【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数本の指形成体を有するロボットハンドに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロボットハンドにおいては、ロボットハンドが複数本の指形成体を備え、各指形成体の各関節にモータと歯車による減速機とを配置することで、指形成体が可動するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、他の従来のロボットハンドにおいては、ロボットハンドが中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の指形成体を備え、各関節に相当する蛇腹部分に流体を供給することで、指形成体が可動するように構成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、他の従来のロボットハンドにおいては、ロボットハンドが硬質部材で自由屈曲可能に形成された指形成体を備え、この指形成体の関節に設けた軟質材の蛇腹に流体を供給することで、指形成体が可動するように構成されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１５６７７８号公報
【特許文献２】
特開平１０−２４９７７５号公報
【特許文献３】
特開平８−３２３６７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のような構成によれば、各関節がモータと歯車による減速機とによって構成されているため、各関節の角度は剛性をもって保持できるような機構となる。そのため、このような指形成体を有するロボットハンドにおいては、ロボットハンドが位置変更する際に、把持対象物が慣性力によって抜け落ちにくいといった効果がある。しかし、各関節の角度が剛性をもって保持できるような高剛性な関節の構成ということは、把持力が把持対象物に急激に伝わるため、微妙な把持力の制御が非常に難しく、脆弱な把持対象物を握り壊したりするといった問題が生じる。
【０００７】
尚、前述で述べたような構成以外にも、高剛性な関節の構成であれば、ワイヤやベルトで可動させる構成であっても把持力が把持対象物に急激に伝わるため、同様な問題が生じる。
【０００８】
また、特許文献２のような構成によれば、中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の指形成体に流体の圧力をかけることで、指形成体が可動するように構成されているため、指形成体の形状が柔軟に変化することが可能となる。そのため、把持対象物との接触面全体に把持力を分散させることができ、比較的脆弱な把持対象物であっても、ある程度把持することが可能となる。しかし、指形成体の形状が柔軟に変化できるということは、各関節の角度が剛性をもって保持することが難しく、そのような指形成体を有するロボットハンドが位置変更すると、把持対象物が慣性力によって抜け落ち易くなるといった問題が生じる。
【０００９】
また、特許文献３のような構成によれば、指形成体の関節に流体の圧力で可動する軟質材の蛇腹が設けてあるが、硬質部材で自由屈曲可能な指形成体を形成することで指形成体の剛性を高めて、把持対象物に強い慣性力が加わった場合であっても、抜け落ちるような可能性がないようにしている。しかし、指形成体が自由屈曲可能な硬質材で形成されるため、指形成体全体の形状が柔軟に変化することができなくなり、把持対象物との接触面が少なくなる。そのため、把持力を分散させることができなくなり脆弱な把持対象物を把持しにくくなると同時に、把持対象物との接触面が少なくなることで安定的に把持することが困難となる問題が生じる。
【００１０】
以上に述べたように、従来のロボットハンドにおいては、軟性の高い指形成体を用いると比較的脆弱な把持対象物を安定的に把持できるが、一方では把持対象物が慣性力によって抜け落ち易くなるといった問題が発生する。逆に、剛性の高い指形成体を用いると把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性が少なくなるが、一方では複雑な制御を用いないで脆弱な把持対象物を安定的に把持することや把持対象物の形状に適応して安定的に把持することが難しくなるといった問題が発生する。
【００１１】
したがって、本発明の目的としては、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性がほとんどないと同時に、比較的脆弱な把持対象物であっても容易に把持することができるロボットハンドであり、さらに把持対象物の形状に適応して安定的に把持することのできるロボットハンドを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明のロボットハンドは、複数本の指形成体を有するロボットハンドであって、前記指形成体の少なくとも１本は、指形成体の先端部側に、流体の圧力で曲折する軟性曲折部と、指形成体の基端部以外に、剛性をもって関節角度を保持できる剛性関節部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、指形成体の基端部以外に剛性をもって関節角度を保持できる剛性関節部とを有するため、基端部の関節および剛性関節部を利用して把持対象物を囲うように把持することができる。そのため、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性がなくなる。また、指形成体の先端部側に流体の圧力で曲折する軟性曲折部を有するため、剛性関節部で対象物に積極的に把持力を加えなくても軟性曲折部を利用して把持対象物との接触面に把持力を分散してゆっくりと押えつけることができる。そのため、比較的脆弱な把持対象物であっても容易に把持することが可能となり、同時に把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性を少なくすることができる。さらに、指形成体の形状が柔軟に変化できるので、把持対象物の形状に適応して安定的に把持対象物を把持することができる。
【００１４】
（２）また、本発明のロボットハンドは、上記（１）に記載のロボットハンドにおいて、前記軟性曲折部が、自由屈曲可能な硬質屈曲部材によって曲折が制限されているものとすることができる。
【００１５】
その結果、自由屈曲可能な硬質屈曲部材によって軟性曲折部の屈曲が制限されるため、軟性曲折部の剛性が高まると同時に、軟性曲折部の一部に剛性の高い屈曲部ができるようになる。したがって、剛性関節部と剛性の高い屈曲部とを組み合わせることで、把持対象物の大きさに適応した剛性の高い把持姿勢を形成することができ、比較的大きい把持対象物を把持する場合であっても、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性を少なくすることができる。また、剛性関節部の一部を硬質屈曲部材で補強した軟性曲折部で代替したようになるため、剛性関節部を多く使うよりも、急激に把持力が伝わるといった危険が軽減されるという効果もある。
【００１６】
（３）また、本発明のロボットハンドは、上記（２）に記載のロボットハンドにおいて、前記硬質屈曲部材が、着脱が可能であるものとすることができる。
【００１７】
その結果、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性を積極的に少なくしたい場合は、前記硬質屈曲部材を装着することで可能となり、また、把持対象物の形状に適応して安定的に把持することを積極的に行いたい場合は、前記硬質屈曲部材を脱することで可能となる。
【００１８】
（４）本発明のロボットハンドは、複数本の指形成体を有するロボットハンドであって、前記ロボットハンドは、剛性をもって関節角度を保持できる剛性関節部によって可動部が構成される指形成体と、流体の圧力で曲折する軟性曲折部で構成される可動部を備える指形成体と、を有することを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、剛性をもって関節角度を保持できる剛性関節部によって可動部が構成される指形成体を使って、把持対象物を囲うように把持することができる。そのため、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性がなくなる。また、流体の圧力で曲折する軟性曲折部で構成される可動部を備える指形成体を有するため、剛性関節部で対象物に積極的に把持力を加えなくても軟性曲折部を利用して把持対象物との接触面に把持力を分散してゆっくりと押えつけることができる。そのため、比較的脆弱な把持対象物であっても容易に把持することが可能となり、同時に把持対象物が慣性力によって抜け落ちないようにすることができる。さらに、軟性曲折部により、指形成体の形状が柔軟に変化できるので、把持対象物の形状に適応して安定的に把持対象物を把持することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るロボットハンドの斜視図である。図１に示されるように、ロボットハンド１０００は、３本の指形成体１１００ａ，１１００ｂ，１１００ｃを有している。そして、各指形成体１１００ａ，１１００ｂ，１１００ｃの基端部は、それぞれ基端関節部１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃを介して掌形成体１２００に取り付けられている。さらに、掌形成体１２００は、ロボットアーム（図示せず）に接続されている。
【００２２】
次に、指形成体の構成について詳しく説明する。ここでは、指形成体１１００ａを例にして説明するが、指形成体１１００ｂ，１１００ｃに関してもほぼ同じ構成であるため以降での説明は省略する。
【００２３】
図２は、実施形態１に係る指形成体の断面図である。図２に示されるように指形成体１１００ａは、指形成体の基端部に配置された基端関節部１１１０ａと、指形成体の基端部以外に配置された剛性関節部１１２０ａと、指形成体の先端部側に配置された軟性曲折部１１３０ａと、を可動部として備えている。また、基端関節部１１１０ａと剛性関節部１１２０ａの間には、指形成体の一部として指胴体部１１４０ａが配置され、剛性関節部１１２０ａと軟性曲折部１１３０ａの間には、指形成体の一部として指胴体部１１５０ａが配置されている。
【００２４】
各部位について、さらに詳しく説明する。
【００２５】
基端関節部１１１０ａには、歯車列により構成される減速機１１１１ａとステッピングモータ１１１２ａが配置され、基端関節部１１１０ａを可動させるようになっている。よって、ステッピングモータ１１１２ａの回転角度位置を電磁的にブレーキングして保持すれば、減速機１１１１ａを介して、基端関節部の関節角度が剛性をもって保持できるような機構となる。
【００２６】
また、剛性関節部１１２０ａも同様に、歯車列により構成される減速機１１２１ａとステッピングモータ１１２２ａが配置される。そのため、剛性関節部においても関節角度が剛性をもって保持できるような機構となる。
【００２７】
また、軟性曲折部１１３０ａは、中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状からなり、液体を供給するポンプ１１３１ａに繋がった流入口と、液体の流出を制限できる流出バルブ１１３２ａに繋がった流出口と、を備えている。そして、流出バルブ１１３２ａを閉じた状態でポンプ１１３１ａから液体が軟性曲折部１１３０ａに供給されると、中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の軟性曲折部１１３０ａは、流体の圧力で曲折する。また、流出バルブを開放すると、流体の圧力が下がり、弾性樹脂材で型成形された軟性曲折部１１３０ａは弾性力で曲折する前の形状に復元する。
【００２８】
そして、指胴体部１１４０ａおよび１１５０ａには、把持対象物との接触部の圧力値を検知するための圧力センサ１１４１ａおよび１１５１ａがそれぞれ配置されている。また、軟性曲折部１１３０ａにも同様の圧力センサ１１３３ａが配置されている。
【００２９】
次に、ロボットハンドの把持状態について詳しく説明する。
【００３０】
図３は、実施形態１に係るロボットハンドの把持状態の一例を示した図である。図３において、把持対象物１３００は、必要以上に高い把持力をかけると壊れてしまう可能性のある比較的脆弱な物体で、例えば動物の卵のようなものを想定している。
【００３１】
図３（ａ）は、把持における前半の把持姿勢の状態を示している。図３（ａ）において、ロボットハンドは、基端関節部１１１０（１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃを示す。）および剛性関節部１１２０（１１２０ａ，１１２０ｂ，１１２０ｃを示す。）の可動により、把持対象物１３００を抜け落ちないように囲みながら把持している。そのとき、指胴体部１１４０（１１４０ａ，１１４０ｂ，１１４０ｃを示す。）および１１５０（１１５０ａ，１１５０ｂ，１１５０ｃを示す。）に取り付けられた圧力センサ１１４１（１１４１ａ，１１４１ｂ，１１４１ｃを示す。）および１１５１（１１５１ａ，１１５１ｂ，１１５１ｃを示す。）によって、把持対象物１３００に十分な把持力が加わる前に、基端関節部１１１０および剛性関節部１１２０の関節角度を停止し、剛性をもって関節角度を保持させている。よって、図３（ａ）の状態においては、把持対象物１３００に把持力をほとんどかけていないため、基端関節部１１１０および剛性関節部１１２０は、複雑な把持力の制御は特に必要としていない。また、剛体関節を利用して指形成体に把持対象物が囲われるため、慣性力によって把持対象物が抜け落ちることはない。
【００３２】
しかし、把持力がほとんど加わっていないため、把持対象物を安定させるためには、図３（ｂ）のように軟性曲折部を可動させることが必要になる。
【００３３】
図３（ｂ）は、把持における後半の把持姿勢の状態を示している。図３（ｂ）において、弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の軟性曲折部１３００は、流体の圧力で曲折し、把持対象物１３００の外形形状に沿った形になる。このとき、剛性関節部で対象物に積極的に把持力を加えなくても、軟性曲折部全体を利用しながら把持力を分散して、ゆっくりと押えつけることができている。よって、図３（ｂ）の状態においては、比較的脆弱な把持対象物１３００であっても容易に把持することができ、同時に把持対象物１３００が慣性力によって抜け落ちるような可能性が少なくなっている。尚、軟性曲折部１１３０にかけられる流体の圧力は、軟性曲折部１１３０に取り付けられた圧力センサ１１３３および圧力センサ１１４１と１１５１によって、適当な把持力で止まるように制御がされている。
【００３４】
続いて、図４により、実施形態１に係るロボットハンドの把持状態と従来のロボットハンドの把持状態との比較の一例を示す。図４（ａ）は実施形態１に係るロボットハンドの把持状態を示し、図４（ｂ）は従来のロボットハンドの把持状態を示している。尚、図４（ａ）のロボットハンド１０００は、指形成体の先端側に軟性曲折部１１３０を備えるのに対し、図４（ｂ）の従来のロボットハンド１００１は、全ての関節が歯車列による減速機とステッピングモータとにより構成される剛性関節部のみを備える点で大きく異なる。
【００３５】
図４（ａ）において、ロボットハンド１０００は、軟性曲折部１１３０での形状が柔軟に変化できるので、把持対象物１３０１の形状に沿って安定的に把持対象物を把持できている。それに対し、図４（ｂ）においては、指形成体の形状が柔軟に変化できないため、把持対象物１３０１の形状に適応して安定的に把持することができていない。
【００３６】
したがって、図３と図４で説明したように、本発明の実施形態１に係るロボットハンド１０００は、指形成体の先端部側に、流体の圧力で曲折する軟性曲折部１１３０と、指形成体の基端部以外に、剛性をもって関節角度を保持できる剛性関節部１１２０と、を有するため、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性がほとんどないと同時に、比較的脆弱な把持対象物であっても容易に把持することができるロボットハンドとなり、さらに把持対象物の形状に適応して安定的に把持対象物を把持することができるロボットハンドとなる。
【００３７】
（実施形態２）
実施形態２に係るロボットハンドについて説明する。ただし、以下に説明する本発明の実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００３８】
図５は、実施形態２に係るロボットハンドの斜視図である。本実施の形態であるロボットハンド２０００は、軟性曲折部に硬質部材で自由屈曲可能な硬質屈曲部材が装着され、軟性曲折部の曲折が制限されている点で先に説明したロボットハンド１０００と大きく異なる。
【００３９】
図５に示されるように、各指形成体の備える軟性曲折部１１３０ａ，１１３０ｂ，１１３０ｃには、硬質屈曲部材２１６０ａ，２１６０ｂ，２１６０ｃが装着されている。硬質屈曲部材は、ステンレス材からなり、ピンを支点にした屈曲部２１６１ａ，２１６１ｂ，２１６１ｃにより自由屈曲可能が可能となっている。これを装着することにより、軟性曲折部の曲折の一部が制限され、硬質屈曲部材に沿ってしか可動できなくなっている。
【００４０】
尚、硬質屈曲部材の一端は、指形成体にネジ２１６２ａ，２１６２ｂ，２１６２ｃによって剛性関節部と連結して固定され、もう一端は、硬質屈曲部材に取り付けた環状部材２１６３ａ，２１６３ｂ，２１６３ｃに軟性曲折部を通すだけで自在に動けるようになっている。したがって、ネジ２１６２ａ，２１６２ｂ，２１６２ｃによって、硬質屈曲部材２１６０ａ，２１６０ｂ，２１６０ｃの着脱が可能となっている。
【００４１】
次に、ロボットハンドの把持状態について詳しく説明する。
【００４２】
図６は、実施形態２に係るロボットハンドの把持状態の一例を示した図である。図６において、把持対象物２３００は、基端関節部および剛性関節部の可動だけでは、囲うように把持できないほど比較的大きいものを想定している。
【００４３】
図６に示されるように、基端関節部１１１０および剛性関節部１１２０では、把持対象物２３００を囲うように把持できないが、硬質屈曲部材２１６０（２１６０ａ，２１６０ｂ，２１６０ｃを示す。）で剛性を高めた屈曲部２１６１（２１６１ａ，２１６１ｂ，２１６１ｃを示す。）を新たに加えることで、把持対象物２３００を抜け落ちないように囲みながら把持することができている。よって、図６の状態においては、把持対象物２３００は、慣性力によって抜け落ちるような可能性が少ない状態で把持されていることになる。また、把持対象物２３００を安定させるための把持力に関しては、硬質屈曲部材２１６０で曲折の制限された軟性曲折部と、曲折の制限されない軟性曲折部と、により、流体の圧力を利用してゆっくりと加えられている。
【００４４】
以上に説明したように、本発明の実施形態２に係るロボットハンドは、指形成体の先端部側に流体の圧力で曲折する軟性曲折部１１３０と、指形成体の基端部以外に剛性をもって関節角度を保持できる剛性関節部１１２０と、を有し、軟性曲折部１１３０が、硬質部材で自由屈曲可能な硬質屈曲部材２１６０によって軟性曲折部の曲折が制限されているため、把持対象物が比較的大きくても、把持対象物の大きさに適応した剛性の高い把持姿勢を形成することができ、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性を少なくすることができる。また、剛性関節部の一部を硬質屈曲部材で補強した軟性曲折部で代替したようになるため、剛性関節部を多く使うよりも、急激に把持力が伝わるといった危険が軽減されるという効果もある。
【００４５】
さらに、硬質屈曲部材２１６０の着脱が可能であるため、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性を積極的に少なくしたい場合は、硬質屈曲部材２１６０を装着することでそれが可能となり、また、比較的脆弱な把持対象物や把持対象物の形状に適応して安定的に把持することを積極的に行いたい場合は、硬質屈曲部材２１６０を脱することでそれが可能となっている。
【００４６】
（実施形態３）
図７は、実施形態３に係るロボットハンドの斜視図である。図７に示されるように、ロボットハンド３０００は、６本の指形成体３１００ａ，３１００ｂ，３１００ｃ，３１００ｄ，３１００ｅ，３１００ｆを有している。そして、各指形成体３１００ａ，３１００ｂ，３１００ｃ，３１００ｄ，３１００ｅ，３１００ｆの基端部は、それぞれ基端関節部３１１０ａ，３１１０ｂ，３１１０ｃ，３１１０ｄ，３１１０ｅ，３１１０ｆを介して掌形成体３２００に取り付けられている。さらに、掌形成体３２００は、ロボットアーム（図示せず）に接続されている。
【００４７】
次に、指形成体の構成について詳しく説明する。ここでは、指形成体３１００ａと３１００ｄを例にして説明する。尚、指形成体３１００ｂ，３１００ｃは指形成体３１００ａとほぼ同じ構成であるため以降での説明は省略する。また、指形成体３１００ｅ，３１００ｆに関しても指形成体３１００ｄとほぼ同じ構成であるため同様に以降での説明は省略する。
【００４８】
図８は、実施形態３に係る剛性の高い指形成体の断面図である。図８に示されるように指形成体３１００ａは、指形成体の基端部に配置された基端関節部３１１０ａと、剛性をもって関節角度を保持できる剛性関節部３１２０ａ，３１７０ａと、を可動部として備えている。また、基端関節部３１１０ａと剛性関節部３１２０ａの間には、指形成体の一部として指胴体部３１４０ａが配置され、剛性関節部３１２０ａと剛性関節部３１７０ａの間には、指形成体の一部として指胴体部３１５０ａが配置されている。そして、剛性関節部３１７０ａの先には指先部３１８０ａが配置されている。
【００４９】
基端関節部３１１０ａには、歯車列により構成される減速機３１１１ａとステッピングモータ３１１２ａが配置され、基端関節部３１１０ａを可動させている。よって、ステッピングモータ３１１２ａの回転角度位置を電磁的にブレーキングして保持すれば、減速機３１１１ａを介して、基端関節部の関節角度が剛性をもって保持できるような機構となる。
【００５０】
また、剛性関節部３１２０ａ，３１７０ａも同様に、歯車列により構成される減速機３１２１ａ，３１７１ａと、ステッピングモータ３１２２ａ，３１７２ａが配置される。そのため、剛性関節部においても関節角度が剛性をもって保持できるような機構となる。
【００５１】
そして、指胴体部３１４０ａおよび３１５０ａには、把持対象物が接触したかどうかを検知するための圧力センサ３１４１ａおよび３１５１ａがそれぞれ配置されている。また、指先部３１８０ａにも同様の圧力センサ３１８１ａが配置されている。
【００５２】
図９は、実施形態３に係る軟性の高い指形成体の断面図である。図９に示されるように指形成体３１００ｄは、指形成体の基端部に配置された基端関節部３１１０ｄと、流体の圧力で曲折する軟性曲折部３１３０ｄと、を可動部として備えている。
【００５３】
基端関節部３１１０ｄには、歯車列により構成される減速機３１１１ｄとステッピングモータ３１１２ｄが配置され、基端関節部３１１０ｄを可動させている。よって、ステッピングモータ３１１２ｄの回転角度位置を電磁的にブレーキングして保持すれば、減速機３１１１ｄを介して、基端関節部の関節角度が剛性をもって保持できるような機構となる。
【００５４】
また、軟性曲折部３１３０ｄは、中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状からなり、液体を供給するポンプ３１３１ｄに繋がった流入口と液体の流出を制限できる流出バルブ３１３２ｄに繋がった流出口を備えている。そして、流出バルブ３１３２ｄを閉じた状態でポンプ３１３１ｄから軟性曲折部３１３０ｄに液体が供給されると、中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の軟性曲折部は流体の圧力で曲折する。また、流出バルブを開放すると、流体の圧力が下がり、弾性樹脂材で型成形された軟性曲折部３１３０ｄは弾性力で曲折する前の形状に復元する。
【００５５】
そして、軟性曲折部３１３０ｄには、把持対象物が接触したかどうかを検知するための圧力センサ３１３３ｄが配置されている。
【００５６】
次に、ロボットハンドの把持状態について詳しく説明する。
【００５７】
図１０は、実施形態３に係るロボットハンドの把持状態の一例を示した図である。図１０において、把持対象物３３００は、必要以上に高い把持力をかけると壊れてしまう可能性のある比較的脆弱な物体で、例えば動物の卵のようなものを想定している。
【００５８】
図１０（ａ）は、把持における前半の把持姿勢の状態を示している。図１０（ａ）において、ロボットハンドは、指形成体３１００ａ，３１００ｂ，３１００ｃの可動により、把持対象物３３００を抜け落ちないように囲みながら把持している。そのとき、指胴体部３１４０，３１５０および指先部３１８０に取り付けられた圧力センサ３１４１，３１５１および３１８１によって、把持対象物３３００に十分な把持力が加わる前に、指形成体３１００ａ，３１００ｂ，３１００ｃの各関節角度を停止し、剛性をもって関節角度を保持させている。よって、図１０（ａ）の状態においては、把持対象物３３００に把持力をほとんどかけていないため指形成体３１００ａ，３１００ｂ，３１００ｃは、複雑な把持力の制御は特に必要としない。また、剛体関節を利用して把持対象物が指形成体によって囲われるため、慣性力によって把持対象物が抜け落ちることはない。
【００５９】
しかし、把持力がほとんど加わっていないため、把持対象物を安定させるためには、図１０（ｂ）のように指形成体３１００ｄ，３１００ｅ，３１００ｆを可動させることが必要になる。
【００６０】
図１０（ｂ）は、把持における後半の把持姿勢の状態を示している。図１０（ｂ）において、弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の軟性曲折部を備える指形成体３１００ｄ，３１００ｅ，３１００ｆは、流体の圧力で曲折し、把持対象物３３００の外形形状に沿った形となる。このとき、剛性関節部を備える指形成体３１００ａ，３１００ｂ，３１００ｃで対象物に積極的に把持力を加えなくても軟性曲折部を備える指形成体３１００ｄ，３１００ｅ，３１００ｆを利用しながら把持力を分散して、ゆっくりと押えつけることができている。よって、図１０（ｂ）の状態においては、比較的脆弱な把持対象物３１３０であっても容易に把持することができ、同時に把持対象物３３００が慣性力によって抜け落ちるような可能性が少なくなっている。尚、指形成体３１００ｄ，３１００ｅ，３１００ｆの備える軟性曲折部３１３０にかけられる流体の圧力は、軟性曲折部３１３０に取り付けられた圧力センサ３１３３によって、適当な把持力で止まるように制御がされている。
【００６１】
以上に説明したように、本発明の実施形態３に係るロボットハンド３０００は、剛性をもって関節角度を保持できる剛性関節部で可動部が構成される指形成体３１００ａ，３１００ｂ，３１００ｃと、流体の圧力で曲折する軟性曲折部で構成される可動部を備える指形成体３１００ｄ，３１００ｅ，３１００ｆと、を有するため、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性がほとんどないと同時に、比較的脆弱な把持対象物であっても容易に把持することができるロボットハンドとなる。さらに、軟性曲折部で構成される可動部を備える指形成体３１００ｄ，３１００ｅ，３１００ｆを備えるため、把持対象物の形状に適応して安定的に把持対象物を把持することができるロボットハンドとなる。
【００６２】
尚、ここで説明したいくつかの実施例は一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、指形成体の本数や配置の形態、可動部の可動原理、流体の種類、基端関節部の可動部の個数や構成、指形成体のデザイン、ロボットアームのエンドエフェクタ以外の使用方法など、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るロボットハンドの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る指形成体の断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るロボットハンドの把持状態の一例を示した図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るロボットハンドの把持状態と従来のロボットハンドの把持状態との比較の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの把持状態の一例を示した図である。
【図７】本発明の実施形態３に係るロボットハンドの斜視図である。
【図８】本発明の実施形態３に係る剛性の高い指形成体の断面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る軟性の高い指形成体の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係るロボットハンドの把持状態の一例を示した図である。
【符号の説明】
１０００，２０００，３０００・・・ロボットハンド
１００１・・・従来のロボットハンド
１１００，１１００ａ，１１００ｂ，１１００ｃ，３１００ａ，３１００ｂ，３１００ｃ，３１００ｄ，３１００ｅ，１１００ｆ・・・指形成体
１１１０，１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃ，３１１０ａ，３１１０ｂ，３１１０ｃ，３１１０ｄ，３１１０ｅ，１１１０ｆ・・・基端関節部
１１１１ａ，１１２１ａ，３１１１ａ，３１１１ｄ，３１２１ａ，３１７１ａ・・・減速機
１１１２ａ，１１２２ａ，３１１２ａ，３１１２ｄ，３１２２ａ，３１７２・・・ステッピングモータ
１１２０，１１２０ａ，３１２０ａ，３１７０ａ・・・剛性関節部
１１３０，１１３０ａ，３１３０ｄ・・・軟性関節部
１１３１ａ，３１３１ｄ・・・ポンプ
１１３２ａ，３１３２ｄ・・・流出バルブ
１１４０，１１５０，３１４０，３１５０，１１４０ａ，１１５０ａ，３１４０ａ，３１５０ａ・・・指胴体部
１１３３，１１４１，１１５１，３１４１，３１５１，１１３３ａ，１１４１ａ，１１５１ａ，３１４１ａ，３１５１ａ・・・圧力センサ
１２００，３２００・・・掌形成体
１３００，１３０１，２３００，３３００・・・把持対象物
２１６０，２１６０ａ，２１６０ｂ，２１６０ｃ・・・硬質屈曲部材
２１６１，２１６１ａ，２１６１ｂ，２１６１ｃ・・・屈曲部
２１６２ａ，２１６２ｂ，２１６２ｃ・・・ネジ、３１８０・・・指先部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a robot hand having a plurality of finger forming bodies.
[0002]
[Prior art]
In a conventional robot hand, the robot hand includes a plurality of finger formations, and a motor and a gear reducer are arranged at each joint of each finger formation so that the finger formations are movable. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
Further, in another conventional robot hand, the robot hand includes a bellows-shaped finger forming body molded from a hollow bag-shaped elastic resin material, and supplies fluid to the bellows portion corresponding to each joint. The finger forming body is configured to be movable (for example, see Patent Document 2).
[0004]
Further, in another conventional robot hand, the robot hand includes a finger member formed of a hard member and freely bendable, and supplies a fluid to a bellows of a soft material provided at a joint of the finger member. The finger forming body is configured to be movable (for example, see Patent Document 3).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-156778
[Patent Document 2]
JP-A-10-249775
[Patent Document 3]
JP-A-8-323675
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
According to the configuration as in Patent Document 1, each joint is constituted by a motor and a gear reducer, so that the angle of each joint is a mechanism capable of holding rigidly. Therefore, in a robot hand having such a finger forming body, there is an effect that the object to be grasped is hard to fall off due to inertial force when the position of the robot hand changes. However, the configuration of a highly rigid joint that can hold the angle of each joint with rigidity means that the gripping force is rapidly transmitted to the object to be gripped, so it is very difficult to control the delicate gripping force and the fragile gripping object Problems such as grasping and breaking things arise.
[0007]
In addition, in addition to the configuration described above, if the configuration is a highly rigid joint, even if the configuration is such that it can be moved by a wire or a belt, the gripping force is rapidly transmitted to the gripping target. Occurs.
[0008]
Further, according to the configuration as in Patent Document 2, the finger forming body is configured to be movable by applying a fluid pressure to a bellows-shaped finger forming body molded from a hollow bag-shaped elastic resin material. Therefore, it is possible to flexibly change the shape of the finger forming body. Therefore, the gripping force can be dispersed over the entire contact surface with the object to be gripped, and even a relatively weak object to be gripped can be gripped to some extent. However, the fact that the shape of the finger formation can be flexibly changed means that it is difficult to maintain the angle of each joint with rigidity, and if the position of the robot hand having such a finger formation changes, the object to be grasped will have an inertial force. As a result, a problem such as falling off easily occurs.
[0009]
In addition, according to the configuration as in Patent Literature 3, although the bellows of a soft material movable by the pressure of the fluid are provided at the joint of the finger forming body, the finger forming body that can be freely bent by the hard member is formed. The rigidity of the finger forming body is increased so that even if a strong inertial force is applied to the object to be grasped, there is no possibility of falling off. However, since the finger forming body is formed of a hard material that can be freely bent, the shape of the entire finger forming body cannot be flexibly changed, and the contact surface with the object to be grasped is reduced. For this reason, the gripping force cannot be dispersed, so that it becomes difficult to grip a fragile gripping object, and at the same time, there is a problem that it is difficult to hold stably because the contact surface with the gripping object is reduced.
[0010]
As described above, in a conventional robot hand, a relatively weak finger-forming body can be used to stably hold a relatively vulnerable gripping object, but on the other hand, the gripping object tends to fall off due to inertial force. Such a problem occurs. Conversely, using a rigid finger-forming body reduces the possibility that the gripping object will fall off due to inertial force, but on the other hand, stably grips a fragile gripping object without using complicated control. In addition, there is a problem that it is difficult to stably hold the object in accordance with the shape of the object to be held.
[0011]
Therefore, as an object of the present invention, at the same time, there is almost no possibility that the object to be gripped falls off due to inertial force, and at the same time, a robot hand that can easily grip even a relatively fragile object to be gripped, It is another object of the present invention to provide a robot hand that can stably hold the object according to the shape of the object to be held.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
(1) A robot hand according to the present invention is a robot hand having a plurality of finger formations, wherein at least one of the finger formations is bent toward the distal end of the finger formation by pressure of a fluid. In addition to the bent portion and the base end portion of the finger forming body, a rigid joint portion capable of holding a joint angle with rigidity is provided.
[0013]
According to such a configuration, since there is a rigid joint capable of holding the joint angle with rigidity other than the base end of the finger forming body, the object to be grasped is surrounded by using the joint and the rigid joint of the base end. Can be gripped. Therefore, there is no possibility that the object to be gripped falls off due to inertial force. In addition, since the distal end portion of the finger forming body has a soft bent portion that bends by the pressure of the fluid, the object to be gripped using the soft bent portion without the need to actively apply gripping force to the object at the rigid joint portion. The gripping force can be dispersed on the contact surface with the contact and can be pressed slowly. Therefore, even a relatively fragile object to be gripped can be easily gripped, and at the same time, the possibility that the object to be gripped falls off due to inertial force can be reduced. Further, since the shape of the finger forming body can be flexibly changed, the grasping target object can be stably grasped according to the shape of the grasping object.
[0014]
(2) In the robot hand according to the present invention, in the robot hand according to the above (1), the bending of the soft bending portion is restricted by a hard bending member capable of freely bending.
[0015]
As a result, since the bending of the soft bent portion is restricted by the hard bending member which can be freely bent, the rigidity of the soft bent portion is increased, and at the same time, a highly rigid bent portion can be formed in a part of the soft bent portion. Therefore, by combining the rigid joint portion and the highly rigid bent portion, it is possible to form a highly rigid gripping posture adapted to the size of the object to be gripped. However, it is possible to reduce the possibility that the object to be gripped falls off due to the inertial force. Also, since a part of the rigid joint is replaced with a soft bent part reinforced with a rigid bending member, the danger that the gripping force is suddenly transmitted is reduced compared to using many rigid joints. is there.
[0016]
(3) Further, in the robot hand according to the present invention, in the robot hand according to the above (2), the hard bending member may be detachable.
[0017]
As a result, when it is desired to positively reduce the possibility that the object to be gripped falls off due to the inertial force, it becomes possible by attaching the hard bending member, and stably adapted to the shape of the object to be gripped. When it is desired to positively perform the gripping, it is possible to remove the hard bending member.
[0018]
(4) The robot hand according to the present invention is a robot hand having a plurality of finger forming bodies, wherein the robot hand has a finger forming body having a movable portion formed by a rigid joint that can hold a joint angle with rigidity. And a finger forming body having a movable portion including a flexible bent portion that bends under the pressure of the fluid.
[0019]
According to such a configuration, it is possible to grip the object to be gripped by using the finger forming body having the movable portion formed by the rigid joint portion that can hold the joint angle with rigidity. Therefore, there is no possibility that the object to be gripped falls off due to inertial force. In addition, since the finger forming body having a movable portion composed of a flexible bending portion that bends under the pressure of fluid is used, the rigid bending portion utilizes the flexible bending portion without actively applying a gripping force to an object. The gripping force can be dispersed on the contact surface with the object to be gripped and pressed slowly. Therefore, even a relatively fragile object to be gripped can be easily gripped, and at the same time, the object to be gripped can be prevented from falling off due to inertial force. Further, since the shape of the finger forming body can be flexibly changed by the soft bent portion, the gripping target object can be stably gripped according to the shape of the gripping target object.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of the robot hand according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the robot hand 1000 has three finger forming bodies 1100a, 1100b, and 1100c. The base end of each finger forming body 1100a, 1100b, 1100c is attached to the palm forming body 1200 via a base joint 1110a, 1110b, 1110c, respectively. Further, palm formation body 1200 is connected to a robot arm (not shown).
[0022]
Next, the configuration of the finger forming body will be described in detail. Here, the finger forming body 1100a will be described as an example, but the finger forming bodies 1100b and 1100c have substantially the same configuration, and the description thereof will be omitted.
[0023]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the finger forming body according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the finger forming body 1100a includes a base joint 1110a disposed at a base end of the finger forming body, a rigid joint 1120a disposed at a position other than the base end of the finger forming body, and a finger. And a flexible bent portion 1130a disposed on the tip end side of the formed body as a movable portion. A finger body 1140a is disposed between the proximal joint 1110a and the rigid joint 1120a as a part of a finger formation, and a finger formation is provided between the rigid joint 1120a and the soft bent portion 1130a. A finger body 1150a is arranged as a part.
[0024]
Each part will be described in more detail.
[0025]
The base joint 1110a is provided with a speed reducer 1111a and a stepping motor 1112a, each of which is constituted by a gear train, so that the base joint 1110a can be moved. Therefore, if the rotational angle position of the stepping motor 1112a is electromagnetically braked and held, a mechanism that can rigidly hold the joint angle of the proximal joint via the speed reducer 1111a is provided.
[0026]
Similarly, the rigid joint 1120a is also provided with a speed reducer 1121a and a stepping motor 1122a formed by a gear train. Therefore, the mechanism is such that the joint angle can be held rigidly even at the rigid joint.
[0027]
The flexible bent portion 1130a has a bellows shape formed of a hollow bag-shaped elastic resin material, and is connected to an inflow port connected to a pump 1131a for supplying liquid and an outflow valve 1132a for restricting outflow of liquid. And an outlet. Then, when liquid is supplied from the pump 1131a to the soft bent portion 1130a with the outflow valve 1132a closed, the bellows-shaped soft bent portion 1130a molded from a hollow bag-shaped elastic resin material is pressed by the pressure of the fluid. Make a turn. Further, when the outflow valve is opened, the pressure of the fluid drops, and the soft bent portion 1130a formed of the elastic resin material is restored to the shape before bending by the elastic force.
[0028]
And pressure sensors 1141a and 1151a for detecting the pressure value of the contact portion with the object to be grasped are arranged on the finger body portions 1140a and 1150a, respectively. Further, a similar pressure sensor 1133a is also arranged in the flexible bending portion 1130a.
[0029]
Next, the grip state of the robot hand will be described in detail.
[0030]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a holding state of the robot hand according to the first embodiment. In FIG. 3, a grasping target 1300 is a relatively fragile object that may be broken if an unnecessarily high grasping force is applied, such as an animal egg.
[0031]
FIG. 3A shows the state of the gripping posture in the first half of gripping. In FIG. 3A, the robot hand moves the grasping target 1300 by moving a proximal joint 1110 (showing 1110a, 1110b, and 1110c) and a rigid joint 1120 (showing 1120a, 1120b, and 1120c). It is gripped while surrounding so that it does not fall off. At that time, pressure sensors 1141 (1141a, 1141b, 1141c are shown) and 1151 (1151a are shown) attached to finger body parts 1140 (1140a, 1140b, 1140c are shown) and 1150 (1150a, 1150b, 1150c are shown). , 1151b, 1151c), the joint angles of the proximal joint 1110 and the rigid joint 1120 are stopped before a sufficient grasping force is applied to the grasping target 1300, and the joint angle is held rigidly. . Therefore, in the state of FIG. 3A, since almost no gripping force is applied to the gripping target 1300, the proximal joint 1110 and the rigid joint 1120 do not particularly require complicated gripping force control. Further, since the object to be grasped is surrounded by the finger formation using the rigid joint, the object to be grasped does not fall off due to inertial force.
[0032]
However, since almost no gripping force is applied, it is necessary to move the flexible bending portion as shown in FIG. 3B in order to stabilize the gripping object.
[0033]
FIG. 3B shows the state of the grip posture in the latter half of the grip. In FIG. 3B, a bellows-shaped soft bent portion 1300 molded from an elastic resin material is bent by the pressure of a fluid, and has a shape following the outer shape of the grasping target 1300. At this time, even if the gripping force is not positively applied to the target object by the rigid joint, the gripping force can be dispersed while using the entire soft bent portion, and the object can be pressed down slowly. Therefore, in the state of FIG. 3B, even the relatively weak gripping target object 1300 can be easily gripped, and at the same time, the possibility that the gripping target object 1300 falls off due to the inertial force is reduced. I have. The pressure of the fluid applied to the flexible bending portion 1130 is controlled by the pressure sensor 1133 and the pressure sensors 1141 and 1151 attached to the flexible bending portion 1130 so as to stop at an appropriate gripping force.
[0034]
Subsequently, FIG. 4 shows an example of a comparison between the grip state of the robot hand according to the first embodiment and the grip state of a conventional robot hand. FIG. 4A illustrates a gripping state of the robot hand according to the first embodiment, and FIG. 4B illustrates a gripping state of a conventional robot hand. In addition, the robot hand 1000 of FIG. 4A includes a soft bent portion 1130 on the distal end side of the finger forming body, whereas the conventional robot hand 1001 of FIG. This is greatly different in that only a rigid joint portion composed of a reduction gear and a stepping motor is provided.
[0035]
In FIG. 4A, the robot hand 1000 can flexibly change the shape of the flexible bending portion 1130, and thus can stably hold the gripping object along the shape of the gripping object 1301. On the other hand, in FIG. 4B, since the shape of the finger forming body cannot be flexibly changed, it is not possible to stably hold the finger forming object 1301 in accordance with the shape thereof.
[0036]
Therefore, as described with reference to FIGS. 3 and 4, the robot hand 1000 according to the first embodiment of the present invention includes a flexible bending portion 1130 that bends by the pressure of fluid, a finger bending portion, and a finger bending portion. In addition to the base end, there is a rigid joint 1120 that can hold the joint angle with rigidity, so that there is almost no possibility that the gripping object falls off due to the inertial force, and at the same time, the gripping object is relatively fragile. Even if there is a robot hand, the robot hand can be easily grasped, and furthermore, a robot hand that can stably grasp the grasp target object according to the shape of the grasp target object.
[0037]
(Embodiment 2)
A robot hand according to the second embodiment will be described. However, in the embodiments of the present invention described below, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description of common operations and functions will be omitted. Further, when the same name is given, even if the reference number is different, the functions are almost the same, and thus the basic description is omitted.
[0038]
FIG. 5 is a perspective view of the robot hand according to the second embodiment. The robot hand 2000 according to the present embodiment is largely different from the robot hand 1000 described above in that a hard bending member that can be freely bent by a hard member is attached to the soft bending portion, and the bending of the soft bending portion is limited. different.
[0039]
As shown in FIG. 5, hard bending members 2160a, 2160b, and 2160c are attached to the soft bending portions 1130a, 1130b, and 1130c of each finger forming body. The hard bending member is made of stainless steel, and can be freely bent by bending portions 2161a, 2161b, and 2161c with the pin as a fulcrum. By mounting this, a part of the bending of the flexible bending portion is restricted, and the flexible bending portion can be moved only along the hard bending member.
[0040]
One end of the hard bending member is connected to and fixed to the rigid joint by screws 2162a, 2162b, and 2162c on the finger forming body, and the other end is softly bent to annular members 2163a, 2163b, and 2163c attached to the hard bending member. You can move freely just by passing the part. Therefore, the hard bending members 2160a, 2160b, 2160c can be attached and detached by the screws 2162a, 2162b, 2162c.
[0041]
Next, the grip state of the robot hand will be described in detail.
[0042]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a holding state of the robot hand according to the second embodiment. In FIG. 6, it is assumed that the grasping target 2300 is relatively large such that it cannot be grasped so as to surround it only by moving the proximal joint and the rigid joint.
[0043]
As shown in FIG. 6, the proximal joint 1110 and the rigid joint 1120 cannot be grasped so as to surround the grasping object 2300, but the rigid bending member 2160 (showing 2160a, 2160b, 2160c) increases rigidity. By newly adding bent portions 2161 (showing 2161a, 2161b, and 2161c), it is possible to grasp the object to be grasped 2300 while surrounding it so as not to fall off. Therefore, in the state of FIG. 6, the object to be grasped 2300 is grasped in a state in which there is little possibility that the object 2300 will fall off due to the inertial force. Further, with respect to the gripping force for stabilizing the gripping target object 2300, the soft bending portion whose bending is limited by the hard bending member 2160 and the soft bending portion whose bending is not limited are slowly performed by using the pressure of the fluid. Has been added.
[0044]
As described above, the robot hand according to the second embodiment of the present invention has a flexible bent portion 1130 that bends at the distal end side of the finger formation by the pressure of fluid, and has rigidity other than the base end of the finger formation. The rigid bending portion 1130 has a rigid joint portion 1120 that can hold a joint angle, and the bending of the soft bending portion is limited by the hard bending member 2160 that can freely bend with a hard member. Even if the target is large, it is possible to form a highly rigid gripping posture adapted to the size of the object to be gripped, and it is possible to reduce the possibility that the object to be gripped falls off due to inertial force. Also, since a part of the rigid joint is replaced with a soft bent part reinforced with a rigid bending member, the danger that the gripping force is suddenly transmitted is reduced compared to using many rigid joints. is there.
[0045]
Further, since the hard bending member 2160 can be attached and detached, if it is desired to positively reduce the possibility that the object to be grasped falls off due to inertia force, it becomes possible by mounting the hard bending member 2160, and However, when it is desired to positively perform stable gripping by adapting to a relatively fragile gripping target object or the shape of the gripping target object, this can be achieved by removing the hard bending member 2160.
[0046]
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a perspective view of the robot hand according to the third embodiment. As shown in FIG. 7, the robot hand 3000 has six finger forming bodies 3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e, and 3100f. The base end of each finger forming body 3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e, 3100f is attached to palm forming body 3200 via base joints 3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e, 3110f, respectively. I have. Further, palm formation body 3200 is connected to a robot arm (not shown).
[0047]
Next, the configuration of the finger forming body will be described in detail. Here, the finger forming bodies 3100a and 3100d will be described as an example. Since the finger forming bodies 3100b and 3100c have substantially the same configuration as the finger forming body 3100a, a description thereof will be omitted. Also, the finger forming bodies 3100e and 3100f have substantially the same configuration as the finger forming body 3100d, and thus the description thereof will be omitted.
[0048]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a highly rigid finger formation according to the third embodiment. As shown in FIG. 8, the finger forming body 3100a has a movable joint including a proximal joint 3110a arranged at a base end of the finger forming body and rigid joints 3120a and 3170a capable of holding a joint angle with rigidity. Have. A finger body 3140a is arranged as a part of a finger formation between the proximal joint 3110a and the rigid joint 3120a, and a finger formation is provided between the rigid joint 3120a and the rigid joint 3170a. A finger body 3150a is arranged as a part. The fingertip 3180a is arranged at the tip of the rigid joint 3170a.
[0049]
A reduction gear 3111a formed by a gear train and a stepping motor 3112a are arranged at the base joint 3110a to move the base joint 3110a. Therefore, if the rotational angle position of the stepping motor 3112a is electromagnetically braked and held, a mechanism is provided that allows the joint angle of the proximal joint to be held rigidly via the speed reducer 3111a.
[0050]
Similarly, the rigid joints 3120a and 3170a are also provided with speed reducers 3121a and 3171a and stepping motors 3122a and 3172a that are formed by gear trains. Therefore, the mechanism is such that the joint angle can be held rigidly even at the rigid joint.
[0051]
Further, pressure sensors 3141a and 3151a for detecting whether or not the grasping target object has been contacted are arranged on the finger body portions 3140a and 3150a, respectively. Also, a similar pressure sensor 3181a is arranged on the fingertip 3180a.
[0052]
FIG. 9 is a cross-sectional view of a finger body having high flexibility according to the third embodiment. As shown in FIG. 9, the finger forming body 3100d includes, as movable parts, a proximal joint 3110d arranged at the base end of the finger forming body, and a flexible bending part 3130d that bends with the pressure of fluid. .
[0053]
The base joint 3110d is provided with a speed reducer 3111d formed by a gear train and a stepping motor 3112d to move the base joint 3110d. Therefore, if the rotational angle position of the stepping motor 3112d is electromagnetically braked and held, a mechanism that can hold the joint angle of the base joint with rigidity via the speed reducer 3111d is obtained.
[0054]
The flexible bent portion 3130d is formed in a bellows shape formed by molding a hollow bag-shaped elastic resin material, and is connected to an inflow port connected to a pump 3131d for supplying liquid and an outflow valve 3132d for restricting outflow of liquid. Has an exit. Then, when liquid is supplied from the pump 3131d to the soft bent portion 3130d with the outflow valve 3132d closed, the bellows-shaped soft bent portion molded from a hollow bag-shaped elastic resin material is bent by the pressure of the fluid. . When the outflow valve is opened, the pressure of the fluid decreases, and the soft bent portion 3130d formed of the elastic resin material is restored to the shape before bending by the elastic force.
[0055]
In addition, a pressure sensor 3133d for detecting whether or not the grasping target object has come into contact with the flexible bent portion 3130d is disposed.
[0056]
Next, the grip state of the robot hand will be described in detail.
[0057]
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a holding state of the robot hand according to the third embodiment. In FIG. 10, a grasping target object 3300 is a relatively fragile object that may be broken if an unnecessarily high grasping force is applied, such as an animal egg.
[0058]
FIG. 10A shows the state of the gripping posture in the first half of gripping. In FIG. 10A, the robot hand grips the gripping target 3300 while moving so that the finger forming bodies 3100a, 3100b, and 3100c do not fall off. At this time, each of the finger forming bodies 3100a, 3100b, and 3100c before the sufficient gripping force is applied to the gripping target object 3300 by the pressure sensors 3141, 3151, and 3181 attached to the finger body parts 3140, 3150 and the fingertip part 3180. The joint angle is stopped, and the joint angle is maintained with rigidity. Therefore, in the state of FIG. 10A, since little gripping force is applied to the gripping target 3300, the finger forming bodies 3100a, 3100b, and 3100c do not particularly require complicated gripping force control. Further, since the object to be grasped is surrounded by the finger forming body using the rigid joint, the object to be grasped does not fall off due to inertial force.
[0059]
However, since almost no gripping force is applied, it is necessary to move the finger forming bodies 3100d, 3100e, and 3100f as shown in FIG. 10B to stabilize the gripping target.
[0060]
FIG. 10B shows the state of the grip posture in the latter half of the grip. In FIG. 10B, finger forming bodies 3100 d, 3100 e, and 3100 f having a bellows-shaped soft bent portion molded from an elastic resin material are bent by the pressure of the fluid, and follow the outer shape of the gripping target 3300. It takes shape. At this time, the gripping force is increased by using the finger forming bodies 3100d, 3100e, and 3100f having the soft bent parts without actively applying the gripping force to the object by the finger forming bodies 3100a, 3100b, and 3100c having the rigid joints. It is dispersed and can be held down slowly. Therefore, in the state of FIG. 10B, even the relatively weak gripping target object 3130 can be easily gripped, and at the same time, the possibility that the gripping target object 3300 falls off due to the inertial force is reduced. I have. The pressure of the fluid applied to the soft bent portion 3130 provided in the finger forming bodies 3100d, 3100e, and 3100f is controlled by a pressure sensor 3133 attached to the soft bent portion 3130 so as to stop at an appropriate gripping force.
[0061]
As described above, the robot hand 3000 according to the third embodiment of the present invention includes the finger forming bodies 3100a, 3100b, and 3100c each having a movable portion formed of a rigid joint capable of holding a joint angle with rigidity, and the pressure of a fluid. And the finger forming bodies 3100d, 3100e, and 3100f each having a movable portion formed of a soft bending portion that bends at a time. Therefore, there is almost no possibility that the object to be gripped falls off due to inertial force, and at the same time, it is relatively fragile. The robot hand can be easily gripped even if it is an object to be gripped. Further, since the finger forming bodies 3100d, 3100e, and 3100f each including a movable portion including a soft bent portion are provided, the robot hand can stably hold the gripping target object according to the shape of the gripping target object. .
[0062]
It should be noted that some of the embodiments described here are merely examples, and do not limit the present invention. For example, the number and arrangement of the finger formations, the principle of movement of the movable parts, the type of fluid, the number and configuration of the movable parts of the proximal joint, the design of the finger formations, the use of the robot arm other than the end effector, etc. However, modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a robot hand according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the finger forming body according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a holding state of the robot hand according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a comparison between a gripping state of the robot hand according to the first embodiment of the present invention and a gripping state of a conventional robot hand.
FIG. 5 is a perspective view of a robot hand according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a holding state of the robot hand according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of a robot hand according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a highly rigid finger formation according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a highly soft finger forming body according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a holding state of a robot hand according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1000, 2000, 3000 ... robot hand
1001 ... conventional robot hand
1100, 1100a, 1100b, 1100c, 3100a, 3100b, 3100c, 3100d, 3100e, 1100f...
1110, 1110a, 1110b, 1110c, 3110a, 3110b, 3110c, 3110d, 3110e, 1110f ... proximal joint
1111a, 1121a, 3111a, 3111d, 3121a, 3171a...
1112a, 1122a, 3112a, 3112d, 3122a, 3172 ... stepping motor
1120, 1120a, 3120a, 3170a ... rigid joint
1130, 1130a, 3130d: Flexible joint
1131a, 3131d ... pump
1132a, 3132d ... Outflow valve
1140, 1150, 3140, 3150, 1140a, 1150a, 3140a, 3150a...
1133, 1141, 1151, 3141, 3151, 1133a, 1141a, 1151a, 3141a, 3151a ... pressure sensor
1200, 3200 ... palm forming body
1300,1301,300,3300 ... Grip target
2160, 2160a, 2160b, 2160c ... Hard bending member
2161, 2161a, 2161b, 2161c ... bent part
2162a, 2162b, 2162c... Screws, 3180.
