JP2004351567A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】対象物体を把持したときの安定性に優れるロボットハンドを提供することを課題とする。
【解決手段】母指を含む２本以上の指を有し、対象物体を把持するロボットハンド１であって、母指の基部に配置される母指球３と、手掌部１０を有し、母指球３及び母指以外の指が取り付けられるロボットハンド基部２と、ロボットハンド基部２に回転自在に取り付けられる回転軸と、回転軸からずらして配置され、回転軸を回転駆動する駆動手段と、駆動手段の回転駆動力を回転軸に伝達する伝達手段とを備え、母指球３は、回転軸の回転に伴って回転し、手掌部１０側に回転した場合に隆起することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母指を含む２本以上の指を有するロボットハンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットハンドは、各種産業用ロボットや人型ロボット等の把持部あるいは義手等として利用されている。これらロボットハンドは、２本以上の指を有し、各指で対象物体を把持する（特許文献１参照）。特に、義手として利用されるロボットハンドは、５本の指を有し、把持する対象物体が多種多様である。そのため、対象物体によって形状や大きさが異なるので、全ての対象物体を安定して把持することは非常に難しい。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７７１７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ロボットハンドは、各指の先端部で挟むようにして対象物体を把持する。そのため、対象物体との接触部分が小さく、しっかりと把持することができず、把持したときの安定性が悪い。特に、把持する対象物体が多種多様の場合、対象物体の形状や大きさによって把持したときの安定性にばらつきがあり、形状によっては上手く把持できない場合がある。例えば、卵やコップ等の曲面を有する対象物体を指の先端部で挟んで把持した場合、安定性が非常に悪い。
【０００５】
そこで、本発明は、対象物体を把持したときの安定性に優れるロボットハンドを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るロボットハンドは、母指を含む２本以上の指を有し、対象物体を把持するロボットハンドであって、母指の基部に配置される母指球と、手掌部を有し、母指球及び母指以外の指が取り付けられるロボットハンド基部と、ロボットハンド基部に回転自在に取り付けられる回転軸と、回転軸からずらして配置され、回転軸を回転駆動する駆動手段と、駆動手段の回転駆動力を回転軸に伝達する伝達手段とを備え、母指球は、回転軸の回転に伴って回転し、手掌部側に回転した場合に隆起することを特徴とする。
【０００７】
このロボットハンドでは、対象物体を把持する場合、駆動手段を駆動し、その回転駆動力を伝達手段を介して回転軸に伝達する。回転軸がロボットハンド基部に対して回転すると、ロボットハンドでは、母指球がロボットハンド基部の手掌部側に回転し、隆起する。そして、ロボットハンドでは、この隆起した母指球と母指及び母指以外の指とで対象物体を把持する。そのため、このロボットハンドでは、人が母指球も用いて物体を持つ場合のように、対象物体がこの母指球の隆起部分と指との間でしっかりと保持され、把持したときの安定性に優れる。また、このロボットハンドでは、駆動手段を回転軸からずらして配置しているので、回転軸回りが大きくならないので、母指球を小型化できる。
【０００８】
本発明に係るロボットハンドは、母指を含む２本以上の指を有し、対象物体を把持するロボットハンドであって、母指の基部に配置される母指球と、手掌部を有し、母指球及び母指以外の指が取り付けられるロボットハンド基部と、ロボットハンド基部における母指球の回転中心軸上に配置され、母指球を回転駆動する駆動手段とを備え、母指球は、駆動手段の回転に伴って回転し、手掌部側に回転した場合に隆起することを特徴とする。
【０００９】
このロボットハンドは、対象物体を把持する場合、駆動手段を駆動し、その回転駆動力を母指球に直接伝達する。すると、ロボットハンドでは、母指球がロボットハンド基部の手掌部側に回転して隆起し、この隆起した母指球と母指及び母指以外の指とで対象物体を把持する。そのため、このロボットハンドでは、上記ロボットハンドと同様に、把持したときの安定性に優れる。また、このロボットハンドでは、駆動手段によって母指球を直接回転させる構成としているので、回転軸や伝達手段を必要とせず、部品点数が少なく、構成も簡単化する。
【００１０】
本発明の上記ロボットハンドでは、母指球は、当該母指球の回転中心軸に対して直交する面において、当該回転中心軸から母指側の外面までの長さが手掌部側の外面までの長さより長いと好適である。
【００１１】
このロボットハンドは、母指球の形状を回転中心軸から母指側の外面までの長さを回転中心軸から手掌部側の外面までの長さより長い形状とすることによって、母指球が手掌部側に回転した場合にその長い分が回転していない場合より盛り上がり、隆起した状態となる。このように、母指球の大きさを手掌部側と母指側とで変えることによって、簡単に隆起状態にすることができる。
【００１２】
本発明の上記ロボットハンドでは、母指球は、当該母指球の回転中心軸に対して直交する各面において、当該回転中心軸から手掌部側の形状が略四半円の相似形状であると好適である。
【００１３】
このロボットハンドは、母指球の回転中心軸から手掌部側の形状を略四半円の相似形状とすることによって、母指球が手掌部側に回転するときに、手掌部の端部と母指球の外面との隙間が略一定となる。そのため、手掌部の端部を母指球の外面に近づけて、手掌部の端部と母指球の外面との隙間を極力狭くでき、母指球が手掌部側に回転しているときに、その隙間で対象物体を噛んだり、あるいは、その隙間に薄い対象物体を挟み込んだりすることを無くすことができる。
【００１４】
なお、ロボットハンドは、各種ロボットの把持部以外にも、義手等も含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るロボットハンドの実施の形態を説明する。
【００１６】
本実施の形態は、母指球を回転駆動するアクチュエータの配置の違いにより２つの形態があり、第１の実施の形態ではアクチュエータを母指球の回転中心軸からずらして配置し（請求項１対応）、第２の実施の形態ではアクチュエータを母指球の回転中心軸上に配置する（請求項２対応）。なお、本実施の形態では、各図には母指以外の指を描いてないが、実際のロボットハンドには、示指、中指、薬指、小指のうちの少なくとも１本以上の指が備えられており、これらの指も母指や母指球と共に対象物体を把持する。これら母指以外の指は従来のロボットハンドに備えられている指と同様の構成を有する指なので、本実施の形態ではこれら母指以外の指についての説明を省略する。
【００１７】
ちなみに、母指球ＥＴは、図１１に示すように、母指Ｔの基部に位置し、母指Ｔを手掌Ｐ側に回転させた場合に隆起する。例えば、図１２に示すコップＫを持つ場合、隆起した母指球ＥＴと母指Ｔ、示指Ｉ、中指Ｍ、薬指Ｒ、小指Ｌとでアーチ状を形成し、コップＫを包み込むようにしっかりと持つことができる。また、図１３に示す卵Ｅを持つ場合、隆起した母指球ＥＴを載置部とし、母指Ｔ、示指Ｉ、中指Ｍ、薬指Ｒで卵Ｅを包み込むようにしっかりと持つことができる。このように、母指球ＥＴの隆起部分を利用して対象物体を持つ場合、対象物体との接触面積が増え、対象物体を持ったときの安定性が向上する。
【００１８】
図１〜図７を参照して、第１の実施の形態に係るロボットハンド１について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るロボットハンドの斜視図である（母指球が手掌部側に回転していない場合）。図２は、図１のロボットハンドの母指球が手掌部側に回転した場合の斜視図である。図３は、図１のロボットハンドの正面図である。図４は、図３の正面図における断面図であり、（ａ）がＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）がＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、（ｃ）がＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図５は、図１のロボットハンドの底面図であり、（ａ）が母指球が手掌部側に回転していない場合であり、（ｂ）が母指球が手掌部側に回転した場合である。図６は、図１のロボットハンドにおいて母指球を取り外した場合の斜視図である。図７は、図１のロボットハンドの母指球の斜視図である。
【００１９】
ロボットハンド１は、産業用ロボットの把持部や義手等の用途で利用され、様々な形状の対象物体を把持することができる。ロボットハンド１は、対象物体を安定して把持するために、母指を含む複数本の指に加えて母指球も用いて対象物体を把持する。そのために、ロボットハンド１は、ロボットハンド基部２、母指球３、母指球機構部４、母指機構部５を備えている。母指は、ＣＭ関節の２自由度、ＭＰ関節の１自由度、ＩＰ関節の１自由度の合計４自由度を有する。ＣＭ関節の２自由度は、母指球を回転するためのＣＭ対立自由度と母指の付け根のＣＭ内外転自由度である。母指球機構部４は、ＣＭ対立自由度の１自由度の機構部である。母指機構部５は、ＣＭ内外転自由度、ＭＰ関節自由度及びＩＰ関節自由度の３自由度の機構部である。なお、ロボットハンド１は、図示されていない、母指以外の指の各機構部も備えている。
【００２０】
ロボットハンド基部２は、母指球機構部４及び母指以外の指の各機構部が取り付けられ、ロボットハンド１における固定側となる。また、ロボットハンド基部２は、人の手掌部分を形成している。ロボットハンド基部２は、主に、手掌部１０及び母指球機構部４の取付部１１からなる（図６参照）。
【００２１】
手掌部１０は、板状であり、略台形状である。特に、手掌部１０の母指球３側の端部は、母指球３の端部に沿った形状である。手掌部１０の内部は、中空であり、母指以外の各指の機構部が組み込まれている。
【００２２】
取付部１１は、母指球機構部４の回転軸１２及び軸用ギア１３を取り付けるために、台座部１１ａ及び軸固定部１１ｂからなる（図６参照）。台座部１１ａは、板状であり、手掌部１０の手の甲側の底部に固着されている（図５、図６参照）。台座部１１ａには、回転軸１２が取り付けられる位置に円筒部１１ｃが垂直に固着される（図６参照）。円筒部１１ｃの先端部には、回転軸１２を回転自在に取り付けるためのベアリング（図示せず）が嵌め込まれている。軸固定部１１ｂは、手掌部１０の上部が母指側に延びた板状である。軸固定部１１ｂには、回転軸１２が取り付けられる位置に円柱状の孔が形成されており、この孔に回転軸１２を回転自在に取り付けるためのベアリング（図示せず）が嵌め込まれている。
【００２３】
母指球３は、手首側では手幅の半分程度の幅を有し、示指のＭＰ関節の直下に続く大きさを有している（図３参照）。また、母指球３は、手掌部１０側に回転した場合、回転していない場合より隆起するような形状を有している（図５参照）。母指球３の材質は、母指球３が対象物体と接触したときに母指球３が対象物体の形状に沿って変形するような弾性体であり、例えば、ゴム、ウレタン、シリコン、スポンジである。
【００２４】
母指球３は、曲面形状であり、また、母指機構部５の一部を内部に組み込むために中空とする（図５参照）。図５等に示すように、母指球３は、手の甲側及び手首側が開口しているが、このように開口していてもよいし、あるいは、母指球機構部４及び母指機構部５の一部が外部から見えないように全面を曲面形状で被っていてもよい。
【００２５】
母指球３の曲面形状の手掌部１０側は、母指球３の回転中心軸ＣＡ（回転軸１２）に直交する各断面において、回転中心軸ＣＡから手掌部１０側の形状が略四半円であり、相似形状となっている（図４参照）。母指球３における大部分では、この略四半円の半径は示指側になるほど短くなり（Ｒａ＜Ｒｂ＜Ｒｃ）、母指球３は示指側ほど幅が狭くなっている（図３、図４参照）。なお、母指球３における手首側の一部では、この略四半円の半径は少し短くなっており、幅が少し狭くなっている。一方、手掌部１０の母指球３側の端部は、手首側の一部を除いて母指球３に沿った形状なので、示指側ほど幅が広くなっている。そして、母指球３の外面と手掌部１０の母指球３側の端部との間隔を、接しない程度の非常に狭い間隔とする。このように、母指球３のいずれの断面でも略四半円とし、手掌部１０をその形状に沿った形状とすることにより、母指球３と手掌部１０の母指球３側の端部との隙間が極僅かであり、母指球３が回転した場合もその隙間が殆ど変化しない。
【００２６】
母指球３の曲面形状の母指側は、母指球機構部４及び母指機構部５のＣＭ内外転用アクチュエータ２０を被うように曲面形状が延びている（図５参照）。そして、母指球３の回転中心軸ＣＡに直交する各断面において、回転中心軸ＣＡから母指球３の母指側の最外面までの長さＸが回転中心軸ＣＡから母指球３の手掌部１０側の最外面までの長さＹより長くなっている（図４参照）。この長さの違いにより、手掌部１０の手のひら側を基準とした母指球３の最頂点までの高さＺは、母指球３が手掌部１０側に回転した場合の方が母指球３が手掌部１０側に回転していない場合より高くなる（図５参照）。この高くなることによって、母指球３の隆起状態が形成される。
【００２７】
また、母指球３の上面には、回転軸１２が通る孔部３ａが形成されている（図７参照）。さらに、母指球３の母指側の側面には、母指機構部５の第１リンク２１が通る孔部３ｂが形成されている（図７参照）。
【００２８】
母指球機構部４は、ＣＭ対立自由度の機構部であり、母指球３及び母指機構部５を手掌部１０側に回転させる。そのために、母指球機構部４は、回転軸１２、軸用ギア１３、ＣＭ対立用アクチュエータ１４、アクチュエータ用ギア１５、ステー１６、取付部材１７，１８，１９を備えている。なお、第１の実施の形態では、ＣＭ対立用アクチュエータ１４が請求項１に記載する駆動手段に相当し、軸用ギア１３及びアクチュエータ用ギア１５が請求項１に記載する伝達手段に相当する。
【００２９】
回転軸１２は、ロボットハンド基部２の軸固定部１１ｂのベアリングと円筒部１１ｃのベアリングとの間に取り付けられ、ロボットハンド基部２に対して回転自在である（図６参照）。
【００３０】
軸用ギア１３は、中央に孔部を有し、その孔部がロボットハンド基部２の円筒部１１ｃに嵌った状態で台座部１１ａ上に固定される（図６参照）。軸用ギア１３は、アクチュエータ用ギア１５と噛み合い、その噛み合う部分では半径が一定の外周形状を有している（図５参照）。さらに、軸用ギア１３は、母指球３を小型化するために、アクチュエータ用ギア１５と噛み合わない部分のギアを除去した外周形状を有している。
【００３１】
ＣＭ対立用アクチュエータ１４は、母指球３及び母指機構部５を回転駆動するためのアクチュエータである。ＣＭ対立用アクチュエータ１４は、母指球３の回転中心軸ＣＡ（回転軸１２）からずらし、かつ母指球３が手掌部１０側に回転していない場合に手の甲側に位置するように配置される（図５（ａ）参照）。ＣＭ対立用アクチュエータ１４を回転中心軸ＣＡからずらして配置することによって、回転中心軸ＣＡ周りを小径の部材（回転軸１２や軸用ギア１３）で構成できる。そのため、母指球３は、その小径の部材を被えばよいので、小型化できる。また、ＣＭ対立用アクチュエータ１４は、その出力部が手首側になるように、回転軸１２に対して並行に取り付けられる（図６参照）。
【００３２】
アクチュエータ用ギア１５は、ＣＭ対立用アクチュエータ１４の出力部に取り付けられ、軸用ギア１３と噛み合うように配置される（図６参照）。
【００３３】
ステー１６は、母指球３、ＣＭ対立用アクチュエータ１４、ＣＭ内外転用アクチュエータ２０を回転軸１２に固定するためのベースとなる部材である（図６参照）。ステー１６は、棒状であり、回転軸１２の下部から中央にかけて固着される（図６参照）。ステー１６には取付部材１７によって母指球３が取り付けられ、母指球３が母指球機構部４及びＣＭ内外転用アクチュエータ２０を被うように配置される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。また、ステー１６には取付部材１８によってＣＭ対立用アクチュエータ１４が取り付けられ、ＣＭ対立用アクチュエータ１４が回転軸１２に並行して配置される（図４（ｃ）、図６参照）。また、ステー１６には取付部材１９によってＣＭ内外転用アクチュエータ２０が取り付けられ、ＣＭ内外転用アクチュエータ２０がＣＭ対立用アクチュエータ１４の上部に横向きで配置される（図４（ｂ）、図６参照）。したがって、ステー１６を介して、回転軸１２、ＣＭ対立用アクチュエータ１４、ＣＭ内外転用アクチュエータ２０及び母指球３が連結されている。
【００３４】
母指球機構部４では、ＣＭ対立用アクチュエータ１４が回転駆動すると、その回転駆動力をアクチュエータ用ギア１５から軸用ギア１３に伝達する。軸用ギア１３は固定されているので、ＣＭ対立用アクチュエータ１４が、回転軸１２を中心として、回転軸１２と共に回転する。この回転軸１２の回転に伴って、母指球３及びＣＭ内外転用アクチュエータ２０が回転する。
【００３５】
母指機構部５は、ＣＭ内外転自由度、ＭＰ関節自由度及びＩＰ関節自由度の機構部である。そのために、母指機構部５は、ＣＭ内外転用アクチュエータ２０、第１リンク２１、ＭＰ用アクチュエータ２２、第２リンク２３、ＩＰ用アクチュエータ２４、第３リンク２５を備えている（図６参照）。
【００３６】
母指機構部５は、ＣＭ内外転用アクチュエータ２０が回転軸１２に取り付けられているので、回転軸１２が回転すると、その回転に伴って一体で回転する。したがって、母指機構部５は、母指球３が手掌部１０側に回転すると、母指球３と共に手掌部１０側に回転する。
【００３７】
ＣＭ内外転用アクチュエータ２０は、母指のＣＭ関節の動きに対応するアクチュエータである。ＣＭ内外転用アクチュエータ２０の出力部には、第１リンク２１が取り付けられる。第１リンク２１の先端には、ＭＰ用アクチュエータ２２が取り付けられる。ＣＭ内外転用アクチュエータ２０が回転駆動すると、同じ回転方向に、第１リンク２１は回転する。
【００３８】
ＭＰ用アクチュエータ２２は、母指のＭＰ関節の動きに対応するアクチュエータである。ＭＰ用アクチュエータ２２の出力部には、第２リンク２３が取り付けられる。第２リンク２３の先端には、ＩＰ用アクチュエータ２４が取り付けられる。ＭＰアクチュエータ２２が回転駆動すると、第２リンク２３が第１リンク２１に対して接近したり、離れたりする。
【００３９】
ＩＰ用アクチュエータ２４は、母指のＩＰ関節の動きに対応するアクチュエータである。ＩＰ用アクチュエータ２４の出力部には、第３リンク２５が取り付けられる。ＩＰアクチュエータ２４が回転駆動すると、第３リンク２５が第２リンク２３に対して接近したり、離れたりする。
【００４０】
ロボットハンド１の動作について説明する。対象物体を把持しない場合、ロボットハンド１では、ＣＭ対立用アクチュエータ１４が回転駆動することはなく、手掌部１０を基準とした母指球３の最頂部が最も低くなっている（図１、図５（ａ）参照）。この際、母指機構部５も回転することなく、手掌部１０に対して略平行になっている（図５（ａ）参照）。
【００４１】
対象物体を把持する場合、ロボットハンド１では、ＣＭ対立用アクチュエータ１４が回転駆動し、回転軸１２が回転し、この回転軸１２の回転に伴って母指球３、ＣＭ対立用アクチュエータ１４及びＣＭ内外転用アクチュエータ２０（母指機構部５全体）が手掌部１０の手のひら側に向かって回転軸１２を中心として回転する（図２、図５（ｂ）参照）。回転に従って、手掌部１０を基準とした母指球３の最頂部は徐々に高くなり、母指球３が隆起してくる（図５（ｂ）参照）。この回転する角度は把持する対象物体の形状や大きさに応じて調整され、母指球３が対象物体を把持する上で適した高さまで隆起する。隆起した母指球３が対象物体に接すると、対象物体の形状に沿って変形し、対象物体との接触面積が大きくなる。ちなみに、この母指球３の最頂部の高さＺは、９０°回転すると最も高くなり、母指機構部５も手掌部１０に対して略垂直になる（図５（ｂ）参照）。この際、母指機構部５では、対象物体の形状に応じて、３つのアクチュエータ２０，２２，２４を回転駆動させることによって、各リンク２１，２３，２５が対象物体の形状に応じた形状となる。また、母指以外の指の機構部でも、対象物体の形状に応じて、アクチュエータを回転駆動させることによって、各リンクが対象物体の形状に応じた形状となる。
【００４２】
このように、ロボットハンド１では、母指球３を対象物体の形状や大きさに応じて隆起させることによって、人の手で物体を持つように対象物体に拘束を与えたり、対象物体を保持や載置でき、しっかりと対象物体を把持することができる。また、ロボットハンド１では、母指球３の回転に伴って母指機構部５全体を回転させるとともに母指機構部５のリンク２１，２２，２５や他の指のリンク姿勢を対象物体に応じて変化させることによって、図１２や図１３に示すように、母指球３と母指機構部５及び他の指の機構部によって対象物体を包み込むように持つこともできる。
【００４３】
このロボットハンド１は、複数の指以外にも母指球３の隆起部分によって対象物体を把持することによって、対象物体との接触面積が増え、対象物体を把持したときの安定性が向上する。さらに、ロボットハンド１は、母指球３を弾性体で形成することによって、対象物体との接触面積が更に増え、対象物体を把持したときの安定性が更に向上する。
【００４４】
また、ロボットハンド１は、母指球３の手掌部１０側の曲面形状を略四半円の相似形状とすることによって、母指球３が回転しても母指球３と手掌部１０との隙間が狭い状態に保たれるので、その隙間に対象物体を噛んだり、薄い対象物体を挟んだりすることがない。また、ロボットハンド１は、ＣＭ対立用アクチュエータ１４を回転中軸ＣＡからずらして配置することによって、母指球３を小型化できる。
【００４５】
図８〜図１０を参照して、第２の実施の形態に係るロボットハンド３１について説明する。図８は、第２の実施の形態に係るロボットハンドの斜視図である（母指球が手掌部側に回転していない場合）。図９は、図８のロボットハンドの母指球が手掌部側に回転した場合の斜視図である。図１０は、図８のロボットハンドの母指球を取り外した場合の斜視図である。なお、ロボットハンド３１では、第１の実施の形態に係るロボットハンド１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４６】
ロボットハンド３１は、ロボットハンド１と同様に、産業用ロボットの把持部や義手等の用途に利用され、母指を含む複数本の指に加えて母指球も用いて対象物体を安定して把持できる。ロボットハンド３１は、ロボットハンド１に対して、ＣＭ対立用アクチュエータの取り付け位置を回転中心軸上とした点が異なり、その取り付け位置としたことにより各部の構成も異なる。そこで、ロボットハンド３１の説明では、ロボットハンド１と異なる構成について詳細に説明する。ロボットハンド３１は、ロボットハンド基部３２、母指球３３、母指球機構部３４、母指機構部３５を備えている。なお、ロボットハンド３１は、図示しない、母指以外の指の各機構部も備えている。
【００４７】
ロボットハンド基部３２も、主に、手掌部４０及び母指球機構部３４の取付部４１からなる（図１０参照）。ロボットハンド３１はロボットハンド１と母指球の形状が異なるので、手掌部４０の母指球３３側の端部は、母指球３３の端部に沿った形状となっている。また、ロボットハンド３１は母指球機構部３４に回転軸を有していないので、手掌部４０の母指側の上部は、軸固定部ではなく、単に、板状となっている。取付部４１は、母指球機構部３４のＣＭ対立用アクチュエータ４４を取り付けるために、台座部４１ａからなる（図１０参照）。台座部４１ａは、板状であり、手掌部４０の手の甲側の底部に固着されている。台座部４１ａには、母指球３３の回転中心軸ＣＡ上にＣＭ対立用アクチュエータ４４が取り付けられる。この取り付けでは、ＣＭ対立用アクチュエータ４４の外周部が回転自在になるように取り付けられる。
【００４８】
母指球３３は、ロボットハンド１の母指球３と同様の材質により、同様の形状で形成されている。ロボットハンド３１ではＣＭ対立用アクチュエータ４４が回転中心軸ＣＡ上に配置されているので、回転中心軸ＣＡ周りがＣＭ対立用アクチュエータ４４によって大きくなっている。そのため、母指球３３の大きさは、母指球３より、回転中心軸ＣＡ周りが全体に膨らみ、大きくなっている。ちなみに、母指球３３には、母指側の側面に母指機構部３５の第１リンク２１が通る孔部３３ｂは形成されるが、回転軸がないので、上面に回転軸が通る孔部は形成されない（図８参照）。
【００４９】
母指球機構部３４は、母指球３３及び母指機構部３５を手掌部４０側に回転させる。そのために、母指球機構部３４は、ＣＭ対立用アクチュエータ４４、取付部材３７，３８を備えている。なお、第２の実施の形態では、ＣＭ対立用アクチュエータ４４が請求項２に記載する駆動手段に相当する。
【００５０】
ＣＭ対立用アクチュエータ４４は、母指球３３及び母指機構部３５を回転駆動するためのアクチュエータであり、上記したように、母指球３３の回転中心軸ＣＡ上に配置される（図１０参照）。ＣＭ対立用アクチュエータ４４は、回転駆動すると、その外周部が回転中心軸ＣＡを中心として回転する。ＣＭ対立用アクチュエータ４４の外面には取付部材３７，３８によってＣＭ内外転用アクチュエータ２０が取り付けられ、ＣＭ内外転用アクチュエータ２０がＣＭ対立用アクチュエータ４４の上部に横向きで配置される（図１０参照）。さらに、取付部材３７には母指球３３が取り付けられ、母指球３３が母指球機構部３４及びＣＭ内外転用アクチュエータ２０を被うように配置される。
【００５１】
母指球機構部３４では、ＣＭ対立用アクチュエータ４４が回転駆動すると、ＣＭ対立用アクチュエータ４４の外周部が回転する。この外周部の回転に伴って、取付部材３７，３８を介して、母指球３３及びＣＭ内外転用アクチュエータ２０が回転する。
【００５２】
ロボットハンド３１の動作について説明する。対象物体を把持しない場合、母指球３３が手掌部４０側に回転していなければ、ロボットハンド３１では、手掌部４０を基準とした母指球３３の最頂部が最も低くなっており、母指機構部３５が手掌部４０に対して略平行になっている（図８参照）。
【００５３】
対象物体を把持する場合、ロボットハンド３１では、ＣＭ対立用アクチュエータ４４が回転駆動してその外周部が回転し、この外周部の回転に伴って母指球３３及びＣＭ内外転用アクチュエータ２０（母指機構部３５全体）が手掌部４０の手のひら側に向かって回転中心軸ＣＡを中心として回転する（図９参照）。この回転に従って、母指球３３が隆起する。この際、母指機構部３５でも各リンク２１，２３，２５が対象物体の形状に応じた形状となり、母指以外の指の機構部でも各リンクが対象物体の形状に応じた形状となる。このように、ロボットハンド３１でも、ロボットハンド１と同様に、母指球３を対象物体の形状や大きさに応じて隆起させることによって、しっかりと対象物体を把持することができ、母指球３３と母指機構部３５及び他の指の機構部によって対象物体を包み込むように持つことができる。
【００５４】
このロボットハンド３１は、母指球３３が多少大きくなるが、ロボットハンド１と同様の効果を有する。さらに、ロボットハンド３１は、ＣＭ対立用アクチュエータ４４を回転中心軸ＣＡ上に配置し、ＣＭ対立用アクチュエータ４４で母指球３３及び母指球機構部３４を直接回転させることによって、回転軸、各種ギア等の部品を削減でき、母指球機構部３４の構成を簡単化できる。
【００５５】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００５６】
例えば、本実施の形態では母指を４自由度を有する構成としたが、対象物体や用途に応じて自由度が設定される。また、母指以外の指についても自由度が適宜設定される。
【００５７】
また、第１の実施の形態では伝達手段としてギアを用いたが、プーリ等の他の手段を用いてもよい。
【００５８】
また、第１の実施の形態ではステーや取付部材によって回転軸に母指球及び２個のアクチュエータを取り付けたが、回転軸の回転と共に母指球及び２個のアクチュエータが回転すればよいので、これら各部材の取り付けについては適宜の方法で行ってよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、対象物体を把持するときに母指球を隆起させることによって、対象物体を安定して把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るロボットハンドの斜視図である（母指球が手掌部側に回転していない場合）。
【図２】図１のロボットハンドの母指球が手掌部側に回転した場合の斜視図である。
【図３】図１のロボットハンドの正面図である。
【図４】図３の正面図における断面図であり、（ａ）がＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）がＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、（ｃ）がＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図５】図１のロボットハンドの底面図であり、（ａ）が母指球が手掌部側に回転していない場合であり、（ｂ）が母指球が手掌部側に回転した場合である。
【図６】図１のロボットハンドにおいて母指球を取り外した場合の斜視図である。
【図７】図１のロボットハンドの母指球の斜視図である。
【図８】第２の実施の形態に係るロボットハンドの斜視図である（母指球が手掌部側に回転していない場合）。
【図９】図８のロボットハンドの母指球が手掌部側に回転した場合の斜視図である。
【図１０】図８のロボットハンドの母指球を取り外した場合の斜視図である。
【図１１】人の手を指側から見た図である。
【図１２】人の手でコップを持った場合の図である。
【図１３】人の手で卵を持った場合の図である。
【符号の説明】
１，３１…ロボットハンド、２，３２…ロボットハンド基部、３，３３…母指球、３ａ，３ｂ，３３ｂ…孔部、４，３４…母指球機構部、５，３５…母指機構部、１０，４０…手掌部、１１，４１…取付部、１１ａ，４１ａ…台座部、１１ｂ…軸固定部、１１ｃ…円筒部、１２…回転軸、１３…軸用ギア、１４，４４…ＣＭ対立用アクチュエータ、１５…アクチュエータ用ギア、１６…ステ−、１７，１８，１９，３７，３８…取付部材、２０…ＣＭ内外転用アクチュエータ、２１…第１リンク、２２…ＭＰ用アクチュエータ、２３…第２リンク、２４…ＩＰ用アクチュエータ、２５…第３リンク

Claims (4)

1. 母指を含む２本以上の指を有し、対象物体を把持するロボットハンドであって、
   前記母指の基部に配置される母指球と、
   手掌部を有し、前記母指球及び母指以外の指が取り付けられるロボットハンド基部と、
   前記ロボットハンド基部に回転自在に取り付けられる回転軸と、
   前記回転軸からずらして配置され、前記回転軸を回転駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の回転駆動力を前記回転軸に伝達する伝達手段と
   を備え、
   前記母指球は、前記回転軸の回転に伴って回転し、前記手掌部側に回転した場合に隆起することを特徴とするロボットハンド。
2. 母指を含む２本以上の指を有し、対象物体を把持するロボットハンドであって、
   前記母指の基部に配置される母指球と、
   手掌部を有し、前記母指球及び母指以外の指が取り付けられるロボットハンド基部と、
   前記ロボットハンド基部における母指球の回転中心軸上に配置され、前記母指球を回転駆動する駆動手段と
   を備え、
   前記母指球は、前記駆動手段の回転に伴って回転し、前記手掌部側に回転した場合に隆起することを特徴とするロボットハンド。
3. 前記母指球は、当該母指球の回転中心軸に対して直交する面において、当該回転中心軸から母指側の外面までの長さが手掌部側の外面までの長さより長いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載するロボットハンド。
4. 前記母指球は、当該母指球の回転中心軸に対して直交する各面において、当該回転中心軸から手掌部側の形状が略四半円の相似形状であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載するロボットハンド。

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