JP2005046980A - 多関節マニピュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】把持対象物の柔軟度にかかわらず安定した把持を可能とし、かつ軽量で構造の単純なワイヤ駆動式のロボットハンドを提供する。
【解決手段】第１ないし第３リンクL1〜L3を互いに回動可能に連結したロボットハンド2において、第１リンクを第２リンクに対し回動させる第１関節部分23aの駆動源に、第１リンクと第２リンクとの間に連結された状態で電圧を印加することによって第１リンクを駆動させるように伸縮する高分子アクチュエータ24を用いる。一方、第２および第３関節部分23b,23cの駆動源に、第２および第３リンクを回転自在に支持する第２および第３プーリP2,P3と、この両プーリに連結された締め込みワイヤY1および緩めワイヤY2と、この両ワイヤを駆動させるように接続された第１ＤＣモータM1とを用いる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロボットの多関節マニピュレータやその他の多本指ハンド、もしくはグリッパ等に用いられるワイヤ駆動式の多関節マニピュレータに関し、詳しくは、把持対象物の柔軟度にかかわらず安定した把持を可能とし、かつ軽量で構造の単純化を図る対策に係わる。

近年、ロボティクス分野において様々な研究が進められており、工業用のマニピュレータとして開発が行われてきたロボットハンドに関しても、人型のロボットに搭載するための新たな技術が開発されつつある。

この種のワイヤ駆動式の多関節マニピュレータの一例としては、図１８に示すように、ワイヤ・プーリ系で構成された関節ａ，…を多数連結したものがあり、任意形状の把持対象物を柔軟に把持することができるようになっている。

この図１８に示すように、各関節ａは、回転軸ｂと、該回転軸ｂに設けられて自由に回転可能な２個のプーリｃ，ｄ（締め込みプーリｃおよび緩めプーリｄ）とで構成されている。各締め込みプーリｃには、それぞれ締め込みワイヤｅが一巻きずつされており、この締め込みワイヤｅの先端は、指の先端位置（図１８では左端）に固定され、また、末端は駆動装置ｆに巻かれている。このようにして、指の先端から駆動装置ｆまでの間が、各締め込みプーリｃを介して締め込みワイヤｅで連結されている。また、各緩めプーリｄは、上記締め込みワイヤｅとは逆方向にそれぞれ巻かれた緩めワイヤｇによって指の先端からバネｈまで連結されている。そして、締め込みワイヤｅを駆動装置ｆで巻き取ることにより、各関節ａが回転して多関節マニピュレータｘを曲げるようにしている。緩めワイヤｇとバネｈは、曲がった多関節マニピュレータｘを元の状態に復帰させる際に利用される。

この種の多関節マニピュレータｘは、少ないアクチュエータで数多くの関節ａ，…を駆動することができ、例えば図１９に示すような複雑形状を有する把持対象物ｉの周りに巻きつけて把持することが可能である。しかし、これは多関節マニピュレータｘが把持対象物ｉと接触して何らかの拘束条件が発生したときに、その拘束条件を利用して受動的に形状を変えるものであるため、拘束条件が発生していない状態では、例えば先端の関節から先に回転してしまうというように、多関節マニピュレータｘの動作が予測できないものである。この場合、例えば多関節マニピュレータの各指の根本位置よりも先端位置に近い把持対象物を把持するような場合、指の先端部分が他の部分より早めに折曲してしまい、把持対象物に触れることなく空振りして把持できないといった問題が生じる恐れがあった。

そこで、従来、このような問題を解決する上で、図２０に示すように、各関節ｊに電磁クラッチ／ブレーキ連結型プーリｋを内蔵し、駆動したい関節ｊでのみブレーキを解除することで、各関節ｊの回転動作を任意に変えるようにしたワイヤー駆動式の多関節マニピュレータｍが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、その他のワイヤ駆動式の多関節マニピュレータとしては、リンクと一体となって回動する連動プーリと、連動プーリ間に連動ベルトをたすき掛けする構成および、各リンクと連動プーリの間、もしくは連動プーリと連動ベルトの間のいずれか、もしくは両方の固定状態を解除するトルクリミッタ手段を設け、指の動作をあらかじめ設定した規定通りに行わせることを可能にし、各関節の動作を規制しながらも既存のワイヤ・プーリ系の駆動機構と同様の動作をすることを可能にしている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−９６４８５号公報 特開２００３−８９０８７号公報

ところが、上記従来の前者のワイヤ駆動式の多関節マニピュレータｍでは、各関節ｊにそれぞれ電磁クラッチ／ブレーキ連結型プーリｋを内蔵する必要があり、各関節ｊの重量が増加したり、厚みが増大するという問題があった。

一方、上記従来の後者のワイヤ駆動式の多関節マニピュレータでは、トルクリミッタによりリンクに直接回転力が加えられなくなるため、一定把持力以上の力を出力できなくなる。よって把持対象物が重い場合に把持力を強くしようとしても、設計を変更しないと対応できない。また、把持対象物が柔軟物や破損しやすい材料である場合には、負荷設定値が高ければトルクリミッタが動作せず、把持面積が小さければ不安定な状態で把持するか、把持対象を握りつぶす結果となる。さらに、各プーリ部分にトルクリミット用の構造が必要であり、指先の設計が複雑なものとなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、把持対象物の柔軟度にかかわらず安定した把持を可能とし、かつ軽量で構造の単純なワイヤ駆動式の多関節マニピュレータを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、複数のリンクを互いに回動可能に関節部分にて連結し、各関節部分には相隣なるリンク同士を回転自在に支持するプーリが備えられた多関節マニピュレータを前提とする。そして、先端のリンクを次のリンクに対し回動させる第１関節の駆動源に、先端のリンクと次のリンクとの間に連結された状態で電圧を印加することによって先端のリンクを駆動させるように伸縮する高分子アクチュエータを用いている一方、他の関節の駆動源に、この関節に設けられたプーリに連結されたワイヤと、そのワイヤを駆動させるように接続されたモータとを用いている。

また、本発明では、複数のリンクを互いに回動可能に関節部分にて連結し、各関節部分には相隣なるリンク同士を回転自在に支持するプーリが備えられた多関節マニピュレータを前提とし、先端のリンクを次のリンクに対し回動させる第１関節の駆動源に、先端のリンクと次のリンクとの間に連結された状態で電圧を印加することによって先端のリンクを駆動させるように伸縮する形状記憶ワイヤを用いている一方、他の関節の駆動源に、この関節に設けられたプーリに連結されたワイヤと、そのワイヤを駆動させるように接続されたモータとを用いている。

これらの特定事項により、第１関節にのみ高分子アクチュエータまたは形状記憶ワイヤといった独立した駆動源が用いられ、他の関節にはワイヤとプーリとを介してモータの駆動力を伝達するワイヤ・プーリ系の駆動機構が駆動源として用いられているので、把持対象物の形状にかかわらず安定した把持が可能となる。しかも、指先や掌部にモータを追加する必要もなくなり、重量が増すことも、構造が複雑なものとなることもなく、軽量なマニピュレータを作成することが可能となる。

ここで、先端のリンクおよびその次のリンクの指腹部に感圧センサを設けている場合には、先端のリンクおよびその次のリンクが把持対象物に対し接触した際に検出される感圧センサからの検出信号に基づいて第１および第２リンクの動作が決定されることになり、第１および第２リンクの動作を命令するための処理が簡略化され、マニピュレータの制御部のみで制御を行うことが可能となる。

また、先端のリンクと次のリンクとの間の張力を測定する第１張力センサを第１関節の駆動源に備えている一方、プーリとモータとの間のワイヤの張力を測定する第２張力センサを他の関節の駆動源に備えている場合には、それぞれの張力センサからの検出信号に基づいて各関節の動作つまり第１および第２リンクの動作が決定されることになり、第１および第２リンクの動作を命令するための処理が簡略化され、マニピュレータの制御部のみで制御を行うことが可能となる。

更に、第１関節以外の関節の駆動源に、上記第１関節以外の関節に設けられたプーリに連結されたワイヤと、そのワイヤを駆動させるように接続された高分子アクチュエータもしくは形状記憶ワイヤとを用いている場合には、マニピュレータの第１関節およびそれ以外の関節の駆動源が小型化および軽量化され、マニピュレータの操作を軽快に行うことが可能となる。

以上、要するに、第１関節にのみ高分子アクチュエータまたは形状記憶ワイヤといった独立した駆動源を用い、他の関節にワイヤ・プーリ系の駆動機構を駆動源として用いることで、把持対象物の形状にかかわらず安定した把持を行うことができる。しかも、指先や掌部にモータを追加する必要もなく、軽量かつシンプルな構造のマニピュレータを作成することができる。

以下、本発明の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、多関節マニピュレータを用いたロボットハンドの機能ブロック図を示している。

図１において、処理部１１はロボットハンド全体の行動計画を立てる部分であって、画像やセンサの入力や通信による他の処理部（図示せず）からの命令などを受け付け、これに基づいて行動を決定するための情報の処理が行われ、複数の制御部１２，…に対して行動を行うための命令を与えるものである。各制御部１２は、処理部１１からの命令に応じて所定の動作を行うための単位信号に落とし込んだり、駆動部１３，…に対する電力の制御を行うものである。この処理部１１および各制御部１２は、ＲＩＳＣプロセッサやＦＰＧＡなどのチップが実装された回路基板で構成されている。なお、処理の規模により１つのプロセッサに処理部と制御部が実装される場合もある。

電源部１４は、処理部１１、各制御部１２、各駆動部１３に対して電力を供給するためのものであり、外部電源やバッテリーが用いられている。各駆動部１３は、実際にロボットを動作させるための動作を行う部分であり、一般的なロボットの構成では多くの部分あるいはすべてにモータが用いられている。そして、各駆動部１３によって直接駆動している部分もあれば、ワイヤやギヤを介して各関節部分の駆動を行っている部分もある。さらに、画像を得るための複数の画像入力部１５，…や、外部の情報を取得するためのセンサ部１６，…を備えている。

以上の機能ブロック図を前提にして本発明の実施例１の構成を詳細に説明する。

図２は、ロボットハンド２における第１指部２１の構造を第１掌部２２および指先方向と平行な位置から見た図である。この図２において、第１指部２１には、指先方向から順に第１ないし第３関節部分２３ａ〜２３ｃが配されている。この第１ないし第３関節部分２３ａ〜２３ｃには第１ないし第３プーリＰ１〜Ｐ３が設けられ、第１プーリＰ１は先端のリンクとしての第１リンクＬ１に、第２プーリＰ２は次のリンクとしての第２リンクＬ２に、第３プーリＰ３は第３リンクＬ３にそれぞれ固定され、各関節部分２３ａ〜２３ｃにおいて各リンクＬ１〜Ｌ３がそれぞれ回転可能となるように接続されている。各プーリＰ１〜Ｐ３には、各関節部分２３ａ〜２３ｃにおける曲がり角をそれぞれ測定する第１ないし第３ポジションセンサＳｐｏｓ１〜Ｓｐｏｓ３が設けられている。また、第１掌部２２には、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を駆動させるための第１ＤＣモータＭ１が設けられている。そして、この第１ＤＣモータＭ１の出力プーリＭ１ａには締め込みワイヤＹ１の一端が固定され、この締め込みワイヤＹ１は、第３プーリＰ３に一巻きされたあと第２プーリＰ２にも一巻きされて該第２プーリＰ２に他端が固定されている。さらに、締め込みワイヤＹ１の一端が固定された第１ＤＣモータＭ１の出力プーリＭ１ａの周方向に１８０°位相した位置には、緩めワイヤＹ２の一端が固定され、この緩めワイヤＹ２は、第３プーリＰ３に一巻きされたあと第２プーリＰ２にも一巻きされて該第２プーリＰ２に他端が固定されている。この各ワイヤＹ１，Ｙ２によるプーリＰ２，Ｐ３の接続によって、第１ＤＣモータＭ１の駆動力は第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を回転させる方向に作用し、第２および第３リンクＬ２，Ｌ３を駆動させるようになっている。この場合、第２および第３関節部分２３ｂ，２３ｃの駆動源としては、この第２関節部分２３ｂの第２プーリＰ２および第３関節部分２３ｃの第３プーリＰ３に連結された締め込みワイヤＹ１および緩めワイヤＹ２と、この各ワイヤＹ１，Ｙ２を駆動させるように接続された第１ＤＣモータＭ１とが適用されている。

一方、第１および第２プーリＰ１，Ｐ２の間は、高分子アクチュエータ２４により接続されている。この高分子アクチュエータ２４は、電圧を印加することにより伸び縮みするＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)などの高分子圧電材料によって構成されている。そして、上記高分子アクチュエータ２４によって、第１プーリＰ１による第１および第２リンクＬ１，Ｌ２間での駆動が独立して行えるようになっている。この場合、第１リンクＬ１を第２リンクＬ２に対し回動させる第１関節部分２３ａの駆動源としては、高分子アクチュエータ２４が適用されている。なお、高分子アクチュエータ２４は、第１プーリＰ１による第１および第２リンクＬ１，Ｌ２間での駆動を独立して行えるような高分子材料であればなんでもよい。

また、図３の（ｂ）に示すように、第１掌部２２に対し第１指部２１の指腹部側（図３では下側）に所定の間隔で隔てられた位置には第２掌部２０が設けられ、この第２掌部２０には、第１指部２１と対向する第２指部２５が設けられている。第１掌部２２と第２掌部２０は図示しない位置で結合され、一つの掌を構成している。この第２指部２５には、指先方向から順に第１および第２関節部分２６ａ，２６ｂが配されている。この第１および第２関節部分２６ａ，２６ｂには第４および第５プーリＰ４，Ｐ５が設けられ、第４プーリＰ４は第４リンクＬ４に、第５プーリＰ５は第５リンクＬ５にそれぞれ固定され、各関節部分２６ａ，２６ｂにおいて各リンクＬ４，Ｌ５がそれぞれ回転可能となるように接続されている。各プーリＰ４，Ｐ５には、各関節部分２６ａ，２６ｂにおける曲がり角をそれぞれ測定する第４および第５ポジションセンサ（図示せず）が設けられている。また、第２掌部２０には、第５プーリＰ５を駆動させるための第２ＤＣモータＭ２が設けられている。そして、この第２ＤＣモータＭ２の出力プーリＭ２ａには締め込みワイヤ（図示せず）の一端が固定され、この締め込みワイヤの他端は、第５プーリＰ５に一巻きされて固定されている。さらに、締め込みワイヤの一端が固定された第２ＤＣモータＭ２の出力プーリＭ２ａの周方向に１８０°位相した位置には、緩めワイヤ（図示せず）の一端が固定され、この緩めワイヤの他端は、第５プーリＰ５に一巻きされて固定されている。この各ワイヤによる第５プーリＰ５の接続によって、第２ＤＣモータＭ２の駆動力は第５プーリＰ５を回転させる方向に作用し、第５リンクＬ５を駆動させるようになっている。この場合、第５関節部分２６ｂの駆動源としては、この第５関節部分２６ｂの第５プーリＰ５に連結された締め込みワイヤおよび緩めワイヤと、この各ワイヤを駆動させるように接続された第２ＤＣモータＭ２とが適用されている。

一方、第４および第５プーリＰ４，Ｐ５の間は、高分子アクチュエータ（図示せず）により接続されている。この高分子アクチュエータは、電圧を印加することによって伸び縮みするＰＶＤＦなどの高分子圧電材料が用いられている。この高分子アクチュエータによって、第４プーリＰ４による第４および第５リンクＬ４，Ｌ５間での駆動が独立して行えるようになっている。この場合、第４リンクＬ４を第５リンクＬ５に対し回動させる第４関節部分２６ａの駆動源としては、第４リンクＬ４と第５リンクＬ５との間に連結された高分子アクチュエータが適用されている。

上記高分子アクチュエータ２４の両端には、通電するための端子（図示せず）が設けられ、それぞれの端子に通電するための配線（図示せず）が施され、各掌部２０，２２まで引き回されている。各掌部２０，２２には、図示しない制御部あるいは制御部からの信号端子があり、制御部で各ＤＣモータＭ１，Ｍ２や高分子アクチュエータ２４への電力供給を制御している。

次に、ロボットハンド２により把持対象物を把持する場合の動作を図４のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、図４のフローチャートのステップＳＴ１において、処理部１１によって把持対象物Ｔ１（図３に表れる）の位置や大きさを確認する。この場合、把持対象物Ｔ１の位置や大きさは、画像で認識する場合やあらかじめ決められている場合などの方法により認識される。

次いで、ステップＳＴ２で、把持対象物Ｔ１の把持を行うための計画を立てる。ここでの計画とは、把持を行うためのハンドの移動経路や角度の決定である。また、把持対象物Ｔ１の位置や大きさがあらかじめ決められている場合は、把持計画もあらかじめ決められている。

上記ステップＳＴ２での把持計画が決定した後、ステップＳＴ３において、図示しないアームの制御部へのロボットハンド２の移動命令とともに、ロボットハンド２の各制御部１２に対して把持命令を送る。この把持命令とは、指先の屈曲を行うための第１および第２ＤＣモータＭ１，Ｍ２並びに高分子アクチュエータ２４への電力あるいはパルス供給命令、あるいは各関節部分２３ａ〜２３ｃの目標角度である。

上記ステップＳＴ３での把持命令により、ステップＳＴ４において、駆動部である第１ＤＣモータＭ１を駆動させ、図２に示す矢印Ａ方向に出力プーリＭ１ａを回転させて第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図２に示す矢印Ａ方向に回転させる。このとき、第２および第３ポジションセンサＳｐｏｓ２，Ｓｐｏｓ３の値は常に読み取られ、第２および第３リンクＬ２，Ｌ３が目的の角度になるまで回転させる。また、高分子アクチュエータ２４は特に動作命令を受けることはなく、第１および第２リンクＬ１，Ｌ２は並行を保ったままである。

その後、ステップＳＴ５において、図３の（ａ）に示すように、把持対象物Ｔ１の形状、あるいはロボットハンド２位置の状況により第２リンクＬ２が把持対象物Ｔ１に対し接触すると、ステップＳＴ６で、高分子アクチュエータ２４を縮ませる方向に通電するように制御し、第１リンクＬ１を把持対象物Ｔ１に接触させる。ここで、把持対象物Ｔ１との接触認識は、ロボットハンド２の画像入力部１５での画像による確認や、指先に取り付けられた接触センサ（図示せず）などの接触認識手段により確認される。

しかる後、ステップＳＴ７において、第１リンクＬ１が把持対象物Ｔ１に接触したことを確認すると、ステップＳＴ８で、一定の圧力を加えた状態で高分子アクチュエータ２４を維持するように制御する。この場合、把持のための圧力は、圧力センサなどを用いて制御する方法や、簡易的に目標位置に達したときにあらかじめ決められた圧力が発生するように各ＤＣモータＭ１，Ｍ２および高分子アクチュエータ２４のトルクを設定する方法などがある。この動きにより、図３の（ｂ）に示すように、第１リンクＬ１が把持対象物Ｔ１に接触し、把持を安定して行うことが可能となる。把持対象物Ｔ１の安定把持のためには接触点が多いほうがよく、本実施例の動作は協調動作での把持においても安定把持に対して高い効果が得られる。つまり、図３の（ｂ）に示すような把持は、把持対象物Ｔ１に最初に接触させた第１指部２１の第２リンクＬ２と、この第１指部２１と対向する第２指部２５と、さらに第１指部２１の第１リンクＬ１との３点で把持対象物Ｔ１と接触させ、安定して把持させるというものである。

また、ロボットハンド２により小さい形状の把持対象物を把持する場合の動作を図５のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、図５のフローチャートのステップＳＴ１１において、処理部１１によって形状の小さい把持対象物Ｔ２（図６に表れる）の位置や大きさを確認した後、ステップＳＴ１２で、把持対象物Ｔ２の把持を行うための計画を立てる。次いで、ステップＳＴ１３において、図示しないアームの制御部へのロボットハンド２の移動命令とともに、ロボットハンド２の各制御部１２に対して把持命令を送った後、ステップＳＴ１４で、第１ＤＣモータＭ１を図２に示す矢印Ａ方向に回転させ、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図２に示す矢印Ａ方向に回転させる。

その後、ステップＳＴ１５において、図６の（ａ）に示すように、第１リンクＬ１を把持対象物Ｔ２に接触させた後、ステップＳＴ１６で、高分子アクチュエータを伸ばす方向に通電するように制御する。それから、ステップＳＴ１７において、把持対象物Ｔ２に対し近づく方向に第２および第３リンクＬ２，Ｌ３を曲げていった後、ステップＳＴ１８で、図６の（ｂ）に示すように、対向する第２指部２５を把持対象物Ｔ２に接触するまで近づけて把持する。この方法により、第１指部２１の第２リンクＬ２と、第２指部２５と、第１指部２１の第１リンクＬ１との３点で把持できない場合には、第１リンクＬ１の指腹側の接触面積を大きくして把持することが可能となる。

この場合、ステップＳＴ１４での第１ＤＣモータＭ１を図２に示す矢印Ａ方向に回転させて第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図２に示す矢印Ａ方向に回転させる動作が、ステップＳＴ１１での処理部１１による形状の小さい把持対象物Ｔ２の位置や大きさを確認する前に行われるようにしてもよい。

したがって、上記実施例では、第１指部２１の第１関節部分２３ａおよび第２指部２５の第１関節部分２６ａにのみ高分子アクチュエータ２４といった独立した駆動源が用いられ、第１指部２１の他の第２および第３関節部分２３ｂ，２３ｃ、並びに第２指部２５の他の第２関節部分２６ｂには、締め込みワイヤおよび緩めワイヤとプーリとを介して各ＤＣモータＭ１，Ｍ２の駆動力を伝達するワイヤ・プーリ系の駆動機構が駆動源として用いられているので、把持対象物Ｔ１，Ｔ２の形状にかかわらず安定した把持を行うことができる。

しかも、各指部２１，２５の指先や各掌部２０，２２にモータを追加する必要もなくなり、重量が増すことも、構造が複雑なものとなることもなく、軽量かつシンプルな構造のマニピュレータによってロボットハンド２を作成することができる。

なお、上記実施例１では、第１および第２プーリＰ１，Ｐ２の間、並びに第４および第５プーリＰ４，Ｐ５の間に、電圧を印加することによって伸縮する高分子アクチュエータ２４を設けたが、図７に示すように、第１関節部分２３ａ（第１プーリＰ１）の指腹部（図７では下側）および指背部（図７では上側）において第１リンクＬ１と第２リンクＬ２との間に跨るように高分子アクチュエータ２７，２７を設け、この各高分子アクチュエータ２７に電圧を印加することによって第１リンクＬ１を第２リンクＬ２に対し屈伸させるようにしてもよい。

次に、本発明の実施例２を図８および図９に基づいて説明する。

この実施例２では、ロボットハンド２に感圧センサを設けている。なお、感圧センサを除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例では、図８に示すように、第１リンクＬ１および第２リンクＬ２の指腹側（図８では下側）には、第１および第２感圧センサ３１，３２が取り付けられている。この各感圧センサ３１，３２は配線を介して制御部１２に接続され、制御部１２には、把持対象物に対し第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の指腹部が接触した際の圧力情報が抵抗値の変化として入力されるようになっている。

ここで、ロボットハンド２により把持対象物を把持する場合の動作を図９のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、図９のフローチャートのステップＳＴ２１において、処理部１１によって把持対象物の位置や大きさを確認した後、ステップＳＴ２２で、把持対象物の把持を行うための計画を立てる。次いで、ステップＳＴ２３において、図示しないアームの制御部へのロボットハンド２の移動命令とともに、ロボットハンド２の各制御部１２に対して把持命令を送った後、ステップＳＴ２４で、第１ＤＣモータＭ１を図８に示す矢印Ａ方向に回転させ、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図８に示す矢印Ａ方向に回転させる。

その後、ステップＳＴ２５において、把持対象物に対し第２リンクＬ２の指腹部が接触すると、第２感圧センサ３２から制御部１２に対して信号（圧力情報）が送られ、ステップＳＴ２６で、高分子アクチュエータ２４を縮ませる方向に通電するように制御し、第１リンクＬ１を把持対象物に接触させる。

それから、ステップＳＴ２７において、第１リンクＬ１の指腹部が把持対象物に接触すると、第１感圧センサ３１から制御部１２に対して信号（圧力情報）が送られる。その後、ステップＳＴ２８において、把持対象物を安定把持するために、第１および第２感圧センサ３１，３２の信号の値が目標値になるように制御する。

この場合、把持対象物があらかじめ決められていれば、すでに決められた各感圧センサ３１，３２の信号値が目標値になるように制御する。また、把持対象物が未知の物体であれば、高分子アクチュエータ２４の縮む力で可能な把持力の範囲で任意に決められた値が目標値となる。そして、制御の具体的な方法としては、第１感圧センサ３１の信号値に対し高分子アクチュエータ２４が電圧値により収縮するため、第１感圧センサ３１の信号値が目標値に足りない場合は電圧値を上げて高分子アクチュエータ２４の収縮量を高める。また、第１感圧センサ３１の信号値が目標値に対して大きすぎる場合には電圧値を下げて高分子アクチュエータ２４の収縮量を低くする。一方、第２感圧センサ３２の信号値に対する締め込みワイヤおよび緩めワイヤの制御については、各ＤＣモータＭ１，Ｍ２のトルクを調整することで行う。また、第１感圧センサ３１が把持対象物に接触した場合、同様の手順で第２リンクＬ２が反る方向、つまり高分子アクチュエータ２４が伸びる方向に駆動するように命令が与えられる。

したがって、上記実施例２では、第１リンクＬ１および第２リンクＬ２の指腹部に第１および第２感圧センサ３１，３２が設けられているので、第１リンクＬ１および第２リンクＬ２の指腹部が把持対象物に対し接触した際に検出される各感圧センサ３１，３２からの検出信号つまり実際の圧力情報に基づいて高分子アクチュエータ２４の伸縮動作を制御して第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の動作が決定されることになり、第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の動作を命令するための処理が簡略化され、処理部１１による命令を用いなくともロボットハンド２の制御部１２のみで把持対象物を安定把持する制御命令を生成することができる。

次に、本発明の実施例３を図１０に基づいて説明する。

この実施例３では、ロボットハンド２にテンションセンサを設けている。なお、テンションセンサを除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例では、図１０に示すように、第１関節部分２３ａの駆動源、つまり第１および第２プーリＰ１，Ｐ２間に掛け渡された高分子アクチュエータ２４には、その第１および第２プーリＰ１，Ｐ２間での高分子アクチュエータ２４の張力を測定する第１張力センサとしての第１テンションセンサ４１が設けられている。また、第２および第３関節部分２３ｂ，２３ｃの駆動源、つまり第３プーリＰ３および第１ＤＣモータＭ１の出力プーリＭ１ａ間の締め込みワイヤＹ１には、その第３プーリＰ３および出力プーリＭ１ａ間での締め込みワイヤＹ１の張力を測定する第２張力センサとしての第２テンションセンサ４２が設けられている。そして、上記第１および第２テンションセンサ４１，４２により測定された信号、つまり高分子アクチュエータ２４の張力および締め込みワイヤＹ１の張力情報が、制御部１２に入力されるようになっている。

この場合、第１指部２１および第２指部２５により把持対象物Ｔ１，Ｔ２を把持している際に、第１および第２テンションセンサ４１，４２の測定値（張力情報）から把持対象物Ｔ１，Ｔ２に加えられている力を認識することができる。つまり、把持対象物Ｔ１，Ｔ２を強く握っているときは第１および第２テンションセンサ４１，４２の測定値が大きくなる一方、緩く握っているときは各テンションセンサ４１，４２の測定値が小さくなる。このとき、把持対象物Ｔ１，Ｔ２に対して十分な力が加えられていないと判断すると、さらに把持のための圧力を加えるために制御部１２から駆動部１３に指令信号が出力される。逆に制御部１２において把持力が大きいと判断すると、適切な測定値となるように把持力を調整する指令信号が駆動部１３に出力される。

そして、ロボットハンド２により設定される把持力は、把持対象物があらかじめ決まっている場合は、把持対象物ごとに決められた把持力で把持するように制御され、未知の把持対象物に対しては、各ＤＣモータＭ１，Ｍ２および高分子アクチュエータ２４による可能な把持力の範囲であらかじめ決定された第１および第２テンションセンサ４１，４２の測定値で把持するように制御される。

したがって、上記実施例３では、第１および第２プーリＰ１，Ｐ２間での高分子アクチュエータ２４の張力を測定する第１テンションセンサ４１が高分子アクチュエータ２４に設けられているとともに、第３プーリＰ３および出力プーリＭ１ａ間での締め込みワイヤＹ１の張力を測定する第２テンションセンサ４２が締め込みワイヤＹ１に設けられているので、それぞれのテンションセンサ４１，４２からの測定値（張力情報）、つまり把持している把持対象物に加えられている把持力に基づいて、第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の動作が決定されることになり、第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の動作を命令するための処理が簡略化され、処理部１１による命令を用いなくともロボットハンド２の制御部１２のみで把持対象物を安定把持する制御命令を生成することができる。

次に、本発明の実施例４を図１１ないし図１３に基づいて説明する。

この実施例４では、高分子アクチュエータに代えて形状記憶ワイヤを第１関節部分の駆動源として適用している。なお、高分子アクチュエータに代えて適用される形状記憶ワイヤを除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例では、図１１に示すように、第１プーリＰ１および第２プーリＰ２の間には、形状記憶ワイヤ５１が設けられている。この形状記憶ワイヤ５１は、電圧を印加することによって発熱して縮む一方、電圧の不印加時には元の状態まで延びて復元するようになっている。上記形状記憶ワイヤ５１の各一端には、中途部にバネ５２ａを有するバネ付きワイヤ５２の各一端がそれぞれ個別に接続されて環状に形成されている。そして、上記形状記憶ワイヤ５１およびバネ付きワイヤ５２は、第１プーリＰ１および第２プーリＰ２の間において互いに交叉するようにタスキ掛けされて該各プーリＰ１，Ｐ２に一巻きされている。また、上記形状記憶ワイヤ５１は、電圧の印加により縮んだ際に第１リンクＬ１を指腹部側（図１１では下方）に屈曲させるように第１プーリＰ１および第２プーリＰ２の間に配されている一方、上記バネ付きワイヤ５２は、バネ５２ａの付勢力によって第１リンクＬ１を真っ直ぐに延びた状態（図１１に示す状態）に復帰させるように第１プーリＰ１および第２プーリＰ２の間に配されている。この場合、第１リンクＬ１は、形状記憶ワイヤ５１がバネ付きワイヤ５２のバネ５２ａの付勢力によって常に引っ張られているために、電圧の不印加時には真っ直ぐに延びた状態に復帰するようになっている。

上記形状記憶ワイヤ５１の両端には、通電するための端子（図示せず）が設けられ、それぞれの端子に通電するための配線（図示せず）が施され、第１掌部２２まで引き回されている。第１掌部２２には、図示しない制御部あるいは制御部からの信号端子があり、制御部で各ＤＣモータＭ１，Ｍ２や高分子アクチュエータ２４への電力供給を制御している。

次に、ロボットハンド２により把持対象物を把持する場合の動作を図１２のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、図１２のフローチャートのステップＳＴ３１において、処理部１１によって把持対象物の位置や大きさを確認した後、ステップＳＴ３２で、把持対象物の把持を行うための計画を立てる。次いで、ステップＳＴ３３において、図示しないアームの制御部へのロボットハンド２の移動命令とともに、ロボットハンド２の各制御部１２に対して把持命令を送った後、ステップＳＴ３４で、第１ＤＣモータＭ１を図１１に示す矢印Ａ方向に回転させ、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図１１に示す矢印Ａ方向に回転させる。このとき、第２および第３ポジションセンサＳｐｏｓ１，Ｓｐｏｓ２の値は常に読み取られ、第２および第３リンクＬ２，Ｌ３が目的の角度になるまで回転する。また、形状記憶ワイヤ５１は特に動作命令を受けることはなく、第１リンクＬ１および第２リンクＬ２は並行を保ったままである。

その後、ステップＳＴ３５において、把持対象物の形状、あるいはロボットハンド２位置の状況により第２リンクＬ２が把持対象物に対し接触すると、ステップＳＴ３６で、形状記憶ワイヤ５１に通電（電圧を印加）して縮ませるように制御し、第１リンクＬ１を把持対象物に接触させる。ここで、把持対象物との接触認識は、ロボットハンド２の画像入力部１５での画像による確認や、指先に取り付けられた接触センサ（図示せず）などの接触認識手段により確認される。

しかる後、ステップＳＴ３７において、第１リンクＬ１が把持対象物に接触したことを確認すると、ステップＳＴ３８で、把持対象物に対し一定の圧力を加えた状態で形状記憶ワイヤ５１を維持するように制御する。この動きにより、第１リンクＬ１が把持対象物に接触し、圧力を加えることで把持対象物の把持を安定して行うことが可能となる。把持対象物Ｔ１の安定把持のためには接触点が多いほうがよく、本実施例の動作は協調動作での把持においても安定把持に対して高い効果が得られる。つまり、第１指部２１と第２指部２５とによる把持は、把持対象物に最初に接触させた第１指部２１の第２リンクＬ２と、この第１指部２１と対向する第２指部２５と、さらに第１指部２１の第１リンクＬ１との３点で把持対象物と接触させ、安定して把持させるというものである。

また、ロボットハンド２により小さい形状の把持対象物を把持する場合の動作を図１３のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、図１３のフローチャートのステップＳＴ４１において、処理部１１によって形状の小さい把持対象物の位置や大きさを確認した後、ステップＳＴ４２で、小さい把持対象物の把持を行うための計画を立てる。次いで、ステップＳＴ４３において、図示しないアームの制御部へのロボットハンド２の移動命令とともに、ロボットハンド２の各制御部１２に対して把持命令を送った後、ステップＳＴ４４で、第１ＤＣモータＭ１を図１１に示す矢印Ａ方向に回転させ、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図１１に示す矢印Ａ方向に回転させる。

その後、ステップＳＴ４５において、第１リンクＬ１を小さい把持対象物に接触させた後、ステップＳＴ４６で、形状記憶ワイヤ５１に通電停止（電圧を不印加）にしてバネ付きワイヤ５２（バネ５２ａ）の付勢力により伸ばすように制御する。このとき、第１リンクＬ１が指腹側（図１１では下側）に屈曲する。

それから、ステップＳＴ４７において、小さい把持対象物に対し近づく方向に第２および第３リンクＬ２，Ｌ３を曲げていった後、ステップＳＴ４８で、対向する第２指部２５を小さい把持対象物に接触するまで近づけて把持する。この方法により、第１指部２１の第２リンクＬ２と、第２指部２５と、第１指部２１の第１リンクＬ１との３点で把持できない場合には、第１リンクＬ１の指腹側の接触面積を大きくして把持することが可能となる。

この場合、ステップＳＴ４４での第１ＤＣモータＭ１を図１１に示す矢印Ａ方向に回転させて第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図１１に示す矢印Ａ方向に回転させる動作が、ステップＳＴ４１での処理部１１による形状の小さい把持対象物の位置や大きさを確認する前に行われるようにしてもよい。

したがって、上記実施例では、第１指部２１の第１関節部分２３ａにのみ形状記憶ワイヤ５１といった独立した駆動源が用いられ、第１指部２１の他の第２および第３関節部分２３ｂ，２３ｃには、締め込みワイヤＹ１および緩めワイヤＹ２と第２，第３プーリＰ２，Ｐ３とを介して第１ＤＣモータＭ１の駆動力を伝達するワイヤ・プーリ系の駆動機構が駆動源として用いられているので、把持対象物の形状にかかわらず安定した把持を行うことができる。

しかも、第１指部２１の指先や第１掌部２２にモータを追加する必要もなくなり、重量が増すことも、構造が複雑なものとなることもなく、軽量なマニピュレータによってロボットハンド２を作成することができる。

なお、上記実施例４では、形状記憶ワイヤ５１の各一端にバネ付きワイヤ５２の各一端をそれぞれ個別に接続して環状に形成したが、形状記憶ワイヤおよびバネ付きワイヤが、第１プーリおよび第２プーリの間において互いに交叉するようにタスキ掛けされた状態で、それぞれの両端が第１および第２プーリに接続されるようにしてもよい。

次に、本発明の実施例５を図１４および図１５に基づいて説明する。

この実施例１４では、ロボットハンド２に感圧センサを設けている。なお、感圧センサを除くその他の構成は、上記実施例４の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例では、図１４に示すように、第１リンクＬ１および第２リンクＬ２の指腹側（図１４では下側）には、第１および第２感圧センサ６１，６２が取り付けられている。この各感圧センサ６１，６２は配線を介して制御部１２に接続され、制御部１２には、把持対象物に対し第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の指腹部が接触した際の圧力情報が抵抗値の変化として入力されるようになっている。

ここで、ロボットハンド２により把持対象物を把持する場合の動作を図１５のフローチャート図に基づいて説明する。

まず、図１５のフローチャートのステップＳＴ５１において、処理部１１によって把持対象物の位置や大きさを確認した後、ステップＳＴ５２で、把持対象物の把持を行うための計画を立てる。次いで、ステップＳＴ５３において、図示しないアームの制御部へのロボットハンド２の移動命令とともに、ロボットハンド２の各制御部１２に対して把持命令を送った後、ステップＳＴ５４で、第１ＤＣモータＭ１を図１４に示す矢印Ａ方向に回転させ、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図１４に示す矢印Ａ方向に回転させる。

その後、ステップＳＴ５５において、把持対象物に対し第２リンクＬ２の指腹部が接触すると、第２感圧センサ６２から制御部１２に対して信号（圧力情報）が送られ、ステップＳＴ５６で、形状記憶ワイヤ５１に通電（電圧を印加）して縮ませるように制御し、第１リンクＬ１を把持対象物に接触させる。

それから、ステップＳＴ５７において、第１リンクＬ１の指腹部が把持対象物に接触すると、第１感圧センサ６１から制御部１２に対して信号（圧力情報）が送られる。その後、ステップＳＴ５８において、把持対象物を安定把持する上で、第１および第２感圧センサ６１，６２の信号の値が目標値になるように制御する。

この場合、把持対象物があらかじめ決められていれば、すでに決められた各感圧センサ６１，６２の信号値が目標値になるように制御する。また、把持対象物が未知の物体であれば、形状記憶ワイヤ５１およびバネ付きワイヤ５２で可能な把持力の範囲で任意に決められた値が目標値となる。そして、制御の具体的な方法としては、第１感圧センサ６１の信号値に対し形状記憶ワイヤ５１がパルス電圧の印加により発熱して収縮するため、第１感圧センサ６１の信号値が目標値に足りない場合はパルス間隔を短くして形状記憶ワイヤ５１の発熱量を上げて収縮量を高める。また、第１感圧センサ６１の信号値が目標値に対して大きすぎる場合にはパルス間隔を長くして電圧値を下げて形状記憶ワイヤ５１の発熱量を下げて収縮量を低くする。一方、第２感圧センサ３２の信号値に対する締め込みワイヤおよび緩めワイヤの制御については、第１ＤＣモータＭ１のトルクを調整することで行う。また、第１感圧センサ６１が把持対象物に接触した場合、第１ＤＣモータＭ１の動作により第１リンクＬ１が把持対象物に押し付けられて把持状態となる。

したがって、上記実施例５では、第１リンクＬ１および第２リンクＬ２の指腹部に第１および第２感圧センサ６１，６２が設けられているので、第１リンクＬ１および第２リンクＬ２の指腹部が把持対象物に対し接触した際に検出される各感圧センサ６１，６２からの検出信号つまり実際の圧力情報に基づいて形状記憶ワイヤ５１の伸縮動作を制御して第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の動作が決定されることになり、第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の動作を命令するための処理が簡略化され、処理部１１による命令を用いなくともロボットハンド２の制御部１２のみで把持対象物を安定把持する制御命令を生成することができる。

次に、本発明の実施例６を図１６に基づいて説明する。

この実施例６では、ロボットハンド２にテンションセンサを設けている。なお、テンションセンサを除くその他の構成は、上記実施例４の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例では、図１６に示すように、第１および第２プーリＰ１，Ｐ２間に掛け渡された形状記憶ワイヤ５１には、その第１および第２プーリＰ１，Ｐ２間での形状記憶ワイヤ５１の張力を測定する張力センサとしての第１テンションセンサ７１が設けられている。また、第３プーリＰ３および第１ＤＣモータＭ１の出力プーリＭ１ａ間の締め込みワイヤＹ１には、その第３プーリＰ３および出力プーリＭ１ａ間での締め込みワイヤＹ１の張力を測定する第２テンションセンサ４２が設けられている。そして、上記第１および第２テンションセンサ７１，４２により測定された信号、つまり形状記憶ワイヤ５１の張力および締め込みワイヤＹ１の張力情報が、制御部１２に入力されるようになっている。

この場合、第１指部２１および第２指部２５により把持対象物を把持している際に、第１および第２テンションセンサ７１，４２の測定値（張力情報）から把持対象物に加えられている力を認識することができる。つまり、把持対象物を強く握っているときは第１および第２テンションセンサ７１，４２の測定値が大きくなる一方、緩く握っているときは各テンションセンサ７１，４２の測定値が小さくなる。このとき、把持対象物に対して十分な力が加えられていないと判断すると、さらに把持のための圧力を加えるために制御部１２から駆動部１３に指令信号が出力される。逆に制御部１２において把持力が大きいと判断すると、適切な測定値となるように把持力を調整する指令信号が駆動部１３に出力される。

そして、ロボットハンド２により設定される把持力は、把持対象物があらかじめ決まっている場合は、把持対象物ごとに決められた把持力で把持するように制御され、未知の把持対象物に対しては、第１ＤＣモータＭ１および形状記憶ワイヤ５１による可能な把持力の範囲であらかじめ決定された第１および第２テンションセンサ７１，４２の測定値で把持するように制御される。

したがって、上記実施例６では、第１および第２プーリＰ１，Ｐ２間での形状記憶ワイヤ５１の張力を測定する第１テンションセンサ７１が形状記憶ワイヤ５１に設けられているとともに、第３プーリＰ３および出力プーリＭ１ａ間での締め込みワイヤＹ１の張力を測定する第２テンションセンサ４２が締め込みワイヤＹ１に設けられているので、それぞれのテンションセンサ７１，４２からの測定値（張力情報）、つまり把持している把持対象物に加えられている把持力に基づいて、第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の動作が決定されることになり、第１および第２リンクＬ１，Ｌ２の動作を命令するための処理が簡略化され、処理部１１による命令を用いなくともロボットハンド２の制御部１２のみで把持対象物を安定把持する制御命令を生成することができる。

次に、本発明の実施例７を図１７に基づいて説明する。

この実施例７では、第１ＤＣモータに代えて高分子アクチュエータを第２および第３関節部分の駆動源として用いている。なお、第２および第３関節部分の駆動源としての高分子アクチュエータを除くその他の構成は、上記実施例４の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

すなわち、本実施例では、図１７に示すように、締め込みワイヤＹ１の一端には、高分子アクチュエータ８１の一端が接続され、この高分子アクチュエータ８１の他端は、第１掌部２２に固定されている。上記高分子アクチュエータ８１は、電圧を印加することにより伸び縮みするＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)などの高分子圧電材料によって構成されている。そして、上記高分子アクチュエータ８１によって、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３による第２および第３リンクＬ２，Ｌ３間での駆動が独立して行えるようになっている。この場合、第２リンクＬ１を回動させる第２関節部分２３ｂ（第１関節２３ａ以外の関節）の駆動源および第３リンクＬ２を回動させる第３関節部分２３ｃ（第１関節２３ａ以外の関節）の駆動源としては、高分子アクチュエータ８１が適用されている。なお、高分子アクチュエータ８１は、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３による第２および第３リンクＬ２，Ｌ３間での駆動を独立して行えるような高分子材料であればなんでもよい。

また、緩めワイヤＹ２の一端は、第２および第３プーリＰ２，Ｐ３を図１７に示す矢印Ｂ方向に回転させるように付勢するバネ８２を介して第１掌部２２に接続されている。

この場合、第１掌部２２には図示しない制御部あるいは制御部からの信号端子があり、制御部で高分子アクチュエータ８１や形状記憶ワイヤ５１への電力供給が制御されるようになっている。

したがって、上記実施例７では、第２および第３リンクＬ２，Ｌ３を駆動させるように伸縮する高分子アクチュエータ８１を第２および第３関節部分２３ｂ，２３ｃの駆動源として用いているので、第２および第３関節部分２３ｂ，２３ｃの駆動源としてＤＣモータを使用する必要がなくなり、このＤＣモータよりも軽量でかつ小さい高分子アクチュエータ８１によって第１掌部２２の軽量化および小型化を図ることができる。

更に、第１掌部２２の軽量化によってロボットハンド２の中心に対する第１指部２１のモーメントが小さくなり、第１指部２１の操作を軽快に行うことができる。

なお、上記第７の実施形態では、第１ＤＣモータに代えて高分子アクチュエータ８１を第２および第３関節部分２３ｂ，２３ｃの駆動源として用いたが、形状記憶ワイヤが第２および第３関節部分の駆動源として用いられていてもよい。

本発明の最良の形態に係わるロボットハンドの機能ブロック図である。 実施例１におけるロボットハンドの第１指部の構造を第１掌部および指先方向と平行な位置から見た断面図である。 （ａ）は同じく把持する際に第１指部の第２リンクが把持対象物に対し接触した状態を示す説明図である。（ｂ）は同じく把持する際に把持対象物を第１指部の第２リンクと第２指部と第１指部の第１リンクとの３点で安定して把持した状態を示す説明図である。 同じくロボットハンドにより把持対象物を把持する場合の動作の手順を示すフローチャート図である。 同じくロボットハンドにより小さい形状の把持対象物を把持する場合の動作の手順を示すフローチャート図である。 （ａ）は同じく把持する際に第１指部の第２リンクが小さい把持対象物に対し接触した状態を示す説明図である。（ｂ）は同じく把持する際に小さい把持対象物を第１指部の第２リンクと第２指部と第１指部の第１リンクとの３点で安定して把持した状態を示す説明図である。 実施例１の変形例におけるロボットハンドの第１指部の構造を第１掌部および指先方向と平行な位置から見た断面図である。 実施例２におけるロボットハンドの第１指部の構造を第１掌部および指先方向と平行な位置から見た断面図である。 同じくロボットハンドにより把持対象物を把持する場合の動作の手順を示すフローチャート図である。 実施例３におけるロボットハンドの第１指部の構造を第１掌部および指先方向と平行な位置から見た断面図である。 実施例４におけるロボットハンドの第１指部の構造を第１掌部および指先方向と平行な位置から見た断面図である。 同じくロボットハンドにより把持対象物を把持する場合の動作の手順を示すフローチャート図である。 同じくロボットハンドにより小さい形状の把持対象物を把持する場合の動作の手順を示すフローチャート図である。 実施例５におけるロボットハンドの第１指部の構造を第１掌部および指先方向と平行な位置から見た断面図である。 同じくロボットハンドにより把持対象物を把持する場合の動作の手順を示すフローチャート図である。 実施例６におけるロボットハンドの第１指部の構造を第１掌部および指先方向と平行な位置から見た断面図である。 実施例７におけるロボットハンドの第１指部の構造を第１掌部および指先方向と平行な位置から見た断面図である。 従来例に係わるマニピュレータの構造を斜め方向から見た斜視図である。 同じくマニピュレータにより把持対象物を把持した状態を示す説明図である。 その他の従来例に係わるマニピュレータの構造を上方から見た平面図である。

符号の説明

Ｌ１ 第１リンク
Ｌ２ 第２リンク
Ｌ３ 第３リンク
２３ａ 第１関節部分（第１関節）
２３ｂ 第２関節部分（他の関節）
２３ｃ 第３関節部分（他の関節）
２４ 高分子アクチュエータ
Ｐ１ 第１プーリ（プーリ）
Ｐ２ 第２プーリ（プーリ）
Ｐ３ 第３プーリ（プーリ）
Ｙ１ 締め込みワイヤ（ワイヤ）
Ｙ２ 緩めワイヤ（ワイヤ）
Ｍ１ 第１ＤＣモータ（モータ）
Ｍ２ 第２ＤＣモータ（モータ）
３１ 第１感圧センサ（感圧センサ）
３２ 第２感圧センサ（感圧センサ）
４１ 第１テンションセンサ（第１張力センサ）
４２ 第２テンションセンサ（第２張力センサ）
５１ 形状記憶ワイヤ
６１ 第１感圧センサ（感圧センサ）
６２ 第２感圧センサ（感圧センサ）
７１ 第１テンションセンサ（第１張力センサ）
８１ 高分子アクチュエータ

Claims (7)

1. 複数のリンクを互いに回動可能に関節部分にて連結し、各関節部分には相隣なるリンク同士を回転自在に支持するプーリが備えられた多関節マニピュレータにおいて、
   先端のリンクを次のリンクに対し回動させる第１関節の駆動源には、先端のリンクと次のリンクとの間に連結された状態で電圧を印加することによって先端のリンクを駆動させるように伸縮する高分子アクチュエータが用いられている一方、
   他の関節の駆動源には、この関節に設けられたプーリに連結されたワイヤと、そのワイヤを駆動させるように接続されたモータとが用いられている
   ことを特徴とする多関節マニピュレータ。
2. 上記請求項１記載の多関節マニピュレータにおいて、
   先端のリンクおよびその次のリンクの指腹部には、感圧センサが設けられていることを特徴とする多関節マニピュレータ。
3. 上記請求項１記載の多関節マニピュレータにおいて、
   第１関節の駆動源は、先端のリンクと次のリンクとの間の張力を測定する第１張力センサを備えている一方、
   他の関節の駆動源は、プーリとモータとの間のワイヤの張力を測定する第２張力センサを備えていることを特徴とする多関節マニピュレータ。
4. 複数のリンクを互いに回動可能に関節部分にて連結し、各関節部分には相隣なるリンク同士を回転自在に支持するプーリが備えられた多関節マニピュレータにおいて、
   先端のリンクを次のリンクに対し回動させる第１関節の駆動源には、先端のリンクと次のリンクとの間に連結された状態で電圧を印加することによって先端のリンクを駆動させるように伸縮する形状記憶ワイヤが用いられている一方、
   他の関節の駆動源には、この関節に設けられたプーリに連結されたワイヤと、そのワイヤを駆動させるように接続されたモータとが用いられている
   ことを特徴とする多関節マニピュレータ。
5. 請求項４記載の多関節マニピュレータにおいて、
   先端のリンクおよびその次のリンクの指腹部には、感圧センサが設けられていることを特徴とする多関節マニピュレータ。
6. 上記請求項４記載の多関節マニピュレータにおいて、
   第１関節の駆動源は、先端のリンクと次のリンクとの間の張力を測定する第１張力センサを備えている一方、
   他の関節の駆動源は、プーリとモータとの間のワイヤの張力を測定する第２張力センサを備えていることを特徴とする多関節マニピュレータ。
7. 請求項１もしくは４記載の多関節マニピュレータにおいて、
   第１関節以外の関節の駆動源には、上記第１関節以外の関節に設けられたプーリに連結されたワイヤと、そのワイヤを駆動させるように接続された高分子アクチュエータもしくは形状記憶ワイヤとが用いられている
   ことを特徴とする多関節マニピュレータ。

Images