JP2006062019A - Robot hand - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多関節マニピュレータ、多本指ハンド、及びグリッパ等のロボットハンドに関し、より詳しくは関節の回転角度を検出するポテンショメータを有するロボットハンドに関する。 The present invention relates to a robot hand such as a multi-joint manipulator, a multi-finger hand, and a gripper, and more particularly to a robot hand having a potentiometer that detects a rotation angle of a joint.
近年、ロボティクス分野においては様々な研究が進められている。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。 In recent years, various studies have been conducted in the field of robotics. With respect to robot hands that have been developed as industrial manipulators, new technologies for mounting on humanoid robots are being developed.
この種のロボットハンドでは、指に相当するマニピュレータの関節に複数の信号経路を通す必要がある。最も簡単な方法としては、関節に複数の導線を通すという方法があるが、導線が関節周辺のワイヤーやギヤ等の他の部材と干渉したり、関節の回転の繰り返しに伴い、導線が繰り返し屈曲されて金属疲労により断線するという問題がある。 In this type of robot hand, it is necessary to pass a plurality of signal paths through the joint of a manipulator corresponding to a finger. The simplest method is to pass multiple wires through the joint, but the wires repeatedly bend as the wires interfere with other members such as wires and gears around the joint, and the joint rotates repeatedly. There is a problem of disconnection due to metal fatigue.
このため、例えば特許文献1では、ロボット本体とアームとの間に、アームに追従動作するリンク機構を設け、このリンク機構を中空状に形成し、このリンク機構内側に電源線や信号線等を通して、電源線や信号線等が周辺の部品や部材と干渉すること防止している。
For this reason, in
また、特許文献2では、関節の軸周りにスリップリングを設けて、このスリップリングに導電ブラシを接触させることにより関節経由の信号経路を形成したり、関節の軸周りにロータリートランスを設け、このロータリートランスにより関節経由の信号経路を形成し、導線を用いない様にしている。
しかしながら、特許文献1では、電源線や信号線等が周辺の部品や部材と干渉すること防止することができても、リンク機構の動作に伴い、リンク機構内側の電源線や信号線等が繰り返し屈曲されるので、電源線や信号線等が金属疲労により断線するという問題を解決することができない。
However, in
更に、ロボットハンドの指に相当するマニピュレータに適用する場合は、マニピュレータに追従動作するリンク機構を設ける必要があり、ロボットハンドの大型化と複雑化を招く。 Furthermore, when applied to a manipulator corresponding to a finger of a robot hand, it is necessary to provide a link mechanism that follows the manipulator, resulting in an increase in size and complexity of the robot hand.
また、特許文献2では、関節の軸周りにスリップリングや導電ブラシ、あるいはロータリートランスを設けるので、関節の大型化を避けることができず、ロボットハンドの指に相当するマニピュレータに適用することはできない。仮に、適用することができたとしても、ロボットハンドそのものが大型化してしまい、人間の手作業を代行することが不可能になる。
Further, in
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、関節周辺のワイヤーやギヤ等の他の部材と干渉したり、関節の回転の繰り返しに伴う金属疲労により断線することがなく、また大型化を招かずに、複数の信号経路を関節経由で形成することが可能なロボットハンドを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and does not interfere with other members such as wires and gears around the joint, and does not break due to metal fatigue caused by repeated joint rotation. Another object of the present invention is to provide a robot hand capable of forming a plurality of signal paths via joints without causing an increase in size.
上記課題を解決するために、本発明は、関節の回転角度を検出するポテンショメータを該関節に設け、ポテンショメータにより検出された回転角度に基づいて関節の回転制御を行うロボットハンドにおいて、ポテンショメータは、関節の軸周りに回転する回転部と、関節の軸周りに固定された固定部とを備え、回転部及び固定部は、関節の回転及び停止にかかわらず、回転部側の電極と固定部側の電極間での相互接触を維持する複数組の電極を有し、少なくとも1組の電極をポテンショメータの信号経路とは異なる他の信号経路に介在させて、他の信号経路を関節経由で形成している。 In order to solve the above problems, the present invention provides a potentiometer that detects a rotation angle of a joint in the joint, and controls the rotation of the joint based on the rotation angle detected by the potentiometer. A rotating part that rotates around the axis of the joint, and a fixed part that is fixed around the axis of the joint. A plurality of sets of electrodes that maintain mutual contact between the electrodes are provided, and at least one set of electrodes is interposed in another signal path different from the signal path of the potentiometer to form another signal path via the joint. Yes.
また、本発明においては、相互接触を維持する回転部側の電極と固定部側の電極の一方が関節の軸を中心とする環状のものであり、他方が該環状の電極に摺接している。 Further, in the present invention, one of the rotating portion side electrode and the fixed portion side electrode that maintains mutual contact is an annular one centering on the joint axis, and the other is in sliding contact with the annular electrode. .
更に、本発明においては、ポテンショメータの信号経路に、相互接触を維持する回転部側の電極と固定部側の電極を介在させることにより、この信号経路を関節経由で形成している。 Further, in the present invention, the signal path is formed via the joint by interposing the electrode on the rotating part side and the electrode on the fixed part side maintaining the mutual contact in the signal path of the potentiometer.
また、本発明においては、回転部と共に回転する関節の軸に、回転部側の各電極に接触するそれぞれの端子を設けている。 Moreover, in this invention, each terminal which contacts each electrode by the side of a rotation part is provided in the axis | shaft of the joint which rotates with a rotation part.
この様な本発明によれば、回転部及び固定部に、関節の回転及び停止にかかわらず、回転部側の電極と固定部側の電極間での相互接触を維持する複数組の電極を設けており、少なくとも1組の電極をポテンショメータの信号経路とは異なる他の信号経路に介在させて、他の信号経路を関節経由で形成している。従って、導線を関節に通さなくても、信号経路を関節経由で形成することができ、導線が関節周辺のワイヤーやギヤ等の他の部材と干渉したり、導線が金属疲労により断線するという様な事態が生じることはない。また、ポテンショメータの回転部及び固定部を利用するので、関節部が大型化することはなく、ロボットハンドが大型化することもない。 According to the present invention, a plurality of sets of electrodes that maintain mutual contact between the rotating portion side electrode and the fixing portion side electrode are provided on the rotating portion and the fixed portion regardless of the rotation and stop of the joint. The other signal path is formed through the joint by interposing at least one set of electrodes in another signal path different from the signal path of the potentiometer. Therefore, the signal path can be formed via the joint without passing the lead through the joint, and the lead may interfere with other members such as wires and gears around the joint, or the lead may be broken due to metal fatigue. Nothing will happen. Further, since the rotating part and the fixed part of the potentiometer are used, the joint part does not increase in size and the robot hand does not increase in size.
通常、ロボットハンドの制御においては、関節の回転角度を検出することが必須要件であることから、既存のポテンショメータを利用すれば良く、このためにロボットハンドの大型化を回避するだけではなく、部品点数及びコストの増大を抑えることもできる。 Usually, in the control of a robot hand, it is essential to detect the rotation angle of the joint. Therefore, it is only necessary to use an existing potentiometer. An increase in the number of points and cost can also be suppressed.
回転部側の電極と固定部側の電極間での相互接触を維持するには、例えば一方の電極を関節の軸を中心とする環状のものとし、他方の電極を該環状の電極に摺接させれば良い。 In order to maintain mutual contact between the electrode on the rotating part side and the electrode on the fixed part side, for example, one electrode is formed in an annular shape around the axis of the joint, and the other electrode is slidably contacted with the annular electrode. You can do it.
また、本発明によれば、ポテンショメータの信号経路に相互接触を維持する回転部側の電極と固定部側の電極を介在させることにより、ポテンショメータの信号経路を関節経由で形成しても良い。これにより、ポテンショメータの信号経路と他の信号経路を部分的に共通化することができ、信号経路の簡単化及びメンテナンス性の向上等を図ることができる。共通化される信号経路としては、接地用の経路や電圧供給用の経路等がある。 Further, according to the present invention, the potentiometer signal path may be formed via a joint by interposing the rotating part side electrode and the fixed part side electrode maintaining mutual contact in the signal path of the potentiometer. As a result, the signal path of the potentiometer can be partially shared with other signal paths, and the signal path can be simplified and the maintainability can be improved. Common signal paths include a ground path and a voltage supply path.
更に、本発明によれば、回転部と共に回転する関節の軸に、回転部側の各電極に接触するそれぞれの端子を設けている。この場合は、関節の軸と回転部を組み合わせると、軸の各端子が回転部側の各電極に接触し、該各端子が回転部側の各電極を通じてそれぞれの信号経路に接続される。このため、組み立て工程の簡略化、及びメンテナンス性の向上等を図ることができる。 Further, according to the present invention, the respective terminals that contact the respective electrodes on the rotating unit side are provided on the shaft of the joint that rotates together with the rotating unit. In this case, when the joint shaft and the rotating portion are combined, each terminal of the shaft contacts each electrode on the rotating portion side, and each terminal is connected to each signal path through each electrode on the rotating portion side. For this reason, simplification of an assembly process, improvement of maintainability, etc. can be aimed at.
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明のロボットハンドの実施例1における1本の指を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing one finger in Example 1 of the robot hand of the present invention.
この指1は、中空の各指胴部2、3、及び中空の指先部4を有しており、関節5に対応する軸5aにより指胴部2を手の平のフレーム(図示せず)に対して回転自在に支持し、
関節6に対応する軸6aにより指胴部3を指胴部2に対して回転自在に支持し、関節7に対応する軸7aにより指先部4を指胴部3に対して回転自在に支持している。
The
The
尚、図1においては、後で述べる各軸のアイドラープーリやワイヤー等を省略している。 In FIG. 1, idler pulleys, wires, and the like of the respective axes described later are omitted.
図2は、手の平のフレーム上の各モータ11、12、13、各指胴部2、3、及び指先部4等を部分的に破断して示す断面図である。図2に示す様に手の平のフレームには、関節5に対応する軸5aを支持するための一対の支持片10aを設けている。軸5aには、該軸5aと共に回転する従動プーリ14を接続固定し、各アイドラープーリ15、16を該軸5a並びに従動プーリ14に対して回転自在に支持している。また、軸5aは、ポテンショメータ17の検出軸でもある。従動プーリ14には、指胴部2の連結片2aを接続固定しているので、指胴部2が関節5周りで従動プーリ14と共に回転する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
また、指胴部2の先端側で関節6に対応する軸6aを支持している。軸6aには、該軸6aと共に回転する従動プーリ18を接続固定し、アイドラープーリ19を該軸6a並びに従動プーリ18に対して回転自在に支持している。また、軸6aは、ポテンショメータ21の検出軸でもある。従動プーリ18には、指胴部3の連結片3aを接続固定しているので、指胴部3が関節6周りで従動プーリ18と共に回転する。
In addition, a
更に、指胴部3の先端側で関節7対応する軸7aを支持している。軸7aには、該軸7aと共に回転する従動プーリ22を接続固定している。軸6aは、ポテンショメータ23の検出軸でもある。従動プーリ22には、指先部4の連結片4aを接続固定しているので、指先部4が関節7周りで従動プーリ22と共に回転する。
Further, a
図3は、手の平のフレーム上の各モータ11、12、13、及び指胴部2等を示す側面図である。図1及び図3に示す様にモータ11の出力軸のモータプーリ24と軸5aの従動プーリ14には、2本のワイヤー25を張架している。
FIG. 3 is a side view showing the
図4は、張架された状態の各ワイヤー25の形状を示す斜視図である。図4に示す様に各ワイヤー25は、各プーリ24、14間で交差されて張架され、それらの一端P1をモータプーリ24に固定され、それらの他端P2を従動プーリ14に固定されている。
FIG. 4 is a perspective view showing the shape of each
モータ11の出力軸が回転すると、モータプーリ24が回転し、このモータプーリ24の回転が各ワイヤー25を介して従動プーリ14に伝達され、従動プーリ14が軸5a及び連結片2aと共に回転し、指胴部2が関節5周りで回転する。このとき、ポテンショメータ17は、関節5の軸5aの回転角度を検出する。このポテンショメータ17により検出された軸5aの回転角度が目標値となる様にモータ11により関節5を回転させる。
When the output shaft of the
図5は、フレーム上の各モータ11、12、13、及び各指胴部2、3等を部分的に破断して示す側面図である。図1及び図5に示す様にモータ12出力軸のモータプーリ26と、軸5aのアイドラープーリ15と、軸6aの従動プーリ18とには、2本のワイヤー27を張架しており、各ワイヤー27を中空の指胴部2に通している。
FIG. 5 is a side view showing the
図6は、張架された状態の各ワイヤー27の形状を示す斜視図である。図6に示す様に各ワイヤー27は、各プーリ26、15間で交差され、各プーリ15、18間でも交差されて張架され、それらの一端P1をモータプーリ26に固定され、それらの他端P2を従動プーリ18に固定されている。
FIG. 6 is a perspective view showing the shape of each
モータ12の出力軸が回転すると、モータプーリ26が回転し、このモータプーリ26の回転が各ワイヤー27を介してアイドラープーリ15及び従動プーリ18に伝達され、アイドラープーリ15が空転し、従動プーリ18が軸6a及び連結片3aと共に回転し、指胴部3が関節6周りで回転する。このとき、ポテンショメータ21は、関節6の軸6aの回転角度を検出する。このポテンショメータ21により検出された軸6aの回転角度が目標値となる様にモータ12により関節6を回転させる。
When the output shaft of the
図7は、フレーム上の各モータ11、12、13、各指胴部2、3、及び指先部4等を部分的に破断して示す側面図である。図1及び図7に示す様にモータ13出力軸のモータプーリ28と、軸5aのアイドラープーリ16と、軸6aのアイドラープーリ19と、軸7aの従動プーリ22とには、2本のワイヤー29を張架しており、各ワイヤー29を中空の各指胴部2、3に通している。
FIG. 7 is a side view showing the
図8は、張架された状態の各ワイヤー29の形状を示す斜視図である。図8に示す様に各ワイヤー29は、各プーリ28、16間で交差され、各プーリ16、19間、各プーリ19、22間でもそれぞれ交差されて張架され、それらの一端P1をモータプーリ28に固定され、それらの他端P2を従動プーリ22に固定されている。
FIG. 8 is a perspective view showing the shape of each
モータ13の出力軸が回転すると、モータプーリ28が回転し、このモータプーリ28の回転が各ワイヤー29を介してアイドラープーリ16、アイドラープーリ19、及び従動プーリ22に伝達され、各アイドラープーリ16、19が空転し、従動プーリ22が軸7a及び連結片4aと共に回転し、指先部4が関節7周りで回転する。このとき、ポテンショメータ23は、関節7の軸7aの回転角度を検出する。このポテンショメータ23より検出された軸7aの回転角度が目標値となる様にモータ13により関節7を回転させる。
When the output shaft of the
図9は、指1の制御システムを概略的に示すブロック図である。演算処理部31は、指1の各関節5、6、7の回転目標角度を設定し、これらの回転目標角度を駆動制御部32に指示する。駆動制御部32は、各ポテンショメータ17、21、23より検出された各関節5、6、7の軸5a、6a、7aの回転角度、及び各エンコーダ35により検出された各モータ11、12、13の回転数等に基づいて、各関節5、6、7の軸5a、6a、7aの回転角度が各関節5、6、7の回転目標角度となる様に各モータ11、12、13を駆動制御する。これにより、指1が屈伸動作する。
FIG. 9 is a block diagram schematically showing a control system for the
また、センサ情報取得部33は、指先部4周りに設けられた感圧センサ36の検出出力を収集して演算処理部31に通知する。演算処理部31は、感圧センサ36の検出出力に基づいて、各関節5、6、7の回転目標角度を修正して駆動制御部32に指示する。例えば、指1により対象物が把持されるときには、この把持力に対応する感圧センサ36の検出出力に応じて、各関節5、6、7の回転目標角度を修正し、ロボットハンドの把持力を調節する。
In addition, the sensor
更に、演算処理部31は、指1の制御に際し、この制御に必要な各種情報を記録部34に対して読み書きする。
Furthermore, the
尚、通常、ロボットハンドは、複数本の指1を有する。これらの指1は、それぞれ制御されて屈伸動作し、対象物を持ったり離したりする。
In general, the robot hand has a plurality of
さて、この様な構成のロボットハンドにおいては、例えば演算処理部31、駆動制御部32、センサ情報取得部33、及び記録部34等を手の平のフレーム側に設けている。このため、ポテンショメータの信号経路や感圧センサの信号経路等を手の平のフレームへと導かねばならず、このために該各信号経路等を指1の関節経由で形成する必要がある。
In the robot hand having such a configuration, for example, the
そこで、本実施例では、感圧センサの信号経路をポテンショメータを通じて形成している。例えば、図10に示す様に指先部4に設けられた感圧センサ(図示せず)の信号線37を関節7のポテンショメータ23で中継接続し、この信号線37を手の平のフレーム側へと導いている。
Therefore, in this embodiment, the signal path of the pressure sensor is formed through a potentiometer. For example, as shown in FIG. 10, a
尚、ポテンショメータ23から手の平のフレーム側へは、感圧センサの信号線37だけではなく、ポテンショメータ23そのものの信号線38も導かれている。
Not only the
次に、ポテンショメータ23の構成を詳しく説明する。図11は、ポテンショメータ23を示す斜視図である。図11に示す様にポテンショメータ23は、指胴部3の内壁面に固定される固定部41と、関節7の軸7aを嵌合支持する回転部42とを備えている。
Next, the configuration of the
固定部41と回転部42に関節7の軸7aを共に通し、固定部41を指胴部3の内壁面に固定し、回転部42を関節7の軸7aに嵌合支持している。このため、先に述べた様にモータプーリ28が回転し、従動プーリ22が軸7a及び連結片4aと共に回転し、指先部4が関節7周りで回転すると、回転部42も軸7a及び連結片4aと共に回転する。また、固定部41は回転しない。このとき、関節7周りの指先部4の回転角度は、固定部41に対する回転部42の回転角度に等しい。ポテンショメータ23では、固定部41に対する回転部42の回転角度を関節7周りの指先部4の回転角度として検出する。
The
図12は、固定部41を示す斜視図である。また、図13(a)は、固定部41の表面を示す平面図である。図12及び図13(a)に示す様に固定部41は、平板状であって、その略半分を半円状に形成され、その略中央に孔41aを有し、その直線状の一端に8個の端子43a〜43hを設けたものである。固定部41の孔41aには、関節7の軸7aを回転自在に通す。
FIG. 12 is a perspective view showing the fixing
固定部41表面には、孔41aを中心とする同心状の6本の環状導電パターン44a〜44fを形成し、更に外側に円弧状抵抗パターン45を形成している。
Six concentric
また、固定部41は、多層基板構造を有しており、そのうちの1層に図13(b)に示す様な3本の配線パターン46a〜46cを形成している。2本の配線パターン46a、46cは、それぞれのスルーホール47a、47cを通じて円弧状抵抗パターン45両端に接続され、円弧状抵抗パターン45両端と2個の端子43a、43c間を接続している。また、1本の配線パターン46bは、スルーホール47bを通じて環状導電パターン44aに接続され、環状導電パターン44aと端子43b間を接続している。
The fixing
更に、固定部41の多層基板構造の他の1層に図13(c)に示す様な5本の配線パターン46d〜46hを形成している。5本の配線パターン46d〜46hは、各スルーホール47d〜47hを通じて各環状導電パターン44b〜44fに接続され、各環状導電パターン44b〜44fと各端子43d〜43h間をそれぞれ接続している。
Further, five
尚、図13(b)、(c)においては、各環状導電パターン44a〜44f及び円弧状抵抗パターン45を透視して示し、各配線パターン46a〜46hとの位置関係を分かり易くしている。また、固定部41の裏面は、図13(d)に示す様に平坦になっており、指胴部3の内壁面に当接される。
In FIGS. 13B and 13C, the annular
図14(a)、(b)は、回転部42の表面及び裏面をそれぞれ示す斜視図である。また、図15(a)は、回転部42の表面を示す平面図である。図14(a)、(b)及び図15(a)に示す様に回転部42は、円板状であって、その中央に嵌合部51を有し、嵌合部51の近傍に5個の端子52a〜52eを設けたものである。嵌合部51の孔51aには、関節7の軸7aを通して嵌合支持する。具体的には、嵌合部51の孔51aの縁を部分的に直線状に形成すると共に、この孔51aと略同じ断面形状に関節7の軸7aを形成し、関節7の軸7aを嵌合部51の孔51aに嵌合させて固定する。
14A and 14B are perspective views showing the front surface and the back surface of the rotating
また、回転部42は、多層基板構造を有しており、そのうちの1層に図15(b)に示す様な6本の配線パターン53a〜53fを形成している。更に、回転部42の裏面には、図15(c)に示す様な7個の接触ピン54a〜54gを設けている。配線パターン53aは、回転部42に沿う略環状のものであり、各スルーホール55a、55bを通じて2個の接触ピン54a、54bに接続され、該各接触ピン54a、54b間を接続している。他の各配線パターン53b〜53fは、各スルーホール55c〜55gを通じてそれぞれの接触ピン54c〜54gに接続され、各接触ピン54c〜54gと各端子52a〜52e間を接続している。
Further, the rotating
尚、図13(b)、(c)においては、回転部42に重ね合わせられた固定部41の各環状導電パターン44a〜44f及び円弧状抵抗パターン45を透視して示し、各接触ピン54a〜54gとの位置関係を分かり易くしている。
13B and 13C, the annular
図15(c)から明らかな様に回転部42裏面において、該回転部42中心から各接触ピン54a〜54gまでのそれぞれの距離が固定部41表面の各環状導電パターン44a〜44f及び円弧状抵抗パターン45の半径に等しくされている。また、固定部41及び回転部42いずれの中心にも関節7の軸7aが通り、固定部41表面に回転部42裏面を重ね合わせている。このため、固定部41に対する回転部42の回転角度にかかわらず、回転部42裏面の各接触ピン54a〜54gが固定部41表面の各環状導電パターン44a〜44f及び円弧状抵抗パターン45にそれぞれ接触する。
As apparent from FIG. 15 (c), on the back surface of the
ただし、円弧状抵抗パターン45には欠落箇所があるので、この欠落箇所では円弧状抵抗パターン45に接触ピン54aが接触することはない。
However, since there is a missing portion in the arc-shaped
図16は、回転部42裏面の各接触ピン54a〜54gと固定部41表面の各環状導電パターン44a〜44f及び円弧状抵抗パターン45との接触により形成される回路を示している。
FIG. 16 shows a circuit formed by contact of the contact pins 54 a to 54 g on the back surface of the rotating
図16において、回転部42裏面の2個の各接触ピン54a、54bは、固定部41表面の円弧状抵抗パターン45及び環状導電パターン44aにそれぞれ接触し、配線パターン53aを通じて相互接続されている。そして、回転部42裏面の接触ピン54aは、配線パターン53a、接触ピン54b、固定部41表面の環状導電パターン44a、及び配線パターン46bを通じて、固定部41の端子43bに接続されている。更に、固定部41の各端子43a、43cは、環状導電パターン44a両端に接続されている。
In FIG. 16, the two
ここで、指先部4が関節7周りで回転すると、関節7の軸7aが回転し、回転部42も回転する。このとき、回転部42裏面の接触ピン54aが固定部41表面の円弧状抵抗パターン45に摺接しつつ回転移動するので、回転部42裏面の接触ピン54aと円弧状抵抗パターン45両端との間のそれぞれの抵抗値が変化する。従って、これらの抵抗値は、関節7周りの指先部4の回転角度に対応する。
Here, when the
また、図16から明らかな様に回転部42裏面の接触ピン54aと円弧状抵抗パターン45両端は、固定部41の各端子43a、43b、43cに接続されている。従って、固定部41の各端子43a、43b間の抵抗値及び各端子43b、43c間の抵抗値は、回転部42裏面の接触ピン54aと円弧状抵抗パターン45両端との間のそれぞれの抵抗値であり、関節7周りの指先部4の回転角度に対応する。
Further, as apparent from FIG. 16, both ends of the
このため、固定部41の各端子43a、43b、43cをポテンショメータ23の信号線38に接続し、この信号線38を手の平のフレーム側の駆動制御部32に導いて接続すれば、駆動制御部32は、固定部41の各端子43a、43b、43c及び信号線38を通じて、関節7周りの指先部4の回転角度を判定することができる。例えば、信号線38を通じて、端子43aに一定電圧を印加すると共に、端子43cを接地しておき、各端子43b、43c間の電圧変化に基づいて、関節7周りの指先部4の回転角度を判定する。
For this reason, if each terminal 43a, 43b, 43c of the fixing | fixed
また、図16において、回転部42裏面の5個の各接触ピン54c〜54gは、固定部41表面の各環状導電パターン44b〜44fにそれぞれ接触している。そして、回転部42裏面の各端子52a〜52eは、各配線パターン53b〜53f、各接触ピン54c〜54g、固定部41表面の各環状導電パターン44b〜44f、及び各配線パターン46d〜46hを通じて、固定部41の各端子43d〜43hにそれぞれ接続されている。
Further, in FIG. 16, the five
ここで、図17に示す様に指先部4が関節7周りで回転し、回転部42が回転しても、回転部42裏面の各接触ピン54c〜54gが固定部41表面の各環状導電パターン44b〜44fに摺接しつつ回転移動するので、各接触ピン54c〜54gと各環状導電パターン44b〜44f間の接触が維持される。
Here, as shown in FIG. 17, even when the
このため、指先部4の感圧センサの信号線37を回転部42裏面の各端子52a〜52eに接続し、指先部4の関節7から手の平のフレーム側へと導かれる信号線37を固定部41の各端子43d〜43hに接続すれば、この信号線37をポテンショメータ23で中継接続して手の平のフレーム側の演算処理部31へと導くことができる。演算処理部31は、感圧センサの検出出力に基づいて、各関節5、6、7の回転目標角度を修正して駆動制御部32に指示する。
For this reason, the
この様に本実施例では、指先部4の感圧センサの信号線37を関節7のポテンショメータ23で中継接続し、この信号線37を手の平のフレーム側へと導いている。このため、関節7周りの指先部4の回転に際し、信号線37が関節7周辺のワイヤーやプーリに干渉することはなく、また信号線37が屈曲することもなく、金属疲労による信号線37の断線が生じる虞もない。
As described above, in this embodiment, the
また、ポテンショメータ23の固定部41及び回転部42を利用して、各信号線を関節7で中継接続しているので、関節7が大型化することはなく、ロボットハンドが大型化することもない。
Moreover, since each signal line is relay-connected by the joint 7 using the fixed
尚、他の各関節5、6においても、それぞれのポテンショメータ17、21としてポテンショメータ23と同様の構成のものを適用することにより、それぞれのポテンショメータ17、21で信号線を中継接続することができる。ただし、ポテンショメータ21では、感圧センサの信号線37及びポテンショメータ23の信号線38を中継接続する必要があり、またポテンショメータ17では、感圧センサの信号線37、ポテンショメータ23の信号線38、及びポテンショメータ21の信号線を中継接続する必要があるため、ポテンショメータ21の環状導電パターンや接触ピンの個数をポテンショメータ23よりも多くし、ポテンショメータ17の環状導電パターンや接触ピンの個数をポテンショメータ21よりも多くする必要がある。
In each of the
また、固定部41の各端子43a〜43hと回転部42の各端子52a〜52e間の接続を変更しても構わない。例えば、図18に示す様に固定部41の各端子43a、43cを各端子43g、43hに共通接続した上で、各端子43a、43cを各環状導電パターン及び各接触ピン等を通じて回転部42裏面の各端子52d、52eに接続しても良い。この場合は、先に述べた様に端子43aに一定電圧を印加すると共に、端子43bを接地すると、この接地電位に対する一定電圧(例えば3.3Vや5V)を、回転部42裏面の各端子52d、52eに接続された信号線を通じて他のポテンショメータ、感知センサ、及びマイクロコンピュータ等に供給することができる。すなわち、複数のポテンショメータ、感知センサ、及びマイクロコンピュータ間で、電圧供給線を共有化することができる。このため、配線の簡略化、メンテナンス性の向上等を図ることができる。
Moreover, you may change the connection between each terminal 43a-43h of the fixing | fixed
図19(a)、(b)は、本発明のロボットハンドの実施例2における指の関節の回転角度を検出するポテンショメータを示す平面図及び断面図である。また、図20は、本実施例のポテンショメータを示す斜視図である。 FIGS. 19A and 19B are a plan view and a cross-sectional view showing a potentiometer for detecting the rotation angle of the finger joint in the robot hand according to the second embodiment of the present invention. FIG. 20 is a perspective view showing the potentiometer of the present embodiment.
本実施例のポテンショメータ61では、図11に示すポテンショメータ23の回転部42の代わりに、回転部62を適用している。また、図11に示すポテンショメータ23と同様の固定部41を適用し、回転部62と固定部41を組み合わせている。
In the
図21は、回転部62の表面を示す斜視図である。図21に示す様に回転部62は、円板状であって、その中央に嵌合部63を有し、嵌合部63の孔63a内周壁に5個の端子64a〜64eを設けたものである。嵌合部63の孔63aには、後述する関節7の軸7Aを通して嵌合支持する。
FIG. 21 is a perspective view showing the surface of the rotating
回転部62は、多層基板構造を有しており、そのうちの1層に図22(a)に示す様な6本の配線パターン65a〜65fを形成している。更に、回転部62の裏面には、図22(b)に示す様な7個の接触ピン66a〜66gを設けている。配線パターン65aは、回転部62に沿う略環状のものであり、各スルーホール67a、67bを通じて2個の接触ピン66a、66bに接続され、該各接触ピン66a、66b間を接続している。他の各配線パターン65b〜65fは、各スルーホール67c〜67gを通じてそれぞれの接触ピン66c〜66gに接続され、各接触ピン66c〜66gと各端子64a〜64e間を接続している。
The
尚、図22(b)においては、回転部62に重ね合わせられた固定部41の各環状導電パターン44a〜44f及び円弧状抵抗パターン45を透視して示し、各接触ピン66a〜66gとの位置関係を分かり易くしている。
In FIG. 22B, the annular
図23(a)、(b)、及び(c)は、関節7の軸7Aを示す平面図、側面図、及び斜視図である。図23(a)、(b)、(c)に示す様に関節7の軸7Aの外周には、5個のL字型端子71a〜71eを並設している。各L字型端子71a〜71eは、それぞれの接触部72a〜72eと、それぞれの接続部73a〜73eとを有する。軸7aは、嵌合部63の孔63aと略同じ断面形状であり、その円周面に各L字型端子71a〜71eの接触部72a〜72eを固定支持し、その円周面から各L字型端子71a〜71eの接続部73a〜73eを突出させている。
FIGS. 23A, 23 </ b> B, and 23 </ b> C are a plan view, a side view, and a perspective view showing the
この様な関節7の軸7Aを回転部62の嵌合部63の孔63aに嵌合させると、軸7A側の各L字型端子71a〜71eの接触部72a〜72eが嵌合部63の孔63a内周壁の各端子64a〜64eに接触して、各L字型端子71a〜71eと各端子64a〜64eとが導通する。
When the
このため、図24に示す様に指先部4の感圧センサの信号線37を関節7の軸7A側の各L字型端子71a〜71eの接続部73a〜73eに接続しておけば、関節7の軸7Aを回転部62の嵌合部63の孔63aに嵌合させると同時に、指先部4の感圧センサの信号線37を各L字型端子71a〜71eを通じて回転部42の各端子52a〜52eに接続することができ、組み立て作業の簡単化及びメンテナンスの向上等を図ることができる。
Therefore, if the
本実施例のポテンショメータ61においても、図11に示すポテンショメータ23と同様に、固定部41に対する回転部62の回転角度にかかわらず、回転部62裏面の各接触ピン66a〜66gが固定部41表面の各環状導電パターン44a〜44f及び円弧状抵抗パターン45にそれぞれ摺接し、図16と同様の回路を形成する。
Also in the
このため、図24に示す様に固定部41の各端子43a、43b、43cをポテンショメータ61の信号線38に接続し、この信号線38を手の平のフレーム側の駆動制御部32に導いて接続すれば、駆動制御部32は、固定部41の各端子43a、43b、43c及び信号線38を通じて、関節7周りの指先部4の回転角度を判定することができる。
For this reason, as shown in FIG. 24, each terminal 43a, 43b, 43c of the fixed
また、指先部4の感圧センサの信号線37を各L字型端子71a〜71eを通じて回転部62の各端子52a〜52eに接続し、指先部4の関節7から手の平のフレーム側へと導かれる信号線37を固定部41の各端子43d〜43hに接続すれば、この信号線37をポテンショメータ61で中継接続して手の平のフレーム側の演算処理部31へと導くことができる。演算処理部31は、感圧センサの検出出力に基づいて、各関節5、6の回転目標角度を修正して駆動制御部32に指示する。
The
この様に本実施例では、関節7の軸7Aを回転部62の嵌合部63の孔63aに嵌合させるだけで、指先部4の感圧センサの信号線37を回転部42の各端子52a〜52eに接続することができ、組み立て作業の簡単化及びメンテナンスの向上等を図ることができる。
As described above, in this embodiment, the
尚、関節7の軸7Aの代わりに、図25に示す様な軸7Bを適用しても良い。この軸7Bは、各L字型端子71a〜71eの接触部72a〜72eと接続部73a〜73eを離間させ、各接触部72a〜72eと各接続部73a〜73eをそれぞれの短絡部74a〜74eを通じて接続し、各短絡部74a〜74eを軸7Bに埋設したものである。これにより、ポテンショメータ61から軸方向に離間した箇所で、各接続部73a〜73eと指先部4の感圧センサの信号線37間の接続を行うことができる。
Instead of the
また、他の各関節5、6においても、それぞれのポテンショメータ17、21としてポテンショメータ61と同様の構成のものを適用することにより、それぞれのポテンショメータ17、21で信号線を中継接続することができる。ただし、ポテンショメータ21の環状導電パターンや接触ピンの個数をポテンショメータ61よりも多くし、ポテンショメータ17の環状導電パターンや接触ピンの個数をポテンショメータ21よりも多くする必要がある。
Further, in each of the
また、固定部41の各端子43a〜43hと回転部42の各端子52a〜52e間の接続を変更して、図17に示す様な回路を形成しても良い。この場合も、先に述べた様に端子43aの一定電圧及び端子43bの接地電位を、回転部42裏面の各端子52f、52gに接続された信号線を通じて他のポテンショメータ、感知センサ、及びマイクロコンピュータ等に供給することができる。このため、配線の簡略化、メンテナンス性の向上等を図ることができる。
Further, the circuit as shown in FIG. 17 may be formed by changing the connection between the
尚、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、本発明は、ロボットハンドの指の関節ばかりでなく、アームの関節等にも適用することができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified. For example, the present invention can be applied not only to a finger joint of a robot hand but also to an arm joint or the like.
1 指
2、3 指胴部
4 指先部
5、6、7 関節
5a、6a、7a 軸
17、21、23、61 ポテンショメータ
41 固定部
42 回転部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ポテンショメータは、関節の軸周りに回転する回転部と、関節の軸周りに固定された固定部とを備え、
回転部及び固定部は、関節の回転及び停止にかかわらず、回転部側の電極と固定部側の電極間での相互接触を維持する複数組の電極を有し、
少なくとも1組の電極をポテンショメータの信号経路とは異なる他の信号経路に介在させて、他の信号経路を関節経由で形成したことを特徴とするロボットハンド。 In a robot hand that provides a potentiometer for detecting a rotation angle of a joint in the joint and performs rotation control of the joint based on the rotation angle detected by the potentiometer.
The potentiometer includes a rotating part that rotates around the axis of the joint, and a fixed part that is fixed around the axis of the joint.
The rotating part and the fixed part have a plurality of sets of electrodes that maintain mutual contact between the electrode on the rotating part side and the electrode on the fixed part side regardless of rotation and stop of the joint,
A robot hand characterized in that at least one set of electrodes is interposed in another signal path different from the signal path of the potentiometer, and the other signal path is formed via a joint.
2. The robot hand according to claim 1, wherein each of the terminals that come into contact with each electrode on the rotating part side is provided on an axis of a joint that rotates together with the rotating part.
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