JP2019188546A - ロボットハンドの把持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被把持物の大きさが従来方法で把持できにくい大きさであっても、強固にかつ安定した状態で把持することができるロボットハンドの把持方法を提供する。【解決手段】指腹部３０ａ、４０ａ側が相互に相対する複数の指部３０、４０のうち、指部３０はその指先が掌部２０に当接して指腹部３０ａ側へ屈曲し、かつ、その指背部３０ｂを指部４０側に向けた状態とする。そして、指部４０は指腹部４０ａ側へ屈曲して、被把持物Ｈを掌部２０と挟んだ状態とする。また、指部３０の指背部３０ｂ、指部４０の指腹部４０ａ及び掌部２０とが被把持物Ｈに接触して被把持物Ｈを把持する。【選択図】図４

Description

本発明は、ロボットハンドの把持方法に関する。

特許文献１及び特許文献２のロボットハンドは、掌部と掌部に連結された複数の指部とを備えており、該複数の指部により指腹部側で被把持物を把持することが提案されている。特許文献１及び特許文献２では、被把持物を相互に相対する指部と、該指部間の掌部とにより、把持することも提案されている。

図６〜図８は、掌部２０と掌部２０に連結された複数の指部３０、４０を有するロボットハンド１０が被把持物Ｈを把持するときの代表的な例を示している。ここで、指部３０、４０は、リンク３１、３２、４１、４２を有していて、リンク３１、４１とリンク３２、４２の間及び掌部２０とは、関節３３、３４、４３、４４でそれぞれ連結されている。そして、指部３０、４０の指腹部３０ａ、４０ａは、前記リンクが伸展している場合、相対するように配置されている。

図６は、小さい被把持物Ｈを、指部３０と掌部２０を使用して把持する例が示されている。この場合、指部３０のリンク３１、３２が屈曲されて、リンク３１の指先が掌部２０に当接した固定連鎖構造となっており、この固定連鎖中に入った被把持物Ｈは、リンク３１、３２、及び掌部２０に接触して安定した状態で把持されている。

図７は、大きい被把持物Ｈを、指部３０、４０と掌部２０とにより把持する例が示されている。この場合、掌部２０と、指部３０の指腹部３０ａ及び指部４０の指腹部４０ａとにより、被把持物Ｈの掌部側側面、被把持物Ｈの反掌部側であって、指腹部３０ａ、４０ａに相対する側面の接触により、被把持物Ｈは指腹部での包み込みで把持されている。

特開２００２−２６４０６６号公報、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）、図８（ａ）〜（ｄ）等 特開２００９−２７４２０４号公報、図５（Ａ）〜（Ｅ）等

図８で示す例は、図６で示す被把持物Ｈよりは大きく、図７で示す被把持物Ｈよりは小さい被把持物Ｈをロボットハンド１０により把持する例である。
この場合、指部３０のリンク３１及びリンク３２を屈曲して被把持物Ｈを掌部２０と協働して把持するようにした状態となっている。指部４０は、被把持物Ｈを把持しておらず、指先が、指部３０のリンク３１の指背部側に当接した状態となっている。

図８に示すように被把持物Ｈが把持された場合には、指部３０のリンク３１と掌部２０間に被把持物Ｈが移動できる間隙が形成され、このため、指部３０と掌部２０間に挟まれた状態の被把持物Ｈは、図８の矢印で示すように、この間隙から指部４０側へ移動する虞があり、安定した状態で把持しているとは言い難い問題がある。すなわち、被把持物Ｈの大きさによって、ロボットハンドによる安定した把持ができにくい場合がある。

本発明の目的は、被把持物の大きさが従来方法で把持できにくい大きさであっても、強固にかつ安定した状態で把持することができるロボットハンドの把持方法を提供することにある。

本発明は、掌部と、前記掌部に連結されるとともに指腹部側が相互に相対する複数の指部とを備えているロボットハンドの把持方法において、前記指腹部側が相互に相対する複数の指部のうち、一方の指部はその指先が前記掌部に当接して指腹部側へ屈曲し、かつ、その指背部を他方の指部側に向けた状態とし、前記他方の指部は指腹部側へ屈曲して、被把持物を前記掌部と挟んだ状態とし、前記一方の指部の指背部、前記他方の指部及び前記掌部とが前記被把持物に接触して前記被把持物を把持するものである。

また、前記一方の指部はその指先が前記掌部に当接されるまで指腹部側へ屈曲する指部屈曲段階と、前記他方の指部が指腹部側へ屈曲し、前記被把持物を、前記他方の指部の指腹部と、前記掌部と、前記指部屈曲段階中、または前記指部屈曲段階を終了した前記一方の指部の指背部とにて把持する把持段階を有することが好ましい。

また、前記指部は、２関節以上を備えていてもよい。
また、前記指部は、２個以上を備えていてもよい。

本発明によれば、被把持物の大きさが従来方法で把持できにくい大きさであっても、強固にかつ安定した状態で把持することができる効果を奏する。

一実施形態のロボットハンドの略体説明図。 ロボットハンドにより被把持物を把持する過程の説明図。 ロボットハンドにより被把持物を把持する過程の説明図。 ロボットハンドにより被把持物を把持する過程の説明図。 ロボットハンドにより被把持物を把持する例の説明図。 従来のロボットハンドにより被把持物を把持する一例の説明図。 従来のロボットハンドにより被把持物を把持する一例の説明図。 従来のロボットハンドにより被把持物を把持する一例の説明図。 他の実施形態のロボットハンドにより被把持物を把持した状態の説明図。 他の実施形態のロボットハンドにより被把持物を把持した状態の説明図。 （ａ）は実施例、参考例及び比較例で採用するロボットハンドの略体説明図、（ｂ）はロボットハンドにより被把持物を把持する参考例の説明図。 （ａ）〜（ｃ）は比較例の把持方法の説明図、（ｄ）は参考例の把持方法の説明図。 実施例の把持方法の説明図。 （ａ）及び（ｂ）は参考例の把持方法の説明図、（ｃ）及び（ｄ）は実施例の説明図。 （ａ）及び（ｂ）は参考例の把持方法の説明図。 （ａ）〜（ｃ）は比較例の把持方法の説明図、（ｄ）及び（ｅ）は実施例の把持方法の説明図。

（実施形態）
図１〜図５を参照して、本発明を具体化した一実施形態のロボットハンドの把持方法を説明する。なお、図１〜図５は、ロボットハンド１０を二次元的に図示した物であり、これら図面（紙面）を平面とした場合にこの平面に直交する方向に指部３０、４０のリンク、及び掌部２０には奥行き（すなわち、厚み等）があるものと理解されたい。また、指部３０、４０を構成しているリンク３１、３２、４１、４２の長さは、本実施形態では、略同一長としているが、各リンクの長さは限定するものではない。

図１に示すロボットハンド１０の掌部２０は、図示しないロボットアームの先端にエンドエフェクタとして設けられている。掌部２０には、被把持物Ｈ（図４参照）を把持する際に、被把持物Ｈに対して面接触可能に当接する当接領域２０ａが設けられている。なお、被把持物Ｈは、本実施形態では、円柱状であって、ロボットハンド１０の指部３０、４０、及び掌部２０と同様に紙面と直交する方向に長さを有している。また、被把持物Ｈの形状は限定するものではない。

当接領域２０ａを挟んで掌部２０の両側部には、一対の指部３０、４０が配置されている。指部３０、４０のリンク及び関節は、図６〜図８で説明した従来例と同じのため、同じ符号を付して、その説明を省略する。

従って、指部３０、４０の指腹部３０ａ、４０ａは、前記リンクが伸展している場合、相対するように配置され、指部３０、４０の指背部３０ｂ、４０ｂは、相互に反対向きに配置される。

指部３０、４０の各リンクは、各リンク毎に対応して設けられた図示しない電動モータが正転されると、掌部２０の当接領域２０ａに向かって関節３３、３４、４３、４４にて屈曲が可能であり、電動モータが逆転されると、その反対側に伸展が可能となっている。

また、指部３０、４０の指腹部３０ａ、４０ａは、弾性変形可能な弾性部材で覆われている。また、被把持物Ｈと接触する部位が予め予定されている場合には、その部位にのみ、弾性部材を配置してもよい。或いは、指部の機構内部に弾性部材があってもよい。

上記のように構成されたロボットハンド１０の被把持物Ｈの把持方法について説明する。なお、ロボットハンド１０の制御は、ティーチングプレイバック方式で行うようにされている。

なお、ロボットハンド１０の制御は、ティーチングプレイバック方式に限定するものではない。例えば、指部及び掌部に、被把持物Ｈとの距離を検出する距離センサ、被把持物Ｈとの接触圧力を検出する感圧センサ、各指部のリンクを駆動する駆動モータの駆動電流、駆動モータの回転数を検出する各種センサの検出結果に基づいて、自律的に各種制御が行われてもよい。例えば、位置制御、コンプライアンス制御（剛性制御を含む）、インピーダンス制御等により行うことも可能である。

以下、本実施形態の指部屈曲段階、把持段階、及び保持段階を説明する。
＜指部屈曲段階＞
本実施形態のティーチングプレイバック方式では、指部３０に指部屈曲段階を実行するように設定されている。最初は、図１に示すように、指部３０、４０のリンク３１、３２、４１、４２は、伸展状態にあるものとする。指部３０は、図２に示すように、指先が２点鎖線の位置まで、すなわち、掌部２０の当接領域２０ａに当接される位置まで指腹部３０ａ側へ屈曲する。指部３０のこの屈曲により、指部３０の指背部３０ｂが、指部４０の指腹部４０ａに相対する。

＜把持段階及び保持段階＞
次に、図３に示すように、掌部２０が、被把持物Ｈ側へ移動して、当接領域２０ａに被把持物Ｈが当接するまで図示しないロボットアームが作動して、或いは、被把持物Ｈを図示しない移送装置により当接領域２０ａに当接するまで移送する。

被把持物Ｈが当接領域２０ａに当接した状態になったとき、指部３０に相対する指部４０は、指腹部４０ａ側へ屈曲して、被把持物Ｈを、指部４０の指腹部４０ａ、及び指部３０の指背部３０ｂと、掌部２０の当接領域２０ａで把持する（図４参照）。なお、指部４０の屈曲は、指部３０が指部屈曲段階を実行中に開始してもよい。

指部４０の被把持物Ｈを把持するための接触は、指部３０の指部屈曲段階を終了した後に限定されるものではなく、指部３０の指部屈曲段階が終了する以前の指部３０の動作中であってもよい。なお、指部４０の屈曲は、リンク４１よりも基側のリンク４２から先に被把持物Ｈ側へ作動させることが好ましい。

被把持物Ｈの把持後（すなわち、把持段階終了後）は、指部３０、４０及び掌部２０の三者で被把持物Ｈの把持を保持する（保持段階に相当する。）。
なお、上記説明では、被把持物Ｈが当接領域２０ａに当接した後、指部４０、３０で把持するようにしたが被把持物Ｈが当接領域２０ａに近接した段階で、指部３０に相対する指部４０を指腹部４０ａ側への屈曲を開始して、その後、被把持物Ｈを指部４０の指腹部４０ａ、指部３０の指背部３０ｂ及び掌部２０の当接領域２０ａの三者で把持してもよい。

図４に示すように、指部３０は、掌部２０にリンク３１の先端である指先が、掌部２０に当接することにより、リンク３１、３２及び掌部２０からなる固定連鎖が形成されて外力に対して強固な構造となり、ロボットハンド１０により被把持物Ｈを強固にかつ安定した状態で把持することができる。

図５は、指部３０、４０の各リンク長が、被把持物Ｈの直径と同じ長さではない場合であって、被把持物Ｈの大きさが異なる場合の指部４０の把持状態をそれぞれ示している。なお、図５では、リンク３１、３２、４１、４２を単に線で示している。図５において、実線で示すリンク４１、４２は、上記で説明した場合である。リンク長が、被把持物Ｈの直径と同じ長さである場合は、後の実施例で説明する。

図５において、前記被把持物Ｈよりも大きな被把持物Ｈ１を、二点鎖線で示すリンク４１、４２、指部３０の指背部３０ｂと掌部２０とにより、被把持物Ｈを把持する場合とは同様の状態で強固にかつ安定した状態で把持しているところを図示している。

また、図５において、一点鎖線で示すリンク４１、４２は、被把持物Ｈよりも大きさが小さい被把持物Ｈ２を把持する場合を示している。この場合、指部４０の指腹部４０ａ（リンク４１、４２）と、掌部２０の当接領域２０ａで、被把持物Ｈ２を把持する。この場合、指部４０の指腹部４０ａ（リンク４１、４２）は被把持物Ｈ２となじむように屈曲されて、掌部２０と協働して被把持物Ｈ２を把持するため、被把持物Ｈ２を安定して把持を保持することができている。なお、この場合、指部３０の状態は被把持物Ｈ２を把持しておらず、例えば伸展状態としている。指部が伸展状態を除く態様は、後の例で説明する。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態のロボットハンドの把持方法は、指腹部３０ａ、４０ａ側が相互に相対する複数の指部３０、４０のうち、指部３０はその指先が掌部２０に当接して指腹部３０ａ側へ屈曲し、かつ、その指背部３０ｂを指部４０側に向けた状態とする。そして、指部４０は指腹部４０ａ側へ屈曲して、被把持物Ｈを掌部２０と挟んだ状態とする。また、指部３０の指背部３０ｂ、指部４０及び掌部２０とが被把持物Ｈに接触して被把持物Ｈを把持する。

この結果、本実施形態によれば、被把持物の大きさが従来方法で把持できにくい大きさであっても、強固にかつ安定した状態で把持することができる効果を奏する。
（２）また、本実施形態のロボットハンドの把持方法では、上記（１）で説明した状態とするために、指部３０はその指先が掌部２０に当接されるまで指腹部３０ａ側へ屈曲する指部屈曲段階を有する。

また、指部４０が指腹部４０ａ側へ屈曲し、被把持物Ｈを、指部４０の指腹部４０ａと、掌部２０と、指部屈曲段階中、または指部屈曲段階を終了した指部３０の指背部３０ｂとにて把持する把持段階を有する。

この結果、上記の順序で行う方法により、上記（１）で説明した状態とすることができる。このため、被把持物の大きさが従来方法で把持できにくい大きさであっても、強固にかつ安定した状態で把持することができることを容易に実現できる。

（３）本実施形態のロボットハンドの把持方法では、指部３０、４０は、２関節を備えている。この結果、本実施形態によれば、指部３０、４０が２関節を備えているロボットハンドにおいて、上記（１）及び（２）の効果を容易に実現することができる。

（４）本実施形態のロボットハンドの把持方法では、指部は、２個を備えている。この結果、本実施形態によれば、２個の指部を備えたロボットハンドにおいて、上記（１）及び（２）の効果を容易に実現することができる。

＜被把持物Ｈの断面形状が円形の場合＞
次に、断面形状が円形をなす被把持物Ｈの大きさが異なる場合のロボットハンド１０の把持の実施例、参考例及び比較例について説明する。なお、図１１〜図１６で説明するロボットハンドでは、前記実施形態のロボットハンドの構成に相当する部材には同一符号を付す。

図１１〜図１６で説明するロボットハンド１０は、指部３０、４０のリンク３１、３２、４１、４２のリンク長を相互に同一の長さｌとしている。掌部２０において、指部３０、４０間の長さを２ｌとしている。

また、リンク４２の関節角度θ１及びリンク４１の関節角度θ２は、図１１（ａ）において、リンクの時計回り方向への屈曲（回転）を正方向として、０°≦θ１≦９０°、０°≦θ２≦９０°の範囲としている。また、リンク３２の関節角度及びリンク３１の関節角度は、リンクの反時計回り方向を正として同様に０°から９０°の範囲としている。

図１１（ａ）において、Ｋ１はリンク４１の関節角度θ２を０°に保持した状態で、リンク４２の関節角度θ１を０°から９０°迄屈曲（回転）したときのリンク４１の先端（指先）の移動軌跡を示している。なお、説明の便宜上、移動軌跡Ｋ１は、関節３４との干渉を無視して図示されている。

また、図１１（ａ）において、Ｋ２は、まずリンク４１の関節角度θ２を０°から９０°まで回転させた後、リンク４２の関節角度θ１を０°から９０°迄屈曲（回転）したときのリンク４１の先端（指先）の移動軌跡を示している。

上記ロボットハンド１０で半径ｒを有する断面円形の被把持物Ｈを把持する例について、図１１（ｂ）、図１２〜図１４を参照して説明する。
（１．ｌ／２＜ｒ＜ｌの場合）
図１１（ｂ）は、ｌ／２＜ｒ＜ｌとしたときの、参考例であり、指部３０、４０の指腹部と掌部２０とにより被把持物Ｈを包み込みにより安定に把持する。

（２．ｒ＝ｌ／２の場合）
被把持物Ｈをロボットハンド１０で図１２（ａ）〜図１２（ｄ）に示すように把持することが考えられる。

図１２（ａ）は、ｒ＝ｌ／２としたときの比較例であり、リンク３２、４２の関節角度を０°とし、リンク３１、４１の関節角度を９０°にして、掌部２０とリンク３１、リンク４１の先端側の指腹部で把持したものである。この例では、２つの指部３０、４０の指先同士で干渉があり、両指部の指腹部を利用した安定な把持（包み込み）は不可能である。また、両指部の指先に近位の指腹部と掌部２０間で被把持物Ｈを把持した場合、安定した把持ではないため、図１２（ａ）の矢印で示すように、被把持物Ｈがリンク３２、またはリンク４２側へ移動する虞がある。

図１２（ｂ）は、ｒ＝ｌ／２としたときの他の比較例であり、リンク３２の関節角度を０°とし、リンク３１の関節角度を９０°にして、掌部２０とリンク３１、３２の両指腹部で把持し、かつリンク４１、４２を屈曲してリンク４１の先端（指先）を被把持物Ｈの高さ方向の中央部よりも上側の部位に当接することにより、把持したものである。この例では、被把持物Ｈの包み込みができておらず、強固な把持とはならない。

図１２（ｃ）は、ｒ＝ｌ／２としたときの他の比較例であり、リンク３２の関節角度を０°とし、リンク３１の関節角度を９０°にして、掌部２０とリンク３１、３２の両指腹部で把持し、指部４０のリンク４１、４２の関節角度を０°としたものである。この例では、指部３０と掌部２０の把持によるものであるが、指部４０側が開放されているため、指部３０の指背側から外力が加わった場合、図１２（ｃ）で示す矢印方向へ被把持物Ｈが移動する虞があり、不安定な把持となる。

図１２（ｄ）は、ｒ＝ｌ／２としたときの比較例である。この例では、リンク３２を若干傾けるとともにリンク３１の関節角度を９０°近く屈折させて、リンク３１の指腹部と掌部２０とにより被把持物Ｈを挟み、かつ、被把持物Ｈの指部４０側を、０°の関節角度に保持した状態のリンク４１とリンク４２を被把持物Ｈ側に傾斜してリンク４１、４２とにより被把持物Ｈを包み込みしたものである。なお、図１２（ｄ）では、説明の便宜上、リンク４１、４２を線で描いているため、関節４３が被把持物Ｈと干渉した状態で図示しているが、リンク４１、４２は、実際には太さを有しているため、関節４３は、被把持物Ｈと干渉していないものとして理解されたい。なお、以下で説明する図においても、関節が被把持物Ｈ、または、リンクに干渉して図示されている場合には、上記と同様に理解されたい。

図１２（ｄ）の例では、被把持物Ｈを、指部３０、４０及び掌部２０により包み込みしているため、安定した把持が可能となるが、後述する図１３で示す実施例に比較すると、外力が作用した際に、これに抗するように全関節にトルクを発生する必要がある。

図１３は、ｒ＝ｌ／２としたときの実施例である。この例では、リンク３１の関節角度を９０°とし、リンク３２の関節角度を４５°にして、リンク３１、３２及び掌部２０からなる固定連鎖が形成されて外力に対して強固な構造としている。また、指部３０に相対する指部４０は、リンク４１が被把持物Ｈ側へ屈曲して、被把持物Ｈを、指部４０の指腹部、及び指部３０の指背部３０ｂと、掌部２０で把持する。この結果、ロボットハンド１０により被把持物Ｈを強固にかつ安定した状態で把持することができる。

この状態は、指部４０側のみ、外力に対向するトルクを発生すればよいため、各リンクの屈曲及び伸展を電動で作動するアクチュエータの場合には、省電力の効果がある。
なお、図１３では、被把持物Ｈの半径ｒがｒ＝ｌ／２の場合を前提としたが、被把持物Ｈの半径ｒが、ｌ／２＜ｒ＜ｌの場合であっても、同様の包み込みが可能であり、安定した状態で被把持物Ｈを把持することができる。

（３．０＜ｒ＜ｌ／２の場合）
図１４（ａ）は、０＜ｒ＜ｌ／２としたときの参考例である。指部４０のリンク４１、４２の関節角度を０°とし、指部３０のリンク３１の関節角度を０°とし、リンク３２を被把持物Ｈに対してリンク３１の指腹部を接触するように屈曲させることにより、２つの指部のリンク３１、４２の指腹部と、掌部２０とにより被把持物Ｈを包み込みして安定した状態で把持する。

図１４（ｂ）は、０＜ｒ＜ｌ／２としたときの参考例であり、指部４０のリンク４１、４２の関節角度を０°とし、指部３０のリンク３１の関節角度を９０°とし、リンク３２の関節角度を４５°にして、リンク３１の先端（指先）を掌部２０に当接して、固定連鎖構造とし、リンク３１、３２の指腹部と掌部２０とにより被把持物Ｈを把持する。このように掌部２０と１つの指部３０で、被把持物Ｈを包み込みして安定した状態で把持する。

なお、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のいずれの参考例も、被把持物Ｈの径に応じて、特定の場所でしか、把持できない。
図１４（ｃ）は、０＜ｒ＜ｌ／２としたときの実施例であり、リンク３１の関節角度を９０°とし、リンク３２の関節角度を４５°にして、リンク３１、３２及び掌部２０からなる固定連鎖が形成されて外力に対して強固な構造としている。また、指部４０は、リンク４１、４２を被把持物Ｈ側へ屈曲し、被把持物Ｈを指部４０の指腹部、指部３０の指背部３０ｂ、及び掌部２０で把持する。この結果、ロボットハンド１０により被把持物Ｈを強固にかつ安定した状態で把持することができる。

図１４（ｄ）は、０＜ｒ＜ｌ／２としたときの実施例であり、リンク３１の関節角度を９０°未満とし、リンク３２の関節角度を４５°以上に屈曲して、リンク３１、３２及び掌部２０からなる固定連鎖が形成されて外力に対して強固な構造としている。また、指部４０は、リンク４１の関節角度を９０°にして被把持物Ｈ側へ倒し、リンク４１、４２の指腹部が被把持物Ｈに接触するようにリンク４２を倒して、被把持物Ｈを、指部４０の指腹部、及び指部３０の指背部３０ｂと、掌部２０で把持する。

この結果、同じ大きさの被把持物Ｈに対して、図１４（ｃ）とは異なる把持位置に調整することができるとともに被把持物Ｈを強固にかつ安定した状態で把持することができる。なお、図１３の実施例でも同様に、固定連鎖を形成することを前提にしてリンク３１、リンク３２のそれぞれ関節角度を変化させることで把持位置を変化させることもできる。

上記の実施例では、下記の効果がある。
（１）一方の指部が固定連鎖を形成することから、強固な把持が可能となる。
（２）外力が発生した場合、他方の指部側のみ、外力に対向するトルクを発生すればよいため、各リンクの屈曲及び伸展を電動で作動するアクチュエータの場合には、省電力の効果がある。

（３）同じ大きさの被把持物に対して把持位置の調整が可能となる。
＜被把持物Ｈの断面形状が角丸長方形状の場合＞
次に、図１５及び図１６を参照して、断面角丸長方形状の被把持物Ｈの把持の例について説明する。被把持物Ｈの長軸の長さをｈとする。なお、ロボットハンド１０の構成、リンク長、及び掌部２０の長さは、前記実施例、参考例、及び比較例で説明したロボットハンド１０と同じである。

（ｌ＜ｈ＜２ｌの場合）
図１５（ａ）は、ｌ＜ｈ＜２ｌとしたときの参考例である。図１５（ａ）に示すように、被把持物Ｈの長軸を掌部２０に対して立てるように把持した例である。この例は、指部３０、４０のリンク３２、４２の関節角度を０°とし、リンク３１、４１の関節角度を、リンク３１、４１の指腹部が被把持物Ｈの上部の両側にそれぞれ当接させる角度にすることにより、掌部２０、指部３０、４０のリンク３１、４１の指腹部で把持するものである。

また、図１５（ｂ）は、ｌ＜ｈ＜２ｌとしたときの参考例である。図１５（ｂ）に示すように、被把持物Ｈの短軸を掌部２０に対して立てるように把持した例である。この例は、指部３０、４０のリンク３２、４２の関節角度を０°とし、リンク３１、４１の関節角度を、リンク３１、４１の指腹部が被把持物Ｈの上部の両側にそれぞれ当接させる角度にして被把持物Ｈの上部の両側にそれぞれ当接させるとともに、掌部２０、指部３０、４０のリンク３１、４１、３２、４２の指腹部で被把持物Ｈを把持する。このようにして、何れの例も、被把持物Ｈの把持は可能となるが、特に図１５（ｂ）の例の方がより安定した状態で把持が可能となる。

（０＜ｈ≦ｌの場合）
図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、０＜ｈ≦ｌとしたときの把持の比較例、並びに図１６（ｄ）及び図１６（ｅ）は０＜ｈ≦ｌとしたときの把持の実施例である。

図１６（ａ）の比較例はｈ＝ｌとし、かつ、被把持物Ｈの長軸を掌部２０に対して立てた状態で保持するように２指で把持する一例である。
被把持物Ｈを２指で把持する場合は、２指が相互に干渉しないようにする必要がある。図１６（ａ）では、リンク３２の関節角度を０°とし、リンク３１の関節角度を９０°にして、掌部２０とリンク３１、３２の両指腹部で把持し、かつリンク４１、４２を屈曲してリンク４１の先端（指先）を被把持物Ｈの指部４０に対向する側部に当接することにより、把持したものである。この例では、被把持物Ｈの包み込みができておらず、強固な把持とはならない。

なお、図示はしないが、０＜ｈ＜ｌとし、かつ、被把持物Ｈの長軸を掌部２０に対して立てた状態で２つの指部及び掌部２０で把持する場合は、下記の把持方法がある。
すなわち、リンク３２を指部４０側へ傾く関節角度とし、リンク３１の関節角度を９０°、または９０°よりも小さくして、被把持物Ｈの上端のアールを有する両角に対してリンク３１、３２の指腹部を接触させ、かつリンク４１、４２を屈曲してリンク４１の先端（指先）を被把持物Ｈの指部４０に対向する側部に当接させて把持する。しかし、この把持方法においても、被把持物Ｈの包み込みができておらず、強固な把持とはならない。

図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）は、被把持物Ｈを掌部２０に対して被把持物Ｈを寝かせた状態で１つの指部及び掌部２０により把持する例である。同図に示すようにリンク３２の関節角度を９０°よりも小さい角度にして指部４０側に傾け、リンク３１の関節角度を９０°または、９０°よりも小さい角度にして、掌部２０とリンク３１、３２の両指腹部で被把持物Ｈを把持し、指部４０のリンク４１、４２の関節角度を０°としたものである。これらの例では、指部３０と掌部２０の把持は、把持位置には自由度があるが、被把持物Ｈの長軸に沿った側面は、掌部２０に接触させる必要がある。また、指部３０の先端は、掌部２０に接触せず、固定連鎖とはなっておらず、指部３０の指背側から外力が加わった場合、指部４０側へ被把持物Ｈが移動する虞があり、不安定な把持となる。

図１６（ｄ）の実施例では、リンク３１の関節角度を９０°とし、リンク３２の関節角度を４５°にして、リンク３１、３２及び掌部２０からなる固定連鎖が形成されて外力に対して強固な構造としている。また、指部４０は、リンク４１、４２を被把持物Ｈ側へ屈曲し、被把持物Ｈをリンク４１、４２の指腹部、指部３０の指背部３０ｂ及び掌部２０で把持する。この結果、ロボットハンド１０により被把持物Ｈを強固にかつ安定した状態で把持することができる。

図１６（ｅ）の実施例では、リンク３１の関節角度を９０°未満とし、リンク３２の関節角度を４５°以上に屈曲して、リンク３１、３２及び掌部２０からなる固定連鎖が形成されて外力に対して強固な構造としている。また、指部４０は、リンク４１の関節角度を９０°未満にして被把持物Ｈ側へ倒し、リンク４１、４２の指腹部が被把持物Ｈに接触するようにリンク４２を倒して、被把持物Ｈを、指部４０の指腹部、及び指部３０の指背部３０ｂと、掌部２０で把持する。この場合も、ロボットハンド１０により被把持物Ｈを強固にかつ安定した状態で把持することができる。

また、両実施例で分かるように、被把持物Ｈの長軸に沿った側部を、掌部２０に接触させないで把持ができるとともに、把持される被把持物Ｈの把持位置及び把持姿勢の調整が可能である。

図１６（ｄ）及び図１６（ｅ）の実施例では、下記の効果がある。
（１）一方の指部が固定連鎖を形成することから、強固な把持が可能となる。
（２）把持位置及び把持姿勢の調整が可能である。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、上記構成の設計的変更は勿論のこと、下記のように変更しても良い。
・指部のリンクの数は、前記実施形態では、２個としたが、１個または３個以上としてもよい。

・例えば、図９は、指部３０の関節が１個の場合を示しており、前記実施形態の構成中、リンク３１及び関節３３が省略されて、リンク３２の先端（指先）が略Ｌ字状に指部４０側へ折曲げられたものである。このような構成においても、前記実施形態と同様に作動すれば、同様の効果を奏することができる。

・図１０は、指部３０のリンクの数を３個とした例であり、リンク３１、３２の間に、関節３３、３５を介してリンク３６が設けられている。指部３０は、被把持物Ｈをほ把持する際に、図１０に示すように、横コ字状に屈曲して、指部３０の指先が、当接領域２０ａに当接した状態となって、被把持物Ｈの把持を安定して保持できる。

・前記実施形態では、各リンクの屈曲及び伸展のアクチュエータは、電動モータとしたが、アクチュエータは、電動モータに限定するものではなく、他のアクチュエータ、例えば、ソレノイド、油圧シリンダ、空圧シリンダ等に替えてもよい。

・前記実施形態では、ロボットハンド１０は、指部を２個の場合で説明したが、指部の数は２個に限定するものではない。すなわち、指部は、３個以上設けられていてもよい。この場合、被把持物Ｈを挟んで相互に相対する一方の側は、１個、または２個以上あればよく、他方の側も１個、または２個以上並設すればよい。

・把持姿勢が適正でないと、良好な作業を行えないような被把持物Ｈ（例えば、電動ドリル等）の場合、把持姿勢が適正となるように調整を行う必要があるが、本実施形態及び実施例によれば、把持姿勢の調整が可能であり、適正な把持姿勢が得られた場合にも、安定した保持を行うことが可能である。すなわち、固定連鎖構造を取った指部の指背部に、被把持物が当接されて、他の指部と協働して保持されるため、大きな外力が加わった場合にも安定して把持が可能である。

例えば、電動ドリル等をロボットハンドにて前述のように把持した状態で、穿孔作業を行った時に、大きな反力を受けても安定して保持されているため、穿孔作業に支障を来すことがない。

１０…ロボットハンド、２０…掌部、２０ａ…当接領域、
３０…指部、３０ａ…指腹部、３０ｂ…指背部、３１、３２…リンク、
３３、３４…関節、
４０…指部、４０ａ…指腹部、４０ｂ…指背部、４１、４２…リンク、
４３、４４…関節、Ｈ、Ｈ１，Ｈ２…被把持物。

Claims (4)

1. 掌部と、前記掌部に連結されるとともに指腹部側が相互に相対する複数の指部とを備えているロボットハンドの把持方法において、
   前記指腹部側が相互に相対する複数の指部のうち、一方の指部はその指先が前記掌部に当接して指腹部側へ屈曲し、かつ、その指背部を他方の指部側に向けた状態とし、
   前記他方の指部は指腹部側へ屈曲して、被把持物を前記掌部と挟んだ状態とし、
   前記一方の指部の指背部、前記他方の指部及び前記掌部とが前記被把持物に接触して前記被把持物を把持するロボットハンドの把持方法。
2. 前記一方の指部はその指先が前記掌部に当接されるまで指腹部側へ屈曲する指部屈曲段階と、
   前記他方の指部が指腹部側へ屈曲し、前記被把持物を、前記他方の指部の指腹部と、前記掌部と、前記指部屈曲段階中、または前記指部屈曲段階を終了した前記一方の指部の指背部とにて把持する把持段階と、
   を有する請求項１に記載のロボットハンドの把持方法。
3. 前記指部は、２関節以上を備えている請求項１または請求項２に記載のロボットハンドの把持方法。
4. 前記指部は、２個以上を備えている請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載のロボットハンドの把持方法。