ハンド装置
【課題】比較的簡素な構成でワークとハンド部との相対位置を検出することにより、ワーク把持動作の高速化を実現することのできるハンド装置を提供すること。
【解決手段】ロボットアーム２００のハンド４５０に位置検出装置１０を付加して位置検出機能付きのハンド装置４００を構成する。位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに向けて位置検出光Ｌ２を出射する複数の発光素子１２を備えた位置検出用光源部１１を有しており、検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する。また、検出領域１０Ｒで反射した位置検出光Ｌ３は光検出器３０で受光され、その受光結果に基づいて、位置検出部５０は、ワークＯｂとハンド４５０との相対位置を検出する。
【解決手段】ロボットアーム２００のハンド４５０に位置検出装置１０を付加して位置検出機能付きのハンド装置４００を構成する。位置検出装置１０は、検出領域１０Ｒに向けて位置検出光Ｌ２を出射する複数の発光素子１２を備えた位置検出用光源部１１を有しており、検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する。また、検出領域１０Ｒで反射した位置検出光Ｌ３は光検出器３０で受光され、その受光結果に基づいて、位置検出部５０は、ワークＯｂとハンド４５０との相対位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するハンドを備えたハンド装置に関するものである。さらに詳しくは、把持しようとするワークの位置検出技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数値制御工作機械などに対してワークの供給および取り出しには、いわゆるロボットハンドと称せられるハンド装置が用いられており、かかるハンド装置では、所定個所に位置するワークに向けてハンド部を移動させた後、フィンガーを駆動してワークを把持する。ここで、ハンド部には圧力センサーが設けられており、ワークを把持した際の圧力変化を検出する構成が採用されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２５８８１号公報
【特許文献１】特開２００９−１２５８８４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、圧力センサーによってワークによる把持を監視する構成の場合、ハンド部がワークに接触して初めてワークの存在を検出することができる。このため、壊れやすいワークや非常に柔らかいワークを把持する際にはフィンガーを極めて低速で駆動する必要があるため、ワークの把持動作が非常に遅いという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、比較的簡素な構成でワークとハンド部との相対位置を検出することにより、ワーク把持動作の高速化を実現することのできるハンド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、ワークを把持するハンドと、該ハンドを制御するハンド駆動部と、前記ハンドから所定の距離内に設定された検出領域内のワークの位置を検出する位置検出装置と、を有するハンド装置であって、前記位置検出装置は、前記検出領域に位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源部と、前記ハンドに設けられ、前記位置検出光が前記ワークに向けて出射された後、当該ワークにより反射した前記位置検出光を検出する光検出器と、前記光検出器の受光結果に基づいて前記ワークの位置を検出する位置検出部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、位置検出用光源部から検出領域に向けて赤外光からなる位置検出光を出射し、検出領域でワークにより反射した位置検出光を光検出器によって検出する。ここで、位置検出用光源部から出射された位置検出光は、検出領域に強度分布を形成するため、検出領域内における位置と位置検出光の強度との関係を予め把握しておけば、位置検出部は、光検出器の受光結果に基づいてワークの位置を検出することができる。従って、ハンドがワークに接触する前にワークとハンドとの相対位置を予め検出することができる。それ故、ハンドをワークに高速で接近させることができ、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。また、ハンドとワークとの相対位置を高い精度で監視することができるので、壊れやすいワークや非常に柔らかいワークであっても、確実にワークを把持することができる。さらに、位置検出光の強度分布を利用するため、位置検出用光源部に用いる光源の数等が少なくて済むなど、位置検出装置は簡素な構成で済むという利点がある。
【０００８】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、第１方向において強度が変化する第１座標検出用強度分布と、前記第１方向に対して交差する第２方向において強度が変化する第２座標検出用強度分布と、を形成することが好ましい。このように構成すると、検出領域内のワークの二次元座標を検出することができる。
【０００９】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記第１座標検出用強度分布として、前記第１方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第１座標検出用第１強度分布と、該第１座標検出用第１強度分布とは逆方向に強度が単調減少する第１座標検出用第２強度分布と、を形成し、前記第２座標検出用強度分布として、前記第２方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第２座標検出用第１強度分布と、該第２座標検出用第１強度分布とは逆方向に強度が単調減少する第２座標検出用第２強度分布と、を形成することが好ましい。このように構成すると、ワークの第１方向の座標および第２方向の座標を正確に検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向において強度が変化する第３座標検出用強度分布を形成することが好ましい。このように構成すると、検出領域内のワークの三次元座標を検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記位置検出用光源部は、複数の発光素子と、該複数の発光素子を制御して前記強度分布を形成する光源駆動部と、を備えていることが好ましい。すなわち、複数の発光素子における点灯パターンを制御して強度分布を形成することが好ましい。このように構成すると、位置検出用光源部の構成の簡素化を図ることができる。
【００１２】
本発明において、前記ハンドは、複数本のフィンガーと、該複数本のフィンガーの根元部分を保持するフィンガー保持体と、を備え、前記位置検出用光源部は、前記フィンガー保持体に設けられている構成を採用することができる。
【００１３】
本発明において、前記ハンドは、複数本のフィンガーを備え、前記位置検出用光源部は、前記フィンガーに設けられている構成を採用することができる。
【００１４】
本発明において、前記位置検出用光源部および前記位置検出部は、複数個所に設けられていることが好ましい。このように構成すると、ワークとハンドとの位置関係が変化したときでも、ワークの位置検出を継続して行なうことができる。
【００１５】
本発明において、前記ハンド駆動部は、前記位置検出装置によるワークの位置検出結果に基づいて前記ハンドをワークに接近させる際、第１速度をもって前記ハンドを前記ワークに向けて移動させる第１動作と、該第１動作の後、前記第１速度より遅い第２速度をもって前記ハンドを前記ワークに向けて移動させる第２動作と、を前記ハンドに行なわせることが好ましい。このように構成すると、ハンドがワークに接近するのに要する時間を短縮することができるので、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。また、ハンドは、ワークに接近した後、低速でワークに接近するので、壊れやすいワークや非常に柔らかいワークであっても、ワークに破損あるいは大きな変形を生じさせることなくワークを確実に把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るハンド装置を備えたロボットアームの説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るロボットアームの電気的構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るハンド装置に設けた位置検出装置の要部の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置において各々の発光素子から検出領域に出射される位置検出光の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置において、発光素子から出射された位置検出光によって座標検出用の強度分布を形成した様子を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置で用いた位置検出の原理を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置での信号処理内容を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るハンド装置を備えたロボットアームの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある。
【００１８】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るハンド装置を備えたロボットアームの説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、ロボットアーム全体の説明図、およびハンド装置の説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るロボットアームの電気的構成を示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るハンド装置に設けた位置検出装置の要部の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、位置検出装置の要部のレイアウト図および位置検出装置の発光素子から位置検出光が出射される様子を示す説明図である。
【００１９】
図１（ａ）に示すロボットアーム２００は、数値制御工作機械などに対してワークや工具の供給および取り出しなど行う装置であり、基台２９０から直立する支柱２２０と、アーム２１０とを備えている。本形態において、アーム２１０は、支柱２２０の先端部に第１関節２６０を介して連結された第１アーム部２３０と、第１アーム部２３０の先端部に第２関節２７０を介して連結された第２アーム部２４０とを備えている。支柱２２０は、基台２９０に対して垂直な軸線Ｙａ周りに回転可能であり、第１アーム部２３０は、支柱２２０の先端部で第１関節２６０によって水平な軸線Ｘａ周りに回転可能であり、第２アーム部２４０は、第１アーム部２３０の先端部で第２関節２７０によって水平な軸線Ｘｂ周りに回転可能である。第２アーム部２４０の先端部にはハンド装置４００のハンド４５０が連結されており、ハンド４５０は、第２アーム部２４０の軸線Ｚａ周りに回転可能である。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ハンド装置４００は、複数のフィンガー４１０を備えたハンド４５０を有しており、ハンド４５０は、複数のフィンガー４１０の根元を保持する円盤状のフィンガー保持体４２０を備えている。本形態において、ハンド４５０は、複数本のフィンガー４１０として、第１フィンガー４１０Ａ、第２フィンガー４１０Ｂ、および第３フィンガー４１０Ｃを備えている。３本のフィンガー４１０はいずれも、フィンガー保持体４２０から軸線Ｚａ方向に延在する第１フィンガー部４１１と、第１フィンガー部４１１の先端部に関節４１３を介して連結された第２フィンガー部４１２とを備えており、第２フィンガー部４１２は、第１フィンガー部４１１の先端部で関節４１３によって第１フィンガー部４１１の軸線方向と交差する軸線Ｚｂ周りに回転可能である。
【００２１】
このように構成したロボットアーム２００において、ワークＯｂを把持する際には、支柱２２０、第１アーム部２３０および第２アーム部２４０が所定方向に回転してハンド４５０をワークＯｂに接近させた後、フィンガー４１０が関節４１３で折れ曲がってワークＯｂを把持する。その際、ハンド４５０が軸線Ｚａ周りに回転してフィンガー４１０の向きを調節することもある。
【００２２】
図２に示すように、ロボットアーム２００にはハンド・アーム駆動部３００（ハンド駆動部）が設けられており、かかるハンド・アーム駆動部３００は、ハンド４５０およびアーム２１０を制御するハンド・アーム制御部３１０と、アーム２１０を駆動するアーム駆動回路３２０、ハンド４５０を駆動するハンド駆動回路３３０と、フィンガー４１０を駆動するフィンガー駆動回路３４０とを備えている。
【００２３】
ハンド・アーム制御部３１０は、予め入力された動作プログラム、および後述する位置検出装置１０での検出結果に基づいて、アーム駆動回路３２０、ハンド駆動回路３３０およびフィンガー駆動回路３４０を制御し、アーム２１０、ハンド４５０およびフィンガー４１０に所定の動作を行なわせる。このように、本形態では、ハンド・アーム駆動部３００、ハンド駆動回路３３０およびフィンガー駆動回路３４０は、ハンド４５０（フィンガー４１０およびフィンガー保持体４２０）とともに、ハンド装置４００を構成している。
【００２４】
（位置検出装置１０の構成）
本形態のロボットアーム２００およびハンド装置４００には位置検出装置１０が設けられており、フィンガー４１０によってワークＯｂを把持する際、予め、位置検出装置１０によってワークＯｂとハンド４５０との相対位置を検出し、その検出結果をハンド・アーム制御部３１０にフィードバックする。かかる位置検出装置１０を構成するにあたって、本形態のハンド装置４００では、ハンド４５０から所定の距離内に位置検出装置１０による検出領域１０Ｒが設定されており、かかる検出領域１０Ｒは、ワークＯｂが配置されている領域周辺に相当する。また、位置検出装置１０は位置検出用光源部１１を備えており、位置検出用光源部１１は、検出領域１０Ｒに向けて位置検出光Ｌ２を出射して検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する。また、位置検出装置１０は、検出領域１０ＲでワークＯｂにより反射した位置検出光Ｌ３を検出する光検出器３０と、光検出器３０の受光結果に基づいてワークＯｂの位置検出を行なう位置検出部５０とを備えており、位置検出装置１０は、位置検出用光源部１１、光検出器３０および位置検出部５０を備えている。
【００２５】
本形態の位置検出装置１０において、位置検出用光源部１１は、位置検出光Ｌ２を出射する複数の発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）と、これらの複数の発光素子１２を駆動する光源駆動部１４とを有しており、本形態において、位置検出用光源部１１（発光素子１２および光源駆動部１４）は、ハンド４５０に設けられている。
【００２６】
より具体的には、図１（ｂ）および図３に示すように、ハンド４５０において手のひらを構成するフィンガー保持体４２０の前面部には複数の発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）が設けられており、その中央には、検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０が設けられている。発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）はＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを発散光として放出する。光検出器３０は、検出領域１０Ｒに受光部３１を向けたフォトダイオードやフォトトランジスター等からなり、本形態において、光検出器３０はフォトダイオードである。
【００２７】
このため、図２に示す光源駆動部１４は、発光素子１２を駆動する光源駆動回路１４０と、光源駆動回路１４０を介して複数の発光素子１２の各々の点灯パターンを制御する光源制御部１４５とを備えている。光源駆動回路１４０は、第１発光素子１２Ａを駆動する第１光源駆動回路１４０ａと、第２発光素子１２Ｂを駆動する第２光源駆動回路１４０ｂと、第３発光素子１２Ｃを駆動する第３光源駆動回路１４０ｃと、第４発光素子１２Ｄを駆動する第４光源駆動回路１４０ｄとを備えている。光源制御部１４５は、第１光源駆動回路１４０ａ、第２光源駆動回路１４０ｂ、第３光源駆動回路１４０ｃおよび第４光源駆動回路１４０ｄの全てを制御する。
【００２８】
光検出器３０には位置検出部５０が電気的に接続されており、光検出器３０での検出結果は位置検出部５０に出力される。位置検出部５０は、増幅器などを備えた信号処理部５５、Ｘ座標検出部５１、Ｙ座標検出部５２、およびＺ座標検出部５３を備えており、光源駆動部１４と位置検出部５０とは連動して動作し、後述する位置検出を行なう。
【００２９】
（位置検出光の強度分布）
図４は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０において各々の発光素子１２から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光の説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０において、発光素子１２から出射された位置検出光によって座標検出用の強度分布を形成した様子を示す説明図である。
【００３０】
図３に示すように、検出領域１０Ｒは例えば四角形であり、ハンド４５０において、４つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）は仮想の四角形の角部分に相当する位置に配置されている。４つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）はいずれも、検出領域１０Ｒ上の異なる位置に中心光軸を向けている。より具体的には、第１発光素子１２Ａは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａに中心光軸Ｌ１２ａを向けており、第２発光素子１２Ｂは、角部分１０Ｒａとは同一の辺の反対側に角部分１０Ｒｂに中心光軸Ｌ１２ｂを向けている。また、第３発光素子１２Ｃは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａに対して対角に位置する角部分１０Ｒｃに中心光軸Ｌ１２ｃを向けており、第４発光素子１２Ｄは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｂに対して対角に位置する角部分１０Ｒｄに中心光軸Ｌ１２ｄを向けている。
【００３１】
なお、本形態の位置検出装置１０では、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２によって検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成してワークＯｂの位置を検出する。このため、検出領域１０Ｒに形成された強度分布の強度レベルは高いことが好ましい。それ故、４つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）の各々には、発光素子１２から放出された位置検出光Ｌ２のうち、検出領域１０Ｒの外側に向かおうとする位置検出光を検出領域１０Ｒ内に導く導光部材（図示せず）などが設けられている。
【００３２】
このように構成した位置検出装置１０では、第１発光素子１２Ａが点灯すると、図４（ａ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａを中心にした強度分布が形成される。また、第２発光素子１２Ｂが点灯すると、図４（ｂ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｂを中心にした強度分布が形成される。また、第３発光素子１２Ｃが点灯すると、図４（ｃ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｃを中心にした強度分布が形成される。また、第４発光素子１２Ｄが点灯すると、図４（ｄ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｄを中心にした強度分布が形成される。
【００３３】
従って、第１発光素子１２Ａおよび第４発光素子１２Ｄが点灯状態にあって他の発光素子１２が消灯状態にあると、図５（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光Ｌ２の強度が直線的に変化し、かつ、Ｙ軸方向では、位置検出光Ｌ２の強度が一定である。これに対して、第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃが点灯状態にあって他の発光素子１２が消灯状態にあると、図５（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光Ｌ２の強度が直線的に変化し、かつ、Ｙ軸方向では、位置検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００３４】
また、第１発光素子１２Ａおよび第２発光素子１２Ｂが点灯状態にあって他の発光素子１２が消灯状態にあると、図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光Ｌ２の強度が直線的に変化し、かつ、Ｘ軸方向では、位置検出光Ｌ２の強度が一定である。これに対して、第３発光素子１２Ｃおよび第４発光素子１２Ｄが点灯状態にあって他の発光素子１２が消灯状態にあると、図５（ｄ）に示すように、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって位置検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって位置検出光Ｌ２の強度が直線的に変化し、かつ、Ｘ軸方向では、位置検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００３５】
さらに、４つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）が全て点灯すると、Ｚ軸方向において、ハンド４５０から検出領域１０Ｒに向かって位置検出光の強度が単調減少するＺ座標検出用強度分布が形成される。
【００３６】
（座標検出の基本原理）
本形態の位置検出装置１０においては、図５を参照して説明した位置検出光の強度分布を利用して、位置検出部５０は、検出領域１０Ｒ内のワークＯｂの位置を検出する。そこで、図６を参照して、光強度分布の構成および座標検出の原理を説明する。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置で用いた位置検出の原理を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、位置検出光のＸ軸方向の強度分布を示す説明図、ワークＯｂで反射した位置検出光の強度を示す説明図、ワークＯｂで反射した位置検出光の強度が等しくなるように位置検出光の強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００３８】
本形態の位置検出装置１０においては、位置検出用光源部１１から位置検出光Ｌ２を出射すると、図４および図５を参照して説明したように、位置検出用光源部１１の発光素子１２からの距離やその中心光軸の位置によって検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布が形成される。例えば、Ｘ座標を検出する際には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。好ましくは、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出領域１０ＲにワークＯｂが配置されると、ワークＯｂにより位置検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。ここで、Ｘ座標検出用第１期間に形成するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２期間に形成するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを予め、設定した分布としておけば、以下の方法等により、Ｘ座標検出部５１は、光検出器３０での検出結果に基づいて、ワークＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００３９】
例えば、第１の方法では、図６（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａと、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとの差を利用する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂは予め、設定した分布になっているので、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとの差も予め、設定した関数になっている。従って、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとの差を求めれば、ワークＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの差を求める際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。なお、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの比に基づいてワークＯｂのＸ座標を検出することもできる
【００４０】
次に、第２の方法では、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいてワークＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図６（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座標に対して直線的に変化する場合に適用できる。
【００４１】
まず、図６（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、ワークＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００４２】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、図６（ｃ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差等により、ワークＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００４３】
次に、第３の方法でも、第２の方法と同様、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいてワークＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図６（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座標に対して直線的に変化する場合に適用できる。
【００４４】
まず、図６（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、ワークＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００４５】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、例えば、検出値が低い期間の方、あるいは検出値が高い期間の方の発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。図６（ｃ）に示す例では、例えば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量を調整量ΔＬＸａ分だけ減少させる。あるいは、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量を調整量ΔＬＸｂ分だけ増大させる。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、制御量を調整した後のＸ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量と、制御量を調整した後のＸ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量との比あるいは差等により、ワークＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００４６】
上記の方法１〜３のいずれを採用する場合でも、同様に、Ｙ座標検出用第１期間において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第１強度分布を形成した後、Ｙ座標検出用第２期間において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第２強度分布を形成すれば、ワークＯｂのＹ座標を検出することができる。また、Ｚ座標検出期間において、Ｚ軸方向の強度分布を形成し、ワークＯｂで反射した位置検出光Ｌ３を検出すれば、Ｚ座標検出部５３は、ワークＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００４７】
上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいてワークＯｂの検出領域１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部５０としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、図７に示すように、論理回路等のハードウェアを用いた信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。
【００４８】
（位置検出部５０の構成例）
図７は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０での信号処理内容を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０の位置検出部５０の説明図、および位置検出部５０の発光強度補償指令部での処理内容を示す説明図である。ここに示す位置検出部５０は、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいてワークＯｂのＸ座標を検出する方法である。なお、Ｘ座標およびＹ座標を検出するための構成は同様であるため、以下の説明ではＸ座標を求める場合のみを説明する。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、本形態の位置検出装置１０において、光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間では可変抵抗１１１を介して第１発光素子１２Ａおよび第４発光素子１２Ｄに所定電流値の駆動パルスを印加し、Ｘ座標検出用第２期間では可変抵抗１１２および反転回路１１３を介して第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃに所定電流値の駆動パルスを印加するものとして表される。従って、光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間とＸ座標検出用第２期間とでは、一方の発光素子（第１発光素子１２Ａおよび第４発光素子１２Ｄ）と、他方の発光素子（第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃ）とに対して逆相の駆動パルスを印加することになる。そして、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の位置検出光Ｌ２がワークＯｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光されるとともに、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の位置検出光Ｌ２がワークＯｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光される。光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０には、１ｋΩ程度の抵抗３０ｒが直列に電気的接続されており、それらの両端にはバイアス電圧Ｖｂが印加されている。
【００５０】
かかる光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１には、位置検出部５０が電気的に接続されている。光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ30／（Ｖ30＋抵抗３０ｒの抵抗値）
Ｖ30：光検出器３０の等価抵抗
で表される。従って、環境光が光検出器３０に入射しない場合と、環境光が光検出器３０に入射している場合とを比較すると、環境光が光検出器３０に入射している場合には、検出信号Ｖｃのレベルおよび振幅が大きくなる。
【００５１】
位置検出部５０は概ね、位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。
【００５２】
位置検出用信号抽出回路１９０は、１ｎＦ程度のキャパシタからなるフィルター１９２を備えており、かかるフィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された信号から直流成分を除去するハイパスフィルターとして機能する。このため、フィルター１９２によって、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃからは、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０による位置検出光Ｌ２の位置検出信号Ｖｄが抽出される。すなわち、位置検出光Ｌ２は変調されているのに対して、環境光はある期間内において強度が一定であると見なすことができるので、環境光に起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９２によって除去される。
【００５３】
また、位置検出用信号抽出回路１９０は、フィルター１９２の後段に、２２０ｋΩ程度の帰還抵抗１９４を備えた加算回路１９３を有しており、フィルター１９２によって抽出された位置検出信号Ｖｄは、バイアス電圧Ｖｂの１／２倍の電圧Ｖ／２に重畳された位置検出信号Ｖｓとして位置検出用信号分離回路１７０に出力される。
【００５４】
位置検出用信号分離回路１７０は、Ｘ座標検出用第１期間において発光素子１２に印加される駆動パルスに同期してスイッチング動作を行なうスイッチ１７１と、比較器１７２と、比較器１７２の入力線に各々、電気的接続されたキャパシタ１７３とを備えている。このため、位置検出信号Ｖｓが位置検出用信号分離回路１７０に入力されると、位置検出用信号分離回路１７０から発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが交互に出力される。
【００５５】
発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図７（ｂ）に示す処理を行ない、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように光源駆動回路１４０に制御信号Ｖｆを出力する。すなわち、発光強度補償指令回路１８０は、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、現状の駆動条件を維持させる。これに対して、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１１の抵抗値を下げさせてＸ座標検出用第１期間での発光素子１２からの出射光量を高める。また、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１２の抵抗値を下げさせてＸ座標検出用第２期間の出射光量を高める。
【００５６】
このようにして、位置検出装置１０では位置検出部５０の発光強度補償指令回路１８０によって、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間での光検出器３０による検出量が同一となるように、発光素子１２の制御量（電流量）を制御する。従って、発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるような発光素子１２に対する制御量に関する情報が存在するので、かかる情報を位置検出信号ＶｇとしてＸ座標検出部５１に出力すれば、Ｘ座標検出部５１は、検出領域１０ＲにおけるワークＯｂのＸ座標を得ることができる。また、同様な原理を利用すれば、検出領域１０ＲにおけるワークＯｂのＹ座標を得ることができる。
【００５７】
また、本形態では、位置検出用信号抽出回路１９０において、フィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃから、環境光に起因する直流成分を除去して位置検出信号Ｖｄを抽出する。このため、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃに環境光の赤外成分に起因する信号成分が含まれている場合でも、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。
【００５８】
（ワーク把持動作）
本形態のロボットアーム２００およびハンド装置４００において、フィンガー４１０によってワークＯｂを把持する際、予め、位置検出装置１０によってワークＯｂとハンド４５０との相対位置を検出し、その検出結果をハンド・アーム制御部３１０にフィードバックする。そして、ハンド・アーム制御部３１０は、予め入力された動作プログラム、および位置検出装置１０での検出結果に基づいて、アーム駆動回路３２０およびハンド駆動回路３３０を制御し、ハンド４５０をワークＯｂに接近させる。
【００５９】
次に、ハンド・アーム制御部３１０は、予め入力された動作プログラム、および位置検出装置１０での検出結果に基づいて、フィンガー駆動回路３４０を制御し、フィンガー４１０をワークＯｂに接近させる第１動作を行なった後、フィンガー４１０がワークＯｂに接触するまで接近させた後、ワークＯｂを保持する第２動作を行わせる。その際、ハンド・アーム制御部３１０は、第１動作の際にはフィンガー４１０をワークＯｂに高速の第１速度で接近させる。次に、ハンド・アーム制御部３１０は、フィンガー４１０がワークＯｂに接触するまでは第１動作よりも低速の第２速度で接近させ、フィンガー４１０がワークＯｂを保持するようにフィンガー４１０をワークＯｂに圧接させる際も低速の第２速度でフィンガー４１０を移動させる。かかる動作の間も、位置検出装置１０では、ワークＯｂの位置検出が行なわれ、位置検出結果は、ハンド・アーム制御部３１０にフィードバックされる。
【００６０】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のハンド装置４００およびロボットアーム２００では、位置検出用光源部１１から検出領域１０Ｒに向けて赤外光からなる位置検出光Ｌ２を出射し、検出領域１０ＲでワークＯｂにより反射した位置検出光Ｌ３を光検出器３０によって検出する。ここで、位置検出用光源部１１から出射された位置検出光Ｌ２は、検出領域１０Ｒに強度分布を形成するため、検出領域１０Ｒ内における位置と位置検出光Ｌ２の強度との関係を予め把握しておけば、位置検出部５０は、光検出器３０の受光結果に基づいてワークＯｂの位置を検出することができる。従って、ハンド４５０がワークＯｂに接触する前にワークＯｂとハンド４５０との相対位置を予め検出することができる。それ故、フィンガー４１０をワークＯｂに高速で接近させることができ、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。
【００６１】
また、フィンガー４１０とワークＯｂとの相対位置を高い精度で監視することができるので、壊れやすいワークＯｂや非常に柔らかいワークＯｂであっても、ワークＯｂに破損あるいは大きな変形を生じさせることなくワークＯｂを把持することができる。すなわち、壊れやすいワークＯｂを把持する場合には、フィンガー４１０の接触圧を適正に設定することができ、柔らかいワークＯｂを把持する場合には、ワークＯｂに対するフィンガー４１０の沈み込み量を適正に設定することができる。
【００６２】
さらに、位置検出光Ｌ２の強度分布を利用するため、位置検出用光源部１１に用いる光源の数等が少なくてよい。また、高価な撮像素子を用いる必要がないとともに、複雑で処理に時間を要する画像処理も必要ない。それ故、位置検出装置１０は簡素な構成で済むという利点がある。特に本形態においては、４つの発光素子１２と、４つの発光素子１２を制御して強度分布を形成する光源駆動部１４とを備え、４つの発光素子１２における点灯パターンを制御して強度分布を形成する。このため、位置検出用光源部１１の構成の簡素化を図ることができる。
【００６３】
また、位置検出用光源部１１は、強度分布として、Ｘ軸方向（第１方向）で強度が変化するＸ座標検出用強度分布（第１座標検出用強度分布）と、Ｙ軸方向（第２方向）で強度が変化するＸ座標検出用強度分布（第２座標検出用強度分布）とを異なるタイミングで形成するため、検出領域１０Ｒ内におけるワークＯｂの二次元座標を検出することができる。しかも、位置検出用光源部１１は、Ｘ座標検出用強度分布として互いに逆方向のＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成し、Ｙ座標検出用強度分布として互いに逆方向のＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＹａとＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを形成する。従って、検出領域１０Ｒ内におけるワークＯｂの二次元座標を正確に検出することができる。さらに、位置検出用光源部１１は、強度分布として、Ｚ軸方向（第３方向）で強度が変化するＺ座標検出用強度分布（第３座標検出用強度分布）を形成することができるので、ワークＯｂの三次元座標を検出することもできる。
【００６４】
また、アーム・ハンド駆動部３００は、位置検出装置１０によるワークＯｂの位置検出結果に基づいてハンド４５０をワークＯｂに接近させる際、高速度の第１速度をもってフィンガー４１０をワークＯｂに向けて移動させる第１動作と、第１速度より遅い第２速度をもってフィンガー４１０をワークＯｂに向けて移動させる第２動作とをハンド４５０に行なわせる。このため、フィンガー４１０がワークＯｂに接近するのに要する時間を短縮することができるので、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。また、フィンガー４１０は、ワークＯｂに接近した後、低速でワークＯｂに接近するので、壊れやすいワークＯｂや非常に柔らかいワークＯｂであっても、ワークＯｂに破損あるいは大きな変形を生じさせることなくワークＯｂを確実に把持することができる。
【００６５】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係るハンド装置４００を備えたロボットアーム２００の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
【００６６】
上記実施の形態１では、ハンド４５０の１箇所（フィンガー保持体４２０）に位置検出装置１０の位置検出用光源部１１および光検出器３０を設けたが、以下に説明するように、ハンド４５０の複数箇所に位置検出用光源部１１および光検出器３０を設けてもよい。すなわち、本形態では、図８に示すように、ハンド装置４００の３つのフィンガー４１０の各々において、ワークＯｂを保持する先端部の内側に位置検出装置１０の位置検出用光源部１１および光検出器３０を設けてある。
【００６７】
かかる構成のハンド装置４００では、３つのフィンガー４１０に設けた位置検出用光源部１１が順次、検出領域１０Ｒに向けて位置検出光Ｌ２を出射する。すなわち、本形態でも、実施の形態１と同様、位置検出用光源部１１は、図３を参照して説明したように、複数の発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）を備えており、複数の発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）は順次、位置検出光Ｌ２を出射して検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する。
【００６８】
このように構成すると、３つのフィンガー４１０の各々とワークＯｂとの相対的な位置関係を高い精度で検出することができるので、壊れやすいワークＯｂや非常に柔らかいワークＯｂであっても、ワークＯｂに破損あるいは大きな変形を生じさせることなくワークＯｂを確実に把持することができる。また、ハンド４５０の複数箇所に位置検出用光源部１１および光検出器３０を設けてあるため、ハンド４５０の姿勢やフィンガー４１０の位置にかかわらず、フィンガー４１０とワークＯｂとの相対的な位置関係を検出することができるという利点がある。
【００６９】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、複数の発光素子１２の点灯・消灯によって位置検出光Ｌ２の強度分布を異なる方向に形成したが、さらに、複数の発光素子１２の発光強度のバランスを組み合わせて、位置検出光Ｌ２の強度分布を形成してもよい。
【００７０】
また、フィンガー４１０においてワークＯｂと接する先端部分には弾性部材を設けてもよく、かかる構成を実施の形態２に適用する場合には、透光性の弾性部材を用いればよい。
【００７１】
また、外光の影響を相殺することを目的に光検出器３０に向けて一定強度の参照光を出射する参照光用発光素子を設け、参照光用発光素子から光検出器３０に入射した光の強度を基準にして、位置検出の際の光検出器３０が受光した強度を補正してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源部、１２・・発光素子、３０・・光検出器、５０・・位置検出部、２１０・・アーム、２００・・ロボットアーム、４００・・ハンド装置、４１０・・フィンガー、４２０・・フィンガー保持体、Ｏｂ・・ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを把持するハンドを備えたハンド装置に関するものである。さらに詳しくは、把持しようとするワークの位置検出技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数値制御工作機械などに対してワークの供給および取り出しには、いわゆるロボットハンドと称せられるハンド装置が用いられており、かかるハンド装置では、所定個所に位置するワークに向けてハンド部を移動させた後、フィンガーを駆動してワークを把持する。ここで、ハンド部には圧力センサーが設けられており、ワークを把持した際の圧力変化を検出する構成が採用されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２５８８１号公報
【特許文献１】特開２００９−１２５８８４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、圧力センサーによってワークによる把持を監視する構成の場合、ハンド部がワークに接触して初めてワークの存在を検出することができる。このため、壊れやすいワークや非常に柔らかいワークを把持する際にはフィンガーを極めて低速で駆動する必要があるため、ワークの把持動作が非常に遅いという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、比較的簡素な構成でワークとハンド部との相対位置を検出することにより、ワーク把持動作の高速化を実現することのできるハンド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、ワークを把持するハンドと、該ハンドを制御するハンド駆動部と、前記ハンドから所定の距離内に設定された検出領域内のワークの位置を検出する位置検出装置と、を有するハンド装置であって、前記位置検出装置は、前記検出領域に位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源部と、前記ハンドに設けられ、前記位置検出光が前記ワークに向けて出射された後、当該ワークにより反射した前記位置検出光を検出する光検出器と、前記光検出器の受光結果に基づいて前記ワークの位置を検出する位置検出部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、位置検出用光源部から検出領域に向けて赤外光からなる位置検出光を出射し、検出領域でワークにより反射した位置検出光を光検出器によって検出する。ここで、位置検出用光源部から出射された位置検出光は、検出領域に強度分布を形成するため、検出領域内における位置と位置検出光の強度との関係を予め把握しておけば、位置検出部は、光検出器の受光結果に基づいてワークの位置を検出することができる。従って、ハンドがワークに接触する前にワークとハンドとの相対位置を予め検出することができる。それ故、ハンドをワークに高速で接近させることができ、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。また、ハンドとワークとの相対位置を高い精度で監視することができるので、壊れやすいワークや非常に柔らかいワークであっても、確実にワークを把持することができる。さらに、位置検出光の強度分布を利用するため、位置検出用光源部に用いる光源の数等が少なくて済むなど、位置検出装置は簡素な構成で済むという利点がある。
【０００８】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、第１方向において強度が変化する第１座標検出用強度分布と、前記第１方向に対して交差する第２方向において強度が変化する第２座標検出用強度分布と、を形成することが好ましい。このように構成すると、検出領域内のワークの二次元座標を検出することができる。
【０００９】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記第１座標検出用強度分布として、前記第１方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第１座標検出用第１強度分布と、該第１座標検出用第１強度分布とは逆方向に強度が単調減少する第１座標検出用第２強度分布と、を形成し、前記第２座標検出用強度分布として、前記第２方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第２座標検出用第１強度分布と、該第２座標検出用第１強度分布とは逆方向に強度が単調減少する第２座標検出用第２強度分布と、を形成することが好ましい。このように構成すると、ワークの第１方向の座標および第２方向の座標を正確に検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向において強度が変化する第３座標検出用強度分布を形成することが好ましい。このように構成すると、検出領域内のワークの三次元座標を検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記位置検出用光源部は、複数の発光素子と、該複数の発光素子を制御して前記強度分布を形成する光源駆動部と、を備えていることが好ましい。すなわち、複数の発光素子における点灯パターンを制御して強度分布を形成することが好ましい。このように構成すると、位置検出用光源部の構成の簡素化を図ることができる。
【００１２】
本発明において、前記ハンドは、複数本のフィンガーと、該複数本のフィンガーの根元部分を保持するフィンガー保持体と、を備え、前記位置検出用光源部は、前記フィンガー保持体に設けられている構成を採用することができる。
【００１３】
本発明において、前記ハンドは、複数本のフィンガーを備え、前記位置検出用光源部は、前記フィンガーに設けられている構成を採用することができる。
【００１４】
本発明において、前記位置検出用光源部および前記位置検出部は、複数個所に設けられていることが好ましい。このように構成すると、ワークとハンドとの位置関係が変化したときでも、ワークの位置検出を継続して行なうことができる。
【００１５】
本発明において、前記ハンド駆動部は、前記位置検出装置によるワークの位置検出結果に基づいて前記ハンドをワークに接近させる際、第１速度をもって前記ハンドを前記ワークに向けて移動させる第１動作と、該第１動作の後、前記第１速度より遅い第２速度をもって前記ハンドを前記ワークに向けて移動させる第２動作と、を前記ハンドに行なわせることが好ましい。このように構成すると、ハンドがワークに接近するのに要する時間を短縮することができるので、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。また、ハンドは、ワークに接近した後、低速でワークに接近するので、壊れやすいワークや非常に柔らかいワークであっても、ワークに破損あるいは大きな変形を生じさせることなくワークを確実に把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るハンド装置を備えたロボットアームの説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るロボットアームの電気的構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るハンド装置に設けた位置検出装置の要部の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置において各々の発光素子から検出領域に出射される位置検出光の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置において、発光素子から出射された位置検出光によって座標検出用の強度分布を形成した様子を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置で用いた位置検出の原理を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る位置検出装置での信号処理内容を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るハンド装置を備えたロボットアームの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある。
【００１８】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るハンド装置を備えたロボットアームの説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、ロボットアーム全体の説明図、およびハンド装置の説明図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るロボットアームの電気的構成を示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るハンド装置に設けた位置検出装置の要部の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、位置検出装置の要部のレイアウト図および位置検出装置の発光素子から位置検出光が出射される様子を示す説明図である。
【００１９】
図１（ａ）に示すロボットアーム２００は、数値制御工作機械などに対してワークや工具の供給および取り出しなど行う装置であり、基台２９０から直立する支柱２２０と、アーム２１０とを備えている。本形態において、アーム２１０は、支柱２２０の先端部に第１関節２６０を介して連結された第１アーム部２３０と、第１アーム部２３０の先端部に第２関節２７０を介して連結された第２アーム部２４０とを備えている。支柱２２０は、基台２９０に対して垂直な軸線Ｙａ周りに回転可能であり、第１アーム部２３０は、支柱２２０の先端部で第１関節２６０によって水平な軸線Ｘａ周りに回転可能であり、第２アーム部２４０は、第１アーム部２３０の先端部で第２関節２７０によって水平な軸線Ｘｂ周りに回転可能である。第２アーム部２４０の先端部にはハンド装置４００のハンド４５０が連結されており、ハンド４５０は、第２アーム部２４０の軸線Ｚａ周りに回転可能である。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ハンド装置４００は、複数のフィンガー４１０を備えたハンド４５０を有しており、ハンド４５０は、複数のフィンガー４１０の根元を保持する円盤状のフィンガー保持体４２０を備えている。本形態において、ハンド４５０は、複数本のフィンガー４１０として、第１フィンガー４１０Ａ、第２フィンガー４１０Ｂ、および第３フィンガー４１０Ｃを備えている。３本のフィンガー４１０はいずれも、フィンガー保持体４２０から軸線Ｚａ方向に延在する第１フィンガー部４１１と、第１フィンガー部４１１の先端部に関節４１３を介して連結された第２フィンガー部４１２とを備えており、第２フィンガー部４１２は、第１フィンガー部４１１の先端部で関節４１３によって第１フィンガー部４１１の軸線方向と交差する軸線Ｚｂ周りに回転可能である。
【００２１】
このように構成したロボットアーム２００において、ワークＯｂを把持する際には、支柱２２０、第１アーム部２３０および第２アーム部２４０が所定方向に回転してハンド４５０をワークＯｂに接近させた後、フィンガー４１０が関節４１３で折れ曲がってワークＯｂを把持する。その際、ハンド４５０が軸線Ｚａ周りに回転してフィンガー４１０の向きを調節することもある。
【００２２】
図２に示すように、ロボットアーム２００にはハンド・アーム駆動部３００（ハンド駆動部）が設けられており、かかるハンド・アーム駆動部３００は、ハンド４５０およびアーム２１０を制御するハンド・アーム制御部３１０と、アーム２１０を駆動するアーム駆動回路３２０、ハンド４５０を駆動するハンド駆動回路３３０と、フィンガー４１０を駆動するフィンガー駆動回路３４０とを備えている。
【００２３】
ハンド・アーム制御部３１０は、予め入力された動作プログラム、および後述する位置検出装置１０での検出結果に基づいて、アーム駆動回路３２０、ハンド駆動回路３３０およびフィンガー駆動回路３４０を制御し、アーム２１０、ハンド４５０およびフィンガー４１０に所定の動作を行なわせる。このように、本形態では、ハンド・アーム駆動部３００、ハンド駆動回路３３０およびフィンガー駆動回路３４０は、ハンド４５０（フィンガー４１０およびフィンガー保持体４２０）とともに、ハンド装置４００を構成している。
【００２４】
（位置検出装置１０の構成）
本形態のロボットアーム２００およびハンド装置４００には位置検出装置１０が設けられており、フィンガー４１０によってワークＯｂを把持する際、予め、位置検出装置１０によってワークＯｂとハンド４５０との相対位置を検出し、その検出結果をハンド・アーム制御部３１０にフィードバックする。かかる位置検出装置１０を構成するにあたって、本形態のハンド装置４００では、ハンド４５０から所定の距離内に位置検出装置１０による検出領域１０Ｒが設定されており、かかる検出領域１０Ｒは、ワークＯｂが配置されている領域周辺に相当する。また、位置検出装置１０は位置検出用光源部１１を備えており、位置検出用光源部１１は、検出領域１０Ｒに向けて位置検出光Ｌ２を出射して検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する。また、位置検出装置１０は、検出領域１０ＲでワークＯｂにより反射した位置検出光Ｌ３を検出する光検出器３０と、光検出器３０の受光結果に基づいてワークＯｂの位置検出を行なう位置検出部５０とを備えており、位置検出装置１０は、位置検出用光源部１１、光検出器３０および位置検出部５０を備えている。
【００２５】
本形態の位置検出装置１０において、位置検出用光源部１１は、位置検出光Ｌ２を出射する複数の発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）と、これらの複数の発光素子１２を駆動する光源駆動部１４とを有しており、本形態において、位置検出用光源部１１（発光素子１２および光源駆動部１４）は、ハンド４５０に設けられている。
【００２６】
より具体的には、図１（ｂ）および図３に示すように、ハンド４５０において手のひらを構成するフィンガー保持体４２０の前面部には複数の発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）が設けられており、その中央には、検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０が設けられている。発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）はＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを発散光として放出する。光検出器３０は、検出領域１０Ｒに受光部３１を向けたフォトダイオードやフォトトランジスター等からなり、本形態において、光検出器３０はフォトダイオードである。
【００２７】
このため、図２に示す光源駆動部１４は、発光素子１２を駆動する光源駆動回路１４０と、光源駆動回路１４０を介して複数の発光素子１２の各々の点灯パターンを制御する光源制御部１４５とを備えている。光源駆動回路１４０は、第１発光素子１２Ａを駆動する第１光源駆動回路１４０ａと、第２発光素子１２Ｂを駆動する第２光源駆動回路１４０ｂと、第３発光素子１２Ｃを駆動する第３光源駆動回路１４０ｃと、第４発光素子１２Ｄを駆動する第４光源駆動回路１４０ｄとを備えている。光源制御部１４５は、第１光源駆動回路１４０ａ、第２光源駆動回路１４０ｂ、第３光源駆動回路１４０ｃおよび第４光源駆動回路１４０ｄの全てを制御する。
【００２８】
光検出器３０には位置検出部５０が電気的に接続されており、光検出器３０での検出結果は位置検出部５０に出力される。位置検出部５０は、増幅器などを備えた信号処理部５５、Ｘ座標検出部５１、Ｙ座標検出部５２、およびＺ座標検出部５３を備えており、光源駆動部１４と位置検出部５０とは連動して動作し、後述する位置検出を行なう。
【００２９】
（位置検出光の強度分布）
図４は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０において各々の発光素子１２から検出領域１０Ｒに出射される位置検出光の説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０において、発光素子１２から出射された位置検出光によって座標検出用の強度分布を形成した様子を示す説明図である。
【００３０】
図３に示すように、検出領域１０Ｒは例えば四角形であり、ハンド４５０において、４つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）は仮想の四角形の角部分に相当する位置に配置されている。４つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）はいずれも、検出領域１０Ｒ上の異なる位置に中心光軸を向けている。より具体的には、第１発光素子１２Ａは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａに中心光軸Ｌ１２ａを向けており、第２発光素子１２Ｂは、角部分１０Ｒａとは同一の辺の反対側に角部分１０Ｒｂに中心光軸Ｌ１２ｂを向けている。また、第３発光素子１２Ｃは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａに対して対角に位置する角部分１０Ｒｃに中心光軸Ｌ１２ｃを向けており、第４発光素子１２Ｄは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｂに対して対角に位置する角部分１０Ｒｄに中心光軸Ｌ１２ｄを向けている。
【００３１】
なお、本形態の位置検出装置１０では、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２によって検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成してワークＯｂの位置を検出する。このため、検出領域１０Ｒに形成された強度分布の強度レベルは高いことが好ましい。それ故、４つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）の各々には、発光素子１２から放出された位置検出光Ｌ２のうち、検出領域１０Ｒの外側に向かおうとする位置検出光を検出領域１０Ｒ内に導く導光部材（図示せず）などが設けられている。
【００３２】
このように構成した位置検出装置１０では、第１発光素子１２Ａが点灯すると、図４（ａ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａを中心にした強度分布が形成される。また、第２発光素子１２Ｂが点灯すると、図４（ｂ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｂを中心にした強度分布が形成される。また、第３発光素子１２Ｃが点灯すると、図４（ｃ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｃを中心にした強度分布が形成される。また、第４発光素子１２Ｄが点灯すると、図４（ｄ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｄを中心にした強度分布が形成される。
【００３３】
従って、第１発光素子１２Ａおよび第４発光素子１２Ｄが点灯状態にあって他の発光素子１２が消灯状態にあると、図５（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光Ｌ２の強度が直線的に変化し、かつ、Ｙ軸方向では、位置検出光Ｌ２の強度が一定である。これに対して、第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃが点灯状態にあって他の発光素子１２が消灯状態にあると、図５（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光Ｌ２の強度が直線的に変化し、かつ、Ｙ軸方向では、位置検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００３４】
また、第１発光素子１２Ａおよび第２発光素子１２Ｂが点灯状態にあって他の発光素子１２が消灯状態にあると、図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第１強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光Ｌ２の強度が直線的に変化し、かつ、Ｘ軸方向では、位置検出光Ｌ２の強度が一定である。これに対して、第３発光素子１２Ｃおよび第４発光素子１２Ｄが点灯状態にあって他の発光素子１２が消灯状態にあると、図５（ｄ）に示すように、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって位置検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第２強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって位置検出光Ｌ２の強度が直線的に変化し、かつ、Ｘ軸方向では、位置検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００３５】
さらに、４つの発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）が全て点灯すると、Ｚ軸方向において、ハンド４５０から検出領域１０Ｒに向かって位置検出光の強度が単調減少するＺ座標検出用強度分布が形成される。
【００３６】
（座標検出の基本原理）
本形態の位置検出装置１０においては、図５を参照して説明した位置検出光の強度分布を利用して、位置検出部５０は、検出領域１０Ｒ内のワークＯｂの位置を検出する。そこで、図６を参照して、光強度分布の構成および座標検出の原理を説明する。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置で用いた位置検出の原理を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、位置検出光のＸ軸方向の強度分布を示す説明図、ワークＯｂで反射した位置検出光の強度を示す説明図、ワークＯｂで反射した位置検出光の強度が等しくなるように位置検出光の強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００３８】
本形態の位置検出装置１０においては、位置検出用光源部１１から位置検出光Ｌ２を出射すると、図４および図５を参照して説明したように、位置検出用光源部１１の発光素子１２からの距離やその中心光軸の位置によって検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布が形成される。例えば、Ｘ座標を検出する際には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。好ましくは、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出領域１０ＲにワークＯｂが配置されると、ワークＯｂにより位置検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。ここで、Ｘ座標検出用第１期間に形成するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２期間に形成するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを予め、設定した分布としておけば、以下の方法等により、Ｘ座標検出部５１は、光検出器３０での検出結果に基づいて、ワークＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００３９】
例えば、第１の方法では、図６（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａと、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとの差を利用する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂは予め、設定した分布になっているので、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとの差も予め、設定した関数になっている。従って、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとの差を求めれば、ワークＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの差を求める際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。なお、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの比に基づいてワークＯｂのＸ座標を検出することもできる
【００４０】
次に、第２の方法では、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいてワークＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図６（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座標に対して直線的に変化する場合に適用できる。
【００４１】
まず、図６（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、ワークＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００４２】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、図６（ｃ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差等により、ワークＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００４３】
次に、第３の方法でも、第２の方法と同様、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいてワークＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図６（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座標に対して直線的に変化する場合に適用できる。
【００４４】
まず、図６（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、ワークＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００４５】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、例えば、検出値が低い期間の方、あるいは検出値が高い期間の方の発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。図６（ｃ）に示す例では、例えば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量を調整量ΔＬＸａ分だけ減少させる。あるいは、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量を調整量ΔＬＸｂ分だけ増大させる。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、制御量を調整した後のＸ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量と、制御量を調整した後のＸ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量との比あるいは差等により、ワークＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００４６】
上記の方法１〜３のいずれを採用する場合でも、同様に、Ｙ座標検出用第１期間において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第１強度分布を形成した後、Ｙ座標検出用第２期間において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第２強度分布を形成すれば、ワークＯｂのＹ座標を検出することができる。また、Ｚ座標検出期間において、Ｚ軸方向の強度分布を形成し、ワークＯｂで反射した位置検出光Ｌ３を検出すれば、Ｚ座標検出部５３は、ワークＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００４７】
上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいてワークＯｂの検出領域１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部５０としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、図７に示すように、論理回路等のハードウェアを用いた信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。
【００４８】
（位置検出部５０の構成例）
図７は、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０での信号処理内容を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る位置検出装置１０の位置検出部５０の説明図、および位置検出部５０の発光強度補償指令部での処理内容を示す説明図である。ここに示す位置検出部５０は、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいてワークＯｂのＸ座標を検出する方法である。なお、Ｘ座標およびＹ座標を検出するための構成は同様であるため、以下の説明ではＸ座標を求める場合のみを説明する。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、本形態の位置検出装置１０において、光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間では可変抵抗１１１を介して第１発光素子１２Ａおよび第４発光素子１２Ｄに所定電流値の駆動パルスを印加し、Ｘ座標検出用第２期間では可変抵抗１１２および反転回路１１３を介して第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃに所定電流値の駆動パルスを印加するものとして表される。従って、光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間とＸ座標検出用第２期間とでは、一方の発光素子（第１発光素子１２Ａおよび第４発光素子１２Ｄ）と、他方の発光素子（第２発光素子１２Ｂおよび第３発光素子１２Ｃ）とに対して逆相の駆動パルスを印加することになる。そして、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の位置検出光Ｌ２がワークＯｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光されるとともに、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の位置検出光Ｌ２がワークＯｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光される。光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０には、１ｋΩ程度の抵抗３０ｒが直列に電気的接続されており、それらの両端にはバイアス電圧Ｖｂが印加されている。
【００５０】
かかる光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１には、位置検出部５０が電気的に接続されている。光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ30／（Ｖ30＋抵抗３０ｒの抵抗値）
Ｖ30：光検出器３０の等価抵抗
で表される。従って、環境光が光検出器３０に入射しない場合と、環境光が光検出器３０に入射している場合とを比較すると、環境光が光検出器３０に入射している場合には、検出信号Ｖｃのレベルおよび振幅が大きくなる。
【００５１】
位置検出部５０は概ね、位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。
【００５２】
位置検出用信号抽出回路１９０は、１ｎＦ程度のキャパシタからなるフィルター１９２を備えており、かかるフィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された信号から直流成分を除去するハイパスフィルターとして機能する。このため、フィルター１９２によって、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃからは、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０による位置検出光Ｌ２の位置検出信号Ｖｄが抽出される。すなわち、位置検出光Ｌ２は変調されているのに対して、環境光はある期間内において強度が一定であると見なすことができるので、環境光に起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９２によって除去される。
【００５３】
また、位置検出用信号抽出回路１９０は、フィルター１９２の後段に、２２０ｋΩ程度の帰還抵抗１９４を備えた加算回路１９３を有しており、フィルター１９２によって抽出された位置検出信号Ｖｄは、バイアス電圧Ｖｂの１／２倍の電圧Ｖ／２に重畳された位置検出信号Ｖｓとして位置検出用信号分離回路１７０に出力される。
【００５４】
位置検出用信号分離回路１７０は、Ｘ座標検出用第１期間において発光素子１２に印加される駆動パルスに同期してスイッチング動作を行なうスイッチ１７１と、比較器１７２と、比較器１７２の入力線に各々、電気的接続されたキャパシタ１７３とを備えている。このため、位置検出信号Ｖｓが位置検出用信号分離回路１７０に入力されると、位置検出用信号分離回路１７０から発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが交互に出力される。
【００５５】
発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図７（ｂ）に示す処理を行ない、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように光源駆動回路１４０に制御信号Ｖｆを出力する。すなわち、発光強度補償指令回路１８０は、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、現状の駆動条件を維持させる。これに対して、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１１の抵抗値を下げさせてＸ座標検出用第１期間での発光素子１２からの出射光量を高める。また、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１２の抵抗値を下げさせてＸ座標検出用第２期間の出射光量を高める。
【００５６】
このようにして、位置検出装置１０では位置検出部５０の発光強度補償指令回路１８０によって、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間での光検出器３０による検出量が同一となるように、発光素子１２の制御量（電流量）を制御する。従って、発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるような発光素子１２に対する制御量に関する情報が存在するので、かかる情報を位置検出信号ＶｇとしてＸ座標検出部５１に出力すれば、Ｘ座標検出部５１は、検出領域１０ＲにおけるワークＯｂのＸ座標を得ることができる。また、同様な原理を利用すれば、検出領域１０ＲにおけるワークＯｂのＹ座標を得ることができる。
【００５７】
また、本形態では、位置検出用信号抽出回路１９０において、フィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃから、環境光に起因する直流成分を除去して位置検出信号Ｖｄを抽出する。このため、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃに環境光の赤外成分に起因する信号成分が含まれている場合でも、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。
【００５８】
（ワーク把持動作）
本形態のロボットアーム２００およびハンド装置４００において、フィンガー４１０によってワークＯｂを把持する際、予め、位置検出装置１０によってワークＯｂとハンド４５０との相対位置を検出し、その検出結果をハンド・アーム制御部３１０にフィードバックする。そして、ハンド・アーム制御部３１０は、予め入力された動作プログラム、および位置検出装置１０での検出結果に基づいて、アーム駆動回路３２０およびハンド駆動回路３３０を制御し、ハンド４５０をワークＯｂに接近させる。
【００５９】
次に、ハンド・アーム制御部３１０は、予め入力された動作プログラム、および位置検出装置１０での検出結果に基づいて、フィンガー駆動回路３４０を制御し、フィンガー４１０をワークＯｂに接近させる第１動作を行なった後、フィンガー４１０がワークＯｂに接触するまで接近させた後、ワークＯｂを保持する第２動作を行わせる。その際、ハンド・アーム制御部３１０は、第１動作の際にはフィンガー４１０をワークＯｂに高速の第１速度で接近させる。次に、ハンド・アーム制御部３１０は、フィンガー４１０がワークＯｂに接触するまでは第１動作よりも低速の第２速度で接近させ、フィンガー４１０がワークＯｂを保持するようにフィンガー４１０をワークＯｂに圧接させる際も低速の第２速度でフィンガー４１０を移動させる。かかる動作の間も、位置検出装置１０では、ワークＯｂの位置検出が行なわれ、位置検出結果は、ハンド・アーム制御部３１０にフィードバックされる。
【００６０】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のハンド装置４００およびロボットアーム２００では、位置検出用光源部１１から検出領域１０Ｒに向けて赤外光からなる位置検出光Ｌ２を出射し、検出領域１０ＲでワークＯｂにより反射した位置検出光Ｌ３を光検出器３０によって検出する。ここで、位置検出用光源部１１から出射された位置検出光Ｌ２は、検出領域１０Ｒに強度分布を形成するため、検出領域１０Ｒ内における位置と位置検出光Ｌ２の強度との関係を予め把握しておけば、位置検出部５０は、光検出器３０の受光結果に基づいてワークＯｂの位置を検出することができる。従って、ハンド４５０がワークＯｂに接触する前にワークＯｂとハンド４５０との相対位置を予め検出することができる。それ故、フィンガー４１０をワークＯｂに高速で接近させることができ、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。
【００６１】
また、フィンガー４１０とワークＯｂとの相対位置を高い精度で監視することができるので、壊れやすいワークＯｂや非常に柔らかいワークＯｂであっても、ワークＯｂに破損あるいは大きな変形を生じさせることなくワークＯｂを把持することができる。すなわち、壊れやすいワークＯｂを把持する場合には、フィンガー４１０の接触圧を適正に設定することができ、柔らかいワークＯｂを把持する場合には、ワークＯｂに対するフィンガー４１０の沈み込み量を適正に設定することができる。
【００６２】
さらに、位置検出光Ｌ２の強度分布を利用するため、位置検出用光源部１１に用いる光源の数等が少なくてよい。また、高価な撮像素子を用いる必要がないとともに、複雑で処理に時間を要する画像処理も必要ない。それ故、位置検出装置１０は簡素な構成で済むという利点がある。特に本形態においては、４つの発光素子１２と、４つの発光素子１２を制御して強度分布を形成する光源駆動部１４とを備え、４つの発光素子１２における点灯パターンを制御して強度分布を形成する。このため、位置検出用光源部１１の構成の簡素化を図ることができる。
【００６３】
また、位置検出用光源部１１は、強度分布として、Ｘ軸方向（第１方向）で強度が変化するＸ座標検出用強度分布（第１座標検出用強度分布）と、Ｙ軸方向（第２方向）で強度が変化するＸ座標検出用強度分布（第２座標検出用強度分布）とを異なるタイミングで形成するため、検出領域１０Ｒ内におけるワークＯｂの二次元座標を検出することができる。しかも、位置検出用光源部１１は、Ｘ座標検出用強度分布として互いに逆方向のＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成し、Ｙ座標検出用強度分布として互いに逆方向のＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＹａとＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを形成する。従って、検出領域１０Ｒ内におけるワークＯｂの二次元座標を正確に検出することができる。さらに、位置検出用光源部１１は、強度分布として、Ｚ軸方向（第３方向）で強度が変化するＺ座標検出用強度分布（第３座標検出用強度分布）を形成することができるので、ワークＯｂの三次元座標を検出することもできる。
【００６４】
また、アーム・ハンド駆動部３００は、位置検出装置１０によるワークＯｂの位置検出結果に基づいてハンド４５０をワークＯｂに接近させる際、高速度の第１速度をもってフィンガー４１０をワークＯｂに向けて移動させる第１動作と、第１速度より遅い第２速度をもってフィンガー４１０をワークＯｂに向けて移動させる第２動作とをハンド４５０に行なわせる。このため、フィンガー４１０がワークＯｂに接近するのに要する時間を短縮することができるので、ワーク把持動作の高速化を実現することができる。また、フィンガー４１０は、ワークＯｂに接近した後、低速でワークＯｂに接近するので、壊れやすいワークＯｂや非常に柔らかいワークＯｂであっても、ワークＯｂに破損あるいは大きな変形を生じさせることなくワークＯｂを確実に把持することができる。
【００６５】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係るハンド装置４００を備えたロボットアーム２００の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
【００６６】
上記実施の形態１では、ハンド４５０の１箇所（フィンガー保持体４２０）に位置検出装置１０の位置検出用光源部１１および光検出器３０を設けたが、以下に説明するように、ハンド４５０の複数箇所に位置検出用光源部１１および光検出器３０を設けてもよい。すなわち、本形態では、図８に示すように、ハンド装置４００の３つのフィンガー４１０の各々において、ワークＯｂを保持する先端部の内側に位置検出装置１０の位置検出用光源部１１および光検出器３０を設けてある。
【００６７】
かかる構成のハンド装置４００では、３つのフィンガー４１０に設けた位置検出用光源部１１が順次、検出領域１０Ｒに向けて位置検出光Ｌ２を出射する。すなわち、本形態でも、実施の形態１と同様、位置検出用光源部１１は、図３を参照して説明したように、複数の発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）を備えており、複数の発光素子１２（第１発光素子１２Ａ、第２発光素子１２Ｂ、第３発光素子１２Ｃ、第４発光素子１２Ｄ）は順次、位置検出光Ｌ２を出射して検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する。
【００６８】
このように構成すると、３つのフィンガー４１０の各々とワークＯｂとの相対的な位置関係を高い精度で検出することができるので、壊れやすいワークＯｂや非常に柔らかいワークＯｂであっても、ワークＯｂに破損あるいは大きな変形を生じさせることなくワークＯｂを確実に把持することができる。また、ハンド４５０の複数箇所に位置検出用光源部１１および光検出器３０を設けてあるため、ハンド４５０の姿勢やフィンガー４１０の位置にかかわらず、フィンガー４１０とワークＯｂとの相対的な位置関係を検出することができるという利点がある。
【００６９】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、複数の発光素子１２の点灯・消灯によって位置検出光Ｌ２の強度分布を異なる方向に形成したが、さらに、複数の発光素子１２の発光強度のバランスを組み合わせて、位置検出光Ｌ２の強度分布を形成してもよい。
【００７０】
また、フィンガー４１０においてワークＯｂと接する先端部分には弾性部材を設けてもよく、かかる構成を実施の形態２に適用する場合には、透光性の弾性部材を用いればよい。
【００７１】
また、外光の影響を相殺することを目的に光検出器３０に向けて一定強度の参照光を出射する参照光用発光素子を設け、参照光用発光素子から光検出器３０に入射した光の強度を基準にして、位置検出の際の光検出器３０が受光した強度を補正してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源部、１２・・発光素子、３０・・光検出器、５０・・位置検出部、２１０・・アーム、２００・・ロボットアーム、４００・・ハンド装置、４１０・・フィンガー、４２０・・フィンガー保持体、Ｏｂ・・ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持するハンドと、該ハンドを制御するハンド駆動部と、前記ハンドから所定の距離内に設定された検出領域内のワークの位置を検出する位置検出装置と、を有するハンド装置であって、
前記位置検出装置は、前記検出領域に位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源部と、前記ハンドに設けられ、前記位置検出光が前記ワークに向けて出射された後、当該ワークにより反射した前記位置検出光を検出する光検出器と、前記光検出器の受光結果に基づいて前記ワークの位置を検出する位置検出部と、を有することを特徴とするハンド装置。
【請求項２】
前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、第１方向において強度が変化する第１座標検出用強度分布と、前記第１方向に対して交差する第２方向において強度が変化する第２座標検出用強度分布と、を形成することを特徴とする請求項１に記載のハンド装置。
【請求項３】
前記位置検出用光源部は、前記第１座標検出用強度分布として、前記第１方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第１座標検出用第１強度分布と、該第１座標検出用第１強度分布とは逆方向に強度が単調減少する第１座標検出用第２強度分布と、を形成し、前記第２座標検出用強度分布として、前記第２方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第２座標検出用第１強度分布と、該第２座標検出用第１強度分布とは逆方向に強度が単調減少する第２座標検出用第２強度分布と、を形成することを特徴とする請求項２に記載のハンド装置。
【請求項４】
前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向において強度が変化する第３座標検出用強度分布を形成することを特徴とする請求項２または３に記載のハンド装置。
【請求項５】
前記位置検出用光源部は、複数の発光素子と、該複数の発光素子を制御して前記強度分布を形成する光源駆動部と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のハンド装置。
【請求項６】
前記ハンドは、複数本のフィンガーと、該複数本のフィンガーの根元部分を保持するフィンガー保持体と、を備え、
前記位置検出用光源部は、前記フィンガー保持体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のハンド装置。
【請求項７】
前記ハンドは、複数本のフィンガーを備え、
前記位置検出用光源部は、前記フィンガーに設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のハンド装置。
【請求項８】
前記位置検出用光源部および前記位置検出部は、複数個所に設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載のハンド装置。
【請求項９】
前記ハンド駆動部は、前記位置検出装置によるワークの位置検出結果に基づいて前記ハンドをワークに接近させる際、第１速度をもって前記ハンドを前記ワークに向けて移動させる第１動作と、該第１動作の後、前記第１速度より遅い第２速度をもって前記ハンドを前記ワークに向けて移動させる第２動作と、を前記ハンドに行なわせることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のハンド装置。
【請求項１】
ワークを把持するハンドと、該ハンドを制御するハンド駆動部と、前記ハンドから所定の距離内に設定された検出領域内のワークの位置を検出する位置検出装置と、を有するハンド装置であって、
前記位置検出装置は、前記検出領域に位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源部と、前記ハンドに設けられ、前記位置検出光が前記ワークに向けて出射された後、当該ワークにより反射した前記位置検出光を検出する光検出器と、前記光検出器の受光結果に基づいて前記ワークの位置を検出する位置検出部と、を有することを特徴とするハンド装置。
【請求項２】
前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、第１方向において強度が変化する第１座標検出用強度分布と、前記第１方向に対して交差する第２方向において強度が変化する第２座標検出用強度分布と、を形成することを特徴とする請求項１に記載のハンド装置。
【請求項３】
前記位置検出用光源部は、前記第１座標検出用強度分布として、前記第１方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第１座標検出用第１強度分布と、該第１座標検出用第１強度分布とは逆方向に強度が単調減少する第１座標検出用第２強度分布と、を形成し、前記第２座標検出用強度分布として、前記第２方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第２座標検出用第１強度分布と、該第２座標検出用第１強度分布とは逆方向に強度が単調減少する第２座標検出用第２強度分布と、を形成することを特徴とする請求項２に記載のハンド装置。
【請求項４】
前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向において強度が変化する第３座標検出用強度分布を形成することを特徴とする請求項２または３に記載のハンド装置。
【請求項５】
前記位置検出用光源部は、複数の発光素子と、該複数の発光素子を制御して前記強度分布を形成する光源駆動部と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のハンド装置。
【請求項６】
前記ハンドは、複数本のフィンガーと、該複数本のフィンガーの根元部分を保持するフィンガー保持体と、を備え、
前記位置検出用光源部は、前記フィンガー保持体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のハンド装置。
【請求項７】
前記ハンドは、複数本のフィンガーを備え、
前記位置検出用光源部は、前記フィンガーに設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のハンド装置。
【請求項８】
前記位置検出用光源部および前記位置検出部は、複数個所に設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載のハンド装置。
【請求項９】
前記ハンド駆動部は、前記位置検出装置によるワークの位置検出結果に基づいて前記ハンドをワークに接近させる際、第１速度をもって前記ハンドを前記ワークに向けて移動させる第１動作と、該第１動作の後、前記第１速度より遅い第２速度をもって前記ハンドを前記ワークに向けて移動させる第２動作と、を前記ハンドに行なわせることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のハンド装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１０４７０６（Ｐ２０１１−１０４７０６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１５８４（Ｐ２００９−２６１５８４）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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