JP2008087105A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】把持又は押圧する物体の表面形状に合わせて追従することで、物体に十分な把持力又は押圧力を付与することを可能とする。
【解決手段】指部１０の第１指部１１に形成された凹所６３の底部に、第１指部１１の軸方向に並んで配されたコイルバネ７７を介して押え部６５を接続する。押え部６５が物体２００に把持力又は押圧力を付与する場合、押え部６５が物体２００の形状に追従できるように、指腹部６５と第１指部１１との間には、隙間を設ける。
【選択図】 図７

Description

本発明はロボットハンドに関する。

ロボットハンドに用いられる指関節機構としては、例えば、特許文献１が挙げられる。
特許文献１の指関節機構１０００は、図１２に示すように、手掌分割部１００４と、この手掌分割部１００４側から順に第１関節１００６、第２関節１００８を介して連結されている第１指部材１０１０及び第２指部材１０１２と、第１関節１００６近くの手掌分割部１００４に固定されている第１リンク軸１０１４と、第２関節１００８近くの第２指部材１０１２に回転自在に連結されている第２リンク軸１０１６と、第１及び第２リンク軸１０１４，１０１６に両端部が回転自在に連結されている連動リンク１０１８と、第１及び第２リンク軸１０１４，１０１６を連結するコイルスプリング１０２６と、第１関節１００６回りに第１指部材１０１２を回動させる駆動部１０２０を備えている。そして、第２リンク軸１０１６の一端部が、連動リンク１０１８の他端側に形成した長孔形状のリンク孔１０１８ｂに挿入され、リンク孔１０１８ｂの長手方向に移動自在に、かつ、回転自在に配置されている。この構成では、例えば、物体の把持等を行う場合、図１３に示すように、力Ｆが第２指部材１０１２に作用すると、第２リンク軸１０１６がリンク孔１０１８ｂの長手方向にスライド移動することで、連動リンク１０１８と連動することなく第２指部材１０１２が力Ｆに従って図の反時計回りに回動する。これにより、第２指部材１０１２は、物体の形状に追従させることができる。また、コイルスプリング１０２６の弾性力により、第２指部材１０１２には、力Ｆに対して反対方向のモーメントが作用する。これにより、物体を把持するのに十分な押圧力や把持力を付与することができる。

特開２００３−２２０５８９号

現在、ロボットの急速な開発が進み、ロボットには多種多様な動作が要求されている。これに伴い、ロボットハンドにも、複雑な形状の物体を把持する等、これまでになかった高度な要求がなされている。ロボットハンドが複雑な形状の物体や小さな形状の物体を把持するためには、ロボットハンドの指部材は、把持する物体が落下しないように複雑な形状の物体や小さな物体にも所定の押圧力や把持力を作用させる必要がある。上述した特許文献１の指関節機構１０００では、第２指部材１０１２を第１指部材１０１０に対して第２関節１００８の反時計回りに回動させることのみで物体の形状に追従させる。したがって、物体形状が複雑化、小型化すると、物体形状を追従するだけの自由度が十分でない。また、第２指部材１０１２全体が回動するだけなので、物体が複雑化、小型化すると、物体形状に正確に追従することができない。この結果、複雑な形状の物体や小さな形状の物体を把持しようとしても、その物体に充分な押圧力や把持力を作用させることができない。

本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、把持又は押圧する物体の表面形状に合わせて追従することで、物体に十分な把持力又は押圧力を付与することができるロボットハンドを提案することである。

上記課題を解決するために、本発明のロボットハンドは、物体を把持又は押圧するロボットハンドである。このロボットハンドは、手の平部材と、その手の平部材に設けられた関節と、その関節に回動自在に連結された指部材と、関節に配置され指部材を手の平部材に対して回動させる駆動部と、指部材の指腹の位置に配置された押え部材と、指部材と押え部材を接続し、押え部材に外力が付与されると、その外力に従って弾性変形することで押え部材の指部材に対する位置及び傾きを変化させ、押え部材への外力が開放されると、その形状が復元することで押え部材を指部材に対して初期位置に戻す弾性部材を有していることを特徴とする。
このロボットハンドでは、物体と接触する部位（すなわち、指腹の位置）に取り付けられた押え部材が、指部材に弾性部材を介して接続されている。この弾性部材は、押え部材に外力が付与されると、その外力に従って弾性変形することで押え部材の指部材に対する位置及び傾きを変化させる。したがって、ロボットハンドが物体を把持又は押圧するために物体に押圧力を作用させると、押え部材は物体からの反力を受けて、独立して物体の形状に追従する。すなわち、押え部材に物体からの反力が作用すると、この反力が弾性部材に作用し、弾性部材を変形させる。これにより、押え部材は、指部材と独立して物体の形状に追従する。押え部材は指部材と比べて小さな部材であるため、物体の形状が複雑化、小型化しても、押え部材は物体の形状に好適に追従し、物体と十分な接触面積を得ることができる。したがって、ロボットハンドは、物体に十分な把持力又は押圧力を付与することができる。また、押え部材から物体が離れると、押え部材に作用している反力がなくなり、弾性部材は元の形状に復元する。これにより、押え部材が物体に押圧力を加えていないときは、押え部材は指部材に対して所定の位置に位置することができる。

上述したロボットハンドでは、指部材の指腹の位置に凹所が形成されており、押え部材は、その一部が凹所から突出するように凹所に収容されており、弾性部材は、凹所の底面と押え部材の裏面とを接続している。そして、少なくとも押え部材の裏面、手の平側側面及び手先側側面と、これらと対向する凹所の各面との間には隙間が形成されていることが好ましい。この構成によれば、押え部材と凹所の間に隙間を形成することで、押え部材は隙間が形成された方向に傾動することができる。また、押え部材が凹所の内側の面と接触すると、押え部材はそれ以上には傾動することができない。したがって、使用用途に応じて押え部材と凹所の間の隙間を形成する方向を調整することで、押え部材の傾動方向を調整することができ、また、押え部材と凹所の各面との隙間の大きさを調整することより、押え部の傾動範囲を調整することができる。

上述したロボットハンドでは、押え部材を物体と接触する側に配された回転体と、その回転体を回転自在に保持するホルダで構成してもよい。このロボットハンドでは、物体を回転体で把持又は押圧するため、物体を把持又は押圧しながら、物体の表面をスライドすることができる（把持又は押圧する位置を変えることができる）。このとき、物体の表面が一様な平面でなくても、弾性部材が物体の形状に応じて変形するため、押え部は物体の形状に好適に追従することができる。したがって、ロボットハンドは、物体に十分な把持力又は押圧力を付与しながら物体の表面をスライドすることができる。

また、回転体は、関節の回動軸と直交する面内（指部材の駆動方向を含む面内）に配置されている回転軸を有していてもよい。この構成では、回転軸によって回転体の回転方向が特定される。したがって、ロボットハンドは、回転軸に対して垂直方向にのみ物体表面をスライドすることができる。

本発明は、指部材が手の平部に対して回動可能に取付けられたロボットハンド以外にも適用することができる。すなわち、本発明の他のロボットハンドは、ハンド本体と、ハンド本体に取付けられた第１指と、ハンド本体に取付けられた第２指と、を有しており、第２指を第１指に対して移動させることで、第１指と第２指との間で物体を把持するロボットハンドである。このロボットハンドは、第１指と第２指の少なくとも一方は、指部材と、第２指を第１指に対して移動させる駆動部と、第１指と第２指によって物体を把持したときにその物体と接触する位置に配置された押え部材と、指部材と押え部材を接続し、押え部材に外力が付与されると、その外力に従って弾性変形することで押え部材の指部材に対する位置及び傾きを変化させ、押え部材への外力が開放されると、その形状が復元することで押え部材を指部材に対して初期位置に戻す弾性部材を有することを特徴とする。
このロボットハンドでも、押え部材が指部材と独立して物体の形状に追従する。そのため、押え部材と物体との間に十分な接触面積が得られ、ロボットハンドは、物体に十分な把持力又は押圧力を付与することができる。

下記の実施例に記載の技術の主要な特徴について列記する。
（形態１） 第１のロボットハンドは、関節を介して接続された２以上の指部材を有する複数の指部と、各指部の一端が取付けられる手の平部と、を有する。各指部の少なくとも先端の指部材は、指腹の位置に凹所が形成されている。指部材の凹所には押え部材が収容され、指部材と押え部材は弾性部材によって接続されている。凹所の押え部材と対向する面のうち、少なくとも指部材の延伸方向の両側面及び底面と、これらと対向する押え部材の各面との間には隙間が設けられており、弾性部材は、凹所と押え部材との間に形成された隙間に配されている。
（形態２） 第２のロボットハンドは、ハンド本体と、ハンド本体に取付けられた第１指部材と、ハンド本体に取付けられた第２指部材と、を有しており、第２指部材を第１指部材に対して移動させることで、第１指部材と第２指部材との間で物体を把持する。第１指部材と第２指部材の少なくとも一方には、第１指部材と第２指部材によって物体を把持したときにその物体と接触する部位に凹所が形成されている。その指部材の凹所には押え部材が収容され、指部材と押え部材は弾性部材によって接続されている。凹所の押え部材と対向する面のうち、少なくとも指部材の延伸方向の両側面及び底面と、こられと対向する押え部材の各面との間には隙間が設けられており、弾性部材は、凹所と押え部材との間に形成された隙間に配されている。

本発明を具現化した実施例に係るロボットハンドを図面に基づいて説明する。図１は、本実施例の第１のロボットハンド１００を掌側から見た図である。ロボットハンド１００は、ロボット本体（図示省略）とアーム（図示省略）を介して接続されている。ロボットハンド１００は、手の平部１１０と、３つの関節を有する４本の指部１０と、２つの関節を有する１本の親指部８０を備えている。指部１０は、手の平部１１０の上端縁（図１で示す上端縁）に形成された挿入孔１１２に挿入されている。また、親指部８０は、手の平部１１０に形成せれた挿入孔１１４（掌側の図１に示す最右の指部１０の下側に形成されている）に挿入されている。

図２は指部１０の斜視図であり、図３は指部１０の側面図である。指部１０は、手の平部１１０の挿入孔１１２に挿入され、手の平部１１０に固定される固定指部１７と、固定指部１７の指先側の端（図２で示す上端）に、固定指部１７に対して回動可能に取付けられた第３指部１５と、第３指部１５の指先側の端に回動可能に取付けられた第２指部１３と、第２指部１３の指先側の端に回動可能に取付けられた第１指部１１を備えている。

固定指部１７は、所定の間隔を開けて平行に配された２枚の平板状の固定板１７ａ，１７ｂを有している。固定板１７ａ，１７ｂ間にはモータ１９が配置されている。モータ１９には、指先に向かって延びる回転軸２１が回転可能に取付けられている。モータ１９は、図示省略した電源からの電力供給により駆動する。モータ１９の駆動は、図示省略したコントローラにより制御されている。回転軸２１は、モータ１９の駆動により回転する。回転軸２１の指先側の端は、第４ベベルギア２３の中心に嵌合している。第４ベベルギア２３は円錐台形状で、指先に向かって細くなるように配置されている。第４ベベルギア２３の側面には、一定間隔でギア歯（図示省略）が一巡して形成されている。

固定板１７ａには、第１支軸２５の一端が固定されている。支軸２５は、固定板１７ａから固定板１７ｂに向かって垂直に伸びており、その先端は固定板１７ａ、１７ｂの略中間の位置に達している。支軸２５の先端には、リンク軸２７の一端が回動自在に取付けられている。固定板１７ａの指先側の端部には、支軸２５と所定の距離離間した位置に、固定板１７ａを厚さ方向に貫通する軸受孔２９が形成されている。また、固定板１７ｂには、固定板１７ａの軸受孔２９と対向する位置に軸受孔２９が形成されている。各軸受孔２９には、第３回動軸３１が回動自在に挿入されている。つまり、第３回動軸３１は、固定板１７ａ，１７ｂにその両端が支持されている。第３回動軸３１の中間部は、第３ベベルギア３３の中心に嵌合している。第３ベベルギア３３は円錐台形状である。第３ベベルギア３３の側面には、第４ベベルギア２３の側面部に形成されたギア歯に対応するギア歯（図示省略）が一巡して形成されている。第３ベベルギア３３は、側面部のギア歯が第４ベベルギア２３のギア歯と螺合している。

第３回動軸３１には、第３指部１５の一端が固定されている。第３指部１５は、中空円筒形状である。第３指部１５の中空部には、第３ベベルギア３３の一部が収容されている。第３指部１５の一端の側面部には、取付孔３７が形成されている。取付孔３７には第３回動軸３１が挿通された状態で固定されている。第３指部１５の他端、即ち、指先側の端部には、第３回動軸３１と平行に配された第２回動軸３５が回動自在に保持されている。第２回動軸３５の両端は、第３指部１５の側面に形成された軸受孔３９に挿入されることで、第３指部１５に回動自在に保持されている。第３指部１５の指先側には、第２指部１３が配されている。第２指部１３は、第３指部１５側の端に凸部４１を有する有底中空円筒形状である。凸部４１は、第３指部１５の指先側の開口部に挿入されている。凸部４１には、取付孔４３が設けられている。取付孔４３には、第２回動軸３５が嵌合している。また、凸部４１には、第２回動軸３５と平行に配された第２支軸４５の一端が固定されている。第２支軸４５の他端にはリンク軸２７の他端が回動自在に取付けられている。

第２指部１３の中空部には、モータ４７が収容されている。モータ４７には、指先に向かって延びる回転軸４９が回転可能に取付けられている。回転軸４９は、モータ４７の駆動により回転する。モータ４７は、図示省略した電源からの電力供給により駆動する。モータ４７の駆動はコントローラ（図示省略）により制御されている。回転軸４９の指先側の端は、第２ベベルギア５１の中心に嵌合している。第２ベベルギア５１は円錐台形状で、指先に向かって細くなるように配置されている。第２ベベルギア５１の側面部には、一定間隔でギア歯（図示省略）が一巡して形成されている。第２指部１３の指先側の端部の側面部には、軸受孔５５を有する２つの支柱５３がそれぞれ対向して突設されている。支柱５３は、支柱５３の軸受孔５５が軸受孔４３と同一の向きになるように配置されている。各支柱５３の軸受孔５５には、第１回動軸５７が回動可能に挿入されている。つまり、第１回動軸５７は、支柱５３に回動可能に支持されている。第１回動軸５７の中間部は、第１ベベルギア５９の中心と嵌合している。第１ベベルギア５９は円錐台形状である。第１ベベルギア５９の側面には、第２ベベルギア５１の側面に形成されたギア歯に対応するギア歯（図示省略）が一巡して形成されている。第１ベベルギア５９は、側面部のギア歯が第２ベベルギア５１のギア歯と螺合している。

第１回動軸５７の両端（即ち、支柱５３の外側に位置する端部）には、第１指部１１の下端側面部が固定されている。図４には図２のIV−IV断面を示している。第１指部１１は、ドーム状の先端部を有する円柱状の指基部６１と、指基部６１に形成された凹部６３に収容された押え部６５を備えている。凹部６３は、指基部６１の指腹側に開口するように形成されている。凹部６３は、第１回動軸５７の軸方向に対して垂直な一対の面と、指基部６１の長手方向に対して垂直な一対の面と、これら４面に対して垂直な面に囲まれている。指基部６１の下端、即ち、第２指基部１３側の端部には、支柱５３の上側の一部及び第１ベベルギア５９の一部が収容されている。指基部６１には、支柱５３の軸受孔５５と対向する位置に、取付孔６７が形成されている。取付孔６７には、第１回動軸５７が挿通された状態で固定されている。

図４に示すように、押え部６５は、断面がコの字状のホルダ６９と、ホルダ６９に回転自在に保持された円柱状の回転体７１で構成されている。回転体７１は、ゴム等の弾性体で作製されている。ホルダ６９は、ホルダ６９の断面開口部が凹部６３の開口部と同一の向きとなるように配されている。また、ホルダ６９の対向する１対の面７３は、指基部６１の軸方向に垂直になるよう配されている。回転体７１には、円柱の底面の中心を垂直に貫通する回転軸７５が挿入されている。回転軸７５は、指基部６１の軸方向に平行に配されており、その両端はホルダ６９の対向する１対の面７３に回転自在に保持されている。回転体７１の直径は、ホルダ６９の幅（即ち、図４の面直方向の長さ）よりも小さく、また、一対の面７３の高さ（即ち、図４のＨ）よりも大きい。ホルダ６９の凹部６３の底面と対向する面には、ホルダ６９に垂直となるようにコイルバネ７７の一端が固定されている。コイルバネ７７は、指基部６１の軸方向に間隔を開けて配されている。コイルバネ７７の他端は凹部６３の底面に固定されている。コイルバネ７７が自然長の場合、面７３の凹所６３の開口部側の端は、指基部６１の外周面と同一の面上に位置している。そのため、回転体７１は、ホルダ６９に保持された状態で、凹所６３の開口部から指基部６１の外周面よりも外側にその一部が突出している。

次に、指部１０の駆動について説明する。図５は、第２指部１３と第３指部１５の駆動を説明するための構成概略図である。指部１０が真っ直ぐに延びる状態、即ち、図５（ａ）の状態からモータ１９を駆動させると、回転軸２１が回転する。回転軸２１が回転すると、第４ベベルギア２３が回転する。第４ベベルギア２３が回転すると、第４ベベルギア２３の回転が第３ベベルギア３３に伝達され、第３回動軸３１が回転する。第３回動軸３１が回転すると、第３指部１５が第３回動軸３１を中心に回動する。第３指部１５が回動すると、第３指部１５の回動に連動して第２指部１３も第２回動軸３５を中心に回動する。第２指部１３が回動すると、第２指部１３に取付けられた支軸４５を介してリンク２７が支軸２５を中心に回動する。図５（ｂ）は、図５（ａ）から第３指部１５が第２回動軸３１を中心にθ回動した状態を示している。第３指部１５とリンク２７とは回転中心が異なる。したがって、第３指部１５が回動すると、回動軸３５と支軸４５との相対的な位置関係が変化する。そのため、第２指部１３は、図５（ｂ）に示すように、回動軸３５を中心に回動される。このように、第２指部１３は、第３指部１５と連動して回動する。第１指部１１は、第３指部１５と同様に、モータ４７が駆動すると、回転軸４９、第２ベベルギア５１及び第１ベベルギア５９を介して第１回動軸５７が回動する。第１回動軸５７の回動に伴って、第１指部１１は第１回動軸５７を中心に回動する。

親指部８０は、図６に示すように、固定指部８５と、第２指部８３と第１指部８１とを有する。固定指部８５は、指部１０と同様に、固定板８５ａ，８５ｂが所定の間隔を開けて配置され、その間にモータ８７が配置されている。モータ８７は、図示省略した電源から電力が供給され駆動する。モータ８７の駆動はコントローラ（図示省略）により制御されている。モータ８７には、モータ１９と同様に、モータ８７の駆動で回転する回転軸（共に図示省略）が取付けられている。回転軸の上端には、第４ベベルギア（図示省略）が嵌合している。第２指部８３は、指部１０の第３指部１５と同様に、固定指部８５に、第２回動軸９３を介して回動自在に保持されている。第２回動軸９３には、第３ベベルギア（図示省略）が取付けられており、第４ベベルギアと螺合することで、モータ８７の駆動を、第２回動軸９３に伝達する。第２指部８３には、指部１０の第２指部１３と同様にモータ（図示省略）が収容されており、回転軸、支柱９５、ベベルギア１０１、第１回動軸１０３等を介して第１指部８１を回動させる。第１指部８１は、指部１０の第１指部１１と同様に、指腹側に開口部を有する凹部が形成された指基部８２と、指基部８２の凹部に収容される押え部１０５を有する。押え部１０５は、押え部６５と同一の構成であり、第１指部１１と同様に、指基部８２の凹部の底面にコイルバネ１０７（図７に図示）を介して取付けられている。手の平部１１０には、親指部８０の押え部１０５と、指部１０の押さえ部６５とが対向する向きに取付けられている。

図７は、ロボットハンド１００の指部１０と、親指部８０とで多角形の物体２００を把持している状態を断面で示している。指部１０と親指部８０とで物体２００を把持すると、押え部６５は、物体２００に対して付与した押圧力に対する反力を受ける。この反力により、コイルバネ７７が弾性変形する。これにより、押え部６５は物体２００の形状に追従する。このとき、第１指部１１が物体２００の表面に対して一定の角度でなくても、コイルバネ７７が伸縮することで押え部６５は物体２００の形状に追従することができる。親指部８０の押え部１０５も、押え部６５と同様に物体２００から反力を受け、コイルバネ１０７が弾性変形することで物体２００の形状に追従することができる。これにより、押え部６５，１０５は物体２００と十分な接触面積を得ることができる。そのため、ロボットハンド１００は、物体２００に対して十分な把持力を付与することができる。ロボットハンド１００が物体２００を放すと、コイルバネ７７，１０７の弾性変形が解消され、押え部６５，１０５は元の位置に戻ることができる。この構成では、押え部６５（押え部１０５）が指基部６１（指基部８２）と当接することで、押え部６５（押え部１０５）が第１指部１１（第１指部８１）に対して過度に傾動することを防止することができる。

図８は、第１指部１１が、ヴァイオリン３００の弦３０１を押さえている場合の断面を示している。第１指部１１がヴァイオリンの弦を押さえる前は、図８（ａ）に示すように、押え部６５は、第１指部１１に対して初期状態の位置を維持している。図８（ｂ）に示すように、押え部６５が弦３０１と接触し、さらに、第１指部１１を指板３０３に接近させて指板３０３と当接すると、押え部６５は、指板３０３の形状に追従する。そのため、押え部６５は、第１指部１１と指板３０３との角度によらず弦３０１を指板３０３に押し当てることができる。これにより、弦３０１を振動させることで、所定の音階を正確に奏でることができる。また、回転体７１がゴム等の弾性体で作製されているため、弦楽器の弦を押さえる際に、回転体７１は、弦３０１を挟んで指板３０３と面接触することできる。これにより、回転体７１は、弦３０１を指板３０３に確実に当接させることができる。
また、回転体７１がホルダ６９に対して回転自在であるため、指部１０を、指板３０３に対して弦３０１の軸方向（長手方向）にスライドさせることができる。このとき、押え部６５と凹所６３との間には、スライド方向に隙間が設けられていてもよい。この構成によれば、指部１０のスライドに伴って、押え部６５がスライドの進行方向に対して反対方向に傾動する。これにより、より滑らかに指部１０をスライドさせることができる。また、ホルダ６９の横幅（図１で示す左右方向の幅）は、回転体７１の径より大きいため、押え部６５が横方向（図１で示す左右方向）に揺動しても、その揺動により回転体７１と指基部６１とが接触することを防止することができる。これにより、回転体７１は、指基部６１と接触することなく回転することができる。

上述した実施例の指部１０は、ベベルギア等を用いて伸屈させていた。しかしながら、本発明のロボットハンドに用いられる指部は指部１０のような構成に限定されない。例えば、図９に用いられる指部５００を用いてもよい。指部５００は、手の平部１１０の挿入孔１１２、又は挿入孔１１４に挿入される固定部５０２と、固定部５０２の指先側に接続される第３指部５０４と、第３指部５０４の指先側に接続される第２指部５０６と、第２指部５０６の指先側に接続される第１指部５０８を有する。第３指部５０４は、固定部５０２に、回動軸５１０を介して回動自在に接続している。第２指部５０６は、第３指部５０４に、回動軸５１４を介して回動自在に接続している。また、固定部５０２には、回動軸５１０に隣接してリンク軸５１２の一端５１２ａが回動可能に固定されている。リンク軸５１２の他端５１２ｂは、回動軸５１４に隣接して第２指部５０６に回動可能に取付けられている。回動軸５１０には図示省略したモータが取付けられている。モータの回転により、回動軸５１０が回動すると、第３指部５０４は、固定部５０２に対して、回動軸５１０を中心に回動する。第１指部５０８は、指部１０の第１指部１１と同様の構成を有している。
図１０には、第３指部５０４が固定部５０２に対して９０度回動した状態を示している。第３指部５０４が回動すると、リンク軸５１２は、固定部５０２に固定された一端５１２ａを中心に回動する。このとき、第３指部５０４とリンク軸５１２の回動中心が異なるため、第３指部５０４の指先側、即ち、回動軸５１４と、リンク軸の他端５１２ｂは異なる軌道を描く。これにより、第２指部５０６は、第３指部５０４に対して回動することとなる。
この指部５００を用いても、物体に十分な把持力又は押圧力を付与することができる。また、上述した実施例では、第１指部（指部の先端部）にのみ押え部を設けた。しかしながら、第２指部や第３指部にも第１指部に設けた押え部を設けてもよい。これにより、第２指部や第３指部の押え部が物体の形状に追従し、物体を十分な把持力又は押圧力を付与することができる。

また、ロボットハンドは、上述したロボットハンド１００のような人手型ロボットハンドでなくてもよい。図１１は本発明を具現化した第２のロボットハンド６００を示している。ロボットハンド６００は、ハンド部６０１と、ハンド部６０１にスライド可能に保持された１対の指部６０３とで構成されている。指部６０３は、ハンド部６０１に対してスライド可能となっており、図示省略したモータにより他方の指部６０３に向かってスライドする。指部６０３には、他方の指部６０３と対向する面に、凹所６０５が形成されている。凹所６０５には、指部１０の第１指部１１の指腹部６９と同様の押え部６０７が収容されている。凹所６０５の底部と、その底部と対向する押え部６０７の面とは、図示省略したコイルバネで接続されている。この構成によっても、１対の指部６０３が物体を把持する際、押え部６０７が物体の形状に追従するため、物体を安定して把持することができる。

また、上述した押え部６５に用いた回転体７１は、指部１０の軸方向に平行な回転軸７５を有する円柱状であった。しかしながら、押え部の構成は適宜変更することができる。例えば、回転軸７５の軸方向を変更してもよい。これにより、ロボットハンドの物体に対するスライド方向を変えることができる。
あるいは、回転体を球体としてもよい。かかる場合、球体は球体の直径よりも穴径が小さい開口部を有するホルダ内に収容される。ホルダは指部と弾性部材で接続される。物体を把持又は押圧する際は、ホルダの開口部より突出した球体の部分で物体に触れる。この構成では、回転体の回転方向を特定しないため、ロボットハンドは、物体を把持又は押圧しながら任意の方向にスライドすることができる。
また、押え部は回転体でなくてもよい。押え部の構成は使用用途に応じて適宜変更することができる。さらに、回転体は、ゴム等の弾性体で作製される以外にも、金属やセラミクスなど目的により変更することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、押え部と凹所の底部との接続は、コイルバネ以外にも、板バネや弾性樹脂等、ロボットハンドが把持する物体の特性や、その用途に応じて種々の弾性部材を用いることができる。また、その配置についても任意に変更することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

本実施例のロボットハンドの構成を示す正面図。 同、指部を示す斜視図。 同、指部を示す側面図。 図２のIV−IV断面図。 指部の駆動を示す概略図 本実施例の親指部を示す斜視図。 ロボットハンドが物体を把持した場合の断面図。 指部がヴァイオリンの弦を押さえた場合の断面図。 本実施例のその他の指部を示す側面図。 同上。 本実施例のその他のロボットハンドを示す斜視図。 従来のロボットハンドの構成を示す側面図。 同上。

符号の説明

１０：指部
１１：第１指部
１３：第２指部
１５：第３指部
１７：固定指部
６５：押え部
６９：ホルダ
７１：回転体
７５：回転軸
７７：コイルバネ
８０：親指部
１００：ロボットハンド
１１０：手部
３００：ヴァイオリン
５００：その他の実施例の指部
６００：その他の実施例のロボットハンド

Claims (5)

1. 物体を把持又は押圧するロボットハンドであり、
   手の平部材と、
   その手の平部材に設けられた関節と、
   その関節に回動自在に連結された指部材と、
   関節に配置され指部材を手の平部材に対して回動させる駆動部と、
   指部材の指腹の位置に配置された押え部材と、
   指部材と押え部材を接続し、押え部材に外力が付与されると、その外力に従って弾性変形することで押え部材の指部材に対する位置及び傾きを変化させ、押え部材への外力が開放されると、その形状が復元することで押え部材を指部材に対して初期位置に戻す弾性部材と、
   を有することを特徴とするロボットハンド。
2. 指部材は、指腹の位置に凹所が形成されており、
   押え部材は、その一部が凹所から突出するように凹所に収容されており、
   弾性部材は、凹所の底面と押え部材の裏面とを接続しており、
   少なくとも押え部材の裏面、手の平側側面及び手先側側面と、これらと対向する凹所の各面との間には隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
3. 押え部材は、物体と接触する側に配された回転体と、その回転体を回転自在に保持するホルダと、を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットハンド。
4. 回転体は、関節の回動軸と直交する面内に配置されている回転軸を有していることを特徴とする請求項３に記載のロボットハンド。
5. ハンド本体と、ハンド本体に取付けられた第１指と、ハンド本体に取付けられた第２指と、を有しており、第２指を第１指に対して移動させることで、第１指と第２指との間で物体を把持するロボットハンドであって、
   第１指と第２指の少なくとも一方は、
   指部材と、
   第２指を第１指に対して移動させる駆動部と、
   第１指と第２指によって物体を把持したときにその物体と接触する位置に配置された押え部材と、
   指部材と押え部材を接続し、押え部材に外力が付与されると、その外力に従って弾性変形することで押え部材の指部材に対する位置及び傾きを変化させ、押え部材への外力が開放されると、その形状が復元することで押え部材を指部材に対して初期位置に戻す弾性部材と、
   を有することを特徴とするロボットハンド。

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