CN115702065A - 机械手和操纵器 - Google Patents

Abstract

机械手包括：手掌部；从手掌部向远侧延伸并具有与手掌部的中心轴相对的指腹表面的第一手指；以及从手掌部向远侧延伸并具有与第一手指的指腹表面相对的指腹表面的第二手指，手掌部的中心轴在第一手指的指腹表面与第二手指的指腹表面之间。手掌部具有近端关节，其将第二手指连接至手掌部以能绕第一轴枢转。第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，并且第二手指包括靠近手掌部的基节部、相对于基节部在远侧的末节部和在基节部与末节部之间的中节部。此外，第二手指包括：中间关节，其将中节部连接至基节部以能绕第二轴弯曲和伸展；以及远端关节，其将末节部连接至中节部以能绕第三轴弯曲和伸展。

Description

机械手和操纵器

技术领域

本公开内容涉及机械手和操纵器。

背景技术

已知包括平行夹持器的机械手和在执行器中包括平行夹持器的操纵器(PTL1)。

引文列表

PTL1：日本未审查专利申请公开第2017-164899号。

发明内容

在平行夹持器中，在许多情况下，平行夹持器与目标对象的接触是线接触或点接触。因此，在平行夹持器中，能够被稳定地夹持的目标对象的形状受到限制。为了稳定地夹持具有各种形状的目标对象，期望在使机械手靠近目标对象时机械手相对于目标对象的接触部的位置以及机械手或其手指的姿势和角度可控。但是，需要增加机械手的运动的自由度，这导致出现机械手的尺寸的增加以及出现构造复杂化和重量增加的问题。

期望提供使得可以实现确保夹持稳定性和抑制尺寸增加两者的机械手和操纵器。

根据本公开内容的实施方式的机械手包括：手掌部；第一手指，其从手掌部向远侧延伸，并且具有与手掌部的中心轴相对的指腹表面；以及第二手指，其从手掌部向远侧延伸，并且具有与第一手指的指腹表面相对的指腹表面，手掌部的中心轴介于第一手指的指腹表面与第二手指的指腹表面之间。在本实施方式中，手掌部包括近端关节，该近端关节将第二手指能绕第一轴枢转地耦接至手掌部。第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度。第二手指包括靠近手掌部设置的基节部、比基节部更靠近远侧设置的末节部以及在基节部与末节部之间设置的中节部。此外，第二手指包括中间关节和远端关节，中间关节将中节部能绕第二轴弯曲且可伸展地耦接至基节部，以及远端关节将末节部能绕第三轴弯曲且可伸展地耦接至中节部。

根据本公开内容的实施方式的操纵器设置有操作臂和机械手，操作臂包括基端和末端并且在轴线方向上从基端延伸至末端，以及机械手被耦接至操作臂的末端。机械手包括：手掌部；第一手指，其从手掌部向远侧延伸，并且具有与手掌部的中心轴相对的指腹表面；以及第二手指，其从手掌部向远侧延伸，并且具有与第一手指的指腹表面相对的指腹表面，中心轴介于第一手指的指腹表面与和第一手指的指腹表面相对的指腹表面之间。在本实施方式中，手掌部包括近端关节，该近端关节将第二手指能绕第一轴枢转地耦接至手掌部。第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度。第二手指包括靠近手掌部设置的基节部、比基节部更靠近远侧设置的末节部以及在基节部与末节部之间设置的中节部。此外，第二手指包括中间关节和远端关节，中间关节将中节部能绕第二轴弯曲且可伸展地耦接至基节部，以及远端关节将末节部能绕第三轴弯曲且可伸展地耦接至中节部。

附图说明

[图1]图1是根据本公开内容的第一实施方式的机械手的外观的立体图。

[图2]图2是示出根据与以上实施方式相同的实施方式的机械手的各个部分的尺寸的说明图。

[图3]图3是示出根据与以上实施方式相同的实施方式的机械手的各个部分在改变第二手指的姿势的情况下的尺寸的图。

[图4]图4是示意性地示出与以上机械手相同的机械手的控制系统的配置的示意图。

[图5]图5是示出由根据与以上实施方式相同的实施方式的机械手执行的夹持操作的整体流程的流程图。

[图6]图6是示出根据与以上实施方式相同的实施方式的当选择第一操作模式(同平面平行轨迹夹持模式)时的夹持操作的细节的流程图。

[图7]图7是示出根据与以上实施方式相同的实施方式的当选择第二操作模式(多点接触夹持模式)时的夹持操作的细节的流程图。

[图8]图8示出了在第一操作模式下夹持柱状或球状目标对象时的操作的示例。

[图9]图9示出了在第一操作模式下夹持棱柱形目标对象(包括薄的对象)时的操作的示例。

[图10]图10示出了在第一操作模式下夹持倾斜表面对象或锥形目标对象时的操作的示例。

[图11]图11示出了在第一操作模式下夹持具有壳体形状的目标对象时的操作的示例。

[图12]图12示出了在第一操作模式下夹持具有壳体形状的目标对象时的操作的另一示例。

[图13]图13示出了在第一操作模式下夹持具有大的高度的倾斜表面对象时的操作的示例。

[图14]图14示出了在第一操作模式下从侧面夹持薄的对象时的操作的示例。

[图15]图15示出了在第二操作模式下夹持柱状或球状目标对象(具体地，具有大的直径或大的重量的对象)时的操作的示例。

[图16]图16示出了在第二操作模式下夹持棱柱形目标对象(具体地，具有大的高度或大的厚度的对象)时的操作的示例。

[图17]图17示出了在第二操作模式下夹持倾斜表面对象(具体地，具有大的高度的对象)时的操作的示例。

[图18]图18示出了在第二操作模式下夹持柱状目标对象(具体地，具有大的力矩负载的对象)时的操作的示例。

[图19]图19示出了在第二操作模式下从侧面夹持锥形目标对象时的操作的示例。

[图20]图20示出了机械手在第一手指被较大地张开的第三操作模式下的状态的示例。

[图21]图21示出了在第三操作模式下夹持的使用示例。

[图22]图22是根据本公开内容的第一实施方式的机械手的第一修改示例的立体图。

[图23]图23是根据本公开内容的第一实施方式的机械手的第二修改示例的立体图。

[图24]图24是根据本公开内容的第二实施方式的机械手的外观的立体图。

具体实施方式

在下文中，参照附图对本公开内容的一些实施方式进行详细描述。以下描述给出了本公开内容的具体示例，并且本公开内容不限于以下实施方式。此外，类似地，本公开内容不限于各个部件的位置和尺寸以及各个附图中示出的部件之间的尺寸比。

按以下顺序给出描述。

1.第一实施方式

1.1机械手的构造

1.1.1整个构造

1.1.2控制系统的构造

1.2机械手的基本操作

1.3使用流程图进行描述

1.4机械手的各种操作

1.4.1第一操作模式(同平面平行轨道夹持模式)

1.4.2第二操作模式(多点接触夹持模式)

1.4.3第三操作模式

1.5工作和效果

1.6修改示例的描述

1.6.1第一修改示例

1.6.2第二修改示例

2.第二实施方式

3.结论

<1.第一实施方式>

[1.1机械手的构造]

(1.1.1整体构造)

图1是根据本公开内容的第一实施方式的机械手H的外观的立体图。

图2是示出根据本实施方式的机械手H的各部分的尺寸的说明图，其中图2的(a)示出在与包括手掌部1的中心轴Ax0的前平面垂直的方向上观察第二手指3稍微弯曲的机械手H的状态，以及图2的(b)示出在与前平面垂直的方向上观察第二手指3伸展的机械手H的状态(上部分)和在与水平面垂直的方向上观察第二手指3伸展的机械手H的状态(下部分)。

机械手H被安装在操作臂A的端部，并且构成操纵器的执行器。在本实施方式中，操纵器具有串联型构造，并且包括操作臂A和机械手H。操作臂A包括基端和末端，并且在从基端至末端的轴向上具有长的形状。操作臂A的基端能够被安装至任何机器人的主体。机械手H被耦接至操作臂A的末端。在本实施方式中，机械手H包括腕部5，并且能够通过腕部5的关节运动绕与操作臂A的纵向轴平行或垂直的轴旋转。在以下描述中，将远离操作臂A的基端朝向机械手H的指尖部的一侧称为远侧，以及将从机械手H的指尖部接近操作臂A的基端的一侧称为近侧。

机械手H大致包括手掌部1、第一手指2和第二手指3。

手掌部1用作支承机械手H的手指(也就是，下面描述的第一手指2和第二手指3)的支架，并且确定第一手指2的基部与第二手指3的基部之间的最短分隔距离。在本实施方式中，最短分隔距离是在第二手指3平行于手掌部1的中心轴Ax0伸展的状态下(图2的(b))在第一手指2的基部与第二手指3的基部之间形成的距离。手掌部1在近侧被耦接至腕部5，并且具有指向远侧的指尖部的表面(下文中称为“远表面”)11。

第一手指2从手掌部1向远侧延伸，并且具有与手掌部1的中心轴Ax0相对的指腹表面21。在本实施方式中，手掌部1的中心轴Ax0与操作臂A的纵向轴重合，并且穿过远表面11。

第二手指3从手掌部1向远侧延伸，并且具有与第一手指2的指腹表面21相对的指腹表面31a和31b，其中手掌部1的中心轴Ax0介于其间。第一手指2的指腹表面21和第二手指3的指腹表面31a和31b用作与对象的接触表面，该对象是由机械手H夹持的目标(下文中称为“目标对象”)。也就是，为了夹持，机械手H使用这些指腹表面21、31a和31b与目标对象接触以对目标对象施加夹持力。在本实施方式中，第一手指2具有完全从指尖部到基部的指腹表面21。相比之下，第二手指3具有在末节部l3中的指腹表面31a以及在中节部l2中的指腹表面31b。

除了由腕部5给出的自由度之外，机械手H还具有有助于夹持目标对象的四个自由度。

机械手H包括手掌部1中的近端关节j1。近端关节j1以能绕第一轴(其可以被称为第一俯仰轴)Ax1枢转的方式将第二手指3耦接至手掌部1。第二手指3包括靠近手掌部1设置的基节部(其可以被称为第一或基关节连杆)l1、比基节部l1更靠近远侧设置的末节部(其可以被称为第三或远端关节连杆)13，以及中节部(其可以被称为第二或中间关节连杆)l2，该中节部设置在基节部l1与末节部l3之间并且包括两个关节j2和j3。两个关节j2和j3中的一个关节是中间关节j2，该中间关节j2使中节部l2能绕第二轴(其可以被称为第二俯仰轴)Ax2弯曲且可伸展地耦接至基节部l1，以及另一个关节是远端关节j3，该远端关节j3使末节部l3能绕第三轴(其可以被称为第三俯仰轴)Ax3弯曲和伸展地耦接至中节部l2。在本实施方式中，第一轴Ax1、第二轴Ax2和第三轴A3彼此平行，并且第一轴Ax1与手掌部1的中心轴Ax0具有第一轴Ax1与中心轴Ax0彼此三维相交的位置关系。

相比之下，第一手指2在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，并且相对于手掌部1能够绕第四轴(可以被称为相对于俯仰轴p的偏航轴y)Ax4旋转。第四轴与手掌部1的中心轴Ax0重合或平行。在本实施方式中，第四轴Ax4位于与第一轴Ax1三维相交的位置处，并且与手掌部1的中心轴Ax0重合。例如，第一手指2使用完全从指尖部到基部的单独连杆构件形成，这使得可以具有在弯曲方向和伸展方向上具有刚性但不具有自由度的构造。

因此，机械手H具有以下四个自由度作为有助于目标对象的夹持的自由度。第一自由度是由手掌部1给予第一手指3的一个自由度(绕第四轴Ax4的旋转方向上的自由度)。第二自由度是由手掌部1的近端关节j1给予第二手指3的一个自由度(绕第一轴Ax1的旋转方向的自由度)。第三自由度和第四自由度是第二手指3的中间关节j2和远端关节j3的两个自由度(绕第二轴Ax2和第三轴Ax3的弯曲方向和伸展方向的自由度)。

在本实施方式中，第一手指2具有比第二手指3窄的手指宽度，并且如图2的(b)所示，具体地，在将第一手指2的指尖部与第二手指3的末节部l3进行比较的情况下，第一手指2的指尖部(手指宽度D1)比第二手指3的末节部l3(手指宽度D2)窄。

此外，如图2中的(a)和(b)的上部分所示，第一手指2具有如下形状：其中指腹表面21从指腹表面21的基部朝向端部逐渐与手掌部1的中心轴Ax0分离。也就是，第一手指2的指腹表面21具有凹陷形状，其中在以连接指腹表面21的基部和端部的直线作为基准的情况下深度在远离手掌部1的中心轴Ax0的方向上增加。第一手指2的指腹表面21的边缘在沿水平面截取的截面中画出的形状可以具有平面形状或弯曲形状。此外，如图2的(a)中所示，第一手指2具有初始张开角度α，该初始张开角度α是在连接指腹表面21的基部和端部的直线与平行于手掌部1的中心轴Ax0的基准线之间形成的角度。初始张开角度α优选地在10度至60度的范围内，并且在本实施方式中是30度。具有初始张开角度α的第一手指2使得在夹持时容易调整第一手指2的指腹表面21相对于目标角度的角度。

在本实施方式中，除了上述自由度之外，腕部5将以下两个自由度也设置为自由度。这两个自由度包括绕手掌部1的中心轴(也就是，偏航轴y)的旋转方向上的一个自由度，以及绕平行于第一轴Ax1的轴(也就是，俯仰轴p)的摆动方向上的一个自由度。因此，机械手H可以通过腕部5对操作臂A施加扭转，并且可以以腕部5作为起点来摆动整个机械手H。代替绕俯仰轴p的自由度或除了绕俯仰轴p的自由度之外，还可以给出绕与手掌部1的中心轴Ax0垂直的滚动轴r的摆动方向上的自由度。

机械手H包括与腕部5的自由度对应的多个致动器，并且包括用于手掌部1(包括近端关节j1)以及第二手指3的中间关节j2和远端关节j3中的每一个的致动器。在本实施方式中，近端关节j1具有比中间关节j2和远端关节j3中的每一个大的直径，并且致动器可以采用具有比中间关节j2和远端关节j3中包括的致动器大的输出的致动器作为近端关节j1中包括的致动器。可应用的致动器的示例可以包括电动马达，并且对于近端关节j1，可以采用能够输出比中间关节j2和远端关节j3的扭矩高的扭矩的电动马达。

在本实施方式中，提供了被配置成电子控制装置的控制单元101，并且通过控制单元101来控制致动器的操作，这使得可以在夹持目标对象时控制机械手H的姿势和操作。稍后更详细地描述包括控制单元101的控制系统。

图3是示出根据本实施方式的机械手H的各个部分在改变第二手指3的姿势时的尺寸的图。图3的(a)示出了其中近端关节j1具有中间张开角度、中间关节j2伸展并且远端关节j3弯曲的状态。图3的(b)示出了如下状态：在该状态中，近端关节j1具有最大张开角度、第二手指3的基节部l1相对于第一手指2的角度变宽至最大、中间关节j2弯曲并且远端关节j3伸展。图3的(c)示出了如下状态：在该状态中，近端关节j1具有最小张开角度、第二手指3的基节部l1相对于第一手指2的角度变窄至最小并且中间关节j2和远端关节j3两者都伸展。在图3的(a)和(b)中，第一手指2的指尖部和第二手指3的末节部l3彼此位于同一平面上，以及在图3的(c)中，连接第一手指2的指腹表面21的基部和端部的直线和与第二手指3的中节部l2和末节部13的指腹表面31a和31b平行的直线形成等于初始张开角度α的角度。在本实施方式中，在第一手指2的指尖部的端部与第二手指3的末节部13的端部位于同一平面上的情况下，认为“第一手指2的指尖部与第二手指3的末节部13位于同一平面上”。作为在确定是否位于同一平面上时用作参考的部位，可以采用在夹持时首先与目标对象接触以代替指尖部或末节部13的端部的部位。参照图3进一步描述机械手H的构造。

图3中示出的各个尺寸如下。L1是沿着基节部l1的指腹表面从近端关节j1的中心至中间关节j2的中心的方向上的长度。L2是沿着中节部12的指腹表面31b从中间关节j2的中心至远端关节j3的中心的方向上的长度。L3是沿着末节部13的指腹表面31a从远端关节j3的中心至第二手指3的端部(也就是，第二手指3的末节部l3的端部)的方向上的长度。L4是第一手指2的长度，并且在与手掌部1的中心轴Ax0(图2的(b))平行的方向上被确定。L5是在第二手指3的中间关节j2和远端关节j3两者都伸展的状态下在远端关节j3的中心与第一手指2的端部(也就是，第一手指2的指尖部的端部)之间形成的间隔，并且指示手掌部1的远表面11的宽度。L6是在图3的(a)中示出的状态下在第一手指2的端部与第二手指3的端部之间形成的间隔，并且对应于稍后描述的第一操作模式(相同平行轨迹夹持模式)下可夹持的目标对象的最大水平宽度尺寸。L7是从第一手指2的端部至手掌部1或手掌部1的远表面11的高度，并且对应于在第一操作模式下可夹持的目标对象的最大高度尺寸。L8是远端关节j3的直径，以及L9是腕部的直径。此处，尺寸L3、L7和L8建立由以下表达式(1)表示的关系以作为实现第一操作模式下的操作的条件。在本实施方式中，近端关节j1被包括在手掌部1中；因此，手掌部1的远表面11从与第一手指2的基部相邻的部分延伸至近端关节j1的侧表面的部分。在本实施方式中，各个关节部l1、l2和13的长度L1、L2和L3彼此相等(下面的表达式(2))。此外，在本实施方式中，第2手指3的末节部13具有厚度朝向远侧减小的锥形形状。

L3+L8/2≤L7 (1)

L1＝L2＝L3 (2)

(1.1.2)控制系统的配置

图4是示意性地示出根据本实施方式的机械手H的控制系统S的配置的示意图。

控制系统S大致包括控制单元101(图1)、各种传感器201至204以及各种致动器ACT。如上所述，致动器ACT包括可移动部分(诸如机械手H的关节)中包括的电动马达。

传感器201至传感器204被设置在机械手H的不同部位处，并且用于掌握机械手H与目标对象之间的位置关系以及检测机械手H与目标对象的接触。

传感器201被设置在手掌部1中，并且能够检测目标对象相对于手掌部1的位置以及检测目标对象与手掌部1的远表面11的接触。适用于传感器201的传感器的示例可以包括触觉传感器和接近传感器，并且可以使用视觉传感器或相机作为替代物。

传感器202被设置在第一手指2中，并且检测目标对象与第一手指2的指腹表面21的接触。适用于传感器202的传感器的示例可以包括触觉传感器和接近传感器。

传感器203被设置在第二手指3的中节部12中，并且检测目标对象与中节部12的指腹表面31b的接触。适用于传感器203的传感器的示例可以包括触觉传感器和接近传感器。

传感器204被设置在第二手指3的末节部13中，并且检测目标对象与末节部13的指腹表面31a的接触。适用于传感器204的传感器的示例可以包括触觉传感器和接近传感器。

在本实施方式中，末节部13中设置的传感器204具有比中节部12中设置的传感器高的分辨率，但具有低负载范围。这是因为在夹持目标对象时使用传感器输出的差异。在后面描述的第一操作模式(同平面平行轨迹夹持模式)中，将相对小且轻的对象作为夹持的目标，并且使用末节部13中包括的高分辨率传感器204来控制机械手H的夹持力。相比之下，在第二操作模式(多点接触夹持模式)中，将相对大且重的对象作为夹持的目标，并且使用中节部12中包括的高负载范围传感器203来控制机械手H的夹持力。因此，在本实施方式中，用于控制夹持力的传感器根据目标对象的大小、形状等在传感器203与204之间切换。

除了第二手指3的中节部12和末节部l3之外，还可以在基节部l1中设置传感器，并且在夹持目标对象时使用该传感器来控制致动器ACT。

作为一个示例，控制单元101被配置成微型计算机，该微型计算机包括：包括处理器等的中央处理单元(CPU)、诸如ROM或RAM的各种存储装置、输入/输出接口等，并且控制单元101接收从传感器201至204输入的检测信号并且基于输入的传感器信号按照预定程序的命令执行操作。然后将作为该操作的结果获得的命令信号输出至致动器ACT的驱动单元。

在本实施方式中，控制单元101确定目标对象，并且根据确定的目标对象在第一操作模式(也就是，同平面平行轨迹夹取模式)与第二操作模式(也就是，多点接触夹取模式)之间选择操作模式。然后，控制单元101控制机械手H在以所选择的操作模式夹持目标对象时的操作。此处，第二操作模式是在夹持相对大的目标对象时被选择，并且被表征为第一手指2和第二手指3的指腹表面21、31a和31b与目标对象的接触区域比在第一操作模式下的接触区域宽的操作模式。在本实施方式中，通过改变手掌部1、第一手指2和第二手指3在夹持时与目标对象接触的部分来引起接触区域的切换。控制单元101大致包括目标对象确定单元111、操作模式选择器121和手控制器131。

目标对象确定单元111确定目标对象。在本实施方式中，目标对象的确定包括对目标对象的大小、形状、材料等的确定。目标对象的确定可以通过创建预先确定关于目标对象的大小、形状、材料等的信息的列表并将该列表存储在控制单元101中来实现，以及还可以通过提供能够拍摄目标对象的相机并且基于通过相机获得的图像数据等确定目标对象的类型或属性来实现。

操作模式选择器121根据通过目标对象确定单元111确定的目标对象在第一操作模式与第二操作模式之间选择操作模式。

具体地，操作模式选择器121将目标对象的尺寸与预设参考尺寸进行比较，并且在目标对象的尺寸比参考尺寸小的情况下，操作模式选择器121选择第一操作模式。相比之下，在目标对象的尺寸比参考尺寸大的情况下，操作模式选择器121选择第二操作模式。如上所述，第二操作模式是机械手H的指腹表面21、31a和31b与目标对象的接触区域比第一操作模式下的接触区域宽的操作模式。

例如，在第一手指2的指尖部与第二手指3的末节部l3位于与手掌部1的中心轴Ax0垂直的同一平面上的情况下，参考尺寸是第一手指2的指尖部的端部与第二手指3的末节部l3的端部之间的距离的可能最大值。在这种情况下，参考尺寸被给定为由图3的(a)中的符号L6指示的尺寸。

替选地，参考尺寸可以是在平行于手掌部1的中心轴Ax0的方向上在第一手指2的端部与手掌部1的远表面11之间确定的距离。在这种情况下，参考尺寸被给定为由图3的(a)和(b)中的符号L7指定的尺寸。

在本实施方式中，操作模式选择器121在目标对象的水平宽度尺寸比第一参考尺寸L6小并且目标对象的高度尺寸比第二参考尺寸L7小的情况下选择第一操作模式，以及在目标对象的水平宽度尺寸比第一参考尺寸L6大或目标对象的高度尺寸比第二参考尺寸L7大的情况下选择第二操作模式。

手控制器131控制在以由操作模式选择器121选择的操作模式夹持目标对象时机械手H的操作。

[1.2机械手的基本操作]

如上所述，第一操作模式与第二操作模式之间的区别在于在夹持时目标对象与机械手H之间形成的接触区域，以及第一操作模式的特征在于相对小的接触区域的操作模式，以及第二操作模式的特征在于相对大的接触区域的操作模式。此外，在本实施方式中，机械手H对目标对象施加的夹持力的大小在第一操作模式与第二操作模式之间不同，并且用于控制夹持力的传感器203和204的位置和特性(也就是，传感器的分辨率和负载范围)也随之改变。

图8示出了机械手H在以第一操作模式夹持柱状或球状目标对象T11时的操作的示例。在图8中的示例的描述中，在第一操作模式下，机械手H相对于目标对象T11被适当地布置，具体地，第一手指2的指尖部和第二手指3的末节部13被大致调整至目标对象T11的重心的高度，并且此后，使第一手指2的指尖部靠近目标对象，以使第一手指2的指腹表面21与目标对象的位于重心高度处的侧表面接触。在第一操作模式下，第一手指2的接触是机械手H与目标对象的第一接触，并且在该接触时，手掌部1的远表面11不与目标对象接触，并且在目标对象与手掌部1之间留有空间。此后，使第二手指3的末节部13靠近目标对象T11，以使第二手指3的末节部13的指腹表面31a在与第一手指2的指尖部的指腹表面21接触的侧表面相对的一侧上与目标对象的侧表面接触。此处，在第一操作模式下，当使第二手指3的末节部l3靠近目标对象T11时，远端关节j3被适当地激活以移动第二手指3的末节部l3，使得末节部l3的端部保持在同一平面P上的轨迹。换句话说，在第一操作模式下，当使第二手指3的末节部l3靠近目标对象T11时，末节部l3的端部和第一手指2的指尖部的端部总是位于同一平面P上。在使第二手指3的末节部l3的指腹表面31a与目标对象接触后，机械手H的夹持力被施加在目标对象上以夹持该目标对象。

图15示出了机械手H在以第二操作模式夹持柱状或球状目标对象(具体地，具有大的直径或大的重量的对象)T71或T72时的操作的示例。在图15中的示例的描述中，在第二操作模式下，使机械手H靠近目标对象T71或T72，以使手掌部1的远表面11与目标对象T71或T72接触。在第二操作模式下，手掌部1的该接触是机械手H与目标对象T71或T72的第一接触。此后，使第一手指2的指尖部靠近目标对象T71或T72，以使第一手指2的指腹表面21与大致位于目标对象T71或T72的重心的高度处的侧表面接触。在第一手指2接触后，使第二手指3靠近目标对象T71或T72，以使中节部l2的指腹表面31b和末节部l3的指腹表面31a依次与目标对象T71或T72的侧表面接触。此处，在第二操作模式下，不仅第一手指2的指尖部和第二手指3的末节部l3，而且手掌部1和第二手指3的中节部l2涉及目标对象T71或T72的夹持或夹持力的产生，从而实现与目标对象T71或T72的多点接触并且增加接触面积。在使第二手指3的中节部l2和末节部l3的指腹表面31a和31b与目标对象T71或T72接触之后，机械手H的夹持力被施加在目标对象上以夹持该目标对象。

上述操作是机械手H在夹持目标对象时执行的基本操作。在本实施方式中，除了上述模式之外，还采用以下两种模式作为被分类为第一操作模式和第二操作模式的派生模式。

模式之一是在具有倾斜侧表面或锥形形状的对象是夹持目标的情况下的派生模式，并且被分类为第一操作模式。具体地，在使第二手指3的末节部l3的指腹表面31a与目标对象接触之前，使第一手指2绕第四轴Ax4旋转，以使第一手指2的指腹表面21的取向接近目标对象的侧表面的取向，从而使指腹表面21的倾斜度与目标对象的侧表面的倾斜度匹配。图13示出了机械手H在以作为派生模式的示例的第一操作模式下夹持具有大的高度的倾斜表面对象T51时的操作。

另一种模式是在具有窄的水平宽度W或小的高度H但是具有大的力矩负载的对象(例如，像煎锅的手柄或具有长端部的杆的对象)是夹持的目标的情况下的派生模式，并且被分类为第二操作模式。具体地，使手掌部1的远表面11与目标对象接触，并且使第一手指2的指腹表面21还与目标对象接触，并且此后，近端关节j1旋转，并且中间关节j2和远端关节j3弯曲。因此，第二手指3闭合以通过第二手指3围绕目标对象，从而施加夹持力。这是通常已知的夹持形式，如成形闭合件。图18示出了作为派生模式的示例的机械手H在夹持柱状目标对象(具体地，具有大的力矩负载的对象)T101时的操作。

[1.3流程图描述]

图4是示出由根据本公开内容的第一实施方式的机械手H执行的夹持操作的整体流程的流程图。图5是示出根据本实施方式的当选择第一操作模式(同平面平行轨迹夹持模式)时的夹持操作的细节的流程图。图6是示出根据本实施方式的当选择第二操作模式(多点接触夹持模式)时的夹持操作的细节的流程图。图4至图6中示出的操作由控制单元101控制，并且每当指定了作为夹持的目标的对象(目标对象)时执行。

在S101中，识别目标对象101。

在S102中，获得目标对象101的尺寸。在本实施方式中，获得目标对象的由机械手H要在其上施加夹持力的部分的水平宽度尺寸W和目标对象的高度尺寸H。

在S103中，确定夹持时从目标对象施加的负载是否在标准负载的范围内。在负载处于标准负载的范围内的情况下，流程进行至S104，以及在负载不处于标准负载的范围内的情况下，流程进行至S107。可以将标准负载确定为目标对象的重量或从目标对象施加至机械手H的力矩负载。

在S104中，确定目标对象的水平宽度尺寸W是否等于或者小于第一参考尺寸L6。在水平宽度尺寸W等于或小于第一参考尺寸L6的情况下，流程进行至S105，以及在水平宽度尺寸W超过第一参考尺寸L6的情况下，流程进行至S107。

在S105中，确定目标对象的高度尺寸H是否等于或者小于第二参考尺寸L7。在高度尺寸H等于或小于第二参考尺寸L7的情况下，流程进行至S106，以及在高度尺寸H超过第二参考尺寸L7的情况下，流程进行至S107。

在S106中，选择第一操作模式作为机械手H的操作模式。

在S107中，选择第二操作模式作为机械手H的操作模式。

在选择了第一操作模式的情况下，流程进行至图5中示出的流程图，并且在第一操作模式下夹持目标对象。

在S201中，将第一手指2的指尖部大致调整至目标对象的重心的高度，并且调整第一手指2的指尖部的角度以使第一手指2的指腹表面21大致平行于目标对象的侧表面。该调整主要通过腕部5的操作来实现。

在S202中，使第一手指2的指尖部靠近目标对象，以使第一手指2的指腹表面21与目标对象的设置在重心高度处的侧表面接触。

在S203中，测量与第一手指2的指腹表面21接触的侧表面相对的一侧上的目标对象的侧表面的角度。

在S204中，将第二手指3的末节部l3的角度调整成接近测量的角度。通过适当地操作近端关节j1、中间关节j2和远端关节j3来进行该调整。此后，在移动末节部13以保持末节部l3的调整后的角度的同时，使第二手指3的末节部l3接近目标对象。此处，如果需要，可以通过使第一手指2绕第四轴Ax4相对地旋转来辅助保持末节部l3的角度的操作。

在S205中，使第二手指3的末节部l3的指腹表面31a与相对侧上的目标对象的侧表面接触。

在S206中，将机械手H的夹持力施加至目标对象以完成夹持。

在选择了第二操作模式的情况下，流程进行至图6中示出的流程图，并且在第二操作模式下夹持目标对象。

在S301中，通过近端关节l1的操作使第二手指3绕第一轴Ax1向外旋转，以将第一手指2与第二手指3之间形成的开口扩大至可容纳夹持的目标对象的程度。

在S302中，使机械手H靠近目标对象，以使手掌部1的远表面11与目标对象接触。

在随后的S202和后续步骤中，执行与第一操作模式中的S202至S206中的操作类似的操作。也就是，使第一手指2的指尖部靠近目标对象，以使第一手指2的指腹表面21与位于目标对象的重心的高度处的侧表面接触(S202)。测量与第一手指2的指尖部的指腹表面21接触的侧表面相对的一侧上的目标对象的侧表面的角度(S203)。将第二手指3的末节部l3的角度调整成接近测量的角度，并且在保持末节部l3的调整后的角度的同时使第二手指3的末节部l3靠近目标对象(S204)。使指腹表面31a与相对侧上的目标对象的侧表面接触(S205)。此外，产生目标对象上的夹持力(S206)。因此，完成夹持。

[1.4.机械手的各种操作]

下面描述在第一操作模式和第二操作模式下夹持特定目标对象的示例。

(1.4.1.第一操作模式(同平面平行轨迹夹持模式))

图8示出了在柱状或球状对象T11是夹持的目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。使第一手指2的指尖部的指腹表面21与目标对象的重心高度附近的侧表面接触，并且使第二手指3的末节部l3沿同一平面P上的轨迹靠近目标对象T11，以使第二手指3的末节部13的指腹表面31a和与指腹表面21相对的一侧上的侧表面接触。

图9示出了在(a)棱柱形对象T21、(b)其侧面具有小的尺寸的精细对象T22以及(c)具有小的厚度的薄对象T23是夹持对象的情况下在第一操作模式下的操作的示例。在这种情况下机械手H的操作与图8中示出的机械手H的操作类似；然而，具体地，在图9的(b)和(c)中示出的精细对象T22和薄对象T23的夹持中，可以保持腕部5的状态固定，从而保持包括操作臂A的整个操纵器的低操纵负载。

图10示出了在(a)具有倾斜侧表面的倾斜表面对象(例如，具有小的高度的三棱柱或四棱柱)T31和(b)具有锥形侧表面的对象(例如，杯状对象)T32是夹持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。在这种情况下机械手H的操作的特征在于：在使第二手指3的末节部l3靠近目标对象T31或者T32时，由远端关节j3给出的旋转角度较大。

图11示出了在(a)柱形对象T41、(b)具有大的深度的碟形对象T42和(c)具有锥形侧表面的碗形对象T43是作为具有壳体形状的对象的夹持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。图12示出了在具有小的深度(也就是，具有浅的深度)的碟形对象T44是作为具有壳体形状的另一对象的夹持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。在本实施方式中，壳体形状是较薄地形成为圆柱体、倒锥形、截头倒锥形、半球形等的形状，并且例如，杯子、具有各种大小的碟子、小碗、碗等的形状对应于壳体形状。使第一手指2的指尖部的指腹表面21在第一手指2的指尖部的指腹表面21的角度被调整至上边缘附近的壳体的内表面的状态下与具有壳体形状的目标对象T41、T42、T43或T44接触，并且使第二手指3的末节部l3的指腹表面31a在目标对象的重心的高度周围与壳体的外表面接触，从而夹持目标对象以便夹紧目标对象的边缘。

图13示出了在具有大的高度的倾斜表面对象T51(例如，具有底表面和比另一侧长的两个侧面的三棱柱或具有大的高度的四棱锥)是夹持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。机械手H平放，并且从侧面靠近目标对象T51。通过绕第一手指2的第四轴Ax4的相对旋转来调整第一手指2的指尖部的角度，并且使第一手指2的指尖部的指腹表面21与目标对象T51的侧表面接触。此后，当通过远端关节j3的操作将末节部l3保持在调整后的角度时，使第二手指3的末节部l3靠近目标对象T51的重心的高度附近的相对侧上的侧表面，以使第二手指3的末节部l3的指腹表面31a与相对侧上的侧表面接触。

图14示出了在具有小的厚度的薄对象T61是夹持目标的情况下在第一操作模式下的操作的示例。在这种情况下机械手H的操作与图13示出的机械手H的操作类似，并且在夹持时，机械手H平放，并且从侧面靠近目标对象T61。使第一手指2的指尖部的指腹表面21与目标对象的侧表面接触后的操作的特征在于：在使第二手指3的末节部l3靠近目标对象T61的相对侧上的侧表面时，同一平面上的轨迹由第一手指2的指尖部的侧表面或侧边缘以及第二手指3的末节部l3的侧表面或侧边缘来保持。

(1.4.2.第二操作模式(多点接触夹持模式))

图15示出了在柱状或球状目标对象(具体地，具有大的直径或大的重量的对象)T71、T72是夹持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。在机械手H的手指通过近端关节j1的操作打开以与目标对象T71或T72接触的状态下，使手掌部1的远表面11靠近目标对象T71或T72。此后，使第一手指2的指尖部的指腹表面21与目标对象T71或T72的侧表面接触，并且使第二手指3按照中节部l2的指腹表面31b和末节部l3的指腹表面31a的顺序与目标对象T71或T72的相对侧上的侧表面接触。在这种情况下，更优选的是，使第一手指2的指尖部的指腹表面21和第二手指3的末节部l3的指腹表面31a与靠近目标对象T71或T72的重心的高度的侧表面接触。

图16示出了在棱柱形对象(例如，具体地具有大的高度或大的厚度的矩形平面六面体或立方体)T81是夹持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。图17示出了在倾斜表面对象(例如，具体地具有底部表面和比另一侧长的两个侧面的三棱柱或具体地具有大的高度的四棱锥)T91是夹持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。在这种情况下机械手H的操作与图15中示出的机械手H的操作类似。

图18示出了在柱状或长形对象(例如，具体地具有大的力矩负载的对象，诸如煎锅的手柄)T101是夹持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。使手掌部1的远表面11与目标对象T101接触，以及使第一手指2的指腹表面21(在这种情况下，靠近第一手指1的基部的指腹表面)还与目标对象T101接触。此后，使近端关节j1旋转并且使中间关节j2和远端关节j3弯曲，从而使第二手指3闭合以包围目标对象T101。

图19示出了在具有锥形侧表面的对象T111是夹持目标的情况下在第二操作模式下的操作的示例。在这种情况下机械手H的操作接近图13中示出的操作，即使图13中示出的操作是在不同的模式下被执行。机械手H被平放，并且在通过腕部5的操作来调整第一手指2的指尖部的角度的状态下从侧面靠近目标对象T111。然后，使手掌部1的远表面11与目标对象T111接触，并且此后，使第一手指2的指尖部的指腹表面21与目标对象T111的侧表面接触。此外，通过使第一手指2绕第四轴Ax4相对旋转来将第二手指3的末节部l3的角度调整至目标对象T111的侧表面的倾斜度，并且当末节部13保持在调整后的角度时，使末节部l3靠近目标对象T111的相对侧上的侧表面，以使指腹表面31a与目标对象T111接触。

(1.4.3.第三操作模式)

除了上述模式之外，在本实施方式中，采用第三操作模式，在第三操作模式中，第一手指2在与手掌部1的中心轴Ax0垂直的平面中张开。

图20示出了机械手H在第一手指2被较大张开至例如最大张开程度的第三操作模式下的状态的示例，在该最大张开程度下，在第一手指2的指腹表面21面对的方向与第二手指3的指腹表面31a和31b面对的方向之间形成的角度超过90度。在第三操作模式下，可以较大地张开手掌部1，并且第三操作模式可适用于使用整个第二手指3的指腹表面31a和31b的应用。

图21示出了第三操作模式下的夹持的使用示例。一对机械手H被镜像对称地设置，以能够使用双臂执行双手夹持。这使得可以采取使用宽平面支承目标对象T121或者通过从两侧夹住目标对象T121来保持目标对象T121的方法。

[1.5.工作和效果]

根据作为包括在机器人臂等的操纵器中的执行器的一般平行夹持器，在许多情况下，平行夹持器与目标对象的接触是线接触或点接触，并且可稳定夹持的目标对象的形状受到限制。为了稳定地夹持具有各种形状的目标对象，期望在使机械手靠近目标对象时，使机械手与目标对象的接触部的位置以及机械手或其手指的角度是可控制的。然而，需要增大机械手的运动的自由度，这导致出现机械手的大小增加以及还出现构造复杂化和重量增加的问题。此外，机械手的大小的增加导致支承机械手的臂上的负载增加，这引起机械手可适用的应用受到限制的问题。

此处，具有多柔性多手指构造的机械手使得可以确保夹持稳定性。然而，在多柔性多手指手的情况下，大小和构造复杂性的增加是不可避免的，并且在许多情况下，采用将DIP关节和PIP关节彼此互锁的机制；因此，难以确保充分的可操作性。这同样适用于通过腱驱动的欠驱动手，并且难以充分应对手指之间的相对角度的调整。

相比之下，根据本实施方式，第一手指2和第二手指3的指腹表面21、31a和31b的相对位置和角度根据目标对象的大小、形状等改变，这使得可以确保用于夹持目标对象的机械手H的必要接触区域并且确保机械手H的夹持稳定性。此处，在本实施方式中，包括两个手指2和3，并且作为两个手指2和3之一的第一手指2在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，并且作为另一手指的第二手指3被构造成除了在基部分的关节(近端关节j1)处具有旋转方向上的自由度之外，还通过两个关节(中间关节j2和远端关节j3)在弯曲方向和伸展方向上具有自由度，这使得可以使给予手指的自由度的数目最小化并且抑制部件的数目的增加。如上所述，根据本实施方式，可以实现确保夹持稳定性以及抑制由于自由度的增加导致的大小的增加。

第一手指2在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，这允许对具有大的重量的目标对象进行高负荷操纵。例如，诸如推、拉、旋转、挤压、敲击、摩擦、支承以及钩住和移动目标对象的操纵是可行的。此外，不会发生由于间隙导致的关节颤动，这允许通过第一手指2进行的高精度的操作。此外，可以由于自由度的减少而消除关节，这使得容易应用诸如防水和防尘的处理。

第一手指2的手指宽度——特别地，第一手指2的指尖部的手指宽度——是窄的，这允许对精细的目标对象进行操纵。例如，容易执行例如诸如将指尖部插入到狭窄的孔或凹陷中(钩在手柄上并拉动目标)或使用指尖部推动狭窄的表面(局部地推动目标对象)的操作。此外，在将第一手指2的指腹表面21置于具有壳体形状的目标对象的壳体的内表面时，特别地在将第二手指的末节部13的指腹表面31a置于壳体的外表面时，使得可以通过夹紧目标对象的边缘来确保与壳体的内表面和外表面两者的接触区域，并提供稳定的夹持。

相比之下，第二手指3的手指宽度较宽，这使得容易确保驱动第二手指3的关节的致动器的安装空间(换句话说，通过安装大的致动器来实现夹持力的提高)并且在第二手指3上安装传感器。例如，可以在各关节之间的每一个连接部分(也就是，基节部l1、中节部l2和末节部l3)上安装多个传感器。

第一手指2能够相对于手掌部1绕平行于中心轴Ax0的第四轴Ax4旋转，这使得可以改变第一手指2和第二手指3的指腹表面21、31a和31b在与手掌部1的中心轴Ax0垂直的平面内的相对角度，并且以与目标对象一致的指腹部的角度或方向来夹持具有倾斜表面或锥形形状的目标对象。此外，在夹持时，可以根据目标对象的尺寸来调整第一手指2与第二手指3的位置关系，并且实现适当的夹持力。第一手指2绕第四轴Ax4旋转，以使第一轴2和第二手指3彼此靠近并且减少由整个机械手H占据的空间的体积容量，这使得可以减少存储空间并且应对在狭窄的地方中的应用。

第一手指2在与手掌部1的中心轴Ax0垂直的平面中张开，这使得可以自然地执行伴随有诸如与人握手的接触的交互，并且使得可以应对手掌部1被较大张开的状态下的应用(例如，擦拭桌子的操作)。此外，在这样的操作模式下镜像对称地设置一对机械手H使得能够使用双臂执行双手夹持，这使得可以采取使用大的平面支承目标对象或通过从两侧夹住目标对象来保持目标对象的方法。在这样的情况下，可以避免第一手指2成为障碍物。

使第一手指2的指腹表面21与目标对象接触的角度可以由腕部5调整，这使得可以实现较高的夹持稳定性。

[1.6.修改示例的描述]

(1.6.1.第一修改示例)

图22是根据本公开内容的第一实施方式的机械手H的第一修改示例的立体图。

在第一修改示例中，在第二手指3的关节部l1、l2和l3的每一个中设置支持目标对象的夹持的夹持辅助单元U。适用于夹持辅助单元U的单元的示例可以包括粘附力或摩擦力可调节的可变粘附单元或可变摩擦单元。可以采用可变抽吸单元作为夹持辅助单元U，在该可变抽吸单元中，对目标对象施加抽吸力且该抽吸力是可调节的。

(1.6.2.第二修改示例)

图23是根据本公开内容的第一实施方式的机械手H的第二修改示例的立体图。

在第二修改示例中，在机械手H中设置制动机构B，该制动机构B被配置成能够固定基节部l1、中节部l2和末节部l3的相对位置关系。可适用的制动机构B的示例可以包括线驱动制动机构。制动机构使得可以通过致动器来支持夹持力，并且通过制动机构的机械限制来产生与致动器的输出独立的夹持力。

代替制动机构或除了制动机构之外，可以设置偏置机构，该偏置机构被配置成能够在第二手指3的弯曲方向或伸展方向上对近端关节j1、中间关节j2和远端关节j3进行偏置。第二手指3在停止机械手H时由偏置机构弯曲以便折叠手指，这使得可以减少由整个机械手H占据的空间的体积容量，并且减少存储空间。

<2.第二实施方式>

图24是根据本公开内容的第二实施方式的机械手H’的外观的立体图。

在本实施方式中，机械手H’中包括的第一手指2和第二手指3的手指宽度的大小关系与上述第一实施方式中的手指宽度的大小关系相反。以这样的方式，机械手H’可以具有以下构造：该构造包括具有宽的手指宽度(具体地，端部的手指宽度)的第一手指2和具有比第一手指2窄的手指宽度(具体地，末节部的手指宽度)的第二手指3。与上述第一实施方式一样，第一手指2在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，以及第二手指3通过近端关节j1、中间关节j2和远端关节j3具有三个自由度。

<3.结论>

上面参照附图对本公开内容的实施方式进行了详细描述。根据本公开内容的实施方式，可以实现确保夹持稳定性和抑制大小的增加两者。

根据本公开内容的技术不限于上述实施方式，并且可以以各种方式进行修改，并且修改示例的组合也是可行的。

此外，并非在各个实施方式中描述的所有构造和操作均是作为本公开内容的构造和操作必不可少的。例如，在各个实施方式的部件中，未在指示本公开内容的最重要概念的独立权利要求中描述的部件将被理解为可选的部件。

贯穿本说明书和所附权利要求使用的术语应当被解释为“非限制性”术语。例如，术语“包括”或“被包括”应当被解释为“不限于被描述为包括的内容”。术语“具有”应当被解释为“不限于被描述为具有的内容”。

本文中使用的术语仅为了便于描述而使用，并且包括不用于限制构造、操作等的术语。例如，诸如“右”、“左”、“上”和“下”的术语仅指示在所参照的附图中的方向。此外，术语“内部”和“外部”仅分别指示朝向感兴趣的部件的中心的方向和远离感兴趣的部件的中心的方向。这同样适用于与这些术语相似的术语以及具有相似目的的术语。

根据本公开内容的技术可以具有以下配置。根据具有以下配置的根据本公开内容的技术，可以实现确保夹持稳定性和抑制大小的增加两者。通过根据本公开内容的技术获得的效果不必限于本文中描述的效果，而是可以包括本公开内容中描述的任何效果。

(1)一种机械手，包括：

手掌部；

第一手指，该第一手指从手掌部向远侧延伸，并且具有与手掌部的中心轴相对的指腹表面；以及

第二手指，该第二手指从手掌部向远侧延伸，并且具有与第一手指的指腹表面相对的指腹表面，中心轴介于第一手指的指腹表面与和第一手指的指腹表面相对的指腹表面之间，其中

手掌部包括近端关节，近端关节将第二手指能绕第一轴枢转地耦接至手掌部，

第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，

第二手指包括靠近手掌部设置的基节部、比基节部更靠近远侧设置的末节部以及在基节部与末节部之间设置的中节部，以及

第二手指包括中间关节以及远端关节，中间关节将中节部能绕第二轴弯曲且可伸展地耦接至基节部，以及远端关节将末节部能绕第三轴弯曲和伸展地耦接至中节部。

(2)根据(1)所述的机械手，其中，第一手指具有比第二手指更窄的手指宽度。

(3)根据(2)所述的机械手，其中，第一手指具有指尖部，指尖部具有比第二手指的末节部的手指宽度更窄的手指宽度。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的机械手，其中，第一手指具有所述指腹表面从指腹表面的基部朝向指尖部逐渐与手掌部的中心轴分离的形状。

(5)根据(4)所述的机械手，其中

第一手指具有初始张开角度，初始张开角度是在连接指腹表面的基部和端部的直线与平行于手掌部的中心轴的基准线之间形成的角度，并且

初始张开角度在10度至60度的范围内。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的机械手，其中，第一轴、第二轴和第三轴彼此平行。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的机械手，其中，第一轴与手掌部的中心轴三维相交。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的机械手，其中，近端关节具有比中间关节和远端关节更大的直径。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的机械手，其中，手掌部包括被配置成能够检测目标对象的传感器。

(10)根据(1)至(9)中任一项所述的机械手，其中，第二手指在末节部、中节部或基节部中的至少一个中包括被配置成能够检测目标对象的传感器。

(11)根据(10)所述的机械手，其中

第二手指在末节部和中节部的每一个中包括传感器，并且

末节部中包括的传感器具有比中节部中包括的传感器更高的分辨率。

(12)根据(10)或(11)所述的机械手，其中

第二手指在末节部和中节部的每一个中包括传感器，并且

中节部中包括的传感器具有比末节部中包括的传感器更高的负载范围。

(13)根据(1)至(12)中任一项所述的机械手，其中，第一手指还被配置成能够相对于手掌部绕第四轴旋转，第四轴与中心轴重合或与中心轴平行。

(14)根据13所述的机械手，其中，第一轴和第四轴彼此三维相交。

(15)根据(1)至(14)中任一项所述的机械手，还包括腕部，腕部被耦接至手掌部的近侧，并且被配置成能够使手掌部绕第五轴旋转，第五轴平行于中心轴或垂直于中心轴。

(16)根据(1)至(15)中任一项所述的机械手，包括制动机构，该制动机构被配置成能够固定基节部、中节部与末节部的相对位置关系。

(17)根据(1)至(16)中任一项所述的机械手，包括偏置机构，该偏置机构被配置成能够在第二手指的弯曲方向或伸展方向上对近端关节、中间关节以及远端关节进行偏置。

(18)一种设置有操作臂和机械手的操纵器，操作臂包括基端和末端并且在轴向方向上从基端延伸至末端，并且机械手被耦接至操作臂的末端，

机械手包括：

手掌部；

第一手指，该第一手指从手掌部向远侧延伸，并且具有与手掌部的中心轴相对的指腹表面；以及

第二手指，该第二手指从手掌部向远侧延伸，并且具有与第一手指的指腹表面相对的指腹表面，中心轴介于第一手指的指腹表面与和第一手指的指腹表面相对的指腹表面之间，其中

手掌部包括近端关节，近端关节将第二手指能绕第一轴枢转地耦接至手掌部，

第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，

第二手指包括靠近手掌部设置的基节部、比基节部更靠近远侧设置的末节部以及在基节部与末节部之间设置的中节部，以及

第二手指包括中间关节和远端关节，中间关节将中节部能绕第二轴弯曲且可伸展地耦接至基节部，以及远端关节将末节部能绕第三轴弯曲和伸展地耦接至中节部。

本申请要求于2020年6月29日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2020-112135的权益，其全部内容通过引用并入本文。

本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (18)

1.一种机械手，包括：

手掌部；

第一手指，所述第一手指从所述手掌部向远侧延伸，并且具有与所述手掌部的中心轴相对的指腹表面；以及

第二手指，所述第二手指从所述手掌部向所述远侧延伸，并且具有与所述第一手指的指腹表面相对的指腹表面，所述中心轴介于所述第一手指的指腹表面与所述第二手指的指腹表面之间，其中

所述手掌部包括近端关节，所述近端关节将所述第二手指能绕第一轴枢转地耦接至所述手掌部，

所述第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，

所述第二手指包括靠近所述手掌部设置的基节部、比所述基节部更靠近所述远侧设置的末节部以及在所述基节部与所述末节部之间设置的中节部，以及

所述第二手指包括中间关节和远端关节，所述中间关节将所述中节部能绕第二轴弯曲和伸展地耦接至所述基节部，以及所述远端关节将所述末节部能绕第三轴弯曲和伸展地耦接至所述中节部。

2.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述第一手指具有比所述第二手指更窄的手指宽度。

3.根据权利要求2所述的机械手，其中，所述第一手指具有指尖部，所述指尖部具有比所述第二手指的末节部的手指宽度更窄的手指宽度。

4.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述第一手指具有所述指腹表面从所述指腹表面的基部朝向指尖部逐渐与所述手掌部的中心轴分离的形状。

5.根据权利要求4所述的机械手，其中

所述第一手指具有初始张开角度，所述初始张开角度是在连接所述指腹表面的所述基部和端部的直线与平行于所述手掌部的中心轴的基准线之间形成的角度，并且

所述初始张开角度在10度至60度的范围内。

6.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴彼此平行。

7.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述第一轴与所述手掌部的中心轴三维相交。

8.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述近端关节具有比所述中间关节和所述远端关节更大的直径。

9.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述手掌部包括被配置成能够检测目标对象的传感器。

10.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述第二手指在所述末节部、所述中节部或所述基节部中的至少一个中包括被配置成能够检测目标对象的传感器。

11.根据权利要求10所述的机械手，其中

所述第二手指在所述末节部和所述中节部的每一个中包括所述传感器，并且

所述末节部中包括的所述传感器具有与所述中节部中包括的所述传感器更高的分辨率。

12.根据权利要求10所述的机械手，其中

所述第二手指在所述末节部和所述中节部的每一个中包括所述传感器，并且

所述中节部中包括的所述传感器具有比所述末节部中包括的所述传感器更高的负载范围。

13.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述第一手指还被配置成能够相对于所述手掌部绕第四轴旋转，所述第四轴与所述中心轴重合或与所述中心轴平行。

14.根据权利要求13所述的机械手，其中，所述第一轴和所述第四轴彼此三维相交。

15.根据权利要求1所述的机械手，还包括腕部，所述腕部被耦接至所述手掌部的近侧并且被配置成能够使所述手掌部绕第五轴旋转，所述第五轴平行于所述中心轴或垂直于所述中心轴。

16.根据权利要求1所述的机械手，包括制动机构，所述制动机构被配置成能够固定所述基节部、所述中节部与所述末节部的相对位置关系。

17.根据权利要求1所述的机械手，包括偏置机构，所述偏置机构被配置成能够在所述第二手指的弯曲方向或伸展方向上对所述近端关节、所述中间关节以及所述远端关节进行偏置。

18.一种设置有操作臂和机械手的操纵器，所述操作臂包括基端和末端并且在轴向方向上从所述基端延伸至所述末端，并且所述机械手被耦接至所述操作臂的所述末端，

所述机械手包括：

手掌部；

第一手指，所述第一手指从所述手掌部向远侧延伸，并且具有与所述手掌部的中心轴相对的指腹表面；以及

第二手指，所述第二手指从所述手掌部向所述远侧延伸，并且具有与所述第一手指的指腹表面相对的指腹表面，所述中心轴介于所述第一手指的指腹表面与所述第二手指的指腹表面之间，其中

所述手掌部包括近端关节，所述近端关节将所述第二手指能绕第一轴枢转地耦接至所述手掌部，

所述第一手指在弯曲方向和伸展方向上不具有自由度，

所述第二手指包括靠近所述手掌部设置的基节部、比所述基节部更靠近所述远侧设置的末节部以及在所述基节部与所述末节部之间设置的中节部，以及

所述第二手指包括中间关节和远端关节，所述中间关节将所述中节部能绕第二轴弯曲和伸展地耦接至所述基节部，以及所述远端关节将末节部能绕第三轴弯曲和伸展地耦接至所述中节部。

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