JP2002370188A - 形状変形型のロボットハンド及びこれによる把持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の形状の把持対象物を把持して組立、分
解等の作業を行わせるためのロボットハンドであって、
前記把持対象物の形状に倣って変形し、安定把持を図る
ロボットハンドを提供する。 【解決手段】 ロボットハンド１は、本体１Ａとフィン
ガ１Ｂとからなり、フィンガ１Ｂには粉体を入れた袋状
の粉体ホルダ３が設けられ把持対象物を把持する。粉体
ホルダ３には流量検出手段１３や粉体給排手段１２や封
入量制御手段１４が係合し、適量の粉体を給排し把持対
象物の安定把持を図っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の形状の把持
対象物を把持して組立・分解等の作業を行うロボットハ
ンドとこれによる把持方法に係り、特に、把持対象物を
安定、かつ確実に把持すると共に組立や分解作業時にお
ける誤差を吸収すべく把持対象物の形状に倣って変形可
能なフィンガ構造を有する形状変形型のロボットハンド
及びこれによる把持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットにおいて組立や分解をする際に
は、把持対象物を安定的に把持し、把持対象物の誤差や
位置決め誤差を吸収して組立・分解動作を行う必要があ
る。把持を安定させるためにはロボットハンドのフィン
ガの形状あるいはフィンガの姿勢により把持対象物を機
械的に拘束することに加えてフィンガと把持対象物の表
面の摩擦で把持対象物の固定することが考えられる。一
般的にはフィンガの表面をゴムなどの弾性材料で構成し
てその弾性材料の変形と摩擦で把持対象物を把持する方
法や部品形状に合わせた形状のフィンガを持つハンドで
把持対象物を把持する方法が用いられてきた。しかし、
フィンガの表面を弾性材料で構成した場合、複雑な形状
の把持対象物を把持しようとすると弾性材料の変形量だ
けでは把持対象物形状にフィンガの先端が倣うことがで
き把持が不安定になる。爪形状を把持対象物形状に合わ
せる方法では、部品ごとにフィンガがあるいはハンドを
用意してそれを交換しなければならず、コストや交換時
間が大きくなるという問題点があった。誤差を吸収する
方法としては、リスト部にコンプライアンス機構を設け
てアームとハンドを接続し誤差を吸収する方法が一般的
である。しかし、この場合、コンプライアンス機構によ
りリストの可動部からハンド先端までの距離が大きく振
動しやすくなり、また、ハンド先端での微小な動きが難
しくなる。また、把持対象物ごとにフィンガがあるいは
ハンドを交換することなく複雑な形状の把持対象物も安
定的に把持し、把持対象物の誤差や位置決め誤差を吸収
できる方式として、特許第２６９９５２０号の「ロボッ
ト」や複雑な形状の把持対象物も安定的に把持する方法
として、特開平８−２９４８８５号の「組立用ロボット
ハンド・システム」が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の特許第２６９９
５２０号の「ロボット」は、アームの先端に２つ以上の
フィンガを有するハンドにおいて、フィンガの先端部に
ワークを保持するための流動性磁性粉体を封入した袋部
を設けてある。ワークを挟持して組立を行う際、流動性
磁性粉体を非磁化させ軟化させてワークの形状に応じた
形に変形させ、その後、磁化させ硬化させて把持する。
この方法では、磁界により機能に影響を受けるワークは
把持することができない。また、組立作業の際にワーク
の引っ掛かりや傾きを検出するため、ワークを把持した
状態でワークに加わる荷重を検出する。その値からワー
クの引っ掛かりや傾きを検出した時に、組立作業を停止
させ流動性磁性粉体を非磁化し軟化させた状態でフィン
ガを振ることでワークの姿勢を修正し再び流動性磁性粉
体を磁化して組立て作業を開始する。しかし、この方法
では把持している間に流動性磁性粉体を軟化させるた
め、把持が不安定になりワークを落としてしまう危険性
がある。また、流動性磁性粉体は弾性が小さいため軟化
させてフィンガを振っても、ワークが所望の姿勢にもど
らない恐れがある。

【０００４】また、前記の特開平８−２９４８８５号の
「組立用ロボットハンドシステム」はロボットハンドの
指面に複雑のエアバックを装着し、エアバックへの供給
圧力を一定として、把持動作によりエアバックが収縮変
形し、ワークとエアバックの接触面積を大きくして複雑
な形状のワークを把持することを目的とするハンドであ
る。該ハンドは、指にエアバックを装着することによ
り、ワークとの接触面積は大きくなるものの、流体とし
てエアを使用しているので、そのコンプライアンス性に
より、ワークの正確な位置決めができない可能性があ
る。逆に、エアー圧を上げた状態で使用しようとする
と、想定されるシリコンやゴムではのびて変形するか、
変形しない厚さにすると、接触面積が大きくならない可
能性がある。接触面積は多少増えても、部品形状に完全
に倣う状態にはならないため、組立反力に耐えることが
できず、正常な組立ができない可能性がある。

【０００５】本発明は、以上の事情に鑑みて発明された
ものであり、種々の形状の把持対象物を安定、かつ確実
に把持し、フィンガにコンプライアンス機能（追従機
能）を持たせた形状変形型のロボットハンド及びこれに
よる把持方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、請求項１に記載のロボットハンドは、
２本以上のフィンガにより把持対象物を所定の把持力で
把持するロボットハンドであって、前記フィンガが、前
記把持対象物の形状に倣って変形し、その変形を維持す
ることができる構造を有するものからなることを特徴と
する。これにより、種々の形状の把持対象物を安定的
に、かつ確実に把持することができる。

【０００７】また、本発明の請求項２に記載のロボット
ハンドは、前記フィンガが、前記把持対象物と接触する
部位に粉体を封入した柔軟な袋体の粉体ホルダを装着す
るものからなることを特徴とする。粉体ホルダが把持対
象物に接触するため内部の粉体が把持対象物の形状に倣
って追従移動し、安定した把持が行われる。

【０００８】また、本発明の請求項３に記載のロボット
ハンドは、前記フィンガが、前記把持対象物と接触する
部位に流体を封入した柔軟で弾性を有する袋体の流体ホ
ルダを装着するものからなることを特徴とする。流体ホ
ルダが把持対象物に接触するため内部の流体が把持対象
物の形状に倣って追従移動し、安定的な把持が行われ
る。

【０００９】また、本発明の請求項４に記載のロボット
ハンドは、前記フィンガが、前記把持対象物と接触する
部位に粉体を封入した柔軟な袋体の粉体ホルダを有し、
その背後に流体を封入した柔軟で弾性を有する袋体の流
体ホルダを装着するものからなることを特徴とする。把
持対象物に粉体ホルダが接触し、その背後に流体ホルダ
があるため、この両ホルダが把持対象物の形状に倣って
柔軟、かつ弾性的に変形し、把持対象物を安定、かつ確
実に把持することができる。

【００１０】また、本発明の請求項５に記載のロボット
ハンドは、前記フィンガには、前記粉体ホルダ内に粉体
を供給及び排出するための粉体給排手段が設けられるこ
とを特徴とする。これにより、粉体ホルダ内に適量の粉
体が導入され、把持対象物の安定把持ができる。

【００１１】また、本発明の請求項６に記載のロボット
ハンドは、前記粉体給排手段には、粉体の流量検出手段
及び封入量制御手段が設けられることを特徴とする。封
入流量の検出とこの制御により、粉体ホルダ内の粉体量
は常時適量にコントロールし、把持対象物の安定把持が
できる。

【００１２】また、本発明の請求項７に記載の前記粉体
給排手段には、前記粉体ホルダの把持力を検出する把持
力検出手段と封入量制御手段が設けられることを特徴と
する。把持力検出が常に行われるため、粉体ホルダへの
粉体封入量のコントロールができ、種々の形状の把持対
象物の安定把持ができる。

【００１３】また、本発明の請求項８に記載のロボット
ハンドは、前記粉体ホルダと前記粉体給排手段とは複数
本の粉体チューブにより連結されることを特徴とする。
これにより、粉体ホルダ内に粉体を平均的に導入でき、
結果として把持対象物を安定把持することが確実にでき
る。

【００１４】また、本発明の請求項９に記載のロボット
ハンドは、前記粉体ホルダが、複数のセル群からなるこ
とを特徴とする。複数のセル群から粉体ホルダを形成す
ることにより種々の形状の把持対象物の形状に倣った把
持ができ、より安定した把持が行われる。

【００１５】また、本発明の請求項１０に記載のロボッ
トハンドは、前記フィンガには、前記流体ホルダ内に流
体を供給及び排出するための流体給排手段が設けられる
ことを特徴とする。これにより、流体ホルダ内に適宜の
流体が導入され、把持対象物の安定把持ができる。

【００１６】本発明の請求項１１に記載のロボットハン
ドは、前記流体給排手段には、流体の圧力検出手段及び
圧力制御手段が設けられることを特徴とする。流体ホル
ダ内の流体の圧力が検出され、この圧力が適圧に常時制
御されるため、コンプライアンス機能を持たせたロボッ
トハンドの提供ができる。

【００１７】また、本発明の請求項１２に記載のロボッ
トハンドは、前記流体ホルダと前記流体給排手段とは複
数本の流体用チューブにより連結されることを特徴とす
る。流体ホルダが複数本の流体用チューブで連結される
ため、流体ホルダ内の流体が均一化され、コンプライア
ンス機能を有するロボットハンドを提供できる。

【００１８】また、本発明の請求項１３に記載のロボッ
トハンドによる把持方法は、把持対象物と接触する部位
に粉体を封入した柔軟な袋体の粉体ホルダを装着した２
本以上のフィンガ、把持対象物と接触する部位に流体を
封入した柔軟で弾性を有する袋体の流体ホルダを装着し
た２本以上のフィンガ、又は前記粉体ホルダ及び前記流
体ホルダを装着した２本以上のフィンガにより前記把持
対象物を所定の把持力で把持するロボットハンドにより
前記把持対象物を把持する把持方法であって、予め把持
対象物（ワーク）の形状情報を基に所定量の粉体及び／
又は流体を封入しておき、前記把持対象物の把持動作を
行ってその把持力を判断しながらフィンガの移動調整を
行うことを特徴とする。これにより、種々の形状の把持
対象物を安定的に把持できる。

【００１９】また、本発明の請求項１４に記載のロボッ
トハンドによる把持方法は、把持対象物と接触する部位
に粉体を封入した柔軟な袋体の粉体ホルダを装着した２
本以上のフィンガ、把持対象物と接触する部位に流体を
封入した柔軟で弾性を有する袋体の流体ホルダを装着し
た２本以上のフィンガ、又は前記粉体ホルダ及び前記流
体ホルダを装着した２本以上のフィンガにより前記把持
対象物を所定の把持力で把持するロボットハンドにより
前記把持対象物を把持する把持方法であって、予め前記
粉体ホルダ及び／又は流体ホルダ内の粉体及び／又は流
体を排出した状態で前記把持対象物にフィンガを係合せ
しめ、前記フィンガを所定位置まで移動した後、前記粉
体ホルダ及び／又は流体ホルダ内に粉体及び／又は流体
を供給し、把持力を判断して粉体及び／又は流体の供給
停止を行うことを特徴とする。把持対象物に対する把持
力を常時所望の値にでき、種々の形状の把持対象物を安
定的に把持することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳述する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明の
ロボットハンドの概念構造を示す。ロボットハンド１
は、本体１Ａとこれに垂下支持されるフィンガ１Ｂとか
らなる。フィンガ１Ｂは少なくとも２本以上（図示では
４本）のものからなり、周上に等間隔に配設される。フ
ィンガ１Ｂは柔軟で弾性力のある構造体からなり、把持
対象物１００の輪郭形状に倣って変形し得る構造のもの
からなる。すなわち、本体１Ａによりフィンガ１Ｂを把
持対象物１００側に押圧するとフィンガ１Ｂの把持対象
物１００と接触する部位が変形し、フィンガ１Ｂは把持
対象物１００の形状に倣い、これを安定把持する。

【００２１】図２は請求項２に対応するロボットハンド
１の具体的な実施の形態を示す。この場合のフィンガ１
Ｂはフィンガ本体２とこの内側に装着される粉体ホルダ
３とからなる。この粉体ホルダ３は内部に微小粒径の粉
体を封入する袋体からなり、外力が加わると柔軟に変形
するものからなる。従って、この粉体ホルダ３により図
略の把持対象物を把持すると、粉体ホルダ３の把持対象
物との接触部がそれに倣って変形する。このため、把持
対象物はフィンガ１Ｂにより安定保持される。

【００２２】図３は請求項５，請求項６に対応するロボ
ットハンド１の実施の形態を示す。図示のように、粉体
ホルダ３には粉体チューブ１０を介して粉体給排手段１
２が連結される。これにより、粉体ホルダ３内には適量
の粉体が導入される。粉体給排手段１２から粉体ホルダ
３への粉体の封入量をコントロールするため、粉体チュ
ーブ１０内には流量検出手段１４が介設されると共に流
量検出手段１４と粉体給排手段１２はこの間には封入量
制御手段１４が介設される。流量検出手段１３は粉体チ
ューブ１０内の粉体の流量を検出し、この検出値に基づ
いて封入量制御手段１４が粉体給排手段１２からの粉体
の供給量あるいは排出量を制御する。これにより、粉体
ホルダ３内の粉体量は適量にコントロールされる。

【００２３】図４は図３のロボットハンド１を用いた粉
体制御方法を示すフローチャートである。まず、把持対
象物に見合う粉体封入量を設定する（ステップ１０
１）。次に、粉体供給又は排出を開始し（ステップ１０
２）、粉体流量を検出する（ステップ１０３）。これか
ら粉体封入量を算出し（ステップ１０４）、その封入量
と設定量とを比較する（ステップ１０５）。封入量が設
定量より少ないときは（ｎｏの場合）ステップ１０３に
戻り同様の手順を繰返す。また、封入量が設定量と等し
い場合には（ｙｅｓの場合）には粉体供給，排出を停止
する（ステップ１０６）。

【００２４】図５は本発明の請求項７に対応するロボッ
トハンド１を示す。このフィンガ本体２の１つには把持
力検出手段１５が装着される。また、粉体ホルダ３には
粉体チューブ１０を介して粉体給排手段１２が連結され
る。また、図示のように、把持力検出手段と粉体給排手
段１２との間には封入量制御手段１４が介設される。

【００２５】図６は図５のロボットハンド１における粉
体供給排出の方法を示すフローチャートである。図略の
把持対象物を把持するに必要な把持力が予め設定される
（ステップ２０１）、この設定把持力を保持すべく粉体
給排手段１２から粉体の供給，排出が行われる（ステッ
プ２０２）。この状態で把持力検出手段１５により把持
力が検出される（ステップ２０３）。検出された把持力
と前記の設定把持力とが比較され（ステップ２０４）、
検出把持力が設定把持力と等しくない場合（ｎｏの場
合）はステップ２０２に戻り、同様のステップを繰返し
行う。一方、等しい場合（ｙｅｓの場合）は粉体給排手
段１２からの粉体の供給を停止し（ステップ２０５）、
そのロボットハンドをその状態に保持する。以上によ
り、安定した把持が行われる。

【００２６】図７は本発明の請求項８に対応するロボッ
トハンド１を示す。この場合、粉体ホルダ３と粉体給排
手段１２とは複数本（図示では６本）の粉体チューブ１
０により連結される。これにより、粉体ホルダ３内には
それぞれ粉体チューブ１０によって粉体の供給及び排出
が行われ、結果として粉体チューブ３内の粉体の封入量
を把持対象物に見合ったものにでき、安定把持が行われ
る。

【００２７】図８は本発明の請求項９に対応するロボッ
トハンド１を示す。このロボットハンドのフィンガ１Ｂ
の粉体ホルダは複数個（図示では６個）のセル３ａの群
からなり、このセル３ａはフィンガ本体２にそれぞれ固
定されている。また、各セル３ａには粉体チューブ１１
が連結される。なお、粉体チューブ１１はそれぞれのセ
ル３ａに連結される複数本の粉体チューブ１１ａとこれ
等を束ねる一本の粉体チューブ１１ｂとからなる。粉体
チューブ１１ｂは粉体給排手段３２に連結され、粉体チ
ューブ１１ｂには流量検出手段３３が設けられる。ま
た、流量検出手段３３と粉体給排手段３２との間には封
入量制御手段３４が介設される。以上の構造のフィンガ
１Ｂは、個々のセル３ａに粉体が独立的に供給され、形
状の複雑な把持対象物に対して追従性がよく、その安定
把持が行われる。

【００２８】図９は本発明の請求項３に対応するロボッ
トハンド１を示す。このロボットハンドは本体１Ａとフ
ィンガ１Ｂとからなるが、フィンガ１Ｂはフィンガ本体
２と流体ホルダ４とからなる。流体ホルダ４は空気液体
等の気液体が封入される袋体からなる。従って、前記の
粉体ホルダ３とほぼ同様に把持対象物の形状に倣って変
形可能な構造のものからなる。

【００２９】図１０は本発明の請求項４に対応するロボ
ットハンド１を示す。このロボットハンドのフィンガ１
Ｂは、フィンガ本体２とその内側に固定される液体ホル
ダ４及びその内側に固定される粉体ホルダ３とからな
る。なお、粉体ホルダ３の内側が図略の把持対象物に接
触する。ホルダを流体ホルダ４と粉体ホルダ３の２つに
することにより、把持対象物に対する追従性が一層向上
し、安定、かつ確実な把持ができる。以下の説明のロボ
ットハンド１においてフィンガ１Ｂとして流体ホルダ４
のみの場合について説明せず、図１０の粉体ホルダ３と
流体ホルダ４を併用したフィンガ１Ｂについて説明して
いるが、流体ホルダ４の単独の場合も同様の構成の付設
手段が適用されることは勿論である。

【００３０】図１１は本発明の請求項１０，１１に対応
するロボットハンド１を示す。フィンガ１Ｂのフィンガ
本体２には流体ホルダ４と粉体ホルダ３が固着されてい
る。フィンガ本体２には流体ホルダ４内の圧力を検出す
る圧力検出手段２３が配設される。また、この圧力検出
手段２３には流体チューブ１６が連結され、この流体チ
ューブ１６は流体給排手段２２に連結される。また、圧
力検出手段２３と流体給排手段２２との間には圧力制御
手段２４が介設される。

【００３１】次に、図１１に示したロボットハンド１に
よる流体ホルダ４への流体の供排動作について図１２の
フローチャートにより説明する。まず、必要なコンプラ
イアンス性の強さにより流体の圧力を設定する（ステッ
プ３０１）。次に、流体ホルダ４への流体の供給及び排
出を開始する（ステップ３０２）。ここで、圧力検出手
段２３により流体ホルダ４内の流体圧力を検出する（ス
テップ３０３）。この検出された流体圧力と予め定めた
設定圧力値とを比較し（ステップ３０４）、両者が相異
すれば（ｎｏの場合）ステップ３０２に戻り以下のステ
ップを繰返し行う。一方、一致すれば（ｙｅｓの場
合）、流体給排手段２２からの流体の供給，排出を停止
する（ステップ３０５）。以上により、流体ホルダ４内
の圧力を常時設定値に保持でき、安定した、かつ追従性
のある把持ができる。

【００３２】図１３は本発明の請求項１２に対応するロ
ボットハンド１を示す。このものは流体ホルダ４に複数
本の流体チューブ１６ａで連結し、各々の流体チューブ
１６ａはそれぞれ流体給排手段４２に連結される。ま
た、流体ホルダ４内の圧力を検出する圧力検出手段４３
と流体給排手段４２との間には圧力制御手段４４が介設
される。これにより、きめの細かい安定した把持を行う
ことができる。

【００３３】図１４は本発明の請求項１３に対応するロ
ボットハンドによる把持方法の一例を示すフローチャー
トである。なお、このフローチャートでは粉体ホルダ３
を設けたロボットハンド１についての説明であるが、流
体ホルダ４の場合や粉体ホルダ３と流体ホルダ４の両方
を併用した場合についてもほぼ同様であり、説明を省略
する。

【００３４】まず、初めに粉体封入量や把持力などの把
持対象物（ワーク）の情報を入手する（ステップ４０
１）。これに基づいて粉体供給開始し（ステップ４０
２）、把持対象物ごとに予め設定されている粉体封入量
になるまで粉体供給を行う）。ここで封入量を判断し
（ステップ４０３）、設定値と相異する場合はステップ
４０１に戻り、一致した場合（ＯＫの場合）は粉体供給
を停止する（ステップ４０４）。次に、把持対象物の把
持可能位置までフィンガ１Ｂを開放したまま（ステップ
４０５）、フィンガ１Ｂを移動し（ステップ４０６）、
把持対象物を把持する。次に、その把持力を判断し（ス
テップ４０７）、把持力が設定値と相異する場合（ｎｏ
の場合）はステップ４０６に戻り、把持力がＯＫの場合
には、フィンガ１Ｂの移動を停止する（ステップ４０
８）。これにより把持が完了し（ステップ４０９）、所
定の把持力をもった安定性と追従性のあるフィンガ１Ｂ
の把持ができる。

【００３５】図１５は本発明の請求項１４に対応するロ
ボットハンド１による把持方法を説明するためのフロー
チャートである。まず、前記の場合と同様にフィンガ位
置や把持等ワークの情報をそ入手する（ステップ５０
１）。この状態で粉体を排出する（ステップ５０２）。
フィンガ１Ｂを開き（ステップ５０３）、フィンガ１Ｂ
を指定位置（把持寸前の位置）まで移動させる（ステッ
プ５０４）。ここで粉体供給を開始し（ステップ５０
５）、把持力を判断する（ステップ５０６）。この把持
力が予定した設定と異なる場合（ｎｏの場合）はステッ
プ５０５に戻り同様のステップを行う。一方、一致た場
合（ＯＫの場合）は粉体供給を停止する（ステップ５０
７）。以上により把持完了し（ステップ５０８）、把持
対象物の安定性、追従性のある把持ができる。

【００３６】以上の説明においてロボットハンド及びそ
の把持方法を説明したが、その構造や方法について前記
の説明のものに限定するものではなく、同一の技術的範
囲の技術で適用される。

【００３７】

【発明の効果】１）本発明の請求項１のロボットハンド
によれば、フィンガが把持対象物の形状に倣って変形
し、その変形を維持するため、把持の際、変形したフィ
ンガの形状によって把持対象物を機械的に拘束できる。
このことに種々の形状の把持対象物を安定、かつ確実に
把握することができる。 ２）本発明の請求項２のロボットハンドによれば、把持
対象物を粉体ホルダに接触せしめて把持するため、把持
対象物の形状に倣った変形し、かつ粉体ホルダの表面の
粉体摩擦と内部粉体の変形損失率際によって把持対象物
を確実にクリップすることができ、安定把持力可能にな
る。 ３）本発明の請求項３及び４のロボットハンドによれ
ば、流体ホルダを独立又は粉体ホルダと併用することに
より、変形が柔軟に、かつ弾性的に行われ、指先にコン
プライアンス機能を持たせたように安定性、追従性のあ
る把持ができる。 ４）本発明の請求項５のロボットハンドによれば、粉体
ホルダへの粉体の供給と粉体ホルダからの粉体の排出を
行う粉体給排手段を有することで、粉体ホルダ内の粉体
の量を変えることができる。また、ハンドが把持対象物
を挟持した状態あるいは把持対象物の近傍で停止した状
態から粉体を供給することで粉体ホルダを把持対象物に
正確に倣わせることができる。このことにより、種々の
形状の把持対象物を安定的に把持するロボットハンドを
提供できる。 ５）本発明の請求項６のロボットハンドによれば、粉体
ホルダへの粉体の流量を検出する検出手段と検出された
値に基づき粉体ホルダの粉体の封入量を制御する制御手
段を有することで、把持対象物の強度や形状に合わせて
粉体の封入量を変化させることができる。このことによ
り、種々の形状の把持対象物を安定的に把持するロボッ
ハンドを提供できる。 ６）本発明の請求項７のロボットハンドによれば、把持
力を検出する検出手段により検出された値に基づき粉体
ホルダの粉体の封入量を制御することで、所定の把持力
になるように粉体ホルダの粉体の封入量を変化させるこ
とができる。このことにより、種々の形状の把持対象物
を安定的に把持するロボットハンドを提供できる。 ７）本発明の請求項８のロボットハンドによれば、複数
本の粉体チューブによって粉体ホルダへの粉体供給排出
が行われるため把持対象物の形状に倣った確実な把握が
でき安定把持ができる。 ８）本発明の請求項９のロボットハンドによれば、粉体
ホルダが複数のセルからなる多室構造に形成されること
で、セルごとに把持対象物に局所的に倣うため複雑な把
持対象物に対しても粉体ホルダを正確に倣わせることが
できる。このことにより、種々の形状の把持対象物を安
定的に把持するロボットハンドを提供できる。 ９）本発明の請求項１０のロボットハンドによれば、流
体ホルダへの流体の供給と流体ホルダからの流体の排出
を行う流体給排手段を有することで、流体ホルダ内の流
体の量を変えることができる。流体ホルダを空にするこ
とでコンプライアンス性がない状態にすることができ、
この状態で把持することで粉体ホルダを把持対象物の形
状に正確に倣わせることができる。その後、フィンガを
所定間隔だけ広げると同時に流体給排手段より流体を流
体ホルダに供給することでコンプライアンス性を付加す
ることができる。このことより、指先にコンプライアン
ス機能を持たせたロボットハンドを提供できる。 １０）本発明の請求項１１のロボットハンドによれば、
流体の圧力検出手段により検出された値に基づき圧力を
制御する圧力制御手段を有することで、把持条件に合わ
せて流体ホルダ内の流体の圧力を変化させることが可能
である。位置決め作業など位置精度が必要でコンプライ
アンス性を比較的に必要としない作業を行う場合は流体
の圧力を高くして流体ホルダの弾性を低くしたり、挿入
作業のようなコンプライアンス性が必要な作業を行う場
合は流体の圧力低くして流体ホルダの弾性を高くするこ
とで、ロボットが行う作業の種類や必要な精度等により
コンプライアンス性を変化させることができる。このこ
とより、指先にコンプライアンス機能を持たせたロボッ
トハンドを提供できる。 １１）本発明の請求項１２のロボットハンドによれば、
把持条件に合わせて流体ホルダ内の流体の圧力を変化さ
せることが可能となる。位置決め作業など位置精度が必
要でコンプライアンス性を比較的必要としない作業を行
う場合は流体の圧力を高くして流体ホルダの弾性を低く
したり、挿入作業のようなコンプライアンス性が必要な
作業を行う場合は流体の圧力を低くして流体ホルダの弾
性を高くすることで、ロボットが行う作業の種類や必要
な精度等によりコンプライアンス性を変化させることが
できる。このことで、指先にコンプライアンス機能を持
たせたロボットハンドを提供できる。 １２）本発明の請求項１３のロボットハンドによる把持
方法によれば、例えば、粉体給排手段と制御手段により
予め粉体ホルダに所定量の粉体を封入しておき、ハンド
の把持動作を行い把持対象物を把持することで、異なる
形状の把持対象物に対しても時間をかけずに安定的に把
持することが可能である。このことより種々の形状の把
持対象物を安定的に把持するロボットハンドによる把持
方法を提供できる。 １３）本発明の請求項１４のロボットハンドによる把持
方法によれば、例えば、粉体ホルダから粉体を排出した
状態でロボットハンドの把持動作を行い、フィンガを把
持対象物の近傍まで近づけて停止させた後に、粉体給排
手段と制御手段により所定の把持力になるように粉体ホ
ルダに粉体を供給し把持対象物を把持することで、複雑
な形状の把持対象物に対しても粉体を粉体ホルダ全体に
供給することができ、粉体ホルダを把持対象物に正確に
倣わせることが出来る。このことにより、種々の形状の
把持対象物を安定的に把持するロボットハンドによる把
持方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボットハンドの概念的構成を示す正
面図（ａ）と、そのＡ矢視の底面図（ｂ）。

【図２】フィンガに粉体ホルダを設けた本発明のロボッ
トハンドの構成図。

【図３】フィンガの粉体ホルダに粉体を供給する粉体給
排手段や流量検出手段や制御手段を設けたロボットハン
ドの構成図。

【図４】図３のロボットハンドによる粉体の給排動作を
説明するためのフフローチャート。

【図５】フィンガの粉体ホルダに粉体を給排する粉体給
排手段や把持力検出手段や封入量制御手段等を設けたロ
ボットハンドの構成図。

【図６】図５のロボットハンドによる粉体の給排動作を
説明するためのフローチャート。

【図７】複数本の粉体チューブにより粉体の給排が行わ
れる構造のロボットハンドの構成図。

【図８】複数のセルからなる粉体ホルダと、このセルに
粉体を給排する手段や流量検出手段や制御手段等を有す
るロボットハンドの構成図。

【図９】フィンガに流体ホルダを設けたロボットハンド
の構成図。

【図１０】フィンガに粉体ホルダと流体ホルダとを設け
たロボットハンドの構成図。

【図１１】図１０におけるフィンガに流体給排手段や圧
力検出手段及びその制御手段を設けたロボットハンドの
構成図。

【図１２】図１１のロボットハンドにおける流体の給排
動作を説明するためのフローチャート。

【図１３】粉体ホルダと流体ホルダとを設けたフィンガ
と圧力検出手段、流体給排手段や制御手段とを設けたロ
ボットハンドの構成図。

【図１４】粉体ホルダを有するフィンガと封入量制御手
段や把持力検出手段等を設けたロボットハンドによる把
持対象物の把持方法のフローチャート。

【図１５】粉体ホルダを有するフィンガと封入量制御手
段や把持力検出手段等を設けたロボットハンドによる把
持対象物の他の把持方法のフローチャート。

【符号の説明】

１ ロボットハンド １Ａ 本体 １Ｂ フィンガ ２ フィンガ本体 ３ 粉体ホルダ ３ａ セル ４ 流体ホルダ １０ 粉体チューブ １１ 粉体チューブ １１ａ 粉体チューブ １１ｂ 粉体チューブ １２ 粉体給排手段 １３ 流量検出手段 １４ 封入量制御手段 １５ 把持力検出手段 １６ 流体チューブ １６ａ 流体チュ−ブ ２２ 流体給排手段 ２３ 圧力検出手段 ２４ 圧力制御手段 ３２ 粉体給排手段 ３３ 流量検出手段 ３４ 封入量制御手段 ４２ 流体給排手段 ４３ 圧力検出手段 ４４ 圧力制御手段 １００ 把持対象物

フロントページの続き (72)発明者 原田 忠克 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 内田 拓也 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 3C007 AS01 AS06 BT18 CY03 CY32 DS01 ES03 ES04 ES05 ES10 ES12 EV12 EV14 EV20 HT38 KS34 KV15 LV06 LV10

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本以上のフィンガにより把持対象物を
   所定の把持力で把持するロボットハンドであって、前記
   フィンガが、前記把持対象物の形状に倣って変形し、そ
   の変形を維持することができる構造を有するものからな
   ることを特徴とする形状変形型のロボットハンド。
2. 【請求項２】 前記フィンガが、前記把持対象物と接触
   する部位に粉体を封入した柔軟な袋体の粉体ホルダを装
   着するものからなることを特徴とする請求項１に記載の
   ロボットハンド。
3. 【請求項３】 前記フィンガが、前記把持対象物と接触
   する部位に流体を封入した柔軟で弾性を有する袋体の流
   体ホルダを装着するものからなることを特徴とする請求
   項１に記載のロボット。
4. 【請求項４】 前記フィンガが、前記把持対象物と接触
   する部位に粉体を封入した柔軟な袋体の粉体ホルダを有
   し、その背後に流体を封入した柔軟で弾性を有する袋体
   の流体ホルダを装着するものからなることを特徴とする
   請求項１に記載のロボットハンド。
5. 【請求項５】 前記フィンガには、前記粉体ホルダ内に
   粉体を供給及び排出するための粉体給排手段が設けられ
   ることを特徴とする請求項２又は４に記載のロボットハ
   ンド。
6. 【請求項６】 前記粉体給排手段には、粉体の流量検出
   手段及び封入量制御手段が設けられることを特徴とする
   請求項５に記載のロボットハンド。
7. 【請求項７】 前記粉体給排手段には、前記粉体ホルダ
   の把持力を検出する把持力検出手段と封入量制御手段が
   設けられることを特徴とする請求項５又は６に記載のロ
   ボットハンド。
8. 【請求項８】 前記粉体ホルダと前記粉体給排手段とは
   複数本の粉体チューブにより連結されることを特徴とす
   る請求項５，６，７のいずれかに記載のロボットハン
   ド。
9. 【請求項９】 前記粉体ホルダが、複数のセル群からな
   ることを特徴とする請求項２，５，６，７，８のいずれ
   かに記載のロボットハンド。
10. 【請求項１０】 前記フィンガには、前記流体ホルダ内
    に流体を供給及び排出するための流体給排手段が設けら
    れることを特徴とする請求項３又は４のロボットハン
    ド。
11. 【請求項１１】 前記流体給排手段には、流体の圧力検
    出手段及び圧力制御手段が設けられることを特徴とする
    請求項１０に記載のロボットハンド。
12. 【請求項１２】 前記流体ホルダと前記流体給排手段と
    は複数本の流体用チューブにより連結されることを特徴
    とする請求項１０又は１１に記載のロボットハンド。
13. 【請求項１３】 把持対象物と接触する部位に粉体を封
    入した柔軟な袋体の粉体ホルダを装着した２本以上のフ
    ィンガ、把持対象物と接触する部位に流体を封入した柔
    軟で弾性を有する袋体の流体ホルダを装着した２本以上
    のフィンガ、又は前記粉体ホルダ及び前記流体ホルダを
    装着した２本以上２のフィンガにより前記把持対象物を
    所定の把持力で把持するロボットハンドにより前記把持
    対象物を把持する把持方法であって、予め把持対象物
    （ワーク）の形状情報を基に所定量の粉体及び／又は流
    体を封入しておき、前記把持対象物の把持動作を行って
    その把持力を判断しながらフィンガの移動調整を行うこ
    とを特徴とする形状変形型のロボットハンドによる把持
    方法。
14. 【請求項１４】 把持対象物と接触する部位に粉体を封
    入した柔軟な袋体の粉体ホルダを装着した２本以上のフ
    ィンガ、把持対象物と接触する部位に流体を封入した柔
    軟で弾性を有する袋体の流体ホルダを装着した２本以上
    のフィンガ、又は前記粉体ホルダ及び前記流体ホルダを
    装着した２本以上のフィンガにより前記把持対象物を所
    定の把持力で把持するロボットハンドにより前記把持対
    象物を把持する把持方法であって、予め前記粉体ホルダ
    及び／又は流体ホルダ内の粉体及び／又は流体を排出し
    た状態で前記把持対象物にフィンガを係合せしめ、前記
    フィンガを所定位置まで移動した後、前記粉体ホルダ及
    び／又は流体ホルダ内に粉体及び／又は流体を供給し、
    把持力を判断して粉体及び／又は流体の供給停止を行う
    ことを特徴とする形状変形型のロボットハンドによる把
    持方法。