象)时的操作的示例。
[0027]
[图18]图18示出在第二操作模式下握持柱状目标对象(具体地，具有大力矩负载的对象)时的操作的示例。
[0028]
[图19]图19示出在第二操作模式下从侧面握持锥形目标对象时的操作的示例。
[0029]
[图20]图20示出在第一手指张开较大的第三操作模式下的机器人手的状态的示例。
[0030]
[图21]图21示出在第三操作模式下握持的使用示例。
[0031]
[图22]图22是根据本公开内容的第一实施方式的机器人手的第一修改示例的立体图。
[0032]
[图23]图23是根据本公开内容的第一实施方式的机器人手的第二修改示例的立体图。
[0033]
[图24]图24是根据本公开内容的第二实施方式的机器人手的外观的立体图。
具体实施方式
[0034]
下面，参照附图详细描述本公开内容的一些实施方式。以下描述给出本公开内容的具体示例，但是本公开内容不限于以下实施方式。此外，类似地，本公开内容不限于各个部件的位置和尺寸，以及各个附图中示出的部件之间的尺寸比。
[0035]
按以下顺序给出描述。
[0036]
1.第一实施方式
[0037]
1.1.机器人手的配置
[0038]
1.1.1.整体配置
[0039]
1.1.2.控制系统的配置
[0040]
1.2.机器人手的基本操作
[0041]
1.3.利用流程图的描述
[0042]
1.4.机器人手的各种操作
[0043]
1.4.1.第一操作模式(相同平面平行轨迹握持模式)
[0044]
1.4.2.第二操作模式(多点接触握持模式)
[0045]
1.4.3.第三操作模式
[0046]
1.5.作用和效果
[0047]
1.6.修改示例的描述
[0048]
1.6.1.第一修改示例
[0049]
1.6.2.第二修改示例
[0050]
2.第二实施方式
[0051]
3.总结
[0052]
《1.第一实施方式》
[0053]
[1.1.机器人手的配置]
[0054]
(1.1.1.整体配置)
[0055]
图1是根据本公开内容的第一实施方式的机器人手h的外观的立体图。
[0056]
图2是示出根据本实施方式的机器人手h的各部分的尺寸的说明图，其中图2的(a)示出在与包括手掌部1的中心轴ax0的前平面垂直的方向上观察具有略微弯曲的第二手指3的机器人手h的状态，并且图2的(b)示出了在与前平面(上部分)垂直的方向和与水平面(下部分)垂直的方向上观察具有伸展的第二手指3的机器人手h的状态。
[0057]
机器人手h安装在操作臂a的前端上，并且构成操纵器的执行器。在本实施方式中，操纵器具有串联型构造，并且包括操作臂a和机器人手h。操作臂a包括基端和末端，并且在从基端到末端的轴向上具有长的形状。操作臂a的基端可以安装到任何机器人的主体上。机器人手h耦接至操作臂a的末端。在本实施方式中，机器人手h包括腕部5，并且可以通过腕部5的关节运动绕平行于或垂直于操作臂a的纵向轴的轴旋转。在下面的描述中，将远离操作臂a的基端朝向机器人手h的指尖部的一侧称为远端侧，而将从机器人手h的指尖部接近操作臂a的基端的一侧称为近侧。
[0058]
机器人手h大致包括手掌部1、第一手指2和第二手指3。
[0059]
手掌部1用作支承机器人手h的手指(即，将在下面描述的第一手指2和第二手指3)的托架，并且确定第一手指2的基部与第二手指3的基部之间的最短分隔距离。在本实施方
式中，最短分隔距离是在第二手指3平行于手掌部1的中心轴ax0伸展的状态下(图2的(b))在第一手指2的基部与第二手指3的基部之间形成的距离。手掌部1在近侧耦接至腕部5，并且具有指向远端侧的指尖部的表面(以下称为“远端表面”)11。
[0060]
第一手指2从手掌部1向远端侧延伸，并且具有与手掌部1的中心轴ax0相对的指垫表面21。在本实施方式中，手掌部1的中心轴ax0与操作臂a的纵向轴重合，并穿过远端表面11。
[0061]
第二手指3从手掌部1向远端侧延伸，并且具有与第一手指2的指垫表面21相对的指垫表面31a和31b，其中手掌部1的中心轴ax0介于其间。第一手指2的指垫表面21和第二手指3的指垫表面31a和31b用作与对象的接触表面，该对象是由机器人手h握持的目标(下文中称为“目标对象”)。即，为了握持，机器人手h利用这些指垫表面21、31a和31b与目标对象接触，以在目标对象上施加握持力。在本实施方式中，第一手指2具有完全从指尖部到基部的指垫表面21。相比之下，第二手指3具有在末关节部l3中的指垫表面31a以及在中关节部l2中的指垫表面31b。
[0062]
除了腕部5给出的自由度之外，机器人手h还具有有助于握持目标对象的四个自由度。
[0063]
机器人手h包括手掌部1中的近端关节j1。近端关节j1将第二手指3以能够绕第一轴(其可被称为第一俯仰轴)ax1转动的方式耦接至手掌部1。第二手指3包括靠近手掌部1设置的基关节部(其可被称为第一或基节链接)l1、比基关节部l1更靠近远端侧设置的末关节部(其可被称为第三或末节链接)l3、以及设置在基关节部l1与末关节部l3之间的中关节部(其可被称为第二或中节链接)l2，并且包括两个关节j2和j3。两个关节j2和j3中的一个是中间关节j2，该中间关节j2使得中关节部l2围绕第二轴(其可以被称为第二俯仰轴)ax2可弯曲和可伸展地耦接至基关节部l1，并且另一个是远端关节j3，其使得末关节部l3围绕第三轴(其可被称为第三俯仰轴)ax3可弯曲和可伸展地耦接至中关节部l2。在本实施方式中，第一轴ax1、第二轴ax2和第三轴a3彼此平行，并且手掌部1的第一轴ax1和中心轴ax0具有第一轴ax1与中心轴ax0彼此三维相交的位置关系。
[0064]
相比之下，第一手指2在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，并且相对于手掌部1可围绕第四轴(可被称为相对于俯仰轴p的偏航轴y)ax4旋转。第四轴与手掌部1的中心轴ax0重合或平行。第四轴ax4位于与第一轴ax1三维相交的位置，并且在本实施方式中与手掌部1的中心轴ax0重合。例如，第一手指2使用整体从指尖部到基部的单个链接构件形成，这使其可以具有在弯曲方向和伸展方向上具有刚性并且没有自由度的构造。
[0065]
因此，机器人手h具有以下四个自由度作为有助于握持目标对象的自由度。第一自由度是由手掌部1给予第一手指3的一个自由度(绕第四轴ax4的旋转方向上的自由度)。第二自由度是由手掌部1的近端关节j1给予第二手指3的一个自由度(绕第一轴ax1的旋转方向上的自由度)。第三自由度和第四自由度是第二手指3的中间关节j2和远端关节j3的两个自由度(在绕第二轴ax2和第三轴ax3的弯曲方向和伸展方向上的自由度)。
[0066]
在本实施方式中，第一手指2具有比第二手指3窄的手指宽度，并且如图2的(b)所示，具体地，在将第一手指2的指尖部与第二手指3的末关节部l3进行比较的情况下，第一手指2的指尖部(手指宽度d1)比第二手指3的末关节部l3(手指宽度d2)窄。
[0067]
此外，如图2中的(a)和(b)的上部分所示，第一手指2具有这样的形状：其中指垫表
面21从指垫表面21的基部朝向前端逐渐地与手掌部1的中心轴ax0分离。即，第一手指2的指垫表面21具有凹陷形状，其中以连接指垫表面21的基部和前端的直线作为基准，深度在远离手掌部1的中心轴ax0的方向上增加。第一手指2的指垫表面21的边缘在沿水平面截取的横截面中画出的形状可以具有平面或弯曲形状。此外，如图2的(a)所示，第一手指2具有初始张开角度α，该初始张开角度α是在连接指垫表面21的基部和前端的直线与平行于手掌部1的中心轴ax0的基准线之间形成的角度。初始张开角度α优选地在10度至60度的范围内，在本实施方式中为30度。具有初始张开角度α的第一手指2使得在握持时容易调整第一手指2的指垫表面21相对于目标角度的角度。
[0068]
在本实施方式中，除了上述自由度之外，腕部5将以下两个自由度设定为自由度。这两个自由度包括绕手掌部1的中心轴(即，偏航轴y)在旋转方向上的一个自由度，以及绕平行于第一轴ax1的轴(即，俯仰轴p)在摆动方向上的一个自由度。因此，机器人手h可以通过腕部5向操作臂a施加扭转，并且可以以腕部5作为起点摆动整个机器人手h。代替绕俯仰轴p的自由度或除了绕俯仰轴p的自由度之外，还可以给出绕与手掌部1的中心轴ax0垂直的滚动轴r的摆动方向上的自由度。
[0069]
机器人手h包括与腕部5的自由度对应的多个致动器，并且包括用于手掌部1(包括近端关节j1)、第二手指3的中间关节j2和远端关节j3中的每一个的致动器。在本实施方式中，近端关节j1具有比中间关节j2和远端关节j3中的每一个大的直径，并且作为包括在近端关节j1中的致动器，可以采用具有比包括在中间关节j2和远端关节j3中的致动器大的输出的致动器。可应用的致动器的示例可以包括电动马达，并且对于近端关节j1可以采用能够输出比中间关节j2和远端关节j3的转矩更高的转矩的电动马达。
[0070]
在本实施方式中，提供了被配置为电子控制装置的控制单元101，并且致动器的操作由控制单元101控制，这使得可以在握持目标对象时控制机器人手h的姿势和操作。稍后将更详细地描述包括控制单元101的控制系统。
[0071]
图3是示出根据本实施方式的机器人手h的各个部分在改变第二手指3的姿势时的尺寸的图。图3的(a)示出了近端关节j1具有中间张开度，中间关节j2伸展，并且远端关节j3弯曲的状态。图3的(b)示出了近端关节j1具有最大张开度，第二手指3的基关节部l1相对于第一手指2的角度变宽到最大，中间关节j2弯曲，并且远端关节j3伸展的状态。图3的(c)示出了近端关节j1具有最小张开度，第二手指3的基关节部l1相对于第一手指2的角度变窄到最小，并且中间关节j2和远端关节j3都被伸展的状态。在图3的(a)和(b)中，第一手指2的指尖部和第二手指3的末关节部l3位于彼此相同的平面上，并且在图3的(c)中，连接第一手指2的指垫表面21的基部和前端的直线和与第二手指3的中关节部l2和末关节部l3的指垫表面31a和31b平行的直线形成等于初始张开角度α的角度。在本实施方式中，在第一手指2的指尖部的前端和第二手指3的末关节部l3的前端位于同一平面上的情况下，认为“第一手指2的指尖部和第二手指3的末关节部l3位于同一平面上”。作为用作在确定是否位于同一平面上时的参考的部分，可以采用在握持时首先与目标对象接触以代替指尖部或末关节部l3的前端的部分。参照图3进一步描述机器人手h的配置。
[0072]
图3所示的各个尺寸如下。l1是沿着基关节部l1的指垫表面从近端关节j1的中心到中间关节j2的中心的方向上的长度。l2是沿着中关节部l2的指垫表面31b从中间关节j2的中心到远端关节j3的中心的方向上的长度。l3是沿着末关节部l3的指垫表面31a从远端
关节j3的中心到第二手指3的前端(即，第二手指3的末关节部l3的前端)的长度。l4是第一手指2的长度，并且在与手掌部1的中心轴ax0(图2的(b))平行的方向上确定。l5是在第二手指3的中间关节j2和远端关节j3都伸展的状态下在远端关节j3的中心和第一手指2的前端(即，第一手指2的指尖部的前端)之间形成的间隔，并且指示手掌部1的远端表面11的宽度。l6是在图3的(a)所示的状态下，在第一手指2的前端与第二手指3的前端之间形成的间隔，对应于稍后描述的第一操作模式(相同平面平行轨迹握持模式)下可握持的目标对象的最大水平宽度尺寸。l7是从第一手指2的前端到手掌部1或手掌部1的远端表面11的高度，并且对应于在第一操作模式下可握持的目标对象的最大高度尺寸。l8是远端关节j3的直径，并且l9是腕部的直径。此处，尺寸l3、l7和l8建立由以下表达式(1)表示的关系，作为实现第一操作模式下的操作的条件。在本实施方式中，近端关节j1包括在手掌部1中；因此，手掌部1的远端表面11从与第一手指2的根部相邻的部分延伸到近端关节j1的侧表面的部分。在本实施方式中，各个关节部l1、l2、l3的长度l1、l2、l3彼此相等(下述表达式(2))。此外，在本实施方式中，第二手指3的末关节部l3具有锥形形状，其厚度朝向远端侧减小。
[0073]
l3+l8/2≤l7...(1)
[0074]
l1＝l2＝l3...(2)
[0075]
(1.1.2)控制系统的配置
[0076]
图4是示意性地示出根据本实施方式的机器人手h的控制系统s的配置的示意图。
[0077]
控制系统s大致包括控制单元101(图1)、各种传感器201至204和各种致动器act。如上所述，致动器act包括包含在诸如机器人手h的关节的可移动部分中的电动马达。
[0078]
传感器201至传感器204设置在机器人手h的不同部分处，并且用于掌握机器人手h与目标对象之间的位置关系并且检测机器人手h与目标对象的接触。
[0079]
传感器201被设置在手掌部1中，并且能够检测目标对象相对于手掌部1的位置，以及检测目标对象与手掌部1的远端表面11的接触。适用于传感器201的传感器的示例可以包括触觉传感器和接近传感器，并且可以使用视觉传感器或摄像装置作为替代。
[0080]
传感器202被设置在第一手指2中，并且检测目标对象与第一手指2的指垫表面21的接触。适用于传感器202的传感器的示例可以包括触觉传感器和接近传感器。
[0081]
传感器203被设置在第二手指3的中关节部l2中，并且检测目标对象与中关节部l2的指垫表面31b的接触。适用于传感器203的传感器的示例可以包括触觉传感器和接近传感器。
[0082]
传感器204被设置在第二手指3的末关节部l3中，并且检测目标对象与末关节部l3的指垫表面31a的接触。适用于传感器204的传感器的示例可以包括触觉传感器和接近传感器。
[0083]
在本实施方式中，设置在末关节部l3中的传感器204具有比设置在中关节部l2中的传感器更高的分辨率，但是具有低负载范围。这是因为对在握持目标对象的传感器输出的使用的差异。在稍后描述的第一操作模式(相同平面平行轨迹握持模式)中，将相对小且轻的对象作为握持的目标，并且使用包括在末关节部l3中的高分辨率传感器204控制机器人手h的握持力。相比之下，在第二操作模式(多点接触握持模式)中，将相对大且重的对象作为握持的目标，并且使用包括在中关节部l2中的高负载范围传感器203来控制机器人手h的握持力。因此，在本实施方式中，根据目标对象的尺寸、形状等，在传感器203和传感器204
之间切换用于控制握持力的传感器。
[0084]
除了第二手指3的中关节部l2和末关节部l3之外，还可以在基关节部l1中设置传感器，并且在握持目标对象时使用该传感器来控制致动器act.
[0085]
作为一个示例，控制单元101被配置为微型计算机，该微型计算机包括：包括处理器等的中央处理单元(cpu)、诸如rom或ram的各种存储设备、输入/输出接口等，并且控制单元101接收从传感器201至传感器204输入的检测信号，并且基于输入的传感器信号根据预定程序的命令执行操作。然后，作为该操作的结果获得的命令信号被输出至致动器act的驱动单元。
[0086]
在本实施方式中，控制单元101确定目标对象，并且根据所确定的目标对象在第一操作模式(即，相同平面平行轨迹握持模式)与第二操作模式(即，多点接触握持模式)之间选择操作模式。然后，控制单元101控制机器人手h在以所选择的操作模式握持目标对象时的操作。此处，第二操作模式在握持相对大的目标对象时被选择，并且其特征为第一手指2的指垫表面21和第二手指3的指垫表面31a和31b与目标对象的接触面积比第一操作模式中的接触面积更广的操作模式。在本实施方式中，通过改变手掌部1、第一手指2和第二手指3在握持时与目标对象接触的部分来切换接触面积。控制单元101大致包括目标对象确定单元111、操作模式选择单元121和手控制单元131。
[0087]
目标对象确定单元111确定目标对象。在本实施方式中，目标对象的确定包括对目标对象的尺寸、形状、材料等的确定。目标对象的确定可以通过创建其中关于目标对象的尺寸、形状、材料等的信息被预先确定的列表并且将该列表存储在控制单元101中来实现，并且还可以通过提供能够拍摄目标对象的摄像装置并且基于摄像装置获得的图像数据等来确定目标对象的类型或属性来实现。
[0088]
操作模式选择单元121根据由目标对象确定单元111确定的目标对象，在第一操作模式与第二操作模式之间选择操作模式。
[0089]
具体地，操作模式选择单元121将目标对象的尺寸与预设参考尺寸进行比较，并且在目标对象的尺寸小于参考尺寸的情况下，操作模式选择单元121选择第一操作模式。相比之下，在目标对象的尺寸大于参考尺寸的情况下，操作模式选择单元121选择第二操作模式。如上所述，第二操作模式是机器人手h的指垫表面21、31a和31b与目标对象的接触面积比第一操作模式中的接触面积更广的操作模式。
[0090]
例如，在第一手指2的指尖部和第二手指3的末关节部l3位于垂直于手掌部1的中心轴ax0的同一平面上的状态下，参考尺寸是第一手指2的指尖部的端部与第二手指3的末关节部l3的端部之间的距离的可能最大值。在这种情况下，参考尺寸被给定为由图3的(a)中的符号l6指示的尺寸。
[0091]
替选地，参考尺寸可以是在平行于手掌部1的中心轴ax0的方向上在第一手指2的前端与手掌部1的远端表面11之间确定的距离。在这种情况下，参考尺寸被给定为由图3的(a)和(b)中的符号l7指示的尺寸。
[0092]
在本实施方式中，操作模式选择单元121在目标对象的水平宽度尺寸小于第一参考尺寸l6且目标对象的高度尺寸小于第二参考尺寸l7的情况下选择第一操作模式，并且在目标对象的水平宽度尺寸大于第一参考尺寸l6或者目标对象的高度尺寸大于第二参考尺寸l7的情况下选择第二操作模式。
[0093]
手控制单元131在操作模式选择单元121选择的操作模式下控制机器人手h握持目标对象时的操作。
[0094]
[1.2.机器人手的基本操作]
[0095]
如上所述，第一操作模式与第二操作模式之间的区别在于在握持时目标对象与机器人手h之间形成的接触面积，并且第一操作模式的特征为相对小的接触面积的操作模式，并且第二操作模式的特征为相对大的接触面积的操作模式。此外，在本实施方式中，机器人手h要对目标对象施加的握持力的大小在第一操作模式与第二操作模式之间不同，并且用于控制握持力的传感器203、204的位置和特性、即传感器的分辨率和负载范围也随之改变。
[0096]
图8示出在第一操作模式下握持柱状或球状目标对象t11时的机器人手h的操作的示例。在图8的示例的描述中，在第一操作模式中，机器人手h相对于目标对象t11被适当地布置，具体地，第一手指2的指尖部和第二手指3的末关节部l3被大致调整到目标对象t11的重心的高度，并且此后，使第一手指2的指尖部靠近目标对象，以使第一手指2的指垫表面21与设置在目标对象的重心高度处的侧表面接触。在第一操作模式下，第一手指2的接触是机器人手h与目标对象的第一接触，并且在该接触时，手掌部1的远端表面11不与目标对象接触，并且在目标对象与手掌部1之间留有空间。此后，使第二手指3的末关节部l3靠近目标对象t11，以使第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a在与第一手指2的指尖部的指垫表面21接触的侧表面相对的一侧上与目标对象的侧表面接触。此处，在第一操作模式中，在使第二手指3的末关节部l3靠近目标对象t11时，远端关节j3被适当地激活以移动第二手指3的末关节部l3，使得末关节部l3的前端保持在同一平面p上的轨迹。换言之，在第一操作模式中，当第二手指3的末关节部l3靠近目标对象t11时，末关节部l3的前端和第一手指2的指尖部的前端总是位于同一平面p上。在第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a与目标对象接触之后，机器人手h的握持力施加在目标对象上以握持目标对象。
[0097]
图15示出了机器人手h在第二操作模式下在握持柱状或球状目标对象(具体地，具有大直径或大重量的对象)t71或t72时的操作的示例。在图15的示例的描述中，在第二操作模式中，使机器人手h靠近目标对象t71或t72，以使手掌部1的远端表面11与目标对象t71或t72接触。在第二操作模式中，手掌部1的这种接触是机器人手h与目标对象t71或t72的第一接触。此后，使第一手指2的指尖部靠近目标对象t71或t72，以使第一手指2的指垫表面21与大致位于目标对象t71或t72的重心高度处的侧表面接触。在第一手指2接触之后，使第二手指3靠近目标对象t71或t72，以使中关节部l2的指垫表面31b和末关节部l3的指垫表面31a依次与目标对象t71或t72的侧表面接触。此处，在第二操作模式中，不仅第一手指2的指尖部和第二手指3的末关节部l3，而且手掌部1和第二手指3的中关节部l2参与对目标对象t71或t72的握持或握持力的产生，从而实现与目标对象t71或t72的多点接触并且增加接触面积。在使第二手指3的中关节部l2和末关节部l3的指垫表面31a和31b与目标对象t71或t72接触之后，机器人手h的握持力施加在目标对象上以握持目标对象。
[0098]
上述操作是机器人手h在握持目标对象时执行的基本操作。在本实施方式中，除了上述模式之外，采用以下两种模式作为分类为第一操作模式和第二操作模式的派生模式。
[0099]
模式之一是在具有倾斜侧表面或锥形形状的对象是握持的目标的情况下的派生模式，并且被分类为第一操作模式。具体地，在使第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a与目标对象接触之前，使第一手指2绕第四轴ax4旋转，以使第一手指2的指垫表面21的取向接
近目标对象的侧表面的取向，从而使指垫表面21的倾斜度与目标对象的侧表面的倾斜度匹配。图13示出了在作为派生模式的示例的第一操作模式中当握持具有大高度的倾斜表面对象t51时机器人手h的操作。
[0100]
另一种模式是在具有窄的水平宽度w或小的高度h但具有大的力矩负载的对象(例如，像煎锅的手柄或具有长前端的杆的对象)是握持的目标的情况下的派生模式，并且被分类为第二操作模式。具体地，使手掌部1的远端表面11与目标对象接触，并且还使第一手指2的指垫表面21与目标对象接触，并且此后，旋转近端关节j1，并且弯曲中间关节j2和远端关节j3。因此，第二手指3闭合以通过第二手指3围绕目标对象，从而施加握持力。这是作为形成闭合的通常已知的握持形式。图18示出作为派生模式的示例的机器人手h在握持柱状目标对象(具体地，具有大力矩负载的对象)t101时的操作。
[0101]
[1.3.利用流程图的描述]
[0102]
图4是示出由根据本公开内容的第一实施方式的机器人手h执行的握持操作的总体流程的流程图。图5是示出根据本实施方式的当选择第一操作模式(相同平面平行轨迹握持模式)时的握持操作的细节的流程图。图6是示出根据本实施方式的当选择第二操作模式(多点接触握持模式)时握持操作的细节的流程图。图4至图6中所示的操作由控制单元101控制，并且每当指定了作为握持的目标的对象(目标对象)时执行。
[0103]
在s101中，识别目标对象101。
[0104]
在s102中，获得目标对象101的尺寸。在本实施方式中，获得目标对象的机器人手h在其上施加握持力的部分的水平宽度尺寸w和目标对象的高度尺寸h。
[0105]
在s103中，确定握持时从目标对象施加的负载是否在标准负载的范围内。在负载处于标准负载的范围内的情况下，流程进行到s104，并且在负载不处于标准负载的范围内的情况下，流程进行到s107。可以将标准负载确定为目标对象的重量或从目标对象施加到机器人手h的力矩负载。
[0106]
在s104中，确定目标对象的水平宽度尺寸w是否等于或小于第一参考尺寸l6。在水平宽度尺寸w等于或小于第一参考尺寸l6的情况下，流程进行到s105，并且在水平宽度尺寸w超过第一参考尺寸l6的情况下，流程进行到s107。
[0107]
在s105中，确定目标对象的高度尺寸h是否等于或小于第二参考尺寸l7。在高度尺寸h等于或小于第二参考尺寸l7的情况下，流程进行到s106，并且在高度尺寸h超过第二参考尺寸l7的情况下，流程进行到s107。
[0108]
在s106中，选择第一操作模式作为机器人手h的操作模式。
[0109]
在s107中，选择第二操作模式作为机器人手h的操作模式。
[0110]
在选择第一操作模式的情况下，流程进行到图5所示的流程图，并且在第一操作模式下握持目标对象。
[0111]
在s201中，将第一手指2的指尖部大致调整到目标对象的重心的高度，并且将第一手指2的指尖部的角度调整成使第一手指2的指垫表面21大致平行于目标对象的侧表面。该调整主要通过腕部5的操作来实现。
[0112]
在s202中，使第一手指2的指尖部靠近目标对象，以使第一手指2的指垫表面21与设置在目标对象的重心的高度处的侧表面接触。
[0113]
在s203中，测量与接触第一手指2的指垫表面21的侧表面相对的一侧上的目标对
象的侧表面的角度。
[0114]
在s204中，将第二手指3的末关节部l3的角度调整成接近所测量的角度。通过适当地操作近端关节j1、中间关节j2和远端关节j3来进行该调整。此后，在移动末关节部l3以保持末关节部l3的调整角度的同时，使第二手指3的末关节部l3靠近目标对象。此处，如果需要，可以通过绕第四轴ax4相对旋转第一手指2来帮助保持末关节部l3的角度的操作。
[0115]
在s205中，使第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a与相对侧上的目标对象的侧表面接触。
[0116]
在s206中，机器人手h的握持力施加在目标对象上以完成握持。
[0117]
在选择第二操作模式的情况下，流程进行到图6所示的流程图，并且在第二操作模式下握持目标对象。
[0118]
在s301中，通过近端关节l1的操作，第二手指3围绕第一轴ax1向外旋转，以将形成在第一手指2与第二手指3之间的开口扩大到能够容纳作为握持目标的对象的程度。
[0119]
在s302中，使机器人手h靠近目标对象以使手掌部1的远端表面11与目标对象接触。
[0120]
在下面的s202和后续步骤中，执行与第一操作模式下的s202至s206中的操作类似的操作。即，使第一手指2的指尖部靠近目标对象，以使第一手指2的指垫表面21与位于目标对象重心的高度处的侧表面接触(s202)。测量与接触第一手指2的指尖部的指垫表面21的侧表面相对的一侧上的目标对象的侧表面的角度(s203)。将第二手指3的末关节部l3的角度调整成接近所测量的角度，并且在保持末关节部l3的调整角度的同时，使第二手指3的末关节部l3靠近目标对象(s204)。指垫表面31a与相对侧上的目标对象的侧表面接触(s205)。此外，在目标对象上产生握持力(s206)。因此，完成握持。
[0121]
例如，可以如下在s206中执行握持力的产生。
[0122]
检测在出现目标对象相对于机器人手h的接触部(即，相对于本实施方式中的第一手指2和第二手指3的指垫表面21、31a和31b)的滑动(即，其中整个目标对象相对于指垫表面21、31a和31b相对移动的状态，并且在下文中可以被称为“整体滑动”)之前发生的“部分滑动”的状态。部分滑动是在目标对象的整体滑动发生之前目标对象与机器人手h的接触部的仅一部分移动的状态。可以例如通过分布式压力传感器来检测部分滑动，在分布式压力传感器中传感器元件的表面覆盖有粘性或弹性材料(例如聚氨酯凝胶或硅凝胶)。覆盖材料的摩擦系数彼此不同的至少两个压力传感器被设置在指垫表面21、31a和31b的不同部分处，并且基于从这两个或更多个压力传感器输出的信号来检测这样的状态，在该状态中，根据目标对象的移动的压力仅在来自覆盖有具有低摩擦系数的材料的一些传感器元件的输出中改变。然后，在发生部分滑动的情况下，机器人手h的握持力保持原样。相反，在发生整体滑动的情况下，机器人手h的握持力增加以防止目标对象掉落。在根据目标对象的移动的压力在来自所有压力传感器的输出中没有改变的情况下，认为在当前的握持力中存在余量，并且可以减小握持力。这使得能够降低致动器的驱动所消耗的电力。通过监测部分滑动获得的握持力是不引起目标对象的整体滑动的最小握持力。
[0123]
[1.4.机器人手的各种操作]
[0124]
下面描述在第一操作模式和第二操作模式中握持特定目标对象的示例。
[0125]
(1.4.1.第一操作模式(相同平面平行轨迹握持模式))
[0126]
图8示出了在柱状或球状对象t11是握持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。使第一手指2的指尖部的指垫表面21与目标对象重心的高度附近的侧表面接触。并且使第二手指3的末关节部l3沿着同一平面p上的轨迹靠近目标对象t11，以使第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a与在指垫表面21相对的一侧上的侧表面接触。
[0127]
图9示出了在(a)棱柱形对象t21、(b)其侧面具有小尺寸的精细对象t22和(c)具有小厚度的薄对象t23是握持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。在这种情况下机器人手h的操作类似于图8所示的操作；然而，具体地，在图9的(b)和(c)中所示的精细对象t22和薄对象t23的握持中，可以保持腕部5的状态固定，从而保持包括操作臂a的整个操纵器的低操纵负载。
[0128]
图10示出了在(a)具有倾斜侧表面的倾斜表面对象(例如，具有小高度的三棱柱或四棱柱)t31和(b)具有锥形侧表面的对象(例如，杯状对象)t32是握持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。在这种情况下，机器人手h的操作的特征在于，在使第二手指3的末关节部l3靠近目标对象t31或t32时，由远端关节j3给出的旋转角度较大。
[0129]
图11示出了在(a)圆柱形对象t41、(b)具有大深度的盘形对象t42、以及(c)具有锥形侧表面的碗形对象t43作为具有壳体形状的对象是握持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。图12示出了在具有小深度(即，具有浅深度)的盘形对象t44是作为具有壳体形状的另一对象的握持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。在本实施方式中，壳体形状是薄薄地形成为圆柱体、倒锥形、截头倒锥形、半球形等的形状，并且例如，杯子、具有各种尺寸的盘子、小碗、碗等的形状对应于壳体形状。使第一手指2的指尖部的指垫表面21在第一手指2的指尖部的指垫表面21的角度被调整到上边缘附近的壳体的内表面的状态下与具有壳体形状的目标对象t41、t42、t43或t44接触，并且使第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a在目标对象的重心的高度周围与壳体的外表面接触，从而握持目标对象以夹紧目标对象的边缘。
[0130]
图13示出了在具有大高度的倾斜表面对象t51(例如，具有两个侧边比另一侧边长的底表面的三棱柱或具有大高度的四角锥)是握持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。机器人手h平放，并且从侧面靠近目标对象t51。通过围绕第一手指2的第四轴ax4的相对旋转来调整第一手指2的指尖部的角度，并且使第一手指2的指尖部的指垫表面21与目标对象t51的侧表面接触。此后，当通过远端关节j3的操作将远端部l3保持在调整角度时，使第二手指3的末关节部l3靠近目标对象t51的重心的高度附近的相对侧上的侧表面，以使第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a与相对侧上的侧表面接触。
[0131]
图14示出了在具有小厚度的薄对象t61是握持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。在这种情况下，机器人手h的操作类似于图13所示的操作，并且在握持时，机器人手h平放，并且从侧面靠近目标对象t61。在使第一手指2的指尖部的指垫表面21与目标对象的侧表面接触之后的操作的特征在于，在使第二手指3的末关节部l3靠近目标对象t61的相对侧上的侧表面时，同一平面上的轨迹由第一手指2的指尖部的侧表面或侧边缘以及第二手指3的末关节部l3的侧表面或侧边缘保持。
[0132]
(1.4.2.第二操作模式(多点接触握持模式))
[0133]
图15示出了在柱状或球状目标对象(具体地，具有大直径或大重量的对象)t71或t72是握持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。在机器人手h的手指通过近端关
节j1的操作打开以与目标对象t71或t72接触的状态下，手掌部1的远端表面11靠近目标对象t71或t72。此后，使第一手指2的指尖部的指垫表面21与目标对象t71或t72的侧表面接触，并且使第二手指3按照中关节部l2的指垫表面31b和末关节部l3的指垫表面31a的顺序与目标对象t71或t72的相对侧上的侧表面接触。在这种情况下，更优选的是，使第一手指2的指尖部的指垫表面21和第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a与更靠近目标对象t71或t72的重心的高度的侧表面接触。
[0134]
图16示出了在棱柱形对象(例如，具体地具有大高度或大厚度的矩形平行六面体或立方体)t81是握持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。图17示出了在倾斜表面对象(例如，具体地具有两个侧边比另一个侧边长的底表面的三棱柱或具体地具有大高度的四角锥)t91是握持目标的情况下第二操作模式中的操作的示例。在这种情况下机器人手h的操作类似于图15所示的操作。
[0135]
图18示出了在柱状或长对象(例如，具体地具有大力矩负载的对象，诸如煎锅的手柄)t101是握持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。使手掌部1的远端表面11与目标对象t101接触，并且第一手指2的指垫表面21(在这种情况下，指垫表面靠近第一手指1的根部)还与目标对象t101接触。此后，旋转近端关节j1，并且弯曲中间关节j2和远端关节j3，从而闭合第二手指3以围绕目标对象t101。
[0136]
图19示出了在具有锥形侧表面的对象t111是握持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。在这种情况下机器人手h的操作与图13所示的操作近似，即使图13所示的操作以不同的模式执行。机器人手h平放，并且在第一手指2的指尖部的角度通过腕部5的操作被调整的状态下从侧面靠近目标对象t111。然后，手掌部1的远端表面11与目标对象t111接触，并且此后，第一手指2的指尖部的指垫表面21与目标对象t111的侧面接触。此外，通过使第一手指2绕第四轴ax4相对旋转，将第二手指3的末关节部l3的角度调整成目标对象t111的侧表面的倾斜度，并且当末关节部l3保持在所调整的角度时，使末关节部l3靠近目标对象t111的相对侧上的侧表面，以使指垫表面31a与目标对象t111接触。
[0137]
(1.4.3.第三操作模式)
[0138]
除了上述模式之外，在本实施方式中，采用第三操作模式，在第三操作模式中第一手指2在与手掌部1的中心轴ax0垂直的平面中张开。
[0139]
图20示出了机器人手h在其中第一手指2被较大张开到例如最大张开程度的第三操作模式下的状态的示例，在该最大张开程度下，在第一手指2的指垫表面21面对的方向与第二手指3的指垫表面31a和31b面对的方向之间形成的角度超过90度。在第三操作模式中，可以较大地张开手掌部1，并且第三操作模式可适于使用整个第二手指3的指垫表面31a和31b的应用。
[0140]
图21示出了在第三操作模式下握持的使用示例。一对机器人手h镜像对称地设置，以能够使用双臂执行双手握持。这使得可以采取用宽平面支承目标对象t121或通过从两侧夹住目标对象t121来保持目标对象t121的方法。
[0141]
[1.5.作用和效果]
[0142]
根据作为包括在机器人臂等的操纵器中的执行器的一般平行握持器，通过使彼此平行的一组或一对可移动构件彼此靠近或彼此远离来握持目标对象；因此，在许多情况下，平行握持器与目标对象的接触是线接触或点接触，并且可稳定握持的目标对象的形状受到
限制。为了稳定地握持具有各种形状的目标对象，期望在使机器人手靠近目标对象时，使机器人手与目标对象的接触部的位置和机器人手或其手指的角度可控。然而，需要增大机器人手的运动自由度，这导致出现机器人手尺寸增大以及还出现机器人手的配置和控制复杂化的问题。此外，机器人手尺寸的增加使支承机器人手的臂上的负载增加，这引起机器人手可适用的应用受到限制的问题。
[0143]
此处，具有多灵活性多指构造的机器人手使得可以确保握持稳定性。然而，在多灵活性多指手中，不能避免尺寸的增加和构造复杂化，并且控制也趋于复杂化。另外，在许多情况下，采用使dip关节和pip关节彼此互锁的机制；因此，难以确保充分的操作性。这同样适用于通过腱驱动的欠驱动手，并且难以充分应对手指之间的相对角度的调整。
[0144]
相比之下，根据本实施方式，第一手指2和第二手指3的指垫表面21、31a和31b的相对位置和角度根据目标对象的尺寸、形状等而改变，这使得可以确保用于握持目标对象的机器人手h的必要接触面积并且确保机器人手h的握持稳定性。
[0145]
具体地，确定目标对象，并且第一手指2和第二手指3的指垫表面21、31a和31b与目标对象的接触面积可以根据确定的结果切换，这使得可以用与目标对象的尺寸、形状等对应的接触面积来握持目标对象。这使得可以形成更适当的接触面积以获得必要的握持力，并且使得可以增强握持稳定性。
[0146]
此处，为了握持相对较小的目标对象，选择接触面积较窄的第一操作模式，并且为了握持相对大的目标对象，选择接触面积较广的第二操作模式，这使得可以具有适当的接触面积。
[0147]
此外，尽管除了近端关节j1之外，中间关节j2和远端关节j3在弯曲方向和伸展方向上的自由度被给予第二手指3，但是在弯曲方向和伸展方向上的自由度不被给予第一手指1，以使得机器人手h可以用简单的构造来实现，这使得可以使给予手指的自由度的数目最小化并且抑制部件数目的增加。如上所述，根据本实施方式，可以实现确保握持稳定性以及抑制由于自由度的增加而引起的尺寸增大，并且还实现对构造和控制的复杂化的抑制。
[0148]
在设置在不同部分的多个传感器中，根据操作模式切换用于控制的传感器，这使得可以掌握实际接触区域并且获得用于产生适当握持力的有用传感器信息。具体地，在第一操作模式中，采用包括在末关节部l3中的高分辨率传感器使得可以获得用于在相对小且轻的目标对象上产生握持力的有用传感器信息。相比之下，在第二操作模式中，采用包括在中关节部l2中的高负荷范围传感器使得可以获得用于在相对大且重的目标对象上产生握持力的有用传感器信息。
[0149]
在第一操作模式中，第一手指2的指垫表面21首先与目标对象接触，并且然后在保持末关节部l3的调整角度的同时，使第二手指3的末关节部l3沿着同一平面上的轨迹靠近目标对象，以使第二手指3的末关节部l3的指垫表面31a与目标对象的侧表面接触，这使得可以使整个指垫表面31a与目标对象的侧表面接触，同时在使第二手指3的末关节部l3靠近目标对象时抑制目标对象的移动。
[0150]
此外，第一手指2可以绕第四轴ax4旋转，并且在使指垫表面31a与目标对象的侧表面接触之前，第一手指2绕第四轴ax4相对地旋转，以改变第一手指2的指垫表面21与第二手指3的指垫表面31a和指垫表面31b之间形成的角度。这使得可以以最广的可能接触面积实现与不具有彼此不平行的握持表面(例如倾斜表面或锥形形状)的目标对象的握持。这使得
可以实现握持稳定性的进一步改善。
[0151]
相比之下，在第二操作模式中，首先使手掌部1的远端表面11与目标对象接触，并且然后使第一手指2的指垫表面21与目标对象接触，并且此后，使第二手指3的中关节部l2的指垫表面31b和末关节部l3的指垫表面31a依次与目标对象接触。这使得可以使机器人手h的整个指垫表面21、31a和31b与目标对象接触，同时抑制在握持期间目标对象的移动，并且利用整个第一手指2和整个第二手指3产生握持力。
[0152]
第一手指2在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，这允许对具有大重量的目标对象进行高负荷操纵。例如，诸如推、拉、旋转、压碎、敲击、摩擦、支承以及钩住和移动目标对象的操纵是可能的。此外，不会发生由于反冲引起的关节颤动，这允许第一手指2的高精度操作。此外，由于自由度的减小，可以消除关节，这使得容易应用诸如防水和防尘的处理。
[0153]
第一手指2的手指宽度(特别是第一手指2的指尖部的手指宽度)是窄的，这允许对精细目标对象进行操纵。例如，容易执行诸如将指尖部插入窄孔或凹陷(钩在手柄上并且拉动目标)，或者用指尖部推动窄表面(局部推动目标对象)的操作。此外，当将第一手指2的指垫表面21置于具有壳体形状的目标对象的壳体的内表面时，具体地，将第二手指的末关节部l3的指垫表面31a置于壳体的外表面，这使得可以通过夹紧目标对象的边缘来确保与壳体的内表面和外表面二者的接触区域，并且提供稳定的握持。
[0154]
相比之下，第二手指3的手指宽度较宽，这使得容易确保用于驱动第二手指3的关节的致动器的安装空间(换言之，通过安装大的致动器来实现握持力的增加)并且将传感器安装在第二手指3上。例如，可以将多个传感器安装在关节之间的每个链接部分(即，基关节部l1、中关节部l2和末关节部l3)上。
[0155]
第一手指2可以相对于手掌部1绕平行于中心轴ax0的第四轴ax4旋转，这使得可以改变第一手指2和第二手指3的指垫表面21、31a和31b在与手掌部1的中心轴ax0垂直的平面中的相对角度，以及以与目标对象一致的指垫部的角度或方向握持具有倾斜表面或锥形形状的目标对象。此外，在握持时，可以根据目标对象的尺寸调整第一手指2和第二手指3的位置关系，并且实现适当的握持力。第一手指2绕第四轴ax4旋转，以使第一轴2和第二手指3彼此靠近，并且减小由整个机器人手h占据的空间的体积容量，这使得可以减小储存空间并且应付在窄地方中的应用。
[0156]
第一手指2在与手掌部1的中心轴ax0垂直的平面中张开，这使得可以自然地执行伴随有诸如与人的握手的接触的交互，并且使得可以在手掌部1被较大张开的状态下处理应用(例如，擦拭桌子的操作)。此外，在这种操作模式中，镜像对称地设置一对机器人手h使得能够使用双臂执行双手握持，这使得可以采用利用大平面支承目标对象或通过从两侧夹住目标对象来保持目标对象的方式。在这种情况下，可以避免第一手指2成为障碍物。
[0157]
可以由腕部5调整使第一手指2的指垫表面21与目标对象接触时的角度，这使得可以实现更高的握持稳定性。
[0158]
[1.6.修改示例的描述]
[0159]
(1.6.1.第一修改示例)
[0160]
图22是根据本公开内容的第一实施方式的机器人手h的第一修改示例的立体图。
[0161]
在第一修改示例中，在第二手指3的关节部l1、l2和l3中的每一个中设置支持目标对象的握持的握持辅助单元u。适用于握持辅助单元u的单元的示例可以包括可变粘附单元
或可变摩擦单元，其中粘附力或摩擦力是可调整的。作为握持辅助单元u，可以采用可变抽吸单元，其中抽吸力被施加在目标对象上并且抽吸力是可调整的。
[0162]
(1.6.2.第二修改示例)
[0163]
图23是根据本公开内容的第一实施方式的机器人手h的第二修改示例的立体图。
[0164]
在第二修改示例中，被配置成能够固定基关节部l1、中关节部l2以及末关节部l3的相对位置关系的制动机构b被设置在机器人手h中。可应用的制动机构b的示例可以包括线驱动制动机构。制动机构使得可以通过致动器来支持握持力，并且通过制动机构的机械限制来产生独立于致动器的输出的握持力。
[0165]
代替制动机构或除了制动机构之外，可以提供偏置机构，该偏置机构被配置成能够沿第二手指3的弯曲方向或伸展方向偏置近端关节j1、中间关节j2和远端关节j3。在停止机器人手h时，第二手指3被偏置机构弯曲，从而折叠手指，这使得可以减小整个机器人手h所占据的空间的体积容量，并且减小储存空间。
[0166]
《2.第二实施方式》
[0167]
图24是根据本公开内容的第二实施方式的机器人手h’的外观的立体图。
[0168]
在本实施方式中，机器人手h’中包括的第一手指2和第二手指3的手指宽度的尺寸关系与上述第一实施方式中的尺寸关系相反。以这种方式，机器人手h’可以具有包括具有宽的手指宽度(具体地，前端的手指宽度)的第一手指2和具有比第一手指2窄的手指宽度(具体地，末关节部的手指宽度)的第二手指3的构造。如同上述第一实施方式，第一手指2在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，而第二手指3通过近端关节j1、中间关节j2和远端关节j3具有三个自由度。
[0169]
在以上描述中，采用了包括两个手指的机器人手h，其中一个手指(第一手指2)在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，并且其中另一个手指(第二手指3)在绕第一轴ax1的旋转方向上具有自由度，并且在绕第二轴ax2和第三轴ax3的弯曲和伸展方向上具有自由度，并且已经描述了根据本公开内容的技术应用于机器人手h的示例。然而，适用的机器人手h不限于此。可以采用具有如下配置的任何机器人手，在该配置中，在握持时在目标对象与指垫表面之间形成的接触面积(即，在握持时与目标对象接触的部分)是可变的。
[0170]
《3.结论》
[0171]
上面已经参照附图详细描述了本公开内容的实施方式。根据本公开内容的实施方式，可以实现确保握持稳定性和抑制尺寸增大。
[0172]
根据本公开内容的技术不限于上述实施方式，并且可以以各种方式修改，并且修改示例的组合也是可能的。
[0173]
此外，并非在各个实施方式中描述的所有配置和操作均是作为本公开内容的配置和操作必不可少的。例如，在各个实施方式的部件中，未在指示本公开内容的最重要概念的独立权利要求中描述的部件将被理解为可选部件。
[0174]
在本说明书和所附权利要求中使用的术语应当被解释为“非限制性”术语。例如，术语“包括”或“包含”应被解释为“不限于被描述为包括的”。术语“具有”应被解释为“不限于被描述为具有的”。
[0175]
本文中使用的术语仅仅是为了便于描述，并且包括不用于限制配置、操作等的术语。例如，诸如“右”、“左”、“上”和“下”的术语仅指示所参照的附图中的方向。另外，术语“内
侧”和“外侧”分别仅指示朝向感兴趣的部件的中心的方向以及远离感兴趣的部件的中心的方向。这同样适用于与这些术语类似的术语以及适用于具有类似目的的术语。
[0176]
根据本公开内容的技术可以具有以下配置。根据具有以下配置的根据本公开内容的技术，可以实现确保握持稳定性和抑制尺寸增大。由根据本公开内容的技术获得的效果不必限于本文描述的效果，并且可以包括本公开内容中描述的效果中的任何效果。
[0177]
(1)
[0178]
一种机器人手的控制装置，所述机器人手包括第一手指和第二手指，所述第一手指和所述第二手指的指垫表面彼此相对，所述控制装置包括：
[0179]
目标对象确定单元，被配置成能够确定目标对象；
[0180]
操作模式选择单元，被配置成能够根据由所述目标对象确定单元确定的所述目标对象，在第一操作模式与第二操作模式之间选择操作模式，所述第一手指和所述第二手指的指垫表面与所述目标对象的接触面积在所述第二操作模式中比在所述第一操作模式中广；以及
[0181]
手控制单元，被配置成能够在由所述操作模式选择单元选择的操作模式下控制所述机器人手在握持所述目标对象时的操作。
[0182]
(2)
[0183]
根据(1)所述的机器人手的控制装置，还包括设置在所述机器人手的不同部分处的多个传感器，其中
[0184]
所述手控制单元根据所选择的操作模式在所述多个传感器间切换要用于在握持所述目标对象时的控制的传感器。
[0185]
(3)
[0186]
根据(2)所述的机器人手的控制装置，其中
[0187]
所述手控制单元还被配置成能够控制手握持力，所述手握持力是所述机器人手在握持所述目标对象时的握持力，以及
[0188]
所述手控制单元在所述多个传感器间切换要用于控制所述手握持力的传感器。
[0189]
(4)
[0190]
根据(1)至(3)中任一项所述的机器人手的控制装置，还包括手掌部，其中
[0191]
所述第一手指和所述第二手指各自从所述手掌部延伸到远端侧，以及
[0192]
所述手控制单元根据所选择的操作模式改变所述手掌部、所述第一手指和所述第二手指在握持时要与所述目标对象接触的部分。
[0193]
(5)
[0194]
根据(1)至(3)中任一项所述的机器人手的控制装置，其中
[0195]
所述机器人手包括
[0196]
手掌部，
[0197]
所述第一手指，从所述手掌部延伸到远端侧，以及
[0198]
所述第二手指，从所述手掌部延伸到所述远端侧，并且具有与所述第一手指的指垫表面相对的指垫表面，
[0199]
所述手掌部包括近端关节，所述近端关节将所述第二手指以能够绕第一轴转动的方式耦接至所述手掌部，
[0200]
所述第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，
[0201]
所述第二手指包括靠近所述手掌部设置的基关节部、比所述基关节部更靠近所述远端侧设置的末关节部、以及设置在所述基关节部与所述末关节部之间的中关节部，
[0202]
所述中关节部绕第二轴可弯曲且可伸展地耦接至所述基关节部，并且
[0203]
所述末关节部绕第三轴可弯曲和可伸展地耦接至所述中关节部。
[0204]
(6)
[0205]
根据(5)所述的机器人手的控制装置，其中，所述手控制单元根据所选择的操作模式改变所述手掌部、所述第二手指的所述末关节部和所述中关节部在握持时要与所述目标对象接触的部分。
[0206]
(7)
[0207]
根据(5)或(6)所述的机器人手的控制装置，还包括：第一传感器，其设置在所述第二手指的所述末关节部中；以及第二传感器，其设置在所述第二手指的所述中关节部中，其中
[0208]
所述手控制单元还被配置成能够控制手握持力，并且在所述第一操作模式下基于来自所述第一传感器的信号来控制所述手握持力，所述手握持力是所述机器人手在握持所述目标对象时的握持力。
[0209]
(8)
[0210]
根据(7)所述的机器人手的控制装置，其中，所述第一传感器具有比所述第二传感器更高的分辨率。
[0211]
(9)
[0212]
根据(5)或(6)所述的机器人手的控制装置，还包括：第一传感器，其设置在所述第二手指的所述末关节部中；以及第二传感器，其设置在所述第二手指的所述中关节部中，其中
[0213]
所述手控制单元还被配置成能够控制手握持力，并且在所述第二操作模式下基于来自所述第二传感器的信号来控制所述手握持力，所述手握持力是所述机器人手在握持所述目标对象时的握持力。
[0214]
(10)
[0215]
根据(9)所述的机器人手的控制装置，其中，所述第二传感器具有比所述第一传感器更高的负载范围。
[0216]
(11)
[0217]
根据(5)至(10)中任一项所述的机器人手的控制装置，其中，所述操作模式选择单元在所述目标对象的尺寸小于预设的参考尺寸的情况下选择所述第一操作模式，并且在所述目标对象的尺寸大于所述参考尺寸的情况下选择所述第二操作模式。
[0218]
(12)
[0219]
根据(11)所述的机器人手的控制装置，其中，所述参考尺寸是在所述第一手指的指尖部和所述第二手指的末关节部位于与所述手掌部的中心轴垂直的同一平面上的状态下，所述第一手指的指尖部的端部与所述第二手指的末关节部的端部之间的距离的可能最大值。
[0220]
(13)
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[0242]
本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

技术特征：

1.一种机器人手的控制装置，所述机器人手包括第一手指和第二手指，所述第一手指和所述第二手指的指垫表面彼此相对，所述控制装置包括：目标对象确定单元，被配置成能够确定目标对象；操作模式选择单元，被配置成能够根据由所述目标对象确定单元确定的所述目标对象，在第一操作模式与第二操作模式之间选择操作模式，所述第一手指和所述第二手指的指垫表面与所述目标对象的接触面积在所述第二操作模式中比在所述第一操作模式中广；以及手控制单元，被配置成能够在由所述操作模式选择单元选择的操作模式下控制所述机器人手在握持所述目标对象时的操作。2.根据权利要求1所述的机器人手的控制装置，还包括设置在所述机器人手的不同部分处的多个传感器，其中所述手控制单元根据所选择的操作模式在所述多个传感器间切换要用于在握持所述目标对象时的控制的传感器。3.根据权利要求2所述的机器人手的控制装置，其中所述手控制单元还被配置成能够控制手握持力，所述手握持力是所述机器人手在握持所述目标对象时的握持力，以及所述手控制单元在所述多个传感器间切换要用于控制所述手握持力的传感器。4.根据权利要求1所述的机器人手的控制装置，还包括手掌部，其中所述第一手指和所述第二手指各自从所述手掌部延伸到远端侧，以及所述手控制单元根据所选择的操作模式改变所述手掌部、所述第一手指和所述第二手指在握持时要与所述目标对象接触的部分。5.根据权利要求1所述的机器人手的控制装置，其中所述机器人手包括手掌部，所述第一手指，从所述手掌部延伸到远端侧，以及所述第二手指，从所述手掌部延伸到所述远端侧，并且具有与所述第一手指的指垫表面相对的指垫表面，所述手掌部包括近端关节，所述近端关节将所述第二手指以能够绕第一轴转动的方式耦接至所述手掌部，所述第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，所述第二手指包括靠近所述手掌部设置的基关节部、比所述基关节部更靠近所述远端侧设置的末关节部、以及设置在所述基关节部与所述末关节部之间的中关节部，所述中关节部绕第二轴可弯曲且可伸展地耦接至所述基关节部，并且所述末关节部绕第三轴可弯曲和可伸展地耦接至所述中关节部。6.根据权利要求5所述的机器人手的控制装置，其中，所述手控制单元根据所选择的操作模式改变所述手掌部、所述第二手指的所述末关节部和所述中关节部在握持时要与所述目标对象接触的部分。7.根据权利要求5所述的机器人手的控制装置，还包括：第一传感器，其包括在所述第二手指的所述末关节部中；以及第二传感器，其包括在所述第二手指的所述中关节部中，其
中所述手控制单元还被配置成能够控制手握持力，并且在所述第一操作模式下基于来自所述第一传感器的信号来控制所述手握持力，所述手握持力是所述机器人手在握持所述目标对象时的握持力。8.根据权利要求7所述的机器人手的控制装置，其中，所述第一传感器具有比所述第二传感器更高的分辨率。9.根据权利要求5所述的机器人手的控制装置，还包括：第一传感器，其包括在所述第二手指的所述末关节部中；以及第二传感器，其包括在所述第二手指的所述中关节部中，其中所述手控制单元还被配置成能够控制手握持力，并且在所述第二操作模式下基于来自所述第二传感器的信号来控制所述手握持力，所述手握持力是所述机器人手在握持所述目标对象时的握持力。10.根据权利要求9所述的机器人手的控制装置，其中，所述第二传感器具有比所述第一传感器更高的负载范围。11.根据权利要求5所述的机器人手的控制装置，其中，所述操作模式选择单元在所述目标对象的尺寸小于预设的参考尺寸的情况下选择所述第一操作模式，并且在所述目标对象的尺寸大于所述参考尺寸的情况下选择所述第二操作模式。12.根据权利要求11所述的机器人手的控制装置，其中，所述参考尺寸是在所述第一手指的指尖部和所述第二手指的末关节部位于与所述手掌部的中心轴垂直的同一平面上的状态下，所述第一手指的指尖部的端部与所述第二手指的末关节部的端部之间的距离的可能最大值。13.根据权利要求11所述的机器人手的控制装置，其中，所述参考尺寸是在平行于所述手掌部的中心轴的方向上确定的在所述第一手指的指尖部的前端与所述手掌部的远端表面之间的距离。14.根据权利要求11所述的机器人手的控制装置，其中，在所述第一操作模式中，所述手控制单元首先使所述第一手指的指垫表面与所述目标对象接触。15.根据权利要求14所述的机器人手的控制装置，其中，在所述第一操作模式中，所述手控制单元使所述第一手指的指垫表面与所述目标对象接触，并且之后使所述第二手指的末关节部和所述第一手指的指尖部在同一平面上彼此靠近，以使所述第二手指的末关节部与所述目标对象接触。16.根据权利要求14所述的机器人手的控制装置，其中所述第一手指被配置成相对于所述手掌部绕第四轴可旋转，所述第四轴与所述手掌部的中心轴重合或平行，并且在所述第一操作模式或所述第二操作模式下，在使所述第二手指的指垫表面与所述目标对象接触之前，所述手控制单元使所述第一手指绕所述第四轴相对旋转以改变所述第一手指的指垫表面与所述第二手指的指垫表面之间形成的角度。17.根据权利要求11所述的机器人手的控制装置，其中，在所述第二操作模式中，所述手控制单元首先使所述手掌部的远端表面与所述目标对象接触。18.根据权利要求17所述的机器人手的控制装置，其中，在所述第二操作模式中，在所
述手控制单元使所述手掌部的远端表面与所述目标对象接触之后，所述手控制单元使所述第一手指的指垫表面与所述目标对象接触，并且此后，还使所述第二手指的指垫表面与所述目标对象接触。19.根据权利要求18所述的机器人手的控制装置，其中，在所述第二操作模式中，在所述手控制单元使所述第一手指的指垫表面与所述目标对象接触之后，所述手控制单元合上所述第二手指以通过所述第二手指围绕所述目标对象。20.一种机器人手的操作方法，所述机器人手包括第一手指和第二手指，所述第一手指和所述第二手指的指垫表面彼此相对，所述操作方法包括：确定目标对象；根据所确定的目标对象在第一操作模式和第二操作模式之间选择操作模式，所述第一手指和所述第二手指的指垫表面与所述目标对象的接触面积在所述第二操作模式中比在所述第一操作模式中广；以及在所选择的操作模式下握持目标对象。

技术总结

该控制装置用于包括第一手指和第二手指的机器人手，该第一手指和第二手指的指垫表面彼此面对。该控制装置包括：对象识别单元，被配置成能够识别对象；操作模式选择单元，被配置成能够在第一操作模式与第二操作模式之间进行选择，第一手指和第二手指的指垫表面与对象之间的接触面积在第二操作模式中比在第一操作模式中大；以及手控单元，被配置成能够使用由操作模式选择单元选择的操作模式来控制机器人手在握持对象时的操作。器人手在握持对象时的操作。器人手在握持对象时的操作。