JP2014200853A - ロボットハンド及びその動作制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットハンドの体格の小型化を促進する。
【解決手段】開閉動作可能な指１４の関節部１２に跨るようにして、パッド１６が装着されている。圧力調整手段２２によってパッド１６を構成する袋１８の内部が減圧されると、袋１８の容積が減少し、袋１８内部の粒子２０の堆積比率が増大して、粒子２０の相対移動が阻害される。これにより、パッド１６の外観形状が固定される。指１４の任意の開閉状態において袋１８内部を減圧し、パッド１６の外観形状を固定すると、パッド１６が装着された指１４の、関節部１２の回動動作が、形状固定されたパッド１６によって阻止される。その結果として、指１４はその時点での開閉状態に固定される。この状態では、指１４の関節部１２は、ロボットハンド１０に備わる開閉動作機構によって、能動的に回動し得ないこととなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットハンド及びその動作制御方法に関するものである。

今日の製造ラインにおいて、ロボットハンドが広く用いられている。そして、様々な形状の把持対象物を確実に把持することができるように、指に複数の関節を具備する形式のロボットハンドも、種々発案されている（例えば、特許文献１）。
又、ロボットハンドの指の開閉動作機構として、電動モータ等のアクチュエータと、アクチュエータの駆動力を倍力するための減速機とを組み合わせた構造が、広く採用されている。

特開２０１２−１７６４６１号公報

ところで、ロボットを用いて狭小空間における作業を行う場合において、ロボットハンドの体格が大きと、作業に支障が生じることから、ロボットハンドには可能な限りの小型化が望まれている。ロボットハンドの体積の内訳を見ると、アクチュエータと減速機との占める割合が多いことから、ロボットハンドの小型化の要請に応えるためには、アクチュエータ及び減速機を如何に小型化することができるかが重要となる。
又、ロボットハンドの低コスト化の要請からも、ロボットハンドのコスト内訳の中で大きな割合を示す、アクチュエータ及び減速機の小型化・低コスト化が望まれている。

ロボットハンドのアクチュエータ及び減速機の、小型化・低コスト化を図るためには、アクチュエータの低出力化や減速機の減速比を小さくすることが有効である。加えて、ロボットハンドの把持力を確保するために、指の関節部等に、指の駆動機構を構成するアクチュエータ及び減速機とは独立した、電磁ブレーキ等のブレーキ手段を持たせる手法も採用されている。この、ブレーキ手段を備えるロボットハンドの運転方法は、把持対象物を把持する際に、アクチュエータにより瞬時に最大トルクを付与して、一時的に大きな把持力を発生させた後、ブレーキ機能によって、必要な把持力を維持するものである。このように、必要な把持力の維持にブレーキ手段を用いることで、アクチュエータ及び減速機の小型化を図りつつ、ロボットハンドに必要な把持力を確保するものである。
しかしながら、指の関節部等にブレーキ手段を持たせるためには、ブレーキ手段の体格を考慮した搭載スペースを確保する必要があり、ブレーキ手段の採用は、ロボットハンドの小型化を阻害する一因となり得るものである。特に、多自由度のロボットハンドの場合には、関節の数も増加することから、関節毎にブレーキ手段を設けることによる、ロボットハンドの大型化を回避することは困難となる。

又、指の駆動機構とは独立したブレーキ手段を持たせる代わりに、指の駆動機構に、ウオームギヤ、ハイポイドギヤ、台形ねじのような、セルフロック機能を有する減速機を用いる構造例もある。この場合には、把持対象物を把持して十分な把持力を与えた状態で、アクチュエータを停止させることで、減速機のセルフロック機能によって、必要な把持力が維持されることとなる。
ところが、セルフロック機能を有する減速機を用いる手法では、減速機の伝達効率が低いため、必要な把持力を確保するためには、アクチュエータの出力を増大させ、或いは減速比を大きくする必要が生じる。その結果、かえってロボットハンドの大型化を来たすこととなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、狭小空間での作業にも適するように、ロボットハンドの体格の小型化を促進することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）関節部を有して開閉動作可能な指を備えるロボットハンドであって、前記関節部に跨るようにして前記指に装着されたパッドを備え、該パッドが、前記指に沿って延びる袋と該袋内部に密閉される粒子とを含み、かつ、前記袋内部を減圧するための圧力調整手段を備えるロボットハンド（請求項１）。

本項に記載のロボットハンドは、開閉動作可能な指の関節部に跨るようにして装着された、パッドを有するものである。このパッドは、指に沿って延びる袋と、袋内部に密閉される粒子とを含み、袋内部で粒子同士の位置が変化することにより、袋の変形が許容される範囲内で、パッドはその外観形状を自在に変化させるものである。パッドは、正圧時には、外観形状が自在に変化して柔軟に変形することから、指の関節部における回動動作を阻害するような屈曲抵抗は生じない。従って、指の関節部は、ロボットハンドに備わる開閉動作機構によって能動的に回動する。
一方、圧力調整手段によって袋内部が減圧されると、袋の容積が減少して、袋の容積に対する粒子の堆積比率が増大する。そして、袋内で粒子が移動するための空間が失われ、粒子同士の密着度が高まり、粒子間に生じる摩擦力の増大によって粒子の相対移動が阻害される。これにより、粒子を内包する袋の外形形状、すなわちパッドの外観形状が固定されることとなる。

すなわち、指の任意の開閉状態において袋内部を減圧し、パッドの外観形状を固定すると、パッドが装着された指の、関節部の回動動作が、形状固定されたパッドによって阻止され、指はその時点での開閉状態に固定される。この状態では、指の関節部は、ロボットハンドに備わる開閉動作機構によって能動的に回動し得ないこととなる。又、指が外力を受けても、指の関節部は受動的に回動し得ず、指の関節部はロック状態となる。
他方、パッド内部の圧力を雰囲気圧力へと戻す（増圧する）と、袋内の容積が再び増加して、袋の容積に対する粒子の堆積比率が減少する。そして、袋内で粒子が移動するための空間が確保され、粒子同士の密着度が低下し、粒子間に生じる摩擦力が減少して粒子の相対移動が可能となる。このため、袋の変形が許容される範囲内で、パッドの外観形状は再び自在に変化する。よって、パッドの外観形状の固定が解除され、パッドは再び柔軟に変形可能となることから、指の関節部の回動動作が、パッドによって規制されることなく、指は自由に開閉することとなる。

このように、本項に係るロボットハンドは、圧力調整手段によりパッドを構成する袋内部の圧力を調整することのみによって、指の開閉動作に関連する関節部を、回動可能若しくは回動不能に制御するものである。
又、圧力調整手段により、パッドを構成する袋内部を減圧することによって、パッドの外観形状が固定されることから、指の関節部の回動動作を規制又は規制解除する際の応答性を、圧力調整手段により制御される袋内圧力の減圧又は増圧速度に応じて、適宜調整し得るものである。

（２）上記（１）項において、前記パッドが、前記指の開閉動作と関連する複数の関節部に跨るようにして、前記指に装着されているロボットハンド（請求項２）。
本項に記載のロボットハンドは、パッドを構成する袋内部が圧力調整手段によって減圧され、パッドの外観形状が固定されると、指の開閉動作に関連する複数の関節部は、いずれも、形状固定されたパッドによって回動動作が阻止される。そして、ロボットハンドの指は、その時点での開閉状態に固定されることとなる。一方、袋の内部圧力が雰囲気圧力に戻されると、パッドの外観形状は再び自在に変化する。このため、パッドが装着された指の、開閉動作に関連するいずれの関節部の回動動作も、パッドによって規制されることがなく、指は自由に開閉することとなる。このように、圧力調整手段により、パッドを構成する袋内部の圧力を調整することのみによって、指の開閉動作に関連する複数の関節部を、全て同時に、回動可能若しくは回動不能に制御するものである。

（３）上記（２）項において、前記パッドは、前記指の開閉方向内側面に装着されているロボットハンド（請求項３）。
本項に記載のロボットハンドは、パッドが指の開閉方向内側面に装着されていることで、様々な形状の把持対象物に倣ってパッドが変形し、把持対象物に対する指の接触面積を増大させるものとなる。そして、圧力調整手段により、パッドを構成する袋内部の圧力を調整することのみによって、把持対象物に倣ってパッドが変形した状態で、パッドの外観形状が固定される。すなわち、把持対象物に対する指の接触面積が増大した状態を維持しつつ、関節部の回動動作が阻止され、指はその時点での開閉状態に固定されて、把持対象物の把持状態が、より一層安定することとなる。

（４）関節部を有して開閉動作可能な指を備えるロボットハンドの動作制御方法であって、前記指に沿って延びる袋と該袋内部に密閉される粒子とを含み、前記袋内部が減圧されることによって外観形状を固定可能なパッドを、前記指の関節部に跨るようにして装着し、前記指の任意の開閉状態において、前記パッド内部を減圧し、前記パッドの外観形状を固定するロボットハンドの動作制御方法（請求項４）。
（５）上記（４）項において、前記指の開閉動作に関連する複数の関節部に跨るようにして、前記パッドを装着するロボットハンドの動作制御方法（請求項５）。
（６）上記（４）（５）項において、前記パッドを指の開閉方向内側面に装着し、把持対象物を把持した状態で、前記パッド内部を減圧するロボットハンドの動作制御方法（請求項６）。

そして、上記（４）から（６）項記載の、締付工具のロボットハンドの動作制御方法は、上記（１）から（３）項記載のロボットハンドによって実行することが可能なものであり、上記（１）から（３）項記載のロボットハンドと同様の作用が得られるものである。

本発明はこのように構成したので、ロボットハンドの体格の小型化を促進し、狭小空間での作業に適したものとすることが可能となる。

本発明の実施の形態に係るロボットハンドの、指の関節部の回動動作を阻止する仕組みを説明するための図であり、（ａ）は関節部が回動可能な状態を示す模式図、（ｂ）は（ａ）の指及びパッドを示す断面図、（ｃ）は（ａ）の状態において把持対象物を把持したときの指及びパッドを示す断面図、（ｄ）は関節部が回動不能な状態を示す模式図、（ｅ）は（ｄ）の状態において把持対象物を把持したときの指及びパッドを示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るロボットハンドにより、把持対象物を把持する手順を（ａ）〜（ｅ）に示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るロボットハンドの全体構成を、概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るロボットハンドのパッドの構造を模式的に示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は内袋の単体平面図、（ｃ）は外袋の単体平面図である。 図４に示されるパッドがロボットハンドに装着された状態を模式的に示したものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係るロボットハンド１０は、図１（ａ）に示されるように、複数の関節部１２を有して開閉動作可能な指１４を備えるものである。又、指１４の開閉動作に関連する複数の関節部１２に跨るようにして、パッド１６が装着されている。パッド１６は、図１（ｂ）に断面図で示されるように、袋１８と、袋１８の内部に密閉される粒子２０とを含むものであり、袋１８は指１４に沿って延びている。更に、袋１８の内部の圧力を減圧するための、圧力調整手段２２を備えている。

図示の例では、パッド１６は、指１４を軸支するベース部２４を含む、指１４の開閉方向内側面の全体を覆うようにして、一体のパッド１６として構成されている。なお、図示の例では、指１４は一対設けられているが、より多くの指を備えるロボットハンドの場合には、全ての指１４にパッド１６が配置されるように、パッドが採用される。又、パッド１６は、少なくとも、ロボットハンド１０に要求される把持力の確保と、必要な耐久性とを考慮して、その体格が決定されていれば良い。パッド１６を構成する袋１８の構造としては、追って詳述するが、耐摩耗性、耐切創性に優れ、柔軟性を兼ね備える素材からなる外袋と、気密性を備えた弾性素材からなる内袋とを組み合わせたものが用いられる。又、粒子２０には、必要な硬度を備えるセラミックの破砕片等が用いられる。更に、袋１８の内部を減圧するための圧力調整手段２２の構成例についても、後述する。
なお、ロボットハンド１０の指１４の開閉動作機構としては、必要な把持力の確保と、小型化の要請とを考慮して、電動モータ等のアクチュエータと、必要に応じて、アクチュエータの駆動力を倍力するための減速機とを組み合わせた開閉動作機構が採用されている。この開閉動作機構の具体的構成については、特に限定されるものではなく、適切な構造が採用される。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るロボットハンド１０において、指１４を動作させる様子を示している。指１４の動作は、ロボットハンド１０に内蔵された開閉動作機構によって、図中矢印で示されるごとく、複数の関節部１２を自由に回動させることによって行われる。この際、パッド１６の袋１８の内部は、雰囲気圧力と同等の圧力に置かれている。そして、把持対象物Ｗ（図１（ｃ）参照）を把持すると、指１４の開閉方向内側面に装着されたパッド１６は、把持対象物Ｗに当接し、図１（ｂ）に示される状態から、図１（ｃ）に示されるように、把持対象物Ｗの形状に倣って変形する。

この状態において、圧力調整手段２２によって袋１８の内部を減圧すると、図１（ｄ）に示されるように、複数の関節部１２の回動が阻止されることによって、指１４の動作が不能となる。この、袋１８の内部が減圧された状態では、図１（ｅ）に示されるように、指１４の開閉方向内側面に装着されたパッド１６は、把持対象物Ｗの形状に倣って変形した状態を維持したまま、形状固定されている。
なお、図１（ｅ）の状態において、圧力調整手段２２によって袋１８の内部を、雰囲気圧力へと戻す（増圧する）と、再び図１（ｃ）に示される状態へと復帰する。

図２（ａ）〜（ｅ）には、ロボットハンド１０によって、把持対象物Ｗを把持する際の動作手順が示されている。
まず、図２（ａ）は、ロボットハンド１０の指１４を開放状態として、把持対象物Ｗに接近する状態であり、圧力調整手段２２による、パッド１６の袋１８内部の減圧はなされていない。よって、関節部１２はパッド１６によって回動を阻止されておらず、指１４は開閉可能となっている。

続いて、図２（ｂ）には、ロボットハンド１０の指１４を、把持対象物Ｗを把持する位置まで移動させた状態が示されている。この状態で、開閉動作機構により、複数の関節部１２を、図中矢印で示されるごとく回動させることにより、指１４の閉じ動作を開始する。
続いて、図２（ｃ）には、図２（ｂ）の状態から更に指１４の閉じ動作が進行し、把持対象物Ｗ（図１（ｃ）参照）を把持した状態が示されている。この状態では、指１４の開閉方向内側面に装着されたパッド１６が、把持対象物Ｗに当接している。そして、符号Ａで示される、パッド１６と把持対象物Ｗとの当接部分は、図１（ｃ）に示されるのと同様に、把持対象物Ｗの形状に倣って変形する。

続いて、図２（ｄ）には、図２（ｃ）の状態から、圧力調整手段２２によって袋１８の内部を減圧し、複数の関節部１２の回動が阻止された状態が示されている。この時点では、符号Ａで示される、パッド１６と把持対象物Ｗとの当接部分は、図１（ｅ）に示されるのと同様に、把持対象物Ｗの形状に倣って変形した状態を維持したまま、形状固定されている。
そして、図２（ｅ）には、複数の関節部１２の回動が阻止されたロック状態となり、圧力調整手段２２による袋１８の内部の減圧状態が維持されることで、指１４によって必要な把持力を維持して、把持対象物Ｗが把持された状態が示されている。

又、上述のごときロボットハンド１０の開閉動作を可能とするための、ロボットハンド１０の構成例が、図３に示されている。
まず、ロボットハンド１０は、ベース部２４を支持してロボットハンド１０の移動を担うロボット軸２６を備えている。又、ロボット軸２６の動作を制御するロボットコントローラ２８と、ロボットハンド１０の動作状態を、ディスプレー等のインターフェイスに表示する表示部３０とを備えている。更に、ロボットコントローラ２８と連携しながら圧力調整手段２２の動作を制御する、圧力コントローラ３２を備えている。ロボットコントローラ２８、圧力コントローラ３２は、専用又は汎用のコンピュータ等、電子演算器が用いられる。

圧力調整手段２２は、真空ポンプ２２１、真空ポンプ２２１により吸引される空気の圧力を調整する空気圧力調整ユニット２２２、パッド１６の袋１８内部の圧力を切り換えるための電磁バルブ２２３、圧力センサ２２４を備えている。
圧力コントローラ３２には、ロボットインターフェイス３２１、バルブ駆動部３２２、ＣＰＵ３２３、データ記憶部３２４、入力処理部３２５を備えている。これらの各構成要素についても、圧力コントローラ３２のソフトウェア上に、各機能部を構築することが可能である。
そして、ロボットコントローラ２８によって、ロボット軸１６の位置制御、開閉動作機構の開閉動作制御を行うと共に、指１４の開閉動作に連動して、圧力コントローラ３２により圧力調整手段２２を制御し、袋１８の内部の圧力を調整するものである。

又、パッド１６が、全体的な形状を保持しつつ柔軟に変形する、といった相反する要請を満たすための、具体的構成例を、図４、図５を参照しながら以下に説明する。なお、図４、図５は、説明の便宜上、パッド１６、ロボットハンド１４、ベース部２４等を単純化して示したものである。
本発明の実施の形態に係るパッド１６の袋１８には、図４（ａ）に示されるように、内袋１８Ａと、内袋１８Ａを被装する外袋１８Ｂとの二重構造が採用されている。内袋１８Ａは、図４（ｂ）に示されるように、袋部材１８Ａａ、接続口１８Ａｂ等を備えている。袋部材１８Ａａは、弾性及び気密性を有する材料として、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）が用いられている。そして、例えばＮＢＲ製の略長方形のシートを半分に折り返し、折り返した辺以外の三方の各辺部の合わせ面を加硫溶着して、袋状に形成されるものである。又、袋部材１８Ａａの折り返した辺の略中央部には孔部１８Ａｆが形成されており、孔部１８Ａｆに、袋部材１８Ａａの内外を連通するための部材である、接続口１８Ａｂが配設されている。

接続口１８Ａｂは、一対の封止部材１８Ａｄを介して、ナット１８Ａｃを螺合して締結することによって、気密性を確保しつつ孔部１８Ａｆに固定されている。また、接続口１８Ａｂには、真空配管３４が接続されている。そして、内袋１８Ａの袋部材１８Ａａの内部には、粒子２０が充填される。又、真空配管３４の、接続口１８Ａｂを貫通して袋部材１８Ａａに内包される端部には、フィルター１８Ａｅが配設されている。このフィルター１８Ａｅは、内袋１８Ａの袋部材１８Ａａの内部に充填された粒子２０が、接続口１８Ａｂから内袋１８Ａの外部へと漏れ出すことを、防止するものである。
なお、内袋１８Ａの袋部材１８Ａａの素材として、ニトリルゴム（ＮＢＲ）を採用した場合を例示しているが、内袋１８Ａを構成する素材をこれに限定するものではなく、弾性及び気密性を有する素材であれば、作業環境等の条件に合わせて種々の素材を採用し得るものである。

一方、外袋１８Ｂは、図４（ｃ）に示されるように、内袋１８Ａを被装し保護するための部材であり、袋部材１８Ｂａ、係留部１８Ｂｂ等を備えている。
袋部材１８Ｂａは、例えば、耐磨耗性及び耐切創性を有する素材であるアラミド繊維製であり、アラミド繊維製の略長方形の二枚のシート状部材を重ね合わせるとともに、三方の各辺部を縫合して、袋状に形成したものである。袋部材１８Ｂａの内部の大きさは、内袋１８Ａを変位可能に収容することが可能なものである。
また、例えば、袋部材１８Ｂａの縫合していない開放側の辺部近傍において、外袋１８Ｂを指１４等に固定するための部位となる、係留部１８Ｂｂ等が付設されている。本実施形態では、係留部１８Ｂｂとして金属製のハトメを採用する簡易な構成としている。

本実施形態では、上述のように、外袋１８Ｂ（袋部材１８Ｂａ）の素材としてアラミド繊維を採用している。アラミド繊維は、耐磨耗性及び耐切創性に優れた素材であるため、内袋１８Ａに摩耗及び切創が生じることなく、確実に保護することができる。
また、アラミド繊維は、把持対象物Ｗの形状に倣う十分な可撓性を備えているため、外袋１８Ｂ内に収容した内袋１８Ａの形状を、外袋１８Ｂを介して接した把持対象物Ｗの形状に、精度良く倣わせることができる。このため、アラミド繊維は、外袋１８Ｂ（袋部材１８Ｂａ）を形成する素材として好適である。なお、アラミド繊維は、織物や編物、不職布等の任意の形態で使用することができるが、十分な可撓性と耐久性を両立するために、織物の形態で使用されることが好ましい。

又、本実施形態では、外袋１８Ｂの素材としてアラミド繊維を採用した場合を例示しているが、外袋１８Ｂを構成する素材をこれに限定するものではなく、耐磨耗性及び耐切創性に優れ、かつ、把持対象物の形状に倣う十分な可撓性を備えている素材であれば、種々の素材を採用し得る。
そして、図５（ａ）および図５（ｂ）に示されるように、パッド１６は、ロボットハンド１０の指１４又はベース部２４の適切な場所に設けられたボルト３６に対して、外袋１８Ｂの係留部１８Ｂｂを挿通し、ワッシャー３８を介してナット４０を締結して、装着されている。このような構成により、パッド１６の交換を容易としている。

以上のごとく、パッド１６は、図４（ａ）に示すように、外袋１８Ｂに内袋１８Ａを収容して形成する構成となっている。
この構成により、内袋１８Ａが、繰返しの使用によって磨耗したり、あるいは、把持対象物に付着した切粉等によって切創したりすることを、簡易に、かつ、確実に防止することができる。そして、内袋１８Ａの製品寿命を延ばすことができる。
また、パッド１６は、内袋１８Ａと外袋１８Ｂを別体とする構成であり、内袋１８Ａと外袋１８Ｂが互いに相対変位可能であるため、内袋１８Ａの変形が外袋１８Ｂにより引きつられて阻害されることがない。このため、内袋１８Ａは、外袋１８Ｂを介して精度良く把持対象物形状に倣わせることができ、パッド１６を把持対象物Ｗの形状（凹凸部）に精度良く倣わせることができる。

即ち、パッド１６は、あえて内袋１８Ａと外袋１８Ｂを別体とする構成によって、内袋と外袋を一体化した二重構造の袋部材を有する当接部に比して、より堅固な把持状態を実現するものである。
更に、パッド１６は、仮に内袋１８Ａが損傷した場合であっても、内袋１８Ａのみを交換することができ、また、外袋１８Ｂが損傷した場合には、外袋１８Ｂのみを交換することができるため、パッド１６の所定の機能を維持することが容易であり、経済性にも優れたものとなる。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。
すなわち、本発明の実施の形態に係るロボットハンド１０は、開閉動作可能な指１４の関節部１２に跨るようにして装着されたパッド１６が、指１４に沿って延びる袋１８と、袋１８内部に密閉される粒子２０とを含むものである。そして、袋１８の内部で粒子２０同士の位置が変化することにより、袋１８の変形が許容される範囲内で、パッド１６はその外観形状を自在に変化させるものである。そして、圧力調整手段２２によって袋１８の内部が減圧されると、袋１８の容積が減少し、袋１８の容積に対する粒子２０の堆積比率が増大する。そして、袋１８内で粒子２０が移動するための空間が失われ、粒子２９同士の密着度が高まり、粒子２０間に生じる摩擦力の増大によって、粒子２０の相対移動が阻害される。これにより、粒子２０を内包する袋１８の外形形状、すなわちパッド１６の外観形状が固定されることとなる。

そして、指１４の任意の開閉状態において袋１８内部を減圧し、パッド１６の外観形状を固定すると、パッド１６が装着された指１４の、関節部１２の回動動作が、形状固定されたパッド１６によって阻止される。その結果として、指１４はその時点での開閉状態に固定される。この状態では、指１４の関節部１２は、ロボットハンド１０に備わる開閉動作機構によって能動的に回動し得ないこととなる。又、指１４が外力を受けても、指１４の関節部１２は受動的に回動し得ず、指１４の関節部１２はロック状態となる。

他方、パッド１６の内部の圧力を雰囲気圧力へと戻す（増圧する）と、袋１８内の容積が再び増加して、袋１８の容積に対する粒子２０の堆積比率が減少する。そして、袋１８内で粒子２０が移動するための空間が確保され、粒子２０同士の密着度が低下し、粒子２０間に生じる摩擦力が減少して、粒子２０の相対移動が可能となる。このため、袋１８の変形が許容される範囲内で、パッド１６の外観形状は再び自在に変化する。よって、パッド１６の外観形状の固定が解除され、パッド１６は再び柔軟に変形可能となることから、指１４の関節部１２の回動動作が、パッド１６によって規制されることなく、指１４は自由に開閉することとなる。

このように、本発明の実施の形態に係るロボットハンド１０は、圧力調整手段２２によりパッド１６を構成する袋１８内部の圧力を調整することのみによって、指１４の開閉動作に関連する関節部１２を、回動可能若しくは回動不能に制御することが可能なものとなる。
又、圧力調整手段２２により、パッド１６を構成する袋１８の内部を減圧することによって、パッド１６の外観形状が固定されることから、指１４の関節部１２の回動動作を規制又は規制解除する際の応答性を、圧力調整手段２２により制御される袋１８内の圧力の減圧又は増圧速度に応じて、適宜調整することが可能となる。

又、本発明の実施の形態に係るロボットハンド１０は、パッド１６を構成する袋１８の内部が圧力調整手段２２によって減圧され、パッド１６の外観形状が固定されると、指１４の開閉動作に関連する複数の関節部１２は、いずれも、形状固定されたパッド１６によって回動動作が阻止される。そして、ロボットハンド１０の指１４は、その時点での開閉状態に固定されることとなる。一方、袋１８の内部圧力が雰囲気圧力に戻されると、パッド１６の外観形状は再び自在に変化する。このため、パッド１６が装着された指の、開閉動作に関連するいずれの関節部１２の回動動作も、パッド１６によって規制されることがなく、指１４は自由に開閉することとなる。このように、圧力調整手段２２により、パッド１６を構成する袋１８の内部の圧力を調整することのみによって、指１４の開閉動作に関連する複数の関節部１２を、全て同時に、回動可能若しくは回動不能に制御することが可能となる。
従って、本発明の実施の形態によれば、従来の、電磁ブレーキ等を用いる方式のごとく、ブレーキ手段の体格を考慮してロボットハンドが大型化することがなく、低コストとなる。又、関節部１２の数が増加するほど、これらの効果が大きくなるものである。

又、本発明の実施の形態に係るロボットハンド１０のごとく、パッド１６が指１４の開閉方向内側面に装着することにより、様々な形状の把持対象物Ｗに倣ってパッド１６が変形し、把持対象物Ｗに対する指１４の接触面積を増大させるものとなる。そして、圧力調整手段２２により、パッド１６を構成する袋１８の内部の圧力を調整することのみによって、把持対象物Ｗに倣ってパッド１６が変形した状態で、パッド１６の外観形状が固定される。すなわち、把持対象物Ｗに対する指１４の接触面積が増大した状態を維持しつつ、関節部１２の回動動作が阻止され、指１４はその時点での開閉状態に固定されて、把持対象物Ｗの把持状態が、より一層安定することとなる。

１０：ロボットハンド、１２：関節部、１４：指、１６：パッド、１８：袋、２０：粒子、２２：圧力調整手段

Claims (6)

1. 関節部を有して開閉動作可能な指を備えるロボットハンドであって、
   前記関節部に跨るようにして前記指に装着されたパッドを備え、
   該パッドが、前記指に沿って延びる袋と該袋内部に密閉される粒子とを含み、かつ、前記袋内部を減圧するための圧力調整手段を備えることを特徴とするロボットハンド。
2. 前記パッドが、前記指の開閉動作と関連する複数の関節部に跨るようにして、前記指に装着されていることを特徴とする請求項１記載のロボットハンド。
3. 前記パッドは、前記指の開閉方向内側面に装着されていることを特徴とする請求項１又は２記載のロボットハンド。
4. 関節部を有して開閉動作可能な指を備えるロボットハンドの動作制御方法であって、
   前記指に沿って延びる袋と該袋内部に密閉される粒子とを含み、前記袋内部が減圧されることによって外観形状を固定可能なパッドを、前記指の関節部に跨るようにして装着し、
   前記指の任意の開閉状態において、前記パッド内部を減圧し、前記パッドの外観形状を固定することを特徴とするロボットハンドの動作制御方法。
5. 前記指の開閉動作に関連する複数の関節部に跨るようにして、前記パッドを装着することを特徴とする請求項４記載のロボットハンドの動作制御方法。
6. 前記パッドを指の開閉方向内側面に装着し、把持対象物を把持した状態で、前記袋内部を減圧することを特徴とする請求項４又は５記載のロボットハンドの動作制御方法。