JP2019098499A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】 作業対象物へのアクセス性を高めた、高強度のロボットハンドを提供する。【解決手段】 複数の指が接続されており、掌部を略コの字形状としたハンドユニットと、このハンドユニットが接続されているベースユニットでロボットハンドを構成する。複数の指は、指関節を屈曲してコの字形状の内側に収められるとともに、指関節を伸展してコの字形状の開口部外側に向かって開くことができる。そして、更に、ハンドユニットがベースユニットに対して可動域を有するようにして作業対象物へのアクセス性を高める。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の指を備えるロボットハンドに関するものである。

特開２０１６−１５０４１１号公報（特許文献１）に記載されたロボットハンド(40)は、一形態としてコの字型をしており、第１指部(40b)をハンド基部(40a)に対して、関節機構を介さずに固定している。これにより、対象物に対する押し動作や引き動作の際に、対象物に大きな荷重を加えても破損が生じにくいロボットハンドを実現している。

国際公開第２０１６／１２９５８７（特許文献２）に記載されたロボットハンド(200)は、一形態として入力側に加えられる入力トルクを出力側に伝達するが、出力側に加えられる逆入力トルクは入力側に伝達しない小型のクラッチ機構(1)を指部に内蔵している。これにより、外部から加わる負荷から内部の機構を保護するとともに、駆動源へのエネルギー供給を絶って駆動源が停止した場合でも、指位置の現状態を維持できるロボットハンドを実現している。

特許文献１、特許文献２などに開示されている高負荷に対応した信頼性に優れるロボットハンドの技術を用いることで、例えば、災害現場など、より危険で過酷な環境下でも、人間に代わって作業を行うことのできるロボット開発が期待されている。

特開２０１６−１５０４１１号公報 国際公開第２０１６／１２９５８７

災害現場などで、ロボットに特殊な作業をさせる場合、これに使用するロボットハンドには、高強度であることに加えて、あらゆる作業対象物の形状、サイズ等の条件に対して、より広い範囲で容易に対応できるアクセス性の良さが望まれる。
しかしながら、特許文献１に開示されたロボットハンドでは、基本的にコの字型の内側で作業対象物を処理する形態であるため、大荷重に耐える強度は確保しやすいが、指部で処理できる対象物の範囲は限定的にならざるを得ない。
また、特許文献２に開示されたロボットハンドでは、一定以上の強度を確保しつつ、ロボットハンドとしての自由度を高めることができるが、ロボットハンド装置全体としては、特許文献１の構成ほどには、大荷重に耐えることが困難な場合が考えられる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の指を備えるロボットハンドにおいて、大荷重に耐える強度を確保しつつ、大型化することなく指部の可動範囲を拡げ、作業対象物へのアクセス性を高めることである。

上記課題を解決するための一手段は、ロボットハンドにおいて、複数の指が接続されているハンドユニットと、このハンドユニットが接続されているベースユニットとを備える。そして、ハンドユニットの掌部は、略コの字形状をしている。そして、複数の指は、指関節を屈曲してコの字形状の内側に収まるとともに、指関節を伸展してコの字形状の開口部外側に向かって開くことができるように構成したものである。

本発明によれば、大荷重に耐える強度と、作業対象への高いアクセス性を備えるロボットハンドを提供することができる。

本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが全ての指関節を伸展した状態を示す斜視図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが全ての指関節を伸展した状態を示す側面図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが全ての指関節を完全に屈曲した状態を示す斜視図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが全ての指関節を完全に屈曲した状態を示す側面図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドの指関節を伸展した状態での指機構ユニットを示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドの指関節を屈曲した状態での指機構ユニットを示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドを主要ユニット毎に分解した状態を示す斜視図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドの指収納形態で掌回転軸を中心とした可動範囲を示す正面図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが掌回転軸を中心として動作している状態を背面側から視た図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが細い棒材を把持した状態を示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが太い棒材を把持した状態を示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが細いケーブルを把持した状態を示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが板材を把持した状態を示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドがレンガ材を把持した状態を示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドがドアレバーにアプローチする状態を示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが備えるロック機構の構造を示す図である。 本願発明の実施の形態に係わるロボットハンドが備えるロック機構の動作説明図である。

本実施の形態のロボットハンドは、複数の指が接続されており掌部が略コの字形状をしているハンドユニットと、このハンドユニットが接続されているベースユニットとを備える。そして、複数の指は、指関節を屈曲してコの字形状の内側に収めることができるとともに、指関節を伸展してコの字形状の開口部外側に向かって開くことができるようにしたことを基本的な特徴の一つとしている。
この構成によれば、ロボットハンドにおいて、外部からの大きな荷重に耐える強度を確保しつつ、大型化することなく指部の可動範囲を拡げ、作業対象物へのアクセス性を高めることができる。

他の特徴としては、上記の特徴に加え、ハンドユニットがベースユニットに対して可動域を有することにある。
この構成によれば、作業対象物へのアクセス性を更に高めることができる。

他の特徴としては、上記の特徴に加え、ハンドユニットが、ベースユニットに対して回転軸シャフトを介して回動可能に保持されており、可動域の範囲で揺動する動作を行えることにある。
この構成によれば、高いアクセス性を示す具体的な態様として、斜めの手すりにアプローチしたり、ドアノブを捻るといった動作を容易に行える。

他の特徴としては、上記の特徴に加え、複数の指における各指の指関節は複数有り、各指における指関節のうち少なくとも２関節は、９０°以上の範囲で屈曲・伸展できることにある。
この構成によれば、コの字形状をした掌部の内側に、スペースの無駄がなく効率的に複数の指を収納できるともに、取り扱い可能な作業対象物の大きさ、形状等の範囲をひろげることができる。

他の特徴としては、上記の特徴に加え、指関節が屈曲及び伸展する方向の厚みが、指先に向かって小さい指先形状をしていることにある。
この構成によれば、指先の先端部分と、厚みが大きい部分から小さくなっていく部分の面を、作業対象物に応じて使い分けて、指同士又は指と掌部分との間で、比較的小さなものから大きいサイズのものまで、様々な形態の作業対象物を確実に把持することなどができる。

他の特徴としては、上記の特徴に加え、複数の指に外部からの負荷を受けて指関節が動くことを防ぐロック機構が組み込まれていることにある。
この構成によれば、外部から衝撃を受けた場合にも作業対象物を把持しているなどの指の状態を維持できる。

また、本実施の形態のロボットハンドは、複数の指が接続されているハンドユニットと、ハンドユニットを複数のボルトで接続しているベースユニットとを備える。そして、ハンドユニットは、ベースユニットに対して回転軸シャフトを介して揺動可能であり、指には外部からの負荷を受けて指関節が動くことを防ぐロック機構が組み込まれている。そして、ハンドユニットは、第１のハンドユニットと第２のハンドユニットとで構成されており、第１のハンドユニットと第２のハンドユニットは、各々１本以上の指が接続されている。そして、第１のハンドユニットと第２のハンドユニットとは、互いに分離可能な状態で複数の結合ピンにより結合されている。そして、ボルトの中心軸と回転軸シャフトの中心軸と結合ピンの中心軸とが平行であることを基本的な特徴の一つとしている。
この構成によれば、外部からの大きな荷重に耐える強度を備えるとともに、外部からの負荷で指関節が動くことを防ぐことができるロック機構を備え、更に、複数のユニットに容易に分解できるので、故障時などのリカバリー性やメンテナンス性に優れるロボットハンドを実現できる。

他の特徴としては、この基本的な特徴に加え、ベースユニットには、結合ピンの中心軸と平行な面を持つ段付き部があり、ハンドユニットの一部が前記段付き部に面接触するようにしたことにある。
この構成によれば、面接触により荷重を受けるので、より強度を上げることができる。

更に、本実施の形態のロボットハンドは、上記のロック機構を備える構成において、ロック機構が以下のようなものであることを特徴としている。
ロック機構は、円柱状空間を有する収納室と、この収納室に同軸状に収納された出力回転体と、この出力回転体に対し同軸状に設けられた入力回転体と、収納室の内周面と出力回転体の外周面との間に設けられた係合子と、係合子を周方向の一方側へ付勢する付勢部材とを備える。そして、出力回転体の外周面に、一方側へ向かって収納室の内周面との間を徐々に狭めるカム面が形成されている。入力回転体が回転していないときには、付勢部材によって、係合子が収納室の内周面とカム面との間に押し付けられている。そして、入力回転体が一方側に対する他方側に回転した際、入力回転体を係合子に当接した後に、同入力回転体を出力回転体に当接して出力回転体を押動するようにしたものである。
この構成によれば、小型化可能なロック機構を各指の内部に配置できるので、小型のロボットハンドにも対応することができる。

次に、上記特徴を有する好ましい実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図１５は、本実施例のロボットハンドＨを示している。

＜基本構成＞
ロボットハンドＨは、主にハンドユニット１０とベースユニット３０で構成されている。
ハンドユニット１０の掌部１４は、略コの字形をしている。そして、ハンドユニット１０にはナックルカバー１５が備わる。また、ハンドユニット１０には、指１１が複数（図示例では３本）接続されている。指１１は電動モータを駆動源として、ギヤ等の減速機構、ボールねじ等の直動機構、後述するロック機構、関節部のリンク機構等を介して力を伝達し、指関節を屈曲・伸展することができる。
この構成によって、例えば、ナックルカバー１５を介して外部からはたらく力の大部分を、ハンドユニット１０のコの字形状部で受けることができるので、指１１の関節は保護される。

＜指関節を全て伸展／屈曲している状態＞
図１及び図２は、ロボットハンドＨが全ての指関節を伸展した状態を示している。
３本の指１１の各々には、第１関節１２と第２関節１３の２つの関節がある。
第１関節１２と第２関節１３の全てを伸展した状態で、掌部１４を横から見るとき、略コの字形の空間が表れる（図２参照）。また、このとき指１１は、掌部１４のコの字形状の開口部外側に向かって伸びている状態となる。
図３及び図４は、ロボットハンドＨが全ての指関節を屈曲した状態を示している。
指１１の第１関節１２と第２関節１３を完全に伸展している状態から、第１関節１２と第２関節１３の全てを９０°以上屈曲し、３本の指１１の全てがコの字形状の掌部１４の内側に収まっている。このとき３本の指１１同士は接触していない。

＜指機構ユニットについて＞
ハンドユニット１０において、複数本が接続されている各指１１は、駆動源の電動モータと、電動モータの駆動力を伝達する機構部分を含め指機構ユニットを構成している。図５及び図６では、ハンドユニット１０から複数ある指機構ユニット２０の一つを抜き出して示している。
図５は、指１１の関節（１２、１３）を伸展した状態における指機構ユニット２０を示している。この図５において、図５（ａ）は、指機構ユニット２０の斜視図である。そして、図５（ｂ）は、指機構ユニット２０の正面図であって、図５（ｃ）は、図５（ｂ）で指示しているＡ−Ａの断面図である。
図６は、指１１の関節（１２、１３）を屈曲した状態における指機構ユニット２０を示している。この図６において、図６（ａ）は、指機構ユニット２０の斜視図である。そして、図６（ｂ）は、指機構ユニット２０の正面図であって、図６（ｃ）は、図６（ｂ）で指示しているＢ−Ｂの断面図である。
指機構ユニット２０は電動モータとロック機構と減速機構とが一体となったモータユニット２１、基節フレーム２２に収められたボールねじ２３、中節、末節、末節と中節間の第１関節１２を駆動する従属リンク２４、中節と基節間の第２関節１３を駆動するメインリンク２５等からなる。電動モータとロック機構と減速機構とが一体となったモータユニット２１の構造例としては、例えば、国際公開第２０１３／１６４９６９号公報に開示されているものがある。
電動モータの駆動力をロック機構と減速機構を介して出力するモータユニット２１は、その出力を歯車機構２６を介してボールねじ２３に伝え、ボールねじ２３を回転させる。そして、ボールねじ２３のナット２７に回転可能に接続されたメインリンク２５を駆動することにより各関節（１２、１３）を屈曲・伸展させることができる。指１１の末節、中節、基節および従属リンク２４は４節リンクを構成しており、第１関節１２の屈曲・伸展に応じて第２関節１３も従属して駆動する。
ロボットハンドＨは、モータユニット２１にロック機構を含む単純な構成により指関節の大きさおよび消費電流を抑えることができ、コの字形状の空間を確保しつつ複数の指機構ユニット２０を配置することができる。

＜分割ユニット構造について＞
図７は、ロボットハンドＨを主要ユニット毎に分解した状態を示している。
ロボットハンドＨは、ハンドユニット１０とベースユニット３０とに分解することができ、ハンドユニット１０は、第１のハンドユニット１０Ａと第２のハンドユニット１０Ｂとで構成されている。
第１のハンドユニット１０Ａには、２本の指１１が接続されている。ロボットハンドＨの指を屈曲したときに、第１のハンドユニット１０Ａの２本の指１１の間に位置するように、１本の指１１が第２のハンドユニット１０Ｂに接続されている。第１のハンドユニット１０Ａと第２のハンドユニット１０Ｂとは、互いに分離可能な状態で、結合ピン１６により結合される。
第１のハンドユニット１０Ａと第２のハンドユニット１０Ｂは、ベースユニットに対してボルト４９で固定される。
ロボットハンドＨは、この様な分割ユニット構造としていることによって、洗浄やメンテナンスが容易である。また、特許文献２のロボットハンドのように、駆動源へのエネルギー供給が無くても指の位置を維持できる機構を各指１１に備えている場合に、何らかの不具合で作業対象物を把持している状態のままとなった場合にも、ボルト４９を外して把持している物を取り出すことができる。

＜掌回転構造について＞
ハンドユニット１０は、ベースユニット３０の主要部に対して可動域を有する。図８は、この可動域の一例を示したロボットハンドＨの正面図あり、図９（ａ）は、この図８の状態に対応する背面図である。また、図９（ｂ）は、可動域の範囲内でハンドユニット１０を動作させるための動力部を主に、図９（ａ）の背面図側斜め後方から抜き出して視た分解斜視図である。
ベースユニット３０は、アンダープレート３１、サイドプレート３２Ａ，３２Ｂ、センターフレーム３３、バックプレート３４などで構成されている（図７参照）。
センターフレーム３３には、回転軸シャフト３５が軸受３６を介して回転可能に支持されている。また、回転軸シャフト３５の一端はバックプレート３４に固定されており、動力部４０にある電動モータを駆動源として一体に動作する。
回転軸シャフト３５の他端（バックプレート３４の反対側）は、ハンドユニット１０を支持している。また、ハンドユニット１０は、ボルト４９によってバックプレート３４に固定されている。
掌回転構造の動力部４０はバックプレート３４の下方、センターフレーム３３の後方に位置し、アンダープレート３１に固定されている。
この動力部４０は電動モータとロック機構と減速機構とが一体となったモータユニット４１、歯車機構４６、フレーム４２に収められたボールねじ４３、ボールねじナット４７に回転可能に接続されたスリーブ４４等からなる。
バックプレート３４の下方にはレバー部品３７が固定されている。一方、スリーブ４４には、丸穴４４ｈが形成されており、この丸穴４４ｈにレバー部品３７の円筒形状部３７ｃの少なくとも一部が摺動可能な状態で挿入される。
歯車機構４６は、モータユニット４１の回転出力軸に固定されているピニオン歯車４６ａと、大歯車部と小歯車部のある有段歯車４６ｂと、ボールねじに固定されている歯車４６ｃとで構成されている。モータユニット４１は、その出力をピニオン歯車４６ａから有段歯車４６ｂの大歯車に伝達し、更に有段歯車４６ｂの小歯車から歯車４６ｃに伝達して、ボールねじ４３を回転させる。ボールねじ４３が回転するとき、ボールねじ４３のナット４７に回転可能に接続されたスリーブ４４とレバー部品３７を介して力を伝達して、ハンドユニット１０をベースユニット３０に対して回動される。より具体的には、スリーブ４４とレバー部品３７は、レバー部品３７の円筒形状部３７ｃの軸方向に摺動可能に結合されているため、ナット４７の移動によるハンドユニット１０の回動中心とナット４７間の距離の変化に合わせて軸方向に摺動しながら、スリーブ４４からハンドユニット１０を回動するために必要なトルクを伝達することができる。これにより、例えば、モータユニット４１の回転出力の方向を一定の時間で繰り返し変えることで、ハンドユニット１０がベースユニット３０に対して、繰り返し揺動する動作をさせることができる。
この構成によって、ハンドユニット１０又はバックプレート３４が、アンダープレート３１、サイドプレート３２Ａ，３２Ｂ、センターフレーム３３などベースユニット３０の主要部に対して干渉しない範囲で、ハンドユニット１０は、ベースユニット３０に対して回動できる。
図８は、ロボットハンドＨを正面からみたときに、ハンドユニット１０を、回転軸シャフト３５を中心として左側にα度回動した状態を示している。この構成によりロボットハンドＨは、ハンドユニット１０を±α度の範囲で左右に揺動させるような動作を行うことができる。
この様な掌回転構造を備えることで、ロボットハンドＨは、個々の指の根本で内外転できる機構を備えなくとも手首の面に対して傾いた物体に対しても容易にアクセスすることが可能となっている。例えば、斜めの手すりにアプローチしたり、ドアノブを捻るといった動作を容易に行える。

＜ロック機構について＞
モータユニット２１には、特許文献２などに開示されている逆入力防止のロック機構が組み込まれている。このロック機構の基本的な構成と、特徴的な作用効果について図１６と図１７を用いて説明する。
図１６は、ロック機構Ｌの構造を示す図である。ロック機構Ｌは、入力回転体７０と出力回転体６０が、同じ中心軸を有しており、図１６（ａ）は、この中心軸を通る縦断面図である。また、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）で指示しているＣ−Ｃの横断面図である。図１７は、ロック機構Ｌの動作説明図である。
ロック機構Ｌは、円柱状空間を有する収納室９１と、この収納室９１に同軸状に収納された出力回転体６０と、出力回転体６０に対し同軸状に設けられた入力回転体７０と、収納室９１の内周面９１ａと出力回転体６０の外周面との間に設けられた係合子８１，８２と、この係合子８１，８２を周方向の一方側へ付勢する付勢部材８５とを備える。そして、出力回転体６０の外周面に、一方側へ向かって収納室９１の内周面９１ａとの間を徐々に狭めるカム面６１，６３が形成されている。
出力回転体６０及び入力回転体７０の何れにも回転力が加わっていない状態〔図１６（ｂ）参照〕では、係合子８１，８２が、それぞれ、付勢部材８５に押圧されて、カム面６１，６３と収納室９１の内周面９１ａとの間の楔状部分に押し付けられる。
したがって、出力回転体６０は、一方向〔図１６（ｂ）によれば時計方向〕と他方向〔図１６（ｂ）によれば反時計方向〕の何れにも回転しないように、静止した状態に維持される。この状態から、出力回転体６０に、外部から、例えば一方向〔図１６（ｂ）によれば時計方向〕の回転力が加わった場合には、一方向へ回転しようとする出力回転体６０のカム面６３と収納室内周面９１ａとの間に、係合子８２が食い込むようにして強く押し付けられるため、出力回転体６０の一方向への回転が阻まれる。
同様にして、出力回転体６０に、外部から、例えば他方向〔図１６（ｂ）によれば反時計方向〕の回転力が加わった場合には、他方向へ回転しようとする出力回転体６０のカム面６１と収納室内周面９１ａとの間に、係合子８１が食い込むようにして強く押し付けられるため、出力回転体６０の他方向への回転が阻まれる。
また、例えば、図１７に示すように、入力回転体７０に、上記一方向の回転力が加わった場合〔図１７（ａ）〕には、入力回転体７０の押圧伝達部７１の当接面７１ｂが、先ず係合子８２に当接する〔図１７（ｂ）〕ことで、該係合子８２とカム面６３との摩擦、および該係合子８２と収納室内周面９１ａとの摩擦が小さくなり、その後で、押圧伝達部７１の当接面７１ｂが凹部６２内の被押圧面６２ｂに当接して出力回転体６０を押動する〔図１７（ｃ）〕ため、出力回転体６０が一方向へスムーズに回転する。
また、入力回転体７０に上記他方向の回転力が加わった場合には、図示を省略するが、入力回転体７０の押圧伝達部７１の当接面７１ａが、先ず係合子８１に当接することで、該係合子８１とカム面６１との摩擦、および該係合子８１と収納室内周面９１ａとの摩擦が小さくなり、その後で、当接面７１ａが凹部６２内の被押圧面６２ａに当接して出力回転体６０を押動するため、出力回転体６０が他方向へスムーズに回転する。
このロック機構Ｌによって、入力側からの回転力を伝達する一方で、出力側外部からの負荷は入力側に伝達されるのを防ぐことができる。尚、ロック機構Ｌに対しては、入力回転体７０と一体の入力軸７３に固定配置した歯車等（図示しない）を介して、回転力を入力できる。また、出力回転体６０と一体の出力軸６４に固定配置した歯車等（図示しない）を介して、回転力を出力させることができる。
このようなロック機構が組み込まれていることにより、指１１が作業対象物を把持している状態で、駆動源の電動モータが停止した場合にも、作業対象物を把持している状態のまま指１１の位置を維持できる。例えば、図１３に示すように、３本（図示上は２本）の指１１で作業対象物である板材５４を把持している状態で、駆動源の電動モータに電流を供給できなくなったとしても、板材５４を把持している状態を維持することができる。また、特許文献２などに開示される逆入力防止のロック機構は、外径数ｍｍ程度のサイズでも構成できるので、比較的小型のロボットハンドでも容易に適用することができる。
このようなロック機構は、上述の掌回転のための機構に組み込むこともできる。この場合、ハンドユニット１０を回動した状態で、駆動源の電動モータへの電流供給を停止しても、その状態を維持できる。
他にも無通電での逆入力防止のロック機構としては、すべりネジによる送りネジ機構等の不可逆動作機構や、無励磁動作型の電磁ブレーキ等の使用が考えられる。このような無通電ロック機構を備えるロボットハンドは、駆動源への通電を切っても指の位置などの状態を維持できるので、消費電力と温度上昇を抑制できる。

＜耐荷重構造について＞
ロボットハンドＨにおける略コの字形をしている掌部１４と反対側（略コの字形の外側）であって、ナックルカバー１５が配置されている部位をナックル側、バックプレート３４が配置されている部位側を甲側とする。ハンドユニット１０は、甲側からバックプレート３４に複数（図示例では４本）のボルト４９を挿入してハンドユニット１０とバックプレート３４とを締結している。締結されたボルト４９の中心軸と、ハンドユニット１０における第１のハンドユニット１０Ａと第２のハンドユニット１０Ｂとの結合ピン１６の中心軸は平行である。そして、バックプレート３４には、結合ピン１６とボルト４９の中心軸と平行な面を持つ段付き部３４ａが形成されている。（主に図７参照）
ハンドユニット１０の一部は、段付き部３４ａに接触部ｃ（図２、図４、図７参照）で面接触している。
これにより、ハンドユニット１０とベースユニット３０との間で可動域を備えるとともに、比較的容易に分離可能な機能を備えつつ、耐荷重性に優れる構造となっている。
複数のボルト４９を甲側に集中して配置していることにより、比較的大きい径のボルトを適用して締結及び解除の作業を行いやすい。また、作業対象物を把持している最中でもハンドユニット１０とベースユニット３０とを容易に分離することができる。
平行に配置されたボルト４９、結合ピン１６、回転軸シャフト３５とこれを支持する軸受３６及び、バックプレート３４の段付き部３４ａによって、ロボットハンドＨが外部から受ける荷重の大部分に耐えることができる。また、ベースユニット３０は、ハンドユニット１０の一部を面接触で受けるので、より強度を上げることができる。
具体的には、図２に示すように、ハンドユニット１０で掌部１４のコの字形状上側に向かう力Ｆを受けたとき、ロボットハンドＨには、力Ｆと同じ向きに働く力である荷重Ｐａと、力Ｆと反対の向きに働く力である荷重Ｐｂが、主に発生する。このとき荷重Ｐａを、結合ピン１６、回転軸シャフト３５とこれを支持する軸受３６等で受けるとともに、荷重Ｐｂを段付き部３４ａの面で受ける。ボルト４９、結合ピン１６、回転軸シャフト３５とこれを支持する軸受３６とが、向きを統一して配置していることと、段付き部３４ａに形成していることによって、耐荷重性を上げている。

＜指先形状と様々な把持形態について＞
ロボットハンドＨの指先１７は、第１関節１２が屈曲及び伸展する方向の厚みが、指先に向かって小さくなっている形状をしている。指１１が９０°以上の角度範囲で屈曲・伸展ができる複数の関節を持つこと、掌部１４がコの字形状をしていることに加え、この指先１７の形状により、様々な形態の作業対象物を確実に扱うことができる。
例えば、図１０に示すように、指先１７が掌部１４のコの字形状内側に位置するように、指１１を屈曲して、指先１７と掌部１４との間に細い棒材５１を確実に保持することができる。
また、図１１に示すように、第１関節１２を大きく屈曲した状態で指先１７が掌部１４のコの字形状の少し外側に位置するようにして、指先１７と掌部１４との間に太い棒材５２を確実に保持することができる。
また、図１２に示すように、壁Ｗの壁際に沿って位置する細いケーブル５３を複数の指１１の指先１７の先端部分で把持することができる。
また、図１３に示すように、指先１７が掌部１４から離れた位置で、厚みの小さい板材５４を複数の指先１７の先端部分で把持することができる。
また、図１４に示すように、第２関節１３を完全に伸展し、第１関節１２をわずかに屈曲させて、厚みのあるブロック材５５の端を掌部１４で受けながら、複数の指１１の指先１７の先端部分で安定して把持することができる。
また、図１５に示すように、第１関節１２と第２関節１３を伸展して、指先１７からドアレバー５６にアプローチすることができる。
図１０〜１２で示したように、第１関節１２が屈曲及び伸展する方向の厚みが、指先に向かって小さくなっている形状をしている指先１７の先端部分又は、厚みが大きい部分から小さくなっていく部分の面を、作業対象物に応じて巧みに使うことで、様々な形態の作業対象物を確実に保持することなどができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更が可能である。

Ｈ：ロボットハンド
Ｌ：ロック機構
１０：ハンドユニット
１１：指
１２：第１関節
１３：第２関節
１４：掌部
１５：ナックルカバー
１６：結合ピン
１７：指先
２０：指機構ユニット
２１：モータユニット
２２：基節フレーム
２３：ボールねじ
２４：従属リンク
２５：メインリンク
２６：歯車機構
２７：ナット
３０：ベースユニット
３１：アンダープレート
３２Ａ，３２Ｂ：サイドプレート
３３：センターフレーム
３４：バックプレート
３５：回転軸シャフト
３６：軸受
３７：レバー部品
４０：動力部
４１：モータユニット
４２：フレーム
４３：ボールねじ
４４：スリーブ
４６：歯車機構
４７：ナット
４９：ボルト
５１：棒材（作業対象物）
５２：棒材（作業対象物）
５３：ケーブル（作業対象物）
５４：板材（作業対象物）
５５：ブロック材（作業対象物）
５６：ドアレバー（作業対象物）
６０：出力回転体
６１，６３：カム面
６４：出力軸
７０：入力回転体
７１：押圧伝達部
７３：入力軸
８１，８２：係合子
８５：付勢部材
９１：収納室

Claims (7)

1. 複数の指が接続されているハンドユニットと、
   前記ハンドユニットが接続されているベースユニットとを備え、
   前記ハンドユニットの掌部は、略コの字形状をしており、
   前記複数の指は、指関節を屈曲して前記コの字形状の内側に収まり、
   前記複数の指は、指関節を伸展して前記コの字形状の開口部外側に向かって開くことができることを特徴とするロボットハンド。
2. 前記ハンドユニットは、前記ベースユニットに対して可動域を有することを特徴とする請求項１記載のロボットハンド。
3. 前記ハンドユニットは、前記ベースユニットに対して回転軸シャフトを介して回動可能に保持されており、前記可動域の範囲で揺動できることを特徴とする請求項２記載のロボットハンド。
4. 前記複数の指における各指の前記指関節は複数有り、
   前記各指における前記指関節のうち少なくとも２関節は、９０°以上の範囲で屈曲・伸展できることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のロボットハンド。
5. 指関節が屈曲及び伸展する方向の厚みが、指先に向かって小さい指先形状をしていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項記載のロボットハンド。
6. 前記複数の指には外部からの負荷を受けて指関節が動くことを防ぐロック機構が組み込まれていることを特徴とする請求項１〜５何れか１項記載のロボットハンド。
7. 前記ロック機構は、円柱状空間を有する収納室と、前記収納室に同軸状に収納された出力回転体と、前記出力回転体に対し同軸状に設けられた入力回転体と、前記収納室の内周面と出力回転体の外周面との間に設けられた係合子と、前記係合子を周方向の一方側へ付勢する付勢部材とを備え、前記出力回転体の外周面に、前記一方側へ向かって前記収納室の内周面との間を徐々に狭めるカム面を形成し、
   前記入力回転体が回転していないとき、前記係合子は前記付勢部材によって、前記収納室の内周面と前記カム面との間に押し付けられており、
   前記入力回転体が前記一方側に対する他方側に回転した際に、前記入力回転体を前記係合子に当接した後に、同入力回転体を前記出力回転体に当接して前記出力回転体を押動するようにしたものであることを特徴とする請求項６記載のロボットハンド。

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