ハンド及びロボット
【課題】部品を把持するための腕（アーム）の姿勢変化を小さくすることが可能なハンド及びロボットを提供する。
【解決手段】ハンド３５ａは、１対の支持部４２と、１対の支持部４２の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪３６と、１対の支持部４２を各支持部４２の長手方向と交差する揺動軸ＡＸｐに沿って開閉させる開閉機構４００と、１対の把持爪３６を揺動軸ＡＸｐ回りに揺動させ、把持爪３６の先端の向きを変更させる揺動機構５００とを備える。
【解決手段】ハンド３５ａは、１対の支持部４２と、１対の支持部４２の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪３６と、１対の支持部４２を各支持部４２の長手方向と交差する揺動軸ＡＸｐに沿って開閉させる開閉機構４００と、１対の把持爪３６を揺動軸ＡＸｐ回りに揺動させ、把持爪３６の先端の向きを変更させる揺動機構５００とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンド及びロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータによって駆動され、形状の異なる種々の把持対象物を確実かつ高速に把持するスライド式チャックが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８３２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、部品を把持するための腕（アーム）の姿勢変化を小さくすることが可能なハンド及びロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係るハンドは、１対の支持部と、
前記１対の支持部の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪と、
前記１対の支持部を該各支持部の長手方向と交差する揺動軸に沿って開閉させる開閉機構と、
前記１対の把持爪を前記揺動軸回りに揺動させ、該把持爪の先端の向きを変更させる揺動機構とを備える。
【０００６】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記開閉機構は、開閉用サーボモータと、
前記開閉用サーボモータによって回転し、互いに逆向きのねじが左右にそれぞれ形成された左右ねじシャフトと、
前記左右ねじシャフトの回転によって、それぞれ該左右ねじシャフトの回転軸に沿って互いに反対方向に移動する１対の移動部と、を有し、
前記１対の移動部に、前記１対の支持部がそれぞれ固定されることが好ましい。
【０００７】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記揺動機構は、揺動用サーボモータと、
前記揺動用サーボモータによって回転するスプラインシャフトと、
前記スプラインシャフトと共に該スプラインシャフトの回転軸回りに回転し、該スプラインシャフトの回転軸方向に沿って移動可能な１対の第１のスプラインナット部と、
前記１対の支持部にそれぞれ固定され、前記第１のスプラインナット部と共に前記スプラインシャフトの回転軸に沿ってそれぞれ移動し、前記第１のスプラインナット部の回転軸回りに該第１のスプラインナット部に対してそれぞれ相対回転可能な１対の第２のスプラインナット部と、を有し、
前記１対の把持爪は、前記１対の第１のスプラインナット部によってそれぞれ駆動され、揺動することが好ましい。
【０００８】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記１対の把持爪は、ベルトプーリ機構を介し、前記１対の第１のスプラインナット部によって駆動されることが好ましい。
【０００９】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記開閉用サーボモータ及び前記揺動用サーボモータは、互いに反対方向を向き、それぞれの長手方向が前記揺動軸と実質的に平行となるように配置され、該ハンドの基部に設けられることが好ましい。
【００１０】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記１対の支持部は、複数の部品をそれぞれ前記１対の把持爪にて把持するために該複数の部品の配置状態を整えるツールを把持するツール把持部を更に有することが好ましい。
【００１１】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記ツール把持部は、対向する１対の第１の連結部と、
対向する１対の第２の連結部とを有し、
前記第１の連結部及び第２の連結部は、それぞれ前記支持部の内側に向かうに従ってその厚みが薄くなり、該第１の連結部及び該第２の連結部の内側先端部分は、前記支持部の内側から見て互いに交差する方向に延びて形成されることが好ましい。
【００１２】
前記目的に沿う第２の発明に係るロボットは、部品を把持するハンドを備え、
前記ハンドは、１対の支持部と、
前記１対の支持部の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪と、
前記１対の支持部を該各支持部の長手方向と交差する揺動軸に沿って開閉させる開閉機構と、
前記１対の把持爪を前記揺動軸回りに揺動させ、該把持爪の先端の向きを変更させる揺動機構とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るハンド及びロボットにおいては、部品を把持するための腕の姿勢変化を小さくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る双腕マニプレータによって構成される部品ピッキングシステムの平面図である。
【図２】同双腕マニプレータを備えた部品ピッキングシステムの正面図（図１に示す矢視Ａ）である。
【図３】同双腕マニプレータを備えた部品ピッキングシステムの側面図（図１に示す矢視Ｂ）である。
【図４Ａ】同双腕マニプレータの左ハンドの斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａとは別の角度から見た同双腕マニプレータの左ハンドの斜視図である。
【図４Ｃ】同双腕マニプレータの左ハンドの正面図である。
【図４Ｄ】同双腕マニプレータの左ハンドの側面図である。
【図４Ｅ】同双腕マニプレータの左ハンドの底面図である。
【図４Ｆ】同双腕マニプレータの左ハンドの平面図である。
【図４Ｇ】同双腕マニプレータの左ハンドの把持爪が閉じた状態における内部構造を示す模式図である。
【図４Ｈ】同双腕マニプレータの左ハンドの把持爪が開いた状態における内部構造を示す模式図である。
【図４Ｉ】同双腕マニプレータの左ハンドの把持爪の揺動動作を示す説明図である。
【図５】同双腕マニプレータの右ハンドの斜視図である。
【図６】同双腕マニプレータが把持する部品箱の斜視図である。
【図７】同双腕マニプレータがボルトを掻き出す様子を示す説明図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、同双腕マニプレータがボルトを掻き出す際の部品箱と掻き出し具を示す説明図である。
【図９】同双腕マニプレータを有する部品ピッキングシステムのボルトピッキング方法（ステップＳ１〜Ｓ４）を示すフロー図である。
【図１０】同双腕マニプレータを有する部品ピッキングシステムのボルトピッキング方法（ステップＳ１）の主要動作を示すフロー図である。
【図１１】同双腕マニプレータを有する部品ピッキングシステムのボルトピッキング方法（ステップＳ２）の主要動作を示すフロー図である。
【図１２】同双腕マニプレータを有する部品ピッキングシステムのボルトピッキング方法（ステップＳ３）の動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、各図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
【００１６】
図１に示すように、部品ピッキングシステム１０は、本発明の一実施の形態に係る双腕マニプレータ（ロボットの一例）１１、配膳台１３、掻き出し具１５、作業台１７、２次元カメラ１００、及び複数の部品棚２０を備えている。部品ピッキングシステム１０は、更に、ロボットコントローラ２２、システムコントローラ２４及び画像処理用コンピュータ２６を備えている。
【００１７】
そのうち、配膳台１３、作業台１７、及び部品棚２０は、双腕マニプレータ１１を中心として、時計回りに順に配置されている。特に各部品棚２０は、双腕マニプレータ１１の胴体１１ｃの旋回軸（双腕マニプレータ１１の設置面と交差する軸）ＡＸ１を中心とする、実質的に同一の円周上に配置されることが好ましい。このように配膳台１３等が配置されることで、双腕マニプレータ１１の動線が短くなり、双腕マニプレータ１１が効率的に動作する。
【００１８】
部品ピッキングシステム１０は、双腕マニプレータ１１を用いて、部品棚２０から必要な種類のボルト（部品の一例）を必要な数だけ取り出し、搬送台車１２上に積まれた配膳箱Ｂ１に収納することができる。
なお、部品ピッキングシステム１０は、図１〜図３に示すように、出入口に引き扉３０が設けられた防護壁３１によって囲われている。
【００１９】
双腕マニプレータ１１は、旋回可能な胴体１１ｃの左右にそれぞれ左腕１１ａ及び右腕１１ｂを有している。左腕１１ａ及び右腕１１ｂは、それぞれ例えば、７つの関節軸を有する多関節マニプレータである。
【００２０】
左腕１１ａの先端の手首フランジ３２ａには、図４Ａ、図４Ｂに示すように、左力覚センサ３３ａを介して左ハンド（ハンドの一例）３５ａが設けられている。この左ハンド３５ａは、ボルトをつまむ１対の把持爪３６と、後述する掻き出し具（ツールの一例）１５を把持する１対のツール把持部４１とを有している。
把持爪３６は、例えば回転軸ＡＸｔの方向に延びる１対の支持部４２の内側先端部にて支持されている。把持爪３６は、各支持部４２の長手方向と交差する揺動軸ＡＸｐ回りに揺動し、その先端の向きを変えることができる。
また、把持爪３６は、支持部４２が開閉することによって、揺動軸ＡＸｐに沿って開閉可能に構成されている。把持爪３６の先端部は、左ハンド３５ａを正面視して、先端に向かうに従って厚みが薄くなっている（図４Ｃ参照）。また、把持爪３６の先端部内側には、滑り止めのパッド４３が設けられている。
ツール把持部４１は、把持爪３６の開閉に合わせて開閉するように、１対の支持部４２にそれぞれ設けられている。
【００２１】
一方、右腕１１ｂ先端の手首フランジ３２ｂには、図５に示すように、右力覚センサ３３ｂを介して右ハンド３５ｂが設けられている。右ハンド３５ｂは、ボルトが入った部品箱Ｂ２を把持することができる。
この右ハンド３５ｂは、部品箱Ｂ２の背面を上下方向から挟んで把持する１対の把持爪４４を有している。把持爪４４は、手首フランジ３２ｂの回転軸ＡＸｔｂと交差する開閉軸ＡＸｑ方向に開閉可能に構成されている。なお、図５は、把持爪４４が閉じた状態を示している。
なお、左力覚センサ３３ａ、右力覚センサ３３ｂは、ロボットコントローラ２２を介してシステムコントローラ２４に接続されている。
【００２２】
ここで、搬送台車１２について説明する。搬送台車１２は、双腕マニプレータ１１によって把持されたボルトを収納するための配膳箱Ｂ１を搬送することができる。
搬送台車１２は、台車フレーム５０と、台車フレーム５０に支持され、鉛直軸ＡＸ３回りに回転する回転テーブル５１とを有している。
【００２３】
台車フレーム５０の下部には、キャスタ（不図示）が設けられている。また、台車フレーム５０には、回転テーブル５１の回転角度を割り出す割り出し手段（不図示）と、回転テーブル５１の角度位置を固定する固定手段（不図示）が設けられている。
【００２４】
回転テーブル５１は、円形状の天板５２を有している。天板５２上には、天板５２の外周に沿って、例えば５箇所に複数の配膳箱Ｂ１を収容することができる。配膳箱Ｂ１は、天板５２から上方向に延びる複数のガイドポール５４によって水平方向の位置決めがなされ、例えば１０段積み上げられる。
ここで、配膳箱Ｂ１は、内部が複数の区画（配膳台１３に載っている配膳箱Ｂ１に示したように例えば４区画）に仕切られ、左右両側面に取手５６が設けられた容器である。配膳箱Ｂ１の上部には、背面に設けられたヒンジ５７によって回転可能に支持され、上方向に開く蓋５８が設けられている。蓋５８には、前側に突出した取手５９が設けられている。配膳箱Ｂ１は、例えば、樹脂製のパーツボックスである。配膳箱Ｂ１の各区画には、予め決められた種類のボルトが収容される。
配膳箱Ｂ１の背面には、その配膳箱Ｂ１の区画と、その区画に収納されるべきボルトの種類（例えば、径、長さ、及び材質）及びボルトの数とを対応付ける第１の対応情報が少なくとも格納された図示しない２次元バーコードが貼付されている。なお、２次元バーコードに代えて、１次元バーコードとしてもよい。従って、配膳箱Ｂ１に第１の対応情報が格納された２次元バーコードが直接貼付されているので、配膳箱Ｂ１とその配膳箱Ｂ１に収納されるべきボルトとの対応が明確となる。
【００２５】
また、天板５２には、上方向に延びるハンドルバー６１が複数設けられている。双腕マニプレータ１１は、このハンドルバー６１を左ハンド３５ａの支持部４２で掴んで、回転テーブル５１を鉛直軸ＡＸ３回りに回転させることができる。
更に、搬送台車１２には、バー６３が設けられ、作業者はこのバー６３を持って、搬送台車１２を移動させることができる。配膳箱Ｂ１が載った搬送台車１２は、作業者によって、引き扉３０が設けられた出入口から搬入出される。搬送台車１２は、所定位置に搬入されると、図示しないエアシリンダにより下方から持ち上げられる。その結果、キャスタが浮いた状態となって固定される。
【００２６】
配膳台１３は、双腕マニプレータ１１によって搬送台車１２から取り出された配膳箱Ｂ１が載せられる台である。双腕マニプレータ１１によって部品棚２０に格納された部品箱Ｂ２から取り出されたボルトは、この配膳台１３に載った配膳箱Ｂ１に移載される。
配膳台１３には、配膳箱Ｂ１が配膳台１３に載せられたことを検出するための在荷センサ（不図示）、配膳台１３に載っている配膳箱Ｂ１の蓋５８の開閉状態を検知するための開閉検知センサ（不図示）、及び配膳箱Ｂ１に設けられた２次元バーコードを読み取るバーコードリーダ（不図示）が設けられている。在荷センサ、開閉検知センサ、及びバーコードリーダは、システムコントローラ２４に接続されている。
また、配膳台１３には、配膳箱Ｂ１の蓋５８を支持する支持部材７０が設けられている。
【００２７】
掻き出し具１５は、双腕マニプレータ１１が部品箱Ｂ２に収容されたボルトを作業台１７上に掻き出すためのツールである。掻き出し具１５は、柄７２と、柄７２の先に設けられた掻き爪７３を有している。掻き爪７３は、根元から先端にかけて湾曲した複数の金属棒により形成されている（図７参照）。柄７２には、左ハンド３５ａのツール把持部４１が連結されるアダプタ（不図示）が取り付けられている。
掻き出し具１５は、スタンド７５に載せられる。
【００２８】
作業台１７は、双腕マニプレータ１１の可動範囲内に配置され、双腕マニプレータ１１が、部品箱Ｂ２から掻き出したボルトをつまむための台である。
作業台１７は、掻き出されたボルトが載せられる傾動天板８０及び部品箱Ｂ２を仮置きするための部品箱スタンド９０を有している。この傾動天板８０は、例えば、矩形状の板材である。傾動天板８０は、傾動天板８０の長手方向と交差し、傾動天板８０の一端側に設けられた略水平の回転軸ＡＸ４回りに回転することができる。
部品箱スタンド９０は、傾動天板８０の回転軸ＡＸ４が設けられている側の横に設けられている。
従って、双腕マニプレータ１１が、傾動天板８０の他端側を持ち上げると、傾動天板８０は回転軸ＡＸ４を支点にして傾き、その上に載っていたボルトが、部品箱スタンド９０に仮置きされた部品箱Ｂ２に戻るように構成されている。
なお、この部品箱スタンド９０には、部品箱Ｂ２が載せられたことを検出するための在荷センサ（不図示）が設けられている。
【００２９】
２次元カメラ１００は、傾動天板８０の上方に設けられ、作業台１７に載せられたボルトの２次元画像を撮像することができる。２次元カメラ１００は、例えば、画素数４００万画素の２次元モノクロカメラである。
２次元カメラ１００は、スタンド１０５によって、上下方向位置が調整可能に支持される。
なお、スタンド１０５には、２次元カメラ１００の撮像照度を確保するための照明装置１０１が設けられている。
２次元カメラ１００は、画像処理用コンピュータ２６に接続されている。２次元カメラ１００が撮像した画像は、画像処理用コンピュータ２６に送信される。また、２次元カメラ１００はシステムコントローラ２４とも接続されており、システムコントローラ２４により撮像動作等が制御されるようになっている。
【００３０】
部品棚２０は、部品箱Ｂ２が複数格納される棚である。この部品棚２０は、上下左右方向に複数の区画に仕切られ、前後方向に開口している。従って、双腕マニプレータ１１が、部品棚２０の前側から部品箱Ｂ２を引き出すことも、作業者が、部品棚２０の後側から部品箱Ｂ２を引き出すこともできる。
【００３１】
ここで、部品箱Ｂ２は、図６に示すように、左右の側面板１２０ａ、１２０ｂ及び背面板１２０ｃが矩形状の底面板１２１の左右及び後ろの縁からそれぞれ上方へと延びて形成されている。前面板１２０ｄは、前方に傾斜し、底面板１２１の縁からその先端までの長さが、左右の側面板１２０ａ、１２０ｂ及び背面板１２０ｃよりも短い。即ち、部品箱Ｂ２は、上面と、前面の上側が開口している。なお、詳細は後述するが、双腕マニプレータ１１により、この前面側からボルトが掻き出される。
【００３２】
各部品棚２０は、例えば左右２列５段の区画に仕切られ、各区画に異なる種類のボルトが入った部品箱Ｂ２が格納される。従って、各部品棚２０が２列５段の区画に仕切られている場合、図１に示す部品ピッキングシステム１０全体としては、部品棚２０は、合計６０種類のボルトを格納することができる。
【００３３】
部品箱Ｂ２は、背面側が双腕マニプレータ１１の方向を向くように（部品箱Ｂ２の前面側が部品ピッキングシステム１０の外側を向くように）格納される。どの区画にどの種類のボルトが入った部品箱Ｂ２が格納されているかを示す第２の対応情報は、予めシステムコントローラ２４に記憶されている。
【００３４】
ここで、システムコントローラ２４に第２の対応情報を記憶させる手順について、詳細に説明する。
この第２の対応情報を記憶させる際のジョブとして、各区画の位置を含む双腕マニプレータ１１の動作教示データがロボットコントローラ２２に記憶されている。
一方、部品棚２０に格納された各部品箱Ｂ２には、収納されるボルトの種類の情報を含むバーコード（又は二次元バーコードでもよい）が貼付されている。双腕マニプレータ１１は、前述の配膳台１３に設けられたバーコードリーダに各部品箱Ｂ２のバーコードを読み取らせる。その後、双腕マニプレータ１１は、部品箱Ｂ２を動作教示データに従って、各区画に部品箱Ｂ２を収納する。この際に、部品箱Ｂ２に付与されたバーコードの情報（少なくともボルトの種類の情報を含む情報）と各区画の位置とが対応づけられ、第２の対応情報としてシステムコントローラ２４に記憶される。
【００３５】
部品棚２０の後側の各区画の横には、部品箱Ｂ２内のボルトが予め決められた量よりも少なくなったことを示すランプ（不図示）が設けられている。作業者は、このランプが点灯している場合には、該当する部品箱Ｂ２を部品棚２０の後側から引き出し、ボルトを補充することができる。
【００３６】
ロボットコントローラ２２は、双腕マニプレータ１１に接続され、双腕マニプレータ１１の動作を制御することができる。
【００３７】
システムコントローラ２４は、ロボットコントローラ２２に接続され、部品ピッキングシステム１０の全体の制御を行うことができる。特に、システムコントローラ２４は、前述のランプの点灯を制御することができる。
また、作業者は、タッチパネル１１０（図３参照）を介してシステムコントローラ２４を操作することができる。システムコントローラ２４は、例えば、プログラマブルロジックコントローラを備えている。
【００３８】
画像処理用コンピュータ２６は、２次元カメラ１００及びシステムコントローラ２４に接続され、主として、２次元カメラ１００によって撮像された画像を処理することができる。
【００３９】
次に、図４Ａ〜図４Ｉを参照し、左ハンド３５ａについて詳細に説明する。
前述のように、左ハンド３５ａの把持爪３６は揺動軸ＡＸｐ方向に開閉し、ボルトをつまむことができる。また、把持爪３６は、揺動軸ＡＸｐ回りに揺動し、その先端の向きを変えることができる。前者の把持爪３６（支持部４２）が開閉する動作は、開閉機構４００によって実現され、後者の把持爪３６の向きが変わる動作は、揺動機構５００により実現される。
【００４０】
開閉機構４００は、図４Ｇに示すように、開閉用サーボモータ４１０と、開閉用サーボモータ４１０によって回転する左右ねじシャフト４２０と、左右ねじシャフト４２０の回転によって、互いに反対方向に移動する１対の移動部４４０とを有している。
【００４１】
開閉用サーボモータ４１０は、その長手方向が、揺動軸ＡＸｐと平行となるように、左ハンド３５ａの基部にてフレーム４１７に取り付けられている。なお、ここに言う「平行」とは、厳密な意味での平行ではない。即ち、「平行」とは、設計上、製造上の誤差が許容され、「実質的に平行」という意味である（以下、同様）。また、開閉用サーボモータ４１０は、その負荷側が、左ハンド３５ａの外側を向くように配置される。なお、開閉用サーボモータ４１０に設けられたエンコーダ（不図示）は、絶対値エンコーダとすることができる。絶対値エンコーダのバックアップ用バッテリ４１９は、フレーム４１７に取り付けられている。
【００４２】
左右ねじシャフト４２０は、ガイド部４２２を介してフレーム４１７に設けられた軸受４２３によって回転可能に支持されている。左右ねじシャフト４２０は、開閉用サーボモータ４１０よりも左ハンド３５ａの先端側にて、開閉用サーボモータ４１０の長手方向と平行に設けられている。左右ねじシャフト４２０の一方側と他方側には、それぞれ逆向きのねじ（左右ねじ）が形成されている。左右ねじシャフト４２０は、タイミングベルト４３０及びプーリ４３１によって少なくとも構成された第１のベルトプーリ部４３３を介して開閉用サーボモータ４１０によって駆動される。
【００４３】
１対の移動部４４０は、それぞれ左右ねじシャフト４２０に逆向きに形成されたねじによって移動する。即ち、１対の移動部４４０は、それぞれ、左右ねじシャフト４２０の回転に伴い、左右ねじシャフト４２０の軸方向に沿って互いに反対方向に移動する。移動部４４０には、それぞれ１対の支持部４２の基端部が固定されている。なお、移動部４４０は、ガイド部４２２によって案内される。
【００４４】
揺動機構５００は、揺動用サーボモータ５１０と、揺動用サーボモータ５１０の駆動力を伝達するスプラインシャフト５２０及び１対のスプラインナット５２２とを有している。
揺動用サーボモータ５１０は、その長手方向が、揺動軸ＡＸｐと平行となるように、左ハンド３５ａの基部にてフレーム４１７に取り付けられている。また、揺動用サーボモータ５１０は、開閉用サーボモータ４１０とは反対向きに配置される。更に、揺動用サーボモータ５１０は、左ハンド３５ａを側面視して（揺動用サーボモータ５１０又は開閉用サーボモータ４１０の負荷側から見て）開閉用サーボモータ４１０と並んで配置される。従って、このように揺動用サーボモータ５１０及び開閉用サーボモータ４１０を配置しない場合に比べ、左ハンド３５ａを小型化することが可能となる。
なお、揺動用サーボモータ５１０に設けられたエンコーダ（不図示）は、絶対値エンコーダとすることができる。絶対値エンコーダのバックアップ用バッテリ５１９は、フレーム４１７に取り付けられている。
【００４５】
スプラインシャフト５２０は、左右ねじシャフト４２０よりも左ハンド３５ａの先端側の位置にて、フレーム４１７に設けられた軸受５２３によって回転可能に支持されている。また、スプラインシャフト５２０は、揺動用サーボモータ５１０よりも左ハンド３５ａの先端側の位置にて、揺動用サーボモータ５１０の長手方向と平行に設けられている。スプラインシャフト５２０は、タイミングベルト５３０及びプーリ５３１によって少なくとも構成された第２のベルトプーリ部５３３を介して揺動用サーボモータ５１０によって駆動される。
【００４６】
１対のスプラインナット５２２は、それぞれ内周側に位置する第１のスプラインナット部５４１と、外周側に位置する第２のスプラインナット部５４２によって、少なくとも構成されている。
第１のスプラインナット部５４１は、スプラインシャフト５２０と共に回転し、スプラインシャフト５２０の軸方向に移動することができる。第１のスプラインナット部５４１は、例えば、ボールスプラインインナーである。
第２のスプラインナット部５４２は、第１のスプラインナット部５４１と共にスプラインシャフト５２０の回転軸に沿って移動でき、第１のスプラインナット部５４１の回転軸回りに第１のスプラインナット部５４１に対して相対回転することができる。第２のスプラインナット部５４２は、支持部４２の基端部の内側にて固定されている。第２のスプラインナット部５４２は、例えば、ボールスプラインアウターである。
【００４７】
ここで、支持部４２の内部には、第３のベルトプーリ部５５０が設けられている。第３のベルトプーリ部５５０は、支持部４２の基端側の内部に設けられたプーリ５５１、支持部４２の先端側の内部に設けられたプーリ５５２、及びプーリ５５１及びプーリ５５２に掛けられるタイミングベルト５５３によって少なくとも構成されている。
プーリ５５１は、第１のスプラインナット部５４１の外側の側部に設けられている。プーリ５５１の回転中心部には中空部が形成されている。プーリ５５１は、この中空部を貫通するスプラインシャフト５２０と略同軸となるように配置されている。
プーリ５５２は、支持部４２の長手方向と交差する揺動軸ＡＸｐ回りに回転する。プーリ５５２の回転中心部には、揺動軸ＡＸｐを回転中心とするシャフト５５５の一端が固定されている。このシャフト５５５の他端には、支持部４２の内側にて、把持爪３６の基端部が固定される。
【００４８】
ところで、前述のように支持部４２には、１対のツール把持部４１が設けられている（図４Ａ〜図４Ｆ参照）。各ツール把持部４１は、板状の第１及び第２の連結部６１１、６１２を有している。
各支持部４２に設けられた第１の連結部６１１の互いに対向する側は、支持部４２の内側に向かうに従って徐々にその厚みが薄くなっている。各支持部４２に設けられた第２の連結部６１２の互いに対向する側も支持部４２の内側に向かうに従って徐々にその厚みが薄くなっている。
第１及び第２の連結部６１１、６１２は、図４Ｃに示すように、支持部４２の正面に設けられている。第１の連結部６１１及び第２の連結部６１２の内側先端部分は、支持部４２の内側から見て互いに交差する方向に延びて形成される。なお、ツール把持部４１の小型化の観点から、第２の連結部６１２は、第１の連結部６１１に隣接して配置されることが好ましい。
一方、掻き出し具１５に設けられたアダプタには、それぞれ向きが異なる、断面Ｖ字状の第１及び第２の溝が形成されている。第１及び第２の溝には、ツール把持部４１の第１及び第２の連結部６１１、６１２が噛み合う。
【００４９】
アダプタが固定される掻き出し具１５は、第１の溝と第１の連結部６１１とが噛み合うことによって、第１の溝が形成された方向（第１の連結部６１１の先端部分が延びる方向）と実質的に直交する方向に位置決めされる。また、第２の溝と第２の連結部６１２とが噛み合うことによって、第２の溝が形成された方向（第２の連結部６１２の先端部分が延びる方向）と実質的に直交する方向に位置決めされる。
このように、断面Ｖ字状の溝に第１及び第２の連結部６１１、６１２が噛みあうので、左ハンド３５ａが掻き出し具１５を把持する際、位置ずれが溝の幅の半分よりも小さい範囲内であれば、この位置ずれは吸収され、掻き出し具１５は左ハンド３５ａによって把持される。
【００５０】
次に、左ハンド３５ａの動作（把持爪３６の開閉動作及び揺動動作）について説明する。
【００５１】
（開閉動作）
図４Ｇに示すように、開閉用サーボモータ４１０が一方向に回転すると、その回転が第１のベルトプーリ部４３３を介して伝達され、左右ねじシャフト４２０が回転する。左右ねじシャフト４２０には、左右ねじが形成されているので、移動部４４０は、それぞれ左右ねじシャフト４２０に沿って、内側に移動する。移動部４４０の移動に伴い、移動部４４０にそれぞれ固定された支持部４２の間隔は狭まり、把持爪３６が閉じる。
なお、支持部４２は揺動機構５００のスプラインナット５２２（より詳しくは、第２のスプラインナット部５４２）に固定されているが、スプラインナット５２２（より詳しくは、第１のスプラインナット部５４１）はスプラインシャフト５２０に沿って自在に移動できる。従って、把持爪３６が揺動機構５００のスプラインナット５２２に固定されていることは、把持爪３６の開閉動作を妨げるものではない。
一方、開閉用サーボモータ４１０が反対方向に回転すると、図４Ｈに示すように把持爪３６が開くことは明らかであるので、その説明は省略する。
【００５２】
（揺動動作）
図４Ｇに示すように、揺動用サーボモータ５１０が一方向に回転すると、その回転が第２のベルトプーリ部５３３を介して伝達され、スプラインシャフト５２０が回転する。スプラインシャフト５２０の回転は、スプラインナット５２２の第１のスプラインナット部５４１に伝達され、第１のスプラインナット部５４１が回転する。その際、第２のスプラインナット部５４２は第１のスプラインナット部５４１（スプラインシャフト５２０）の回転とは無関係に、スプラインシャフト５２０の軸回りに回転することができるので、第１のスプラインナット部５４１の回転が、支持部４２に伝達されることはない。
第１のスプラインナット部５４１が回転すると、第３のベルトプーリ部５５０のプーリ５５１が回転する（図４Ｉ参照）。プーリ５５１が回転するとタイミングベルト５５３を介してプーリ５５２及びシャフト５５５が揺動軸ＡＸｐ回りに揺動する。その結果、把持爪３６は、揺動軸ＡＸｐ回りに揺動することができる。
【００５３】
なお、開閉機構４００及び揺動機構５００はそれぞれ独立して動作するので、把持爪３６の開閉動作と揺動動作を、それぞれ独立して行うことができる。
【００５４】
次に、部品ピッキングシステム１０によるボルトピッキング方法について説明する。このボルトピッキング方法は、図９に示すように、大きくステップＳ１〜Ｓ４に分かれている。ステップＳ１は、双腕マニプレータ１１が配膳箱Ｂ１を搬送台車１２から配膳台１３に移動させるステップである。ステップＳ２は、双腕マニプレータ１１が、部品棚２０のボルトを配膳箱Ｂ１に移載するステップである。ステップＳ３は、双腕マニプレータ１１が、ボルトが移載された配膳箱Ｂ１を返却するステップである。ステップＳ４は、動作を停止するか否かを判断するステップである。
以下、各ステップＳ１〜Ｓ４について順に説明する。
（事前準備）
作業者が、空の配膳箱Ｂ１が載せられた搬送台車１２を出入口から搬入する。前述のように、この搬送台車１２の天板５２には、外周に沿って、例えば５列に配膳箱Ｂ１を積むことができる。ただし、図１に示すように、そのうち少なくとも１箇所は、ボルトが収納された配膳箱Ｂ１を戻すために空けられている。搬入後、搬送台車１２はエアシリンダ（不図示）により持ち上げられ、固定される。作業者は、タッチパネル１１０（図３参照）を操作して、部品ピッキングシステム１０全体を起動する。
【００５５】
（ステップＳ１）
まず、図１０に示す、双腕マニプレータ１１が配膳箱Ｂ１を配膳台１３に移動させるステップＳ１について説明する。なお、図１０は、主要動作のみを示している。
（ステップＳ１−１）
システム起動後、双腕マニプレータ１１は、搬送台車１２上の配膳箱Ｂ１の認識動作を行う。
まず、双腕マニプレータ１１が左ハンド３５ａの支持部４２を使って搬送台車１２のハンドルバー６１を掴む。双腕マニプレータ１１は、天板５２を回転させて、ボルトを収納する空の配膳箱Ｂ１を予め決められた位置まで移動させる。
次に、双腕マニプレータ１１は、右腕１１ｂの右ハンド３５ｂを搬送台車１２に積まれた配膳箱Ｂ１の上方に移動させて停止し、その位置から右ハンド３５ｂを下方へ下ろす。右ハンド３５ｂが配膳箱Ｂ１と接触すると、右力覚センサ３３ｂの出力信号が変化するので、この変化した位置が最上段の配膳箱Ｂ１の位置であると認識することができる。なお、配膳箱Ｂ１の大きさ及び天板５２の高さ位置は、予め分かっているので、最上段の配膳箱Ｂ１の位置が分かれば、積まれた配膳箱Ｂ１の数を知ることができる。
以上の認識動作を各列について繰り返し、システムコントローラ２４は、配膳箱Ｂ１の合計数及び回転テーブル５１上の各列の配膳箱Ｂ１の小計をロボットコントローラ２２を介して認識する。
このように、配膳箱Ｂ１は、専用のセンサを用いることなく、その位置と数が認識される。
【００５６】
（ステップＳ１−２）
双腕マニプレータ１１が、左右のハンド３５ａ、３５ｂを使って配膳箱Ｂ１の取手５６を把持し、ガイドポール５４に沿って、配膳箱Ｂ１をガイドポール５４の先端よりも高く持ち上げる。
次に、双腕マニプレータ１１は、胴体１１ｃを旋回させると共に配膳箱Ｂ１を下方に移動させ、配膳箱Ｂ１を配膳台１３の上に載せる。
【００５７】
（ステップＳ１−３）
配膳台１３に設けられた在荷センサが配膳箱Ｂ１を検出した場合には、システムコントローラ２４は、配膳箱Ｂ１が配膳台１３の上に正常に載せられたものと判断し、次のステップを実行する。
一方、在荷センサが配膳箱Ｂ１を検出しなかった場合には、システムコントローラ２４は、異常が発生したものと判断し、予め決められたアラーム処理（例えば、一時停止処理）を実行する。
【００５８】
（ステップＳ１−４）
双腕マニプレータ１１が左ハンド３５ａの把持爪３６を蓋５８の取手５９の下面に当て、上方へ移動させることにより、蓋５８を開ける。蓋５８は、蓋５８が閉じた状態から、例えば１００〜１４０度の角度開いた状態で支持部材７０により支持される。
【００５９】
（ステップＳ１−５）
配膳台１３に設けられた開閉検知センサが蓋５８が開いたことを検知した場合には、システムコントローラ２４は、蓋５８が正常に開けられたものと判断し、次のステップを実行する。
一方、開閉検知センサが蓋５８が開いたことを検知しなかった場合には、システムコントローラ２４は、異常が発生したものと判断し、予め決められたアラーム処理を実行する。
【００６０】
（ステップＳ１−６）
バーコードリーダが配膳箱Ｂ１に貼付された２次元バーコードを読み取る。読み取られた情報（前述の第１の対応情報）は、システムコントローラ２４に送られる。
第１の対応情報を受け取らなかった場合、システムコントローラ２４は、異常が発生したものと判断し、予め決められたアラーム処理を実行する。
【００６１】
（ステップＳ２）
次に、図１１に示す、双腕マニプレータ１１が、部品棚２０のボルトを配膳台１３上の配膳箱Ｂ１に移載するステップＳ２について説明する。なお、図１１は、主要動作のみを示している。
（ステップＳ２−１）
システムコントローラ２４は、受け取った第１の対応情報に基づいて、配膳台１３に置かれている配膳箱Ｂ１の各区画に収納すべきボルトの種類及び数の情報を把握する。
【００６２】
（ステップＳ２−２）
システムコントローラ２４は、ロボットコントローラ２２に対し、該当する種類のボルトが入った部品箱Ｂ２を取りに行くよう、指令を出す。
ロボットコントローラ２２は、この指令に基づいて双腕マニプレータ１１を制御する。双腕マニプレータ１１は、ロボットコントローラ２２からの指令に従い、胴体１１ｃを旋回させて、部品棚２０の予め決められた区画に格納された該当する部品箱Ｂ２を取りに行く。具体的には、双腕マニプレータ１１は、右ハンド３５ｂの把持爪４４により、部品箱Ｂ２の背面板１２０ｃを上下方向から把持し、手前側に引き出して取り出す。
その後、右力覚センサ３３ｂを用いて、部品箱Ｂ２内のボルトの重量が測定される。部品ピッキングシステム１０が起動されてから最初に双腕マニプレータ１１が把持した部品箱Ｂ２の重量は初期重量として、システムコントローラ２４に記憶される。
【００６３】
（ステップＳ２−３）
双腕マニプレータ１１は、胴体１１ｃを旋回させ、作業台１７に正対する。把持している部品箱Ｂ２の前面側を下げ、部品箱Ｂ２を作業台１７の傾動天板８０の上方で傾けた状態で保持する。
【００６４】
（ステップＳ２−４）
双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａのツール把持部４１を連結して、スタンド７５上に置かれた掻き出し具１５（詳細には、アダプタ）を把持する。
【００６５】
（ステップＳ２−５）
双腕マニプレータ１１は、掻き出し具１５を用いて、部品箱Ｂ２内のボルトを傾動天板８０の上に掻き出す掻き出し動作（図７参照）を行う。ここで、この掻き出し動作について詳細に説明する。なお、図７は、双腕マニプレータ１１がボルトを掻き出す様子を模式化して示し、掻き出し具１５を把持する左ハンド３５ａ及び部品箱Ｂ２を把持する右ハンド３５ｂは、省略されている。
【００６６】
まず、双腕マニプレータ１１が最初の掻き出し動作を行う際は、ボルトが部品箱Ｂ２の底面からどの程度の高さまで入っているか、正確には把握されていない。そこで、左力覚センサ３３ａの出力値を監視しながら部品箱Ｂ２に掻き出し具１５を入れ、左力覚センサ３３ａの出力値が変化した位置、即ち、掻き出し具１５がボルトに接触した位置を、部品箱Ｂ２の底面からの基準高さｈ０とする（図８（Ａ）参照）。双腕マニプレータ１１は、この基準高さｈ０から予め決められた深さ（例えば、０〜５ｍｍ）だけ更に掻き出し具１５を挿し入れて、部品箱Ｂ２の前面側へ動かしてボルトを掻き出す。掻き出すための力加減は、左腕１１ａに設けられた左力覚センサ３３ａの計測値に基づいて調整される。傾動天板８０上のボルトは、後述するように２次元カメラ１００によって撮像され、画像処理される。
【００６７】
そのため、ボルトが互いに重なると、２次元画像中のボルトの位置及び姿勢の検出が困難又は不可能となる。従って、掻き出されたボルトは、傾動天板８０上で互いに重ならない程度に散らばっていることが好ましい。本実施の形態においては、２次元画像から位置及び姿勢を最適に検出できる程度のボルトの分量を予め実験等により求めて設定しておき、この予め設定されたボルトの分量だけ、左力覚センサ３３ａの出力値に基づいて掻き出し具１５を用いて掻き出すので、ボルトが傾動天板８０上で重なる可能性を抑制して、２次元画像からより多くのボルトの位置及び姿勢を検出することができる。
なお、掻き出し具１５は、傾動天板上８０のボルトの配置状態を整えるためのツールとも言える。このツールは、ボルトを把持爪３６にて把持するためにボルトが傾動天板８０上で重なる可能性を抑制できるのであれば、掻き出し具１５に限られるものではない。
【００６８】
（ステップＳ２−６）
１回目の掻き出し動作を行った後、掻き出されたボルトが予め決められた量となったものと判断された場合は、ステップＳ２−９が実行される。なお、この予め決められた量は、右力覚センサ３３ｂの出力に基づいて求められる。従って、例えば重量計のような専用のセンサを設けることなく、予め決められたボルトの量を測定することができる。
一方、掻き出されたボルトが予め決められた量となっていないものと判断された場合は、２回目の掻き出し動作を行う。
２回目の掻き出し動作を行う際には、１回目に掻き出した際の位置よりもより深く（例えば、３〜１０ｍｍ）掻き出し具１５を挿し入れ、高さｈ１の位置で掻き出す（図８（Ｂ）参照）。
【００６９】
（ステップＳ２−７）
２回目の掻き出し動作を行った後、掻き出されたボルトが予め決められた量となったものと判断された場合は、ステップＳ２−９が実行される。
一方、掻き出されたボルトが予め決められた量となっていないものと判断された場合は、３回目の掻き出し動作を行う。
３回目の掻き出し動作を行う際には、２回目に掻き出した際の位置よりもより深く（例えば、３〜１０ｍｍ）掻き出し具１５を挿し入れて掻き出す。
【００７０】
（ステップＳ２−８）
３回目の掻き出し動作を行った後、掻き出されたボルトが予め決められた量となったものと判断された場合は、ステップＳ２−９が実行される。
一方、掻き出されたボルトが予め決められた量となっていないものと判断された場合は、４回目の掻き出し動作を行う。
４回目の掻き出し動作を行う際には、３回目に掻き出した際の位置よりもより深く（例えば、３〜１０ｍｍ）掻き出し具１５を挿し入れて掻き出す。
４回目の掻き出し動作を行った後は、掻き出されたボルトが予め決められた量となったか否かに関わらず、次のステップＳ２−９が実行される。なお、本実施の形態においては、掻き出し動作は４回を上限としているが、任意の回数に設定することができる。
（ステップＳ２−９）
双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａで把持した掻き出し具１５をスタンド７５に返却する。
【００７１】
（ステップＳ２−１０）
傾動天板８０上に掻き出された同一種類のボルトは、システムコントローラ２４が制御する２次元カメラ１００によって撮像される。撮像されたボルトの２次元画像は、画像処理用コンピュータ２６によって、例えばエッジ検出され、予め記憶されたボルトのテンプレートと照合することによって、傾動天板８０上に散っている各ボルトの位置及び姿勢が求められる。
ロボットコントローラ２２は、システムコントローラ２４を介して、求められた各ボルトの位置及び姿勢を受け取る。
【００７２】
（ステップＳ２−１１）
ロボットコントローラ２２は、各ボルトの位置及び姿勢に基づいて、双腕マニプレータ１１を動作させる。双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａを把持対象とするボルトの近くへと移動させる。次に、双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａ全体を回転軸ＡＸｔａ回りに回転させ、続いて把持爪３６を揺動軸ＡＸｐ回りに揺動させ、適宜ボルトをつまみ易い向きに変更した後、把持爪３６を閉じて、傾動天板８０上のボルトをつまむ。なお、ボルトをつまむ力は、開閉用サーボモータ４１０によって制御される。
このように、双腕マニプレータ１１は、左腕１１ａを大きく移動させることなく、主として左ハンド３５ａを回転させ、把持爪３６の向きを変更することによって、ボルトをつまむことができる。即ち、双腕マニプレータ１１は、把持爪３６が揺動軸ＡＸｐ回りに揺動しない場合に比べ、ボルトをつまむために左腕１１ａについて姿勢を大きく変える必要がない。従って、把持爪３６が揺動軸ＡＸｐ回りに揺動しない場合に比べ、ボルトをつまむための左腕１１ａの姿勢変化が小さく、移載に要する時間を短縮することができる。また、双腕マニプレータ１１がボルトをつまむことのできる範囲を広くとることができる。
【００７３】
続いて、双腕マニプレータ１１は、２次元バーコードから読み取られた第１の対応情報に基づいて、つまんだボルトを配膳箱Ｂ１内部の予め決められた区画（第１の対応情報によって対応付けられた区画）に移載する。
本ステップは、第１の対応情報に含まれるボルトの数分繰り返され、同一種類のボルトが、予め決められた区画に収められる。
また、左ハンド３５ａによってボルトを移載している間、右ハンド３５ｂによって把持されていた部品箱Ｂ２は、作業台１７の部品箱スタンド９０に仮置きされる。
なお、部品箱スタンド９０の在荷センサによって、部品箱Ｂ２が置かれていないと判断された場合には、双腕マニプレータ１１は、動作を一時停止する。
【００７４】
本ステップは、移載動作停止条件を満たすまで繰り返される。この移載動作停止条件は、１）２次元バーコードによって指示された数のボルトが配膳箱Ｂ１に収納されること、又は２）途中で傾動天板８０上のボルトが不足すること、である。
【００７５】
（ステップＳ２−１２）
移載動作停止条件を満たした場合、双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａの支持部４２を使って傾動天板８０を掴み、回転軸ＡＸ４回りに傾動天板８０を回転させて傾ける。これにより、傾動天板８０上のボルトが部品箱スタンド９０上の部品箱Ｂ２に戻される。その際、双腕マニプレータ１１は、部品箱Ｂ２が動かないように、右ハンド３５ｂにて部品箱Ｂ２を押さえる。
このように、双腕マニプレータ１１が傾動天板８０を傾けてボルトを部品箱Ｂ２に戻すので、ボルトを部品箱Ｂ２に戻すための専用の機構を設ける必要がない。
【００７６】
（ステップＳ２−１３）
２次元バーコードによって指示された数のボルトが配膳箱Ｂ１に収納されて停止した場合（移載動作停止条件１）を満たした場合には、次のステップＳ２−１４が実行される。
一方、途中で傾動天板８０上のボルトが不足した場合（移載動作停止条件２）を満たした場合）には、ステップＳ２−５以降が、ボルトの数量が第１の対応情報に含まれるボルトの数量に達するまで繰り返し実行される。
【００７７】
（ステップＳ２−１４）
双腕マニプレータ１１は、右ハンド３５ｂにて部品箱Ｂ２を把持し、この部品箱Ｂ２を元の部品棚２０に返却する。最後のボルトを配膳箱Ｂ１に移載後、部品箱Ｂ２を元の部品棚２０に格納する前に、システムコントローラ２４は、右腕１１ｂの右力覚センサ３３ｂの出力信号に基づいて、その部品箱Ｂ２に残っているボルトの重量を測定する。従って、例えば重量計のような専用のセンサを設けることなく、部品箱Ｂ２に残っているボルトの重量を測定することができる。
残ったボルトの重量が、予め決められた値よりも小さいと判断した場合には、システムコントローラ２４は、部品棚２０の該当するランプを点灯させる。例えば、ステップＳ２−２において記憶した初期重量の８０％以下となった場合に、システムコントローラ２４は、該当するランプを点灯させる。これにより、作業者は、部品箱Ｂ２内のボルトを補充する時期を確認することができる。
【００７８】
（ステップＳ２−１５）
システムコントローラ２４は、配膳箱Ｂ１の各区画に全ての種類のボルトが移載されたか否かを判断する。
配膳箱Ｂ１の各区画に全ての種類のボルトが移載された場合には、次のステップＳ３が実行される。
配膳箱Ｂ１の各区画に全ての種類のボルトが移載されていない場合には、双腕マニプレータ１１は、別の種類のボルトを配膳箱Ｂ１へ移載するため、ステップＳ２−２〜ステップＳ２−１４を繰り返す。
ただし、双腕マニプレータ１１の左ハンド３５ａは、開閉可能な把持爪３６を有しているので、別の種類のボルト（径が異なるボルト）を同じ左ハンド３５ａにて把持することができる。即ち、径が異なるボルトをそれぞれ把持するためのハンドを準備する必要がなく、全てのボルトを共通のハンドにて把持することができる。
【００７９】
（ステップＳ３）
次に、図１２に示す、双腕マニプレータ１１が、ボルトが移載された配膳箱Ｂ１を返却するステップＳ３について説明する。
（ステップＳ３−１）
双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａの把持爪３６を下向きに曲げる。双腕マニプレータ１１は、この把持爪３６を支持部材７０に支持された蓋５８の取手５９に当て、手前側へ移動させることにより、蓋５８を閉める。
【００８０】
（ステップＳ３−２）
搬送台車１２の空きスペースに配膳箱Ｂ１を置くため、双腕マニプレータ１１は左ハンド３５ａを使ってハンドルバー６１を掴み、回転テーブル５１の天板５２を回転させて、予め決められた位置まで移動させる。
双腕マニプレータ１１が、左右のハンド３５ａ、３５ｂを使って配膳箱Ｂ１の取手５６を把持し、配膳箱Ｂ１を持ち上げながら搬送台車１２の方向に胴体１１ｃを旋回させる。双腕マニプレータ１１は、ガイドポール５４に沿って、配膳箱Ｂ１を降ろし、回転テーブル５１の天板５２に置く。
【００８１】
（ステップＳ４）
ステップＳ３−２が完了後、部品ピッキングシステム１０は、搬送台車１２に載せられた全ての配膳箱Ｂ１についてステップＳ１−２〜ステップS３−２を繰り返す（図９参照）。
【００８２】
このように、ステップＳ１〜Ｓ４を経て、部品ピッキングシステム１０は、２次元カメラ１００と双腕マニプレータ１１を用いて、部品棚２０から必要な種類のボルトを必要な数だけ取り出し、搬送台車１２上に載せられた配膳箱Ｂ１に収納することができる。なお、前述の一連の動作は、順次行わずに、可能な場合には並行して行ってもよい。
ボルトが収納された配膳箱Ｂ１が載せられた搬送台車１２は、出入口から搬出される。
【００８３】
なお、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能である。例えば、前述の実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて発明を構成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
配膳箱Ｂ１は、搬送台車１２によって搬送されているが、コンベヤによって搬送されてもよい。
情報記憶手段は、２次元バーコードに限られるものではない。情報記憶手段の他の例として、ＩＣタグが挙げられ、バーコードリーダに代えて、ＩＣタグリーダとすることができる。
部品は、ボルトに限られるものではないことは明らかである。他の部品の一例として、電子部品が挙げられる。
左腕１１ａ及び右腕１１ｂは、７軸の多関節マニプレータに限定されるものではなく、７軸以上の多関節マニプレータであればよい。
更に、部品を移載する作業に限って言えば、ロボットは、左ハンド３５ａを備えた直動型のロボットであってもよい。
また、第１のベルトプーリ部４３３に代えて、平歯車等の歯車によって少なくとも構成された回転伝達部とすることもできる。開閉用サーボモータ４１０又は揺動用サーボモータ５１０は、電磁モータに限定されるものではなく、空圧駆動のモータとすることもできる。
【符号の説明】
【００８５】
１０：部品ピッキングシステム、１１：双腕マニプレータ、１１ａ：左腕、１１ｂ：右腕、１１ｃ：胴体、１２：搬送台車、１３：配膳台、１５：掻き出し具、１７：作業台、２０：部品棚、２２：ロボットコントローラ、２４：システムコントローラ、２６：画像処理用コンピュータ、３０：引き扉、３１：防護壁、３２ａ：手首フランジ、３２ｂ：手首フランジ、３３ａ：左力覚センサ、３３ｂ：右力覚センサ、３５ａ：左ハンド、３５ｂ：右ハンド、３６：把持爪、４１：ツール把持部、４２：支持部、４３：パッド、４４：把持爪、５０：台車フレーム、５１：回転テーブル、５２：天板、５４：ガイドポール、５６：取手、５７：ヒンジ、５８：蓋、５９：取手、６１：ハンドルバー、６３：バー、７０：支持部材、７２：柄、７３：掻き爪、７５：スタンド、８０：傾動天板、９０：部品箱スタンド、１００：２次元カメラ、１０１：照明装置、１０５：スタンド、１１０：タッチパネル、１２０ａ：側面板、１２０ｂ：側面板、１２０ｃ：背面板、１２０ｄ：前面板、１２１：底面板、４００：開閉機構、４１０：開閉用サーボモータ、４１７：フレーム、４１９：バックアップ用バッテリ、４２０：左右ねじシャフト、４２２：ガイド部、４２３：軸受、４３０：タイミングベルト、４３１：プーリ、４３３：第１のベルトプーリ部、４４０：移動部、５００：揺動機構、５１０：揺動用サーボモータ、５１９：バックアップ用バッテリ、５２０：スプラインシャフト、５２２：スプラインナット、５２３：軸受、５３０：タイミングベルト、５３１：プーリ、５３３：第２のベルトプーリ部、５４１：第１のスプラインナット部、５４２：第２のスプラインナット部、５５０：第３のベルトプーリ部、５５１：プーリ、５５２：プーリ、５５３：タイミングベルト、５５５：シャフト、６１１：第１の連結部、６１２：第２の連結部、Ｂ１：配膳箱、Ｂ２：部品箱
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンド及びロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータによって駆動され、形状の異なる種々の把持対象物を確実かつ高速に把持するスライド式チャックが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８３２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、部品を把持するための腕（アーム）の姿勢変化を小さくすることが可能なハンド及びロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係るハンドは、１対の支持部と、
前記１対の支持部の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪と、
前記１対の支持部を該各支持部の長手方向と交差する揺動軸に沿って開閉させる開閉機構と、
前記１対の把持爪を前記揺動軸回りに揺動させ、該把持爪の先端の向きを変更させる揺動機構とを備える。
【０００６】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記開閉機構は、開閉用サーボモータと、
前記開閉用サーボモータによって回転し、互いに逆向きのねじが左右にそれぞれ形成された左右ねじシャフトと、
前記左右ねじシャフトの回転によって、それぞれ該左右ねじシャフトの回転軸に沿って互いに反対方向に移動する１対の移動部と、を有し、
前記１対の移動部に、前記１対の支持部がそれぞれ固定されることが好ましい。
【０００７】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記揺動機構は、揺動用サーボモータと、
前記揺動用サーボモータによって回転するスプラインシャフトと、
前記スプラインシャフトと共に該スプラインシャフトの回転軸回りに回転し、該スプラインシャフトの回転軸方向に沿って移動可能な１対の第１のスプラインナット部と、
前記１対の支持部にそれぞれ固定され、前記第１のスプラインナット部と共に前記スプラインシャフトの回転軸に沿ってそれぞれ移動し、前記第１のスプラインナット部の回転軸回りに該第１のスプラインナット部に対してそれぞれ相対回転可能な１対の第２のスプラインナット部と、を有し、
前記１対の把持爪は、前記１対の第１のスプラインナット部によってそれぞれ駆動され、揺動することが好ましい。
【０００８】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記１対の把持爪は、ベルトプーリ機構を介し、前記１対の第１のスプラインナット部によって駆動されることが好ましい。
【０００９】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記開閉用サーボモータ及び前記揺動用サーボモータは、互いに反対方向を向き、それぞれの長手方向が前記揺動軸と実質的に平行となるように配置され、該ハンドの基部に設けられることが好ましい。
【００１０】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記１対の支持部は、複数の部品をそれぞれ前記１対の把持爪にて把持するために該複数の部品の配置状態を整えるツールを把持するツール把持部を更に有することが好ましい。
【００１１】
第１の発明に係るハンドにおいて、前記ツール把持部は、対向する１対の第１の連結部と、
対向する１対の第２の連結部とを有し、
前記第１の連結部及び第２の連結部は、それぞれ前記支持部の内側に向かうに従ってその厚みが薄くなり、該第１の連結部及び該第２の連結部の内側先端部分は、前記支持部の内側から見て互いに交差する方向に延びて形成されることが好ましい。
【００１２】
前記目的に沿う第２の発明に係るロボットは、部品を把持するハンドを備え、
前記ハンドは、１対の支持部と、
前記１対の支持部の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪と、
前記１対の支持部を該各支持部の長手方向と交差する揺動軸に沿って開閉させる開閉機構と、
前記１対の把持爪を前記揺動軸回りに揺動させ、該把持爪の先端の向きを変更させる揺動機構とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るハンド及びロボットにおいては、部品を把持するための腕の姿勢変化を小さくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る双腕マニプレータによって構成される部品ピッキングシステムの平面図である。
【図２】同双腕マニプレータを備えた部品ピッキングシステムの正面図（図１に示す矢視Ａ）である。
【図３】同双腕マニプレータを備えた部品ピッキングシステムの側面図（図１に示す矢視Ｂ）である。
【図４Ａ】同双腕マニプレータの左ハンドの斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａとは別の角度から見た同双腕マニプレータの左ハンドの斜視図である。
【図４Ｃ】同双腕マニプレータの左ハンドの正面図である。
【図４Ｄ】同双腕マニプレータの左ハンドの側面図である。
【図４Ｅ】同双腕マニプレータの左ハンドの底面図である。
【図４Ｆ】同双腕マニプレータの左ハンドの平面図である。
【図４Ｇ】同双腕マニプレータの左ハンドの把持爪が閉じた状態における内部構造を示す模式図である。
【図４Ｈ】同双腕マニプレータの左ハンドの把持爪が開いた状態における内部構造を示す模式図である。
【図４Ｉ】同双腕マニプレータの左ハンドの把持爪の揺動動作を示す説明図である。
【図５】同双腕マニプレータの右ハンドの斜視図である。
【図６】同双腕マニプレータが把持する部品箱の斜視図である。
【図７】同双腕マニプレータがボルトを掻き出す様子を示す説明図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、同双腕マニプレータがボルトを掻き出す際の部品箱と掻き出し具を示す説明図である。
【図９】同双腕マニプレータを有する部品ピッキングシステムのボルトピッキング方法（ステップＳ１〜Ｓ４）を示すフロー図である。
【図１０】同双腕マニプレータを有する部品ピッキングシステムのボルトピッキング方法（ステップＳ１）の主要動作を示すフロー図である。
【図１１】同双腕マニプレータを有する部品ピッキングシステムのボルトピッキング方法（ステップＳ２）の主要動作を示すフロー図である。
【図１２】同双腕マニプレータを有する部品ピッキングシステムのボルトピッキング方法（ステップＳ３）の動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、各図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
【００１６】
図１に示すように、部品ピッキングシステム１０は、本発明の一実施の形態に係る双腕マニプレータ（ロボットの一例）１１、配膳台１３、掻き出し具１５、作業台１７、２次元カメラ１００、及び複数の部品棚２０を備えている。部品ピッキングシステム１０は、更に、ロボットコントローラ２２、システムコントローラ２４及び画像処理用コンピュータ２６を備えている。
【００１７】
そのうち、配膳台１３、作業台１７、及び部品棚２０は、双腕マニプレータ１１を中心として、時計回りに順に配置されている。特に各部品棚２０は、双腕マニプレータ１１の胴体１１ｃの旋回軸（双腕マニプレータ１１の設置面と交差する軸）ＡＸ１を中心とする、実質的に同一の円周上に配置されることが好ましい。このように配膳台１３等が配置されることで、双腕マニプレータ１１の動線が短くなり、双腕マニプレータ１１が効率的に動作する。
【００１８】
部品ピッキングシステム１０は、双腕マニプレータ１１を用いて、部品棚２０から必要な種類のボルト（部品の一例）を必要な数だけ取り出し、搬送台車１２上に積まれた配膳箱Ｂ１に収納することができる。
なお、部品ピッキングシステム１０は、図１〜図３に示すように、出入口に引き扉３０が設けられた防護壁３１によって囲われている。
【００１９】
双腕マニプレータ１１は、旋回可能な胴体１１ｃの左右にそれぞれ左腕１１ａ及び右腕１１ｂを有している。左腕１１ａ及び右腕１１ｂは、それぞれ例えば、７つの関節軸を有する多関節マニプレータである。
【００２０】
左腕１１ａの先端の手首フランジ３２ａには、図４Ａ、図４Ｂに示すように、左力覚センサ３３ａを介して左ハンド（ハンドの一例）３５ａが設けられている。この左ハンド３５ａは、ボルトをつまむ１対の把持爪３６と、後述する掻き出し具（ツールの一例）１５を把持する１対のツール把持部４１とを有している。
把持爪３６は、例えば回転軸ＡＸｔの方向に延びる１対の支持部４２の内側先端部にて支持されている。把持爪３６は、各支持部４２の長手方向と交差する揺動軸ＡＸｐ回りに揺動し、その先端の向きを変えることができる。
また、把持爪３６は、支持部４２が開閉することによって、揺動軸ＡＸｐに沿って開閉可能に構成されている。把持爪３６の先端部は、左ハンド３５ａを正面視して、先端に向かうに従って厚みが薄くなっている（図４Ｃ参照）。また、把持爪３６の先端部内側には、滑り止めのパッド４３が設けられている。
ツール把持部４１は、把持爪３６の開閉に合わせて開閉するように、１対の支持部４２にそれぞれ設けられている。
【００２１】
一方、右腕１１ｂ先端の手首フランジ３２ｂには、図５に示すように、右力覚センサ３３ｂを介して右ハンド３５ｂが設けられている。右ハンド３５ｂは、ボルトが入った部品箱Ｂ２を把持することができる。
この右ハンド３５ｂは、部品箱Ｂ２の背面を上下方向から挟んで把持する１対の把持爪４４を有している。把持爪４４は、手首フランジ３２ｂの回転軸ＡＸｔｂと交差する開閉軸ＡＸｑ方向に開閉可能に構成されている。なお、図５は、把持爪４４が閉じた状態を示している。
なお、左力覚センサ３３ａ、右力覚センサ３３ｂは、ロボットコントローラ２２を介してシステムコントローラ２４に接続されている。
【００２２】
ここで、搬送台車１２について説明する。搬送台車１２は、双腕マニプレータ１１によって把持されたボルトを収納するための配膳箱Ｂ１を搬送することができる。
搬送台車１２は、台車フレーム５０と、台車フレーム５０に支持され、鉛直軸ＡＸ３回りに回転する回転テーブル５１とを有している。
【００２３】
台車フレーム５０の下部には、キャスタ（不図示）が設けられている。また、台車フレーム５０には、回転テーブル５１の回転角度を割り出す割り出し手段（不図示）と、回転テーブル５１の角度位置を固定する固定手段（不図示）が設けられている。
【００２４】
回転テーブル５１は、円形状の天板５２を有している。天板５２上には、天板５２の外周に沿って、例えば５箇所に複数の配膳箱Ｂ１を収容することができる。配膳箱Ｂ１は、天板５２から上方向に延びる複数のガイドポール５４によって水平方向の位置決めがなされ、例えば１０段積み上げられる。
ここで、配膳箱Ｂ１は、内部が複数の区画（配膳台１３に載っている配膳箱Ｂ１に示したように例えば４区画）に仕切られ、左右両側面に取手５６が設けられた容器である。配膳箱Ｂ１の上部には、背面に設けられたヒンジ５７によって回転可能に支持され、上方向に開く蓋５８が設けられている。蓋５８には、前側に突出した取手５９が設けられている。配膳箱Ｂ１は、例えば、樹脂製のパーツボックスである。配膳箱Ｂ１の各区画には、予め決められた種類のボルトが収容される。
配膳箱Ｂ１の背面には、その配膳箱Ｂ１の区画と、その区画に収納されるべきボルトの種類（例えば、径、長さ、及び材質）及びボルトの数とを対応付ける第１の対応情報が少なくとも格納された図示しない２次元バーコードが貼付されている。なお、２次元バーコードに代えて、１次元バーコードとしてもよい。従って、配膳箱Ｂ１に第１の対応情報が格納された２次元バーコードが直接貼付されているので、配膳箱Ｂ１とその配膳箱Ｂ１に収納されるべきボルトとの対応が明確となる。
【００２５】
また、天板５２には、上方向に延びるハンドルバー６１が複数設けられている。双腕マニプレータ１１は、このハンドルバー６１を左ハンド３５ａの支持部４２で掴んで、回転テーブル５１を鉛直軸ＡＸ３回りに回転させることができる。
更に、搬送台車１２には、バー６３が設けられ、作業者はこのバー６３を持って、搬送台車１２を移動させることができる。配膳箱Ｂ１が載った搬送台車１２は、作業者によって、引き扉３０が設けられた出入口から搬入出される。搬送台車１２は、所定位置に搬入されると、図示しないエアシリンダにより下方から持ち上げられる。その結果、キャスタが浮いた状態となって固定される。
【００２６】
配膳台１３は、双腕マニプレータ１１によって搬送台車１２から取り出された配膳箱Ｂ１が載せられる台である。双腕マニプレータ１１によって部品棚２０に格納された部品箱Ｂ２から取り出されたボルトは、この配膳台１３に載った配膳箱Ｂ１に移載される。
配膳台１３には、配膳箱Ｂ１が配膳台１３に載せられたことを検出するための在荷センサ（不図示）、配膳台１３に載っている配膳箱Ｂ１の蓋５８の開閉状態を検知するための開閉検知センサ（不図示）、及び配膳箱Ｂ１に設けられた２次元バーコードを読み取るバーコードリーダ（不図示）が設けられている。在荷センサ、開閉検知センサ、及びバーコードリーダは、システムコントローラ２４に接続されている。
また、配膳台１３には、配膳箱Ｂ１の蓋５８を支持する支持部材７０が設けられている。
【００２７】
掻き出し具１５は、双腕マニプレータ１１が部品箱Ｂ２に収容されたボルトを作業台１７上に掻き出すためのツールである。掻き出し具１５は、柄７２と、柄７２の先に設けられた掻き爪７３を有している。掻き爪７３は、根元から先端にかけて湾曲した複数の金属棒により形成されている（図７参照）。柄７２には、左ハンド３５ａのツール把持部４１が連結されるアダプタ（不図示）が取り付けられている。
掻き出し具１５は、スタンド７５に載せられる。
【００２８】
作業台１７は、双腕マニプレータ１１の可動範囲内に配置され、双腕マニプレータ１１が、部品箱Ｂ２から掻き出したボルトをつまむための台である。
作業台１７は、掻き出されたボルトが載せられる傾動天板８０及び部品箱Ｂ２を仮置きするための部品箱スタンド９０を有している。この傾動天板８０は、例えば、矩形状の板材である。傾動天板８０は、傾動天板８０の長手方向と交差し、傾動天板８０の一端側に設けられた略水平の回転軸ＡＸ４回りに回転することができる。
部品箱スタンド９０は、傾動天板８０の回転軸ＡＸ４が設けられている側の横に設けられている。
従って、双腕マニプレータ１１が、傾動天板８０の他端側を持ち上げると、傾動天板８０は回転軸ＡＸ４を支点にして傾き、その上に載っていたボルトが、部品箱スタンド９０に仮置きされた部品箱Ｂ２に戻るように構成されている。
なお、この部品箱スタンド９０には、部品箱Ｂ２が載せられたことを検出するための在荷センサ（不図示）が設けられている。
【００２９】
２次元カメラ１００は、傾動天板８０の上方に設けられ、作業台１７に載せられたボルトの２次元画像を撮像することができる。２次元カメラ１００は、例えば、画素数４００万画素の２次元モノクロカメラである。
２次元カメラ１００は、スタンド１０５によって、上下方向位置が調整可能に支持される。
なお、スタンド１０５には、２次元カメラ１００の撮像照度を確保するための照明装置１０１が設けられている。
２次元カメラ１００は、画像処理用コンピュータ２６に接続されている。２次元カメラ１００が撮像した画像は、画像処理用コンピュータ２６に送信される。また、２次元カメラ１００はシステムコントローラ２４とも接続されており、システムコントローラ２４により撮像動作等が制御されるようになっている。
【００３０】
部品棚２０は、部品箱Ｂ２が複数格納される棚である。この部品棚２０は、上下左右方向に複数の区画に仕切られ、前後方向に開口している。従って、双腕マニプレータ１１が、部品棚２０の前側から部品箱Ｂ２を引き出すことも、作業者が、部品棚２０の後側から部品箱Ｂ２を引き出すこともできる。
【００３１】
ここで、部品箱Ｂ２は、図６に示すように、左右の側面板１２０ａ、１２０ｂ及び背面板１２０ｃが矩形状の底面板１２１の左右及び後ろの縁からそれぞれ上方へと延びて形成されている。前面板１２０ｄは、前方に傾斜し、底面板１２１の縁からその先端までの長さが、左右の側面板１２０ａ、１２０ｂ及び背面板１２０ｃよりも短い。即ち、部品箱Ｂ２は、上面と、前面の上側が開口している。なお、詳細は後述するが、双腕マニプレータ１１により、この前面側からボルトが掻き出される。
【００３２】
各部品棚２０は、例えば左右２列５段の区画に仕切られ、各区画に異なる種類のボルトが入った部品箱Ｂ２が格納される。従って、各部品棚２０が２列５段の区画に仕切られている場合、図１に示す部品ピッキングシステム１０全体としては、部品棚２０は、合計６０種類のボルトを格納することができる。
【００３３】
部品箱Ｂ２は、背面側が双腕マニプレータ１１の方向を向くように（部品箱Ｂ２の前面側が部品ピッキングシステム１０の外側を向くように）格納される。どの区画にどの種類のボルトが入った部品箱Ｂ２が格納されているかを示す第２の対応情報は、予めシステムコントローラ２４に記憶されている。
【００３４】
ここで、システムコントローラ２４に第２の対応情報を記憶させる手順について、詳細に説明する。
この第２の対応情報を記憶させる際のジョブとして、各区画の位置を含む双腕マニプレータ１１の動作教示データがロボットコントローラ２２に記憶されている。
一方、部品棚２０に格納された各部品箱Ｂ２には、収納されるボルトの種類の情報を含むバーコード（又は二次元バーコードでもよい）が貼付されている。双腕マニプレータ１１は、前述の配膳台１３に設けられたバーコードリーダに各部品箱Ｂ２のバーコードを読み取らせる。その後、双腕マニプレータ１１は、部品箱Ｂ２を動作教示データに従って、各区画に部品箱Ｂ２を収納する。この際に、部品箱Ｂ２に付与されたバーコードの情報（少なくともボルトの種類の情報を含む情報）と各区画の位置とが対応づけられ、第２の対応情報としてシステムコントローラ２４に記憶される。
【００３５】
部品棚２０の後側の各区画の横には、部品箱Ｂ２内のボルトが予め決められた量よりも少なくなったことを示すランプ（不図示）が設けられている。作業者は、このランプが点灯している場合には、該当する部品箱Ｂ２を部品棚２０の後側から引き出し、ボルトを補充することができる。
【００３６】
ロボットコントローラ２２は、双腕マニプレータ１１に接続され、双腕マニプレータ１１の動作を制御することができる。
【００３７】
システムコントローラ２４は、ロボットコントローラ２２に接続され、部品ピッキングシステム１０の全体の制御を行うことができる。特に、システムコントローラ２４は、前述のランプの点灯を制御することができる。
また、作業者は、タッチパネル１１０（図３参照）を介してシステムコントローラ２４を操作することができる。システムコントローラ２４は、例えば、プログラマブルロジックコントローラを備えている。
【００３８】
画像処理用コンピュータ２６は、２次元カメラ１００及びシステムコントローラ２４に接続され、主として、２次元カメラ１００によって撮像された画像を処理することができる。
【００３９】
次に、図４Ａ〜図４Ｉを参照し、左ハンド３５ａについて詳細に説明する。
前述のように、左ハンド３５ａの把持爪３６は揺動軸ＡＸｐ方向に開閉し、ボルトをつまむことができる。また、把持爪３６は、揺動軸ＡＸｐ回りに揺動し、その先端の向きを変えることができる。前者の把持爪３６（支持部４２）が開閉する動作は、開閉機構４００によって実現され、後者の把持爪３６の向きが変わる動作は、揺動機構５００により実現される。
【００４０】
開閉機構４００は、図４Ｇに示すように、開閉用サーボモータ４１０と、開閉用サーボモータ４１０によって回転する左右ねじシャフト４２０と、左右ねじシャフト４２０の回転によって、互いに反対方向に移動する１対の移動部４４０とを有している。
【００４１】
開閉用サーボモータ４１０は、その長手方向が、揺動軸ＡＸｐと平行となるように、左ハンド３５ａの基部にてフレーム４１７に取り付けられている。なお、ここに言う「平行」とは、厳密な意味での平行ではない。即ち、「平行」とは、設計上、製造上の誤差が許容され、「実質的に平行」という意味である（以下、同様）。また、開閉用サーボモータ４１０は、その負荷側が、左ハンド３５ａの外側を向くように配置される。なお、開閉用サーボモータ４１０に設けられたエンコーダ（不図示）は、絶対値エンコーダとすることができる。絶対値エンコーダのバックアップ用バッテリ４１９は、フレーム４１７に取り付けられている。
【００４２】
左右ねじシャフト４２０は、ガイド部４２２を介してフレーム４１７に設けられた軸受４２３によって回転可能に支持されている。左右ねじシャフト４２０は、開閉用サーボモータ４１０よりも左ハンド３５ａの先端側にて、開閉用サーボモータ４１０の長手方向と平行に設けられている。左右ねじシャフト４２０の一方側と他方側には、それぞれ逆向きのねじ（左右ねじ）が形成されている。左右ねじシャフト４２０は、タイミングベルト４３０及びプーリ４３１によって少なくとも構成された第１のベルトプーリ部４３３を介して開閉用サーボモータ４１０によって駆動される。
【００４３】
１対の移動部４４０は、それぞれ左右ねじシャフト４２０に逆向きに形成されたねじによって移動する。即ち、１対の移動部４４０は、それぞれ、左右ねじシャフト４２０の回転に伴い、左右ねじシャフト４２０の軸方向に沿って互いに反対方向に移動する。移動部４４０には、それぞれ１対の支持部４２の基端部が固定されている。なお、移動部４４０は、ガイド部４２２によって案内される。
【００４４】
揺動機構５００は、揺動用サーボモータ５１０と、揺動用サーボモータ５１０の駆動力を伝達するスプラインシャフト５２０及び１対のスプラインナット５２２とを有している。
揺動用サーボモータ５１０は、その長手方向が、揺動軸ＡＸｐと平行となるように、左ハンド３５ａの基部にてフレーム４１７に取り付けられている。また、揺動用サーボモータ５１０は、開閉用サーボモータ４１０とは反対向きに配置される。更に、揺動用サーボモータ５１０は、左ハンド３５ａを側面視して（揺動用サーボモータ５１０又は開閉用サーボモータ４１０の負荷側から見て）開閉用サーボモータ４１０と並んで配置される。従って、このように揺動用サーボモータ５１０及び開閉用サーボモータ４１０を配置しない場合に比べ、左ハンド３５ａを小型化することが可能となる。
なお、揺動用サーボモータ５１０に設けられたエンコーダ（不図示）は、絶対値エンコーダとすることができる。絶対値エンコーダのバックアップ用バッテリ５１９は、フレーム４１７に取り付けられている。
【００４５】
スプラインシャフト５２０は、左右ねじシャフト４２０よりも左ハンド３５ａの先端側の位置にて、フレーム４１７に設けられた軸受５２３によって回転可能に支持されている。また、スプラインシャフト５２０は、揺動用サーボモータ５１０よりも左ハンド３５ａの先端側の位置にて、揺動用サーボモータ５１０の長手方向と平行に設けられている。スプラインシャフト５２０は、タイミングベルト５３０及びプーリ５３１によって少なくとも構成された第２のベルトプーリ部５３３を介して揺動用サーボモータ５１０によって駆動される。
【００４６】
１対のスプラインナット５２２は、それぞれ内周側に位置する第１のスプラインナット部５４１と、外周側に位置する第２のスプラインナット部５４２によって、少なくとも構成されている。
第１のスプラインナット部５４１は、スプラインシャフト５２０と共に回転し、スプラインシャフト５２０の軸方向に移動することができる。第１のスプラインナット部５４１は、例えば、ボールスプラインインナーである。
第２のスプラインナット部５４２は、第１のスプラインナット部５４１と共にスプラインシャフト５２０の回転軸に沿って移動でき、第１のスプラインナット部５４１の回転軸回りに第１のスプラインナット部５４１に対して相対回転することができる。第２のスプラインナット部５４２は、支持部４２の基端部の内側にて固定されている。第２のスプラインナット部５４２は、例えば、ボールスプラインアウターである。
【００４７】
ここで、支持部４２の内部には、第３のベルトプーリ部５５０が設けられている。第３のベルトプーリ部５５０は、支持部４２の基端側の内部に設けられたプーリ５５１、支持部４２の先端側の内部に設けられたプーリ５５２、及びプーリ５５１及びプーリ５５２に掛けられるタイミングベルト５５３によって少なくとも構成されている。
プーリ５５１は、第１のスプラインナット部５４１の外側の側部に設けられている。プーリ５５１の回転中心部には中空部が形成されている。プーリ５５１は、この中空部を貫通するスプラインシャフト５２０と略同軸となるように配置されている。
プーリ５５２は、支持部４２の長手方向と交差する揺動軸ＡＸｐ回りに回転する。プーリ５５２の回転中心部には、揺動軸ＡＸｐを回転中心とするシャフト５５５の一端が固定されている。このシャフト５５５の他端には、支持部４２の内側にて、把持爪３６の基端部が固定される。
【００４８】
ところで、前述のように支持部４２には、１対のツール把持部４１が設けられている（図４Ａ〜図４Ｆ参照）。各ツール把持部４１は、板状の第１及び第２の連結部６１１、６１２を有している。
各支持部４２に設けられた第１の連結部６１１の互いに対向する側は、支持部４２の内側に向かうに従って徐々にその厚みが薄くなっている。各支持部４２に設けられた第２の連結部６１２の互いに対向する側も支持部４２の内側に向かうに従って徐々にその厚みが薄くなっている。
第１及び第２の連結部６１１、６１２は、図４Ｃに示すように、支持部４２の正面に設けられている。第１の連結部６１１及び第２の連結部６１２の内側先端部分は、支持部４２の内側から見て互いに交差する方向に延びて形成される。なお、ツール把持部４１の小型化の観点から、第２の連結部６１２は、第１の連結部６１１に隣接して配置されることが好ましい。
一方、掻き出し具１５に設けられたアダプタには、それぞれ向きが異なる、断面Ｖ字状の第１及び第２の溝が形成されている。第１及び第２の溝には、ツール把持部４１の第１及び第２の連結部６１１、６１２が噛み合う。
【００４９】
アダプタが固定される掻き出し具１５は、第１の溝と第１の連結部６１１とが噛み合うことによって、第１の溝が形成された方向（第１の連結部６１１の先端部分が延びる方向）と実質的に直交する方向に位置決めされる。また、第２の溝と第２の連結部６１２とが噛み合うことによって、第２の溝が形成された方向（第２の連結部６１２の先端部分が延びる方向）と実質的に直交する方向に位置決めされる。
このように、断面Ｖ字状の溝に第１及び第２の連結部６１１、６１２が噛みあうので、左ハンド３５ａが掻き出し具１５を把持する際、位置ずれが溝の幅の半分よりも小さい範囲内であれば、この位置ずれは吸収され、掻き出し具１５は左ハンド３５ａによって把持される。
【００５０】
次に、左ハンド３５ａの動作（把持爪３６の開閉動作及び揺動動作）について説明する。
【００５１】
（開閉動作）
図４Ｇに示すように、開閉用サーボモータ４１０が一方向に回転すると、その回転が第１のベルトプーリ部４３３を介して伝達され、左右ねじシャフト４２０が回転する。左右ねじシャフト４２０には、左右ねじが形成されているので、移動部４４０は、それぞれ左右ねじシャフト４２０に沿って、内側に移動する。移動部４４０の移動に伴い、移動部４４０にそれぞれ固定された支持部４２の間隔は狭まり、把持爪３６が閉じる。
なお、支持部４２は揺動機構５００のスプラインナット５２２（より詳しくは、第２のスプラインナット部５４２）に固定されているが、スプラインナット５２２（より詳しくは、第１のスプラインナット部５４１）はスプラインシャフト５２０に沿って自在に移動できる。従って、把持爪３６が揺動機構５００のスプラインナット５２２に固定されていることは、把持爪３６の開閉動作を妨げるものではない。
一方、開閉用サーボモータ４１０が反対方向に回転すると、図４Ｈに示すように把持爪３６が開くことは明らかであるので、その説明は省略する。
【００５２】
（揺動動作）
図４Ｇに示すように、揺動用サーボモータ５１０が一方向に回転すると、その回転が第２のベルトプーリ部５３３を介して伝達され、スプラインシャフト５２０が回転する。スプラインシャフト５２０の回転は、スプラインナット５２２の第１のスプラインナット部５４１に伝達され、第１のスプラインナット部５４１が回転する。その際、第２のスプラインナット部５４２は第１のスプラインナット部５４１（スプラインシャフト５２０）の回転とは無関係に、スプラインシャフト５２０の軸回りに回転することができるので、第１のスプラインナット部５４１の回転が、支持部４２に伝達されることはない。
第１のスプラインナット部５４１が回転すると、第３のベルトプーリ部５５０のプーリ５５１が回転する（図４Ｉ参照）。プーリ５５１が回転するとタイミングベルト５５３を介してプーリ５５２及びシャフト５５５が揺動軸ＡＸｐ回りに揺動する。その結果、把持爪３６は、揺動軸ＡＸｐ回りに揺動することができる。
【００５３】
なお、開閉機構４００及び揺動機構５００はそれぞれ独立して動作するので、把持爪３６の開閉動作と揺動動作を、それぞれ独立して行うことができる。
【００５４】
次に、部品ピッキングシステム１０によるボルトピッキング方法について説明する。このボルトピッキング方法は、図９に示すように、大きくステップＳ１〜Ｓ４に分かれている。ステップＳ１は、双腕マニプレータ１１が配膳箱Ｂ１を搬送台車１２から配膳台１３に移動させるステップである。ステップＳ２は、双腕マニプレータ１１が、部品棚２０のボルトを配膳箱Ｂ１に移載するステップである。ステップＳ３は、双腕マニプレータ１１が、ボルトが移載された配膳箱Ｂ１を返却するステップである。ステップＳ４は、動作を停止するか否かを判断するステップである。
以下、各ステップＳ１〜Ｓ４について順に説明する。
（事前準備）
作業者が、空の配膳箱Ｂ１が載せられた搬送台車１２を出入口から搬入する。前述のように、この搬送台車１２の天板５２には、外周に沿って、例えば５列に配膳箱Ｂ１を積むことができる。ただし、図１に示すように、そのうち少なくとも１箇所は、ボルトが収納された配膳箱Ｂ１を戻すために空けられている。搬入後、搬送台車１２はエアシリンダ（不図示）により持ち上げられ、固定される。作業者は、タッチパネル１１０（図３参照）を操作して、部品ピッキングシステム１０全体を起動する。
【００５５】
（ステップＳ１）
まず、図１０に示す、双腕マニプレータ１１が配膳箱Ｂ１を配膳台１３に移動させるステップＳ１について説明する。なお、図１０は、主要動作のみを示している。
（ステップＳ１−１）
システム起動後、双腕マニプレータ１１は、搬送台車１２上の配膳箱Ｂ１の認識動作を行う。
まず、双腕マニプレータ１１が左ハンド３５ａの支持部４２を使って搬送台車１２のハンドルバー６１を掴む。双腕マニプレータ１１は、天板５２を回転させて、ボルトを収納する空の配膳箱Ｂ１を予め決められた位置まで移動させる。
次に、双腕マニプレータ１１は、右腕１１ｂの右ハンド３５ｂを搬送台車１２に積まれた配膳箱Ｂ１の上方に移動させて停止し、その位置から右ハンド３５ｂを下方へ下ろす。右ハンド３５ｂが配膳箱Ｂ１と接触すると、右力覚センサ３３ｂの出力信号が変化するので、この変化した位置が最上段の配膳箱Ｂ１の位置であると認識することができる。なお、配膳箱Ｂ１の大きさ及び天板５２の高さ位置は、予め分かっているので、最上段の配膳箱Ｂ１の位置が分かれば、積まれた配膳箱Ｂ１の数を知ることができる。
以上の認識動作を各列について繰り返し、システムコントローラ２４は、配膳箱Ｂ１の合計数及び回転テーブル５１上の各列の配膳箱Ｂ１の小計をロボットコントローラ２２を介して認識する。
このように、配膳箱Ｂ１は、専用のセンサを用いることなく、その位置と数が認識される。
【００５６】
（ステップＳ１−２）
双腕マニプレータ１１が、左右のハンド３５ａ、３５ｂを使って配膳箱Ｂ１の取手５６を把持し、ガイドポール５４に沿って、配膳箱Ｂ１をガイドポール５４の先端よりも高く持ち上げる。
次に、双腕マニプレータ１１は、胴体１１ｃを旋回させると共に配膳箱Ｂ１を下方に移動させ、配膳箱Ｂ１を配膳台１３の上に載せる。
【００５７】
（ステップＳ１−３）
配膳台１３に設けられた在荷センサが配膳箱Ｂ１を検出した場合には、システムコントローラ２４は、配膳箱Ｂ１が配膳台１３の上に正常に載せられたものと判断し、次のステップを実行する。
一方、在荷センサが配膳箱Ｂ１を検出しなかった場合には、システムコントローラ２４は、異常が発生したものと判断し、予め決められたアラーム処理（例えば、一時停止処理）を実行する。
【００５８】
（ステップＳ１−４）
双腕マニプレータ１１が左ハンド３５ａの把持爪３６を蓋５８の取手５９の下面に当て、上方へ移動させることにより、蓋５８を開ける。蓋５８は、蓋５８が閉じた状態から、例えば１００〜１４０度の角度開いた状態で支持部材７０により支持される。
【００５９】
（ステップＳ１−５）
配膳台１３に設けられた開閉検知センサが蓋５８が開いたことを検知した場合には、システムコントローラ２４は、蓋５８が正常に開けられたものと判断し、次のステップを実行する。
一方、開閉検知センサが蓋５８が開いたことを検知しなかった場合には、システムコントローラ２４は、異常が発生したものと判断し、予め決められたアラーム処理を実行する。
【００６０】
（ステップＳ１−６）
バーコードリーダが配膳箱Ｂ１に貼付された２次元バーコードを読み取る。読み取られた情報（前述の第１の対応情報）は、システムコントローラ２４に送られる。
第１の対応情報を受け取らなかった場合、システムコントローラ２４は、異常が発生したものと判断し、予め決められたアラーム処理を実行する。
【００６１】
（ステップＳ２）
次に、図１１に示す、双腕マニプレータ１１が、部品棚２０のボルトを配膳台１３上の配膳箱Ｂ１に移載するステップＳ２について説明する。なお、図１１は、主要動作のみを示している。
（ステップＳ２−１）
システムコントローラ２４は、受け取った第１の対応情報に基づいて、配膳台１３に置かれている配膳箱Ｂ１の各区画に収納すべきボルトの種類及び数の情報を把握する。
【００６２】
（ステップＳ２−２）
システムコントローラ２４は、ロボットコントローラ２２に対し、該当する種類のボルトが入った部品箱Ｂ２を取りに行くよう、指令を出す。
ロボットコントローラ２２は、この指令に基づいて双腕マニプレータ１１を制御する。双腕マニプレータ１１は、ロボットコントローラ２２からの指令に従い、胴体１１ｃを旋回させて、部品棚２０の予め決められた区画に格納された該当する部品箱Ｂ２を取りに行く。具体的には、双腕マニプレータ１１は、右ハンド３５ｂの把持爪４４により、部品箱Ｂ２の背面板１２０ｃを上下方向から把持し、手前側に引き出して取り出す。
その後、右力覚センサ３３ｂを用いて、部品箱Ｂ２内のボルトの重量が測定される。部品ピッキングシステム１０が起動されてから最初に双腕マニプレータ１１が把持した部品箱Ｂ２の重量は初期重量として、システムコントローラ２４に記憶される。
【００６３】
（ステップＳ２−３）
双腕マニプレータ１１は、胴体１１ｃを旋回させ、作業台１７に正対する。把持している部品箱Ｂ２の前面側を下げ、部品箱Ｂ２を作業台１７の傾動天板８０の上方で傾けた状態で保持する。
【００６４】
（ステップＳ２−４）
双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａのツール把持部４１を連結して、スタンド７５上に置かれた掻き出し具１５（詳細には、アダプタ）を把持する。
【００６５】
（ステップＳ２−５）
双腕マニプレータ１１は、掻き出し具１５を用いて、部品箱Ｂ２内のボルトを傾動天板８０の上に掻き出す掻き出し動作（図７参照）を行う。ここで、この掻き出し動作について詳細に説明する。なお、図７は、双腕マニプレータ１１がボルトを掻き出す様子を模式化して示し、掻き出し具１５を把持する左ハンド３５ａ及び部品箱Ｂ２を把持する右ハンド３５ｂは、省略されている。
【００６６】
まず、双腕マニプレータ１１が最初の掻き出し動作を行う際は、ボルトが部品箱Ｂ２の底面からどの程度の高さまで入っているか、正確には把握されていない。そこで、左力覚センサ３３ａの出力値を監視しながら部品箱Ｂ２に掻き出し具１５を入れ、左力覚センサ３３ａの出力値が変化した位置、即ち、掻き出し具１５がボルトに接触した位置を、部品箱Ｂ２の底面からの基準高さｈ０とする（図８（Ａ）参照）。双腕マニプレータ１１は、この基準高さｈ０から予め決められた深さ（例えば、０〜５ｍｍ）だけ更に掻き出し具１５を挿し入れて、部品箱Ｂ２の前面側へ動かしてボルトを掻き出す。掻き出すための力加減は、左腕１１ａに設けられた左力覚センサ３３ａの計測値に基づいて調整される。傾動天板８０上のボルトは、後述するように２次元カメラ１００によって撮像され、画像処理される。
【００６７】
そのため、ボルトが互いに重なると、２次元画像中のボルトの位置及び姿勢の検出が困難又は不可能となる。従って、掻き出されたボルトは、傾動天板８０上で互いに重ならない程度に散らばっていることが好ましい。本実施の形態においては、２次元画像から位置及び姿勢を最適に検出できる程度のボルトの分量を予め実験等により求めて設定しておき、この予め設定されたボルトの分量だけ、左力覚センサ３３ａの出力値に基づいて掻き出し具１５を用いて掻き出すので、ボルトが傾動天板８０上で重なる可能性を抑制して、２次元画像からより多くのボルトの位置及び姿勢を検出することができる。
なお、掻き出し具１５は、傾動天板上８０のボルトの配置状態を整えるためのツールとも言える。このツールは、ボルトを把持爪３６にて把持するためにボルトが傾動天板８０上で重なる可能性を抑制できるのであれば、掻き出し具１５に限られるものではない。
【００６８】
（ステップＳ２−６）
１回目の掻き出し動作を行った後、掻き出されたボルトが予め決められた量となったものと判断された場合は、ステップＳ２−９が実行される。なお、この予め決められた量は、右力覚センサ３３ｂの出力に基づいて求められる。従って、例えば重量計のような専用のセンサを設けることなく、予め決められたボルトの量を測定することができる。
一方、掻き出されたボルトが予め決められた量となっていないものと判断された場合は、２回目の掻き出し動作を行う。
２回目の掻き出し動作を行う際には、１回目に掻き出した際の位置よりもより深く（例えば、３〜１０ｍｍ）掻き出し具１５を挿し入れ、高さｈ１の位置で掻き出す（図８（Ｂ）参照）。
【００６９】
（ステップＳ２−７）
２回目の掻き出し動作を行った後、掻き出されたボルトが予め決められた量となったものと判断された場合は、ステップＳ２−９が実行される。
一方、掻き出されたボルトが予め決められた量となっていないものと判断された場合は、３回目の掻き出し動作を行う。
３回目の掻き出し動作を行う際には、２回目に掻き出した際の位置よりもより深く（例えば、３〜１０ｍｍ）掻き出し具１５を挿し入れて掻き出す。
【００７０】
（ステップＳ２−８）
３回目の掻き出し動作を行った後、掻き出されたボルトが予め決められた量となったものと判断された場合は、ステップＳ２−９が実行される。
一方、掻き出されたボルトが予め決められた量となっていないものと判断された場合は、４回目の掻き出し動作を行う。
４回目の掻き出し動作を行う際には、３回目に掻き出した際の位置よりもより深く（例えば、３〜１０ｍｍ）掻き出し具１５を挿し入れて掻き出す。
４回目の掻き出し動作を行った後は、掻き出されたボルトが予め決められた量となったか否かに関わらず、次のステップＳ２−９が実行される。なお、本実施の形態においては、掻き出し動作は４回を上限としているが、任意の回数に設定することができる。
（ステップＳ２−９）
双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａで把持した掻き出し具１５をスタンド７５に返却する。
【００７１】
（ステップＳ２−１０）
傾動天板８０上に掻き出された同一種類のボルトは、システムコントローラ２４が制御する２次元カメラ１００によって撮像される。撮像されたボルトの２次元画像は、画像処理用コンピュータ２６によって、例えばエッジ検出され、予め記憶されたボルトのテンプレートと照合することによって、傾動天板８０上に散っている各ボルトの位置及び姿勢が求められる。
ロボットコントローラ２２は、システムコントローラ２４を介して、求められた各ボルトの位置及び姿勢を受け取る。
【００７２】
（ステップＳ２−１１）
ロボットコントローラ２２は、各ボルトの位置及び姿勢に基づいて、双腕マニプレータ１１を動作させる。双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａを把持対象とするボルトの近くへと移動させる。次に、双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａ全体を回転軸ＡＸｔａ回りに回転させ、続いて把持爪３６を揺動軸ＡＸｐ回りに揺動させ、適宜ボルトをつまみ易い向きに変更した後、把持爪３６を閉じて、傾動天板８０上のボルトをつまむ。なお、ボルトをつまむ力は、開閉用サーボモータ４１０によって制御される。
このように、双腕マニプレータ１１は、左腕１１ａを大きく移動させることなく、主として左ハンド３５ａを回転させ、把持爪３６の向きを変更することによって、ボルトをつまむことができる。即ち、双腕マニプレータ１１は、把持爪３６が揺動軸ＡＸｐ回りに揺動しない場合に比べ、ボルトをつまむために左腕１１ａについて姿勢を大きく変える必要がない。従って、把持爪３６が揺動軸ＡＸｐ回りに揺動しない場合に比べ、ボルトをつまむための左腕１１ａの姿勢変化が小さく、移載に要する時間を短縮することができる。また、双腕マニプレータ１１がボルトをつまむことのできる範囲を広くとることができる。
【００７３】
続いて、双腕マニプレータ１１は、２次元バーコードから読み取られた第１の対応情報に基づいて、つまんだボルトを配膳箱Ｂ１内部の予め決められた区画（第１の対応情報によって対応付けられた区画）に移載する。
本ステップは、第１の対応情報に含まれるボルトの数分繰り返され、同一種類のボルトが、予め決められた区画に収められる。
また、左ハンド３５ａによってボルトを移載している間、右ハンド３５ｂによって把持されていた部品箱Ｂ２は、作業台１７の部品箱スタンド９０に仮置きされる。
なお、部品箱スタンド９０の在荷センサによって、部品箱Ｂ２が置かれていないと判断された場合には、双腕マニプレータ１１は、動作を一時停止する。
【００７４】
本ステップは、移載動作停止条件を満たすまで繰り返される。この移載動作停止条件は、１）２次元バーコードによって指示された数のボルトが配膳箱Ｂ１に収納されること、又は２）途中で傾動天板８０上のボルトが不足すること、である。
【００７５】
（ステップＳ２−１２）
移載動作停止条件を満たした場合、双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａの支持部４２を使って傾動天板８０を掴み、回転軸ＡＸ４回りに傾動天板８０を回転させて傾ける。これにより、傾動天板８０上のボルトが部品箱スタンド９０上の部品箱Ｂ２に戻される。その際、双腕マニプレータ１１は、部品箱Ｂ２が動かないように、右ハンド３５ｂにて部品箱Ｂ２を押さえる。
このように、双腕マニプレータ１１が傾動天板８０を傾けてボルトを部品箱Ｂ２に戻すので、ボルトを部品箱Ｂ２に戻すための専用の機構を設ける必要がない。
【００７６】
（ステップＳ２−１３）
２次元バーコードによって指示された数のボルトが配膳箱Ｂ１に収納されて停止した場合（移載動作停止条件１）を満たした場合には、次のステップＳ２−１４が実行される。
一方、途中で傾動天板８０上のボルトが不足した場合（移載動作停止条件２）を満たした場合）には、ステップＳ２−５以降が、ボルトの数量が第１の対応情報に含まれるボルトの数量に達するまで繰り返し実行される。
【００７７】
（ステップＳ２−１４）
双腕マニプレータ１１は、右ハンド３５ｂにて部品箱Ｂ２を把持し、この部品箱Ｂ２を元の部品棚２０に返却する。最後のボルトを配膳箱Ｂ１に移載後、部品箱Ｂ２を元の部品棚２０に格納する前に、システムコントローラ２４は、右腕１１ｂの右力覚センサ３３ｂの出力信号に基づいて、その部品箱Ｂ２に残っているボルトの重量を測定する。従って、例えば重量計のような専用のセンサを設けることなく、部品箱Ｂ２に残っているボルトの重量を測定することができる。
残ったボルトの重量が、予め決められた値よりも小さいと判断した場合には、システムコントローラ２４は、部品棚２０の該当するランプを点灯させる。例えば、ステップＳ２−２において記憶した初期重量の８０％以下となった場合に、システムコントローラ２４は、該当するランプを点灯させる。これにより、作業者は、部品箱Ｂ２内のボルトを補充する時期を確認することができる。
【００７８】
（ステップＳ２−１５）
システムコントローラ２４は、配膳箱Ｂ１の各区画に全ての種類のボルトが移載されたか否かを判断する。
配膳箱Ｂ１の各区画に全ての種類のボルトが移載された場合には、次のステップＳ３が実行される。
配膳箱Ｂ１の各区画に全ての種類のボルトが移載されていない場合には、双腕マニプレータ１１は、別の種類のボルトを配膳箱Ｂ１へ移載するため、ステップＳ２−２〜ステップＳ２−１４を繰り返す。
ただし、双腕マニプレータ１１の左ハンド３５ａは、開閉可能な把持爪３６を有しているので、別の種類のボルト（径が異なるボルト）を同じ左ハンド３５ａにて把持することができる。即ち、径が異なるボルトをそれぞれ把持するためのハンドを準備する必要がなく、全てのボルトを共通のハンドにて把持することができる。
【００７９】
（ステップＳ３）
次に、図１２に示す、双腕マニプレータ１１が、ボルトが移載された配膳箱Ｂ１を返却するステップＳ３について説明する。
（ステップＳ３−１）
双腕マニプレータ１１は、左ハンド３５ａの把持爪３６を下向きに曲げる。双腕マニプレータ１１は、この把持爪３６を支持部材７０に支持された蓋５８の取手５９に当て、手前側へ移動させることにより、蓋５８を閉める。
【００８０】
（ステップＳ３−２）
搬送台車１２の空きスペースに配膳箱Ｂ１を置くため、双腕マニプレータ１１は左ハンド３５ａを使ってハンドルバー６１を掴み、回転テーブル５１の天板５２を回転させて、予め決められた位置まで移動させる。
双腕マニプレータ１１が、左右のハンド３５ａ、３５ｂを使って配膳箱Ｂ１の取手５６を把持し、配膳箱Ｂ１を持ち上げながら搬送台車１２の方向に胴体１１ｃを旋回させる。双腕マニプレータ１１は、ガイドポール５４に沿って、配膳箱Ｂ１を降ろし、回転テーブル５１の天板５２に置く。
【００８１】
（ステップＳ４）
ステップＳ３−２が完了後、部品ピッキングシステム１０は、搬送台車１２に載せられた全ての配膳箱Ｂ１についてステップＳ１−２〜ステップS３−２を繰り返す（図９参照）。
【００８２】
このように、ステップＳ１〜Ｓ４を経て、部品ピッキングシステム１０は、２次元カメラ１００と双腕マニプレータ１１を用いて、部品棚２０から必要な種類のボルトを必要な数だけ取り出し、搬送台車１２上に載せられた配膳箱Ｂ１に収納することができる。なお、前述の一連の動作は、順次行わずに、可能な場合には並行して行ってもよい。
ボルトが収納された配膳箱Ｂ１が載せられた搬送台車１２は、出入口から搬出される。
【００８３】
なお、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能である。例えば、前述の実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて発明を構成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
配膳箱Ｂ１は、搬送台車１２によって搬送されているが、コンベヤによって搬送されてもよい。
情報記憶手段は、２次元バーコードに限られるものではない。情報記憶手段の他の例として、ＩＣタグが挙げられ、バーコードリーダに代えて、ＩＣタグリーダとすることができる。
部品は、ボルトに限られるものではないことは明らかである。他の部品の一例として、電子部品が挙げられる。
左腕１１ａ及び右腕１１ｂは、７軸の多関節マニプレータに限定されるものではなく、７軸以上の多関節マニプレータであればよい。
更に、部品を移載する作業に限って言えば、ロボットは、左ハンド３５ａを備えた直動型のロボットであってもよい。
また、第１のベルトプーリ部４３３に代えて、平歯車等の歯車によって少なくとも構成された回転伝達部とすることもできる。開閉用サーボモータ４１０又は揺動用サーボモータ５１０は、電磁モータに限定されるものではなく、空圧駆動のモータとすることもできる。
【符号の説明】
【００８５】
１０：部品ピッキングシステム、１１：双腕マニプレータ、１１ａ：左腕、１１ｂ：右腕、１１ｃ：胴体、１２：搬送台車、１３：配膳台、１５：掻き出し具、１７：作業台、２０：部品棚、２２：ロボットコントローラ、２４：システムコントローラ、２６：画像処理用コンピュータ、３０：引き扉、３１：防護壁、３２ａ：手首フランジ、３２ｂ：手首フランジ、３３ａ：左力覚センサ、３３ｂ：右力覚センサ、３５ａ：左ハンド、３５ｂ：右ハンド、３６：把持爪、４１：ツール把持部、４２：支持部、４３：パッド、４４：把持爪、５０：台車フレーム、５１：回転テーブル、５２：天板、５４：ガイドポール、５６：取手、５７：ヒンジ、５８：蓋、５９：取手、６１：ハンドルバー、６３：バー、７０：支持部材、７２：柄、７３：掻き爪、７５：スタンド、８０：傾動天板、９０：部品箱スタンド、１００：２次元カメラ、１０１：照明装置、１０５：スタンド、１１０：タッチパネル、１２０ａ：側面板、１２０ｂ：側面板、１２０ｃ：背面板、１２０ｄ：前面板、１２１：底面板、４００：開閉機構、４１０：開閉用サーボモータ、４１７：フレーム、４１９：バックアップ用バッテリ、４２０：左右ねじシャフト、４２２：ガイド部、４２３：軸受、４３０：タイミングベルト、４３１：プーリ、４３３：第１のベルトプーリ部、４４０：移動部、５００：揺動機構、５１０：揺動用サーボモータ、５１９：バックアップ用バッテリ、５２０：スプラインシャフト、５２２：スプラインナット、５２３：軸受、５３０：タイミングベルト、５３１：プーリ、５３３：第２のベルトプーリ部、５４１：第１のスプラインナット部、５４２：第２のスプラインナット部、５５０：第３のベルトプーリ部、５５１：プーリ、５５２：プーリ、５５３：タイミングベルト、５５５：シャフト、６１１：第１の連結部、６１２：第２の連結部、Ｂ１：配膳箱、Ｂ２：部品箱
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の支持部と、
前記１対の支持部の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪と、
前記１対の支持部を該各支持部の長手方向と交差する揺動軸に沿って開閉させる開閉機構と、
前記１対の把持爪を前記揺動軸回りに揺動させ、該把持爪の先端の向きを変更させる揺動機構とを備えたハンド。
【請求項２】
請求項１記載のハンドにおいて、前記開閉機構は、開閉用サーボモータと、
前記開閉用サーボモータによって回転し、互いに逆向きのねじが左右にそれぞれ形成された左右ねじシャフトと、
前記左右ねじシャフトの回転によって、それぞれ該左右ねじシャフトの回転軸に沿って互いに反対方向に移動する１対の移動部と、を有し、
前記１対の移動部に、前記１対の支持部がそれぞれ固定されたハンド。
【請求項３】
請求項１又は２記載のハンドにおいて、前記揺動機構は、揺動用サーボモータと、
前記揺動用サーボモータによって回転するスプラインシャフトと、
前記スプラインシャフトと共に該スプラインシャフトの回転軸回りに回転し、該スプラインシャフトの回転軸方向に沿って移動可能な１対の第１のスプラインナット部と、
前記１対の支持部にそれぞれ固定され、前記第１のスプラインナット部と共に前記スプラインシャフトの回転軸に沿ってそれぞれ移動し、前記第１のスプラインナット部の回転軸回りに該第１のスプラインナット部に対してそれぞれ相対回転可能な１対の第２のスプラインナット部と、を有し、
前記１対の把持爪は、前記１対の第１のスプラインナット部によってそれぞれ駆動され、揺動するハンド。
【請求項４】
請求項３記載のハンドにおいて、前記１対の把持爪は、ベルトプーリ機構を介し、前記１対の第１のスプラインナット部によって駆動されるハンド。
【請求項５】
請求項４記載のハンドにおいて、前記開閉用サーボモータ及び前記揺動用サーボモータは、互いに反対方向を向き、それぞれの長手方向が前記揺動軸と実質的に平行となるように配置され、該ハンドの基部に設けられるハンド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のハンドにおいて、前記１対の支持部は、複数の部品をそれぞれ前記１対の把持爪にて把持するために該複数の部品の配置状態を整えるツールを把持するツール把持部を更に有するハンド。
【請求項７】
請求項６記載のハンドにおいて、前記ツール把持部は、対向する１対の第１の連結部と、
対向する１対の第２の連結部とを有し、
前記第１の連結部及び第２の連結部は、それぞれ前記支持部の内側に向かうに従ってその厚みが薄くなり、該第１の連結部及び該第２の連結部の内側先端部分は、前記支持部の内側から見て互いに交差する方向に延びて形成されるハンド。
【請求項８】
部品を把持するハンドを備え、
前記ハンドは、１対の支持部と、
前記１対の支持部の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪と、
前記１対の支持部を該各支持部の長手方向と交差する揺動軸に沿って開閉させる開閉機構と、
前記１対の把持爪を前記揺動軸回りに揺動させ、該把持爪の先端の向きを変更させる揺動機構とを有するロボット。
【請求項１】
１対の支持部と、
前記１対の支持部の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪と、
前記１対の支持部を該各支持部の長手方向と交差する揺動軸に沿って開閉させる開閉機構と、
前記１対の把持爪を前記揺動軸回りに揺動させ、該把持爪の先端の向きを変更させる揺動機構とを備えたハンド。
【請求項２】
請求項１記載のハンドにおいて、前記開閉機構は、開閉用サーボモータと、
前記開閉用サーボモータによって回転し、互いに逆向きのねじが左右にそれぞれ形成された左右ねじシャフトと、
前記左右ねじシャフトの回転によって、それぞれ該左右ねじシャフトの回転軸に沿って互いに反対方向に移動する１対の移動部と、を有し、
前記１対の移動部に、前記１対の支持部がそれぞれ固定されたハンド。
【請求項３】
請求項１又は２記載のハンドにおいて、前記揺動機構は、揺動用サーボモータと、
前記揺動用サーボモータによって回転するスプラインシャフトと、
前記スプラインシャフトと共に該スプラインシャフトの回転軸回りに回転し、該スプラインシャフトの回転軸方向に沿って移動可能な１対の第１のスプラインナット部と、
前記１対の支持部にそれぞれ固定され、前記第１のスプラインナット部と共に前記スプラインシャフトの回転軸に沿ってそれぞれ移動し、前記第１のスプラインナット部の回転軸回りに該第１のスプラインナット部に対してそれぞれ相対回転可能な１対の第２のスプラインナット部と、を有し、
前記１対の把持爪は、前記１対の第１のスプラインナット部によってそれぞれ駆動され、揺動するハンド。
【請求項４】
請求項３記載のハンドにおいて、前記１対の把持爪は、ベルトプーリ機構を介し、前記１対の第１のスプラインナット部によって駆動されるハンド。
【請求項５】
請求項４記載のハンドにおいて、前記開閉用サーボモータ及び前記揺動用サーボモータは、互いに反対方向を向き、それぞれの長手方向が前記揺動軸と実質的に平行となるように配置され、該ハンドの基部に設けられるハンド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のハンドにおいて、前記１対の支持部は、複数の部品をそれぞれ前記１対の把持爪にて把持するために該複数の部品の配置状態を整えるツールを把持するツール把持部を更に有するハンド。
【請求項７】
請求項６記載のハンドにおいて、前記ツール把持部は、対向する１対の第１の連結部と、
対向する１対の第２の連結部とを有し、
前記第１の連結部及び第２の連結部は、それぞれ前記支持部の内側に向かうに従ってその厚みが薄くなり、該第１の連結部及び該第２の連結部の内側先端部分は、前記支持部の内側から見て互いに交差する方向に延びて形成されるハンド。
【請求項８】
部品を把持するハンドを備え、
前記ハンドは、１対の支持部と、
前記１対の支持部の内側にそれぞれ支持され、部品を把持する１対の把持爪と、
前記１対の支持部を該各支持部の長手方向と交差する揺動軸に沿って開閉させる開閉機構と、
前記１対の把持爪を前記揺動軸回りに揺動させ、該把持爪の先端の向きを変更させる揺動機構とを有するロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−５６０５２（Ｐ２０１２−５６０５２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３４１３（Ｐ２０１０−２０３４１３）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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