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[Technischer Bereich]
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Handmechanismus zum Greifen eines Objektes mit mehreren Fingern und ein Greifsystem.
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[Stand der Technik]
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Konventionell wurde ein Handmechanismus entwickelt, der an einem Roboterarm o.ä. befestigt ist, um ein Objekt mit mehreren Fingern zu greifen. Die PTL 1 offenbart z.B. einen Handmechanismus mit drei Fingerabschnitten (Fingern). Bei dem Handmechanismus der PTL 1 sind die drei Fingerabschnitte identisch aufgebaut. Ferner ist im Handmechanismus der PTL 1 ein Plattenelement an einem Spitzenendabschnitt jedes Fingerabschnitts vorgesehen, wobei das Plattenelement ein freies Ende hat, das aus dem Spitzenendabschnitt herausragt. Durch diese Konfiguration des Fingerabschnitts kann, wenn ein auf eine flache Oberfläche gelegtes Objekt vom Handmechanismus gegriffen werden soll, das Objekt von den Fingerabschnitten gegriffen werden, indem die Plattenelemente der Fingerabschnitte zwischen die flache Oberfläche und das Objekt eingeführt werden.
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[Zitierliste]
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[Patentliteratur]
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[PTL 1]
Japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 2015-533669 -
[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Wenn ein Objekt von einem Handmechanismus gegriffen werden soll, ist es wichtig, den Kontaktzustand zwischen den Fingerabschnitten und dem Objekt genau zu erkennen. Als Antwort auf diese Anforderung kann ein Verfahren zur Montage einer Vielzahl von Drucksensoren an den Fingerabschnitten des Handmechanismus verwendet werden, um den Kontaktzustand, die Kontaktposition usw. zwischen den Fingerabschnitten und dem Objekt zu erkennen. Bei diesem Verfahren kann jedoch, wenn das Objekt in Kontakt mit einem Spalt zwischen zwei benachbarten Drucksensoren steht, so dass das Objekt keinen Kontakt mit einem der beiden Drucksensoren hat, der resultierende Kontaktzustand von den Drucksensoren nicht erkannt werden, und es kann daher schwierig sein, das Objekt in einer geeigneten Haltung zu greifen.
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Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände konzipiert worden, und ein Gegenstand davon ist eine Technik für eine Konfiguration, bei der mehrere Drucksensoren an den Fingerabschnitten eines Handmechanismus angeordnet sind, mit der ein Kontaktzustand zwischen den Fingerabschnitten und einem Objekt genauer erkannt werden kann.
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[Lösung des Problems]
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Ein Handmechanismus nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von Fingerabschnitten und greift mit den Fingerabschnitten ein Objekt. Eine Vielzahl von Drucksensoren sind an einer Außenwandfläche mindestens eines der Vielzahl von Fingerabschnitten angebracht, und eine membranartige flexible Abdeckung ist an der Außenwandfläche des mindestens einen Fingerabschnitts befestigt, um die Vielzahl von Drucksensoren abzudecken.
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[Vorabschnitthafte Effekte der Erfindung]
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Nach der vorliegenden Erfindung kann in einer Konfiguration, bei dem eine Vielzahl von Drucksensoren an den Fingerabschnitten eines Handmechanismus angeordnet sind, ein Kontaktzustand zwischen den Fingerabschnitten und einem Objekt genauer erkannt werden.
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Figurenliste
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- [1]
1 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines Roboterarms gemäß einer ersten Ausführungsform.
- [2]
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Handmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform.
- [3]
3 ist eine Draufsicht auf den Handmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform.
- [4]
4 ist eine Seitenansicht eines Fingerabschnitts des Handmechanismuses gemäß der ersten Ausführungsform.
- [5]
5 ist eine Ansicht, einer Seite eines Spitzenendabschnittes des Fingerabschnitts des Handmechanismuses gemäß der ersten Ausführungsform aus der Richtung eines Pfeils A in 4.
- [6]
6 ist eine Ansicht, die die innere Struktur eines Abschnitts eines Basisabschnittes in der Nähe eines mit dem Fingerabschnitt verbundenen Verbindungsabschnittes und innere Strukturen eines Basisendabschnittes und eines zweiten Gelenkabschnitts des Fingerabschnittes an dem Handmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- [7]
7 ist eine Ansicht, die einen Bewegungsbereich des zweiten Gelenkabschnittes des Fingerabschnittes an dem Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
- [8]
8 ist eine Ansicht, die die inneren Strukturen eines ersten Gelenkabschnittes und eines zweiten Fingergliedabschnittes des Fingerabschnittes an dem Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
- [9]
9 ist eine Ansicht, die einen Bewegungsbereich des ersten Gelenkabschnittes des Fingerabschnittes an dem Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
- [10]
10 ist eine erste Ansicht, die eine Anordnung von Drucksensoren auf einem ersten Fingergliedabschnitt des Fingerabschnitts an dem Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
- [11]
11 ist eine zweite Ansicht, die die Anordnung der Drucksensoren auf dem ersten Fingergliedabschnitt des Fingerabschnitts an dem Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
- [12]
12 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus des Drucksensors.
- [13]
13 zeigt eine Ansicht der Anordnung der Sensorelemente in einem Fall, in dem zwei Drucksensoren nahe beieinander angeordnet sind.
- [14]
14 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Methode zur Befestigung einer flexiblen Abdeckung entsprechend der ersten Ausführungsform am ersten Fingergelenkabschnitt zeigt.
- [15A]
15A ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem zwei nahe beieinander angeordnete Drucksensoren durch die flexible Abdeckung abgedeckt sind.
- [15B]
15B ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Totzonen-Abdeckabschnitt der flexiblen Abdeckung mit einem Objekt in Kontakt ist, aber ein Sensorelement, das einen Teil der flexiblen Abdeckung abdeckt, nicht mit dem Objekt in Kontakt ist.
- [16]
16 ist ein Blockschaltbild, das die Funktionseinheiten zeigt, die entsprechend der ersten Ausführungsform in einer Arm- bzw. Hand-Steuervorrichtung enthalten sind.
- [17]
17 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Form eines von dem Handmechanismus gegriffenen Objektes zeigt.
- [18]
18 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Vielzahl von Objekten nebeneinander angeordnet sind.
- [19]
19 ist eine erste Ansicht, die eine Operation zeigt, die durchgeführt wird, um die Haltung des Objekts mit einem ersten Fingerabschnitt des Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform zu verändern.
- [20]
20 ist eine zweite Ansicht, die die Operation zeigt, die durchgeführt wird, um die Haltung des Objekts mit dem ersten Fingerabschnitt des Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform zu verändern.
- [21]
21 ist eine erste Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Objekt von einem zweiten Fingerabschnitt, einem dritten Fingerabschnitt und einem vierten Fingerabschnitt des Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform gegriffen wurde.
- [22]
22 ist eine zweite Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Objekt mit dem zweiten Fingerabschnitt, dem dritten Fingerabschnitt und dem vierten Fingerabschnitt des Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform gegriffen wurde.
- [23]
23 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein dünner Gegenstand mit dem zweiten Fingerabschnitt, dem dritten Fingerabschnitt und dem vierten Fingerabschnitt des Handmechanismus entsprechend der ersten Ausführungsform gegriffen wurde.
- [24]
24 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine flexible Abdeckung nach einer zweiten Ausführungsform auf den ersten Fingergliedabschnitt gelegt ist.
- [25]
25 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Bauchabschnitts des ersten Fingergliedabschnitts entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt.
- [26]
26 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines hinteren Abschnitts des ersten Fingergliedabschnitts entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt.
- [27]
27 ist eine Vorderansicht der flexiblen Abdeckung entsprechend der zweiten Ausführungsform.
- [28]
28 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Methode zur Anbringung einer Schutzabdeckung am ersten Fingergliedabschnitts nach einer anderen Ausführungsform zeigt.
- [29]
29 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem zwei nahe beieinander angeordnete Drucksensoren durch eine flexible Abdeckung und eine Schutzabdeckung abgedeckt sind, nach einer anderen Ausführungsform.
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[Beschreibung der Ausführungsformen]
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Ein Handmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von Fingerabschnitten, und eine Vielzahl von Drucksensoren sind an mindestens einem der Vielzahl von Fingerabschnitten angebracht. Dabei wird der Drucksensor typischerweise dadurch gebildet, dass ein Sensorelement auf der Oberfläche eines blattförmigen Basismaterials angeordnet wird, wobei das Sensorelement kleiner als das Basismaterial ist, und die Oberfläche und der Umfang des Sensorelements mit einem Isolierfilm bedeckt ist. Werden mehrere der so strukturierten Drucksensoren an jedem Fingerabschnitt angebracht, so entsteht auch bei der Anordnung zweier benachbarter Sensoren dicht nebeneinander ein Spalt (im Folgenden „Totzone“ genannt) von einer dem Basismaterial entsprechenden Größe, der sich um jedes der Sensorelemente herum erstreckt, zwischen den Sensorelementen der jeweiligen Drucksensoren. In einem Zustand, in dem ein Objekt die Totzone berührt, die Sensorelemente aber nicht berührt, kann es daher unmöglich sein, einen Berührungszustand zwischen dem Fingerabschnitt und dem Objekt zu erkennen. Es kann eine Methode zur Montage eines einzelnen Drucksensors mit einer großen empfindlichen Fläche auf dem Fingerabschnitt verwendet werden, aber in diesem Fall kann es schwierig sein, die Kontaktposition festzulegen, in der der Fingerabschnitt das Objekt berührt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Handmechanismus wird daher am Fingerabschnitt eine membranartige flexible Abdeckung zur Abdeckung der Vielzahl von Drucksensoren angebracht. In einem Zustand, in dem eine Stelle (im Folgenden auch „Totzonen-Abdeckabschnitt“ genannt) der flexiblen Abdeckung, die die Totzone abdeckt, das Objekt berührt, eine Stelle (im Folgenden auch „Sensorelement-Abdeckabschnit“ genannt) der flexiblen Abdeckung, die die Oberflächen der Sensorelemente abdeckt, das Objekt jedoch nicht berührt, gibt die flexible Abdeckung demnach beim Drücken auf mindestens eines der beiden jeweils neben der Totzone liegenden Sensorelemente nach. Dadurch kann der Kontaktzustand zwischen dem Fingerabschnitt und dem Objekt genau erkannt werden.
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Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren beschrieben. Soweit nicht anders angegeben, beschränkt sich der technische Umfang der Erfindung nicht nur auf die Abmessungen, Werkstoffe, Formen, relative Anordnungen usw. der in diesen Ausführungsformen beschriebenen Bestandteile.
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<Erste Ausführungsform>
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der 1 bis 23 beschrieben, wobei ein Fall beschrieben wird, in dem der erfindungsgemäße Handmechanismus und das erfindungsgemäße Greifsystem an einem Roboterarm angewendet werden. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration des Roboterarms nach dieser Ausführungsform zeigt. Ein Roboterarm 1 weist einen Handmechanismus 2, einen Armmechanismus 3 und einen Trägerabschnitt 4 auf. Der Handmechanismus 2 ist an einem Ende des Armmechanismus 3 befestigt. Außerdem ist das andere Ende des Armmechanismus 3 an dem Trägerabschnitt 4 befestigt. Der Handmechanismus 2 enthält einen Basisabschnitt 20, der mit dem Armmechanismus 3 verbunden ist, und vier Fingerabschnitte 21, die am Basisabschnitt 20 vorgesehen sind. Die Konfiguration des Handmechanismus 2 wird im Folgenden detailliert beschrieben.
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<Armmechanismus>
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Der Armmechanismus 3 umfasst einen ersten Armgliedabschnitt 31, einen zweiten Armgliedabschnitt 32, einen dritten Armgliedabschnitt 33, einen vierten Armgliedabschnitt 34, einen fünften Armgliedabschnitt 35 und einen Verbindungsabschnitt 36. Der Basisabschnitt 20 des Handmechanismus 2 ist mit einem ersten Gelenkabschnitt 30a verbunden, der an einer Endseite des ersten Armgliedabschnitts 31 des Armmechanismus 3 ausgebildet ist. Ein Motor (nicht abgebildet) zum Drehen des Handmechanismus 2 relativ zum ersten Armgliedabschnitt 31 um den ersten Armgliedabschnitt 31 ist im ersten Gelenkabschnitt 30a vorgesehen. Die andere Endseite des ersten Armgliedabschnitts 31 ist mit einer Endseite des zweiten Armgliedabschnitt s 32 durch einen zweiten Gelenkabschnitt 30b verbunden. Der erste Armgliedabschnitt 31 und der zweite Armgliedabschnitt 32 sind so verbunden, dass sich ihre jeweiligen Mittelachsen rechtwinklig schneiden. Ein Motor (nicht dargestellt) zum Drehen des ersten Armgliedabschnitt 31 relativ zum zweiten Armgliedabschnitt 32 um dessen andere Endseite ist im zweiten Gelenkabschnitt 30b vorgesehen. Die andere Endseite des zweiten Armgliedabschnitt 32 ist mit einer Endseite des dritten Armgliedabschnitt 33 durch einen dritten Gelenkabschnitt 30c verbunden. Ein Motor (nicht abgebildet) zum Drehen des zweiten Armgliedabschnitt 32 relativ zum dritten Armgliedabschnitt 33 ist im dritten Gelenkabschnitt 30c vorgesehen.
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Ebenso ist die andere Endseite des dritten Armgliedabschnitts 33 mit einer Endseite des vierten Armgliedabschnitts 34 durch einen vierten Gelenkabschnitt 30d verbunden. Die andere Endseite des vierten Armgliedabschnitts 34 ist durch einen fünften Gelenkabschnitt 30e mit dem fünften Armgliedabschnitt 35 verbunden. Ein Motor (nicht abgebildet) zur Drehung des dritten Armgliedabschnitts 33 relativ zum vierten Armgliedabschnitt 34 ist im vierten Gelenkabschnitt 30d vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Motor (nicht dargestellt) zur Drehung des vierten Armgliedabschnitts 34 relativ zum fünften Armgliedabschnitt 35 im fünften Gelenkabschnitt 30e vorgesehen. Außerdem ist der fünfte Armgliedabschnitt 35 durch einen sechsten Gelenkabschnitt 30f mit dem Verbindungsabschnitt 36 verbunden, der vertikal vom Trägerabschnitt 4 aus verläuft. Der fünfte Armgliedabschnitt 35 und der Verbindungsabschnitt 36 sind so verbunden, dass ihre jeweiligen Mittelachsen koaxial sind. Ein Motor (nicht abgebildet) zum Drehen des fünften Armgliedabschnitts 35 um den fünften Armgliedabschnitt 35 und den Verbindungsabschnitt 36 ist im sechsten Gelenkabschnitt 30f vorgesehen. Durch eine solche Konfiguration des Armmechanismus 3 kann z.B. der Armmechanismus 3 als Mechanismus mit sechs Freiheitsgraden realisiert werden.
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<Handmechanismus>
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Anschließend wird die Konfiguration des Handmechanismus 2 anhand der 2 bis 15 beschrieben. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Handmechanismuses 2, und 3 ist eine Draufsicht auf den Handmechanismus 2. Es ist zu beachten, dass in 3 die Pfeile die Drehbewegungsbereiche der jeweiligen Fingerabschnitte 21 kennzeichnen. Wie in den 2 und 3 dargestellt, sind bei dem Handmechanismus 2 die vier Fingerabschnitte 21 auf dem Basisabschnitt 20 in gleichen Winkelabständen (genauer gesagt in 90-Grad-Abständen) auf einem Umfang angeordnet, der in Längsrichtung (in 3 in senkrechter Richtung zur Papieroberfläche) der Achse des Handmechanismus 2 zentriert ist. Weiterhin haben die vier Fingerabschnitte 21 alle identische Strukturen und identische Längen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Funktionen der jeweiligen Fingerabschnitte 21 unabhängig voneinander gesteuert werden.
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Die 4 bis 15 sind Ansichten, die die Konfiguration eines Fingerabschnitts 21 des Handmechanismus 2 und eines Antriebsmechanismus davon veranschaulichen. 4 ist eine Seitenansicht des Fingerabschnitts 21. Es ist zu beachten, dass in 4 der Basisabschnitt 20 in einem durchsichtigen Zustand dargestellt ist, so dass der Teil der inneren Struktur des Fingerabschnitts 21, der sich innerhalb des Basisabschnitts 20 befindet, ebenfalls zu sehen ist. Ferner ist in 5 eine Ansicht dargestellt, die eine Seite eines Spitzenendabschnittes des Fingerabschnitts 21 aus der Richtung eines Pfeils A in 4 gezeigt. Es ist zu beachten, dass in den 4 und 5 ein Teil eines zweiten Fingergliedabschnitts 212 des Fingerabschnitts 21, das nachfolgend beschrieben wird, in einem durchsichtigen Zustand dargestellt ist, so dass auch die innere Struktur des zweiten Fingergliedabschnitts 212 zu sehen ist.
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Wie in 2 und 4 dargestellt, enthält jeder Fingerabschnitt 21 einen ersten Fingergliedabschnitt 211, den zweiten Fingergliedabschnitt 212 und einen Basisendabschnitt 213. Der Basisendabschnitt 213 des Fingerabschnitts 21 ist mit dem Basisabschnitt 20 verbunden. Hier ist, wie durch Pfeile in 3 angedeutet, der Basisendabschnitt 213 mit dem Basisabschnitt 20 so verbunden, dass er sich relativ zum Basisabschnitt 20 um eine Längsachse (in 3 in einer zur Papieroberfläche senkrechten Richtung) des Fingerabschnitts 21 drehen kann. Weiterhin ist am Fingerabschnitt 21 ein Ende des zweiten Fingergliedabschnittes 212 mit dem Basisendabschnitt 213 verbunden. Ein zweiter Verbindungsabschnitt 23 wird in einem Verbindungsabschnitt zwischen dem zweiten Fingergliedabschnitt 212 und dem Basisendabschnitt 213 gebildet.
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Nun wird anhand von 6 ein Antriebsmechanismus des Basisendabschnitts 213 und ein Antriebsmechanismus des zweiten Gelenkabschnitts 23 beschrieben. Die 6 ist eine Ansicht, die den inneren Aufbau eines Abschnitts des Basisabschnitts 20 in der Nähe eines mit dem Fingerabschnitt 21 verbundenen Verbindungsabschnitts und die inneren Strukturen des Basisendabschnitts 213 und des zweiten Gelenkabschnitts 23 des Fingerabschnitts 21 zeigt. Wie in 6 dargestellt, sind im Inneren des Basisabschnitts 20 ein Zahnrad 65, ein Zahnrad 66, ein zweiter Motor 52 und ein dritter Motor 53 vorgesehen. Das Zahnrad 65 ist ein Zahnrad zum Drehen des gesamten Fingerabschnitts 21 und ist mit einer Drehwelle des Basisabschnitts 213 verbunden. Das Zahnrad 66 ist mit einer Drehwelle des dritten Motors 53 verbunden. Das Zahnrad 65 und das Zahnrad 66 sind miteinander verzahnt. Bei dieser Konfiguration wird bei der Drehung des dritten Motors 53 die resultierende Drehkraft über die beiden Zahnräder 65, 66 auf die Drehwelle des Basisendabschnitts 213 übertragen. Dadurch wird der Basisendabschnitt 213 zur Drehung angetrieben, wobei der gesamte Fingerabschnitt 21 innerhalb eines durch die Pfeile in angegebenen Bereichs zur Drehung angetrieben wird.
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Weiterhin sind im Inneren des zweiten Gelenkabschnitts 23 ein Schneckenrad 63 und eine mit dem Schneckenrad 63 kämmende Schnecke 64 vorgesehen. Das Schneckenrad 63 ist im zweiten Gelenkabschnitt 23 mit einer Drehwelle des zweiten Fingergliedabschnitts 212 verbunden. Weiterhin ist die Schnecke 64 mit einer Drehwelle des zweiten Motors 52 verbunden, die im Inneren des Basisabschnitts 20 vorgesehen ist. Entsprechend dieser Konfiguration wird beim Drehantrieb des zweiten Motors 52 die resultierende Drehkraft durch die Schnecke 64 und das Schneckenrad 63 auf die Drehwelle des zweiten Fingergliedabschnitts 212 übertragen. Dadurch wird das zweite Fingergliedabschnitt 212 gegenüber dem Basisendabschnitt 213 zur Drehung angetrieben. 7 zeigt hier einen Bewegungsbereich des zweiten Gelenkabschnitts 23 des Fingerabschnitts 21, der durch die Antriebskraft des zweiten Motors 52 realisiert wird. Wie in 7 dargestellt, ist der zweite Gelenkabschnitt 23 so geformt, dass er sich biegen und ausdehnen kann. Es ist zu beachten, dass die vom zweiten Motor 52 und die vom dritten Motor 53 erzeugte Antriebskraft unabhängig voneinander auf die jeweiligen Operationsobjekte übertragen wird.
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Darüber hinaus wird, wie in den 4 und 5 gezeigt, im Fingerabschnitt 21 ein Ende des ersten Fingergliedabschnitts 211 mit dem anderen Ende des zweiten Fingergliedabschnitts 212 verbunden. Ein erster Verbindungsabschnitt 22 wird in einem Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Fingergliedabschnitt 211 und dem zweiten Fingergliedabschnitt 212 gebildet. Hier wird ein Antriebsmechanismus des ersten Gelenkabschnitts 22 anhand von 8 beschrieben. 8 ist eine Ansicht, die den inneren Aufbau des ersten Gelenkabschnitts 22 und des zweiten Fingergliedabschnitts 212 im Fingerabschnitt 21 zeigt. Im Inneren des ersten Gelenkabschnitts 22 sind ineinandergreifende Kegelräder 61, 62 vorgesehen, die miteinander kämmen. Eines der Kegelräder 61 ist mit einer Drehwelle des ersten Fingergliedabschnitts 211 im ersten Gelenkabschnitt 22 verbunden. Ferner ist das andere Kegelrad 62 mit einer Drehwelle eines ersten Motors 51 verbunden, die im Inneren des zweiten Fingergliedabschnitts 212 vorgesehen ist. Bei dieser Konfiguration wird, wenn der erste Motor 51 zur Drehung angetrieben wird, die resultierende Drehkraft von den beiden Kegelrädern 61, 62 auf die Drehwelle des ersten Fingergliedabschnitts 211 übertragen. Dadurch wird der erste Fingergliedabschnitt 211 relativ zum zweiten Fingergliedabschnitt 212 zur Drehung angetrieben. 9 zeigt hier eine Ansicht des Bewegungsbereichs des ersten Gelenkabschnitts 22 des Fingerabschnitts 21, realisiert durch die Antriebskraft des ersten Motors 51. Wie in 9 dargestellt, ist der erste Gelenkabschnitt 22 so geformt, dass er sich biegen und strecken lässt.
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Darüber hinaus ist, wie in 2 und 4 gezeigt, bei dieser Ausführungsform, im Fingerabschnitt 21, der zweite Fingergliedabschnitt 212 auf der Seite des Basisabschnitts 20 (der Seite des Basisendabschnitts 213) des ersten Gelenkabschnitts 22 länger als das erste Fingergliedabschnitt 211 auf der Seite des Spitzenendabschnitts des ersten Gelenkabschnitts 22.
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Darüber hinaus sind, wie in den 2, 4 und 5 dargestellt, in dieser Ausführungsform Drucksensoren 70 an der Seite eines Spitzenendabschnittes des ersten Fingergliedabschnittes 211 des Fingerabschnitts 21 montiert. Genauer gesagt, wie in 10, 11 und 14 dargestellt, sind vier Drucksensoren 700, 701, 702, 703 (im Folgenden zusammenfassend auch als „die Drucksensoren 70“ bezeichnet) auf dem ersten Fingergliedabschnitt 211 in einer geraden Linie in Längsrichtung des ersten Fingergliedabschnitts 211 von einem hinteren Abschnitt aus (mit anderen Worten einer biegungsrichtungsseitigen Wandfläche des ersten Gelenkabschnitts 22 (im Folgenden auch als „biegungsseitige Wandfläche“ bezeichnet)) 215 bis zu einem Bauchabschnitt (mit anderen Worten, einer erstreckungsseitigen Wandfläche (im Folgenden auch als „erstreckungsseitige Wandfläche“ bezeichnet)) 216 arrangiert. In dem in 10 und 11 gezeigtem Beispiel ist ein Drucksensor 700 auf der erstreckungsseitigen Wandfläche 216 und die übrigen drei Drucksensoren 701, 702, 703 auf der biegungsseitigen Wandfläche 215 so angeordnet, dass sie sich in Längsrichtung von der Seite eines Spitzenendabschnittes zur Seite eines Basisendabschnitts hin erstrecken. Es ist zu beachten, dass das Verfahren zum Anordnen der Drucksensoren 70 nicht auf ein Verfahren zum Anordnen der Drucksensoren 70 in einer geraden Linie in Längsrichtung des ersten Fingergliedabschnitts 211 beschränkt ist, und die Drucksensoren 70 können in einer geraden Linie in einer Breitenrichtung des ersten Fingergliedabschnitts 211 oder in einer schrägen Richtung relativ zur Längsrichtung oder zur Breitenrichtung des ersten Fingergliedabschnitts 211 angeordnet werden. Weiterhin sind in dem in 10, 11 und 14 dargestellten Beispiel die vier Drucksensoren 700, 701, 702, 703 in einer einzigen Reihe angeordnet, wobei die vier oder mehr Drucksensoren in zwei oder mehr Reihen oder die vier oder mehr Drucksensoren 70 auch versetzt angeordnet sein können. Weiterhin ist die Anzahl der Drucksensoren auf der erstreckungsseitigen Wandfläche 216 nicht auf einen beschränkt, und es können zwei oder mehr Drucksensoren auf der erstreckungsseitigen Wandfläche 216 angeordnet werden. Ebenso ist die Anzahl der auf der biegungsseitigen Wandfläche 215 angeordneten Drucksensoren nicht auf drei begrenzt, und es können zwei Drucksensoren oder vier oder mehr Drucksensoren darauf angeordnet werden. Mit anderen Worten, können die Anzahl und die Positionen der Drucksensoren, die auf dem ersten Fingergliedabschnitt angeordnet sind, je nach Größe und Form des Objekts usw. entsprechend bestimmt werden.
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Die oben beschriebenen Drucksensoren 70 sind Sensoren zur Erfassung der äußeren Kraft (Druck), die auf den erste Fingergliedabschnitt 211 wirkt. Wie z.B. in 12 dargestellt, wird jeder der Drucksensoren 70 dadurch gebildet, dass ein Sensorelement 70b in einem im wesentlichen zentralen Bereich der Oberfläche eines aus einer rechteckigen Platte gebildeten Basismaterials 70a angeordnet ist, wobei das Sensorelement 70b kleiner als das Basismaterial 70a ist, und die Oberfläche des Sensorelements 70b und die Oberfläche des sich um das Sensorelement 70b erstreckenden Basismaterials 70a mit einer Isolierfolie 70c bedeckt. Es ist zu beachten, dass jede Art von bekanntem Sensorelement, wie z.B. ein piezoelektrisches Sensorelement, ein Sensorelement vom Dehnungsmessstreifentyp oder ein Sensorelement vom elektrostatischen Kapazitätstyp, als Sensorelement 70b verwendet werden kann. Weiterhin sind in dem in 12 gezeigten Beispiel das Basismaterial 70a, das Sensorelement 70b und die Isolierfolie 70c, d.h. die jeweiligen Bestandabschnitte des Drucksensors 70, in rechteckiger Form ausgebildet, aber die Form dieser den Sensor bildenden Elemente ist nicht auf eine rechteckige Form beschränkt und kann entsprechend der Form des ersten Fingergliedabschnitts 211 usw. verändert werden.
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Wie in den 10 und 11 dargestellt, kann bei der Montage der vier Drucksensoren 700, 701, 702, 703 auf dem ersten Fingergliedabschnitt 211 zwischen einem Zustand, in dem die erstreckungsseitige Wandfläche 216 des ersten Fingergliedabschnitts 211 mit dem Objekt in Kontakt ist, und einem Zustand, in dem ein Spitzenendabschnitt der biegungsseitigen Wandfläche 215 des ersten Fingergliedabschnitts 211 mit dem Objekt in Kontakt ist, einem Zustand, in dem ein Zwischenabschnitt der biegungsseitigen Wandfläche 215 des ersten Fingergliedabschnitts 211 in Kontakt mit dem Objekt ist, und einen Zustand, in dem ein Basisendabschnitt der biegungsseitigen Wandfläche 215 des ersten Fingergliedabschnitts 211 in Kontakt mit dem Objekt ist, unterschieden werden.
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Übrigens, wenn die mehreren Drucksensoren 70, wie oben beschrieben, auf dem ersten Fingergliedabschnitt 211 des Fingerabschnitts 21 montiert sind, bildet sich auch bei der Anordnung zweier benachbarter Drucksensoren 70 dicht nebeneinander eine Totzone (in 13 mit R bezeichnet) von einer dem Grundmaterial 70a entsprechenden Größe, die sich um jedes der Sensorelemente 70b der beiden Drucksensoren 70 herum erstreckt, wie in 13 dargestellt. Tritt daher beim Greifen des Objektes durch den Handmechanismus 2 ein Zustand auf, in dem das Objekt die Totzone R berührt und nicht die jeweils neben der Totzone R positionierten Sensorelemente 70b berührt, kann es unter Umständen nicht möglich sein, eine Berührung zwischen dem ersten Fingergliedabschnitt 211 und dem Objekt mit den Drucksensoren 70 zu erkennen. Als Antwort auf dieses Problem kann eine Methode zur Montage eines einzelnen, kontinuierlichen Drucksensors auf dem ersten Fingergliedabschnitt 211 verwendet werden, so dass er sich von der erstreckungsseitigen Wandfläche 216 bis zur biegungsseitigen Wandfläche 215 erstreckt, aber in diesem Fall ist es schwierig, zwischen den Kontaktpositionen zu unterscheiden, in denen der erste Fingergliedabschnitt 211 das Objekt berührt, wie oben beschrieben. Daher wird bei dieser Ausführung eine membranartige flexible Abdeckung zur Abdeckung der Vielzahl der am ersten Fingergliedabschnitt 211 montierten Drucksensoren 70 auf den Fingerabschnitt 21 der Handmechanik 2 aufgesteckt.
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<Flexible Abdeckung>
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Bei dieser Ausführungsform, wie in 14 dargestellt, wird z.B. eine flexible, blattförmige Abdeckung 211a auf den ersten Fingergliedabschnitt 211 so aufgeklebt, dass sie von der biegungsseitigen Wandfläche 215 bis zur erstreckungsseitigen Wandfläche 216 reicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Größe der flexiblen Abdeckung 211a so eingestellt, dass die flexible Abdeckung 211a die vier Drucksensoren 700, 701, 702, 703 und die äußere Wandfläche des ersten Fingergliedabschnitts 211 an dessen Umfang abdecken kann. Es ist zu beachten, dass die flexible Abdeckung 211a entweder aus einem einzelnen Blatt oder aus mehreren verbundenen Blättern aufgebaut sein kann. Mit anderen Worten, ist die flexible Abdeckung 211a so zu konfigurieren, dass sie die vier Drucksensoren 700, 701, 702, 703 und die Außenwandfläche des ersten Fingergliedabschnitts 211 an dessen Umfang kontinuierlich abdecken kann. Wenn die so konfigurierte flexible Abdeckung 211a, wie in 15A gezeigt, an den ersten Fingergliedabschnitt 211 geklebt wird, steht eine Innenwandfläche der flexiblen Abdeckung 211a in engem Kontakt mit der Isolierfolie 70c, die die Oberfläche des Sensorelements 70b bedeckt, während ein Raum zwischen der Innenwandfläche der flexiblen Abdeckung 211a und der Totzone R gebildet wird. Daher gibt die flexible Abdeckung 211a in einem Zustand, in dem die Stelle (der die Totzone R bedeckende Teil) der flexiblen Abdeckung 211a, die die Totzone R bedeckt, das Objekt berührt, aber die Stelle (der die Oberfläche des Sensorelements 70b bedeckende Teil) der flexiblen Abdeckung 211a, die die Oberfläche des Sensorelements 70b bedeckt, das Objekt nicht berührt, die flexible Abdeckung 211a in der Nähe des die Totzone bedeckenden Teils nach, während mindestens eines der beiden Sensorelemente 70b, die jeweils neben der Totzone angeordnet sind, gedrückt wird, wie in 15B dargestellt. Dadurch kann der Kontakt zwischen dem Totzonen-Abdeckelement und dem Objekt durch das zuvor erwähnte mindestens eines der beiden Sensorelemente 70b erkannt werden. Es ist zu beachten, dass als Material der flexiblen Abdeckung 211a z.B. Polyolefin oder ähnliches verwendet werden kann. Ferner kann die flexible Abdeckung 211a aus einem Element gebildet werden, bei dem der Reibungskoeffizient der Außenfläche der flexiblen Abdeckung 211a größer ist als die jeweiligen Reibungskoeffizienten der äußeren Wandfläche des ersten Fingergliedabschnitts 211 und der Außenfläche der Isolierfolie 70c.
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<Trägerabschnitt>
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Anschließend werden anhand von 16 die Konfigurationen einer Arm-Steuervorrichtung 42 und einer Hand-Steuervorrichtung 43, welche in dem Trägerabschnitt 4 eingebaut ist, beschrieben. Die Arm-Steuervorrichtung 42 ist ein Steuergerät zur Steuerung des Armmechanismus 3 des Roboterarms 1. Die Hand-Steuervorrichtung 43 ist ein Steuergerät zur Steuerung des Handmechanismus 2 des Roboterarms 1. 16 ist ein Blockschaltbild, das die Funktionseinheiten zeigt, die jeweils in der Arm-Steuervorrichtung 42 und in der Hand-Steuervorrichtung 43 enthalten sind.
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Die Arm-Steuervorrichtung 42 ist so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Treibern enthält, die Antriebssignale erzeugen, die zum Antrieb der in den jeweiligen Gelenkabschnitten des Armmechanismus 3 vorgesehenen Motoren verwendet werden, und die die Antriebssignale von den jeweiligen Treibern den entsprechenden Motoren zuführen. Die Arm-Steuervorrichtung 42 enthält auch einen Computer mit einer arithmetischen Verarbeitungsvorrichtung und einem Speicher. Weiterhin enthält die Arm-Steuervorrichtung 42 als Funktionseinheiten eine Armsteuereinheit 420 und eine Motorzustandsmengenerfassungseinheit 421. Diese Funktionseinheiten werden durch die Ausführung eines vorgegebenen Steuerprogramms in dem in der Arm-Steuervorrichtung 42 enthaltenen Computer gebildet.
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Das Armsteuereinheit 420 steuert die jeweils in den Gelenkabschnitten 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f des Armmechanismus 3 vorgesehenen Motoren, indem es ihnen die Antriebssignale der jeweiligen Treiber auf der Grundlage von Objektinformationen zuführt, die von einer nachfolgend zu beschreibenden Objektinformationserfassungseinheit 430, die als Funktionseinheit der Hand-Steuervorrichtung 43 dient, erfasst werden. Die Armsteuereinheit 420 bewegt dann den Armmechanismus 3 durch Ansteuerung der jeweiligen Motoren, wodurch der Handmechanismus 2 in eine vorbestimmte, zum Greifen des Objekts geeignete Greifposition bewegt wird. Ferner ist jeder der in den Gelenkabschnitten 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f des Armmechanismus 3 vorgesehenen Motoren mit einem Encoder (nicht dargestellt) zur Erfassung von Zustandsgrößen (eine Drehposition und eine Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des Motors usw.) bezüglich des Drehzustandes des entsprechenden Motors versehen. Die Zustandsgrößen der Motoren, die von den Encodern der jeweiligen Motoren erfasst werden, werden in die Motorzustandsgrößen-Erfassungseinheit 421 der Arm-Steuervorrichtung 42 eingegeben. Anschließend werden auf der Basis der in die Motorzustandsgrößen-Erfassungseinheit 421 eingegebenen Zustandsgrößen der jeweiligen Motoren die jeweiligen Motoren von der Armsteuereinheit 420 so servogesteuert, dass z.B. der Handmechanismus 2 in die oben genannte vorbestimmte Greifposition fährt.
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Außerdem ist die Hand-Steuervorrichtung 43 so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Treibern enthält, die Antriebssignale erzeugen, die zum Antrieb der im Handmechanismus 2 vorgesehenen Motoren und zur Zuführung der Antriebssignale der jeweiligen Treiber zu den entsprechenden Motoren verwendet werden. Die Hand-Steuervorrichtung 43 enthält auch einen Computer mit einem arithmetischen Verarbeitungsgerät und einem Speicher. Weiterhin enthält die Hand-Steuervorrichtung 43 als Funktionseinheiten die Objektinformationserfassungseinheit 430, eine Hand- Steuereinheit 431, eine Motorzustandsmengenerfassungseinheit 432 und eine Sensorinformationserfassungseinheit 433. Diese Funktionseinheiten werden durch die Ausführung eines vorgegebenen Steuerprogramms in dem in der Hand-Steuervorrichtung 43 enthaltenen Computer gebildet.
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Die Objektinformationserfassungseinheit 430 erfasst Objektinformationen, d.h. Informationen über ein Objekt, das mit dem Handmechanismus 2 gegriffen werden soll. Hier umfassen die Objektinformationen Informationen bezüglich der Form, der Abmessungen und der Position des Objekts, Informationen, die die Umgebung des Objekts angeben (Informationen, die sich auf andere Gegenstände als das Objekt beziehen, die sich an der Peripherie des Objekts befinden, z.B. Informationen bezüglich der Form eines Behälters, der das Objekt oder eine Reihe von Objekten im Behälter aufnimmt), und so weiter. Die Objektinformationserfassungseinheit 430 kann auch vom Benutzer eingegebene Objektinformationen erfassen. Außerdem kann die Objektinformationserfassungseinheit 430, wenn ein visueller Sensor zur Erfassung eines Bildes, das das Objekt enthält, bereitgestellt wird, Objektinformationen aus einem vom visuellen Sensor erfassten Bild erfassen.
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Darüber hinaus steuert die Hand-Steuereinheit 431 die ersten Motoren 51, die zweiten Motoren 52 und die dritten Motoren 53 zum Antrieb der jeweiligen Fingerabschnitte 21 des Handmechanismus 2, indem sie die Antriebssignale von den jeweiligen Treibern auf der Basis der von der Objektinformationserfassungseinheit 430 erfassten Objektinformationen an diese liefert. Zum Beispiel steuert die Hand-Steuereinheit 431 die ersten Motoren 51, die zweiten Motoren 52 und die dritten Motoren 53 des Handmechanismus 2, um das Objekt mit dem Handmechanismus 2 zu greifen, der infolge der von der Armsteuereinheit 420 an dem Armmechanismus 3 ausgeführten Steuerung in die vorbestimmte Greifposition bewegt wurde. Ferner sind die ersten Motoren 51, die zweiten Motoren 52 und die dritten Motoren 53 des Handmechanismus 2 jeweils mit einem Encoder (nicht dargestellt) zur Erfassung von Zustandsgrößen (die Drehposition und die Drehzahl der Drehwelle des Motors usw.) bezüglich des Drehzustandes des entsprechenden Motors versehen. Die Zustandsgrößen der Motoren 51, 52, 53, die von den Encodern der Motoren 51, 52, 53 erfasst werden, werden in die Motorzustandsgrößen-Erfassungseinheit 432 der Hand-Steuervorrichtung 43 eingegeben. Anschließend steuert die Hand-Steuervorrichtung 431 auf der Basis der in die Motorzustandsgrößen-Erfassungseinheit 432 eingegebenen Zustandsgrößen der Motoren 51, 52, 53 die Motoren 51, 52, 53 der jeweiligen Fingerabschnitte 21 servosteuernd an, so dass das Objekt z.B. von den mehreren Fingerabschnitten 21 gegriffen wird.
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Die Hand-Steuervorrichtung 43 enthält auch die Sensor-Informationserfassungseinheit 433. Detektionssignale von den mehreren Drucksensoren 70, die auf dem ersten Fingergliedabschnitt 211 jedes Fingerabschnitts 21 des Handmechanismus 2 vorgesehen sind, werden in die Sensorinformationserfassungseinheit 433 eingegeben. Auf der Grundlage der Detektionssignale der Drucksensoren 70, die von der Sensorinformationserfassungseinheit 433 erfasst werden, kann die Hand-Steuereinheit 431 den Kontakt zwischen den Fingerabschnitten 21 und dem Objekt erkennen, und auf der Grundlage entsprechender Detektionssignale kann die Hand-Steuereinheit 431 auch die Motoren 51, 52, 53 der jeweiligen Fingerabschnitte 21 steuern.
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<Funktionen der Fingerabschnitte>
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Als nächstes werden die Funktionen beschrieben, die die Fingerabschnitte 21 beim Greifen eines Objektes mit dem Handmechanismus 2 aufweisen. 17 zeigt hier ein Beispiel für die Form eines Objektes 10, welches von dem Handmechanismus 2 gegriffen wird. Ferner ist 18 eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem mehrere Objekte 10 (10') nebeneinander angeordnet sind. Wie in den 17 und 18 dargestellt, ist das Objekt 10 ein rechteckiger Quader mit sechs Flächen (S1 bis S6). Es ist jedoch zu beachten, dass die Form des in 17 gezeigten Objekts 10 nur ein Beispiel ist und die Form des von dem Handmechanismus 2 gegriffenen Objekts nicht auf einen rechteckigen Quader beschränkt ist.
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Dabei müssen, wenn das Objekt 10 von dem Handmechanismus 2 gegriffen werden soll, mindestens zwei der sechs Flächen des Gegenstandes 10 als vorbestimmte Greifflächen eingestellt werden, und einer der Fingerabschnitte 21 des Handmechanismus 2 muss mit jeder der vorbestimmte Greifflächen in Kontakt gebracht werden, so dass das Objekt 10 zwischen den Fingerabschnitten 21 eingeklemmt wird. Ein Fall, in dem das Objekt 10 unter Verwendung der beiden Flächen S5, S6 mit der größten Oberfläche unter den sechs Flächen des Objekts 10 als vorbestimmte Greifflächen gegriffen wird, wird im Folgenden beschrieben.
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Wenn versucht wird, das Objekt 10 mit dem Handmechanismus 2 zu greifen, wobei die Flächen S5, S6 des Objekts 10 als vorbestimmte Greifflächen eingestellt sind, müssen die Flächen S5, S6 beide so freiliegen, dass sie jeweils von einem der Fingerabschnitte 21 des Handmechanismus 2 berührt werden können. Wie in 18 gezeigt, kann jedoch in einem Zustand, in dem mehrere nacheinander von dem Handmechanismus 2 zu greifende Objekte 10 (10') nebeneinander in Kontakt miteinander angeordnet sind, eine vorbestimmte Greiffläche des Objekts 10 in Kontakt mit dem benachbarten Objekt 10' angeordnet werden. In 18 liegt die Greiffläche S6 der beiden vorbestimmten Greifflächen S5, S6 des Gegenstandes 10 in Kontakt mit dem benachbarten Gegenstand 10'. In diesem Fall ist die Greiffläche S6 des Objekts 10 nicht frei. Wenn das Objekt 10 in dem in 18 dargestellten Zustand bleibt, können die Fingerabschnitte 21 des Handmechanismus 2 nicht mit der Greiffläche S6 des Objektes 10 in Kontakt gebracht werden, und das Objekt 10 kann daher nicht von dem Handmechanismus 2 gegriffen werden.
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In dieser Ausführungsform wird also, wenn das Objekt 10 in einer Situation wie der oben beschriebenen von dem Handmechanismus 2 gegriffen werden soll, zunächst die Situation des Objektes 10 dadurch verändert, dass ein Fingerabschnitt als zustandsverändernder Fingerabschnitt unter den vier Fingerabschnitt 21 des Handmechanismus 2 fungiert. Das Objekt 10 wird dann von den drei Fingerabschnitten unter den vier Fingerabschnitten 21 des Handmechanismus 2 gegriffen, wobei diese drei Fingerabschnitte als Greiffingerabschnitte fungieren, mit Ausnahme des Fingerabschnitts, der als zustandsverändernder Fingerabschnitt fungiert.
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Die in dieser Ausführungsform implementierten Verfahren zum Greifen des in 18 dargestellten Objektes 10 mit dem Handmechanismus 2 werden im Folgenden anhand der 19 bis 22 detailliert beschrieben. Zu beachten ist, dass die Fingerabschnitte 21 des Handmechanismus 2 hier jeweils als ein erster Fingerabschnitt 21A, ein zweiter Fingerabschnitt 21B, ein dritter Fingerabschnitt 21C und ein vierter Fingerabschnitt 21D bezeichnet werden. Ferner wird im Folgenden ein Fall beschrieben, in dem der erste Fingerabschnitt 21A als der als zustandsverändernder Fingerabschnitt fungierende Fingerabschnitt und die zweiten bis vierten Fingerabschnitte 21B, 21C, 21C als die als Greiffingerabschnitte fungierenden Fingerabschnitte eingestellt werden. 19 und 20 sind Ansichten, die eine Operation zur Änderung der Einstellung des Objekts 10 unter Verwendung des ersten Fingerabschnitts 21A des Handmechanismus 2 zeigen. Die 21 und 22 zeigen außerdem einen Zustand, in dem das Objekt 10 mit dem zweiten Fingerabschnitt 21B, dem dritten Fingerabschnitt 21C und dem vierten Fingerabschnitt21D des Handmechanismus 2 gegriffen wurde. Die im Folgenden zu beschreibenden Vorgänge, die durch den Handmechanismus 2 zum Greifen des Objektes 10 durchgeführt werden, werden realisiert, indem der Armmechanismus 3 mit der Arm-Steuervorrichtung 42 gesteuert wird, um den Handmechanismus 2 in eine vorbestimmte Greifposition zu bewegen, und dann den Handmechanismus 2 mit der Hand-Steuervorrichtung 43 gesteuert wird.
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Wie in 18 dargestellt, liegt auch dann, wenn das Objekt 10 in einem Zustand angeordnet ist, in dem die Greiffläche S6 eine Kontaktfläche bildet, die den benachbarten Gegenstand 10' berührt, dessen obere Fläche S4 frei. Daher können die Fingerabschnitte 21 des Handmechanismus 2 mit der Oberseite S4 des Objekts 10 in Kontakt gebracht werden. Bei dieser Ausführungsform wird also, wie in 19 dargestellt, zunächst ein erster Fingergliedabschnitt 211A des ersten Fingerabschnitts 21A, das als zustandsverändernder Fingerabschnitt fungiert, wenn das aktuelle Objekt 10 gegriffen werden soll, mit der Oberseite S4 des Objekts 10 in Kontakt gebracht. Es ist zu beachten, dass in dem Stadium, in dem der erste Fingerabschnitt 21A mit der Oberseite S4 des Objekts 10 in Kontakt gebracht wurde, die anderen Fingerabschnitte 21B, 21C, 21D des Handmechanismus 2 das Objekt 10 nicht berühren.
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Dabei wird der Kontakt zwischen dem ersten Fingergliedabschnitt 211A und dem in 19 dargestellten Objekt 10 von den am ersten Fingergliedabschnitt 211A montierten Drucksensoren 70 erkannt. Zu diesem Zeitpunkt kann auch in einem Zustand, in dem der Totzonen-Abdeckabschnitt der flexiblen Abdeckung 211a das Objekt 10 berührt, der Sensorelement-Abdeckabschnitt der flexiblen Abdeckung 211a jedoch nicht das Objekt 10 berührt, der Kontakt zwischen dem ersten Fingergliedabschnitt I 211A und dem Objekt 10 von mindestens einem der beiden Sensorelemente 70b, die jeweils neben der Totzone R angeordnet sind, erkannt werden. Wenn der Kontakt zwischen dem ersten Fingergliedabschnitt 211 und dem Objekt 10 auf diese Weise erkannt wird, wird ein entsprechendes Erkennungssignal in die Sensorinformationserfassungseinheit 433 der Hand-Steuervorrichtung 43 eingegeben, und die Hand-Steuervorrichtung 43 kann dadurch den Kontaktzustand zwischen dem ersten Fingergliedabschnitt 211A und dem Objekt 10 genau feststellen.
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Wenn der erste Fingerabschnitt 21A als verändernder Fingerabschnitt funktionieren soll, wie z.B. in 18 und 19 dargestellt, so berührt der Spitzenendabschnitt (der sogenannte Fingerspitzenabschnitt) des ersten Fingergliedabschnitt 211A hauptsächlich das Objekt 10. Dementsprechend kann der Totzonen-Abdeckungsabschnitt zwischen dem Drucksensor 700, der auf der erstreckungsseitigen Wandfläche 216 des ersten Fingergliedabschnitts 211A angeordnet ist, und dem Drucksensor 701, der am weitesten zur Seite des Spitzenendabschnitts auf der biegungsseitigen Wandfläche 215 des ersten Fingergliedabschnitt 211A angeordnet ist, mit dem Objekt 10 in Kontakt kommen. In diesem Fall gibt, wie in 15B dargestellt, die flexible Abdeckung 211a beim Drücken des Sensorelements 70b mindestens eines dieser beiden Drucksensoren 700, 701 nach, so dass der Kontakt zwischen dem ersten Fingergliedabschnitt 211A und dem Objekt 10 erkannt werden kann.
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Es ist zu beachten, dass der vom Drucksensor 700 und vom Drucksensor 701 erfasste Druck, wenn der Totzonenabdeckungsabschnitt das Objekt 10 berührt, tendenziell kleiner ist als der vom Drucksensor 700 oder vom Drucksensor 701 erfasste Druck, wenn der Abdeckabschnitt des Sensorelements das Objekt berührt. Wenn also der von dem Drucksensor 700 und dem Drucksensor 701 erfasste Druck kleiner als ein erster vorbestimmter Wert ist, wenn der erste Fingerabschnitt 21A dazu veranlasst wird, als der sich ändernde Fingerabschnitt zu funktionieren, kann die Hand- Steuervorrichtung 43 feststellen, dass der Totzonenabdeckungsabschnitt zwischen dem Drucksensor 700 und dem Drucksensor 701 das Objekt 10 berührt. Der „erste vorbestimmte Wert“ ist in diesem Fall ein Wert, der von den Drucksensoren 700, 701 erkannt werden kann, wenn der Abdeckabschnitt des Sensorelements das Objekt 10 in einem Fall berührt, in dem der erste Fingerabschnitt 21A als Änderungsfingerabschnitt fungiert. Auf diese Weise kann die Kontaktposition, in der der erste Fingerabschnitt 21A das Objekt berührt, auch dann festgelegt werden, wenn das Objekt 10 den Totzonen-Abdeckabschnitts des ersten Fingerabschnitts 21A berührt.
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Außerdem kann die Hand-Steuervorrichtung 43, wenn der erste Fingerabschnitt 21A, wie in den 18 und 19 dargestellt, als Änderungsfingerabschnitt fungiert und die beiden Drucksensoren 700, 701 gleichzeitig Druck erfassen, feststellen, dass ein Bereich der flexiblen Abdeckung 211a, der mindestens den Totzonenabdeckungsabschnitt zwischen dem Drucksensor 700 und dem Drucksensor 701 umfasst, mit dem Objekt 10 in Kontakt ist. Mit anderen Worten, wenn die beiden Drucksensoren 700 und 701 gleichzeitig Druck erfassen, kann die Hand-Steuervorrichtung 43 feststellen, dass zumindest der Totzonenabdeckungsabschnitt der flexiblen Abdeckung 211a mit dem Objekt 10 in Berührung ist. Hier ist ein Fall gegeben, bei dem ein Bereich, der den Totzonenabdeckungsabschnitt einschließt und sich von dem das Sensorelement 70b des Drucksensors 700 abdeckenden Sensorelement-Abdeckungsabschnitt bis zu dem das Sensorelement 70b des Drucksensors 701 abdeckenden Sensorelement-Abdeckungsabschnitt erstreckt, mit dem Objekt 10 in Kontakt ist (d.h., ein Fall, in dem das Objekt die flexible Abdeckung 211a berührt, so dass sie sich über die beiden Drucksensoren 700, 701 erstreckt), es ist ebenfalls ein Fall vorgesehen, in dem der Drucksensor 700 und der Drucksensor 701 gleichzeitig Druck erfassen, zusätzlich zu einem Fall, in dem nur der Totzonen-Abdeckungsabschnitt zwischen dem Drucksensor 700 und dem Drucksensor 701 mit dem Objekt 10 in Kontakt ist. In all diesen Fällen steht zumindest der Totzonen-Abdeckungsabschnitt in Kontakt mit dem Objekt 10. Somit kann die Kontaktposition, in der der erste Fingerabschnitt 21A den Gegenstand berührt, auch dann grob festgelegt werden, wenn ein Bereich, der mindestens den Totzonen-Abdeckungsabschnitt zwischen dem Drucksensor 700 und dem Drucksensor 701 umfasst, mit dem Gegenstand 10 in Kontakt ist, wenn der erste Fingerabschnitt 21A als verändernder Fingerabschnitt fungieren soll.
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Wenn die Funktionen des ersten Fingerabschnitts 21A, wie oben beschrieben, auf den zustandsverändernden Fingerabschnitt übertragen werden, brauchen Drucksensoren nur an zwei Stellen montiert zu werden, nämlich an der erstreckungsseitigen Wandfläche 216 des ersten Fingergliedabschnitts 211A und an der Spitzenendabschnittsseite der biegungsseitigen Wandfläche 215 des ersten Fingergliedabschnitts 211 (d.h. nur der Drucksensor 700 und der Drucksensor 701 müssen am ersten Fingergliedabschnitt 211 montiert werden).
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Sobald der Kontakt zwischen dem Fingerspitzenabschnitt des zustandsverändernden Fingerabschnitts (dem ersten Fingerabschnitt 21A) und dem Objekt 10 mit den verschiedenen oben beschriebenen Methoden erkannt wurde, kann die Hand- Steuervorrichtung 43 den Handmechanismus 2 so steuern, dass der Zustand des Objekts verändert wird. Genauer gesagt, wie in 20 dargestellt, kippt die Hand-Steuervorrichtung 43 in einem Zustand, in dem der erste Fingergliedabschnitt 211A des ersten Fingerabschnitts 21A die obere Fläche S4 des Objekts 10 berührt, das Objekt 10 mit dem ersten Fingerabschnitt 21A nach vorne. Mit anderen Worten, das Objekt 10 kann in eine Richtung gekippt werden, um die Greiffläche S6 des Objekts 10 von dem benachbarten Objekt 10' zu trennen. Durch diese Änderung der Lage des Objektes 10 mit dem ersten Fingerabschnitt 21A als zustandsveränderndem Fingerabschnitt kann ein Abstand zwischen dem Objekt 10 und dem benachbarten Objekt 10' vergrößert werden. Dadurch kann die Greiffläche S6 des Objektes 10 freigelegt werden. Dadurch können die anderen Fingerabschnitte des Handmechanismus 2 außer dem ersten Fingerabschnitt 21A nicht nur mit der anderen Greiffläche S5 des Objektes 10, sondern auch mit der Greiffläche S6 in Kontakt gebracht werden. Es ist zu beachten, dass dieser Zustand des Objektes 10, in dem die Fingerabschnitte 21 des Handmechanismus 2 mit den beiden vorbestimmten Greifflächen S5, S6 des Objektes 10 in Kontakt gebracht werden können, im Folgenden als „vorbestimmter greifbarer Zustand“ bezeichnet wird.
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Als nächstes, wie in den 21 und 22 gezeigt, wird das Objekt 10, nachdem die Lage des Objekts 10 durch Kippen des Objekts 10 mit dem ersten Fingerabschnitt 21A in den vorbestimmten Greifzustand gebracht wurde, von dem zweiten Fingerabschnitt 21B, dem dritten Fingerabschnitt 21C und dem vierten Fingerabschnitt 21D gegriffen, die als Greiffingerabschnitte fungieren, wenn das aktuelle Objekt 10 gegriffen wird. Zu diesem Zeitpunkt werden in den 21 und 22 ein erster Fingergliedabschnitt 211B des zweiten Fingerabschnitts 21B und ein erster Fingergliedabschnitt 211D des vierten Fingerabschnitts 21D mit der Greiffläche S6 des Objekts 10 in Kontakt gebracht, die nach Änderung der Lage des Objekts 10 freigelegt ist. Währenddessen wird ein erster Fingergliedabschnitt 211C des dritten Fingerabschnitts 21C mit der anderen Greiffläche S5 des Objekts 10 in Kontakt gebracht. Es ist jedoch zu beachten, dass es nicht immer notwendig ist, zwei Fingerabschnitte mit der Greiffläche S6 des Objekts 10 in Kontakt zu bringen. Mit anderen Worten, das Objekt 10 kann auch gegriffen werden, indem ein Fingerabschnitt mit der Greiffläche S6 des Objekts 10 und zwei Fingerabschnitte mit der anderen Greiffläche S5 des Objekts 10 in Kontakt gebracht werden. Alternativ kann der Gegenstand 10 auch in einem Zustand gegriffen werden, in dem ein Fingerabschnitt mit der Greiffläche S6 des Objekts 10 und ein Fingerabschnitt mit der anderen Greiffläche S5 des Objekts 10 in Berührung kommt. Mit anderen Worten, bei einem Handmechanismus mit drei Fingerabschnitten kann das Objekt gegriffen werden, indem einer der Fingerabschnitte als der zustandsverändernde Fingerabschnitt und die verbleibenden zwei Fingerabschnitte als die Greiffingerabschnitte fungieren.
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Hier wird der Kontakt zwischen dem Objekt 10 und jedem des ersten Fingergliedabschnitts 211B des zweiten Fingerabschnitts 21B, des ersten Fingergliedabschnitts 211C des dritten Fingerabschnitts 21C und des ersten Fingergliedabschnitts 211D des vierten Fingerabschnitt 21D von den Drucksensoren 70 erfasst, die an jedem der ersten Fingergliedabschnitte 211B, 211C und 211D vorgesehen sind. Zu diesem Zeitpunkt kann selbst in einem Zustand, in dem die Totzone, die Abschnitte der flexiblen Abdeckungen 211a auf den ersten Fingergliedabschnitten 211B, 211C und 211D abdeckt, das Objekt 10 berührt, aber die Sensorelementabdeckungsabschnitte der flexiblen Abdeckungen 211a das Objekt 10 nicht berühren, eine Berührung zwischen den ersten Fingergliedabschnitten 211B, 211C, 211D und dem Objekt 10 durch mindestens eines der beiden Sensorelemente 70b, die jeweils neben der Totzone R angeordnet sind, erkannt werden, und daher kann die Hand-Steuervorrichtung 43 den Zustand der Berührung zwischen dem Handmechanismus 2 und dem Objekt 10 genau bestimmen.
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In einem Fall, in dem der zweite Fingerabschnitt 21B, der dritte Fingerabschnitt 21C und der vierte Fingerabschnitt 21D als Greiffingerabschnitte fungieren, wie z.B. in den 21 und 22 dargestellt, berühren die Zwischenabschnitte der biegungsseitigen Wandflächen 215 der jeweils ersten Fingergliedabschnitte 211B, 211C, 211D hauptsächlich das Objekt 10. Dementsprechend kann der Totzonen-Abdeckungsabschnitt zwischen dem am weitesten zur Seite des Basis-Endabschnitts hin angeordneten Drucksensor 703 und dem auf der biegungsseitigen Wandfläche 215 jedes der ersten Fingergliedabschnitte 211B, 211C, 211D zwischengeschalteten Drucksensor 702 mit dem Objekt 10 in Kontakt kommen. Insbesondere in einer Situation, in der jeweilige Eckabschnitte eines Objekts 100 mit einem rechteckigen Querschnitt den zweiten Fingerabschnitt 21B, den dritten Fingerabschnitt 21C und den vierten Fingerabschnitt 21D, wie in 23 gezeigt, berühren, kann der Totzonen-Abdeckungsabschnitt zwischen dem am weitesten zur Seite des Basisendabschnitts hin angeordneten Drucksensor 703 und dem zwischengeschalteten Drucksensor 702 auf der biegungsseitigen Wandfläche 215 jedes der ersten Fingerverbindungsabschnitte 211B, 211C und 211D mit dem Objekt 10 in Kontakt kommen. Auch in diesem Fall gibt, wie in 15B dargestellt, die flexible Abdeckung 211a beim Drücken des Sensorelements 70b mindestens eines der beiden Drucksensoren 702, 703 nach, so dass der Kontakt zwischen den ersten Fingergliedabschnitten 211B, 211C, 211D und dem Objekt 10 erkannt werden kann.
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Es ist zu beachten, dass ähnlich wie bei den oben beschriebenen Drucksensoren 700, 701, der vom Drucksensor 702 und dem Drucksensor 703 erfasste Druck bei Kontakt des Totzonenabdeckabschnitts mit dem Objekt 10 tendenziell kleiner ist als der vom Drucksensor 702 oder vom Drucksensor 703 erfasste Druck bei Kontakt des Sensorelementabdeckabschnitts mit dem Objekt. Wenn daher der von dem Drucksensor 702 und dem Drucksensor 703 erfasste Druck kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, wenn der zweite Fingerabschnitt 21B, der dritte Fingerabschnitt 21C und der vierte Fingerabschnitt 21D dazu veranlasst werden, als Greiffingerabschnitte zu fungieren, kann die Hand-Steuervorrichtung 43 feststellen, dass der Totzonenabdeckungsabschnitt zwischen dem Drucksensor 702 und dem Drucksensor 703 mit dem Objekt 10 in Kontakt ist. Der „zweite vorbestimmte Wert“ ist in diesem Fall ein Wert, der von den Drucksensoren 702, 703 erkannt werden kann, wenn der Abdeckabschnitt des Sensorelements das Objekt 10 in einem Fall berührt, in dem der zweite Fingerabschnitt 21B, der dritte Fingerabschnitt 21C und der vierte Fingerabschnitt 21D dazu veranlasst werden, als Greiffingerabschnitte zu fungieren. Durch Anwendung dieses Verfahrens können die Kontaktpositionen, in denen der zweite Fingerabschnitt 21B, der dritte Fingerabschnitt 21C und der vierte Fingerabschnitt 21D jeweils das Objekt berühren, selbst dann angegeben werden, wenn das Objekt 10 den Totabschnitt berührt, der Teile dieser Fingerabschnitte 21B, 21C, 21D abdeckt.
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Wenn außerdem der zweite Fingerabschnitt 21B, der dritte Fingerabschnitt 21C und der vierte Fingerabschnitt 21D veranlasst werden, als Greiffingerabschnitte zu fungieren, wie in den 21 und 22 dargestellt, und die Drucksensoren 702, 703 jedes der Fingerabschnitte 21B, 21C, 21D gleichzeitig Druck erfassen, kann die Hand-Steuervorrichtung 43 feststellen, dass ein Bereich der flexiblen Abdeckung 211a, der mindestens den Totzonenabdeckungsabschnitt zwischen dem Drucksensor 702 und dem Drucksensor 703 umfasst, mit dem Objekt in Kontakt ist. Nach diesem Verfahren können die Kontaktpositionen, in denen der zweite Fingerabschnitt 21B, der dritte Fingerabschnitt 21C und der vierte Fingerabschnitt 21D jeweils das Objekt berühren, auch dann annähernd spezifiziert werden, wenn ein Bereich, der mindestens den Totzonenabdeckungsabschnitt zwischen dem Drucksensor 702 und dem Drucksensor 703 enthält, mit dem Objekt 10 in einem Fall in Kontakt ist, in dem der zweite Fingerabschnitt 21B, der dritte Fingerabschnitt 21C und der vierte Fingerabschnitt 21D dazu veranlasst werden, als Greiffingerabschnitte zu fungieren.
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Bei dem Handmechanismus 2 nach dieser Ausführungsform kann, wie oben beschrieben, auch dann, wenn der Totzonen-Abdeckungsabschnitt jedes der Fingerabschnitte 21 das Objekt 10 berührt, der Sensorelement-Abdeckungsabschnitt jedoch nicht das Objekt 10 berührt, wenn das Objekt 10 von dem Handmechanismus 2 gegriffen werden soll, die Berührung zwischen dem Fingerabschnitt 21 und dem Objekt 10 durch mindestens eines der Sensorelemente 70b, die jeweils neben der Totzone R angeordnet sind, erkannt werden. Entsprechend kann die Hand- Steuervorrichtung 43 den Kontaktzustand zwischen jedem Fingerabschnitt 21 und dem Objekt 10 genau feststellen, so dass das Objekt 10 von dem Handmechanismus 2 in einer geeigneteren Haltung gegriffen werden kann. Selbst wenn die Steuerung ausgeführt wird, um die Lage des Objekts 10 in den vorbestimmten Greifzustand zu ändern, indem einer der vier Fingerabschnitte 21 (in dem oben beschriebenen Beispiel der erste Fingerabschnitt 21A) in einer bestimmten Situation, in der das Objekt 10 in Kontakt mit einem anderen Objekt 10' angeordnet ist, als der zustandsverändernde Fingerabschnitt fungiert, so dass eine vorbestimmte Greiffläche des Objekts 10 nicht freigelegt wird, das heißt, dass der Gegenstand 10 in diesem Zustand verbleibt, und die Fingerabschnitte 21 des Handmechanismus 2 nicht mit der vorgegebenen Greiffläche des Gegenstandes 10 in Kontakt gebracht werden können, der Kontaktzustand und die Kontaktstellung zwischen dem zustandsverändernden Fingerabschnitt und dem Gegenstand 10 kann genau erkannt und die Steuerung dadurch genauer ausgeführt werden. Darüber hinaus kann selbst dann, wenn die Steuerung ausgeführt wird, um die vorbestimmte Greiffläche des Objekts 10, die mit dem anderen Objekt 10' in Kontakt steht, freizulegen, indem die Lage des Objekts 10 in den vorbestimmten greifbaren Zustand unter Verwendung des Fingerabschnitts, der als der zustandsverändernde Fingerabschnitt fungiert, geändert wird und dann das Objekt 10 unter Verwendung der anderen Fingerabschnitte (in dem oben beschriebenen Beispiel der zweite Fingerabschnitt 21B, der dritte Fingerabschnitt 21C und der vierte Fingerabschnitt 21D) als dem Fingerabschnitt, der als der zustandsverändernde Fingerabschnitt fungiert, festgeklemmt wird, i.d. h. die als Greiffinger fungierenden Fingerabschnitte, die Kontaktzustände und die Kontaktpositionen zwischen den Greiffingerabschnitten und dem Objekt können genauer erkannt und die Steuerung dadurch präziser ausgeführt werden. Wenn die flexible Abdeckung 2110a aus einem Abschnitt gebildet wird, bei dem der Reibungskoeffizient der Außenfläche der flexiblen Hülle 211a größer ist als die jeweiligen Reibungskoeffizienten der Außenwandfläche des ersten Fingergliedabschnitts 211 und der Außenfläche der Isolierfolie 70c, kann die Reibungskraft, die beim Greifen des Objekts durch den Handmechanismus 2 erzeugt wird, erhöht werden, und das Objekt kann dadurch zuverlässiger gegriffen werden.
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<Zweite Ausführungsform>
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Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 24 bis 27 beschrieben, wobei von der ersten Ausführungsform abweichende Konfigurationen beschrieben werden, während die Beschreibung ähnlicher Konfigurationen weggelassen wird.
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In dem oben in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beispiel wird ein Teil der äußeren Wandfläche des ersten Fingergliedabschnitts 211 durch Aufkleben der blattförmigen flexiblen Abdeckung 211a von der erstreckungsseitigen Wandfläche 216 (dem hinteren Teil) auf die biegungsseitige Wandfläche 215 (dem Bauchteil) des ersten Fingergliedabschnitts 211 bedeckt, um die Vielzahl der Drucksensoren 70 und die äußere Wandfläche des ersten Fingergelenkabschnitts 211 an dessen Umfang zu bedecken. In dem in dieser Ausführungsform zu beschreibenden Beispiel wird dagegen eine flexible Abdeckung 2110a, die in einer Beutelform ausgebildet ist, die an der Seite des Spitzenendabschnitts geschlossen und an der Seite des Basisendabschitts offen ist, über den ersten Fingergliedabschnitt 211 gelegt, um die gesamte Außenwandfläche des ersten Fingergliedabschnittes 211 abzudecken.
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24 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die flexible Abdeckung gemäß dieser Ausführungsform auf dem ersten Fingergliedabschnitt angebracht ist. 25 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des Bauchabschnitts (die erstreckungsseitige Wandfläche 216) des ersten Fingergliedabschnitts 211 gemäß dieser Ausführung zeigt. 26 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des hinteren Abschnitts (die biegungsseitige Wandfläche 215) des ersten Fingergliedabschnitts 211 entsprechend dieser Ausführungsform zeigt. 27 ist eine Vorderansicht der flexiblen Abdeckung 2110a gemäß dieser Ausführungsform (Draufsicht auf die Seite, die die biegungsseitige Wandfläche 215 des ersten Fingergelenkabschnitts 211 bedeckt).
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Wie in 24 dargestellt, ist die flexible Abdeckung 2110a nach dieser Ausführungsform in einer sogenannten Fingersackform geformt und über den ersten Fingergliedabschnitt 211 so gelegt, dass sie die gesamte Außenwandfläche des ersten Fingergliedabschnitts 211 bedeckt. Genauer gesagt ist die flexible Abdeckung 2110a in einer Beutelform ausgebildet, die auf der Seite des Spitzenendabschnitts geschlossen und auf der Seite des Bodenendabschnitts offen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die flexible Abdeckung 2110a so geformt, dass eine Länge vom Spitzenende bis zum Basisende der flexiblen Abdeckung 2110a gleich oder etwas kürzer als eine Länge vom Spitzenende bis zum Basisende des ersten Fingergelenkabschnitts 211 ist. Ferner ist die flexible Abdeckung 2110a so geformt, dass die innere Form der flexiblen Abdeckung 2110a im Wesentlichen identisch mit der äußeren Form des ersten Fingergelenkabschnitts 211 ist. In einem Zustand, in dem die flexible Abdeckung 2110a auf dem ersten Fingergelenkabschnitt 211 angeordnet ist, berührt die Innenwandfläche der flexiblen Abdeckung 2110a daher eng die Außenwandfläche des ersten Fingergelenkabschnitts 211. Es ist zu beachten, dass die flexible Abdeckung 2110a aus einem Element gebildet werden kann, bei dem der Reibungskoeffizient der Außenfläche der flexiblen Abdeckung 2110a größer ist als die jeweiligen Reibungskoeffizienten der Außenwandfläche des ersten Fingergelenkabschnitts 211 und der Außenfläche des Isolierfilms 70c.
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Ferner enthält der erste Fingergliedabschnitt 211 nach dieser Ausführungsform Vorsprünge 2111a, 2111b (entsprechend einem ersten Passabschnitt nach dieser Erfindung), die an zwei Stellen der äußeren Wandfläche des ersten Fingergliedabschnitts 211 ausgebildet sind, nämlich an der biegungsseitigen Wandfläche 215 (dem Bauchabschnitt) und der verlängerungsseitigen Wandfläche 216 (dem Rückenabschnitt). Genauer gesagt, wie in 25 gezeigt, ist der im wesentlichen säulenförmige Vorsprung 2111a an einer Stelle auf der biegungsseitigen Wandfläche 215 des ersten Fingergelenkabschnitts 211 weiter zur Seite des Basisendabschnitts hin ausgebildet als die drei Drucksensoren 701, 702, 703. Ferner ist, wie in gezeigt, der im Wesentlichen säulenförmige Vorsprung 2111b an einer Stelle auf der erstreckungsseitigen Wandfläche 216 des ersten Fingergliedabschnitts 211 weiter zur Seite des Basisendabschnitts hin ausgebildet als der Drucksensor 700.
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Mittlerweile umfasst die flexible Abdeckung 2110a nach dieser Ausführungsform die Ösenelemente 2112a, 2112b (entsprechend einem zweiten Passelement nach der vorliegenden Erfindung), die an den Stellen der flexiblen Abdeckung 2110a vorgesehen sind, die den beiden Vorsprüngen 2111a, 2111b entsprechen. Genauer gesagt ist das Ösenelement 2112a an einer Stelle in dem Abschnitt der flexiblen Abdeckung 2110a befestigt, der die biegungsseitige Wandfläche 215 (den Bauchabschnitt) des ersten Fingergelenkabschnitts 211 bedeckt, die dem Vorsprung 2111a auf dem ersten Fingergelenkabschnitt 211 entspricht. Wie in 27 gezeigt, ist das Ösenelement 2112a ein ringförmiges Element mit einem im Wesentlichen säulenförmigen Durchgangsloch H1, das in einem zentralen Abschnitt davon ausgebildet ist, und ist z.B. aus Harz, Metall oder ähnlichem geformt. Es ist zu beachten, dass das Durchgangsloch H1 in dem Ösenelement 2112a so geformt ist, dass es einen Durchmesser hat, der gleich oder etwas größer als der Durchmesser des Vorsprungs 2111a auf dem ersten Fingerverbindungsabschnitt 211 ist. Außerdem ist das Ösenelement 2112b an einer Stelle in dem Abschnitt der flexiblen Abdeckung 2110a angebracht, der die Fläche der verlängerungsseitigen Seitenwand 216 (der hintere Abschnitt) des ersten Fingergliedabschnitts 211 bedeckt, die dem Vorsprung 2111b am ersten Fingergliedabschnitt 211 entspricht. Das Ösenelement 2112b ist, ähnlich wie das Ösenelement 2112a, ein ringförmiges Element mit einem im Wesentlichen säulenförmigen Durchgangsloch, das in einem zentralen Abschnitt davon ausgebildet ist. Das Durchgangsloch in dem Ösenelement 2112b ist so ausgebildet, dass es einen Durchmesser hat, der gleich oder etwas größer als der Durchmesser des Vorsprungs 2111b auf dem ersten Fingergelenkabschnitt 211 ist.
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Wenn die wie oben beschrieben konfigurierte flexible Abdeckung 2110a über den ersten Fingergelenkabschnitt 211 gelegt wird, wie in 24 gezeigt, ist die flexible Abdeckung 2110a über den ersten Fingergelenkabschnitt 211 zu legen, so dass der Vorsprung 2111a auf der biegungsseitigen Wandfläche 215 des ersten Fingergelenkabschnitts 211 in das Durchgangsloch im Ösenelement 2112a in der flexiblen Abdeckung 2110a und der Vorsprung 2111b auf der verlängerungsseitigen Wandfläche 216 des ersten Fingergelenkabschnitts 211 in das Durchgangsloch im Ösenelement 2112b in der flexiblen Abdeckung 2110a eingepasst ist. Dabei wird die flexible Abdeckung 2110a relativ zum ersten Fingergelenkabschnitt 211 so positioniert, dass, wenn der Handmechanismus 2 die verschiedenen in der ersten Ausführung beschriebenen Greifvorgänge ausführt, eine Positionsabweichung der flexiblen Abdeckung 2110a unterdrückt wird. Insbesondere wenn die flexible Abdeckung 2110a aus einem Element gebildet wird, bei dem der Reibungskoeffizient der Außenfläche größer ist als die jeweiligen Reibungskoeffizienten der Außenwandfläche des ersten Fingergelenkabschnitts 211 und der Außenfläche der Isolierfolie 70c, steigt die Reibungskraft, die beim Greifen des Objekts durch den Handmechanismus 2 erzeugt wird, mit dem Ergebnis, dass das Objekt zuverlässiger gegriffen werden kann, aber andererseits auch die Kraft zum Bewegen der flexiblen Abdeckung 2110a in einer Positionsabweichungsrichtung zunehmen kann. Aber auch in diesem Fall sind die Vorsprünge 2111a, 2111b in die Durchgangsbohrungen der Ösenelemente 2112a, 2112b eingepasst, so dass die Lageabweichung der flexiblen Abdeckung 2110a unterdrückt werden kann. Durch Unterdrückung der Positionsabweichung der flexiblen Abdeckung 2110a, wenn der Handmechanismus 2 einen Greifvorgang ausführt, kann die innere Wandfläche der flexiblen Abdeckung 2110a in engem Kontakt mit der äußeren Wandfläche des ersten Fingergelenkabschnitts 211 gehalten werden. In einem Zustand, in dem der Totzonen-Abdeckungsabschnitt der flexiblen Abdeckung 2110a das Objekt berührt, der Sensorelement-Abdeckungsabschnitt der flexiblen Abdeckung 2110a das Objekt jedoch nicht berührt, kann die flexible Abdeckung 2110a in der Nähe des Totzonen-Abdeckungsabschnitts nachgeben, wenn mindestens eines der beiden Sensorelemente 70b, die jeweils neben der Totzone angeordnet sind, gedrückt wird. Dadurch können ähnliche Effekte wie bei der flexiblen Abdeckung 211a nach der ersten Ausführungsform erzielt werden. Darüber hinaus wird mit der flexiblen Abdeckung 2110a nach dieser Ausführungsform die gesamte Außenwandfläche des ersten Fingergliedabschnitts 211 abgedeckt, so dass Verschmutzungen und Verschleiß des ersten Fingergliedabschnitts 211 und der Drucksensoren 70 unterdrückt werden können.
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Es ist zu beachten, dass in dem in dieser Ausführungsform beschriebenen Beispiel die Vorsprünge auf der Seite des ersten Fingergliedabschnittes und die Ösenelemente mit Durchgangslöchern, in die die Vorsprünge eingesetzt werden können, auf der Seite der flexiblen Abdeckung vorgesehen sind. Stattdessen können jedoch Vorsprünge auf der Seite der flexiblen Abdeckung und Ösenelemente mit Durchgangslöchern, in die die Vorsprünge eingesetzt werden können, auf der Seite des ersten Fingergliedabschnittes vorgesehen werden. Auch in diesem Fall können ähnliche Effekte wie bei dieser Ausführung erzielt werden.
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Darüber hinaus wird in dem in dieser Ausführungsform beschriebenen Beispiel die flexible Abdeckung durch eine Kombination aus einem Vorsprung und einem Loch an zwei Stellen positioniert, nämlich auf der Seite des Bauchabschnitts und der Rückseite des ersten Fingergliedabschnitts, aber in Fällen wie z. B. bei der Verwendung des Handmechanismus in einer Anwendung, bei der vergleichsweise wenig Kraft für die Bewegung der flexiblen Abdeckung in Richtung der Positionsabweichung während des vom Handmechanismus ausgeführten Greifvorgangs erzeugt wird, kann die flexible Abdeckung durch eine Kombination aus einem Vorsprung und einem Loch an einer einzigen Stelle positioniert werden, z.B. entweder auf der Seite des Bauchabschnitts oder auf der Rückseite des ersten Fingergliedabschnitts.
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Es ist zu beachten, dass, obwohl in dem in dieser Ausführungsform beschriebenen Beispiel die flexible Abdeckung durch eine Kombination aus einem im Wesentlichen säulenförmigen Vorsprung und einem Ösenelement mit einem Durchgangsloch, in das der Vorsprung eingepasst werden kann, positioniert wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist; stattdessen kann die flexible Abdeckung beispielsweise mit einem Druckknopf positioniert werden, der aus einer Kombination aus einem männlichen und einem weiblichen Druckknopf aufgebaut ist. Alternativ kann die flexible Abdeckung durch Anbringen eines Teils eines Klettverschlusses an der Seite des Basisendabschnitts (in der Nähe des offenen Abschnittes) auf der Innenfläche der flexiblen Abdeckung, durch Anbringen des anderen Teils des Klettverschlusses an einer Stelle auf der Außenwandfläche des ersten Fingergliedabschnitts, die dem vorgenannten Teil des Klettverschlusses entspricht, und durch Zusammenfügen der beiden Teile des Klettverschlusses positioniert werden.
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<Andere Ausführungsformen>
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In dem oben beschriebenen Beispiel der ersten Ausführungsform ist die flexible Abdeckung 211a an jedem Fingerabschnitt 21 befestigt, aber zusätzlich zur flexiblen Abdeckung 211a kann an jedem Fingerabschnitt 21 eine membranartige Schutzabdeckung angebracht werden, um die flexible Abdeckung 211a abzudecken. Zum Beispiel wird, wie in den 28 und 29 gezeigt, nach dem Anbringen der flexiblen Abdeckung 211a an den ersten Fingergliedabschnitt 211 jedes Fingerabschnitts 21 eine beutelförmige (fingersackförmige) Schutzabdeckung 211b, die an der Seite des Spitzenendabschnitts geschlossen und an der Seite des Basisendabschnitts offen ist und eine innere Form hat, die im Wesentlichen identisch mit der äußeren Form des ersten Fingergliedabschnitts 211 ist, über den ersten Fingergliedabschnitt 211 gelegt, so dass die Vielzahl der Drucksensoren 70 durch eine zweischichtige Abdeckung 211a, 211b abgedeckt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Schutzabdeckung 211b aus einem Element, bei dem der Reibungskoeffizient der Außenfläche der Schutzabdeckung 211b größer ist als die jeweiligen Reibungskoeffizienten der Außenwandfläche des ersten Fingergelenkabschnitts 211 und der Außenfläche der flexiblen Abdeckung 211a, und einem Element, das weniger flexibel als die flexible Abdeckung 211a ist, gebildet. Wenn die auf diese Weise gebildete Schutzabdeckung 211b über den ersten Fingergliedabschnitt 211 gelegt wird, kann der Verschleiß der flexiblen Abdeckung 211a beim Greifen des Gegenstandes durch den Handmechanismus 2 unterdrückt werden. Wenn die so geformte Schutzabdeckung 211b über den ersten Fingergliedabschnitt 211 gelegt wird, kann die Reibungskraft, die beim Greifen des Objekts durch den Handmechanismus 2 entsteht, erhöht werden, und das Objekt kann dadurch zuverlässiger gegriffen werden. Darüber hinaus kann die Schutzabdeckung 211b frei an der flexiblen Abdeckung 211a angebracht und von ihr gelöst werden, so dass bei Verschleiß der Schutzabdeckung 211b die Schutzabdeckung 211b durch eine neue ersetzt werden kann. Außerdem werden die Drucksensoren 70 beim Aufsetzen der so geformten Schutzabdeckung 211b auf den erste Fingergliedabschnitt 211 von einer zweischichtigen Abdeckung überdeckt, so dass die Dicke der Abdeckung größer ist als bei einer einschichtigen Abdeckung aus der flexiblen Abdeckung 211a allein. Wenn die Totzonenabdeckung das Objekt berührt, wird der Druck, der vom Objekt auf die Totzonenabdeckung übertragen wird, leichter auf mindestens eines der Sensorelemente 70b übertragen, die jeweils an die Totzone angrenzen. Dadurch kann der Kontakt zwischen Totzonen-Abdeckabschnitt und Objekt genauer erkannt werden.
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Es ist u beachten, dass in dem in 28 gezeigten Beispiel die Schutzabdeckung 211b in Form eines Fingersackes ausgebildet ist, der nur den ersten Fingergliedabschnitt 211 jedes Fingerabschnitts 21 bedeckt, die Schutzabdeckung 211b jedoch in Form eines Handschuhs ausgebildet sein kann, der den Basisabschnitt 20 und die Gesamtheit der Fingerabschnitte 21 einschließlich der ersten Fingergliedabschnitte 211 und der zweiten Fingergliedabschnitte 212 bedeckt. Wenn die Schutzabdeckung in Form eines Handschuhs ausgebildet ist, kann die Verschmutzung der Handmechanik 2 unterdrückt werden, und es kann verhindert werden, dass Staub und dergleichen durch Lücken in den jeweiligen Gelenkabschnitten eindringt, und so weiter. Außerdem ist die Schutzabdeckung nicht darauf beschränkt, dass sie frei an der flexiblen Abdeckung 211a anbringbar und von ihr lösbar ist, sondern es kann z.B. eine blattförmige Schutzabdeckung, die im Wesentlichen die gleiche Form wie die flexible Abdeckung 211a hat, auf die Oberfläche der flexiblen Abdeckung 211a geklebt werden. Bei dieser Konfiguration kann bei Verschleiß der an der flexiblen Abdeckung 211a angeklebten Schutzabdeckung 211b entweder die Schutzabdeckung 211b durch eine neue Schutzabdeckung 211b oder die gesamte Konfiguration einschließlich der Schutzabdeckung 211b durch eine neue ersetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Roboterarm
- 2
- Handmechanismus
- 20
- Basisabschnitt
- 21
- Fingerabschnitt
- 22
- Erster Gelenkabschnitt
- 23
- Zweiter Gelenkabschnitt
- 211
- Erster Fingergliedabschnitt
- 211a, 2110a
- Flexible Abdeckung
- 211b
- Schutzabdeckung
- 2111a, 2111b
- Vorsprünge
- 2112a, 2112b
- Ösenglieder
- 212
- Zweiter Fingergliedabschnitt
- 213
- Basisendabschnitt
- 3
- Armmechanismus
- 30a
- Erster Gelenkabschnitt
- 30b
- Zweiter Gelenkabschnitt
- 30c
- Dritter Gelenkabschnitt
- 30d
- Vierter Gelenkabschnitt
- 30e
- Fünfter Gelenkabschnitt
- 30f
- Sechster Gelenkabschnitt
- 31
- Erster Armgliedabschnitt
- 32
- Zweiter Armgliedabschnitt
- 33
- Dritter Armgliedabschnitt
- 34
- Vierter Armgliedabschnitt
- 35
- Fünfter Armgliedabschnitt
- 36
- Verbindungsabschnitt
- 4
- Stützabschnitt
- 42
- Arm-Steuervorrichtung
- 420
- Arm- Steuereinheit
- 421
- Motorzustand Mengenerfassungseinheit
- 43
- Hand- Steuervorrichtung
- 430
- Objektinformationserfassungseinheit
- 431
- Hand- Steuereinheit
- 432
- Motorzustand Mengenerfassungseinheit
- 433
- Sensor-Informationserfassungseinheit
- 51
- Erster Motor
- 52
- Zweiter Motor
- 53
- Dritter Motor
- 61, 62
- Kegelräder
- 63
- Schneckenrad
- 64
- Wurm
- 65, 66
- Zahnräder
- 70
- Drucksensor
- 70a
- Basismaterial
- 70b
- Sensorelement
- 70c
- Isolierfilm
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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