CN110636926B - 机械手机构、把持系统、及存储有把持程序的计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

一种机械手机构，无论对象物的姿态及其周围状况如何均能够更适当地把持该对象物。在具有三个以上的指部的机械手机构中，在把持对象物时，该三个以上的指部中的至少一个指部作为状态变更用指部而发挥功能，并且，除了作为该状态变更用指部发挥功能的指部以外的指部中的至少两个指部作为把持用指部而发挥功能，该状态变更用指部在与该对象物接触的情况下变更该对象物的姿态及/或位置，该把持用指部对由该状态变更用指部变更了姿态及/或位置的状态下的该对象物进行把持。

Description

机械手机构、把持系统、及存储有把持程序的计算机可读存储 介质

技术领域

本发明涉及利用多个指部来把持对象物的机械手机构、把持系统、及存储有把持程序的计算机可读存储介质。

背景技术

以往，开发了一种安装于机械臂等且利用多个指部来把持对象物的机械手机构。例如，专利文献1公开了一种具备三个指部(手指)的机械手机构。在该专利文献1的机械手机构中，三个指部具有相同结构。此外，在专利文献1的机械手机构中，在指部的前端部设置有板构件，该板构件的自由端从该前端部突出。通过将指部设为这样的结构，能够在利用机械手机构把持被放置于平面上的对象物时，在将指部的板构件推入该平面与该对象物之间的情况下，利用该指部来把持该对象物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2015-533669号公报

发明内容

发明要解决的课题

通常来说，在要利用机械手机构把持对象物的情况下，需要预先设置该对象物，使得该对象物的姿态、其周围状况成为适于由该机械手机构进行的把持的状态。然而，在考虑针对各种对象物、并且在各种状况下使用机械手机构的情况下，期望尽可能减少由对象物的设置状态及设置状况带来的制约。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种对于机械手机构而言，无论对象物的姿态及其周围状况如何，均能够更适当地把持该对象物的技术。

用于解决课题的方案

本发明的机械手机构具备三个以上的指部，在把持对象物时，所述三个以上的指部中的至少一个指部作为状态变更用指部而发挥功能，并且除了作为该状态变更用指部而发挥功能的指部以外的指部中的至少两个指部作为把持用指部而发挥功能，该状态变更用指部在与该对象物接触的情况下变更该对象物的姿态及/或位置，该把持用指部对由该状态变更用指部变更了姿态及/或位置的状态下的该对象物进行把持。

发明效果

根据本发明，对于机械手机构而言，无论对象物的姿态及其周围状况如何，均能够更适当地把持该对象物。

附图说明

图1是表示实施例的机械臂的简要结构的图。

图2是实施例的机械手机构的立体图。

图3是实施例的机械手机构的俯视图。

图4是实施例的机械手机构的指部的侧视图。

图5是从图4的箭头A的方向观察实施例的机械手机构的指部的前端部侧时的图。

图6是表示实施例的机械手机构的、基部中的与指部连接的连接部附近部分的内部结构、及指部中的基端部及第二关节部的内部结构的图。

图7是表示实施例的机械手机构的、指部中的第一关节部及第二指连杆部的内部结构的图。

图8是表示实施例的机械手机构的指部中的第二关节部的可动范围的图。

图9是表示实施例的机械手机构的指部中的第一关节部的可动范围的图。

图10是表示实施例的机械手机构的指部的第一连杆部中的压敏传感器的配置的图。

图11是表示实施例的臂控制装置及机械手控制装置所包含的各功能部的框图。

图12是表示利用机械手机构进行把持的对象物的形状的一例的图。

图13是表示多个对象物排列配置的状态的图。

图14是表示利用实施例的机械手机构的第一指部变更对象物的姿态时的动作的第一图。

图15是表示利用实施例的机械手机构的第一指部变更对象物的姿态时的动作的第二图。

图16是表示利用实施例的机械手机构的第二指部、第三指部、及第四指部把持着对象物的状态的第一图。

图17是表示利用实施例的机械手机构的第二指部、第三指部、及第四指部把持着对象物的状态的第二图。

图18是表示实施例的机械手机构的动作的第一其他例的第一图。

图19是表示实施例的机械手机构的动作的第一其他例的第二图。

图20是表示实施例的机械手机构的动作的第二其他例的第一图。

图21是表示实施例的机械手机构的动作的第二其他例的第二图。

图22是表示利用实施例的机械手机构把持对象物时的控制流程的流程图。

图23是表示实施例的止动件的简要结构的图。

图24是实施例的第二关节部最大程度伸展时的第二关节部附近的剖视图。

图25是实施例的第二关节部最大程度弯曲时的第二关节部附近的剖视图。

具体实施方式

本发明的机械手机构具备三个以上的指部。在此，在要利用机械手机构把持对象物时，为了利用指部夹持该对象物，需要在该对象物中使供该指接触的部分即规定的把持部位以能够供该指部接触的状态露出。然而，在与收纳对象物的容器的壁面、多个对象物以相互接触的状态排列的情况下的其他对象物那样的、在把持对象物时成为障碍物的物体接近的状态下设置该对象物的状况下，存在该对象物中的规定的把持部位没有以能够供指部接触的状态露出的情况。在这样的情况下，在对象物保持这样状况的状态下，难以利用机械手机构来把持该对象物。但是，在这样的情况下，若通过变更对象物的姿态或位置来增大该对象物与障碍物之间的间隔，则能够使该对象物中的规定的把持部位露出。并且，若在这样使对象物中的规定的把持部位露出的状态下，使指部与该把持部位接触并利用该指部夹持该对象物，则能够利用机械手机构把持对象物。

于是，在本发明的机械手机构中，在要把持对象物时，三个以上的指部中的至少一个指部作为在与该对象物接触的情况下变更该对象物的姿态或位置的状态变更用指部而发挥功能。即使在对象物中的规定的把持部位没有以能够供指部接触的状态露出的情况下，也能够使状态变更用指部与对象物接触。此外，若使状态变更用指部与对象物接触，则能够利用该状态用指部变更对象物的姿态或位置。并且，通过变更该对象物的姿态或位置使得对象物与障碍物之间的间隔变大，由此，如上述那样能够使该对象物中的规定的把持部位露出。

另外，在本发明的机械手机构中，在把持对象物时，除了作为状态变更用指部而发挥功能的指部以外的指部中的至少两个指部作为对利用该状态变更用指部变更了姿态或位置的状态下的对象物进行把持的把持用指部而发挥功能。即，在把持对象物时，把持用指部与通过利用状态变更用指部变更对象物的姿态或位置而露出的该对象物中的规定的把持部位接触。然后，利用把持用指部来把持对象物。

机械手机构通过具备上述那样的状态变更用指部和把持用指部，由此，无论对象物的姿态及其周围状况如何，均能够利用该机械手机构来把持该对象物。

<实施例>

以下，基于附图对本发明的具体的实施例进行说明。关于本实施例所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，若无特殊记载，则不表示将发明的技术范围仅限定于这些内容。

在此，对将本发明的机械手机构及把持系统适用于机械臂的情况进行说明。图1是表示本实施例的机械臂的简要结构的图。机械臂1具备机械手机构2、臂机构3、及台座部4。在臂机构3的一端安装有机械手机构2。另外，臂机构3的另一端安装于台座部4。机械手机构2具备连接于臂机构3的基部20和设置于该基部20的四个指部21。需要说明的是，关于机械手机构2的详细结构，将在后面进行叙述。

<臂机构>

臂机构3具备第一臂连杆部31、第二臂连杆部32、第三臂连杆部33、第四臂连杆部34、第五臂连杆部35、及连接构件36。并且，机械手机构2的基部20与在臂机构3的第一臂连杆部31的一端侧形成的第一关节部30a连接。在第一关节部30a设置有马达(省略图示)，该马达用于使机械手机构2相对于第一臂连杆部31绕该第一臂连杆部31的轴旋转。第一臂连杆部31的另一端侧通过第二关节部30b与第二臂连杆部32的一端侧连接。第一臂连杆部31和第二臂连杆部32以它们的中心轴垂直相交的方式连接。并且，在第二关节部30b设置有马达(省略图示)，该马达用于使第一臂连杆部31相对于第二臂连杆部32以第一臂连杆部31的另一端侧以中心绕该第二臂连杆部32的轴旋转。另外，第二臂连杆部32的另一端侧通过第三关节部30c与第三臂连杆部33的一端侧连接。在第三关节部30c设置有用于使第二臂连杆部32相对于第三臂连杆部33旋转的马达(省略图示)。

同样地，第三臂连杆部33的另一端侧通过第四关节部30d与第四臂连杆部34的一端侧连接。另外，第四臂连杆部34的另一端侧通过第五关节部30e与第五臂连杆部35连接。并且，在第四关节部30d设置有用于使第三臂连杆部33相对于第四臂连杆部34旋转的马达(省略图示)。另外，在第五关节部30e设置有用于使第四臂连杆部34相对于第五臂连杆部35旋转的马达(省略图示)。此外，第五臂连杆部35通过第六关节部30f与从台座部4垂直地配置的连接构件36连接。第五臂连杆部35和连接构件36以各自的中心轴同轴的方式连接。并且，在第六关节部30f设置有用于使第五臂连杆部35绕该第五臂连杆部35及连接构件36的轴旋转的马达(省略图示)。通过将臂机构3设为这样的结构，由此，例如能够将该臂机构3设为具有6自由度的机构。

<机械手机构>

接着，基于图2～图10对机械手机构2的结构进行说明。图2是机械手机构2的立体图。图3是机械手机构2的俯视图。需要说明的是，在图3中，箭头表示各指部21的旋转可动范围。如图2及图3所示，在机械手机构2中，在基部20的以机械手机构2的长度方向(在图3中与纸面垂直的方向)的轴为中心的圆周上，等角度间隔(即90度间隔)地配置有四个指部21。另外，四个指部21均具有相同的结构且为相同的长度。但是，各指部21的动作分别被独立地控制。

图4～图10是用于说明机械手机构2的指部21的结构及其驱动机构的图。图4是指部21的侧视图。需要说明的是，在图4中，以透视基部20的状态记载，还示出位于基部20的内部的指部21的一部分的内部结构。另外，图5是从图4的箭头A的方向观察指部21的前端部侧时的图。需要说明的是，在图4及图5中，后述的指部21的第二指连杆部212的一部分以透视的状态记载，还示出该第二指连杆部212的内部结构。

如图2及图4所示，各指部21具有第一指连杆部211、第二指连杆部212、及基端部213。并且，指部21的基端部213连接于基部20。在此，如图3中由箭头所示的那样，基端部213相对于基部20以能够绕指部21的长度方向(在图3中与纸面垂直的方向)的轴旋转的方式连接。另外，在指部21中，在基端部213连接有第二指连杆部212的一端。并且，在该第二指连杆部212与基端部213的连接部形成有第二关节部23。

在此，基于图6对基端部213的驱动机构及第二关节部23的驱动机构进行说明。图6是表示基部20中的与指部21连接的连接部附近部分的内部结构、及指部21中的基端部213及第二关节部23的内部结构的图。如该图6所示，在基部20的内部设置有齿轮65、齿轮66、第二马达52、及第三马达53。齿轮65是用于使指部21整体旋转的齿轮，与基端部213的旋转轴连接。齿轮66与第三马达53的旋转轴连接。并且，齿轮65与齿轮66相啮合。利用这样的结构，当第三马达53旋转时，其旋转力经由两个齿轮65、66向基端部213的旋转轴传递。其结果是，基端部213被驱动而旋转，伴随于此，指部21整体被驱动而在图3中由箭头所示的范围旋转。

另外，在第二关节部23的内部设置有蜗轮63和与该蜗轮63啮合的蜗杆64。并且，蜗轮63与第二关节部23中的第二指连杆部212的旋转轴连接。另外，蜗杆64与在基部20的内部设置的第二马达52的旋转轴连接。利用这样的结构，当第二马达52旋转驱动时，其旋转力借助蜗杆64及蜗轮63向第二指连杆部212的旋转轴传递。其结果是，第二指连杆部212被驱动而相对于基端部213旋转。在此，图7是表示利用第二马达52的驱动力实现的、指部21中的第二关节部23的可动范围的图。如该图7所示，第二关节部23形成为能够弯曲及伸展。需要说明的是，构成为第二马达52的驱动力和第三马达53的驱动力分别独立地向其工作对象传递。

另外，如图4及图5所示，在指部21中，第一指连杆部211的一端与第二指连杆部212的另一端连接。并且，在该第一指连杆部211与第二指连杆部212的连接部形成有第一关节部22。在此，基于图8对第一关节部22的驱动机构进行说明。图8是表示指部21中的第一关节部22及第二指连杆部212的内部结构的图。在第一关节部22的内部设置有相互啮合的两个锥齿轮61、62。并且，第一关节部22中的一个锥齿轮61与第一指连杆部211的旋转轴连接。另外，另一个锥齿轮62与在第二指连杆部212的内部设置的第一马达51的旋转轴连接。利用这样的结构，当第一马达51旋转驱动时，其旋转力经由两个锥齿轮61、62向第一指连杆部211的旋转轴传递。其结果是，第一指连杆部211被驱动而相对于第二指连杆部212旋转。在此，图9是表示利用第一马达51的驱动力实现的、指部21中的第一关节部22的可动范围的图。如该图9所示，第一关节部22形成为能够弯曲及伸展。

另外，如图2及图4所示，在本实施例中，在指部21中，第二指连杆部212比第一指连杆部211长，第一指连杆部211位于比第一关节部22靠前端部侧的位置，第二指连杆部212位于比该第一关节部22靠基部20侧(基端部213侧)的位置。

另外，如图2、图4、图5、及图10所示，在本实施例中，在指部21的第一指连杆部211的前端侧设置有压敏传感器70。压敏传感器70是检测作用于第一指连杆部211的前端部的外力(压力)的传感器。另外，如图4所示，压敏传感器70设置于第一指连杆部211中的、第一关节部22的弯曲方向侧的壁面(以下，有时也称为“弯曲侧壁面”)215及伸展方向侧的壁面(以下，有时也称为“伸展侧壁面”)216这两面。在此，在本实施例中，第一指连杆部211的前端侧的弯曲侧壁面215形成为曲面状。于是，如图10所示，也可以在第一指连杆部211的前端侧的弯曲侧壁面215沿着其曲面形状排列设置多个压敏传感器70。需要说明的是，作为压敏传感器70，可以使用压电式、应变仪式、静电电容式等周知的任何方式的传感器。另外，在本实施例中，压敏传感器70相当于本发明的“接触压力检测机构”。

<台座部>

接着，基于图11对内置于台座部4的臂控制装置42及机械手控制装置43的结构进行说明。臂控制装置42是用于控制机械臂1的臂机构3的控制装置。机械手控制装置43是用于控制机械臂1的机械手机构2的控制装置。图11是表示臂控制装置42及机械手控制装置43所包含的各功能部的框图。

臂控制装置42构成为包括生成用于驱动在臂机构3的各关节部设置的马达的驱动信号的多个驱动器，来自各驱动器的驱动信号向对应的各马达供给。另外，臂控制装置42包括具有运算处理装置及存储器的计算机。并且，臂控制装置42具有臂控制部420及马达状态量取得部421作为功能部。这些功能部是通过在臂控制装置42所包含的计算机中执行规定的控制程序而形成的。

臂控制部420基于由作为机械手控制装置43所具有的功能部的后述的对象物信息取得部430取得的对象物信息，从各驱动器供给驱动信号，由此控制在臂机构3的各关节部30a、30b、30c、30d、30e、30f设置的马达。并且，臂控制部420通过控制各马达而使臂机构3移动，由此，使机械手机构2向适于把持对象物的规定的可把持位置移动。另外，在设置于臂机构3的各关节部30a、30b、30c、30d、30e、30f的马达设置有检测与各自的旋转状态相关的状态量(马达的旋转轴的旋转位置、旋转速度等)的编码器(省略图示)。并且，由各马达的编码器检测到的各马达的状态量向臂控制装置42的马达状态量取得部421输入。并且，臂控制部420基于输入到马达状态量取得部421的各马达的状态量来伺服控制各马达，使得例如机械手机构2向规定的可把持位置移动。

另外，机械手控制装置43构成为包括生成用于驱动在机械手机构2设置的各马达的驱动信号的多个驱动器，来自各驱动器的驱动信号向对应的各马达供给。另外，机械手控制装置43包括具有运算处理装置及存储器的计算机。并且，机械手控制装置43具有对象物信息取得部430、机械手控制部431、马达状态量取得部432、传感器信息取得部433作为功能部。这些功能部是通过在机械手控制装置43所包含的计算机中执行规定的控制程序而形成的。

对象物信息取得部430取得与由机械手机构2要把持的对象物相关的信息即对象物信息。在此，对象物信息包含与对象物的形状、尺寸、及其位置相关的信息、以及对象物周围的环境信息(与在对象物的周围存在的除该对象物以外的物体相关的信息，例如，与收容对象物的容器的形状、该容器中的对象物的排列状况相关的信息)等。该对象物信息取得部430也可以取得由用户输入的对象物信息。另外，在设置有拍摄包含对象物的图像的视觉传感器的情况下，对象物信息取得部430也可以从由该视觉传感器拍摄的图像取得对象物信息。

另外，机械手控制部431基于由对象物信息取得部430取得的对象物信息从各驱动器供给驱动信号，由此控制驱动机械手机构2的各指部21的各第一马达51、各第二马达52、及各第三马达53。例如，为了利用机械手机构2来把持对象物，机械手控制部431控制机械手机构2的各第一马达51、各第二马达52、及各第三马达53，机械手机构2通过由臂控制部420控制臂机构3而移动到规定的可把持位置。另外，在机械手机构2的各第一马达51、各第二马达52、及各第三马达53设置有检测与各自的旋转状态相关的状态量(马达的旋转轴的旋转位置、旋转速度等)的编码器(省略图示)。并且，由各马达51、52、53的编码器检测到的各马达51、52、53的状态量向机械手控制装置43的马达状态量取得部432输入。并且，机械手控制部431基于输入到马达状态量取得部432的各马达51、52、53的状态量来伺服控制各指部21中的各马达51、52、53，使得例如利用多个指部21把持对象物。

此外，机械手控制装置43具有传感器信息取得部433。在机械手机构2的各指部21的第一指连杆部211设置的压敏传感器70的检测值向传感器信息取得部433输入。并且，机械手控制部431能够基于由传感器信息取得部433取得的各压敏传感器70的检测值来检测各指部21与对象物的接触，还能够基于该检测信号来控制各指部21中的各马达51、52、53。

<指部的功能>

接着，对利用机械手机构2把持对象物时的各指部21的功能进行说明。在此，图12是表示利用机械手机构2进行把持的对象物10的形状的一例的图。另外，图13是表示多个对象物10(10′)排列配置的状态的图。如图12及图13所示，对象物10是具有6个面(S1～S6)的长方体。但是，图12所示的对象物10的形状只是一例，利用机械手机构2进行把持的对象物的形状并不限于长方体。

在此，在利用机械手机构2把持对象物10时，将该对象物10的6个面中的至少两个面作为规定的把持面(相当于规定的把持部位)，需要使机械手机构2的任意的指部21与该规定的把持面分别接触从而利用该指部21夹持该对象物10。并且，以下，对将对象物10的6个面中的面积最大的两个面S5、S6作为规定的把持面而把持该对象物10的情况进行说明。

在将对象物10中的面S5、S6作为规定的把持面并要利用机械手机构2把持该对象物10的情况下，需要上述的面S5、S6这两者以机械手机构2的任意的指部21能够接触的状态露出。然而，如图13所示，在成为依次由机械手机构2把持的对象的多个对象物10(10′)以相互接触的状态排列配置的状态下，有时以对象物10的规定的把持面与相邻的对象物10′接触的状态放置。在图13的情况下，对象物10中的两个规定的把持面S5、S6中的一个把持面S6处于与相邻的对象物10′接触的状态。在这样的情况下，对象物10的把持面S6处于未露出的状态。因此，在对象物10处于图13所示的状态下，无法使机械手机构2的指部21与该对象物10的把持面S6接触，因此，无法利用该机械手机构2把持该对象物10。

于是，在本实施例中，在利用机械手机构2把持处于上述那样的状况下的对象物10的情况下，首先，利用该机械手机构2的四个指部21中的作为状态变更用指部而发挥功能的一个指部来变更对象物10的姿态。其次，在这之后，利用该机械手机构2的四个指部21中的、除了作为状态变更用指部而发挥功能的指部以外的三个指部且是作为把持用指部发挥功能的指部来把持对象物10。

以下，在本实施例中，基于图14～图17对利用机械手机构2把持以图13所示的状态放置的对象物10时的步骤的详细情况进行说明。需要说明的是，在此，将机械手机构2的各指部21分别称为第一指部21A、第二指部21B、第三指部21C、第四指部21D。并且，以下，对将作为状态变更用指部而发挥功能的指部设为第一指部21A、将作为把持用指部而发挥功能的指部设为第二指部～第四指部21B、21C、21C的情况进行说明。另外，图14及图15是表示利用机械手机构2的第一指部21A变更对象物10的姿态时的动作的图。另外，图16及图17是表示利用机械手机构2的第二指部21B、第三指部21C、及第四指部21D把持着对象物10的状态的图。另外，以下所说明的那样的由机械手机构2把持对象物10的把持步骤通过如下方式实现：在利用臂控制装置42控制臂机构3而使机械手机构2移动到规定的可把持位置之后，利用机械手控制装置43控制该机械手机构2。

如图13所示，即使在对象物10以将一个把持面S6作为接触面并与相邻的对象物10′接触的状态放置的情况下，其上表面S4也会露出。因此，能够使机械手机构2的指部21与对象物10的上表面S4接触。于是，在本实施例中，如图14所示，首先，使在此次的对象物10的把持中作为状态变更用指部而发挥功能的第一指部21A的第一指连杆部211A与对象物10的上表面S4接触。需要说明的是，第一指部21A的第一指连杆部211A与对象物10的接触能够由在该第一指连杆部211A设置的压敏传感器70检测。另外，此时，在使第一指部21A与对象物10的上表面S4接触的状态下，机械手机构2中的其他的指部21B、21C、21D不与对象物10接触。

并且，接着，如图15所示，在利用第一指部21A使该第一指连杆部211A与对象物10的上表面S4接触的状态下，使该对象物10向近前侧倾斜。即，使该对象物10向对象物10的把持面S6远离相邻的对象物10′的方向倾斜。这样，通过利用作为状态变更用指部而发挥功能的第一指部21A变更对象物10的姿态，能够增大该对象物10与相邻的对象物10′之间的间隔。由此，能够使对象物10中的把持面S6露出。其结果是，能够使机械手机构2中的除了第一指部21A以外的指部既与对象物10中的一个把持面S6接触又与另一个把持面S5接触。需要说明的是，以下，将这样能够使机械手机构2的指部21与对象物10中的规定的把持面S5、S6这两者接触的该对象物10的状态称为“规定的可把持状态”。

并且，接着，如图16及图17所示，在通过利用第一指部21A使对象物10倾斜而将该对象物10的姿态设为规定的可把持状态的情况下，利用在此次的对象物10的把持中作为把持用指部而发挥功能的第二指部21B、第三指部21C、及第四指部21D把持该对象物10。此时，在图16及图17中，使第二指部21B的第一指连杆部211B及第四指部21D的第一指连杆部211D与通过变更对象物10的姿态而露出的对象物10中的一个把持面S6接触。另外，使第三指部21C的第一指连杆部211C与对象物10中的另一个把持面S5接触。但是，并非一定需要使两个指部与对象物10中的一个把持面S6接触。即，也可以以使一个指部与对象物10中的一个把持面S6接触、并且使两个指部与该对象物10中的另一个把持面S5接触的状态下把持该对象物10。需要说明的是，第二指部21B的第一指连杆部211B、第三指部21C的第一指连杆部211C、及第四指部21D的第一指连杆部211D各自与对象物10的接触能够由在各第一指连杆部211B、211C、211D设置的压敏传感器70检测。

如以上所说明那样，根据本实施例的机械手机构2，即使在由于对象物10以与其他的对象物10′接触的状态配置而导致该对象物10的规定的把持面未露出、且在该状态下无法使该机械手机构2的指部21与该对象物10的规定的把持面接触的情况下，能够通过使四个指部21中的一个指部(在上述的例子中是第一指部21A)作为状态变更用指部而发挥功能，来将该对象物10的姿态变更为规定的可把持状态。并且，通过利用作为状态变更用指部而发挥功能的指部将对象物10的姿态变更为规定的可把持状态，能够使与其他的对象物10′接触的该对象物10的规定的把持面露出。其结果是，能够使机械手机构2中的、除了作为状态变更用指部而发挥功能的指部以外的指部且是作为把持用指部而发挥功能的指部(在上述的例子中是第二指部21B、第三指部21C、及第四指部21D)与对象物10的规定的把持面接触。因此，能够利用在机械手机构2中作为把持用指部而发挥功能的三个指部夹持对象物10，因而能够把持该对象物10。

此外，本实施例的机械手机构2具备四个指部21，即使在利用其中作为状态变更用指部而发挥功能的一个指部变更对象物10的姿态的状态下，也能够使其他三个指部作为把持用指部而发挥功能来把持对象物10。需要说明的是，本实施例的机械手机构2并非一定需要具备四个指部21。即，若机械手机构2具备至少三个指部21，则能够通过使除了作为状态变更用指部而发挥功能的一个指部以外的两个指部作为把持用指部而发挥功能来把持对象物10。但是，如上述那样，若机械手机构2具备四个指部21，则即使在一个指部21作为状态变更用指部而发挥功能的状态下，也能够使三个指部21作为把持用指部而发挥功能。并且，如图16及图17所示，通过利用三个指部21夹持对象物10，能够抑制在被把持着的状态下的对象物10上作用有力矩。即，通过使三个指部21作为把持用指部而发挥功能，能够以更稳定的状态把持对象物10。

另外，在本实施例的机械手机构2中，四个指部21在基部20沿周向以等角度间隔配置。并且，四个指部21均为相同的结构，而且其长度也相同。因此，四个指部21均能够进行同样的动作，并且，对对象物10进行同样的动作的情况下，对该对象物10的作用也相同。因此，在机械手机构2中，四个指部21均既能够作为状态变更用指部而发挥功能又能够作为把持用指部而发挥功能。即，在上述的例子中，第一指部21A作为状态变更用指部而发挥功能，但也可以使第二指部21B、第三指部21C、及第四指部21D中的任一者作为状态变更用指部而发挥功能，使包含第一指部21A的其他的指部作为把持用指部而发挥功能。因此，在利用状态变更用指部将对象物10的姿态变更为规定的可把持状态的情况下，利用把持用指部把持该对象物10的情况下，能够尽可能地抑制关于机械手机构2相对于该对象物10的位置、姿态受到制约。

另外，根据本实施例的机械手机构2，能够利用一个该机械手机构2将对象物10的姿态变更为规定的可把持状态并把持该对象物10。因此，相比于与本实施例不同的如下情况，能够缩短生产节拍时间，该情况为：使用把持对象物的机械手机构以外的装置将该对象物的姿态变更为规定的可把持状态，然后利用该机械手机构把持该对象物。

需要说明的是，关于使机械手机构2的四个指部21中的、哪个指部作为状态变更用指部而发挥功能、哪个指部作为把持用指部而发挥功能，可以由用户适当选择，另外，也可以由机械手控制部431基于由对象物信息取得部430取得的对象物信息来选择。

另外，在本实施例的机械手机构2中，也可以根据具有5个以上的指部21的结构。在这样的情况下，也可以是，将5个以上的指部21在基部20沿周向以等角度间隔配置，并且任意的指部21均为相同的结构。并且，也可以设为5个以上的指部21中的任意的指部均既能作为状态变更用指部而发挥功能又能作为把持用指部而发挥功能的结构。

另外，在本实施例中，无论是在利用状态变更用指部将对象物10的姿态变更为规定的可把持状态时，还是在利用把持用指部把持对象物10时，均需要利用在各指部21的第一指连杆部211设置的压敏传感器70来检测各指部21的前端部与该对象物10的接触。因此，需要压敏传感器70可靠地与对象物10接触。在此，在机械手机构2中，如上述那样，各指部21以能够绕该指部21的轴旋转的方式安装于基部20。另外，在各指部21形成有两处关节部22、23。此外，两处的关节部22、23均形成为能够弯曲及伸展。通过这样构成指部21，从而该指部21整体的动作的自由度比较高且其可动范围也比较大。因此，在使指部21的前端部与对象物10接触时，能够适当地调整其接触角度(接触方向)。因此，能够使在指部21的第一指连杆部211设置的压敏传感器70更可靠地与对象物10接触。

需要说明的是，形成于指部21的关节部并非一定需要是两处，也可以是一处。然而，通过在指部21设置两处关节部，由此，与关节部仅有一处的情况相比，作为该指部21整体，能够进一步提高其动作的自由度，并且，能够进一步增大其可动范围。另外，也可以在指部21中设置三处以上的关节部。

此外，在本实施例的机械手机构2中，在各指部21的第一指连杆部211中的弯曲侧壁面215及伸展侧壁面216这两面设置有压敏传感器70。利用这样的结构，无论是第一指连杆部211中的弯曲侧壁面215与对象物10接触的情况，还是第一指连杆部211中的伸展侧壁面216与对象物10接触的情况，均能够利用压敏传感器70来检测该接触。因此，无论是使指部21的第一指连杆部211中的弯曲侧壁面215及伸展侧壁面216中的那一者与对象物10接触的状态，均能够利用该指部21变更该对象物10的姿态、把持该对象物10。

另外，如上所述，在本实施例的机械手机构2中，在各指部21中，第二指连杆部212比第一指连杆部211长。根据这样的结构，如图16及图17所示，在要使把持用指部的前端部进入通过变更对象物10的姿态而形成的、该对象物10与相邻的对象物10′之间的空间(间隙)，之后利用该把持用指部把持该对象物10的情况下，作为把持用指部而发挥功能的指部的第一指连杆部211更容易进入该空间。另外，在利用机械手机构2中的三个指部21夹持对象物10的情况下，与第一指连杆部211比第二指连杆部212长的结构相比，能够使各指部21的按压力更稳定地作用于对象物10。因此，能够利用机械手机构2更稳定地把持对象物10。

需要说明的是，在上述内容中，举出了由于对象物10以与其他的对象物10′接触的状态配置而导致该对象物10的规定的把持面未露出的情况的例子进行了说明。然而，在要使机械手机构2的指部21与对象物10的规定的把持面接触的情况下会成为障碍物的物体并不限定于其他的对象物10′。例如，在由于该对象物10以与收纳对象物10的容器的壁面接触的状态配置而导致该对象物10的规定的把持面未露出的情况下，该容器的壁面成为障碍物。并且，即使在这样的情况下，在利用机械手机构2把持对象物10时，也能够通过适用与上述同样的把持步骤来把持该对象物10。

<对象物的状态变更的其他例>

在此，在使用本实施例的机械手机构2来把持对象物时，将该对象物的状态设为规定的可把持状态的情况下的该机械手机构2的动作不限于图14及图15所示那样的动作。以下，基于图18～图21对将对象物的状态设为规定的可把持状态的情况下的机械手机构2的动作的其他例进行说明。图18及图19是表示机械手机构2的动作的第一其他例的图。图20及图21是表示机械手机构2的动作的第二其他例的图。

在图18中，长方体的对象物11以与其他的对象物11′相互接触的状态排列配置。并且，在对象物11中，与其他的对象物11′接触的面S5和该面S5的相反侧的面S6被设定为规定的把持面。即，处于对象物11的一个把持面S5未露出的状态。因此，在图18所示的状态下，无法使机械手机构2的指部21与对象物11的一个把持面S5接触。

在该图18所示那样的情况下，为了利用机械手机构2把持对象物11，也需要首先将对象物11的状态设为规定的可把持状态。于是，在该情况下，也将机械手机构2的四个指部21中的第一指部21A作为状态变更用指部来变更对象物11的姿态。需要说明的是，在图18及图19中，省略了除了第一指部21A以外的机械手机构2的图示。

并且，在图18中，使第一指部21A的第一指连杆部211A与对象物11的上表面S4中的另一个把持面S6侧的端部附近接触。并且，通过在该状态下利用第一指部21A按压对象物11的上表面S4，由此使该对象物11向空心箭头所示的方向旋转。如此一来，如图19所示，对象物11的一个把持面S5侧抬起而使该对象物11成为倾斜的状态。由此，机械手机构2中的作为把持用指部而发挥功能的指部不仅能够与对象物11中的另一个把持面S6接触，还能够与一个把持面S5接触。即，对象物11的状态成为规定的可把持状态。需要说明的是，如图18及图19所示，即使在变更对象物11的姿态的情况下，也能够将机械手机构2的四个指部21中的除了第一指部21A以外的指部用作状态变更用指部。

另外，在图20中，长方体的对象物12以与其他的对象物12′相互接触的状态排列配置。并且，在对象物12中，与其他的对象物12′接触的面S5和该面S5的相反侧的面S6被设定为规定的把持面。即，在图20所示的状态下，无法使机械手机构2的指部21与对象物12的一个把持面S5接触。

于是，在该情况下，将机械手机构2的四个指部21中的第一指部21A作为状态变更用指部来变更对象物12的位置。需要说明的是，在图20及图21中，省略了除了第一指部21A以外的机械手机构2的图示。

并且，在图20中，使第一指部21A的第一指连杆部211A与对象物12的另一个把持面S6中的上方部分接触。并且，通过在该状态下利用第一指部21A按压对象物12的另一个把持面S6来使该对象物12抵靠于对象物12′，并利用该第一指部21A使该对象物12的位置向空心箭头所示的方向偏移。如此一来，如图21所示，对象物12的位置向上方移动，其结果是，成为该对象物12突出到比对象物12′的上表面S4的高度位置靠上方的位置的状态。即，成为对象物12的一个把持面S5的上方部分露出的状态。由此，机械手机构2中的作为把持用指部而发挥功能的指部不仅能够与对象物12中的另一个把持面S6接触，还能够与一个把持面S5接触。即，对象物12的状态成为规定的可把持状态。需要说明的是，在图20及图21所示那样的情况下，也能够将机械手机构2的四个指部21中的除了第一指部21A以外的指部用作状态变更用指部。

如上述的图18～图21所示，根据本实施例的机械手机构2，四个指部21构成为其动作的自由度比较高且其可动范围也比较大，因此，能够利用使用作为状态变更用指部而发挥功能的指部的多样的动作来将对象物的状态变更为规定的可把持状态。此外，能够使用作为把持用指部而发挥功能的指部来把持利用各个动作而成为规定的可把持状态的对象物。

<控制流程>

接着，基于图22所示的流程图对利用机械手机构2把持对象物时的控制流程进行说明。该控制流程是通过在臂控制装置42及机械手控制装置43中执行规定的控制程序来实现的。在本流程中，首先，在S101中，利用对象物信息取得部430取得与成为此次的把持对象的对象物相关的对象物信息。

接着，在S102中，使机械手机构2中的四个指部21中的被选择作为状态变更用指部的指部与对象物接触。此时，基于在S101中由对象物信息取得部430取得的对象物信息，选择在现状的对象物中能够供指部接触的壁面，使状态变更用指部与所选择的该对象物的壁面接触。接着，在S103中，利用与对象物接触的状态变更用指部变更对象物的姿态及/或位置，由此将该对象物的状态变更为规定的可把持状态。接着，在S104中，利用机械手机构2的四个指部21中的除了状态变更用指部以外的指部且是被选择作为把持用指部的指部，来把持通过执行S103的处理而成为规定的可把持状态的对象物。此时，在使机械手机构2的把持用指部与对象物中的规定的把持面接触的情况下，利用该把持用指部把持该对象物。

通过利用臂控制装置42及机械手控制装置43执行上述控制流程中的各步骤，从而无论对象物的姿态及其周围状况如何，均能够利用机械手机构2把持该对象物。

需要说明的是，根据本实施例的机械手机构2，在对象物配置为全部的规定的把持面以能够供该机械手机构2的指部21接触的方式露出的状态的情况下，无需变更该对象物的状态，就能够使指部21与规定的把持面接触并把持该对象物，这是不言而喻的。另外，在该情况下，还可以将四个指部21全部作为把持用指部，利用该四个指部21夹持对象物从而把持该对象物。

<机械手机构的变形例>

如上述那样，在第二关节部23的内部设置有蜗轮63和与该蜗轮63啮合的蜗杆64作为螺纹机构。并且，蜗轮63与第二关节部23中的第二指连杆部212的旋转轴连接。另外，蜗杆64与在基部20的内部设置的第二马达52的旋转轴连接。利用这样的结构，当第二马达52旋转驱动时，其旋转力借助蜗杆64及蜗轮63向第二指连杆部212的旋转轴传递。其结果是，第二指连杆部212被驱动而相对于基端部213旋转。

在第二关节部23在第二马达52的驱动力的作用下在图7所示的可动范围内弯曲及伸展时的可动范围的两端位置，设置有用于物理地限制第二指连杆部212的旋转的止动件。图23是表示止动件230的简要结构的图。止动件230构成为包括设置于基端部213的第一止动件231、设置于第二指连杆部212的第二止动件232、以及设置于基端部213的第三止动件233。

第一止动件231设置为在基端部213中的覆盖蜗轮63的外侧的外周面631、且是以第二指连杆部212的旋转轴为中心而形成的外周面631上从该外周面631突出。该外周面631的中心轴与蜗轮63的中心轴一致。另外，第二止动件232设置于第二指连杆部212的侧面、且是朝向第二关节部23伸展时的行进方向的面。此外，第二止动件232设置于在第二关节部23伸展时远离基端部213的外周面631且沿着外周面631旋转的部位。第二止动件232与外周面631的距离比第一止动件231从外周面631突出的突出量小。第二止动件232使用螺栓234固定于第二指连杆部212。需要说明的是，第一止动件231也可以利用焊接或螺栓固定于基端部213的外周面631，或者也可以在外周面631形成第一止动件231。

图24是第二关节部23最大程度伸展时的第二关节部23附近的剖视图。由于第二止动件232与外周面631的距离比第一止动件231从外周面631突出的突出量小，因此，在第二关节部23最大程度伸展时，第二止动件232的第一抵接部2321抵接于第一止动件231。该第一抵接部2321是形成于第二指连杆部212的轴向上的基端部213侧的第二止动件232的端部的面、且是与第二指连杆部212的轴向正交的面。该第一抵接部2321的形状形成为与第一止动件231的形状匹配，且形成为在第二关节部23最大程度伸展时，第一抵接部2321的平面与第一止动件231的平面平行且抵接。这样，第一止动件231施加物理的限制，使得第二关节部23无法进一步伸展。在第二止动件232抵接于第一止动件231的状态下，通过拆下螺栓234，从而第二止动件232能够沿螺栓234的轴向移动。

另一方面，图25是第二关节部23最大程度弯曲时的第二关节部23附近的剖视图。在第二关节部23最大程度弯曲时，第二止动件232的与第一抵接部2321不同的第二抵接部2322抵接于基端部213的外表面632。该外表面632是从基部20突出的基端部213的顶面，形成为与基部20的顶面平行，且形成在外周面631的切线上。需要说明的是，将供第二止动件232抵接的外表面632设为第三止动件233。在第二关节部23伸展的情况下，第二止动件232与外周面631的距离维持恒定，在第二关节部23弯曲的情况下，弯曲的角度越大，则第二止动件232与外表面632的距离变得越短。并且，在第二关节部23最大程度弯曲时，第二止动件232的第二抵接部2322抵接于第三止动件233。第二抵接部2322是形成为朝向第二指连杆部212的中心轴侧的面、且是相对于第二指连杆部212的轴向倾斜的面。该第二抵接部2322的形状形成为与第三止动件233的形状匹配，且形成为在第二关节部23最大程度弯曲时，第二抵接部2322的平面与第三止动件233的平面平行且抵接。这样，第三止动件233施加物理的限制，使得第二关节部23无法进一步弯曲。在第二止动件232抵接于第三止动件233的状态下，通过拆下螺栓234，从而第二止动件232能够沿螺栓234的轴向移动。

这样，止动件230形成为在第二关节部23最大程度伸展时第二止动件232抵接于第一止动件231，在第二关节部23最大程度弯曲时第二止动件232抵接于第三止动件233。利用上述的止动件230，能够限制第二关节部23的弯曲及伸展的可动范围。需要说明的是，在机械手机构2中，通常是由机械手控制装置43控制为第二止动件232不抵接于第一止动件231及第三止动件233。机械手控制装置43存储第二关节部23既不弯曲又不伸展的状态的位置即基准位置，控制第二马达52，使得第二指连杆部212从该基准位置旋转的旋转角度成为第二止动件232不抵接于第一止动件231及第三止动件233的旋转角度。

然而，有时因机械手控制装置43的电源被切断等而导致第二指连杆部212的基准位置从存储器消失、或因机械手机构2的使用时间较长而导致实际的基准位置与存储于存储器的基准位置产生偏差。在这样的情况下，有时第二止动件232会抵接于第一止动件231或第三止动件233。若在第二止动件232抵接于第一止动件231或第三止动件233的状态下向蜗杆64供给驱动力，则蜗杆64与蜗轮63之间的接触部分的载荷会变大，从而摩擦力变大。因此，难以使蜗杆64向反向旋转，成为第二关节部23被锁定的状态，第二关节部23的弯曲及伸展会变得困难。

与此相对，本实施例的第二止动件232构成为能够移动。即，通过将固定第二止动件232的螺栓234拆下，从而能够装卸第二止动件232(即，能够移动)。通过在第二关节部23被锁定的情况下使第二止动件232移动，由此，成为第二止动件232不抵接于第一止动件231或第三止动件233的状态。由此，蜗杆64与蜗轮63之间的接触部分的载荷降低而使摩擦力变小，因此，蜗杆64能够向解除锁定的方向旋转。这样，能够解除第二关节部23的锁定。在解除该锁定之后，使用螺栓234将第二止动件232再次安装于第二指连杆部212。

需要说明的是，止动件230的形状不限于上述形状，只要是在第二关节部23的弯曲侧及伸展侧分别物理地限制第二指连杆部212相对于基端部213的旋转的形状即可。另外，在本实施例中，一个第二止动件232在第二关节部23的弯曲侧及伸展侧分别物理地限制第二指连杆部212的旋转，但也可以取而代之，在第二指连杆部212设置两个在弯曲侧和伸展侧分别限制第二指连杆部212的旋转的止动件，并且各自构成为能够移动。即，也可以是，不同的止动件分别抵接于第一止动件231和第三止动件233。另外，在本实施例中，构成为第二止动件232能够移动，但也可以取而代之，构成为第一止动件231及第三止动件233能够移动。另外，还可以构成为全部的止动件230均能够移动。另外，在上述说明中，在弯曲侧及伸展侧分别物理地限制第二指连杆部212的旋转，但也可以是仅在弯曲侧或伸展侧一侧物理地限制第二指连杆部212的旋转的结构。即，也可以省略第一止动件231或第三止动件233的一方。

另外，在本实施例中，通过将固定第二止动件232的螺栓234拆下，由此第二止动件232能够移动，但使第二止动件232能够移动的结构不限定于此。例如，也可以通过第二止动件232进行旋转、或进退，来使第二止动件232移动。另外，固定第二止动件232的构件不限于螺栓234，能够使用其他的公知的固定部件。

需要说明的是，上述的止动件230也能够应用于在把持对象物时不变更对象物的姿态及/或位置的情况下的机械手机构。另外，上述的止动件230设置于第二关节部23，但在其他的关节部进行使用蜗杆及蜗轮实现的旋转的情况下，还能够将止动件设置于该关节部。另外，作为螺纹机构举出蜗轮63及蜗杆64的例子进行了说明，但只要是能够自锁的螺纹机构，则也可以应用于蜗轮63及蜗杆64以外的机构。

附图标记说明

1…机械臂、2…机械手机构、20…基部、21…指部、22…第一关节部、23…第二关节部、211…第一指连杆部、212…第二指连杆部、213…基端部、3…臂机构、30a…第一关节部、30b…第二关节部、30c…第三关节部、30d…第四关节部、30e…第五关节部、30f…第六关节部、31…第一臂连杆部、32…第二臂连杆部、33…第三臂连杆部、34…第四臂连杆部、35…第五臂连杆部、36…连接构件、4…台座部、42…臂控制装置、420…臂控制部、421…马达状态量取得部、43…机械手控制装置、430…对象物信息取得部、431…机械手控制部、432…马达状态量取得部、433…传感器信息取得部、51…第一马达、52…第二马达、53…第三马达、61、62…锥齿轮、63…蜗轮、64…蜗杆、65、66…齿轮、70…压敏传感器。

Claims (12)

1.一种机械手机构，其中，

所述机械手机构具备三个以上的指部，

在把持对象物时，所述三个以上的指部中的至少一个指部作为状态变更用指部而发挥功能，并且除了作为该状态变更用指部而发挥功能的指部以外的指部中的至少两个指部作为把持用指部而发挥功能，该状态变更用指部在与该对象物接触的情况下变更该对象物的姿态及/或位置，该把持用指部对由该状态变更用指部变更了姿态及/或位置的状态下的该对象物进行把持，

所述状态变更用指部具有能够弯曲或伸展的关节部，

通过所述状态变更用指部中的比所述关节部靠前端部侧的第一指连杆部相对于所述状态变更用指部中的比所述关节部靠基部侧的第二指连杆部弯曲或伸展，从而变更所述对象物的姿态及/或位置，

所述第一指连杆部在相对于所述第二指连杆部的弯曲方向侧的面或伸展方向侧的面具备接触压力检测机构。

2.根据权利要求1所述的机械手机构，其中，

所述三个以上的指部的任一方既能够作为所述状态变更用指部而发挥功能，也能够作为所述把持用指部而发挥功能。

3.根据权利要求2所述的机械手机构，其中，

所述机械手机构还具备基部，

所述三个以上的指部在所述基部沿周向以等角度间隔配置，并且，所述三个以上的指部均为相同的结构。

4.根据权利要求3所述的机械手机构，其中，

所述三个以上的指部的长度均大致相同。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的机械手机构，其中，

所述机械手机构具备四个以上的所述指部，

在把持所述对象物时，除了作为所述状态变更用指部而发挥功能的指部以外的指部中的至少三个指部作为所述把持用指部而发挥功能。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的机械手机构，其中，

所述指部设置为能够绕该指部的轴旋转，并且，

所述指部具有能够弯曲或伸展的关节部，

在所述指部的前端部设置有接触压力检测机构。

7.根据权利要求6所述的机械手机构，其中，

在所述指部的前端部中的多个壁面或周围壁面设置有所述接触压力检测机构。

8.根据权利要求6所述的机械手机构，其中，

所述指部具有两处以上的所述关节部。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的机械手机构，其中，

所述指部设置为能够绕该指部的轴旋转，并且，

所述指部具有能够弯曲或伸展的关节部，

所述指部中的比所述关节部靠所述基部侧的第二指连杆部长于所述指部中的比所述关节部靠前端部侧的第一指连杆部。

10.一种机械手机构，其具有指部，其中，

所述指部具有：

关节部，其能够利用螺纹机构进行弯曲或伸展；以及

止动件，其限制所述关节部能够进行所述弯曲或伸展的范围，

所述止动件能够装卸，

所述螺纹机构包括蜗杆及蜗轮，

所述指部具有：

基端部；以及

指连杆部，其在所述关节部连接于所述基端部，随着所述关节部的弯曲或伸展而绕所述蜗轮的轴相对于所述基端部相对地旋转，

所述止动件包括设置于所述基端部的第一止动件、设置于所述指连杆部的第二止动件、以及设置于所述基端部的第三止动件，

在所述关节部最大程度伸展时，所述第一止动件与所述第二止动件抵接，由此限制所述关节部能够伸展的范围，

在所述关节部最大程度弯曲时，所述第三止动件与所述第二止动件抵接，由此限制所述关节部能够弯曲的范围，

在所述第二止动件中，抵接于所述第一止动件的部位与抵接于所述第三止动件的部位不同。

11.一种把持系统，具备：

权利要求1～10中任一项所述的机械手机构；以及

控制装置，其在通过所述机械手机构把持所述对象物时控制该机械手机构，

其中，

在通过所述机械手机构把持所述对象物时，所述控制装置使所述机械手机构的所述三个以上的指部中的被选择作为所述状态变更用指部的指部与所述对象物接触，并且通过被选择作为状态变更用指部的该指部变更所述对象物的姿态及/或位置，从而将所述对象物的状态设为规定的可把持状态，并通过所述机械手机构的所述三个以上的指部中的被选择作为所述把持用指部的指部把持处于该规定的可把持状态的所述对象物。

12.一种存储有把持程序的计算机可读存储介质，该把持程序使控制权利要求1～10中任一项所述的机械手机构的控制装置执行如下步骤：

使所述机械手机构的所述三个以上的指部中的被选择作为所述状态变更用指部的指部与所述对象物接触；

通过与所述对象物接触的所述状态变更用指部变更所述对象物的姿态及/或位置，从而将所述对象物的状态设为规定的可把持状态；以及

通过所述机械手机构的所述三个以上的指部中的被选择作为所述把持用指部的指部把持处于所述规定的可把持状态的所述对象物。

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