JP2013240863A - ロボットハンド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが低く、外見美観なハンド装置の提供。
【解決手段】ベース２と、該ベース２に取り付けられている３つの指ユニット２とを備え、各指ユニット３はそれぞれベース２に取り付けられている指根手段３１と、指根手段３１に回動可能に取り付けられている第１の指節３２と、指根手段３１と第１の指節３２との間に取り付けられている第１の付勢手段３５と、第２の指節３３に回動可能に取り付けられている指先手段３４と、第２の指節３３と指先手段３４との間に取り付けられている第２の付勢手段３５とを有し、更に、第１の作動手段４ａ及び第２の作動手段４ｂと、各指ユニット３にそれぞれ対応する３つの連動手段５とを備えているロボットハンド装置を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明はロボットハンドに関し、特に、指の姿勢を変えられるロボットハンド装置に関する。

台湾特許公開２０１１３４５３２号説明書に記載されたロボットハンド装置は、ベースと、掌部と、該掌部に取り付けられている親指ユニット及び他の４つの指ユニットと、該親指ユニット及び各指ユニットを制御する５つの連動紐と、該連動紐を制御する３つ旋動手段と、該各旋動手段を駆動する３つの駆動モータと、によって構成されている。前記３つの駆動モータにおいて、１つは、連動紐を介して前記親指ユニットを制御し、もう１つは、連動紐を介して人差し指及び中指に対応する指ユニットを制御し、そして最後の１つは、連動紐を介して薬指及び小指に対応する指ユニットを制御する。（各連動紐は、各指ユニットの指先と対応する旋動手段とを繋ぐものであり、２つの指ユニットは一つの旋動手段と対応し制御されている。）

台湾特許公開２０１１３４５３２号明細書

しかし、上述のロボットハンド装置は、駆動モータで指ユニットに強い握力が具わっており工場の生産線によく使われる機械であるが、展示場用のものとしては、大げさであまり適さない。従って、本発明は、駆動モータの代わりに簡単なものが使われ、製造コストが低く、そして外見も美観を具えたハンド装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、ベースと、該ベースに取り付けられている３つの指ユニットとを備えているロボットハンド装置であって、各前記指ユニットはそれぞれ前記ベースに取り付けられている指根手段と、前記指根手段に回動可能に取り付けられている指腹手段と、前記指根手段と前記指腹手段との間に取り付けられている第１の付勢手段と、前記指腹手段に回動可能に取り付けられている指先手段と、前記指腹手段と前記指先手段との間に取り付けられている第２の付勢手段と、を有しており、更に、第１の作動手段及び第２の作動手段と、各前記指ユニットにそれぞれ対応する３つの連動手段とを備えており、各前記作動手段は、それぞれ前記ベースに固定されている電磁本体部と、前記電磁本体部が作動されると前記電磁本体部に対して移動することができる可動部とを有するように構成されており、更に、１つの前記連動手段は、一端が前記第１の作動手段の前記可動部に固定され、他端が対応している前記指ユニットの前記指先手段に固定されており、他の２つの前記連動手段は、いずれも一端が前記第２の作動手段の前記可動部に固定され、他端が対応している前記指ユニットの前記指先手段に固定されていることを特徴とするロボットハンド装置を提供する。

上記構成により、本発明のロボットハンド装置は、２つの作動手段と、指先手段から各指節の通過孔を通過する連動紐と、付勢手段とを利用し、指ユニットが容易に折り曲がり、また、伸張することができる。

本発明の実施形態におけるベースユニットのカバーが取り除かれてロボットハンド装置の内部構造が示されている斜視図である。 本発明の実施形態における指ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態における指ユニットの湾曲状態の斜視図である 本発明の実施形態における指ユニットの伸張状態の斜視図である。 本発明の実施形態におけるロボットハンドがジャンケンの「グー」の手を表現する状態の斜視図である。 本発明の実施形態におけるロボットハンドがジャンケンの「チョキ」の手を表現する状態の斜視図である。 本発明の実施形態におけるロボットハンドがジャンケンの「パー」の手を表現する状態の斜視図である。

以下では各図面を参照しながら、本発明のロボットハンド装置を用いる方法について詳しく説明する。

図１に示されているように、該ロボットハンド装置は、ベース２と、該ベース２に取り付けられている５つの指ユニット３と、各指ユニット３を制御する第１と第２の作動手段４ａ、４ｂと、各指ユニット３と第１と第２の作動手段４ａ、４ｂとをそれぞれ繋いでいる連動手段５と、を備えている。

ベース２は、設置座２１と、該設置座２１と接続されている掌部手段２２と、該設置座２１と掌部手段２２を包んでいるカバー２３（図５、図６、図７参照）と、を有している。

掌部手段２２は、設置座２１に固定されており、且つ、５つの指ユニット３はそれぞれ該掌部手段２２の一面に固定されている。

各指ユニット３は、それぞれ掌部手段２２に固定されている指根手段３１と、指根手段３１に回動可能に枢支されている指腹手段（３２及び３３参照）と、指腹手段に回動可能に枢支されている指先手段３４と、によって構成されている。

この実施形態において、人差し指から小指までに対応する４つの指ユニット３をより人間の指の構造に近づけるため、各指腹手段をそれぞれ第１の指節３２と第２の指節３３とを連続的に有するように形成しているので、第１の指節３２は指根手段３１に回動可能に枢支されており、第２の指節３３は第１指節３２に回動可能に枢支されており、そして指先手段３４は第２の指節３３に回動可能に枢支されている。

図２に示されているように、指ユニット３の曲げ状態をより自然にするため、本発明では指根手段３１、第１の指節３２、第２の指節３３、そして指先手段３４とがそれぞれ回動可能に枢支されている端部に斜面を設けて回動の幅を確保している。即ち、図示のように第１の指節３２の指根手段３１に臨む端部に斜面３２１が形成されており、そして指根手段３１の第１の指節３２に臨む端部に当接面３１１が形成されている。指根手段３１が有する当接面３１１と第１の指節３２が有する斜面３２１は互いに対応し、指ユニット３が曲がった状態では斜面３２１が当接面３１１に当接し、そして指ユニット３が曲がった状態から伸張すると、斜面３２１は当接面３１１から離間する。

第２の指節３３の第１の指節３２に臨む端部に斜面３３１が形成されており、そして第１の指節３２の第２の指節３３に臨む端部に当接面３２２が形成されている。第１の指節３２が有する当接面３２２と第２の指節３３が有する斜面３３１は互いに対応し、指ユニット３が曲がった状態では斜面３３１が当接面３２２に当接し、そして指ユニット３が曲がった状態から伸張すると、斜面３３１は当接面３２２から離間する。

指先手段３４の第２の指節３３に臨む端部に斜面３４１が形成されており、そして第２の指節３３の指先手段３４に臨む端部に当接面３３２が形成されている。第２の指節３３が有する当接面３３２と指先手段３４が有する斜面３４１は互いに対応し、指ユニット３が曲がった状態では斜面３４１が当接面３３２に当接し、そして指ユニット３が曲がった状態から伸張すると、斜面３４１は当接面３３２から離間する。

また、本発明において、第１の指節３２の指根手段３１に対する枢支／回動と、第２の指節３３の第１指節３２に対する枢支／回動と、指先手段３４の第２の指節３３に対する枢支／回動とは、すべて掌部手段２２の一側への往復回動のみが可能になるように構成されている。即ち、各指ユニット３の折り曲げや伸張は、人体の指関節のように手の平側（掌部手段２２の一側）への折り曲げのみが可能で、手の甲側への折り曲げが不可能になるように構成されている。

また、この実施形態では、付勢手段３５としてスプリングと心棒が使用されており、例えば、第２の指節３３と指先手段３４とにそれぞれ心棒により貫通されている枢支孔が形成されており、更に、スプリングは、指先手段３４が第２の指節３３に対して真っ直ぐ伸張する付勢力を指先手段３４及び第２の指節３３に与えるように取り付けられている。

各指ユニット３は本実施形態において、指根手段３１と第１の指節３２との間に取り付けられている第１の付勢手段３５と、第２の指節３３と指先手段３４との間に取り付けられている第２の付勢手段３５と、第１の指節３２と第２の指節３３との間に取り付けられている第３の付勢手段３５と、をそれぞれ備えている。

各指ユニット３にそれぞれ対応している連動手段５は、連動紐５１と固定ブロック５２と有しており、連動手段５の固定ブロック５２を指先手段３４内に設置するため、指先手段３４は上部と下部とを含んでおり、下部には中空部３４０と中空部３４０の第２の指節３３に臨む通過孔とが形成され、また連動手段５の固定ブロック５２が固定されており、上部に形成された４つの係止突起が下部に形成された対応の係止溝に嵌め込まれることで上部と下部とが固定されている。一方、第１の指節３２と第２の指節３３と指根手段３１とにはそれぞれ連動紐５１が通過する通過孔が開設されており、各通過孔は第１の指節３２と第２の指節３３と指根手段３１とがそれぞれ有する斜面または当接面の前記一側（各指ユニット３の動きからみて手の平に対応する側）に寄る位置に開口している。従って連動紐５１及び固定ブロック５２を引く動作により、対応する指ユニット３を曲げることができる。（図３参照）

第１と第２の作動手段４ａ、４ｂは、それぞれ前記ベースに固定されている電磁本体部４１と、電磁本体部４１が稼動されると電磁本体部４１に対して移動することができる可動部４２とを有するように構成されており、本発明において作動手段４としては、電磁弁を使用している。

図１に示されているように、第１の作動手段４ａは、連動紐５１を介して親指、薬指及び小指に対応する指ユニット３を制御し、第２の作動手段４ｂは、連動紐５１を介して人差し指と中指に対応する指ユニット３を制御する。

各連動紐５１は図３及び図４に示されているように、一端が対応する指ユニット３の指先手段３４内に形成された中空部３４０配置されている固定ブロック５２に取り付けられ、他端が対応している第１の作動手段４ａまたは第２の作動手段４ｂの可動部４２に取り付けられているので、電磁本体部４１の稼動で可動部４２が電磁本体部４１に吸引されて電磁本体部４１側へ移動すると、連動紐５１は可動部４２によって引っ張られると共に、指先手段３４に配置されている固定ブロック５２及び指先手段３４も連動紐５１により牽引され、各付勢手段３５による付勢力に対抗して指ユニット３全体が手の平側へと折り曲がるように作動する。一方、電磁本体部４１の稼動が解除されると、図４に示されているように、可動部４２は重力によって下方へ落ち、即ち電磁本体部４１から離れる方向へ移動するようになり、そして指ユニット３は各付勢手段３５による付勢力によって伸張するようになる。

従って、図５に示すように第１の作動手段４ａと第２の作動手段４ｂの電磁本体部４１を一斉に可動させると、各連動紐５１を介して５つの指ユニット３を一斉に手の平側へと折り曲がるように制御して、ロボットハンド装置全体がジャンケンの「グー」の形になる。一方、図６に示すように、第１の作動手段４ａの電磁本体部４１のみを稼動させ、第２の作動手段４ｂの電磁本体部４１が稼動しない場合は、親指、薬指と小指に対応している３つの指ユニット３が手の平側へと折り曲がって、人差し指と中指に対応している指ユニット３が各付勢手段３５による付勢力によって伸張すると、ロボットハンド装置全体がジャンケンの「チョキ」の形となる。更に、図７に示すように、第１の作動手段４ａと第２の作動手段４ｂが共に稼動しない場合では、各付勢手段３５による付勢力によって５つの指ユニット３はいずれも伸張し、ジャンケンの「パー」の形となる。

上記構成により、本発明のロボットハンド装置は、２つの作動手段と、指先手段から各指節の通過孔を通過する連動紐と、付勢手段とを利用し、指ユニットが容易に折り曲がり、また、伸張することができる。これにより、２つの作動手段と簡潔な構成でジャンケンにおける各種の指の姿勢を表現できるロボットハンド装置を提供することができる。

２ ベース
２１ 設置座
２２ 掌部手段２２
２３ カバー
３ 指ユニット
３１ 指根手段
３１１ 指根手段の当接面
３２ 第１の指節
３２１ 第１の指節の斜面
３２２ 第１の指節の当接面
３３ 第２の指節
３３１ 第２の指節の斜面
３３２ 第２の指節の当接面
３４ 指先手段
３４０ 中空部
３４１ 指先手段の斜面
３５ 付勢手段
４ａ 第１の作動手段
４ｂ 第２の作動手段
４１ 電磁本体部
４２ 可動部
５ 連動手段
５１ 連動紐
５２ 固定ブロック

Claims (5)

1. ベースと、
   該ベースに取り付けられている３つの指ユニットとを備えているロボットハンド装置であって、
   各前記指ユニットはそれぞれ前記ベースに取り付けられている指根手段と、前記指根手段に回動可能に取り付けられている指腹手段と、前記指根手段と前記指腹手段との間に取り付けられている第１の付勢手段と、前記指腹手段に回動可能に取り付けられている指先手段と、前記指腹手段と前記指先手段との間に取り付けられている第２の付勢手段と、を有しており、
   更に、第１の作動手段及び第２の作動手段と、各前記指ユニットにそれぞれ対応する３つの連動手段とを備えており、
   各前記作動手段は、それぞれ前記ベースに固定されている電磁本体部と、前記電磁本体部が作動されると前記電磁本体部に対して移動することができる可動部とを有するように構成されており、
   更に、１つの前記連動手段は、一端が前記第１の作動手段の前記可動部に固定され、他端が対応している前記指ユニットの前記指先手段に固定されており、他の２つの前記連動手段は、いずれも一端が前記第２の作動手段の前記可動部に固定され、他端が対応している前記指ユニットの前記指先手段に固定されていることを特徴とするロボットハンド装置。
2. 各前記指腹手段はそれぞれ前記指根手段に回動可能に枢支されている第１の指節と、前記第１の指節に回動可能に枢支されている第２の指節と、該第１の指節と第２の指節との間に取り付けられている第３の付勢手段とを有しており、
   前記第１の付勢手段は前記指根手段と前記第１の指節との間に取り付けられており、
   前記第２の付勢手段は前記第２の指節と前記指先手段との間に取り付けられており、
   更に、各前記指ユニットにおいて、前記第１の指節は前記指根手段に対して所定方向へ回動するように枢支され、前記第２の指節は前記第１の指節に対して前記所定方向へ回動するように枢支され、そして前記指先手段は前記第２の指節に対して前記所定方向へ回動するように枢支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装置。
3. 各前記連動手段は、各前記指ユニットにそれぞれ対応している連動紐及び固定ブロックを有しており、前記固定ブロックは前記指ユニットが有する指先手段内に配置されて、前記連動紐は一端が対応する指ユニットの指先手段内に配置されている固定ブロックに固定され、他端が前記第１の指節と前記第２の指節と前記指根手段とを順番に貫通してから対応の前記作動手段の前記可動部に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド装置。
4. 前記指根手段、前記第１の指節、前記第２の指節、そして前記指先手段とがそれぞれ回動可能に枢支されている部分に、互いに向かい合う斜面と当接面とが設けられ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装置。
5. 各前記指ユニットが有する前記第１の指節と前記第２の指節と前記指根手段とには、前記連動紐が通過する通過孔がそれぞれ開設されており、
   更に前記通過孔は、各前記第１の指節と前記第２の指節と前記指根手段がそれぞれ有する前記斜面または前記当接面の前記同一側に寄る位置に開口していることを特徴とする請求項４に記載のロボットハンド装置。

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