JP2021194718A - 把持装置及びこれを用いた把持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な質量、大きさ、形状の対象物を、重力に影響されることなく安定して把持可能な把持装置及びこれを用いた把持方法を提供する。【解決手段】把持装置１０は、ベース部１２に設けられ、液状流体２０と粉粒体２１を内部に充填した変形自在な袋状体１７をそれぞれ備える複数の指部１３により、対象物１１を把持する装置であり、袋状体１７に対する液状流体２０の排出と供給を行う袋状体１７の硬軟手段１５が設けられ、粉粒体２１は、比重が異なる２種以上の粒状物２２、２３で構成されている。把持方法は、複数の指部１３で対象物１１を掴んで軟化状態の袋状体１７を対象物１１に接触させる準備工程と、袋状体１７から液状流体２０を排出して硬化状態にする硬化工程と、液状流体２０の排出過程で、弾性体で構成された補強部材１６により、袋状体１７の体積減少に伴って各指部１３に設けられた袋状体１７が互いに接近し、対象物１１の把持が完了する。【選択図】図３

Description

本発明は、様々な質量、大きさ、形状を有する対象物を、重力に影響されることなく安定して把持（挟持）可能な把持装置及びこれを用いた把持方法に関する。

人の手の届かない場所や、狭隘な場所、水中、宇宙空間、高放射線環境下などの場所では、遠隔操作による作業が不可欠となる。
このような遠隔作業においては、作業ツールの形状に合わせた専用の把持装置や、対象物の大きさや形状に合わせた多数の専用の把持装置を準備する必要があった。このため、専用の把持装置を準備するための費用が増大するだけでなく、準備するための時間や作業中の交換時間が増大することに繋がっていた。
そこで、作業対象に合わせた把持装置の準備を不要とするため、特許文献１に記載の把持装置が提案されている。この把持装置は、粉粒体を内包する袋体を使って対象物を把持するものであり、対象物の形状に合わせて袋体を変形させることにより、物品を安定して把持するものである。

特開２０１３−２２０４９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の把持装置は、対象物を、袋体（柔軟な膜）と対象物との間の摩擦力のみで把持するため、対象物の質量が大きい場合や、対象物が袋体より大きく袋体との接触面積を大きくできない場合は、対象物を安定して把持できず落下させるおそれがあった。
更に、この把持装置は、粉粒体が袋体内の下側（先側）に溜まるため、袋体の下方に配置された対象物は把持できる。しかし、例えば、袋体の上方に配置された対象物を把持するに際しては、重力の影響により、粉粒体が袋体内の下側（基側）に移動するため、対象物を把持できないおそれがあった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、様々な質量、大きさ、形状の対象物を、重力に影響されることなく安定して把持可能な把持装置及びこれを用いた把持方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る把持装置は、ベース部に設けられ、液状流体と粉粒体を内部に充填した変形自在な袋状体をそれぞれ備える複数の指部により、対象物を把持する把持装置であって、
前記液状流体の前記袋状体からの排出及び前記袋状体への供給を行って、該袋状体を硬化状態及び軟化状態にする硬軟手段が設けられ、
前記粉粒体は、比重が異なる２種以上の粒状物で構成されている。

本発明に係る把持装置において、前記粉粒体は少なくとも、前記液状流体より大きな比重の前記粒状物と、前記液状流体より小さな比重の前記粒状物を有することが好ましい。

本発明に係る把持装置において、前記硬軟手段は、前記袋状体に取付けられた流体搬送用管材を介して前記液状流体の前記袋状体からの排出及び前記液状袋状体への供給を行うポンプと、前記流体搬送用管材の前記袋状体への取付け領域に設けられ、前記液状流体のみを通過可能とするフィルタとを有することが好ましい。

本発明に係る把持装置において、前記各指部は更に、前記袋状体が設けられた補強部材を備え、駆動手段により前記袋状体が互いに接近又は離間するように、前記補強部材が前記ベース部に傾動可能に設けられていることが好ましい。
ここで、前記補強部材は弾性体であることが好ましい。
また、前記補強部材は前記袋状体の外部又は内部に設けることができる。

前記目的に沿う第１の発明に係る把持方法は、本発明に係る把持装置を用いた把持方法であって、
前記複数の指部で対象物を掴み、軟化状態にある前記各袋状体を前記対象物に接触させる準備工程と、
前記硬軟手段により、前記各袋状体からの前記液状流体の排出を行い、該各袋状体を硬化状態にする硬化工程とを有し、
前記硬化工程における前記各袋状体からの前記液状流体の排出過程で、前記弾性体で構成された前記補強部材により、前記各袋状体の体積減少に伴って前記各指部に設けられた前記袋状体が互いに接近し、前記対象物の把持が完了する。

前記目的に沿う第２の発明に係る把持方法は、本発明に係る把持装置を用いた把持方法であって、
前記複数の指部で対象物を掴み、軟化状態にある前記各袋状体を前記対象物に接触させる準備工程と、
前記硬軟手段により、前記各袋状体からの前記液状流体の排出を行い、該各袋状体を硬化状態にする硬化工程と、
前記硬軟手段により、前記各袋状体への前記液状流体の供給を行い、該各袋状体を軟化状態にして前記対象物に接触させる接触工程とを有し、
前記接触工程の終了後、前記硬軟手段により、前記各袋状体からの前記液状流体の排出を行い、該各袋状体を硬化状態にした際に、前記袋状体のいずれか１又は２以上と前記対象物とが非接触状態となることを条件として、該非接触状態の袋状体と対象物とが接触状態となるまで、前記接触工程を行う。

本発明に係る把持装置及びこれを用いた把持方法は、液状流体と粉粒体を内部に充填した変形自在な袋状体をそれぞれ備える複数の指部を有し、液状流体の袋状体からの排出及び袋状体への供給を行って、袋状体を硬化状態及び軟化状態にする硬軟手段が設けられているので、把持装置で対象物を掴んだ際に、各袋状体が対象物の形状にフィット（追従）して変形する。
ここで、袋状体内の粉粒体は、比重が異なる２種以上の粒状物で構成されているので、例えば、袋状体の下方又は上方に配置された対象物を把持装置で掴もうとする場合に、重力の影響によって、全ての粉粒体が袋状体内の下側のみ又は上側のみに移動することを抑制、更には、防止できるため、対象物を安定して把持することができる。
従って、様々な質量、大きさ、形状の対象物を、重力に影響されることなく安定して把持できる。

本発明の一実施の形態に係る把持装置の部分斜視図である。 同把持装置を部分的に側面視した説明図である。 同把持装置全体の説明図である。 同把持装置の袋状体の内部構造を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同把持装置が対象物を把持する前の状態、把持した状態を示す説明図である。 同把持装置を用いた把持システム全体の斜視図である。 同把持装置の動作を示すフローチャートである。 変形例に係る把持装置の動作を示すフローチャートである。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る把持装置１０は、例えば、産業用ロボットのエンドエフェクタ（物体の把持に使用するエンドエフェクタ（把持機構）、即ちグリッパ）として使用され、様々な質量、大きさ、形状の対象物１１を、重力に影響されることなく安定して把持（挟持）できる装置である。なお、把持する対象物１１は、特に限定されるものではなく、例えば、各種機器、部品、食品等があり、その質量、大きさ、形状は様々（例えば、棒状や板状、球状）である。以下、詳しく説明する。

把持装置１０は、図１〜図３に示すように、ベース部１２と、このベース部１２の前方に配置された複数の指部１３と、ベース部１２の後方に配置された駆動手段（開閉機構）１４、及び、硬軟手段（硬化機構）１５とを有している。
ベース部１２に設ける指部１３の本数は、ここでは３本であるが、対象物１１を掴んで（挟んで）把持可能な本数であれば特に限定されるものではなく、対象物の質量、大きさ、形状等に応じて、例えば、２本でもよく、また、４本以上でもよい（上限は、例えば１０本程度）。

指部１３は、図１、図２、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、板状の補強部材１６と、この補強部材１６の片面に取付けられた袋状体１７とを備えている。
板状の補強部材１６の基部には取付け部１８が設けられ、この取付け部１８がベース部１２に回動軸１９を介して取付けられ、補強部材１６がベース部１２に対して傾動可能となっている。具体的には、複数の指部１３が対象物１１を掴んで把持できるように、各指部１３の補強部材１６の片面側を、間隔を有して対向させた状態で、各補強部材１６がベース部１２に配置されている。

この補強部材１６は長方形の板状（帯状）となって、その先側を、他の補強部材１６に向けて屈曲させた形状となっているが、複数の指部が対象物を把持可能な形状であれば、特に限定されるものではなく、例えば、補強部材を、他の補強部材に向けて、基部から先部にかけて複数段に屈曲させてもよく、また、補強部材を、他の補強部材に向けて、円弧状に湾曲させてもよい。
更に、把持する対象物に応じて、補強部材の先側を他の部分よりも幅広又は幅狭にすることもでき、また、補強部材を棒状（１本又は複数本）や網状にすることもできる。

補強部材１６の厚みと材質等は、複数の指部１３が対象物１１を掴んで把持するための強度を有すれば、特に限定されるものではなく、掴む対象物の質量、大きさ、形状等に応じて、例えば、プラスチック製や金属製の板材（薄板材）等で構成でき、弾性体であることが好ましい。
なお、弾性体としては、例えば、板ばね（薄板ばねや重ね板ばね等）や強化プラスチック等を使用でき、板ばねを使用する場合は、把持する対象物に応じて板ばねの種類（ばね定数）を変更することができる。

袋状体１７は、例えば、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）やシリコン等の弾性材料で構成された変形自在な（柔軟性を有する）中空状のものであり、内部に充填される液状流体２０や粉粒体２１、また、接触する対象物１１等で、損傷しない程度の厚みを有するものである。
この袋状体１７は、補強部材１６の片面（各補強部材１６の対向側の片面）に、その基部から先部にかけて設けられている。これにより、複数の指部１３にそれぞれ取付けられた各袋状体１７は互いに対向し、複数の指部１３で対象物１１を掴んだ際には、各袋状体１７が対象物１１の表面と接触する。

このように、袋状体１７は補強部材１６の片面（補強部材１６は袋状体１７の外部）に取付けられているが、袋状体を補強部材の先部から基部にかけて被せて（補強部材を袋状体の内部に）設けることもでき、また、複数の袋状体を、補強部材の先部から基部にかけて間隔を有して取付けることもできる。
なお、袋状体１７の外表面は未処理（袋状体１７の素材のまま）であるが、例えば、対象物との摩擦力が高められるように、袋状体の外表面に凹凸加工を施したり、また、滑止め部材等を貼付けたりすることもできる。

図３、図４に示すように、袋状体１７の内部には、液状流体２０と粉粒体２１が充填されている（満たされている）。
液状流体２０には、例えば、水や油等の液体を使用できる。
粉粒体２１は、例えば、凹凸形状を有する粒状（粒径が、例えば１〜５ｍｍ程度）のものであり、比重が異なる２種（２種類）の粒状物（粒状物Ａ）２２と粒状物（粒状物Ｂ）２３で構成されている。この場合、一方の粒状物２２の比重を液状流体２０の比重より大きく（例えば、液状流体が水の場合は１より大きく）し、他方の粒状物２３の比重を液状流体２０の比重より小さく（例えば、液状流体が水の場合は１より小さく）することが好ましい。なお、粒状物２２、２３のいずれか一方の比重を、液状流体２０の比重と同一にしてもよい。この粉粒体２１（粒状物２２、２３）としては、例えば、コーヒー豆、シリコンビーズ（ビーズ玉）、そば殻、プラスチック粒体、セラミックス粒体、ガラス粒体、金属粒体等を使用できるが、プラスチック、セラミックス、ガラス、及び、金属のいずれか１又は２以上を用いて、比重の異なるものを（意図した比重のものを）人工的に製造することもできる。

このように、粉粒体２１を比重が異なる２種の粒状物２２、２３で構成するのは、掴もうとする対象物１１の配置位置によっては、重力の影響により、袋状体内の粉粒体が袋状体内の下側のみ又は上側のみに偏り（例えば、粉粒体が袋状体の全体に渡って万遍なく行き渡らない状態で、後述するジャミング転移現象が発生し）、対象物を把持できなくなることによる。
例えば、袋状体の上方に対象物が配置され、この対象物を把持しようとする袋状体が上下方向に配置された場合、粉粒体が液状流体の比重より大きい粒状物のみで構成されていれば、重力の影響によって、粉粒体が袋状体の下側に集まった状態でジャミング転移現象が発生し、対象物を把持できなくなり、また、袋状体の下方に対象物が配置され、この対象物を把持しようとする袋状体が上下方向に配置された場合、粉粒体が液状流体の比重より小さい粒状物のみで構成されていれば、重力の影響によって、粉粒体が袋状体の上側に集まった状態でジャミング転移現象が発生し、対象物を把持できなくなる（図５（Ａ）参照）。

なお、粉粒体２１を比重の異なる２種の粒状物２２、２３で構成する場合、粒状物２２、２３の混合割合は、粉粒体２１（粒状物２２、２３全体）の体積を１００体積％として、一方の粒状物２２の混合割合を、例えば、４０〜６０体積％とするのがよい（他方の粒状物２３の混合割合を、例えば、６０〜４０体積％）。
また、粉粒体は、比重の異なる３種の粒状物で構成することもできる。この場合、粉粒体を、例えば、液状流体の比重より大きな粒状物ａと、小さな粒状物ｂと、同程度（同一）の粒状物ｃとで構成できる。更に、粉粒体を、比重の異なる４種以上（上限は、例えば１０種程度）の粒状物で構成する場合は、例えば、上記した粒状物ａと粒状物ｃとの間の比重や、粒状物ｂと粒状物ｃとの間の比重を備えた粒状物等を、更に加えるのがよい。なお、比重の異なる２種以上の粒状物は全て、液状流体の比重より大きいもののみ、又は、小さいもののみにすることもできる。

この袋状体１７の内部に充填される粉粒体２１の量（体積量）は、対象物１１と接触した際に、袋状体１７が対象物１１の表面形状に追従して変形できれば、特に限定されるものではないが、袋状体１７が膨らんだ状態での内容積を１００％として、例えば、６０〜８０％であるのがよい。
ここで、粉粒体の体積量が袋状体の内容積の６０％未満の場合、充填される粉粒体が少な過ぎて、対象物の表面形状に対応できず、一方、粉粒体の体積量が袋状体の内容積の８０％超の場合、充填される粉粒体が多過ぎて、対象物に接触しても粉粒体が移動できず、袋状体が変形しづらくなる。

駆動手段１４は、図２、図３に示すように、指部１３ごとに設けられている（即ち、１つの指部１３に１つの駆動手段１４が設けられている）。
駆動手段１４は、指部１３が設けられた取付け部１８に、その一端部が取付けられた連結ロッド２４と、この連結ロッド２４の他端部に、その先端部が取付けられたアクチュエータ（シリンダ（油圧又は空圧等））２５とを有している。このアクチュエータ２５には、チューブ２６を介してポンプ２７が接続され、このポンプ２７を動作させることでアクチュエータ２５が往復駆動する。これにより、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、指部１３の補強部材１６に力が作用し、アクチュエータ２５の動きに応じて複数の指部１３が、ベース部１２に対して回動軸１９を中心として傾動し、対向する指部１３が開閉する（各袋状体１７が互いに接近又は離間する）。

硬軟手段１５は、図３、図４に示すように、指部１３ごとに設けられている（即ち、１つの指部１３に１つの硬軟手段１５が設けられている）。
硬軟手段１５は、電動ポンプ（ポンプの一例）２８と、受けタンク２９と、電動ポンプ２８と受けタンク２９と袋状体１７を繋ぐチューブ（流体搬送用管材の一例）３０と、袋状体１７とチューブ３０の間に設けたフィルタ３１とを有している。この電動ポンプ２８は、チューブ３０を介して液状流体２０の袋状体１７からの排出及び袋状体１７への供給を行うものであり、フィルタ３１は、袋状体１７とチューブ３０との間で液状流体２０のみを通過可能とするものである（粉粒体２１は通さない）。

ここで、電動ポンプ２８を動作させて、指部１３の袋状体１７から液状流体２０を排出すると、ジャミング転移現象を発生して袋状体１７が硬化（固化）し、また、指部１３の袋状体１７に液状流体２０を供給（注入）すると、袋状体１７が軟化する。この液状流体２０の袋状体１７からの排出と袋状体１７への供給は、瞬時（例えば、３秒以下程度）に行われる。
なお、フィルタ３１は、袋状体１７内の粉粒体２１がチューブ３０内に侵入しない位置（チューブ３０の袋状体１７への取付け領域）に設ければよく、ここでは、袋状体１７へのチューブ３０の取付け部分に突出させて設けているが、袋状体内のチューブの取付け部分に設けることもできる。

上記した駆動手段１４と硬軟手段１５は、有線又は無線の制御手段（図示しない）を使用して、ポンプ２７と電動ポンプ２８をそれぞれ動かすことにより動作させることができる。なお、駆動手段１４と硬軟手段１５の動作は、例えば、作業者等が、把持装置１０の指部１３の動作を確認しながら制御手段を操作することで行うことができるが、例えば、プログラムを制御手段に予め入力しておき、この入力されたプログラムに基づいて自動的に行うこともできる。

上記した把持装置１０は、ベース部１２の背面側を、図６に示す把持システム３２のロボットアーム３３の先端部に設けることができ、コントローラ（制御手段）３４により、ロボットアーム３３の動作範囲内の任意の位置に移動させることができる。このとき、把持する対象物１１が、ロボットアーム３３の動作範囲内にあれば、把持装置１０により把持できる。
このように、把持装置１０を把持システム３２に設ける場合、駆動手段１４のチューブ２６と、硬軟手段１５の袋状体１７に接続されたチューブ３０は、ロボットアーム３３内に収容配置され、ロボットアーム３３外に配置されたポンプ２７と電動ポンプ２８にそれぞれ接続されるが、チューブ２６、３０をロボットアーム３３外に配置してもよい。
また、把持システム３２のコントローラ３４と、前記した把持装置１０の制御手段とを一体にすることもできる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る把持方法について、図６、図７を参照しながら説明する。なお、ここでは、複数の指部１３の補強部材１６が、弾性体（板ばね）で構成されている場合について説明する。
まず、図６に示す把持システム３２のロボットアーム３３を動かして、ロボットアーム３３に設けられた把持装置１０の指部１３を対象物１１に近づける（ステップ１（ＳＴ１）：図５（Ａ）参照）。

（準備工程）
複数の駆動手段１４（ポンプ２７）をそれぞれ動かし、複数の指部１３で対象物１１を掴み、軟化状態にある各袋状体１７を対象物１１に接触させる（ステップ２（ＳＴ２））。
（硬化工程）
複数の硬軟手段１５（電動ポンプ２８）により、各袋状体１７からの液状流体２０の排出をそれぞれ行い、各袋状体１７を硬化状態にする。この各袋状体１７からの液状流体２０の排出過程においては、弾性体で構成された補強部材１６により、各袋状体１７の体積減少に伴って各指部１３に設けられた袋状体１７が互いに接近する（指部１３が対象物１１の形状に対応して自然に閉じる）（ステップ３（ＳＴ３））。
このため、上記した準備工程においては、硬化工程における袋状体１７の体積減少を考慮して、複数の指部１３で対象物１１をより強く（補強部材１６が反る程度に）掴むことが好ましい。
これにより、対象物１１の把持動作を完了する（ステップ４（ＳＴ４）：（図５（Ｂ）参照））。

上記した操作により、把持動作が完了した場合、全ての袋状体１７が対象物１１の任意の形状にフィットして変形し、対象物１１と袋状体１７の外表面との間に接触摩擦力が発生する。また、袋状体１７内の凹凸形状をした粉粒体２１同士（粒状物２２、２２同士、粒状物２２、２３同士、粒状物２３、２３同士）の接触摩擦により、袋状体１７は硬くなり、補強部材１６によって対象物１１が拘束される。
これにより、対象物１１を安定して把持することができる。なお、対象物が、例えば、長棒のような重心が不安定な物でも、また、把持装置の質量と比較して大きくても、安定して把持することができる。

更に、変形例に係る把持方法について、図６、図８を参照しながら説明する。なお、ここでは、例えば、複数の指部１３の補強部材１６が、弾性体以外のもの（単なる板材等）で構成されている場合について説明する。
まず、図６に示す把持システム３２のロボットアーム３３を動かして、ロボットアーム３３に設けられた把持装置１０の指部１３を対象物１１に近づける（ステップ１（ＳＴ１）：図５（Ａ）参照）。

（準備工程）
複数の駆動手段１４（ポンプ２７）をそれぞれ動かし、複数の指部１３で対象物１１を掴み、軟化状態にある各袋状体１７を対象物１１に接触させる（ステップ２（ＳＴ２））。
（硬化工程）
複数の硬軟手段１５（電動ポンプ２８）により、各袋状体１７からの液状流体２０の排出をそれぞれ行い、各袋状体１７を硬化状態にする。このとき、各袋状体１７の体積減少により、一部又は全部（１又は２以上）の袋状体１７が対象物１１と非接触状態になる（ステップ３（ＳＴ３））。

（接触工程）
複数の硬軟手段１５により、各袋状体１７への液状流体２０の供給をそれぞれ行い、各袋状体１７を軟化状態にした後、複数の駆動手段１４をそれぞれ動かし、複数の指部１３で対象物１１を掴み、軟化状態にある各袋状体１７を対象物１１に再度接触させる（ステップ４（ＳＴ４））。
上記した接触工程の終了後、複数の硬軟手段１５により、各袋状体１７からの液状流体２０の排出をそれぞれ行い、各袋状体１７を硬化状態にした際に、全ての袋状体１７と対象物１１とが接触状態を維持しているか、また、袋状体１７の一部又は全部と対象物１１とが非接触状態であるかを判断する。

上記した判断は、例えば、作業者が、コントローラ３４を用いてロボットアーム３３を動かした際に、対象物１１が把持装置１０から落下しそうになる状況等を目視により確認して判断することができるが、例えば、複数の駆動手段１４の電流変動をそれぞれ検知すること、また、各袋状体１７の対象物１１との接触面側に感圧センサ等を取付け、その圧力変動等を検知すること等で、判断することもできる（ステップ５（ＳＴ５））。
ここで、全部の袋状体１７と対象物１１とが接触状態を維持していると判断された場合、把持動作を完了する（ステップ６（ＳＴ６）：（図５（Ｂ）参照））。

一方、袋状体１７のいずれか１又は２以上と対象物１１とが非接触状態であると判断された場合、ステップ４へ戻り、複数の硬軟手段１５により、各袋状体１７への液状流体２０の供給をそれぞれ行い、各袋状体１７を軟化状態にした後、複数の駆動手段１４をそれぞれ動かし、複数の指部１３で対象物１１を掴み、軟化状態にある各袋状体１７を対象物１１に再度接触させる。
上記したステップ４へ戻る操作を、全部の袋状体１７と対象物１１とが接触状態を維持していると判断されるまで（非接触状態の袋状体１７と対象物１１とが接触状態となるまで）、繰返しを行う。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の把持装置及びこれを用いた把持方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、１つの指部に、駆動手段と硬軟手段が１つずつ設けられた場合について説明したが、１つの駆動手段で２つ以上の指部を動かすこともでき、また、１つの硬軟手段で２つ以上の指部を動かすこともできる。
また、前記実施の形態においては、袋状体とチューブとの接続領域に、液状流体のみを通過可能にするフィルタを設けた場合について説明したが、例えば、チューブの内側断面積が粉粒体の大きさ（最小幅）よりも小さい場合には、フィルタを省略することもできる。
更に、前記実施の形態においては、指部が補強部材を備えた場合について説明したが、把持する対象物によっては、補強部材を用いなくてもよい。この場合、補強部材を傾動させる駆動手段を設けなくてもよい。

本発明に係る把持装置及びこれを用いた把持方法は、様々な質量、大きさ、形状の対象物を、重力に影響されることなく安定して把持可能である。これにより、例えば、産業用ロボットのエンドエフェクタとして有効に利用でき、人の手の届かない場所や、狭隘な場所、水中、宇宙空間、高放射線環境下などの場所での遠隔操作による作業が容易になる。

１０：把持装置、１１：対象物、１２：ベース部、１３：指部、１４：駆動手段、１５：硬軟手段、１６：補強部材、１７：袋状体、１８：取付け部、１９：回動軸、２０：液状流体、２１：粉粒体、２２：粒状物（粒状物Ａ）、２３：粒状物（粒状物Ｂ）、２４：連結ロッド、２５：アクチュエータ、２６：チューブ、２７：ポンプ、２８：電動ポンプ（ポンプ）、２９：受けタンク、３０：チューブ（流体搬送用管材）、３１：フィルタ、３２：把持システム、３３：ロボットアーム、３４：コントローラ

Claims (8)

1. ベース部に設けられ、液状流体と粉粒体を内部に充填した変形自在な袋状体をそれぞれ備える複数の指部により、対象物を把持する把持装置であって、
   前記液状流体の前記袋状体からの排出及び前記袋状体への供給を行って、該袋状体を硬化状態及び軟化状態にする硬軟手段が設けられ、
   前記粉粒体は、比重が異なる２種以上の粒状物で構成されていることを特徴とする把持装置。
2. 請求項１記載の把持装置において、前記粉粒体は少なくとも、前記液状流体より大きな比重の前記粒状物と、前記液状流体より小さな比重の前記粒状物を有することを特徴とする把持装置。
3. 請求項１又は２記載の把持装置において、前記硬軟手段は、前記袋状体に取付けられた流体搬送用管材を介して前記液状流体の前記袋状体からの排出及び前記液状袋状体への供給を行うポンプと、前記流体搬送用管材の前記袋状体への取付け領域に設けられ、前記液状流体のみを通過可能とするフィルタとを有することを特徴とする把持装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の把持装置において、前記各指部は更に、前記袋状体が設けられた補強部材を備え、駆動手段により前記袋状体が互いに接近又は離間するように、前記補強部材が前記ベース部に傾動可能に設けられていることを特徴とする把持装置。
5. 請求項４記載の把持装置において、前記補強部材は弾性体であることを特徴とする把持装置。
6. 請求項４又は５記載の把持装置において、前記補強部材は前記袋状体の外部又は内部に設けられていることを特徴とする把持装置。
7. 請求項５又は６記載の把持装置を用いた把持方法であって、
   前記複数の指部で対象物を掴み、軟化状態にある前記各袋状体を前記対象物に接触させる準備工程と、
   前記硬軟手段により、前記各袋状体からの前記液状流体の排出を行い、該各袋状体を硬化状態にする硬化工程とを有し、
   前記硬化工程における前記各袋状体からの前記液状流体の排出過程で、前記弾性体で構成された前記補強部材により、前記各袋状体の体積減少に伴って前記各指部に設けられた前記袋状体が互いに接近し、前記対象物の把持が完了することを特徴とする把持方法。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の把持装置を用いた把持方法であって、
   前記複数の指部で対象物を掴み、軟化状態にある前記各袋状体を前記対象物に接触させる準備工程と、
   前記硬軟手段により、前記各袋状体からの前記液状流体の排出を行い、該各袋状体を硬化状態にする硬化工程と、
   前記硬軟手段により、前記各袋状体への前記液状流体の供給を行い、該各袋状体を軟化状態にして前記対象物に接触させる接触工程とを有し、
   前記接触工程の終了後、前記硬軟手段により、前記各袋状体からの前記液状流体の排出を行い、該各袋状体を硬化状態にした際に、前記袋状体のいずれか１又は２以上と前記対象物とが非接触状態となることを条件として、該非接触状態の袋状体と対象物とが接触状態となるまで、前記接触工程を行うことを特徴とする把持方法。

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