JP2023165035A - Driving mechanism of robot hand having multiple fingers and robot hand - Google Patents

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Abstract

To provide a driving mechanism which enables fingers of a robot hand to grip an object highly accurately and stably regardless of the shape of the object.SOLUTION: There is provided a driving mechanism enabling, by driving power of one actuator, fingers of a robot hand to grip an article, the robot hand comprising a first finger arranged at a center of one end side of a palm, and a second finger and a third finger spaced apart from each other on the other end side of the palm. A driving power transmission device of the drive mechanism comprises: a first differential device and a second differential device. The first differential device includes: a first finger-side shaft configured to transmit the driving power to the first finger and arranged on one end side of a driving-side case to which the driving power of the actuator is transmitted; and a side shaft arranged on the other end side of the driving-side case. The second differential device includes: a second finger-side shaft configured to transmit the driving force to the second finger and arranged on one end side of a driven-side case to which the driving power transmitted to the side shaft is transmitted; and a third finger-side shaft configured to transmit the driving force to the third finger and arranged on the other end side of the driven-side case.SELECTED DRAWING: Figure 37

Description

本発明は、複数の指を有するロボットハンドの駆動機構及び当該駆動機構を備えたロボットハンドに関する。 The present invention relates to a drive mechanism for a robot hand having a plurality of fingers, and a robot hand equipped with the drive mechanism.

駆動源としての1つのアクチュエータにより複数の指を動作させるロボットハンドが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のロボットハンドでは、指の基節、中節および末節を含む複数のリンクで2つの四節リンク機構が構築されており、1つのアクチュエータで複数の指を駆動すると共に、各指においては3つの関節を中心にその基節、中節および末節が回転駆動可能となっている。 2. Description of the Related Art A robot hand that operates a plurality of fingers using one actuator as a drive source is known (for example, see Patent Document 1). In the robot hand described in Patent Document 1, two four-bar link mechanisms are constructed with a plurality of links including the proximal, middle, and distal fingers, and one actuator drives the plurality of fingers, and each In a finger, the proximal, middle, and distal segments can be rotated around three joints.

特開2019-063886号公報JP2019-063886A

特許文献1に示されているようなロボットハンドでは、指の3つの節を7つのリンクからなる2つの四節リンク機構で駆動させる構成を採用していることから、指単体で、その基節、中節および末節のそれぞれが別個に対象物の形状に合わせて相対的に自由に動くことができる。これにより、対象物の太さが均一であれば、ひとつのアクチュエータでも確実に把持することができる。 The robot hand as shown in Patent Document 1 adopts a configuration in which the three joints of the finger are driven by two four-bar link mechanisms consisting of seven links, so that the base joint of the finger can be driven by a single finger. , the middle segment and the terminal segment can each independently move relatively freely according to the shape of the object. As a result, if the object has a uniform thickness, it can be reliably gripped with one actuator.

しかしながら、当該ロボットハンドは、対象物の太さが軸方向で大きく変化するなど、対象物の形状が不均一な異径対象物の場合、あるいは、対象物に対し、ロボットハンドを正確に位置決めできない状況下において、複数指を駆動した際、全ての指の基節、中節および末節のそれぞれが別個に対象物の形状に合わせて相対的に独立して動くことができないため、対象物を精度よく把持することができない。こうした実情から、対象物の形状にかかわらず、対象物の高精度かつ安定的な把持を実現する駆動機構及びロボットハンドが望まれている。 However, the robot hand cannot accurately position the robot hand with respect to the object, or when the object has a different diameter and the shape is uneven, such as when the thickness of the object changes greatly in the axial direction. Under certain circumstances, when moving multiple fingers, the proximal, middle, and distal phalanges of all fingers cannot move relatively independently according to the shape of the object, so it is difficult to accurately move the object. Unable to grasp well. Under these circumstances, there is a need for a drive mechanism and a robot hand that can grasp an object with high precision and stability, regardless of the shape of the object.

本発明の一態様に係る駆動機構は、3本の指を有し、1つのアクチュエータの駆動力を伝達することにより物品を把持させる、ロボットハンドの指の駆動機構であって、アクチュエータと各指それぞれとを接続する駆動力伝達装置を有し、3本の指は、ロボットハンドの本体における掌面の一端側の中央に配置された第1指と、掌面の他端側に間隔を開けて配置された第2指と第3指により構成され、駆動力伝達装置は、アクチュエータの駆動力が伝達される駆動側ケースと、駆動側ケースの一端側に設けられ、第1指に駆動力を伝達する第1指側シャフトと、駆動側ケースの他端側に設けられたサイドシャフトとを含む第1差動装置と、サイドシャフトに伝達された駆動力が伝達される従動側ケースと、従動側ケースの一端側に設けられ、第2指に駆動力を伝達する第2指側シャフトと、従動側ケースの他端側に設けられ、第3指に駆動力を伝達する第3指側シャフトとを含む第2差動装置と、を有している。 A drive mechanism according to one aspect of the present invention is a drive mechanism for the fingers of a robot hand that has three fingers and grips an article by transmitting the driving force of one actuator. The three fingers are arranged at the center of one end of the palm surface of the main body of the robot hand, and the first finger is spaced apart from the other end of the palm surface. The driving force transmission device includes a driving side case to which the driving force of the actuator is transmitted, and a driving force transmission device provided at one end side of the driving side case, and transmitting the driving force to the first finger. a first differential device including a first finger-side shaft that transmits the driving force and a side shaft provided on the other end side of the driving-side case; a driven-side case to which the driving force transmitted to the side shaft is transmitted; A second finger side shaft provided at one end of the driven case and transmitting the driving force to the second finger; and a third finger side provided at the other end of the driven case and transmitting the driving force to the third finger. and a second differential device including a shaft.

本発明の一態様に係るロボットハンドは、上記の駆動機構と、3本の指それぞれに対応づけられ、各指における複数の関節の関節角を検出する3つの関節角センサと、アクチュエータの出力軸の回転角に対応する入力回転角を検出するモータ軸センサと、3つの関節角センサと、モータ軸センサと、各部の寸法情報(幾何学的関係)と、駆動力伝達装置の減速比に基づいて、駆動機構が正常に稼働しているか否かを判定する制御部と、を有し、制御部は、モータ軸センサによる検出値、及び第1指に対応づけられた関節角センサによる検出値を用い、駆動側ケースの回転角と第1指側シャフトの回転角とから得られるサイドシャフトの回転角に基づいて、従動側ケースの回転角を示す第1回転角データを求め、第2指に対応づけられた関節角センサによる検出値から得られる第2指側シャフトの回転角と、第3指に対応づけられた関節角センサによる検出値から得られる第3指側シャフトの回転角とを用いて、従動側ケースの回転角を示す第2回転角データを求め、第1回転角データと第2回転角データに基づいて、駆動機構が正常に稼働しているか否かを判定するものである。 A robot hand according to one aspect of the present invention includes the above drive mechanism, three joint angle sensors that are associated with each of the three fingers and detect joint angles of a plurality of joints in each finger, and an output shaft of an actuator. Based on the motor shaft sensor that detects the input rotation angle corresponding to the rotation angle of and a control unit that determines whether the drive mechanism is operating normally, the control unit detecting a value detected by the motor shaft sensor and a value detected by the joint angle sensor associated with the first finger. Based on the rotation angle of the side shaft obtained from the rotation angle of the drive side case and the rotation angle of the first finger side shaft, first rotation angle data indicating the rotation angle of the driven side case is obtained, and The rotation angle of the second finger side shaft obtained from the detection value by the joint angle sensor associated with the third finger, and the rotation angle of the third finger side shaft obtained from the detection value of the joint angle sensor associated with the third finger. is used to obtain second rotation angle data indicating the rotation angle of the driven side case, and based on the first rotation angle data and second rotation angle data, it is determined whether the drive mechanism is operating normally. It is.

また、本発明の一態様に係る駆動機構は、3本の指を有し、1つのアクチュエータの駆動力を伝達することにより物品を把持させる、ロボットハンドの指の駆動機構であって、アクチュエータから伝達される駆動力を振り分ける差動装置を含み、アクチュエータと各指それぞれとを接続する駆動力伝達装置を有し、3本の指は、ロボットハンドの本体における掌面の一端側中央に配置された第1指と、掌面の他端側に間隔を開けて配置された第2指及び第3指と、により構成され、差動装置は、アクチュエータの駆動力が伝達されるケースと、ケースの一端側に設けられ、第2指に駆動力を伝達する第2指側シャフトと、ケースの他端側に設けられ、第3指に駆動力を伝達する第3指側シャフトと、一端がケースに固定され、他端が第2指側シャフトに固定された第1捻りバネと、一端がケースに固定され、他端が第3指側シャフトに固定された第2捻りバネと、を有するものである。 Further, a drive mechanism according to one aspect of the present invention is a finger drive mechanism of a robot hand that has three fingers and grips an article by transmitting the driving force of one actuator. It includes a differential device that distributes the transmitted driving force, and has a driving force transmission device that connects the actuator and each finger, and the three fingers are arranged at the center of one end side of the palm surface of the main body of the robot hand. The differential device includes a first finger, a second finger, and a third finger, which are spaced apart from each other on the other end of the palm surface. A second finger side shaft provided at one end side and transmitting the driving force to the second finger; a third finger side shaft provided at the other end side of the case and transmitting the driving force to the third finger; A first torsion spring fixed to the case and having the other end fixed to the second finger side shaft; and a second torsion spring having one end fixed to the case and the other end fixed to the third finger side shaft. It is something.

本発明に係る駆動機構によれば、アクチュエータから伝達される駆動力が差動装置を介して3本の指に振り分けられるため、対象物の形状にかかわらず、高精度かつ安定的に対象物を把持させることができる。そして、当該駆動機構を備えたロボットハンドによれば、異径対象物であっても、精度よく安定的に把持することができる。 According to the drive mechanism according to the present invention, the driving force transmitted from the actuator is distributed to the three fingers via the differential device, so that the object can be driven with high precision and stability regardless of the shape of the object. It can be held. According to the robot hand equipped with the drive mechanism, even objects with different diameters can be accurately and stably gripped.

図1は、本発明の実施例1に基づくロボットハンド1の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a robot hand 1 based on Embodiment 1 of the present invention. 図2は、図1とは逆方向から見たロボットハンド1の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the robot hand 1 seen from the opposite direction to FIG. 図3は、ワークW1(対象物W1)を把持する前の姿勢を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the posture before gripping the workpiece W1 (object W1). 図4は、ワークW1(対象物W1)を把持する際に指2Aが対象物W1に接触した姿勢を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing a posture in which the fingers 2A are in contact with the object W1 when gripping the work W1 (object W1). 図5は、ワークW1(対象物W1)を把持した姿勢を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing a posture in which the workpiece W1 (object W1) is gripped. 図6は、ワークW1(対象物W1)を把持した姿勢を示す正面図であり、図5とは異なる把持姿勢している。FIG. 6 is a front view showing the posture in which the workpiece W1 (object W1) is gripped, and the gripping posture is different from that in FIG. 図7は、ワークW1(対象物W1)を把持した姿勢を示す正面図であり、図5や図6とは異なる把持姿勢している。FIG. 7 is a front view showing a posture in which the workpiece W1 (object W1) is gripped, and the gripping posture is different from that in FIGS. 5 and 6. 図8は、本発明の実施例2に基づくロボットハンド1の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of the robot hand 1 based on the second embodiment of the present invention. 図9は、図8に示すロボットハンド1における指2の駆動機構を示す指先側からの斜視図である。FIG. 9 is a perspective view from the fingertip side showing the drive mechanism for the finger 2 in the robot hand 1 shown in FIG. 図10は、その駆動機構を示す指元からの斜視図である。FIG. 10 is a perspective view from the fingertips showing the drive mechanism. 図11は、その駆動機構を示す指元からの背面図である。FIG. 11 is a rear view from the fingertips showing the drive mechanism. 図12は、その駆動機構におけるリンク要素をモデル化して説明するリンク構成図である。FIG. 12 is a link configuration diagram modeling and explaining link elements in the drive mechanism. 図13は、基節111の構造を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing the structure of the proximal segment 111. 図14は、中節121の構造を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing the structure of the middle section 121. 図15は、末節131の構造を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing the structure of the distal segment 131. 図16(a)は、駆動リンク114の構造を示す斜視図で、図16(b)は図16(a)とは反対側から見た駆動リンク114の構造を示す斜視図である。FIG. 16(a) is a perspective view showing the structure of the drive link 114, and FIG. 16(b) is a perspective view showing the structure of the drive link 114 seen from the opposite side from FIG. 16(a). 図17は、基側中継リンク113の構造を示す斜視図である。FIG. 17 is a perspective view showing the structure of the base relay link 113. 図18は、中間リンク板120の構造を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing the structure of the intermediate link plate 120. 図19は、末側中継リンク123の構造を示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view showing the structure of the distal relay link 123. 図20は、指が対象物を把持する前の姿勢を示す側面図である。FIG. 20 is a side view showing the posture of the fingers before gripping the object. 図21は、指が薄い対象物を把持したときの姿勢を示す側面図である。FIG. 21 is a side view showing the posture when fingers grip a thin object. 図22は、指が円柱形状のワークW2(対象物W2)を把持した際の姿勢を示す斜視図である。FIG. 22 is a perspective view showing the posture when fingers grip a cylindrical workpiece W2 (object W2). 図23は、指が円柱形状のワークW2(対象物W2)を把持する直前の状態を示す側面図である。FIG. 23 is a side view showing a state immediately before the fingers grip the cylindrical workpiece W2 (object W2). 図24は、図23の状態から中節121が円柱形状のワークW2(対象物W2)に接触した時の姿勢を示す側面図である。FIG. 24 is a side view showing the posture when the middle joint 121 contacts the cylindrical workpiece W2 (target object W2) from the state shown in FIG. 図25は、図24の状態から指先139が円柱形状のワークW2(対象物W2)に接触し把持が完了した時の姿勢を示す側面図である。FIG. 25 is a side view showing the posture when the fingertip 139 contacts the cylindrical work W2 (object W2) and gripping is completed from the state shown in FIG. 24. 図26は、指が円錐形状のワークW3(対象物W3)を把持した際の姿勢を示す斜視図である。FIG. 26 is a perspective view showing the posture when fingers grip a conical workpiece W3 (object W3). 図27は、指が円錐形状のワークW3(対象物W3)を把持した際の姿勢を示す側面図である。FIG. 27 is a side view showing the posture when fingers grip a conical workpiece W3 (object W3). 図28は、指が円錐形状のワークW3(対象物W3)を把持した際の姿勢を図27とは逆方向から見た側面図である。FIG. 28 is a side view of the posture when fingers grip a conical workpiece W3 (object W3) when viewed from the opposite direction to FIG. 27. 図29は、図28に示す側面図において、手前の指(2B)とワークW3(対象物W3)が接する部分で対象物のみを断面で描画した側面図である。FIG. 29 is a side view of the side view shown in FIG. 28, in which only the object is drawn in cross section at the part where the finger (2B) on the near side and the workpiece W3 (object W3) come into contact. 図30は、図28に示す側面図において、中央の指(2A)とワークW3(対象物W3)が接する部分で対象物のみを断面で描画した側面図である。FIG. 30 is a side view of the side view shown in FIG. 28, in which only the object is drawn in cross section at the part where the central finger (2A) and the workpiece W3 (object W3) are in contact. 図31は、図28に示す側面図において、奥の指(2C)とワークW3(対象物W3)が接する部分で対象物のみを断面で描画した側面図である。FIG. 31 is a side view of the side view shown in FIG. 28, in which only the object is drawn in cross section at the part where the finger at the back (2C) and the workpiece W3 (object W3) are in contact. 図32は、本発明の実施例3に基づくロボットハンド1における指2の駆動機構を指先側から見た斜視図である。FIG. 32 is a perspective view of the drive mechanism for the finger 2 in the robot hand 1 according to the third embodiment of the present invention, viewed from the fingertip side. 図33は、同駆動機構を指元から見た斜視図である。FIG. 33 is a perspective view of the drive mechanism viewed from the fingertips. 図34は、同駆動機構を指元から見た背面図である。FIG. 34 is a rear view of the drive mechanism viewed from the fingertips. 図35は、本発明の実施例4に基づくロボットハンド1における指2の駆動機構を指先側から見た斜視図である。FIG. 35 is a perspective view of the drive mechanism for the finger 2 in the robot hand 1 according to the fourth embodiment of the present invention, viewed from the fingertip side. 図36は、同駆動機構を指元から見た斜視図である。FIG. 36 is a perspective view of the drive mechanism viewed from the fingertips. 図37は、同駆動機構を指元から見た背面図である。FIG. 37 is a rear view of the drive mechanism viewed from the fingertips. 図38は、指が異径形状のワークW4(対象物W4)を把持した際の姿勢を示す斜視図である。FIG. 38 is a perspective view showing the posture when fingers grip a workpiece W4 (target object W4) having a different diameter shape. 図39は、指が異径形状のワークW4(対象物W4)を把持した際の姿勢を示す側面図である。FIG. 39 is a side view showing the posture when fingers grip a workpiece W4 (object W4) having a different diameter shape. 図40は、図39とは逆方向から見た指が異径形状のワークW4(対象物W4)を把持した際の姿勢を図39とは逆方向から見た側面図である。FIG. 40 is a side view of the posture when the fingers grip a workpiece W4 (object W4) having a different diameter when viewed from the opposite direction to FIG. 39. 図41は、図40に示す側面図において、手前の指(2B)とワークW4(対象物W4)が接する部分で対象物のみを断面で描画した側面図である。FIG. 41 is a side view of the side view shown in FIG. 40, in which only the object is drawn in cross section at the part where the finger (2B) on the near side and the workpiece W4 (object W4) come into contact. 図42は、図40に示す側面図において、中央の指(2A)とワークW4(対象物W4)が接する部分で対象物のみを断面で描画した側面図である。FIG. 42 is a side view of the side view shown in FIG. 40, in which only the object is drawn in cross section at the part where the central finger (2A) and the workpiece W4 (object W4) are in contact. 図43は、図40に示す側面図において、奥の指(2C)とワークW4(対象物W4)が接する部分で対象物のみを断面で描画した側面図である。FIG. 43 is a side view of the side view shown in FIG. 40, in which only the object is drawn in cross section at the part where the finger at the back (2C) and the workpiece W4 (object W4) are in contact. 図44は、本発明の実施例1に基づくロボットハンド1のセルフロック機構を内在する直動装置[例:台形ねじ]を、セルフロック機構のない直動装置[例:ボールねじ]に置き換えたロボットハンドで、ワークW1(対象物W1)を把持した姿勢を示す正面図である。FIG. 44 shows a robot hand 1 according to Embodiment 1 of the present invention in which a linear motion device with a self-locking mechanism [e.g. a trapezoidal screw] is replaced with a linear motion device without a self-locking mechanism [e.g. a ball screw]. FIG. 3 is a front view showing a posture in which a workpiece W1 (object W1) is gripped by a robot hand. 図45は、そのハンドで(図44のハンドで)アクチュエータがサーボロック状態で(モータ出力軸が回転しない状況で)、差動装置の差動動作により対象物の把持位置が変わった状態を示す正面図である。Figure 45 shows a state in which the gripping position of the object has changed due to the differential operation of the differential device with the actuator in the servo lock state (in a situation where the motor output shaft does not rotate) in that hand (the hand in Figure 44). It is a front view. 図46は、対象物の種類と形状を示す斜視図である。図46(a)は円柱形状で、図46(b)は円錐形状で、図46(c)は異径形状対象物の一例を示す図である。FIG. 46 is a perspective view showing the type and shape of the object. FIG. 46(a) shows a cylindrical shape, FIG. 46(b) shows a conical shape, and FIG. 46(c) shows an example of an object having different diameters.

以下、図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説明する。
[実施例1]
図1は、本発明の実施例1に基づくロボットハンド1の斜め上方からみた全体図であり、図2は、図1とは逆方向から見たロボットハンド1の全体図である。図3~図7はワークW1(対象物W1)を把持する際の動作を示す正面図である。
図1と図2において、ロボットハンド1は、2本の指2(2A、2B)をそれぞれ駆動して作業対象を把持等する作業を行うように、ベースフレーム5を介して図示しないロボット本体側に取り付けられている。なお、このロボットハンド1は、例えば、人型ロボットやアーム型ロボット等に搭載されて、他のロボットと連携するなどして、スムーズな各種作業を実現する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
[Example 1]
FIG. 1 is an overall view of a robot hand 1 according to a first embodiment of the present invention as seen diagonally from above, and FIG. 2 is an overall view of the robot hand 1 as seen from the opposite direction to FIG. 3 to 7 are front views showing the operation when gripping the workpiece W1 (object W1).
In FIGS. 1 and 2, the robot hand 1 is connected to the robot main body (not shown) via a base frame 5 so as to drive two fingers 2 (2A, 2B) to perform work such as gripping a work object. is attached to. Note that this robot hand 1 is mounted on, for example, a humanoid robot, an arm-type robot, or the like, and cooperates with other robots to realize various tasks smoothly.

2本の指2(2A、2B)は、1つのアクチュエータの駆動力を伝達することにより、指腹に相当する対向面が近づいたり遠ざかったりすることにより機能するように構成されている。 The two fingers 2 (2A, 2B) are configured to function by moving opposing surfaces corresponding to finger pads toward or away from each other by transmitting the driving force of one actuator.

電動モータ等のアクチュエータ11は、遊星歯車を内蔵して減速等の機能を有する伝達装置11Tを介して伝達シャフト31を駆動回転させることにより駆動力を出力するようになっている。アクチュエータ11は、ベースフレーム5に固定されている。
伝達シャフト31の先端には、駆動ギア31Gが同軸上で一体回転するように固定されている。なお、減速等が不要の場合は、伝達装置11Tを介さずに、直接アクチュエータ11の出力軸の先端に、駆動ギア31Gが同軸に一体回転するように固定してもよい。
駆動ギア31Gに、差動装置41においてリングギアの役割をなす従動ギア33Gが噛み合うことで、アクチュエータ11の駆動力がディファレンシャルケース42に伝達されるようになっている。
The actuator 11, such as an electric motor, outputs driving force by driving and rotating a transmission shaft 31 via a transmission device 11T that includes a built-in planetary gear and has functions such as deceleration. The actuator 11 is fixed to the base frame 5.
A drive gear 31G is fixed to the distal end of the transmission shaft 31 so as to coaxially rotate therewith. Note that if deceleration or the like is not required, the drive gear 31G may be fixed directly to the tip of the output shaft of the actuator 11 without using the transmission device 11T so as to rotate coaxially therewith.
Drive gear 31G meshes with driven gear 33G, which serves as a ring gear in differential device 41, so that the driving force of actuator 11 is transmitted to differential case 42.

差動装置41は、ディファレンシャルケース42、その内部に配置された図示しないピニオンギア、同じく図示しないサイドギア、サイドシャフト51、61から構成されている。また、差動装置41は、ベースフレーム5に対して、軸方向には不動で自由回転可能に軸支されている。
サイドシャフト51は図示しないサイドギアに、サイドシャフト61は図示しない別のサイドギアにそれぞれ相対回転不能に一体形成あるいは固定されている。
サイドシャフト51とサイドシャフト61の回転軸は同軸になるように配置され、ディファレンシャルケース42ならびに、ベースフレーム5に対して、その回転軸の軸方向には不動であるが、回転軸周りに回転可能に軸支されている。
The differential device 41 includes a differential case 42, a pinion gear (not shown) disposed inside the differential case 42, side gears (also not shown), and side shafts 51, 61. Further, the differential device 41 is supported on the base frame 5 so as to be immovable in the axial direction and freely rotatable.
The side shaft 51 is integrally formed with or fixed to a side gear (not shown), and the side shaft 61 is fixed to another side gear (not shown) such that they cannot rotate relative to each other.
The rotation axes of the side shaft 51 and the side shaft 61 are arranged to be coaxial, and although they are immovable in the axial direction of the rotation axes with respect to the differential case 42 and the base frame 5, they are rotatable around the rotation axes. It is pivoted on.

また、図1および図2に示されるように、従動ギア33Gは、その回転軸がサイドシャフト51の回転軸ならびにサイドシャフト61の回転軸と同軸になるように、ディファレンシャルケース42に相対回転不能に固定されている。
このような構成により、アクチュエータ11の出力が、伝達シャフト31、駆動ギア31G、従動ギア33Gを介して、ディファレンシャルケース42まで伝達される構成になっている。
なお、実施例1では、アクチュエータ11の出力をディファレンシャルケース42まで伝達するために、駆動ギア31Gと従動ギア33Gを用いた伝達機構を用いているが、他の伝達機構でも構わない。例えば、伝達シャフト31の先端に駆動プーリを同軸に一体回転するように固定し、従動プーリをサイドシャフト51の回転軸ならびにサイドシャフト61の回転軸と同軸になるようにディファレンシャルケース42に相対回転不能に固定し、伝達ベルトを駆動プーリと従動プーリを共に巻き掛けることにより、アクチュエータ11の出力をディファレンシャルケース42まで伝達する伝達機構を用いてもよい。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the driven gear 33G is immovable relative to the differential case 42 so that its rotation axis is coaxial with the rotation axis of the side shaft 51 and the rotation axis of the side shaft 61. Fixed.
With this configuration, the output of the actuator 11 is transmitted to the differential case 42 via the transmission shaft 31, the drive gear 31G, and the driven gear 33G.
In the first embodiment, a transmission mechanism using the drive gear 31G and the driven gear 33G is used to transmit the output of the actuator 11 to the differential case 42, but other transmission mechanisms may be used. For example, a driving pulley is fixed to the tip of the transmission shaft 31 so as to coaxially rotate therewith, and a driven pulley is fixed to the differential case 42 so as to be coaxial with the rotation axis of the side shaft 51 and the rotation axis of the side shaft 61 so that it cannot rotate relative to the differential case 42. A transmission mechanism may be used in which the output of the actuator 11 is transmitted to the differential case 42 by fixing the actuator 11 to the differential case 42 and wrapping a transmission belt around both the drive pulley and the driven pulley.

ディファレンシャルケース42の内部に配置された図示しないピニオンギアと図示しないサイドギアが噛み合うことで、ディファレンシャルケース42に対して、サイドシャフト51(1つ目のサイドギア)とサイドシャフト61(別のサイドギア)との間に差動運動が発生する。
実施例1の差動装置41は、図示しないピニオンギアと図示しないサイドギアにベベルギアを用いた一般的な差動装置で構成されている。なお、サイドシャフト51とサイドシャフト61との間に差動運動を発生させるものであれば、例えば、発明者らが特願2019-182275号で提案したような、ピニオンギアとサイドギアに対し、3次元曲線によって互いに動きが拘束されたギアを用いた差動装置を用いてもよい。
By meshing a pinion gear (not shown) disposed inside the differential case 42 with a side gear (not shown), the side shaft 51 (first side gear) and the side shaft 61 (another side gear) are connected to the differential case 42. Differential motion occurs between the two.
The differential device 41 of the first embodiment is constituted by a general differential device that uses a pinion gear (not shown) and a bevel gear as a side gear (not shown). In addition, as long as differential motion is generated between the side shaft 51 and the side shaft 61, for example, the pinion gear and the side gear as proposed by the inventors in Japanese Patent Application No. 2019-182275, A differential device using gears whose movements are constrained relative to each other by dimensional curves may also be used.

ここで、図1に示すように、サイドシャフト61の先端には、駆動プーリ61Pが同軸上で一体回転するように固定されており、同様に、図2に示すように、サイドシャフト51の先端には、駆動プーリ51Pが同軸上で一体回転するように固定されている。
指2A、2Bに、駆動プーリ51P、61Pからの駆動力を伝達する伝達装置21A、21Bは、差動装置41を介して駆動力を出力するサイドシャフト51、61、これらに同軸上に固定された駆動プーリ51P、61P、伝達ベルト52、62、従動プーリ53P、63P、これらに同軸上に固定されたねじ軸22A、22B、ねじナット23A、23Bにより構成されている。ねじ軸22A、22Bは、差動装置41の指側出力軸であり、これにより、ねじ軸22を介して、入力側から出力軸に駆動力を伝達できるが、ねじナット23により、出力軸に作用する外力や負荷力が入力軸に伝達されない、セルフロック機構を構成している。
すなわち、図1から図7に示すセルフロック機構付伝達装置21においては、その入力軸であるねじ軸22を正転および逆転の両方向に回転させることで、リニアガイド24に沿ってねじナット23を正方向および反対方向の両方向に直線運動を生成できるが、ねじナット23を正方向および反対方向の両方向に直進運動を生成するような外力や負荷力を加えても、ねじナット23は動かず、ねじ軸22も回転させることができない。なお、実施例1では、ねじ軸22に台形ねじを使用している。
Here, as shown in FIG. 1, a drive pulley 61P is fixed to the tip of the side shaft 61 so as to rotate together on the same axis, and similarly, as shown in FIG. A drive pulley 51P is fixed to the drive pulley 51P so as to rotate together on the same axis.
The transmission devices 21A and 21B that transmit the driving force from the drive pulleys 51P and 61P to the fingers 2A and 2B are coaxially fixed to the side shafts 51 and 61 that output the driving force via the differential device 41. The drive pulleys 51P, 61P, transmission belts 52, 62, driven pulleys 53P, 63P, screw shafts 22A, 22B, and screw nuts 23A, 23B are coaxially fixed to these pulleys. The screw shafts 22A and 22B are the finger-side output shafts of the differential device 41, which allows driving force to be transmitted from the input side to the output shaft via the screw shaft 22. It forms a self-locking mechanism that prevents external forces and load forces from being transmitted to the input shaft.
That is, in the self-locking transmission device 21 shown in FIGS. 1 to 7, the screw nut 23 is rotated along the linear guide 24 by rotating the screw shaft 22, which is the input shaft, in both forward and reverse directions. Although it is possible to generate linear motion in both the forward and reverse directions, the screw nut 23 does not move even if an external force or load force is applied that would cause the screw nut 23 to move in a straight line in both the forward and reverse directions. The screw shaft 22 also cannot be rotated. In addition, in Example 1, a trapezoidal screw is used for the screw shaft 22.

ねじ軸22Aの先端には、従動プーリ53Pが同軸上で一体回転するように固定されており、伝達ベルト52を駆動プーリ51Pと従動プーリ53Pを共に巻き掛けることにより、アクチュエータ11の出力をねじ軸22Aまで伝達し、ねじナット23Aと一体の指2Aの直線運動を生成するように構成している。
同様に、ねじ軸22Bの先端には、従動プーリ63Pが同軸上で一体回転するように固定されており、伝達ベルト62を駆動プーリ61Pと従動プーリ63Pを共に巻き掛けることにより、アクチュエータ110の出力をねじ軸22Bまで伝達し、ねじナット23Bと一体の指2Bの直線運動を生成するように構成している。
なお、ねじ軸22Aとねじ軸23Bは互いに逆ねじで構成されている。
このような構成により、無負荷状態時には、サイドシャフト51とサイドシャフト61が、ディファレンシャルケース42と相対的な位置関係を維持したまま回転駆動され、アクチュエータ11の回転運動は、指2Aと指2Bの開閉運動として生成される。
A driven pulley 53P is fixed to the tip of the screw shaft 22A so as to rotate together on the same axis, and by wrapping the transmission belt 52 around both the drive pulley 51P and the driven pulley 53P, the output of the actuator 11 is transferred to the screw shaft. 22A, and is configured to generate a linear motion of the finger 2A integral with the screw nut 23A.
Similarly, a driven pulley 63P is fixed to the tip of the screw shaft 22B so as to rotate together on the same axis, and by wrapping the transmission belt 62 around both the driving pulley 61P and the driven pulley 63P, the output of the actuator 110 is is transmitted to the screw shaft 22B to generate linear motion of the finger 2B integral with the screw nut 23B.
Note that the screw shaft 22A and the screw shaft 23B are configured with opposite threads.
With this configuration, in the no-load state, the side shaft 51 and the side shaft 61 are rotationally driven while maintaining their relative positional relationship with the differential case 42, and the rotational movement of the actuator 11 is caused by the movement of the fingers 2A and 2B. Generated as an opening and closing motion.

図3から図5を用いて、実施例1のハンド1による対象物把持動作について説明する。
なお、これらの図は、いずれも対象物W1を把持する前後の姿勢を示す正面図である。
図3は、対象物W1を把持する前の姿勢を示す正面図で、無負荷状態を示している。図3の状態で、アクチュエータ11を駆動すると、サイドシャフト51とサイドシャフト61が、ディファレンシャルケース42と相対的な位置関係を維持したまま回転駆動され、前述のように指2Aと指2Bの開閉運動が生成される。
図4は、図3の状態から、指2Aと指2Bが閉じる動作となるようにアクチュエータ11を駆動し、指2Aが対象物W1に接触した状態を示す正面図である。この図4の状態で、更に指2Aと指2Bが閉じる動作となるようにアクチュエータ11を駆動すると、サイドシャフト51の回転運動は停止し、サイドシャフト61はディファレンシャルケース42の回転運動の2倍の速さで回転運動を行う。すなわち、指2Aの直線運動(閉じる動作)は生成されず、指2Bの直線運動(閉じる動作)のみが生成される。
図5は、指2Aの直線運動(閉じる動作)は生成されず、指2Bの直線運動(閉じる動作)のみが生成された状態から、指2Bが対象物W1に接触した状態を示す正面図である。これにより、ハンド1による対象物W1の把持が実現されている。
The object grasping operation by the hand 1 of the first embodiment will be described using FIGS. 3 to 5. FIG.
Note that these figures are front views showing the postures before and after gripping the object W1.
FIG. 3 is a front view showing the posture before gripping the object W1, and shows a no-load state. When the actuator 11 is driven in the state shown in FIG. 3, the side shaft 51 and the side shaft 61 are rotated while maintaining the relative positional relationship with the differential case 42, and as described above, the fingers 2A and 2B open and close. is generated.
FIG. 4 is a front view showing a state in which the actuator 11 is driven so that the fingers 2A and 2B move to close from the state shown in FIG. 3, and the finger 2A is in contact with the object W1. In the state shown in FIG. 4, when the actuator 11 is further driven so that the fingers 2A and 2B are closed, the rotational movement of the side shaft 51 stops, and the side shaft 61 rotates twice as much as the rotational movement of the differential case 42. Performs rotational motion at high speed. That is, the linear motion (closing motion) of the finger 2A is not generated, and only the linear motion (closing motion) of the finger 2B is generated.
FIG. 5 is a front view showing a state in which the finger 2B comes into contact with the object W1 from a state in which no linear motion (closing motion) of the finger 2A is generated and only a linear motion (closing motion) of the finger 2B is generated. be. Thereby, grasping of the object W1 by the hand 1 is realized.

図3から図5に示す挙動から分かるように、対象物W1が、把持前に指2Aと指2Bの中央に位置していなくとも、あるいは、対象物W1の形状が不均一な異径対象物であっても、差動装置41によりサイドシャフト51、61に差動動作が生成され、接触側の指が停止し、非接触側の指が急速に対象物に近接するため、確実な把持動作を実現できることが分かる。
一般に、ロボットが視覚認識(カメラを用いた認識など)や環境認識(レーダを用いた認識など)により対象物の位置を認識して把持する場合、これらの認識には誤差があり、安定した把持時に影響が与える場合がある。このような場合でも、実施例1のロボットハンド1では、対象物の認識位置誤差の影響を受けずに安定した把持が実現できる。
As can be seen from the behavior shown in FIGS. 3 to 5, even if the object W1 is not located at the center of the fingers 2A and 2B before grasping, or if the object W1 is a different-diameter object with an uneven shape, Even in this case, the differential device 41 generates a differential movement in the side shafts 51 and 61, the fingers on the contact side stop, and the fingers on the non-contact side rapidly approach the object, resulting in a reliable gripping operation. It turns out that it is possible to achieve this.
In general, when a robot grasps the position of an object by visual recognition (e.g. recognition using a camera) or environmental recognition (recognition using radar etc.), there are errors in these recognitions and it is difficult to grasp the object stably. It can sometimes have an impact. Even in such a case, the robot hand 1 of the first embodiment can realize stable gripping without being affected by the recognized position error of the object.

対象物W1をロボットハンド1で把持して高速に対象物W1を高速に搬送する作業(目的の位置で急減速する作業)時では、停止時に対象物W1には慣性力が作用し、この慣性力がロボットハンド1への外力となる。また、重心位置が不定の対象物(例えば、容器に液体と空気が入った対象物で、液体が動くと重心位置が変わる対象物)や動体(例えば、動物)を把持する作業時でも、把持した物品自体の重心位置が動くことにより発生する外力が、ロボットハンド1に作用する。
本実施例1では、差動装置41よりも出力側(指2がある側)に、セルフロック機構付伝達装置21を設けたことにより、ロボットハンド1に外力(例えば、図5に矢印で示した外力)が作用しても、サイドシャフト51、61に差動運動が発生することはなく、指2Aと指2Bで確実な把持が実現される。
When the object W1 is gripped by the robot hand 1 and transported at high speed (the work is rapidly decelerated at the target position), an inertial force acts on the object W1 when it stops, and this inertia The force becomes an external force to the robot hand 1. In addition, even when grasping an object with an indefinite center of gravity (for example, an object containing liquid and air in a container whose center of gravity changes as the liquid moves) or a moving object (for example, an animal), it is possible to An external force generated by movement of the center of gravity of the object itself acts on the robot hand 1.
In the first embodiment, by providing the transmission device 21 with a self-locking mechanism on the output side (the side where the finger 2 is located) of the differential device 41, the robot hand 1 is subjected to an external force (for example, as indicated by the arrow in FIG. 5). Even if an external force (external force) acts on the side shafts 51, 61, no differential movement occurs, and reliable gripping is achieved between the fingers 2A and 2B.

ここで、セルフロック機構付伝達装置21を設けていない場合について、説明する。
図44および図45は、実施例1のセルフロック機構付伝達装置21を、セルフロック機構無の直動装置221A、B(例えば、ボールねじを用いた駆動装置)に置き換えた場合の対象物W1把持の姿勢を示している。
図44は、対象物W1を把持した姿勢を示している。
Here, a case where the transmission device 21 with a self-locking mechanism is not provided will be described.
44 and 45 show a target object W1 when the transmission device 21 with a self-locking mechanism of Embodiment 1 is replaced with linear motion devices 221A and 221B (for example, a drive device using a ball screw) without a self-locking mechanism. It shows a grasping posture.
FIG. 44 shows a posture in which the object W1 is gripped.

図44において、ロボットハンド1に矢印Aの方向の外力が作用すると、セルフロック機能が無い為、その外力により、ディファレンシャルケース42がアクチュエータ11により回転しないように制御されていても、サイドシャフト51、61に差動運動が発生し、図45に示すように、把持している対象物W1の位置や姿勢が把持中に変化してしまう。
これに対し、セルフロック機構付伝達装置21を用いれば、例えば、ロボットアームが対象物W1を把持した状態で、矢印Aの方向に高速移動させ、目標位置で瞬時に停止させ、矢印Aの方向に大きな慣性力が作用した場合でも、セルフロック機構付伝達装置21により、対象物W1の位置や姿勢の変動を防止することができる。
In FIG. 44, when an external force is applied to the robot hand 1 in the direction of arrow A, the side shaft 51 and A differential movement occurs at 61, and as shown in FIG. 45, the position and orientation of the gripped object W1 change while being gripped.
On the other hand, if the transmission device 21 with a self-locking mechanism is used, for example, the robot arm can move the object W1 at high speed in the direction of arrow A while gripping it, instantly stop it at the target position, and move the object W1 in the direction of arrow A. Even when a large inertial force acts on the object W1, the self-locking transmission device 21 can prevent the position and posture of the object W1 from changing.

以上のように、本発明の実施例1では、1つのアクチュエータ11の駆動力を、差動装置41でサイドシャフト51、61に分配し、そしてセルフロック機構付伝達装置21A、21Bを駆動する構成を採用したことにより、対象物の認識位置誤差の影響を受けずに安定した把持が実現できるだけでなく、ロボットハンド1に作用する外力に対しても安定した把持を実現できる。
また、図5に示すように、ロボットハンド1は、指2(指2Aと指2B)の直線運動位置を制御部1Cが取得して、対象に応じた駆動を実現して把持等する最適作業を行うようになっている。なお、本実施例では、ロボットハンド1に制御部1Cを設置して動作を統括制御する場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、ロボットハンド1を設置されているロボット本体側に統括制御される形態に適用してもよい。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the driving force of one actuator 11 is distributed to the side shafts 51 and 61 by the differential device 41, and the self-locking transmission devices 21A and 21B are driven. By adopting this, it is possible to not only realize stable gripping without being affected by the recognition position error of the object, but also to realize stable gripping even against external forces acting on the robot hand 1.
In addition, as shown in FIG. 5, the robot hand 1 can perform optimal tasks such as grasping by controlling the control unit 1C to acquire the linear movement position of the fingers 2 (finger 2A and finger 2B) and realizing drive according to the object. It is designed to do this. In this embodiment, a case will be described in which a control unit 1C is installed in the robot hand 1 to centrally control the operation, but the invention is not limited to this, and for example, the robot body on which the robot hand 1 is installed. It may also be applied to a form where the system is centrally controlled.

ロボットハンド1の制御部1Cは、メモリ1M内に格納されている制御プログラムを実行する中央演算素子、所謂、CPU(Central Processing Unit)により構成されている。制御部1Cは、そのメモリ1M内に予め設定されている各種パラメータや後述する角度センサなどの取得する各種センサ情報等に基づいて、例えば、アクチュエータ11の正逆駆動を制御することにより、例えば、ワークW1を作業対象として、最適条件で把持等する作業を実行するようになっている。
具体的には、ロボットハンド1の制御部1Cは、アクチュエータ11の駆動出力軸の回転角を検出するエンコーダ11Eが接続されている。制御部1Cは、そのエンコーダ11Eの検出情報に基づいて、差動装置41の入力回転角でもあるディファレンシャルケース42の回転角を検出している。なお、ディファレンシャルケース42の回転角は、エンコーダ11Eで検出したアクチュエータ11の駆動出力軸の回転角に、伝達装置11Tの減速比と、駆動ギア31Gと従動ギア33Gによる減速比に基づいて検出すればよい。
The control unit 1C of the robot hand 1 is composed of a central processing element, a so-called CPU (Central Processing Unit), which executes a control program stored in a memory 1M. The control unit 1C controls, for example, the forward and reverse drive of the actuator 11 based on various parameters preset in the memory 1M and various sensor information obtained from an angle sensor, which will be described later. With the work W1 as the work target, work such as gripping is performed under optimal conditions.
Specifically, the control unit 1C of the robot hand 1 is connected to an encoder 11E that detects the rotation angle of the drive output shaft of the actuator 11. The control unit 1C detects the rotation angle of the differential case 42, which is also the input rotation angle of the differential device 41, based on the detection information of the encoder 11E. The rotation angle of the differential case 42 can be detected based on the rotation angle of the drive output shaft of the actuator 11 detected by the encoder 11E, the reduction ratio of the transmission device 11T, and the reduction ratio of the drive gear 31G and the driven gear 33G. good.

また、ねじ軸22Aの片側外面に、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット53rmが同軸上で一体回転するように固定されている。加えて、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド53rhは、そのねじ軸22Aを回転自在に支持している部材に設置されて読取用マグネット53rmの周りに位置し、制御部1Cに接続されている。
制御部1Cは、読取ヘッド53rhの検出する読取用マグネット53rmの相対回転情報に基づき、ねじ軸22Aのリード(ねじ軸22の1回転に伴い、ナット23がリニアガイド24に沿って進む距離)に基づいて、指2Aの位置(並進位置)を直接検出取得する。
なお、本実施例では、指側出力センサとして、ねじ軸22Aの回転角を検出して指2Aの位置を取得する場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、差動装置41の出力軸であるサイドシャフト51の片側外面に、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット53rm’を同軸上で一体回転するように固定し、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド53rh’を、そのサイドシャフト51を回転自在に支持している部材に設置されて読取用マグネット53rm’の周りに位置し、サイドシャフト51の回転角を検出し、その検出した回転情報に基づき、駆動プーリ51Pと従動プーリ53Pと伝達ベルト52による減速比、ねじ軸22Aのリード(ねじ軸22の1回転に伴い、ナット23がリニアガイド24に沿って進む距離)に基づいて、指2Aの位置(並進位置)を直接検出取得する形態に適用してもよい。また、ナット23Aに、位置センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット53rm”を一体に固定し、位置センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド53rh”を、そのナット23Aを並進自在に支持している部材に設置されて読取用マグネット53rm”の並進移動する周りに位置し、ナット23Aの位置(並進位置)を検出し、その検出した位置(並進位置)に基づき、指2Aの位置(並進位置)を直接検出取得する形態に適用してもよい。
Further, a reading magnet 53rm, which is one component of the rotation sensor element, is fixed to the outer surface of one side of the screw shaft 22A so as to rotate together on the same axis. In addition, the reading head 53rh, which is the other component of the rotation sensor element, is installed on a member that rotatably supports the screw shaft 22A, is located around the reading magnet 53rm, and is connected to the control unit 1C. has been done.
The control unit 1C adjusts the lead of the screw shaft 22A (the distance that the nut 23 moves along the linear guide 24 with one rotation of the screw shaft 22) based on the relative rotation information of the reading magnet 53rm detected by the reading head 53rh. Based on this, the position (translational position) of the finger 2A is directly detected and acquired.
In this embodiment, a case where the finger-side output sensor detects the rotation angle of the screw shaft 22A to obtain the position of the finger 2A will be described as an example; however, the present invention is not limited to this, and for example, a differential device may be used. A reading magnet 53rm', which is one component of the rotation sensor element, is fixed to the outer surface of one side of the side shaft 51, which is the output shaft of the rotation sensor element, so as to rotate together on the same axis. A certain reading head 53rh' is installed on a member that rotatably supports its side shaft 51 and is positioned around the reading magnet 53rm', detects the rotation angle of the side shaft 51, and collects the detected rotation information. Based on the reduction ratio of the driving pulley 51P, driven pulley 53P, and transmission belt 52, and the lead of the screw shaft 22A (the distance that the nut 23 moves along the linear guide 24 with one rotation of the screw shaft 22), the finger It may be applied to a form in which the position (translational position) of 2A is directly detected and acquired. Further, a reading magnet 53rm'', which is one component of the position sensor element, is integrally fixed to the nut 23A, and the reading head 53rh'', which is the other component of the position sensor element, is made to be freely translatable through the nut 23A. It is installed on the supporting member and is located around the translational movement of the reading magnet 53rm'', detects the position (translational position) of the nut 23A, and determines the position of the finger 2A based on the detected position (translational position). It may also be applied to a form in which (translational position) is directly detected and acquired.

同様に、ねじ軸22Bの片側外面に、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット63rmが同軸上で一体回転するように固定されている。加えて、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド63rhは、そのねじ軸22Bを回転自在に支持している部材に設置されて読取用マグネット63rmの周りに位置し、制御部1Cに接続されている。制御部1Cは、読取ヘッド63rhの検出する読取用マグネット63rmの相対回転情報に基づき、ねじ軸22Bのリードに基づいて、指2Bの位置(並進位置)を直接検出取得する。
なお、本実施例では、指側出力センサとして、ねじ軸22Bの回転角を検出して指2Bの位置を取得する場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、差動装置41の出力軸であるサイドシャフト61の片側外面に、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット63rm’を同軸上で一体回転するように固定し、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド63rh’を、そのサイドシャフト61を回転自在に支持している部材に設置されて読取用マグネット63rm’の周りに位置し、サイドシャフト61の回転角を検出し、その検出した回転情報に基づき、駆動プーリ61Pと従動プーリ63Pと伝達ベルト62による減速比、ねじ軸22Bのリード(ねじ軸22の1回転に伴い、ナット23がリニアガイド24に沿って進む距離)に基づいて、指2Bの位置(並進位置)を直接検出取得する形態に適用してもよい。また、ナット23Bに、位置センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット63rm”を一体に固定し、位置センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド63rh”を、そのナット23Bを並進自在に支持している部材に設置されて読取用マグネット63rm”の並進移動する周りに位置し、ナット23Bの位置(並進位置)を検出し、その検出した位置(並進位置)に基づき、指2Bの位置(並進位置)を直接検出取得する形態に適用してもよい。
Similarly, a reading magnet 63rm, which is one component of the rotation sensor element, is fixed to the outer surface of one side of the screw shaft 22B so as to rotate together on the same axis. In addition, the reading head 63rh, which is the other component of the rotation sensor element, is installed on a member that rotatably supports the screw shaft 22B, is located around the reading magnet 63rm, and is connected to the control unit 1C. has been done. The control unit 1C directly detects and acquires the position (translational position) of the finger 2B based on the lead of the screw shaft 22B based on the relative rotation information of the reading magnet 63rm detected by the reading head 63rh.
In this embodiment, a case where the finger side output sensor detects the rotation angle of the screw shaft 22B to obtain the position of the finger 2B will be described as an example; however, the present invention is not limited to this, and for example, a differential device may be used. A reading magnet 63rm', which is one component of the rotation sensor element, is fixed to the outer surface of one side of the side shaft 61, which is the output shaft of the rotation sensor element, so as to rotate integrally on the same axis. A certain reading head 63rh' is installed on a member that rotatably supports its side shaft 61 and is positioned around the reading magnet 63rm', detects the rotation angle of the side shaft 61, and collects the detected rotation information. Based on the reduction ratio of the driving pulley 61P, driven pulley 63P, and transmission belt 62, and the lead of the screw shaft 22B (the distance that the nut 23 moves along the linear guide 24 with one rotation of the screw shaft 22), the finger The present invention may be applied to a form in which the position (translational position) of 2B is directly detected and acquired. Further, a reading magnet 63rm'', which is one component of the position sensor element, is integrally fixed to the nut 23B, and the reading head 63rh'', which is the other component of the position sensor element, is made to be freely translatable through the nut 23B. It is installed on the supporting member and is located around the translational movement of the reading magnet 63rm", detects the position (translational position) of the nut 23B, and determines the position of the finger 2B based on the detected position (translational position). It may also be applied to a form in which (translational position) is directly detected and acquired.

加えて、制御部1Cは、検出取得した指2Aの位置と指2Bの位置より、ワークの把持状況を判断している。
具体的には、制御部1Cからの指令で、アクチュエータ11を駆動しているにもかかわらず、指2Aの位置と指2Bの位置が変化しない場合は、「対象物把持の可能性有」と判断している。メモリ1M内に予め設定している把持対象物情報(ワークWの形状、ワークWを想定どおり把持した時の指2Aと指2Bの想定位置間隔)と取得情報を比較参照し、ワークWの把持状況を判断している。
In addition, the control unit 1C determines the gripping status of the workpiece based on the detected and acquired positions of the fingers 2A and 2B.
Specifically, if the position of the finger 2A and the position of the finger 2B do not change even though the actuator 11 is driven by a command from the control unit 1C, it is determined that there is a "possibility of grasping the object". Deciding. Grip the workpiece W by comparing and referencing the gripping object information (shape of the workpiece W, assumed positional distance between the fingers 2A and fingers 2B when the workpiece W is gripped as expected) and the acquired information set in advance in the memory 1M. judging the situation.

図5から図7に示すワークW1は、いずれも同じ対象物で、ロボットハンド1の正面(図5から図7を図示した視点方向)から見て長方形断面を持つ対象物である。図5は、ワークW1の短辺方向で把持している図を示しており、図6は、ワークW1の長辺辺方向で把持している図を示しており、図7は、ワークW1の(長方形断面の)対角線方向で把持している図を示している。
制御部1Cの指令により、ワークW1を短辺方向で把持する作業を実現する場合、メモリ1M内に、ワークW1を短辺方向で把持した際の指2Aと指2Bの想定位置間隔を格納しておく。そして、検出取得した指2Aの位置と指2Bの位置から算出する指2Aと指2Bの位置間隔とメモリ1M内に予め設定した想定位置間隔を比較し、その比較結果が一致すれば、図5に示すように、制御部1Cは短辺方向でワークW1を把持していると判断する。
比較結果が一致しない場合は、制御部1Cは短辺方向でワークW1を把持していない(図6や図7に示す把持状況など、図5に示す把持状況ではない)と判断し、把持作業をやり直す。
The work W1 shown in FIGS. 5 to 7 is the same object, and has a rectangular cross section when viewed from the front of the robot hand 1 (the viewpoint direction in which FIGS. 5 to 7 are illustrated). 5 shows the workpiece W1 being gripped in the short side direction, FIG. 6 shows the workpiece W1 being gripped in the long side direction, and FIG. 7 shows the workpiece W1 being gripped in the long side direction. The diagram shows gripping in a diagonal direction (of a rectangular cross section).
When the workpiece W1 is to be gripped in the short side direction according to a command from the control unit 1C, the assumed positional interval between the fingers 2A and 2B when the workpiece W1 is gripped in the short side direction is stored in the memory 1M. I'll keep it. Then, the positional interval between the fingers 2A and 2B calculated from the detected and acquired position of the finger 2A and the position of the finger 2B is compared with the assumed positional interval set in advance in the memory 1M, and if the comparison results match, then FIG. As shown in , the control unit 1C determines that the workpiece W1 is being gripped in the short side direction.
If the comparison results do not match, the control unit 1C determines that the workpiece W1 is not gripped in the short side direction (the gripping situation shown in FIG. 5, such as the gripping situation shown in FIGS. 6 and 7, is not the same), and performs the gripping operation. Start over.

更に、制御部1Cは、エンコーダ11Eの検出情報、読取ヘッド53rhの検出する読取用マグネット53rmの相対回転情報、読取ヘッド63rhの検出する読取用マグネット63rmの相対回転情報により、ロボットハンド1の駆動機構のシステム検証をしている。
すなわち、前述のように、制御部1Cは、そのエンコーダ11Eの検出情報に基づいて、差動装置41の入力回転角でもあるディファレンシャルケース42の回転角を検出している。
また、制御部1Cは、読取ヘッド53rhの検出する読取用マグネット53rmの相対回転情報に基づき、駆動プーリ51Pと従動プーリ53Pと伝達ベルト52による減速比に基づいて、サイドシャフト51の回転角を検出取得する。
加えて、制御部1Cは、読取ヘッド63rhの検出する読取用マグネット63rmの相対回転情報に基づき、駆動プーリ61Pと従動プーリ63Pと伝達ベルト62による減速比に基づいて、サイドシャフト61の回転角を検出取得する。
Further, the control unit 1C controls the drive mechanism of the robot hand 1 based on the detection information of the encoder 11E, the relative rotation information of the reading magnet 53rm detected by the reading head 53rh, and the relative rotation information of the reading magnet 63rm detected by the reading head 63rh. We are verifying the system.
That is, as described above, the control unit 1C detects the rotation angle of the differential case 42, which is also the input rotation angle of the differential device 41, based on the detection information of the encoder 11E.
Further, the control unit 1C detects the rotation angle of the side shaft 51 based on the relative rotation information of the reading magnet 53rm detected by the reading head 53rh, and based on the reduction ratio of the driving pulley 51P, the driven pulley 53P, and the transmission belt 52. get.
In addition, the control unit 1C controls the rotation angle of the side shaft 61 based on the relative rotation information of the reading magnet 63rm detected by the reading head 63rh and the reduction ratio of the drive pulley 61P, driven pulley 63P, and transmission belt 62. Get detected.

検出取得したサイドシャフト51の回転角、サイドシャフト61の回転角、ディファレンシャルケース42の回転角が、許容誤差(センサの分解能やセンサ検出精度誤差)に基づいて次式(1)を満たせば、制御部1Cはロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していると判断する。
(サイドシャフト51の回転角+サイドシャフト61の回転角)÷2
=ディファレンシャルケース42の回転角・・・・・(1)
If the detected rotation angle of the side shaft 51, the rotation angle of the side shaft 61, and the rotation angle of the differential case 42 satisfy the following formula (1) based on the allowable error (sensor resolution and sensor detection accuracy error), control is performed. The unit 1C determines that the drive mechanism system of the robot hand 1 is operating normally.
(Rotation angle of side shaft 51 + rotation angle of side shaft 61) ÷ 2
=Rotation angle of differential case 42...(1)

しかしながら、伝達装置11Tや駆動ギア31Gや従動ギア33Gや差動装置41のガタやギア歯摩耗による歯飛び、駆動プーリ51Pと伝達ベルト52と従動プーリ53Pによるベルト伝達機構のベルト伸びや脱調、駆動プーリ61Pと伝達ベルト62と従動プーリ63Pによるベルト伝達機構のベルト伸びや脱調、回転角センサ(11E、53rh、53rm、63rh、63rm)の取付緩みや故障などが発生すると、対象物把持の有無の状態にかかわらず、上記式(1)を満たさなくなる。
このような場合、制御部1Cはロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していていないと判断する。
また、セルフロック機構付伝達装置21のガタやナット23と指2の取付緩みなどが発生すると、対象物の寸法情報(幾何学的関係)が予め分かっている既知対象物を想定どおりに把持させた場合においても、検出取得した指2Aの位置と指2Bの位置から算出する指2Aと指2Bの位置間隔とメモリ1M内に予め設定した想定位置間隔が一致しなくなる。
このような場合も、制御部1Cはロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していていないと判断する。
However, play in the transmission device 11T, drive gear 31G, driven gear 33G, and differential device 41, tooth skipping due to gear tooth wear, belt elongation and out-of-step of the belt transmission mechanism by the drive pulley 51P, transmission belt 52, and driven pulley 53P, If belt elongation or synchronization of the belt transmission mechanism consisting of the drive pulley 61P, transmission belt 62, and driven pulley 63P occurs, or if the rotation angle sensor (11E, 53rh, 53rm, 63rh, 63rm) becomes loose or malfunctions, it may become difficult to grasp the object. Regardless of the presence or absence state, the above formula (1) will no longer be satisfied.
In such a case, the control unit 1C determines that the drive mechanism system of the robot hand 1 is not operating normally.
In addition, if the self-locking transmission device 21 becomes loose or the nut 23 and the finger 2 become loose, a known object whose dimensional information (geometrical relationship) is known in advance cannot be gripped as expected. Even in this case, the positional interval between the fingers 2A and 2B calculated from the detected and acquired positions of the finger 2A and the finger 2B does not match the assumed positional interval preset in the memory 1M.
Even in such a case, the control unit 1C determines that the drive mechanism system of the robot hand 1 is not operating normally.

[実施例2]
図8~図31は、本発明の実施例2に基づくロボットハンド1を示す図である。実施例1と比較すると、セルフロック機構付伝達装置と、各指が備えている関節の有無で相違している。
具体的には、実施例1では、ねじ軸22とねじナット23から構成されるセルフロック機構付伝達装置21を用いているが、実施例2では、円筒ウォーム26とウォームホイール27より構成されるセルフロック機構付伝達装置25を用いている。
また、実施例1の指2(2A、2B)には関節は無いが、実施例2の指2(2A、2B、2C)には中手指節間関節112や近位指節間関節122や遠位指節間関節132等の関節を有する指となっており、加えて実施例2の指2(2A、2B、2C)は1つの駆動力源で複数の関節を稼働させ、各指を構成する節をワークWの外面に沿うよう馴染ませる劣駆動機構で構成されている。
[Example 2]
8 to 31 are diagrams showing a robot hand 1 based on a second embodiment of the present invention. When compared with Example 1, the difference is in the transmission device with a self-locking mechanism and the presence or absence of joints provided in each finger.
Specifically, in the first embodiment, a transmission device 21 with a self-locking mechanism is used, which is composed of a screw shaft 22 and a screw nut 23, but in the second embodiment, it is composed of a cylindrical worm 26 and a worm wheel 27. A transmission device 25 with a self-locking mechanism is used.
Further, the fingers 2 (2A, 2B) of Example 1 have no joints, but the fingers 2 (2A, 2B, 2C) of Example 2 have a metacarpophalangeal joint 112, a proximal interphalangeal joint 122, The fingers have joints such as the distal interphalangeal joint 132, and in addition, the fingers 2 (2A, 2B, 2C) of Example 2 operate multiple joints with one driving force source, and each finger is It is composed of an underdrive mechanism that allows the constituent nodes to fit along the outer surface of the workpiece W.

図8~図11において、ロボットハンド1は、3本の指2(2A、2B、2C)をそれぞれ駆動して作業対象を把持等する作業を行うように、手首109を介して、図示しないロボット本体側に取り付けられている。なお、このロボットハンド1は、例えば、人型ロボットやアーム型ロボット等に搭載されて、他のロボットと連携するなどして、スムーズな各種作業を実現する。
ロボットハンド1は、手首109に取り付けられる掌(ロボットハンド本体)105の掌面106内の3箇所に指2が配置されて作業対象を把持等するようになっており、掌面106の一端辺106aの両端側に指2B、2Cが配置されて、反対側端辺106bの中央に指2Aが配置されている。この指2A~2Cは、それぞれの基節111、中節121および末節131が掌面106の端辺106a、106bの間に向かって接近する方向に相対回転することにより、作業対象を把持等することができるようにレイアウトされている。
In FIGS. 8 to 11, the robot hand 1 is connected to a robot (not shown) via the wrist 109 so that the three fingers 2 (2A, 2B, 2C) are respectively driven to perform work such as gripping a work object. It is attached to the main body side. Note that this robot hand 1 is mounted on, for example, a humanoid robot, an arm-type robot, or the like, and cooperates with other robots to smoothly perform various tasks.
The robot hand 1 has fingers 2 arranged at three locations on a palm surface 106 of a palm (robot hand main body) 105 attached to a wrist 109 to grip a work object, etc., and one end side of the palm surface 106. Fingers 2B and 2C are arranged at both ends of 106a, and finger 2A is arranged at the center of the opposite end 106b. These fingers 2A to 2C grip the work object by relatively rotating the proximal joint 111, middle joint 121, and distal joint 131 in a direction in which they approach between the end sides 106a and 106b of the palm surface 106. It is laid out so that you can

3本の指2(2A、2B、2C)は、1つのアクチュエータ11から発生する動力で駆動され、いずれも同じ構造で構成している。また、3本の指2(2A、2B、2C)は、中手指節間関節112、近位指節間関節122、遠位指節間関節132を備え、1つのアクチュエータからの駆動力を各指の駆動リンク114に伝達することで、各指の動きが発生するように構成している。各指の構造は同じ構成であることから、指を構成する部位の符号に関しては特に断りがない限り同じ符号を用いている。なお、指2Aの部位なのか、指2Bの部位なのか、指2Cの部位なのか、明確にどの指の部位であるかを示す必要がある場合には、指を見分けるための符号*Aや*Bや*Cを付与している。例えば、指2Aの駆動リンク114は駆動リンク114Aのように記載している。 The three fingers 2 (2A, 2B, 2C) are driven by power generated from one actuator 11, and all have the same structure. Furthermore, the three fingers 2 (2A, 2B, 2C) include a metacarpophalangeal joint 112, a proximal interphalangeal joint 122, and a distal interphalangeal joint 132, and the driving force from one actuator is applied to each of the three fingers 2 (2A, 2B, 2C). The configuration is such that the movement of each finger is generated by transmitting the signal to the finger drive link 114. Since each finger has the same structure, the same reference numerals are used for the parts that make up the fingers unless otherwise specified. In addition, if it is necessary to clearly indicate which finger part it is, whether it is a part of finger 2A, a part of finger 2B, or a part of finger 2C, use the code *A or *B and *C are given. For example, the drive link 114 of finger 2A is written as drive link 114A.

指2は、基節111の一端側が掌105の掌面106側(同一面、内側あるいは外側のいずれでもよい)に配置されている中手指節間関節112に相対回転自在に連結支持されて、その基節111の他端側と中節121の一端側とが近位指節間関節122に相対回転自在に連結支持されて、その中節121の他端側と末節131の一端側とが遠位指節間関節132に相対回転自在に連結支持されて、その末節131の他端側が後述する指先139として機能する。
この指2は、基節111をリンクとして含む基側四節リンク機構103と、中節121および末節131をリンクとして含む末側四節リンク機構104とを備えて(図12を参照)、1つのアクチュエータ11の駆動力を伝達されることにより、その基節111、中節121および末節131のそれぞれを相対回転させることにより機能するように構築されている。
The finger 2 has one end side of the base phalanx 111 connected and supported in a relatively rotatable manner to a metacarpophalangeal joint 112 arranged on the palm surface 106 side of the palm 105 (which may be on the same surface, inside or outside), The other end side of the proximal segment 111 and one end side of the middle segment 121 are connected and supported to the proximal interphalangeal joint 122 so as to be relatively rotatable, and the other end side of the middle segment 121 and one end side of the distal segment 131 are connected and supported to be relatively rotatable. The distal interphalangeal joint 132 is relatively rotatably connected and supported, and the other end side of the distal interphalangeal joint 131 functions as a fingertip 139 to be described later.
This finger 2 includes a proximal four-bar link mechanism 103 that includes the proximal segment 111 as a link, and a distal four-bar link mechanism 104 that includes the middle segment 121 and the distal segment 131 as links (see FIG. 12). It is constructed to function by relatively rotating each of the base joint 111, middle joint 121, and distal joint 131 by transmitting the driving force of the two actuators 11.

基側四節リンク機構103および末側四節リンク機構104は、後述するように、それぞれ、4つのリンクが3角形に近似する台形になるように配置されて、個々のリンクが相対的に回転自在に連結されている。
基側四節リンク機構103は、基節111に対する対辺側に基側中継リンク113が配置されて、その基節111および基側中継リンク113の指元(掌面106)側が駆動リンク114により連結されるとともに、その指先139側が基側中間リンク115により連結されている。基節111は、指元側が駆動リンク114の端部と中手指節間関節112により回転自在に連結されて、指先139側が基側中間リンク115の端部と近位指節間関節122により回転自在に連結されている。基側中継リンク113は、指元側が駆動リンク114の端部と第1連結軸116により回転自在に連結されて、指先139側が基側中間リンク115の端部と第2連結軸117により回転自在に連結されている。
As will be described later, the proximal four-bar link mechanism 103 and the distal four-bar link mechanism 104 are each arranged so that the four links form a trapezoid that approximates a triangle, and the individual links rotate relative to each other. freely connected.
In the proximal four-bar link mechanism 103, a proximal relay link 113 is arranged on the side opposite to the proximal joint 111, and the proximal joint 111 and the finger base (palm surface 106) side of the proximal relay link 113 are connected by a drive link 114. At the same time, the fingertip 139 side is connected by the base intermediate link 115. The proximal phalanx 111 is rotatably connected on the fingertip side by the end of the drive link 114 and the metacarpophalangeal joint 112, and on the fingertip 139 side is rotatably connected by the end of the proximal intermediate link 115 and the proximal interphalangeal joint 122. freely connected. The base relay link 113 is rotatably connected to the end of the drive link 114 and the first connecting shaft 116 on the fingertip side, and rotatably connected to the end of the base intermediate link 115 and the second connecting shaft 117 on the fingertip 139 side. is connected to.

末側四節リンク機構104は、中節121に対する対辺側に末側中継リンク123が配置されて、その中節121および末側中継リンク123の指元側が末側中間リンク125により連結されるとともに、その指先139側が末節131により連結されている。中節121は、指元側が末側中間リンク125の端部と近位指節間関節122により回転自在に連結されて、指先139側が末節131の端部と遠位指節間関節132により回転自在に連結されている。末側中継リンク123は、指元側が末側中間リンク125の端部と第3連結軸126により回転自在に連結されて、指先139側が末節131の端部と第4連結軸127により回転自在に連結されている。 In the distal four-bar link mechanism 104, a distal relay link 123 is arranged on the opposite side to the middle joint 121, and the finger base sides of the middle joint 121 and the distal relay link 123 are connected by a distal intermediate link 125. , the fingertip 139 side is connected by the distal joint 131. The middle phalanx 121 is rotatably connected on the fingertip side by the end of the distal intermediate link 125 and the proximal interphalangeal joint 122, and on the fingertip 139 side is rotatably connected by the end of the distal phalanx 131 and the distal interphalangeal joint 132. freely connected. The distal relay link 123 has a fingertip side rotatably connected to the end of the distal intermediate link 125 and the third connecting shaft 126, and a fingertip 139 side rotatably connected to the end of the distal link 131 and the fourth connecting shaft 127. connected.

基側中間リンク115および末側中間リンク125は、概略3角形の板状に形成されている中間リンク板120(図18を参照)の1つの頂部に位置する近位指節間関節122を共通利用して基節111および中節121の端部が回転自在に連結されているとともに、その中間リンク板120の3角形における他の2つの頂部に位置する第2連結軸117および第3連結軸126に基側中継リンク113および末側中継リンク123の端部がそれぞれ回転自在に連結されることにより機能するように構築されている。
すなわち、中間リンク板120は、近位指節間関節122および第2、第3連結軸117、126の3箇所の相対的な位置関係を固定して、これらの間の基側中間リンク115および末側中間リンク125の相対的な姿勢を保持したまま、その近位指節間関節122を中心にして回転自在に連結状態を維持している。このため、中間リンク板120は、その第2、第3連結軸117、126の間においても、相対的な位置関係を保持したまま近位指節間関節122を中心にして回転するリンクを備えることになり、第2、第3連結軸117、126に回転自在に連結されている基側中継リンク113、基側中間リンク115、末側中間リンク125、および末側中継リンク123を連動させるように動作を伝達する。
The proximal intermediate link 115 and the distal intermediate link 125 share a proximal interphalangeal joint 122 located at the top of one of the intermediate link plates 120 (see FIG. 18) that are formed in a generally triangular plate shape. The ends of the base joint 111 and the middle joint 121 are rotatably connected by using a second connecting shaft 117 and a third connecting shaft located at the other two tops of the triangle of the intermediate link plate 120. The end portions of the proximal relay link 113 and the distal relay link 123 are rotatably connected to the base relay link 126 to function.
That is, the intermediate link plate 120 fixes the relative positional relationship of the proximal interphalangeal joint 122 and the second and third connecting shafts 117 and 126, and the proximal intermediate link 115 and While maintaining the relative posture of the distal intermediate link 125, the connected state is maintained such that the distal intermediate link 125 can rotate freely around its proximal interphalangeal joint 122. Therefore, the intermediate link plate 120 includes a link that rotates around the proximal interphalangeal joint 122 while maintaining the relative positional relationship between the second and third connecting shafts 117 and 126. Therefore, the base relay link 113, the base intermediate link 115, the distal intermediate link 125, and the distal intermediate link 123, which are rotatably connected to the second and third connecting shafts 117 and 126, are interlocked. to transmit the motion to.

末節131は、両端側の遠位指節間関節132および第4連結軸127の2箇所の間隔を維持しつつ中節121および末側中継リンク123の指先139側を回転自在に連結するとともに、その遠位指節間関節132から中節121の延長方向に離隔する形状の指先139を第4連結軸127に対する相対的な位置関係も固定したまま相対回転可能にすることにより、その指先139を指先として機能させるようになっている。すなわち、遠位指節間関節132、第4連結軸127および指先139の3箇所の相対的な位置関係が固定されたまま回転可能に構築されている。 The distal joint 131 rotatably connects the fingertip 139 side of the middle joint 121 and the distal relay link 123 while maintaining the distance between the distal interphalangeal joint 132 on both ends and the fourth connecting shaft 127, and By making the fingertip 139, which is shaped to be spaced apart from the distal interphalangeal joint 132 in the extension direction of the middle phalanx 121, relatively rotatable while the relative positional relationship with respect to the fourth connecting shaft 127 is also fixed, the fingertip 139 can be rotated. It is designed to function as a fingertip. That is, the distal interphalangeal joint 132, the fourth connecting shaft 127, and the fingertip 139 are configured to be rotatable while the relative positional relationship of the three locations is fixed.

そして、指2の駆動機構を構成するリンクのモデル図(12図参照)に示すように、基側四節リンク機構103においては、指2の長さの一部となる基節111と基側中継リンク113が同等の長さに形成されて、指2の中手指節間関節112付近の厚さとなる駆動リンク114に対して基側中間リンク115が半分以下で1/3程度の短尺に形成されている。同様に、末側四節リンク機構104においては、指2の長さの一部となる中節121と末側中継リンク123が同等の長さに形成されて、指2の近位指節間関節122付近の厚さとなる末側中間リンク125に対して末節131が半分以下で1/3程度の短尺に形成されている。 As shown in the model diagram of the links constituting the drive mechanism for finger 2 (see Figure 12), in the proximal four-bar linkage mechanism 103, the proximal joint 111, which is part of the length of the finger 2, and the proximal The relay link 113 is formed to have the same length, and the proximal intermediate link 115 is formed to be about 1/3 shorter than the drive link 114, which has a thickness near the metacarpophalangeal joint 112 of the finger 2. has been done. Similarly, in the distal four-bar link mechanism 104, the middle segment 121, which is part of the length of finger 2, and the distal relay link 123 are formed to have the same length, and the proximal phalanx of finger 2 is The distal joint 131 is formed to be shorter than half of the distal intermediate link 125, which has a thickness near the joint 122, and is about ⅓ as short as the distal intermediate link 125.

このため、指2をできるだけ延伸させた姿勢にしたときに、基側四節リンク機構103においては、基側中継リンク113と基側中間リンク115とができるだけ直線的に連続する姿勢になって、その基側中継リンク113と基側中間リンク115との間を回転自在に連結する第2連結軸117がそれらの両端側の近位指節間関節122と第1連結軸116の間の線分L1(後述の第1仮想リンク119)に外側で接近することにより、全体で概略3角形に近似する形状を形成するように作製されている。末側四節リンク機構104においては、末側中継リンク123と末節131とができるだけ直線的に連続する姿勢になって、その末側中継リンク123と末節131との間を回転自在に連結する第4連結軸127がそれらの両端側の第3連結軸126と遠位指節間関節132との間の線分L2(後述の第2仮想リンク129)に外側で接近することにより、全体で概略3角形に近似する形状を形成するように作製されている。 Therefore, when the finger 2 is stretched as much as possible, in the base four-bar link mechanism 103, the base relay link 113 and the base intermediate link 115 are in a posture that continues as linearly as possible, A second connecting shaft 117 that rotatably connects the proximal relay link 113 and the proximal intermediate link 115 is a line segment between the proximal interphalangeal joint 122 and the first connecting shaft 116 on both ends thereof. By approaching L1 (first virtual link 119, which will be described later) on the outside, it is manufactured so as to form a shape that roughly approximates a triangle as a whole. In the distal four-section link mechanism 104, the distal relay link 123 and the distal section 131 are in a continuous posture as straight as possible, and the distal relay link 123 and the distal section 131 are rotatably connected. The four connecting shafts 127 approach the line segment L2 (second virtual link 129 described later) between the third connecting shaft 126 on both ends thereof and the distal interphalangeal joint 132 on the outside, so that the overall shape is approximately It is manufactured to form a shape that approximates a triangle.

この構成により、基側四節リンク機構103においては、基節111などに動きを制限する負荷が加えられない場合には、アクチュエータ11により回転する駆動リンク114と一体に相対的な連結姿勢(リンク形状)を維持したまま中手指節間関節112を中心にして回転することができる。この基側四節リンク機構103は、例えば、基節111が作業対象に突き当たるなどして動きを停止させる制限負荷が掛かった場合には、停止する基節111に対して中手指節間関節112を中心に回転する駆動リンク114に連動して基側中継リンク113が指先139側に移動することを許容するように基側中間リンク115(末側中間リンク125)が近位指節間関節122を中心にして回転する。この基側四節リンク機構103は、基側中間リンク115が駆動リンク114の半分以下の短尺に形成されているので、基側中継リンク113の指先139側の末側中間リンク125を大きく回転させることができ、近位指節間関節122での回転範囲を大きくすることができる。なお、本実施例では、基側中間リンク115を駆動リンク114の半分以下の寸法に作製しているが、駆動リンク114が基側中間リンク115より長ければ上述の機能を発揮させることができることはいうまでもない。 With this configuration, in the proximal four-bar linkage mechanism 103, when no load is applied to the proximal joint 111 etc. to limit movement, the relative connection posture (link It is possible to rotate around the metacarpophalangeal joint 112 while maintaining its shape (shape). This proximal four-bar linkage mechanism 103, for example, when the proximal joint 111 hits a work object and is subjected to a limiting load that stops the movement, the metacarpophalangeal joint 112 is connected to the proximal joint 111 to be stopped. The proximal intermediate link 115 (distal intermediate link 125) connects the proximal interphalangeal joint 122 to allow the proximal relay link 113 to move toward the fingertip 139 in conjunction with the drive link 114 that rotates around the Rotate around the center. In this base four-bar link mechanism 103, the base intermediate link 115 is formed to be shorter than half of the drive link 114, so that the distal intermediate link 125 on the fingertip 139 side of the base relay link 113 can be rotated greatly. The range of rotation at the proximal interphalangeal joint 122 can be increased. In this embodiment, the base intermediate link 115 is made to have a dimension that is less than half the size of the drive link 114, but if the drive link 114 is longer than the base intermediate link 115, the above function can be achieved. Needless to say.

このとき、末側四節リンク機構104においては、基側四節リンク機構103と同様に、中節121などに動きを制限する負荷が加えられない場合には、近位指節間関節122を中心にして回転する基側中間リンク115と一体の末側中間リンク125と相対的な連結姿勢(リンク形状)を維持したままその近位指節間関節122を中心にして回転することができる。この末側四節リンク機構104は、例えば、中節121が作業対象に突き当たるなどして動きを停止させる制限負荷が掛かった場合には、停止する中節121に対して近位指節間関節122を中心に回転する末側中間リンク125に連動して末側中継リンク123が指先139側に移動することを許容するように末節131が遠位指節間関節132を中心にして回転する。 At this time, in the distal four-bar link mechanism 104, similarly to the proximal four-bar link mechanism 103, if no load is applied to the middle phalanx 121 or the like to limit movement, the proximal interphalangeal joint 122 is moved. It is possible to rotate around the proximal interphalangeal joint 122 while maintaining the connected posture (link shape) relative to the proximal intermediate link 115 that rotates around the base intermediate link 115 and the integral distal intermediate link 125. This distal four-bar linkage mechanism 104 is connected to the proximal interphalangeal joint relative to the middle phalanx 121 to be stopped when a limiting load is applied to stop the movement, such as when the middle phalanx 121 hits a work object. The distal phalanx 131 rotates about the distal interphalangeal joint 132 in conjunction with the distal intermediate link 125 rotating about the distal interphalangeal joint 122 to allow the distal relay link 123 to move toward the fingertip 139.

この末側四節リンク機構104でも、末節131が末側中間リンク125の半分以下の短尺に形成されているので、末側中継リンク123の指先139側の末節131を大きく回転させることができ、遠位指節間関節132での回転範囲を大きくすることができる。なお、本実施例では、末節131を末側中間リンク125の半分以下の寸法に作製しているが、末側中間リンク125が末節131より長ければ上述の機能を達成できることはいうまでもない。
これにより、末節131は、遠位指節間関節132を中心にして相対的な位置関係(姿勢)の固定されている指先139を回転させて作業対象に突き当てることができ、基節111および中節121と共に作業対象を把持する状態にすることができる。
Also in this distal four-bar link mechanism 104, the distal link 131 is formed to be shorter than half of the distal intermediate link 125, so the distal link 131 on the fingertip 139 side of the distal relay link 123 can be rotated greatly. The range of rotation at the distal interphalangeal joint 132 can be increased. In this embodiment, the end link 131 is made to have a size less than half of the end intermediate link 125, but it goes without saying that if the end intermediate link 125 is longer than the end link 131, the above-mentioned function can be achieved.
Thereby, the distal phalanx 131 can rotate the fingertips 139 whose relative positional relationship (posture) is fixed around the distal interphalangeal joint 132 and abut against the work target, and the proximal phalanx 111 and The workpiece can be gripped together with the middle section 121.

具体的には、基節111は、図13に示すように、中間フレーム111Fにより連結固定されている一対の基節プレート111Pの両端側に軸穴111a、111bがそれぞれ形成されて構成されている。中節121は、図14に示すように、中間フレーム121Fにより連結固定されている一対の中節プレート121Pの両端側に支持シャフト121S1、121S2が軸として機能するようにそれぞれ固定されて構成されている。末節131は、図15に示すように、指先フレーム131Fにより連結固定されている一対の末節プレート131Pの一端側に軸穴131aがそれぞれ形成されているとともに、その指先フレーム131Fに一端側が連結固定されている支持プレート131Sの他端側に軸穴131bが形成されて構成されている。 Specifically, as shown in FIG. 13, the base joint 111 is configured by forming shaft holes 111a and 111b at both ends of a pair of base joint plates 111P that are connected and fixed by an intermediate frame 111F. . As shown in FIG. 14, the middle section 121 is constructed by having support shafts 121S1 and 121S2 fixed to both ends of a pair of middle section plates 121P that are connected and fixed by an intermediate frame 121F, respectively, so as to function as shafts. There is. As shown in FIG. 15, the distal segment 131 has a shaft hole 131a formed at one end side of a pair of distal segment plates 131P that are connected and fixed by a fingertip frame 131F, and one end side is coupled and fixed to the fingertip frame 131F. A shaft hole 131b is formed at the other end of the support plate 131S.

また、駆動リンク114は、図16に示すように、駆動リンクプレート114Pの両端側に軸穴114a、114bがそれぞれ形成されて構成されている。基側中継リンク113は、図17に示すように、中間フレーム113Fにより連結固定されている一対の基側中継リンクプレート113Pの両端側に軸穴113a、113bがそれぞれ形成されて構成されている。基側中間リンク115と末側中間リンク125とは、図18に示すように、上述する中間リンク板120の3角形の各頂部に軸穴120a、120b、120cがそれぞれ形成されて構成されている。末側中継リンク123は、図19に示すように、中間フレーム123Fにより連結固定されている一対の末側中継リンクプレート123Pの両端側に軸穴123a、123bがそれぞれ形成されて構成されている。 Further, as shown in FIG. 16, the drive link 114 is configured by forming shaft holes 114a and 114b at both ends of a drive link plate 114P, respectively. As shown in FIG. 17, the base relay link 113 is configured by forming shaft holes 113a and 113b at both ends of a pair of base relay link plates 113P that are connected and fixed by an intermediate frame 113F. As shown in FIG. 18, the base intermediate link 115 and the distal intermediate link 125 are configured by forming shaft holes 120a, 120b, and 120c at the triangular tops of the intermediate link plate 120, respectively. . As shown in FIG. 19, the distal relay link 123 is configured by forming shaft holes 123a and 123b at both ends of a pair of distal relay link plates 123P that are connected and fixed by an intermediate frame 123F.

詳細には、一対の基節プレート111Pの一端側は、軸穴111aに後述する差動装置41の指側出力軸である連結シャフト114Sが差し込まれて回転自在に支持されている(図16参照)。これにより、基節111の一端側は、中手指節間関節112(軸穴111aおよび連結シャフト114S)により相対回転自在に連結されている。
また、一対の駆動リンクプレート114Pの一端側は、軸穴114aに後述する連結シャフト114Sが差し込まれて固定されている。これにより、駆動リンク114の一端側は、中手指節間関節112(軸穴114aおよび連結シャフト114S)により一体回転するように連結されている。
Specifically, one end side of the pair of proximal plates 111P is rotatably supported by a connecting shaft 114S, which is a finger-side output shaft of a differential device 41, which will be described later, inserted into a shaft hole 111a (see FIG. 16). ). As a result, one end side of the proximal joint 111 is connected to the metacarpophalangeal joint 112 (the shaft hole 111a and the connecting shaft 114S) so as to be relatively rotatable.
Furthermore, a connecting shaft 114S, which will be described later, is inserted into a shaft hole 114a and fixed at one end of the pair of driving link plates 114P. As a result, one end of the drive link 114 is connected to the metacarpophalangeal joint 112 (the shaft hole 114a and the connection shaft 114S) so as to rotate together.

図14に示すように、一対の中節プレート121Pの一端側は、基節プレート111Pの他端側の間に位置するように幅狭の離間距離に形成されて、その間に支持シャフト121S1が固定されており、その支持シャフト121S1の両端部が一端側の外面から突出している。一対の基節プレート111Pの他端側は、軸穴111bに中節プレート121Pの支持シャフト121S1の両端部が嵌め込まれて回転自在に支持されている。基節プレート111Pと同様に、中間リンク板120の一端側頂部は、軸穴120aに中節プレート121Pの支持シャフト121S1が差し込まれて回転自在に支持されている。これにより、基節111の他端側、中節121の一端側、および、基側中間リンク115と末側中間リンク125の一端側は、近位指節間関節122(軸穴111b、120aおよび支持シャフト121S1)により相対回転自在に連結されている。 As shown in FIG. 14, one end of the pair of middle segment plates 121P is formed with a narrow distance between them so as to be located between the other end of the proximal segment plate 111P, and the support shaft 121S1 is fixed between them. Both ends of the support shaft 121S1 protrude from the outer surface of one end. The other end side of the pair of proximal joint plates 111P is rotatably supported by fitting both ends of the support shaft 121S1 of the middle joint plate 121P into the shaft hole 111b. Similar to the base plate 111P, the top of one end of the intermediate link plate 120 is rotatably supported by a support shaft 121S1 of the intermediate link plate 121P inserted into the shaft hole 120a. As a result, the other end side of the proximal phalanx 111, one end side of the middle phalanx 121, and one end side of the proximal intermediate link 115 and the distal intermediate link 125 are connected to the proximal interphalangeal joint 122 (shaft holes 111b, 120a and They are relatively rotatably connected by a support shaft 121S1).

また、一対の中節プレート121Pの他端側は、末節プレート131Pの一端側を間に位置させるように基節プレート111Pと同等の離間距離に形成されて、その間に支持シャフト121S2が固定されている。一対の末節プレート131Pの一端側は、軸穴131aに中節プレート121Pの支持シャフト121S2が差し込まれて回転自在に支持されている。これにより、中節121の他端側および末節131の一端側は、遠位指節間関節132(軸穴131aおよび支持シャフト121S2)により相対回転自在に連結されている。 Further, the other end side of the pair of middle segment plates 121P is formed at a distance equal to that of the proximal segment plate 111P so that one end side of the terminal segment plate 131P is located between them, and the support shaft 121S2 is fixed between them. There is. One end side of the pair of end joint plates 131P is rotatably supported by a support shaft 121S2 of the middle joint plate 121P inserted into the shaft hole 131a. Thereby, the other end side of the middle segment 121 and one end side of the distal segment 131 are connected to each other through the distal interphalangeal joint 132 (the shaft hole 131a and the support shaft 121S2) so as to be relatively rotatable.

図17に示す、基側中継リンクプレート113P両端に形成された軸穴113a、113bと、図16に示す駆動リンクプレート114Pの他端側に形成された軸穴114bと図18に示す中間リンク板120の基側頂部に形成された軸穴120bとは、第1連結軸116および第2連結軸117の連結シャフト116S、117S(図17参照)がそれぞれ差し込まれて相対回転自在に連結されている。これにより、基側中継リンク113の両端側と駆動リンク114の他端側および基側中間リンク115の他端側とは、第1連結軸116および第2連結軸117(軸穴113a、113bおよび連結シャフト116S、117S)により相対回転自在に連結されている。 Shaft holes 113a and 113b formed at both ends of the base relay link plate 113P shown in FIG. 17, shaft holes 114b formed at the other end of the drive link plate 114P shown in FIG. 16, and an intermediate link plate shown in FIG. Connecting shafts 116S and 117S (see FIG. 17) of the first connecting shaft 116 and the second connecting shaft 117 are inserted into the shaft hole 120b formed at the base side top of the shaft hole 120, respectively, and are connected to the shaft hole 120b so as to be relatively rotatable. . As a result, the first connecting shaft 116 and the second connecting shaft 117 (shaft holes 113a, 113b and They are relatively rotatably connected by connecting shafts 116S, 117S).

図19に示す末側中継リンクプレート123P両端側に形成された軸穴123a、123bと、図18に示す中間リンク板120の末側頂部に形成された軸穴120c、図15に示す支持プレート131Sの軸穴131bとは、第3連結軸126および第4連結軸127の連結シャフト126S、127S(図19参照)がそれぞれ差し込まれて相対回転自在に連結されている。これにより、末側中継リンク123の両端側と末側中間リンク125の他端側および末節131の他端側とは、第3連結軸126および第4連結軸127(軸穴123a、123bおよび連結シャフト126S、127S)により相対回転自在に連結されている。 Shaft holes 123a and 123b formed at both ends of the distal relay link plate 123P shown in FIG. 19, a shaft hole 120c formed at the distal top of the intermediate link plate 120 shown in FIG. 18, and a support plate 131S shown in FIG. Connecting shafts 126S and 127S (see FIG. 19) of the third connecting shaft 126 and the fourth connecting shaft 127 are respectively inserted into the shaft hole 131b and are connected to each other so as to be relatively rotatable. As a result, both ends of the distal relay link 123, the other end of the distal intermediate link 125, and the other end of the distal link 131 are connected to the third connecting shaft 126 and the fourth connecting shaft 127 (shaft holes 123a, 123b and connecting The shafts 126S, 127S) are connected for relative rotation.

ところで、図15に示す一対の末節プレート131Pの間に位置する指先フレーム131Fは、軸穴131a側の一端側から他端側に向かって離隔するほど徐々に薄くなる先細り形状に形成されて、指先139として好適に機能するように作製されている。支持プレート131Sは、軸穴131bの形成されている他端側から離隔する一端側がその指先フレーム131Fの一面側にネジ止め固定されている。これにより、末節131は、両端側の軸穴131a、131bの一方または双方を中心に相対回転自在に連結されて、末側四節リンク機構104を形成するリンクのひとつとして機能する。 By the way, the fingertip frame 131F located between the pair of distal phalanx plates 131P shown in FIG. 139 to function suitably. One end of the support plate 131S that is separated from the other end where the shaft hole 131b is formed is fixed to one side of the fingertip frame 131F with screws. Thereby, the distal link 131 is connected to be relatively rotatable around one or both of the shaft holes 131a and 131b on both ends, and functions as one of the links forming the distal four-bar link mechanism 104.

そして、図10に示すように、近位指節間関節122および遠位指節間関節132には、基節プレート111Pおよび中節プレート121Pが、また、中節プレート121Pおよび末節プレート131Pが、それぞれ概略直線的に延伸する姿勢になるように弾性力を付与する、所謂、捻りバネ(弾性部材)141、142が支持シャフト121S1、121S2(図14参照)のそれぞれの周りに位置するように設置されている。この捻りバネ141、142は、例えば、基節プレート111Pに対して中節プレート121Pが、また、中節プレート121Pに対して末節プレート131Pが無負荷状態から互いに接近する方向に回転したときに延伸姿勢に戻す方向に付勢する弾性力を付与するように設置されている。 As shown in FIG. 10, the proximal interphalangeal joint 122 and the distal interphalangeal joint 132 include a proximal phalanx plate 111P and a middle phalanx plate 121P, and a middle phalanx plate 121P and a distal phalanx plate 131P. So-called torsion springs (elastic members) 141 and 142, which apply elastic force so as to extend approximately linearly, are positioned around each of the support shafts 121S1 and 121S2 (see FIG. 14). has been done. The torsion springs 141 and 142 are stretched when, for example, the middle segment plate 121P rotates with respect to the proximal segment plate 111P, and the distal segment plate 131P with respect to the middle segment plate 121P rotates in a direction from an unloaded state toward each other. It is installed so as to provide an elastic force that biases it in the direction of returning to the posture.

また、これら捻りバネ141、142の周りには、図13~図15に示すように、回転のし過ぎを制限するストッパとして機能する突き当て面111t1、121t1、121t2、131t2がそれぞれ配置されている。突き当て面111t1は、図13に示すように、基節プレート111Pの軸穴111bから離隔する長手方向端面の逆回転方向の片側に形成されており、回転方向の片側が円形に形成されて回転を許容するように形成されているのに対して、その逆回転方向側に位置して角形に形成されることにより対面側に突き当たって逆回転を制限するように機能する。突き当て面121t2は、図14に示すように、中節プレート121Pの軸穴121aの近傍で基節プレート111Pの突き当て面111t1に対面する対向面に形成されて、その突き当て面111t1に突き当たってその逆回転を制限するように機能する。また、突き当て面121t1は、同様に、図14に示すように、中節プレート121Pの軸穴121bから離隔する長手方向端面の逆回転方向の片側に形成されており、回転方向の片側が円形に形成されて回転を許容するように形成されているのに対して、その逆回転方向側に位置して角形に形成されることにより対面側に突き当たって逆回転を制限するように機能する。突き当て面131t2は、図15に示すように、末節プレート131Pの軸穴131aの近傍で中節プレート121Pの突き当て面121t1に対面する対向面に形成されて、その突き当て面121t1に突き当たってその逆回転を制限するように機能する。 Furthermore, as shown in FIGS. 13 to 15, abutment surfaces 111t1, 121t1, 121t2, and 131t2 are arranged around these torsion springs 141 and 142, respectively, to function as stoppers to limit excessive rotation. . As shown in FIG. 13, the abutment surface 111t1 is formed on one side in the reverse rotation direction of the longitudinal end face away from the shaft hole 111b of the proximal plate 111P, and one side in the rotation direction is formed in a circular shape to prevent rotation. However, since it is located on the opposite rotation direction side and is formed into a square shape, it abuts against the opposite side and functions to limit reverse rotation. As shown in FIG. 14, the abutting surface 121t2 is formed on an opposing surface facing the abutting surface 111t1 of the proximal segment plate 111P near the shaft hole 121a of the middle segment plate 121P, and abuts against the abutting surface 111t1. functions to limit its reverse rotation. Similarly, as shown in FIG. 14, the abutment surface 121t1 is formed on one side in the reverse rotation direction of the longitudinal end surface remote from the shaft hole 121b of the middle section plate 121P, and one side in the rotation direction is circular. While it is formed to allow rotation, it is located in the opposite rotation direction and is formed in a rectangular shape so that it abuts against the opposing side and functions to limit reverse rotation. As shown in FIG. 15, the abutment surface 131t2 is formed on an opposing surface facing the abutment surface 121t1 of the middle section plate 121P near the shaft hole 131a of the end section plate 131P, and abuts against the abutment surface 121t1. It functions to limit its reverse rotation.

突き当て面111t1、121t2および突き当て面121t1、131t2は、基節プレート111P、中節プレート121Pおよび中節プレート131Pのそれぞれが互いに接近する状態から近位指節間関節122および遠位指節間関節132を中心にして捻りバネ141、142の弾性力により延伸姿勢に戻る方向に回転して、その延伸姿勢からさらに回転しようとする際に、互いに突き当たるように形成されている。これにより、基節プレート111P、中節プレート121Pおよび中節プレート131Pは、延伸姿勢から回転し過ぎることが制限されることにより、その延伸姿勢に戻った状態で維持することができ、指2の反り返りを確実に防止することができる。すなわち、捻りバネ141、142と突き当て面111t1、121t1、121t2、131t2とが姿勢保持手段を構成している。 The abutment surfaces 111t1, 121t2 and the abutment surfaces 121t1, 131t2 move from the state in which the proximal phalanx plate 111P, the middle phalanx plate 121P, and the middle phalanx plate 131P approach each other to the proximal interphalangeal joint 122 and the distal interphalangeal joint 122. They are formed so that they rotate about the joint 132 in a direction returning to the stretched position by the elastic force of the torsion springs 141 and 142, and when they try to further rotate from the stretched position, they collide with each other. As a result, the proximal phalanx plate 111P, the middle phalanx plate 121P, and the middle phalanx plate 131P are prevented from rotating too much from the stretched posture, so that they can be maintained in the state where they have returned to the stretched posture, and the finger 2 can be maintained in the stretched posture. Warping can be reliably prevented. That is, the torsion springs 141, 142 and the abutting surfaces 111t1, 121t1, 121t2, 131t2 constitute posture maintaining means.

なお、突き当て面111t1、121t1、121t2、131t2の形状は、本実施例2で採用する図13~図15に示す形状に限定されるものではない。
すなわち、実施例2では、基節111の近位指節間関節122付近に突き当て面111t1を面状で設け、中節121の近位指節間関節122付近に突き当て面121t2を面状で設けている。基節111と中節121が延伸姿勢からさらに回転しようとする際に、面状の突き当て面111t1と面状の突き当て面121t2が互いに突き当たるように形成されている。面状で互いに突き当たる形状とすることにより大きな力を受けることが可能な程度の強度を有するストッパとして構成されて設置されている。
Note that the shapes of the abutment surfaces 111t1, 121t1, 121t2, and 131t2 are not limited to the shapes shown in FIGS. 13 to 15 employed in the second embodiment.
That is, in the second embodiment, the abutting surface 111t1 is provided in a planar shape near the proximal interphalangeal joint 122 of the proximal phalanx 111, and the abutting surface 121t2 is provided in a planar shape near the proximal interphalangeal joint 122 of the middle phalanx 121. It is set up in The planar abutment surface 111t1 and the planar abutment surface 121t2 are formed so as to abut against each other when the proximal section 111 and the middle section 121 are about to further rotate from the stretched posture. By having a planar shape that abuts against each other, the stoppers are configured and installed as a stopper that has enough strength to receive a large force.

同様に、中節121の遠位指節間関節132付近に突き当て面121t1を面状で設け、末節131の遠位指節間関節132付近に突き当て面131t2を面状で設けている。中節121と末節131が延伸姿勢からさらに回転しようとする際に、面状の突き当て面121t1と面状の突き当て面131t2が互いに突き当たるように形成されている。面状で互いに突き当たる形状とすることにより大きな力を受けることが可能な程度の強度を有するストッパとして構成されて設置されている。
これにより、指2は、例えば、図8~図10に示すような無負荷時に、基節プレート111P、中節プレート121Pおよび末節プレート131Pがほぼ直線的に延伸する姿勢で待機することができる。
Similarly, a planar abutting surface 121t1 is provided near the distal interphalangeal joint 132 of the middle phalanx 121, and a planar abutting surface 131t2 is provided near the distal interphalangeal joint 132 of the distal phalanx 131. The planar abutment surface 121t1 and the planar abutment surface 131t2 are formed so as to abut against each other when the middle section 121 and the distal section 131 try to further rotate from the stretched posture. By having a planar shape that abuts against each other, the stoppers are configured and installed as a stopper that has enough strength to receive a large force.
Thereby, the finger 2 can stand by in a posture in which the proximal phalanx plate 111P, the middle phalanx plate 121P, and the distal phalanx plate 131P extend substantially linearly when there is no load as shown in FIGS. 8 to 10, for example.

さらに、図8~図10では、掌105の掌面106内に配置されている指2の中手指節間関節112における一対の基節プレート111Pは、それぞれ一端側の軸穴111aに連結シャフト114Sが相対回転自在に差し込まれて支持されている。これに対して、その中手指節間関節112における駆動リンクプレート114Pは、その基節プレート111Pの間に位置して一端側の軸穴114aに連結シャフト114Sが差し込まれることにより回転可能に支持されつつ、それぞれアクチュエータ11の駆動力を受け取ってその連結シャフト114S(軸穴114a)を中心に正逆回転されて駆動するようになっている。 Furthermore, in FIGS. 8 to 10, a pair of proximal phalanx plates 111P in the metacarpophalangeal joint 112 of the finger 2 disposed in the palmar surface 106 of the palm 105 are connected to a shaft hole 114S on one end side, respectively. is inserted and supported so as to be relatively rotatable. On the other hand, the drive link plate 114P at the metacarpophalangeal joint 112 is rotatably supported by a connecting shaft 114S positioned between the proximal plates 111P and inserted into the shaft hole 114a at one end. At the same time, they each receive the driving force of the actuator 11 and are driven by being rotated in forward and reverse directions around the connecting shaft 114S (shaft hole 114a).

指2の駆動リンクプレート114Pは、図8~図10および図16に示すように、一端側の軸穴114aを軸心とする外周側にウォームホイール27が固定されているとともに、その軸穴114aに連結シャフト114Sが相対回転不能に固定されている。
これに対して、アクチュエータ11は、遊星歯車を内蔵して減速等の機能を有する伝達装置11Tを介して伝達シャフト31を回転駆動させることにより駆動力を出力するようになっており、その伝達シャフト31の先端に駆動プーリ31Pが同軸上で一体回転するように固定されている。
As shown in FIGS. 8 to 10 and 16, the drive link plate 114P of the finger 2 has a worm wheel 27 fixed to the outer circumferential side with the shaft hole 114a on one end side as the axis, and A connecting shaft 114S is fixed so as to be relatively unrotatable.
On the other hand, the actuator 11 outputs driving force by rotationally driving the transmission shaft 31 via a transmission device 11T that has a built-in planetary gear and has functions such as deceleration. A drive pulley 31P is fixed to the tip of the drive pulley 31 so as to rotate together on the same axis.

指2Aの駆動リンクプレート114Pのウォームホイール27に噛み合う円筒ウォーム26は、軸心に伝達シャフト157が同軸に一体回転するように固定されており、この伝達シャフト157の反対側端部には、従動プーリ33Pが同軸に一体回転するように固定されている。伝達ベルト32は、駆動プーリ31Pと従動プーリ33Pを共に巻き掛けられており、アクチュエータ11の出力を伝達シャフト157まで伝達している。 The cylindrical worm 26 that engages with the worm wheel 27 of the drive link plate 114P of the finger 2A is fixed to the axis of the cylindrical worm 26 so as to coaxially rotate together with a transmission shaft 157. A pulley 33P is fixed so as to coaxially rotate together. The transmission belt 32 is wound around both the driving pulley 31P and the driven pulley 33P, and transmits the output of the actuator 11 to the transmission shaft 157.

これにより、指2Aの中手指節間関節112Aでは、アクチュエータ11の駆動力を円筒ウォーム26Aおよびウォームホイール27Aを介して、減速伝達されて駆動リンクプレート114PAが正逆回転される。指2Aの駆動リンクプレート114PAは、図9~図11および図16に示すように、一端側の軸穴114aAを軸心とする外周側にウォームホイール27Aが固定されて、アクチュエータ11の駆動力が伝達されるとともに、その軸穴114aAには連結シャフト114SAが差し込まれて相対回転不能に固定されている。なお、本実施例では、後述するように駆動リンクプレート114Pの回転角を検出するため連結シャフト114Sを駆動リンクプレート114Pに対して相対回転不能に固定するが、駆動リンクプレート114Pの回転角の検出が不要な場合には相対回転可能に支持するようにしてもよい。 As a result, at the metacarpophalangeal joint 112A of the finger 2A, the driving force of the actuator 11 is transmitted at a reduced speed through the cylindrical worm 26A and the worm wheel 27A, and the drive link plate 114PA is rotated forward and backward. As shown in FIGS. 9 to 11 and 16, the drive link plate 114PA of the finger 2A has a worm wheel 27A fixed to the outer circumferential side with the shaft hole 114aA at one end as the axis, so that the driving force of the actuator 11 is At the same time, a connecting shaft 114SA is inserted into the shaft hole 114aA and fixed so as not to be relatively rotatable. In this embodiment, as will be described later, in order to detect the rotation angle of the drive link plate 114P, the connection shaft 114S is fixed so as not to rotate relative to the drive link plate 114P. If this is not necessary, it may be supported so that it can rotate relative to each other.

指2Bの駆動リンクプレート114PBは、図9~図11および図16に示すように、指2Aと同様に、一端側の軸穴114aBを軸心とする外周側にウォームホイール27Bが固定されて、指2A、2Cとは別経路でアクチュエータ11の駆動力が伝達されるとともに、その軸穴114aBには指2A、2Cとは別個の連結シャフト114SBが差し込まれて相対回転不能に固定されている。なお、指2Aと同様に、本実施例では、後述するように駆動リンクプレート114Pの回転角を検出するため連結シャフト114Sを駆動リンクプレート114Pに対して相対回転不能に固定するが、駆動リンクプレート114Pの回転角の検出が不要な場合には相対回転可能に支持するようにしてもよい。 As shown in FIGS. 9 to 11 and 16, the drive link plate 114PB of the finger 2B has a worm wheel 27B fixed to the outer circumferential side with the shaft hole 114aB at one end as the axis, similarly to the finger 2A. The driving force of the actuator 11 is transmitted to the fingers 2A, 2C through a different path, and a connecting shaft 114SB, which is separate from the fingers 2A, 2C, is inserted into the shaft hole 114aB and fixed so as not to be relatively rotatable. Note that, similarly to the finger 2A, in this embodiment, in order to detect the rotation angle of the drive link plate 114P as described later, the connecting shaft 114S is fixed so as not to rotate relative to the drive link plate 114P. If it is not necessary to detect the rotation angle of 114P, it may be supported so as to be relatively rotatable.

具体的には、アクチュエータ11の駆動力が、伝達シャフト157まで駆動伝達される経路に関しては、指2Aと同様であるが、伝達シャフト157まで駆動伝達された駆動力が、指2Bまで駆動伝達される経路が異なる。
すなわち、伝達シャフト157の軸方向中央部には、駆動ギア34Gが同軸に一体回転するように固定されている。
駆動ギア34Gに、差動装置41を構成するリングギアの役割をなす従動ギア36Gが噛み合うことで、アクチュエータ11の駆動力がディファレンシャルケース42に伝達されるようになっている。
Specifically, the path through which the driving force of the actuator 11 is transmitted to the transmission shaft 157 is the same as that for the finger 2A, but the driving force transmitted to the transmission shaft 157 is transmitted to the finger 2B. The routes are different.
That is, the drive gear 34G is fixed to the axial center of the transmission shaft 157 so as to coaxially rotate therewith.
Drive gear 34G meshes with driven gear 36G, which serves as a ring gear constituting differential device 41, so that the driving force of actuator 11 is transmitted to differential case 42.

差動装置41は、ディファレンシャルケース42、その内部に配置された図示しないピニオンギア、同じく図示しないサイドギア、サイドシャフト51、61から構成されている。また、差動装置41は、アクチュエータ11の駆動力が伝達された際に駆動回転されるように、ロボットハンド1の図示しないフレームに対して、掌105の内部で、軸方向には不動で自由回転可能に軸支されている。
サイドシャフト51は図示しないサイドギアに、サイドシャフト61は図示しない別のサイドギアにそれぞれ相対回転不能に一体形成あるいは固定されている。
サイドシャフト51とサイドシャフト61の回転軸は同軸になるように配置され、ディファレンシャルケース42ならびに、ロボットハンド1のフレーム(図示せず)に対して、その回転軸の軸方向には不動であるが、回転軸周りに回転可能に軸支されている。
The differential device 41 includes a differential case 42, a pinion gear (not shown) disposed inside the differential case 42, side gears (also not shown), and side shafts 51, 61. Further, the differential device 41 is fixed and free in the axial direction within the palm 105 with respect to the not-illustrated frame of the robot hand 1 so that it is driven and rotated when the driving force of the actuator 11 is transmitted. Rotatably supported.
The side shaft 51 is integrally formed with or fixed to a side gear (not shown), and the side shaft 61 is fixed to another side gear (not shown) such that they cannot rotate relative to each other.
The rotation axes of the side shaft 51 and the side shaft 61 are arranged to be coaxial, and are immovable in the axial direction of the rotation axes with respect to the differential case 42 and the frame (not shown) of the robot hand 1. , is rotatably supported around a rotation axis.

また、図10および図11に示されるように、従動ギア36Gは、その回転軸がサイドシャフト51の回転軸ならびにサイドシャフト61の回転軸と同軸になるように、ディファレンシャルケース42に相対回転不能に固定されている。
このような構成により、アクチュエータ11の出力が、駆動プーリ31P、伝達ベルト32、従動プーリ33P、伝達シャフト157、駆動ギア34G、従動ギア36Gを介して、ディファレンシャルケース42まで伝達される構成になっている。
なお、本実施例では、アクチュエータ11の出力をディファレンシャルケース42まで伝達するために、駆動ギア34Gと従動ギア36Gを用いた伝達機構を用いているが、他の伝達機構でも構わない。
例えば、伝達シャフト157の軸方向中央部に駆動プーリを同軸に一体回転するように固定し、従動プーリをサイドシャフト51の回転軸ならびにサイドシャフト61の回転軸と同軸になるようにディファレンシャルケース42に相対回転不能に固定し、伝達ベルトを駆動プーリと従動プーリを共に巻き掛けることにより、アクチュエータ11の出力をディファレンシャルケース42まで伝達する伝達機構を用いてもよい。
Further, as shown in FIGS. 10 and 11, the driven gear 36G is immovable relative to the differential case 42 so that its rotation axis is coaxial with the rotation axis of the side shaft 51 and the rotation axis of the side shaft 61. Fixed.
With this configuration, the output of the actuator 11 is transmitted to the differential case 42 via the drive pulley 31P, transmission belt 32, driven pulley 33P, transmission shaft 157, drive gear 34G, and driven gear 36G. There is.
In this embodiment, a transmission mechanism using a driving gear 34G and a driven gear 36G is used to transmit the output of the actuator 11 to the differential case 42, but other transmission mechanisms may be used.
For example, a driving pulley is fixed to the axial center of the transmission shaft 157 so as to coaxially rotate therewith, and a driven pulley is attached to the differential case 42 so as to be coaxial with the rotation axis of the side shaft 51 and the rotation axis of the side shaft 61. A transmission mechanism may be used in which the output of the actuator 11 is transmitted to the differential case 42 by fixing the actuator 11 so as not to be relatively rotatable and wrapping a transmission belt around both the drive pulley and the driven pulley.

ディファレンシャルケース42の内部に配置された図示しないピニオンギアと図示しないサイドギアが噛み合うことで、ディファレンシャルケース42に対して、サイドシャフト51(1つ目のサイドギア)とサイドシャフト61(別のサイドギア)との間に差動運動が発生する。
本実施例の差動装置41は、図示しないピニオンギアと図示しないサイドギアに、例えば、前述のように、特願2019-182275号で提案しているような、互いの動きが3次元曲線によって拘束されたギアを用いた差動装置で構成されている。なお、サイドシャフト51とサイドシャフト61との間に差動運動が発生する差動装置であれば、本実施例1に示したように、図示しないピニオンギアと図示しないサイドギアにベベルギアを用いた一般的な差動装置を用いても良い。
By meshing a pinion gear (not shown) disposed inside the differential case 42 with a side gear (not shown), the side shaft 51 (first side gear) and the side shaft 61 (another side gear) are connected to the differential case 42. Differential motion occurs between the two.
In the differential device 41 of the present embodiment, a pinion gear (not shown) and a side gear (not shown) have their mutual movements restrained by a three-dimensional curve, for example, as proposed in Japanese Patent Application No. 2019-182275, as described above. It consists of a differential device using gears. In addition, if the differential device generates differential motion between the side shaft 51 and the side shaft 61, as shown in the first embodiment, a general method using bevel gears for the pinion gear (not shown) and the side gear (not shown) is possible. A standard differential device may also be used.

サイドシャフト51の先端には、駆動プーリ51Pが同軸上で一体回転するように固定され、伝達ベルト52が従動プーリ53Pと共に巻き掛けられている。この従動プーリ53Pは、軸心に伝達シャフト177が同軸に一体回転するように固定されている。この伝達シャフト177の反対側端部には、円筒ウォーム26Bが同軸に一体回転するように固定されている。この円筒ウォーム26Bには、一端側の軸穴114aBに連結シャフト114SBが差し込まれている駆動リンクプレート114PBのウォームホイール27Bが噛み合うことで、正逆回転されるようになっている。 A driving pulley 51P is fixed to the tip of the side shaft 51 so as to coaxially rotate therewith, and a transmission belt 52 is wound thereon together with a driven pulley 53P. The driven pulley 53P is fixed to the axis of the driven pulley 53P so that the transmission shaft 177 coaxially rotates therewith. A cylindrical worm 26B is fixed to the opposite end of the transmission shaft 177 so as to coaxially rotate therewith. This cylindrical worm 26B is engaged with a worm wheel 27B of a drive link plate 114PB, in which a connecting shaft 114SB is inserted into a shaft hole 114aB on one end side, so that the cylindrical worm 26B can be rotated in forward and reverse directions.

これにより、指2Bの中手指節間関節112Bでは、同一のアクチュエータ11の駆動力が伝達シャフト157まで駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が差動装置41のサイドシャフト51に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が駆動プーリ51Pと伝達ベルト52と従動プーリ53Pからなるベルト伝達機構を介して伝達シャフト177に駆動伝達され、更には円筒ウォーム26Bおよびウォームホイール27Bを介して減速伝達されて駆動リンクプレート114PBが正逆回転される。すなわち、指2Bの駆動に関しては、伝達シャフト31、157、177、円筒ウォーム26B、ウォームホイール27B、駆動プーリ31P、51P、従動プーリ33P、53P、伝達ベルト32、52、駆動ギア34G、従動ギア36G、差動装置41、およびサイドシャフト51がアクチュエータ11の駆動力を伝達する駆動力伝達装置を構成している。 As a result, in the metacarpophalangeal joint 112B of the finger 2B, the driving force of the same actuator 11 is transmitted to the transmission shaft 157, and the transmitted driving force is transmitted to the side shaft 51 of the differential device 41. The transmitted driving force is transmitted to the transmission shaft 177 via a belt transmission mechanism consisting of a driving pulley 51P, a transmission belt 52, and a driven pulley 53P, and is further transmitted to reduce speed via a cylindrical worm 26B and a worm wheel 27B. As a result, the drive link plate 114PB is rotated forward and backward. That is, regarding the drive of the finger 2B, the transmission shafts 31, 157, 177, the cylindrical worm 26B, the worm wheel 27B, the driving pulleys 31P, 51P, the driven pulleys 33P, 53P, the transmission belts 32, 52, the driving gear 34G, the driven gear 36G , the differential device 41, and the side shaft 51 constitute a driving force transmission device that transmits the driving force of the actuator 11.

指2Cの駆動リンクプレート114PCは、図9~図11および図16に示すように、指2A、2Bと同様に、一端側の軸穴114aCを軸心とする外周側にウォームホイール27Cが固定されて、指2A、2Bとは別経路でアクチュエータ11の駆動力が伝達されるとともに、その軸穴114aCには指2A、2Bとは別個の連結シャフト114SCが差し込まれて相対回転不能に固定されている。なお、指2A、2Bと同様に、本実施例では、後述するように駆動リンクプレート114Pの回転角を検出するため連結シャフト114Sを駆動リンクプレート114Pに対して相対回転不能に固定するが、駆動リンクプレート114Pの回転角の検出が不要な場合には相対回転可能に支持するようにしてもよい。 As shown in FIGS. 9 to 11 and 16, the drive link plate 114PC of the finger 2C has a worm wheel 27C fixed to the outer circumferential side with the shaft hole 114aC at one end as the axis, similarly to the fingers 2A and 2B. The driving force of the actuator 11 is transmitted through a path separate from that of the fingers 2A and 2B, and a connecting shaft 114SC, which is separate from the fingers 2A and 2B, is inserted into the shaft hole 114aC and fixed so as not to rotate relative to each other. There is. Note that, similarly to the fingers 2A and 2B, in this embodiment, in order to detect the rotation angle of the drive link plate 114P as described later, the connecting shaft 114S is fixed so as not to rotate relative to the drive link plate 114P. If it is not necessary to detect the rotation angle of the link plate 114P, the link plate 114P may be supported so as to be relatively rotatable.

具体的には、アクチュエータ11の駆動力が、差動装置41(従動ギア36G、ディファレンシャルケース42)まで駆動伝達される経路に関しては、指2Bと同様である。が、差動装置41(従動ギア36G、ディファレンシャルケース42)まで駆動伝達された駆動力が、指2Cまで駆動伝達される経路が異なる。
サイドシャフト61の先端には、駆動プーリ61Pが同軸上で一体回転するように固定され、伝達ベルト62が従動プーリ63Pと共に巻き掛けられている。この従動プーリ63Pは、軸心に伝達シャフト187が同軸に一体回転するように固定されており、この伝達シャフト187の反対側端部には、円筒ウォーム26Cが同軸に一体回転するように固定されている。この円筒ウォーム26Cには、一端側の軸穴114aCに連結シャフト114SCが差し込まれている駆動リンクプレート114PCのウォームホイール27Cが噛み合って正逆回転されるようになっている。
Specifically, the path through which the driving force of the actuator 11 is transmitted to the differential device 41 (driven gear 36G, differential case 42) is the same as that for the finger 2B. However, the route by which the driving force transmitted to the differential device 41 (driven gear 36G, differential case 42) is transmitted to the finger 2C is different.
A driving pulley 61P is fixed to the tip of the side shaft 61 so as to rotate together on the same axis, and a transmission belt 62 is wound around the driving pulley 61P together with a driven pulley 63P. A transmission shaft 187 is fixed to the axis of the driven pulley 63P so as to coaxially rotate therewith, and a cylindrical worm 26C is fixed to the opposite end of the transmission shaft 187 so as to coaxially rotate together with the driven pulley 63P. ing. This cylindrical worm 26C is engaged with a worm wheel 27C of a drive link plate 114PC, in which a connecting shaft 114SC is inserted into a shaft hole 114aC on one end side, so that the cylindrical worm 26C is rotated forward and backward.

これにより、指2Cの中手指節間関節112Cでは、同一のアクチュエータ11の駆動力が差動装置41(従動ギア36G、ディファレンシャルケース42)まで駆動伝達される。駆動伝達された駆動力が差動装置41のサイドシャフト61に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が駆動プーリ61Pと伝達ベルト62と従動プーリ63Pからなるベルト伝達機構を介して伝達シャフト187に駆動伝達され、更には円筒ウォーム26Cおよびウォームホイール27Cを介して減速伝達されて駆動リンクプレート114PCが正逆回転される。すなわち、指2Cの駆動に関しては、伝達シャフト31、157、187、円筒ウォーム26C、ウォームホイール27C、駆動プーリ31P、61P、従動プーリ33P、63P、伝達ベルト32、62、駆動ギア34G、従動ギア36G、差動装置41、およびサイドシャフト61がアクチュエータ11の駆動力を伝達する駆動力伝達装置を構成している。 As a result, the driving force of the same actuator 11 is transmitted to the differential device 41 (driven gear 36G, differential case 42) at the metacarpophalangeal joint 112C of the finger 2C. The transmitted driving force is transmitted to the side shaft 61 of the differential device 41, and the transmitted driving force is transmitted to the transmission shaft 187 via a belt transmission mechanism consisting of a driving pulley 61P, a transmission belt 62, and a driven pulley 63P. The drive link plate 114PC is rotated in the forward and reverse directions by being transmitted with a deceleration through the cylindrical worm 26C and the worm wheel 27C. That is, regarding the drive of finger 2C, transmission shafts 31, 157, 187, cylindrical worm 26C, worm wheel 27C, drive pulleys 31P, 61P, driven pulleys 33P, 63P, transmission belts 32, 62, drive gear 34G, driven gear 36G , the differential device 41, and the side shaft 61 constitute a driving force transmission device that transmits the driving force of the actuator 11.

そして、ロボットハンド1は、指2A~2Cの基節111、中節121、末節131の相対的な屈曲状態を制御部1Cが取得して、対象に応じた駆動を実現して把持等する最適作業を行うようになっている。なお、本実施例では、ロボットハンド1に制御部1Cを設置して動作を統括制御する場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、ロボットハンド1を設置されているロボット本体側に統括制御される形態に適用してもよいことはいうまでもない。 Then, in the robot hand 1, the control unit 1C obtains the relative bending states of the proximal joint 111, middle joint 121, and distal joint 131 of the fingers 2A to 2C, and realizes a drive according to the object to optimally grasp the object. It is set to work. In this embodiment, a case will be described in which a control unit 1C is installed in the robot hand 1 to centrally control the operation, but the invention is not limited to this, and for example, the robot body on which the robot hand 1 is installed. It goes without saying that the present invention may also be applied to a form where the system is centrally controlled.

ロボットハンド1の制御部1Cは、メモリ1M内に格納されている制御プログラムを実行する中央演算素子、所謂、CPU(Central Processing Unit)により構成されている。制御部1Cは、そのメモリ1M内に予め設定されている各種パラメータや後述する角度センサなどの取得する各種センサ情報等に基づいて、例えば、アクチュエータ11の正逆駆動を制御することにより、例えば、図22、図23に示すような円柱形状のワークW1を作業対象として、最適条件で把持等する作業を実行するようになっている。 The control unit 1C of the robot hand 1 is composed of a central processing element, a so-called CPU (Central Processing Unit), which executes a control program stored in a memory 1M. The control unit 1C controls, for example, the forward and reverse drive of the actuator 11 based on various parameters preset in the memory 1M and various sensor information obtained from an angle sensor, which will be described later. A cylindrical workpiece W1 as shown in FIGS. 22 and 23 is used as a workpiece, and gripping and other work is performed under optimal conditions.

このロボットハンド1の制御部1Cは、中手指節間関節112と近位指節間関節122との作動状況を後述するセンサ素子により直接検出取得するとともに、遠位指節間関節132の作動状況については取得したセンサ情報やメモリ1M内に格納されている各部の寸法情報(幾何学的関係)を用いて算出取得するようになっている。
具体的には、連結シャフト114Sの一端側には、図16下方に示すように、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット114rmが埋め込まれている。図9や図10に示すように、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド114rhは、その連結シャフト114Sを回転自在に支持して中手指節間関節112として機能させる掌105側の部材に設置されて読取用マグネット114rmの周りに位置し、制御部1Cに接続されている。制御部1Cは、読取ヘッド114rhの検出する読取用マグネット114rmの相対回転から図12に示す指2のリンクモデルにおける掌105側の基準位置Rからの駆動リンクプレート114Pの相対回転角112αを直接検出取得する。なお、図11において、制御部1Cに接続するセンサ線(制御部1Cと読取ヘッド114rh間のセンサ線)は一点鎖線で図示している。
なお、本実施例では、指側出力センサとして、読取ヘッド114rhの検出する読取用マグネット114rmの相対回転から図12に示す指2のリンクモデルにおける掌105側の基準位置Rからの駆動リンクプレート114Pの相対回転角112αを直接検出取得する場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、伝達シャフト157、177、187の片側外面に、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネットを同軸上で一体回転するように固定し、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッドを、その伝達シャフト157、177、187を回転自在に支持している部材に設置されて読取用マグネットの周りに位置し、伝達シャフト157、177、187の回転角を検出し、その検出した回転情報に基づき、セルフロック機構付伝達装置25(25A、25B、25C)による減速比に基づいて、相対回転角112αを検出取得する形態に適用してもよい。また、伝達シャフト(177、187)の回転角の検出に代わり、差動装置41のサイドシャフト(51、61)の回転角を検出し、その検出した回転情報に基づき、駆動プーリ(51P、61P)と伝達ベルト(52、62)と従動プーリ(53P、63P)で構成されるベルト伝達機構の減速比、ならびにセルフロック機構付伝達装置25(25A、25B、25C)による減速比に基づいて、相対回転角112αを検出取得する形態に適用してもよい。
The control unit 1C of the robot hand 1 directly detects and acquires the operating status of the metacarpophalangeal joint 112 and the proximal interphalangeal joint 122 using sensor elements, which will be described later. is calculated and acquired using the acquired sensor information and dimensional information (geometric relationships) of each part stored in the memory 1M.
Specifically, as shown in the lower part of FIG. 16, a reading magnet 114rm, which is one component of the rotation sensor element, is embedded in one end of the connection shaft 114S. As shown in FIGS. 9 and 10, the reading head 114rh, which is the other component of the rotation sensor element, is a member on the palm 105 side that rotatably supports the connecting shaft 114S and functions as the metacarpophalangeal joint 112. It is installed around the reading magnet 114rm, and is connected to the control unit 1C. The control unit 1C directly detects the relative rotation angle 112α of the drive link plate 114P from the reference position R on the palm 105 side in the link model of the finger 2 shown in FIG. 12 from the relative rotation of the reading magnet 114rm detected by the reading head 114rh. get. In FIG. 11, the sensor wire connected to the control section 1C (the sensor wire between the control section 1C and the reading head 114rh) is shown by a dashed line.
In this embodiment, as a finger-side output sensor, the drive link plate 114P from the reference position R on the palm 105 side in the link model of the finger 2 shown in FIG. 12 is determined from the relative rotation of the reading magnet 114rm detected by the reading head 114rh. An example will be described in which the relative rotation angle 112α of the rotation sensor element is directly detected and obtained, but the invention is not limited to this. The reading head, which is the other component of the rotation sensor element, is installed on a member that rotatably supports the transmission shafts 157, 177, and 187. The rotation angle of the transmission shafts 157, 177, 187 is detected, and based on the detected rotation information, the reduction ratio by the self-locking transmission device 25 (25A, 25B, 25C) is determined. , the relative rotation angle 112α may be detected and acquired. Also, instead of detecting the rotation angle of the transmission shaft (177, 187), the rotation angle of the side shaft (51, 61) of the differential device 41 is detected, and based on the detected rotation information, the drive pulley (51P, 61P) ), transmission belts (52, 62), and driven pulleys (53P, 63P), as well as the reduction ratio of the self-locking transmission device 25 (25A, 25B, 25C), The present invention may be applied to a form in which the relative rotation angle 112α is detected and acquired.

また、基節プレート111Pの一端側には、図13に示すように、駆動リンクプレート114Pと一体回転する連結シャフト114Sを差し込まれて相対回転自在に支持する軸穴111aの片側外面に、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット111rmが埋め込まれて突起状に突出している。
図9、図10に示すように、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド111rhは、その連結シャフト114Sを回転自在に支持して中手指節間関節112として機能させる掌105側の部材に設置されて読取用マグネット111rmの周りに位置し、制御部1Cに接続されている。制御部1Cは、読取ヘッド111rhの検出する読取用マグネット111rmの相対回転から図12に示す指2のリンクモデルにおける掌105側の基準位置Rからの基節プレート111Pの相対回転角112βを直接検出取得する。なお、図11において、制御部1Cに接続するセンサ線(制御部1Cと読取ヘッド111rh間のセンサ線)も一点鎖線で図示している。
In addition, as shown in FIG. 13, on one end side of the proximal plate 111P, a rotation sensor is installed on the outer surface of one side of a shaft hole 111a in which a connecting shaft 114S that rotates integrally with the drive link plate 114P is inserted and supported relatively rotatably. A reading magnet 111rm, which is one component of the element, is embedded and protrudes like a protrusion.
As shown in FIGS. 9 and 10, the reading head 111rh, which is the other component of the rotation sensor element, is a member on the palm 105 side that rotatably supports the connecting shaft 114S and functions as the metacarpophalangeal joint 112. It is located around the reading magnet 111rm, and is connected to the control unit 1C. The control unit 1C directly detects the relative rotation angle 112β of the proximal plate 111P from the reference position R on the palm 105 side in the link model of the finger 2 shown in FIG. 12 from the relative rotation of the reading magnet 111rm detected by the reading head 111rh. get. In FIG. 11, a sensor wire connected to the control section 1C (a sensor wire between the control section 1C and the reading head 111rh) is also shown by a dashed line.

さらに、中節プレート121Pの一端側には、図14に示すように、支持シャフト121S1の片側端部が外面から突出して、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット121rmが埋め込まれている。図9や図10に示すように、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド121rhは、その支持シャフト121S1の片側端部が回転自在に嵌め込まれる基節プレート111Pの他端側の軸穴111b周りに位置し、制御部1Cに接続されている。制御部1Cは、読取ヘッド121rhの検出する読取用マグネット121rmの相対回転から基節プレート111Pに対する中節プレート121Pの相対回転角122αを直接取得する。なお、図11において、制御部1Cに接続するセンサ線(制御部1Cと読取ヘッド121rh間のセンサ線)も一点鎖線で図示している。 Furthermore, as shown in FIG. 14, one end of the support shaft 121S1 protrudes from the outer surface of one end of the middle plate 121P, and a reading magnet 121rm, which is one component of the rotation sensor element, is embedded. There is. As shown in FIGS. 9 and 10, the reading head 121rh, which is the other component of the rotation sensor element, has one end of its support shaft 121S1 rotatably fitted into the shaft hole at the other end of the proximal plate 111P. 111b, and is connected to the control unit 1C. The control unit 1C directly obtains the relative rotation angle 122α of the middle segment plate 121P with respect to the proximal segment plate 111P from the relative rotation of the reading magnet 121rm detected by the reading head 121rh. In FIG. 11, the sensor wire connected to the control section 1C (the sensor wire between the control section 1C and the reading head 121rh) is also illustrated by a dashed line.

このようにして、ロボットハンド1の制御部1Cは、図12に示すように、読取ヘッド114rhの検出する読取用マグネット114rmの回転情報に基づいて駆動リンクプレート114Pの指2における基準位置Rからの中手指節間関節112(軸穴111a、114a)周りでの回転角112αを直接取得し、また、読取ヘッド111rhの検出する読取用マグネット111rmの回転情報に基づいて基節プレート111Pの指2における基準位置Rからの中手指節間関節112周りでの回転角112βを直接取得し、さらに、読取ヘッド121rhが検出する読取用マグネット121rmの回転情報に基づいて基節プレート111Pに対する中節プレート121Pの近位指節間関節122(軸穴111b、121a)周りでの回転角122αを直接取得している。 In this way, as shown in FIG. 12, the control unit 1C of the robot hand 1 moves the drive link plate 114P from the reference position R at the finger 2 based on the rotation information of the reading magnet 114rm detected by the reading head 114rh. The rotation angle 112α around the metacarpophalangeal joint 112 (axis holes 111a, 114a) is directly acquired, and the rotation angle 112α of the proximal phalanx plate 111P at the finger 2 is obtained based on the rotation information of the reading magnet 111rm detected by the reading head 111rh. The rotation angle 112β around the metacarpophalangeal joint 112 from the reference position R is directly acquired, and the rotation angle of the middle phalanx plate 121P relative to the proximal phalanx plate 111P is further determined based on the rotation information of the reading magnet 121rm detected by the reading head 121rh. The rotation angle 122α around the proximal interphalangeal joint 122 (axis holes 111b, 121a) is directly acquired.

これに対して、制御部1Cは、中節プレート121Pに対する末節プレート131Pの遠位指節間関節132(軸穴121b、131a)周りにおける回転角132γを算出取得している。
具体的には、まず、この制御部1Cは、中手指節間関節112周りにおいて、駆動リンクプレート114Pの基準位置Rからの回転角112αを、基節プレート111Pの基準位置Rからの回転角112βから減算することにより、基節プレート111Pと駆動リンクプレート114Pとの間の回転角112γを算出取得する。
On the other hand, the control unit 1C calculates and obtains the rotation angle 132γ of the distal interphalangeal joint 132 (shaft holes 121b, 131a) of the distal phalanx plate 131P relative to the middle phalanx plate 121P.
Specifically, first, the control unit 1C changes the rotation angle 112α of the drive link plate 114P from the reference position R to the rotation angle 112β of the proximal phalanx plate 111P from the reference position R around the metacarpophalangeal joint 112. By subtracting from , the rotation angle 112γ between the proximal plate 111P and the drive link plate 114P is calculated and obtained.

次いで、制御部1Cは、その基節プレート111Pと駆動リンクプレート114P(以下では、プレートという文言を省略する場合もある)との間の算出回転角112γと、基節111のリンク長(既定の基節プレート111Pの軸穴111a、111b間距離、以下同様のため省略)と、駆動リンク114のリンク長とから、第1仮想リンク119(軸穴111b、114b間の線分L1)の長さを算出取得する。
次いで、制御部1Cは、算出した第1仮想リンク119の長さと、基節111のリンク長と、駆動リンク114のリンク長とから、その第1仮想リンク119と基節111との間の近位指節間関節122周りにおける回転角122βを算出取得する。
Next, the control unit 1C calculates the calculated rotation angle 112γ between the base joint plate 111P and the driving link plate 114P (hereinafter, the word plate may be omitted) and the link length of the base joint 111 (default). The length of the first virtual link 119 (the line segment L1 between the shaft holes 111b and 114b) is determined from the distance between the shaft holes 111a and 111b of the proximal plate 111P (hereinafter the same is omitted) and the link length of the drive link 114. Calculate and obtain.
Next, the control unit 1C calculates the proximity between the first virtual link 119 and the base joint 111 based on the calculated length of the first virtual link 119, the link length of the base joint 111, and the link length of the driving link 114. A rotation angle 122β around the interphalangeal joint 122 is calculated and obtained.

次いで、同様に、制御部1Cは、算出した第1仮想リンク119の長さと、基側中継リンク113のリンク長と、中間リンク板120における基側中間リンク115のリンク長とから、その第1仮想リンク119と基側中間リンク115との間の近位指節間関節122周りにおける回転角122γを算出取得する。
制御部1Cは、第1仮想リンク119と基節111との間の算出回転角122βと、その第1仮想リンク119と基側中間リンク115との間の算出回転角122γと、中間リンク板120の基側中間リンク115および末側中間リンク125の間の近位指節間関節122周りにおける固定角122δと、基節プレート111Pと中節プレート121Pの間の近位指節間関節122周りにおける検出回転角122αとから、中節121および末側中間リンク125の間の近位指節間関節122周りにおける回転角122εを算出取得する。
Next, similarly, the control unit 1C calculates the first virtual link 119 from the calculated length of the first virtual link 119, the link length of the base relay link 113, and the link length of the base intermediate link 115 in the intermediate link board 120. A rotation angle 122γ around the proximal interphalangeal joint 122 between the virtual link 119 and the proximal intermediate link 115 is calculated and obtained.
The control unit 1C calculates a calculated rotation angle 122β between the first virtual link 119 and the base joint 111, a calculated rotation angle 122γ between the first virtual link 119 and the base intermediate link 115, and the intermediate link plate 120. A fixed angle 122δ around the proximal interphalangeal joint 122 between the proximal intermediate link 115 and the distal intermediate link 125 of From the detected rotation angle 122α, a rotation angle 122ε around the proximal interphalangeal joint 122 between the intermediate link 121 and the distal intermediate link 125 is calculated and obtained.

次いで、制御部1Cは、中節121および末側中間リンク125の間の算出回転角122εと、中節121のリンク長と、中間リンク板120における末側中間リンク125のリンク長とから、第2仮想リンク129(軸穴120c、121b間の線分L2)の長さを算出取得する。
制御部1Cは、算出した第2仮想リンク129の長さと、中節121のリンク長と、中間リンク板120における末側中間リンク125のリンク長とから、その第2仮想リンク129と中節121との間の遠位指節間関節132(軸穴121b、131a)周りにおける回転角132αを算出取得する。
Next, the control unit 1C calculates the rotation angle 122ε between the intermediate link 121 and the distal intermediate link 125, the link length of the intermediate link 121, and the link length of the distal intermediate link 125 on the intermediate link board 120. 2. The length of the virtual link 129 (line segment L2 between the shaft holes 120c and 121b) is calculated and obtained.
The control unit 1C calculates the second virtual link 129 and the middle link 121 based on the calculated length of the second virtual link 129, the link length of the middle link 121, and the link length of the distal intermediate link 125 on the intermediate link board 120. A rotation angle 132α around the distal interphalangeal joint 132 (shaft holes 121b, 131a) between the two is calculated and obtained.

次いで、制御部1Cは、同様に、算出した第2仮想リンク129の長さと、末側中継リンク123のリンク長と、末節131のリンク長とから、その第2仮想リンク129と末節131との間の遠位指節間関節132周りにおける回転角132βを算出取得する。 Next, the control unit 1C similarly calculates the distance between the second virtual link 129 and the end link 131 from the calculated length of the second virtual link 129, the link length of the end relay link 123, and the link length of the end link 131. A rotation angle 132β around the distal interphalangeal joint 132 is calculated and obtained.

次いで、制御部1Cは、第2仮想リンク129と中節121との間の算出回転角132αと、第2仮想リンク129と末節131との間の算出回転角132βと、末節プレート131Pの軸穴131aから支持プレート131Sの他端側の軸穴131bまでのリンクとして機能する末節131およびその末節プレート131Pの軸穴131aから指先フレーム131Fの他端側の指先139の先端139eまでの指先リンクの間の軸穴131a周りにおける固定角133αとからその指先リンクと中節121(中節プレート121P)の延長線121Eとの間の遠位指節間関節132における回転角132γを算出取得する。 Next, the control unit 1C calculates the calculated rotation angle 132α between the second virtual link 129 and the middle joint 121, the calculated rotation angle 132β between the second virtual link 129 and the distal joint 131, and the shaft hole of the distal joint plate 131P. Between the distal link 131 that functions as a link from 131a to the shaft hole 131b on the other end side of the support plate 131S, and the fingertip link from the shaft hole 131a of the distal segment plate 131P to the tip 139e of the fingertip 139 on the other end side of the fingertip frame 131F. The rotation angle 132γ at the distal interphalangeal joint 132 between the fingertip link and the extension line 121E of the middle segment 121 (the middle segment plate 121P) is calculated and obtained from the fixed angle 133α around the shaft hole 131a.

このようにして、このロボットハンド1の制御部1Cは、読取用マグネット111rm、114rm、121rmおよび読取ヘッド111rh、114rh、121rhから、駆動リンク114の回転角112αや、基節111および中節121の回転角112β、122α(中手指節間関節112および近位指節間関節122の関節角)を直接検出取得するのに加えて、センサ素子を特に設置することなく、基側四節リンク機構103および末側四節リンク機構104の構成要素の寸法や角度等の幾何学的情報を用いて、遠位指節間関節132の関節角として、末節131と一体の指先139の回転角132γを算出取得することができる。すなわち、ロボットハンド1では、センサ素子の設置数を少なくして、コスト低減と共に、設置スペースを削減して小型化を図ることができる。 In this way, the control unit 1C of the robot hand 1 controls the rotation angle 112α of the drive link 114 and the rotation angle of the proximal joint 111 and the middle joint 121 from the reading magnets 111rm, 114rm, 121rm and the reading heads 111rh, 114rh, 121rh. In addition to directly detecting and acquiring the rotation angles 112β and 122α (the joint angles of the metacarpophalangeal joint 112 and the proximal interphalangeal joint 122), the proximal four-bar linkage mechanism 103 can be detected without particularly installing a sensor element. The rotation angle 132γ of the fingertip 139 integrated with the distal phalanx 131 is calculated as the joint angle of the distal interphalangeal joint 132 using geometric information such as dimensions and angles of the components of the distal four-bar link mechanism 104. can be obtained. That is, in the robot hand 1, the number of sensor elements installed can be reduced to reduce costs, and the installation space can be reduced to achieve miniaturization.

そして、このロボットハンド1の制御部1Cは、メモリ1M内の制御プログラムを実行して各種設定パラメータや各種センサ情報等に基づいてアクチュエータ11の正逆駆動を制御することにより各種作業を最適条件で実行する。
ところで、指2は、作業対象のワークWの存在しない無負荷時には、図8~図10および図20に示すように、中節121が基節111に対して、末節131(指先139)がその中節121に対して、捻りバネ141、142の弾性力により付勢されている。このため、基節111、中節121および末節131は、ほぼ直線的に延伸する姿勢にされて基側四節リンク機構103および末側四節リンク機構104の形状が維持される。
The control unit 1C of the robot hand 1 executes the control program in the memory 1M and controls the forward and reverse drive of the actuator 11 based on various setting parameters and various sensor information, thereby performing various tasks under optimal conditions. Execute.
By the way, when the finger 2 is under no load when there is no workpiece W to be worked on, as shown in FIGS. 8 to 10 and FIG. The middle segment 121 is biased by the elastic force of torsion springs 141 and 142. Therefore, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 are placed in a posture in which they extend substantially linearly, and the shapes of the proximal four-bar link mechanism 103 and the distal four-bar link mechanism 104 are maintained.

また、このロボットハンド1は、基節111、中節121および末節131のいずれにも負荷が加えられることなく、各指2A~2Cの指先139が掌面106の中央付近の仮想鉛直平面106V(図21を参照)に接近して、その仮想鉛直平面106Vを挟んで交互の隣接位置で向かい合う際に、その仮想鉛直平面106Vに指先139の指腹139sが全面接触する姿勢を取るように設定されている。
これにより、ロボットハンド1は、アクチュエータ11が正逆駆動されてウォームホイール27と円筒ウォーム26との噛合位置に応じて駆動リンク114が中手指節間関節112を中心に駆動回転されることにより、指2A~2Cが機能する。このロボットハンド1は、指2A~2Cの指先139が大きく互いに離間する姿勢から始動し、その指先139が互いに接近する方向に動作されることによって、基節111、中節121および末節131が中手指節間関節112、近位指節間関節122および遠位指節間関節132で適宜に屈曲して作業対象のワークWを把持する作業などを実行することができる。
Furthermore, in this robot hand 1, no load is applied to any of the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131, and the fingertips 139 of each finger 2A to 2C are located on the virtual vertical plane 106V (near the center of the palm surface 106). 21) and face each other at alternately adjacent positions across the virtual vertical plane 106V, the finger pad 139s of the fingertip 139 is set to be in full contact with the virtual vertical plane 106V. ing.
As a result, the robot hand 1 is configured such that the actuator 11 is driven forward and backward, and the drive link 114 is driven and rotated around the metacarpophalangeal joint 112 according to the engagement position between the worm wheel 27 and the cylindrical worm 26. Fingers 2A to 2C function. This robot hand 1 starts from a position in which the fingertips 139 of the fingers 2A to 2C are widely separated from each other, and when the fingertips 139 are moved in a direction toward each other, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 are The hand interphalangeal joint 112, the proximal interphalangeal joint 122, and the distal interphalangeal joint 132 can be appropriately bent to perform tasks such as grasping the workpiece W to be worked on.

以下、実施例2により、様々な形状のワークW2を把持する際の動作を説明する。
例えば、指2は、作業対象のワークW2が円柱形状の対象物(図46(a)参照)を把持する際には、図22~図25に図示するように、動作する。
まず、作業対象のワークW2が掌面106の端辺106a、106b間の中央付近に位置するように保持してロボットハンド1を駆動させることにより、図22に示すように、指2A~2Cの全体で把持することになる。この場合、指2A~2Cは、図20に示す無負荷状態のまま、上述するように、指先139同士が互いに接近する方向に、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転が開始される。すると、指2A~2Cは、掌面106の中央付近に位置するワークW2に、基節111と、中節121と、末節131の指先139とが順次に突き当たってそれ以上の回転が制限されることにより把持することになる。
Hereinafter, according to a second embodiment, operations when gripping workpieces W2 of various shapes will be described.
For example, when gripping a cylindrical workpiece W2 (see FIG. 46(a)), the fingers 2 operate as shown in FIGS. 22 to 25.
First, by driving the robot hand 1 while holding the work W2 to be worked on so that it is located near the center between the edges 106a and 106b of the palm surface 106, the fingers 2A to 2C are moved as shown in FIG. You will have to grasp it as a whole. In this case, while the fingers 2A to 2C are in the unloaded state shown in FIG. 20, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 are in a linearly stretched posture in the direction in which the fingertips 139 approach each other, as described above. Rotation will start as it is. Then, the fingers 2A to 2C sequentially abut the proximal joint 111, the middle joint 121, and the fingertip 139 of the distal joint 131 against the workpiece W2 located near the center of the palm surface 106, and further rotation is restricted. This will allow you to grasp it.

なお、このワークW2は円柱形状で指2A~2Cが同時に同様に動作して把持する作業を行うことため、以下では、指2Aに関して図面を用いてその動作を説明する。
まず、ロボットハンド1の指2Aは、図20に示す無負荷の待機状態からアクチュエータ11の駆動力により円筒ウォーム26が回転されてウォームホイール27との噛合位置が変動するのに連れて、駆動リンク114が中手指節間関節112を中心に回転することによって、図23に示すように、基節111がワークW2に突き当たってそれ以上の回転が制限される。そのまま、指2Aは、その駆動リンク114が中手指節間関節112を中心にさらに回転されることによって、基側四節リンク機構103が変形されつつ、図24に示すように、基側中継リンク113が指先139側にスライドされて、中間リンク板120(基側中間リンク115と末側中間リンク125)と中節121が捻りバネ141の弾性力に抗して近位指節間関節122を中心に回転される。すると、指2Aは、末側四節リンク機構104の形状を維持したまま、その中節121がワークW2に突き当たってそれ以上の回転が制限される。このとき、中間リンク板120(基側中間リンク115と末側中間リンク125)と中節121が近位指節間関節122を中心に限界まで回転された後には、その中節121がワークW2に突き当たる前でも、後述するように、末側中継リンク123のスライドと共に、捻りバネ142の弾性力に抗する末節131の相対回転が開始されることになる。
Note that this workpiece W2 has a cylindrical shape and the fingers 2A to 2C simultaneously move in the same way to perform the gripping operation, so the operation of the finger 2A will be explained below using the drawings.
First, the fingers 2A of the robot hand 1 move from the no-load standby state shown in FIG. 114 rotates around the metacarpophalangeal joint 112, as shown in FIG. 23, the proximal joint 111 abuts the workpiece W2 and further rotation is restricted. As it is, the finger 2A is rotated further around the metacarpophalangeal joint 112 with its drive link 114, thereby deforming the proximal four-bar linkage mechanism 103, and as shown in FIG. 24, the proximal relay link. 113 is slid toward the fingertip 139, and the intermediate link plate 120 (base intermediate link 115 and distal intermediate link 125) and intermediate link 121 resist the elastic force of the torsion spring 141 and rotate the proximal interphalangeal joint 122. rotated around the center. Then, while maintaining the shape of the distal four-bar link mechanism 104, the middle segment 121 of the finger 2A hits the workpiece W2, and further rotation is restricted. At this time, after the intermediate link plate 120 (base intermediate link 115 and distal intermediate link 125) and the intermediate link 121 are rotated to the limit around the proximal interphalangeal joint 122, the intermediate link plate 121 is rotated to the workpiece W2. As will be described later, the distal link 131 starts relative rotation against the elastic force of the torsion spring 142 along with the slide of the distal relay link 123, even before the distal link 131 hits the torsion spring 142.

このロボットハンド1は、中節121がワークW2に突き当たるなどした後にも、駆動リンク114や中間リンク板120が中手指節間関節112や近位指節間関節122を中心に回転することによって、図25に示すように、中節121の回転制限に伴って末側中継リンク123が指先139側にスライドされる。この後に、指2Aは、末節131が捻りバネ142の弾性力に抗して遠位指節間関節132を中心に回転されて、末側四節リンク機構104が変形されつつ、指先139がその遠位指節間関節132を中心に回転されることにより、その指先139の指腹139sをワークW2に突き当てた状態に変移されて、それ以上の回転が制限されて把持する状態が維持される。 In this robot hand 1, even after the middle joint 121 hits the workpiece W2, the drive link 114 and the middle link plate 120 rotate around the metacarpophalangeal joint 112 and the proximal interphalangeal joint 122. As shown in FIG. 25, as the rotation of the middle link 121 is restricted, the distal relay link 123 is slid toward the fingertip 139. Thereafter, the distal phalanx 131 of the finger 2A is rotated around the distal interphalangeal joint 132 against the elastic force of the torsion spring 142, and the distal four-bar link mechanism 104 is deformed, while the fingertip 139 By being rotated around the distal interphalangeal joint 132, the finger pad 139s of the fingertip 139 is brought into contact with the workpiece W2, and further rotation is restricted and the grasping state is maintained. Ru.

このように、本実施例の指2A~2Cを搭載するロボットハンド1にあっては、1つのアクチュエータ11の駆動力によって基節111、中節121および末節131を作業対象のワークW2の円柱形状に応じて順次に回転させることができ、末節131の指先139までをワークW2の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW2(円柱形状対象物)を最適状態で把持することができる。 In this way, in the robot hand 1 equipped with the fingers 2A to 2C of this embodiment, the driving force of one actuator 11 moves the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 into the cylindrical shape of the workpiece W2 to be worked. The workpiece W2 (cylindrical object) can be gripped in an optimal state by making the fingertips 139 of the distal joint 131 fit along the outer surface of the workpiece W2.

また、例えば、図21に戻って、作業対象のワークWがシート状の場合には、掌面106の端辺106a、106b間の中央付近の仮想鉛直平面106Vに一致させるようにそのワークWを保持してロボットハンド1を駆動させることにより、指2A~2Cは、図20に示す指の無負荷姿勢のまま、上述するように、指先139同士が互いに接近する方向に、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転される。すると、その指2A~2Cは、その仮想鉛直平面106Vに位置するシート状のワークWに指先139の指腹139sを全面接触させる状態に変移されて、それ以上の回転が制限されて把持する状態が維持される。すなわち、ロボットハンド1は、指2の指先139でシート状のワークWを挟んで把持することができる。 For example, returning to FIG. 21, when the workpiece W to be worked on is sheet-like, the workpiece W is moved so as to match the virtual vertical plane 106V near the center between the edges 106a and 106b of the palm surface 106. By holding the robot hand 1 and driving the robot hand 1, the fingers 2A to 2C move from the proximal joint 111 to the middle in the direction in which the fingertips 139 approach each other, as described above, while maintaining the unloaded posture of the fingers shown in FIG. The joint 121 and the distal joint 131 are rotated while maintaining the straight extended posture. Then, the fingers 2A to 2C are brought into a state in which the pads 139s of the fingertips 139 are in full contact with the sheet-like workpiece W located on the virtual vertical plane 106V, and further rotation is restricted and gripped. is maintained. That is, the robot hand 1 can grip the sheet-like workpiece W by sandwiching it between the fingertips 139 of the fingers 2.

また、例えば、指2は、作業対象のワークW3が円錐形状の対象物(図46(b)参照)を把持する際には、図26~図31に図示するように、動作する。
まず、作業対象のワークW3が掌面106の端辺106a、106b間の中央付近に位置するように保持してロボットハンド1を駆動させることにより、図26に示すように、指2A~2Cの全体で把持することになる。この場合、指2A~2Cは、図20に示す無負荷状態のまま、上述するように、指先139同士が互いに接近する方向に、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転が開始される。すると、指2A~2Cは、掌面106の中央付近に位置するワークW3に、異なる姿勢で(各指2の中手指節間関節112の関節角、近位指節間関節122の関節角、遠位指節間関節132の関節角が異なる状態で)、各指2の基節111と、中節121と、末節131の指先139とが順次に突き当たってそれ以上の回転が制限されることにより把持することになる。
Further, for example, when the workpiece W3 to be worked on grasps a conical object (see FIG. 46(b)), the fingers 2 operate as shown in FIGS. 26 to 31.
First, by driving the robot hand 1 while holding the workpiece W3 to be worked on near the center between the edges 106a and 106b of the palm surface 106, the fingers 2A to 2C are moved as shown in FIG. You will have to grasp it as a whole. In this case, while the fingers 2A to 2C are in the unloaded state shown in FIG. 20, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 are in a linearly stretched posture in the direction in which the fingertips 139 approach each other, as described above. Rotation will start as it is. Then, the fingers 2A to 2C touch the workpiece W3 located near the center of the palm surface 106 in different postures (the joint angle of the metacarpophalangeal joint 112 of each finger 2, the joint angle of the proximal interphalangeal joint 122, (with different joint angles of the distal interphalangeal joints 132), the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the fingertip 139 of the distal phalanx 131 of each finger 2 sequentially butt against each other, and further rotation is restricted. This means that you can grasp it by using

なお、このワークW3は円錐形状で指2A~2Cが異なる姿勢で動作して把持する作業を行うことになるが、指2の基節111、中節121および末節131を作業対象のワークWの形状に応じて順次に回転させ、末節131の指先139までをワークWの外面に馴染むように沿わさせる動作原理に関しては、ワークW2(円柱形状対象物、図46(a)参照)の時と変わりないので、説明は省略する。 Note that this workpiece W3 has a conical shape, and the fingers 2A to 2C move in different postures to grasp it. The operating principle of rotating the end joint 131 sequentially according to the shape and fitting the fingertip 139 of the end joint 131 along the outer surface of the workpiece W is different from that for the workpiece W2 (cylindrical object, see FIG. 46(a)). Since there is no such thing, the explanation will be omitted.

本発明の実施例2では、前述のように、アクチュエータ11の駆動力が駆動リンク114(駆動リンクプレート114P)まで駆動伝達される経路は、指2A、2B、2Cで、別経路で伝達されている。また、指2Bと指2Cの駆動伝達経路には、差動装置41が介在するため、各指を駆動する駆動リンク114(駆動リンクプレート114P)の回転角[112α]が異なる角度となりながら作業が実行できる構成になっている。そのため、図27~図31に破線で示すように各指の駆動リンク(114A、114B、114C)の姿勢が異なる姿勢をとるとともに、指2A~2Cが異なる姿勢で動作してワークW3を把持することができる。 In the second embodiment of the present invention, as described above, the drive force of the actuator 11 is transmitted to the drive link 114 (drive link plate 114P) through different routes through the fingers 2A, 2B, and 2C. There is. In addition, since the differential device 41 is interposed in the drive transmission path between the fingers 2B and 2C, the rotation angle [112α] of the drive link 114 (drive link plate 114P) that drives each finger is different, and the work can be performed. It is configured to be executable. Therefore, as shown by broken lines in FIGS. 27 to 31, the driving links (114A, 114B, 114C) of each finger take different postures, and the fingers 2A to 2C operate in different postures to grip the workpiece W3. be able to.

円錐形状のワークW3(対象物W3)の把持状態の姿勢を示す図26~図31を用いて、より詳細に説明する。
図26はその斜視図で、図27はその側面図である。図28は、図27とは逆方向から見た円錐形状のワークW3(対象物W3)の把持状態の姿勢を示す側面図である。図29~図31は、図28に示す側面図において、手前の指(2B)とワークW3(対象物W3)が接する部分で対象物のみを断面描画した側面図、中央の指(2A)とワークW3(対象物W3)が接する部分で対象物のみを断面描画した側面図、奥の指(2C)とワークW3(対象物W3)が接する部分で対象物のみを断面描画した側面図である。
This will be explained in more detail with reference to FIGS. 26 to 31, which show the postures of the conical workpiece W3 (object W3) in a gripped state.
FIG. 26 is a perspective view thereof, and FIG. 27 is a side view thereof. FIG. 28 is a side view showing the gripping state of the conical workpiece W3 (object W3) as seen from the opposite direction to FIG. 27. FIG. 29 to 31 are side views in which only the object is drawn in cross section at the part where the front finger (2B) and the workpiece W3 (object W3) touch in the side view shown in FIG. 28, and the center finger (2A) and This is a side view in which only the cross section of the object is drawn at the part where the workpiece W3 (object W3) contacts, and a side view in which only the cross section of the object is drawn at the part where the back finger (2C) and the workpiece W3 (object W3) are in contact. .

図29は、手前の指(2B)の基節111Bが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し、続く中節121Bが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し、続く指先139Bが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し把持が完了した時の姿勢を示す側面図である。図29に示すように、手前の指(2B)においては、その基節111B、中節121Bおよび末節131B(指先139B)までをワークW3の一端側付近の太い径部位の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW3(円錐形状対象物、図46(b)参照)を最適状態で把持することができる。 In FIG. 29, the proximal joint 111B of the front finger (2B) contacts the conical workpiece W3 (object W3), the following middle joint 121B contacts the conical workpiece W3 (object W3), and the following fingertip 139B is a side view showing the posture when the conical workpiece W3 (target object W3) is brought into contact with the conical workpiece W3 and gripping is completed. FIG. As shown in FIG. 29, the finger (2B) in the front has its proximal joint 111B, middle joint 121B, and distal joint 131B (fingertip 139B) along the outer surface of the thick diameter part near one end of the workpiece W3. As a result, the workpiece W3 (cone-shaped object, see FIG. 46(b)) can be gripped in an optimal state.

また、図30は、中央の指(2A)の基節111Aが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し、続く中節121Aが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し、続く指先139Aが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し把持が完了した時の姿勢を示す側面図である。図30に示すように、中央の指(2A)においても、その基節111A、中節121Aおよび末節131A(指先139A)までをワークW3の中間付近の中程度の太さの部位の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW3(円錐形状対象物、図46(b)参照)を最適状態で把持することができる。 Further, in FIG. 30, the proximal joint 111A of the central finger (2A) contacts the conical workpiece W3 (object W3), and the following middle joint 121A contacts the conical workpiece W3 (object W3), FIG. 13 is a side view showing a posture when a subsequent fingertip 139A contacts a conical workpiece W3 (object W3) and gripping is completed. As shown in FIG. 30, also in the middle finger (2A), its proximal joint 111A, middle joint 121A, and terminal joint 131A (fingertip 139A) fit into the outer surface of the medium-thick part near the middle of the workpiece W3. The workpiece W3 (cone-shaped object, see FIG. 46(b)) can be gripped in an optimal state by aligning the workpiece W3 in the same manner as shown in FIG.

加えて、図31は、奥の指(2C)の基節111Cが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し、続く中節121Cが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し、続く指先139Cが円錐形状のワークW3(対象物W3)に接触し把持が完了した時の姿勢を示す側面図である。図示のとおり、奥の指(2C)においても、その基節111C、中節121Cおよび末節131C(指先139C)までをワークW3の他端側付近の細い径部位の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW3(円錐形状対象物、図46(b)参照)を最適状態で把持することができる。 In addition, FIG. 31 shows that the proximal joint 111C of the back finger (2C) contacts the conical workpiece W3 (object W3), and the following middle joint 121C contacts the conical workpiece W3 (object W3). , is a side view showing the posture when the subsequent fingertip 139C comes into contact with the conical workpiece W3 (object W3) and gripping is completed. As shown in the figure, the back finger (2C) is also made to fit its proximal joint 111C, middle joint 121C, and terminal joint 131C (fingertip 139C) along the outer surface of the narrow diameter part near the other end of the workpiece W3. , the workpiece W3 (cone-shaped object, see FIG. 46(b)) can be gripped in an optimal state.

このように、本実施例の指2A~2Cを搭載するロボットハンド1にあっては、1つのアクチュエータ11の駆動力を各指2まで伝達駆動するとともに、指2Bと指2Cの駆動伝達経路に差動装置41を介在させたことによって、円錐形状を有するワークWに対しても、各指の基節111、中節121および末節131を、各指が接触する作業対象のワークW3の形状に応じて順次に回転させることができ、各指の末節131の指先139までをワークW3の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW3(円錐形状対象物、図46(b)参照)を最適状態で把持することができる。 In this way, in the robot hand 1 equipped with the fingers 2A to 2C of this embodiment, the driving force of one actuator 11 is transmitted to each finger 2, and the drive force is transmitted to the drive transmission path between the fingers 2B and 2C. By interposing the differential device 41, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 of each finger can be shaped into the shape of the workpiece W3 to be worked with which each finger comes into contact, even for a workpiece W having a conical shape. The workpiece W3 (cone-shaped object, see FIG. 46(b)) can be rotated sequentially according to the direction of the workpiece W3 (cone-shaped object, see FIG. 46(b)) by making the fingertip 139 of the distal phalanx 131 of each finger fit along the outer surface of the workpiece W3. It can be held in any condition.

なお、アクチュエータ11を駆動し把持したワークWを放す際は、把持時にワークWの外面に馴染んだ節の順番とは逆に、節がワークから離れていく。具体的には、先ず指先139(末節131)がワークWから離れ、次に中節121がワークWから離れ、最後に基節111がワークWから離れ、そして基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転が開始される。 Note that when the actuator 11 is driven to release the gripped workpiece W, the nodes move away from the workpiece in the opposite order to the order in which the nodes fit into the outer surface of the workpiece W when gripped. Specifically, first the fingertip 139 (distal joint 131) separates from the workpiece W, then the middle joint 121 separates from the workpiece W, finally the base joint 111 separates from the workpiece W, and then the base joint 111, the middle joint 121, and the terminal joint Rotation is started while maintaining the linear stretching posture of 131.

ワークW3(円錐形状対象物、図46(b)参照)などを把持し、指2A~2Cが異なる姿勢で把持したワークWを放す場合は、直線的な延伸姿勢の指2A~2Cの姿勢が一致しないで動作することがある。例えば、直線的な延伸姿勢の指2Bが直線的な延伸姿勢の指2Aから離れているにも関わらず、直線的な延伸姿勢の指2Cが直線的な延伸姿勢の指2Aに近い位置になる姿勢になることがある。そのような場合においても、指2Aと指2B(2C)が互いに遠ざかる(指が開く)方向にアクチュエータ11を駆動することで、直線的な延伸姿勢の指2の姿勢が揃う構成を採用している。 When gripping a workpiece W3 (cone-shaped object, see FIG. 46(b)) or the like, and releasing the workpiece W gripped by the fingers 2A to 2C in different postures, the postures of the fingers 2A to 2C in the linear stretching posture are Sometimes it works without matching. For example, even though the finger 2B in the linearly stretched posture is far from the finger 2A in the linearly stretched posture, the finger 2C in the linearly stretched posture is close to the finger 2A in the linearly stretched posture. It can be a posture. Even in such a case, by driving the actuator 11 in a direction in which the fingers 2A and 2B (2C) move away from each other (the fingers open), a configuration is adopted in which the postures of the fingers 2 in the linearly stretched posture are aligned. There is.

具体的には、図16に示すように、駆動リンク114には、過度の回転を制限するストッパとして機能する突き当て面114t1が配置されている。この突き当て面114t1は、駆動リンクプレート114Pの軸穴114a(中手指節間関節112の軸)から少し離隔する側面の基側四節リンク機構103の外側に略角形に形成されることにより対面側に突き当たって逆回転を制限するように機能する。また、突き当て面106t1は、図8、図22、図26に示すように、中手指節間関節112の軸から少した隔離された掌106の面上に、駆動リンクプレート114Pの突き当て面114t1に対面する対向面に形成されて、その突き当て面114t1に突き当たってその逆回転を制限するように機能する。 Specifically, as shown in FIG. 16, the drive link 114 is provided with an abutment surface 114t1 that functions as a stopper to limit excessive rotation. This abutment surface 114t1 is formed in a substantially square shape on the outside of the proximal four-bar link mechanism 103 on the side that is slightly separated from the shaft hole 114a (axis of the metacarpophalangeal joint 112) of the drive link plate 114P, so that it faces It functions to limit reverse rotation by hitting the side. Further, as shown in FIGS. 8, 22, and 26, the abutment surface 106t1 is an abutment surface of the drive link plate 114P on the surface of the palm 106 that is slightly separated from the axis of the metacarpophalangeal joint 112. It is formed on the opposing surface facing 114t1, and functions to abut against the abutting surface 114t1 and limit its reverse rotation.

指2Bの突き当て面114t1Bと突き当て面106t1Bの突き当りが、指2Cの突き当て面114t1Cと突き当て面106t1Cの突き当りよりも先に起きた場合には、差動装置41のサイドシャフト51の回転運動が停止する。サイドシャフト51の回転運動が停止したことにより、指2Bの駆動も停止する。また、サイドシャフト51の回転運動が停止したことにより、サイドシャフト61はディファレンシャルケース42の回転運動の2倍の速さで回転運動をし、指2Cの突き当て面114t1Cと突き当て面106t1Cの突き当った時に、指2Cの駆動も停止する。
この停止と同時に、指2Aの突き当て面114t1Aと突き当て面106t1Aの突き当りも起き、指2Aの駆動も停止する。
If the abutting surface 114t1B of the finger 2B and the abutting surface 106t1B abut before the abutting surface 114t1C of the finger 2C and the abutting surface 106t1C, the rotation of the side shaft 51 of the differential gear 41 Movement stops. Since the rotational movement of the side shaft 51 is stopped, the driving of the finger 2B is also stopped. Further, since the rotational movement of the side shaft 51 has stopped, the side shaft 61 rotates at twice the speed of the rotational movement of the differential case 42, and the abutment surface 114t1C of the finger 2C and the abutment surface 106t1C When it hits, the drive of the finger 2C also stops.
Simultaneously with this stop, the abutment surface 114t1A of the finger 2A and the abutment surface 106t1A also come into contact, and the drive of the finger 2A also stops.

この逆で、指2Cの突き当て面114t1Cと突き当て面106t1Cの突き当りが、指2Bの突き当て面114t1Bと突き当て面106t1Bの突き当りよりも先に起きた場合には、差動装置41のサイドシャフト61の回転運動が停止する。サイドシャフト61の回転運動が停止したことにより、指2Cの駆動も停止する。また、サイドシャフト61の回転運動が停止したことにより、サイドシャフト51はディファレンシャルケース42の回転運動の2倍の速さで回転運動をし、指2Bの突き当て面114t1Bと突き当て面106t1Bの突き当った時に、指2Bの駆動も停止する。
この停止と同時に、指2Aの突き当て面114t1Aと突き当て面106t1Aの突き当りも起き、指2Aの駆動も停止する。
このような構成により、ワークWを放し再度把持する場合においても、図20に示すような指2が直線的な延伸姿勢から把持を再開することができる。
On the contrary, if the abutting surface 114t1C of the finger 2C and the abutting surface 106t1C occur before the abutting surface 114t1B of the finger 2B and the abutting surface 106t1B, the side of the differential gear 41 The rotational movement of the shaft 61 stops. Since the rotational movement of the side shaft 61 is stopped, the driving of the finger 2C is also stopped. Further, since the rotational movement of the side shaft 61 has stopped, the side shaft 51 rotates at twice the speed of the rotational movement of the differential case 42, and the abutment surface 114t1B of the finger 2B and the abutment surface 106t1B When it hits, the drive of the finger 2B also stops.
Simultaneously with this stop, the abutment surface 114t1A of the finger 2A and the abutment surface 106t1A also come into contact, and the drive of the finger 2A also stops.
With such a configuration, even when releasing the workpiece W and gripping it again, the fingers 2 can resume gripping from a linearly stretched posture as shown in FIG. 20.

本実施例2のロボットハンド1では、図9~図11に示すように、1つのアクチュエータ11の駆動力を、指2(2A、2B、2C)を駆動する駆動リンク114(114A、114B、114C)まで駆動伝達する経路に、円筒ウォーム26(26A、26B、26C)とウォームホイール27(27A、27B、27C)を用いている。この円筒ウォーム26(26A、26B、26C)とウォームホイール27(27A、27B、27C)により、セルフロック機構付伝達装置25(25A、25B、25C)を構成している。このセルフロック機構付伝達装置は、実施例1のセルフロック機構付伝達装置21(21A、21B)で説明したように、入力側から出力軸に駆動力を伝達できるが、出力軸に作用する外力や負荷力が入力軸に伝達されない機能を備えている。
なお、本実施例2では、円筒ウォーム26とウォームホイール27より構成されるセルフロック機構付伝達装置25を用いているが、本実施例1で用いたねじ軸22とねじナット23から構成されるセルフロック機構付伝達装置21を実施例2に用いている構成でもよい。
In the robot hand 1 of the second embodiment, as shown in FIGS. 9 to 11, the driving force of one actuator 11 is applied to drive links 114 (114A, 114B, 114C) that drive fingers 2 (2A, 2B, 2C). The cylindrical worm 26 (26A, 26B, 26C) and the worm wheel 27 (27A, 27B, 27C) are used in the path for transmitting the drive force to the point (26A, 26B, 26C). The cylindrical worm 26 (26A, 26B, 26C) and the worm wheel 27 (27A, 27B, 27C) constitute a transmission device 25 (25A, 25B, 25C) with a self-locking mechanism. As explained in the self-locking transmission device 21 (21A, 21B) of the first embodiment, this self-locking transmission device can transmit driving force from the input side to the output shaft, but external forces acting on the output shaft It has a function that prevents load force from being transmitted to the input shaft.
In the second embodiment, a transmission device 25 with a self-locking mechanism is used, which is composed of a cylindrical worm 26 and a worm wheel 27, but it is different from the transmission device 25 with a self-locking mechanism, which is composed of a screw shaft 22 and a screw nut 23, which are used in the first embodiment. A configuration in which the transmission device 21 with a self-locking mechanism is used in the second embodiment may also be used.

対象物W(W2、W3)をロボットハンド1で把持して高速に対象物Wを高速に搬送する作業(目的の位置で急減速する作業)時では、停止時に対象物Wには慣性力が作用し、この慣性力がロボットハンド1への外力となる。また、重心位置が不定の対象物(例えば、容器に液体と空気が入った対象物で、液体が動くと重心位置が変わる対象物)や動体(例えば、動物)を把持する作業時でも、重心位置が動くことによる外力が、ロボットハンド1に作用する。
実施例2では、差動装置41よりも出力側(指2がある側)に、セルフロック機構付伝達装置25B、25Cを設けたことにより、ロボットハンド1に外力が作用しても、サイドシャフト51、61に差動運動が発生することはなく、指2Bと指2Cで確実な把持が実現される。また、セルフロック機構付伝達装置25Aを設けたことにより、ロボットハンド1に外力が作用しても、指2Aで確実な把持が実現される。
When the object W (W2, W3) is gripped by the robot hand 1 and the object W is conveyed at high speed (a task in which the object W is suddenly decelerated at the target position), there is an inertial force on the object W when it stops. This inertial force acts as an external force on the robot hand 1. In addition, even when grasping an object with an indefinite center of gravity position (for example, an object containing liquid and air in a container whose center of gravity changes as the liquid moves) or a moving object (for example, an animal), the center of gravity An external force due to the positional movement acts on the robot hand 1.
In the second embodiment, since the self-locking transmission devices 25B and 25C are provided on the output side (the side where the finger 2 is located) of the differential device 41, even if an external force is applied to the robot hand 1, the side shaft will not move. No differential movement occurs between the fingers 51 and 61, and reliable gripping is achieved with the fingers 2B and 2C. Further, by providing the transmission device 25A with a self-locking mechanism, even if an external force is applied to the robot hand 1, a reliable grip can be achieved with the fingers 2A.

加えて、ロボットハンド1の制御部1Cは、図11で説明したように、読取ヘッド114rhの検出する読取用マグネット114rmの回転情報に基づいて駆動リンクプレート114Pの指2における基準位置Rからの中手指節間関節112(軸穴111a、114a)周りでの回転角112α、読取ヘッド111rhの検出する読取用マグネット111rmの回転情報に基づいて基節プレート111Pの指2における基準位置Rからの中手指節間関節112周りでの回転角112β、読取ヘッド121rhが検出する読取用マグネット121rmの回転情報に基づいて基節プレート111Pに対する中節プレート121Pの近位指節間関節122(軸穴111b、121a)周りでの回転角122αを直接取得し、また、中節プレート121Pに対する末節プレート131Pの遠位指節間関節132(軸穴121b、131a)周りにおける回転角132γを算出取得している。
また、制御部1Cは、取得したこれらの回転角情報、ならびに、基側四節リンク機構103および末側四節リンク機構104の構成要素の寸法や角度等の幾何学的情報を用いて、各指2(2A、2B、2C)の指の姿勢を取得している。
加えて、制御部1Cは、検出取得した各指2(2A、2B、2C)の指の姿勢より、ワークの把持状況を判断している。
In addition, as explained in FIG. 11, the control unit 1C of the robot hand 1 moves the drive link plate 114P from the reference position R at the finger 2 based on the rotation information of the reading magnet 114rm detected by the reading head 114rh. Based on the rotation angle 112α around the hand interphalangeal joint 112 (shaft holes 111a, 114a) and the rotation information of the reading magnet 111rm detected by the reading head 111rh, the metacarpal finger of the proximal phalanx plate 111P is rotated from the reference position R of the finger 2. Based on the rotation angle 112β around the interphalangeal joint 112 and the rotation information of the reading magnet 121rm detected by the reading head 121rh, the proximal interphalangeal joint 122 (shaft holes 111b, 121a) of the middle phalangeal plate 121P with respect to the proximal phalangeal plate 111P is determined. ) is directly acquired, and the rotation angle 132γ around the distal interphalangeal joint 132 (shaft holes 121b, 131a) of the distal phalanx plate 131P relative to the middle phalanx plate 121P is calculated and acquired.
Further, the control unit 1C uses the acquired rotation angle information and geometric information such as the dimensions and angles of the constituent elements of the proximal four-bar link mechanism 103 and the distal four-bar link mechanism 104, The posture of finger 2 (2A, 2B, 2C) is acquired.
In addition, the control unit 1C determines the gripping status of the workpiece based on the detected and acquired posture of each finger 2 (2A, 2B, 2C).

具体的には、制御部1Cからの指令で、アクチュエータ11を駆動しているにも関わらず、各指2(2A、2B、2C)の姿勢が変化しない場合は、「対象物把持の可能性有」と判断している。メモリ1M内に予め設定している把持対象物情報(ワークWの形状、ワークWを想定通り把持した時の指2の想定姿勢)と取得情報を比較参照し、ワークWの把持状況判断をしている。
例えば、制御部1Cの指令により、ワークW3(円錐形状対象物)を把持する作業を実現する場合、メモリ1M内に、ワークW3(円錐形状対象物)を把持した際の各指2(2A、2B、2C)の想定姿勢を格納しておく。そして、検出取得した各指2(2A、2B、2C)の姿勢とメモリ1M内に予め設定した想定姿勢を比較し、その比較結果が一致すれば、制御部1CはワークW3(円錐形状対象物)を把持している(図26に示す状況で把持している)と判断する。
比較結果が一致しない場合は、制御部1CはワークW3(円錐形状対象物)を把持していない(図22に示す把持状況など、図26に示す把持状況ではない)と判断し、把持作業をやり直す。
Specifically, if the posture of each finger 2 (2A, 2B, 2C) does not change even though the actuator 11 is driven by a command from the control unit 1C, "possibility of grasping the object" is detected. It has been determined that "Yes." The grasping status of the workpiece W is determined by comparing and referencing the grasped object information (the shape of the workpiece W, the assumed posture of the fingers 2 when the workpiece W is grasped as expected) set in advance in the memory 1M and the obtained information. ing.
For example, when a command from the control unit 1C is used to grasp a workpiece W3 (a cone-shaped object), each finger 2 (2A, 2A, 2B, 2C) are stored. Then, the detected and acquired posture of each finger 2 (2A, 2B, 2C) is compared with the assumed posture preset in the memory 1M, and if the comparison results match, the control section 1C controls the workpiece W3 (cone-shaped object). ) (is being held in the situation shown in FIG. 26).
If the comparison results do not match, the control unit 1C determines that the workpiece W3 (cone-shaped object) is not gripped (the gripping situation shown in FIG. 22 is not the gripping situation shown in FIG. 26), and stops the gripping operation. Start over.

加えて、実施例2のロボットハンド1の制御部1Cは、図11に示すようにアクチュエータ11の駆動出力軸の回転角を検出するエンコーダ11Eが接続されている。このエンコーダ11Eの情報、読取ヘッド114rh(114rhA、114rhB、114rhC)の検出する読取用マグネット114rm(114rmA、114rmB、114rmC)の回転情報に基づいて取得される駆動リンクプレート114P(114PA、114PB、114PC)の中手指節間関節112(112A、112B、112C)周りでの回転角112α(112αA、112αB、112αC)の情報より、ロボットハンド1の駆動機構のシステム検証をしている。 In addition, the control unit 1C of the robot hand 1 of the second embodiment is connected to an encoder 11E that detects the rotation angle of the drive output shaft of the actuator 11, as shown in FIG. The drive link plates 114P (114PA, 114PB, 114PC) are obtained based on the information of the encoder 11E and the rotation information of the reading magnets 114rm (114rmA, 114rmB, 114rmC) detected by the reading heads 114rh (114rhA, 114rhB, 114rhC). The system verification of the drive mechanism of the robot hand 1 is performed based on the information of the rotation angle 112α (112αA, 112αB, 112αC) around the metacarpophalangeal joints 112 (112A, 112B, 112C).

具体的には、制御部1Cは、エンコーダ11Eの情報に基づき、伝達装置11Tの減速比、駆動プーリ31Pと伝達ベルト32と従動プーリ33Pで構成されるベルト伝達機構の減速比、駆動ギア34Gと伝達ギア36Gで構成される歯車伝達機構の減速比を考慮し、ディファレンシャルケース42の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、42r1と定義する。
制御部1Cは、指2Aの読取ヘッド114rhAの検出する読取用マグネット114rmAの回転情報に基づいて取得される駆動リンクプレート114PAの中手指節間関節112A周りでの回転角112αAの情報に基づき、セルフロック機構付伝達装置25Aの減速比、駆動ギア34Gと伝達ギア36Gで構成される歯車伝達機構の減速比を考慮し、ディファレンシャルケース42の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、42r2と定義する。
Specifically, the control unit 1C controls the reduction ratio of the transmission device 11T, the reduction ratio of the belt transmission mechanism composed of the drive pulley 31P, the transmission belt 32, and the driven pulley 33P, the drive gear 34G, and the drive gear 34G based on the information from the encoder 11E. The rotation angle of the differential case 42 is detected in consideration of the reduction ratio of the gear transmission mechanism constituted by the transmission gear 36G. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 42r1.
The control unit 1C automatically controls the rotation angle 112αA of the drive link plate 114PA around the metacarpophalangeal joint 112A, which is acquired based on the rotation information of the reading magnet 114rmA detected by the reading head 114rhA of the finger 2A. The rotation angle of the differential case 42 is detected in consideration of the reduction ratio of the transmission device with lock mechanism 25A and the reduction ratio of the gear transmission mechanism composed of the drive gear 34G and the transmission gear 36G. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 42r2.

制御部1Cは、また、指2Bの読取ヘッド114rhBの検出する読取用マグネット114rmBの回転情報に基づいて取得される駆動リンクプレート114PBの中手指節間関節112B周りでの回転角112αBの情報に基づき、セルフロック機構付伝達装置25Bの減速比、駆動プーリ51Pと伝達ベルト52と従動プーリ53Pで構成されるベルト伝達機構の減速比を考慮し、サイドギア51の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、51r3と定義する。 The control unit 1C also controls the rotation angle 112αB of the drive link plate 114PB around the metacarpophalangeal joint 112B, which is obtained based on the rotation information of the reading magnet 114rmB detected by the reading head 114rhB of the finger 2B. The rotation angle of the side gear 51 is detected in consideration of the reduction ratio of the self-locking transmission device 25B and the reduction ratio of the belt transmission mechanism composed of the drive pulley 51P, the transmission belt 52, and the driven pulley 53P. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 51r3.

さらに、制御部1Cは、指2Cの読取ヘッド114rhCの検出する読取用マグネット114rmCの回転情報に基づいて取得される駆動リンクプレート114PCの中手指節間関節112C周りでの回転角112αCの情報に基づき、セルフロック機構付伝達装置25Cの減速比、駆動プーリ61Pと伝達ベルト62と従動プーリ63Pで構成されるベルト伝達機構の減速比を考慮し、サイドギア61の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、61r3と定義する。 Further, the control unit 1C controls the rotation angle 112αC of the drive link plate 114PC around the metacarpophalangeal joint 112C, which is acquired based on the rotation information of the reading magnet 114rmC detected by the reading head 114rhC of the finger 2C. The rotation angle of the side gear 61 is detected in consideration of the reduction ratio of the self-locking transmission device 25C and the reduction ratio of the belt transmission mechanism composed of the drive pulley 61P, the transmission belt 62, and the driven pulley 63P. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 61r3.

また、制御部1Cは、検出したサイドギア51の回転角51r3と検出したサイドギア61の回転角61r3に基づき、式(2)のようにその平均値を算出し、ディファレンシャルケース42の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、42r3と定義する。
ディファレンシャルケース42の回転角42r3
=(サイドシャフト51の回転角+サイドシャフト61の回転角)÷2・・・(2)
Further, the control unit 1C calculates the average value as shown in equation (2) based on the detected rotation angle 51r3 of the side gear 51 and the detected rotation angle 61r3 of the side gear 61, and detects the rotation angle of the differential case 42. ing. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 42r3.
Rotation angle 42r3 of differential case 42
=(Rotation angle of side shaft 51 + rotation angle of side shaft 61)÷2...(2)

制御部1Cは、3方式で検出したディファレンシャルケース42の回転角(42r1、42r2、42r3)の値を比較し、許容誤差(センサの分解能やセンサ検出精度誤差)に基づいて全て等しければ、ロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していると判断する。
しかしながら、3方式で検出したディファレンシャルケース42の回転角(42r1、42r2、42r3)の値を比較し、許容誤差(センサの分解能やセンサ検出精度誤差)を考慮しても等しくなければ、ロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していないと判断する。
The control unit 1C compares the values of the rotation angles (42r1, 42r2, 42r3) of the differential case 42 detected by the three methods, and if they are all equal based on the allowable error (sensor resolution and sensor detection accuracy error), the robot hand It is determined that the drive mechanism system of No. 1 is operating normally.
However, if the values of the rotation angles (42r1, 42r2, 42r3) of the differential case 42 detected by the three methods are compared and they are not equal even after considering the allowable error (sensor resolution and sensor detection accuracy error), the robot hand 1 It is determined that the drive mechanism system is not operating properly.

例えば、42r2の値と42r3の値が等しく、42r1の値だけが異なる結果の場合は、伝達装置11Tのガタやギア歯摩耗による歯飛び、駆動プーリ31Pと伝達ベルト32と従動プーリ33Pによるベルト伝達機構のベルト伸びや脱調、回転角センサ(11E)の取付緩みや故障などが発生し、ロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していないと判断する。
例えば、42r1の値と42r3の値が等しく、42r2の値だけが異なる結果の場合は、セルフロック機構付伝達装置25Aのガタやギア歯摩耗による歯飛び、回転角センサ(114rhA、114rmA)の取付緩みや故障などが発生し、ロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していないと判断する。
For example, if the value of 42r2 and the value of 42r3 are equal and only the value of 42r1 is different, it may be due to backlash in the transmission device 11T or tooth skipping due to gear tooth wear, or belt transmission by the drive pulley 31P, transmission belt 32, and driven pulley 33P. It is determined that the drive mechanism system of the robot hand 1 is not operating normally due to belt elongation or step-out of the mechanism, loosening of the rotation angle sensor (11E), or failure.
For example, if the values of 42r1 and 42r3 are the same and only the value of 42r2 is different, there may be looseness in the self-locking transmission device 25A, tooth skipping due to gear tooth wear, or installation of the rotation angle sensor (114rhA, 114rmA). It is determined that the drive mechanism system of the robot hand 1 is not operating normally due to loosening or failure.

一方、42r1の値と42r2の値が等しく、42r3の値だけが異なる結果の場合は、セルフロック機構付伝達装置25B、25Cや差動装置41や駆動ギア34Gと従動ギア36Gで構成される歯車伝達装置のガタやギア歯摩耗のガタやギア摩擦摩耗による歯飛び、駆動プーリ51Pと伝達ベルト52と従動プーリ53Pによるベルト伝達機構のベルト伸びや脱調、駆動プーリ61Pと伝達ベルト62と従動プーリ63Pによるベルト伝達機構のベルト伸びや脱調、回転角センサ(114rhB、114rmB、114rhC、114rmC)の取付緩みや故障などが発生し、ロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していないと判断する。 On the other hand, if the value of 42r1 is equal to the value of 42r2 and only the value of 42r3 is different, the self-locking transmission devices 25B, 25C, the differential device 41, the gear consisting of the driving gear 34G and the driven gear 36G Play in the transmission device, play in gear tooth wear, tooth skipping due to gear friction wear, belt elongation or out of alignment in the belt transmission mechanism between the drive pulley 51P, transmission belt 52 and driven pulley 53P, drive pulley 61P, transmission belt 62 and driven pulley. If the drive mechanism system of the robot hand 1 is not operating normally due to belt elongation or loss of synchronization of the belt transmission mechanism due to 63P, or loosening or failure of the rotation angle sensor (114rhB, 114rmB, 114rhC, 114rmC), etc. to decide.

加えて、ロボットハンド1の制御部1Cは、図11で説明したように、読取ヘッド111rhの検出する読取用マグネット111rmの回転情報に基づいて基節プレート111Pの指2における基準位置Rからの中手指節間関節112周りでの回転角112β、読取ヘッド121rhが検出する読取用マグネット121rmの回転情報に基づいて基節プレート111Pに対する中節プレート121Pの近位指節間関節122(軸穴111b、121a)周りでの回転角122αを直接取得し、また、中節プレート121Pに対する末節プレート131Pの遠位指節間関節132(軸穴121b、131a)周りにおける回転角132γを算出取得している。すなわち、複数の関節を備えた指2の中手指節間関節112、近位指節間関節122、遠位指節間関節132の関節角を取得している。
指2を構成する基側四節リンク機構103のガタ、末側四節リンク機構104のガタ、回転角センサ(111rhA、111rmA、121rhA、121rmA、111rhB、111rmB、121rhB、121rmB、111rhC、111rmC、121rhC、121rmC)の取付緩みや故障などが発生すると、対象物の寸法情報(幾何学的関係)が予め分かっている既知対象物を想定どおりに把持させた場合においても、検出取得した各指2(2A、2B、2C)の姿勢とメモリ1M内に予め設定した想定姿勢が一致しなくなる。
このような場合も、制御部1Cはロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していていないと判断する。
In addition, as explained in FIG. 11, the control unit 1C of the robot hand 1 moves the proximal plate 111P from the reference position R of the finger 2 based on the rotation information of the reading magnet 111rm detected by the reading head 111rh. The proximal interphalangeal joint 122 (shaft hole 111b, 121a) is directly acquired, and the rotation angle 132γ around the distal interphalangeal joint 132 (shaft holes 121b, 131a) of the distal phalanx plate 131P relative to the middle phalanx plate 121P is calculated and acquired. That is, the joint angles of the metacarpophalangeal joint 112, the proximal interphalangeal joint 122, and the distal interphalangeal joint 132 of the finger 2, which has a plurality of joints, are acquired.
Backlash in the proximal four-bar link mechanism 103 that constitutes the finger 2, play in the distal four-bar link mechanism 104, rotation angle sensor (111rhA, 111rmA, 121rhA, 121rmA, 111rhB, 111rmB, 121rhB, 121rmB, 111rhC, 111rmC, 121rhC , 121rmC) becomes loose or malfunctions, each finger 2( 2A, 2B, 2C) and the assumed posture preset in the memory 1M no longer match.
Even in such a case, the control unit 1C determines that the drive mechanism system of the robot hand 1 is not operating normally.

[実施例3]
図32~図34は、実施例3に基づくロボットハンド1を示す図である。実施例2と比較して使用する差動装置41’が相違している。
具体的には、実施例3で用いている差動装置41’は、実施例2の差動装置41の構成に、捻りバネ46、47を付加し、実施例2における差動装置41の差動動作に制限を持たせている。
本実施例3のロボットハンド1で、ワークWを把持する作業を行う際、指2の基節111、中節121および末節131を作業対象のワークWの形状に応じて順次に回転させ、末節131の指先139までをワークWの外面に馴染むように把持する動作が実現される点や、その動作原理や動作挙動に関しては、実施例2と同様であるので、説明は省略する。
[Example 3]
32 to 34 are diagrams showing the robot hand 1 based on the third embodiment. The differential device 41' used is different from the second embodiment.
Specifically, the differential device 41' used in the third embodiment has torsion springs 46 and 47 added to the configuration of the differential device 41 in the second embodiment, and has the same structure as the differential device 41 in the second embodiment. It has restrictions on movement.
When the robot hand 1 of this embodiment 3 performs a work of grasping a workpiece W, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 of the finger 2 are sequentially rotated according to the shape of the workpiece W to be worked, and the distal joint The point that the gripping operation of the workpiece W up to the fingertips 139 of the workpiece 131 is adapted to the outer surface of the workpiece W, and the operation principle and operation behavior thereof are the same as those of the second embodiment, and therefore the description thereof will be omitted.

実施例3で用いている差動装置41’は、ディファレンシャルケース42に対するサイドシャフト51、61の相対姿勢が後述する初期姿勢(両サイドシャフト51、61に負荷が作用していない時にある状態の姿勢)に維持されるように構成されている。
具体的には、図32~図34に示すように、捻りバネ46、47がサイドシャフト51、61のそれぞれの周りに位置するように設置されている。また、捻りバネ46は、一端がディファレンシャルケース42に固定され、他端がサイドシャフト51に固定されている。更に、捻りバネ47は、一端がディファレンシャルケース42に固定され、他端がサイドシャフト61に固定されている。すなわち、捻りバネ46、47は、ディファレンシャルケース42とサイドシャフト51、61の相対運動差により捻じれ量が変化するように配置している。
In the differential device 41' used in the third embodiment, the relative posture of the side shafts 51, 61 with respect to the differential case 42 is an initial posture (a posture when no load is applied to both side shafts 51, 61, which will be described later). ) is configured to be maintained.
Specifically, as shown in FIGS. 32 to 34, torsion springs 46 and 47 are installed around side shafts 51 and 61, respectively. Further, the torsion spring 46 has one end fixed to the differential case 42 and the other end fixed to the side shaft 51. Further, the torsion spring 47 has one end fixed to the differential case 42 and the other end fixed to the side shaft 61. That is, the torsion springs 46 and 47 are arranged so that the amount of torsion changes depending on the difference in relative motion between the differential case 42 and the side shafts 51 and 61.

また、両ディファレンシャルシャフト51、61に負荷が作用していない時は、捻りバネ46、47が互いに自然状態に戻ろうとする力が均衡する姿勢(初期姿勢)に維持されるように構成されている。
このような構成にすることで、実施例3の差動装置41’では、サイドシャフト51とサイドシャフト61の間に差動運動を生成させつつも、差動動作に制限を持たせ、ディファレンシャルケース42に対するサイドシャフト51、61の相対姿勢が初期姿勢に維持されるようになっている。
Further, when no load is applied to both differential shafts 51 and 61, the torsion springs 46 and 47 are configured to maintain a posture (initial posture) in which the forces of each other to return to their natural states are balanced. .
With such a configuration, the differential device 41' of the third embodiment generates differential motion between the side shaft 51 and the side shaft 61, but limits the differential motion, and the differential case The relative postures of the side shafts 51 and 61 with respect to 42 are maintained at the initial posture.

差動装置41の差動動作に制限を持たせた差動装置41’を用いたことで、ワークWを放す際の挙動が、実施例2の挙動と一部相違している。
すなわち、アクチュエータ11を駆動し把持したワークWを放す際、把持時にワークWの外面に馴染んだ節の順番とは逆に、節がワークから離れていく点は、実施例2と同じである。また、先ず指先139(末節131)がワークWから離れ、次に中節121がワークWから離れ、最後に基節111がワークWから離れ、そして基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転が開始される点も同じである。
しかし、指2A、指2B、指2Cが全て直線的な延伸姿勢でその姿勢が揃うタイミングで実施例2とは相違する。
By using the differential device 41' that limits the differential operation of the differential device 41, the behavior when releasing the workpiece W is partially different from the behavior in the second embodiment.
That is, as in the second embodiment, when the actuator 11 is driven to release the gripped workpiece W, the nodes move away from the workpiece contrary to the order in which the nodes fit into the outer surface of the workpiece W when gripped. Also, first the fingertip 139 (end joint 131) separates from the work W, then the middle joint 121 leaves the work W, finally the base joint 111 leaves the work W, and then the straight line between the base joint 111, the middle joint 121, and the end joint 131 The same is true for the fact that the rotation is started in the stretched position.
However, this embodiment differs from the second embodiment in the timing at which the fingers 2A, 2B, and 2C are all aligned in a linearly stretched posture.

実施例2では、先述のように各指2(2A、2B、2C)の突き当て面114t1(114t1A、114t1B、114t1C)と突き当て面106t1(106t1A、106t1B、106t1C)の突き当たりが全て突き当たった時点で、指2A、指2B、指2Cが全て直線的な延伸姿勢でその姿勢が揃う。
これに対し、実施例3では、差動装置41の差動動作に制限を持たせた差動装置41’を用いたことで、全ての指2の節がワークWから離れた時点で、指2A、指2B、指2Cが全て直線的な延伸姿勢でその姿勢が揃う。揃った後も、更にアクチュエータ11を指2が開くように駆動すると、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転が継続される。各指2(2A、2B、2C)の突き当て面114t1(114t1A、114t1B、114t1C)と突き当て面106t1(106t1A、106t1B、106t1C)の突き当たりが同時に起き、指2(2A、2B、2C)の駆動も停止する。
In Embodiment 2, as described above, when the abutment surfaces 114t1 (114t1A, 114t1B, 114t1C) of each finger 2 (2A, 2B, 2C) and the abutment surfaces 106t1 (106t1A, 106t1B, 106t1C) all abut against each other. Then, the fingers 2A, 2B, and 2C are all aligned in a linearly stretched posture.
On the other hand, in Embodiment 3, by using the differential device 41' that limits the differential operation of the differential device 41, when the joints of all the fingers 2 are separated from the work W, the finger The fingers 2A, fingers 2B, and fingers 2C are all aligned in a straight, stretched posture. Even after they are aligned, if the actuator 11 is further driven so that the fingers 2 are opened, the rotation of the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 continues in the linearly extended posture. The abutment surfaces 114t1 (114t1A, 114t1B, 114t1C) of each finger 2 (2A, 2B, 2C) and the abutment surface 106t1 (106t1A, 106t1B, 106t1C) occur simultaneously, and the abutment surfaces of the fingers 2 (2A, 2B, 2C) occur simultaneously. The drive also stops.

実施例3のロボットハンド1においても、実施例2と同様に、1つのアクチュエータ11の駆動力を、指2(2A、2B、2C)を駆動する駆動リンク114(114A、114B、114C)まで駆動伝達する経路に、円筒ウォーム26(26A、26B、26C)とウォームホイール27(27A、27B、27C)を用いている。この円筒ウォーム26(26A、26B、26C)とウォームホイール27(27A、27B、27C)により、セルフロック機構付伝達装置25(25A、25B、25C)を構成している。
このように、実施例3では、実施例2と同様、差動装置41よりも出力側(指2がある側)に、セルフロック機構付伝達装置25B、25Cを設けたことにより、ロボットハンド1に外力が作用しても、サイドシャフト51、61に差動運動が発生することはなく、指2Bと指2Cで確実な把持が実現される。また、セルフロック機構付伝達装置25Aを設けたことにより、ロボットハンド1に外力が作用しても、指2Aで確実な把持が実現される。
なお、実施例3のワークWの把持状況判断ならびに駆動機構のシステム検証に関しても、実施例2と同様であり、説明を省略する。
Similarly to the second embodiment, in the robot hand 1 of the third embodiment, the driving force of one actuator 11 is applied to drive links 114 (114A, 114B, 114C) that drive the fingers 2 (2A, 2B, 2C). Cylindrical worms 26 (26A, 26B, 26C) and worm wheels 27 (27A, 27B, 27C) are used for the transmission path. The cylindrical worm 26 (26A, 26B, 26C) and the worm wheel 27 (27A, 27B, 27C) constitute a transmission device 25 (25A, 25B, 25C) with a self-locking mechanism.
As described above, in the third embodiment, as in the second embodiment, the robot hand 1 Even if an external force is applied to the side shafts 51 and 61, no differential movement occurs in the side shafts 51 and 61, and a reliable grip is achieved with the fingers 2B and 2C. Further, by providing the transmission device 25A with a self-locking mechanism, even if an external force is applied to the robot hand 1, a reliable grip can be achieved with the fingers 2A.
Note that the determination of the gripping state of the workpiece W and the system verification of the drive mechanism in the third embodiment are also the same as in the second embodiment, and the description thereof will be omitted.

以上のように、本実施例3の駆動機構は、3本の指(2A、2B、2C)を有し、アクチュエータ11の駆動力を伝達することにより物品を把持させるものである。当該駆動機構は、アクチュエータ11から伝達される駆動力を振り分ける差動装置41を含み、アクチュエータ11と各指それぞれとを接続する駆動力伝達装置を有している。3本の指は、ロボットハンド1の本体における掌面(106)の一端側中央に配置された第1指(2A)と、掌面の他端側に間隔を開けて配置された第2指(2B)と第3指(2C)により構成されている。差動装置41は、アクチュエータ11の駆動力が伝達されるケース(ディファレンシャルケース42)と、ケースの一端側に設けられ、第2指に駆動力を伝達する第2指側シャフト(サイドシャフト51)と、ケースの他端側に設けられ、第3指に駆動力を伝達する第3指側シャフト(サイドシャフト61)と、を有している。さらに、差動装置41は、一端がケースに固定され、他端が第2指側シャフトに固定された第1捻りバネ(46)と、一端がケースに固定され、他端が第3指側シャフトに固定された第2捻りバネ(47)と、を有している。よって、本実施例3の駆動機構によれば、第2指側シャフトと第3指側シャフトとの間の差動運動に、両サイドの捻りバネの弾性力が作用するため、ロボットハンド1の3本の指を対象物の形状に合わせて動作させることができる。すなわち、1つのアクチュエータのみで、異径対象物に対してもその形状に適した指や関節の動きを実現するとともに、ロボットハンドの移動に伴い発生する慣性力や把持する物品の重心位置変動により外力が発生しても、把持位置を変動させることなく安定した物品把持を持続させることが可能となる。 As described above, the drive mechanism of the third embodiment has three fingers (2A, 2B, 2C) and grips the article by transmitting the drive force of the actuator 11. The drive mechanism includes a differential device 41 that distributes the drive force transmitted from the actuator 11, and has a drive force transmission device that connects the actuator 11 and each finger. The three fingers are a first finger (2A) placed in the center on one end side of the palm surface (106) of the main body of the robot hand 1, and a second finger placed at a distance on the other end side of the palm surface. (2B) and the third finger (2C). The differential device 41 includes a case (differential case 42) to which the driving force of the actuator 11 is transmitted, and a second finger-side shaft (side shaft 51) that is provided at one end of the case and transmits the driving force to the second finger. and a third finger side shaft (side shaft 61) that is provided on the other end side of the case and transmits the driving force to the third finger. Furthermore, the differential device 41 includes a first torsion spring (46) having one end fixed to the case and the other end fixed to the second finger side shaft, and a first torsion spring (46) having one end fixed to the case and the other end fixed to the third finger side shaft. A second torsion spring (47) fixed to the shaft. Therefore, according to the drive mechanism of the third embodiment, the elastic force of the torsion springs on both sides acts on the differential movement between the second finger-side shaft and the third finger-side shaft, so that the robot hand 1 Three fingers can be moved according to the shape of the object. In other words, with only one actuator, it is possible to realize finger and joint movements suitable for the shape of objects with different diameters, and also to realize movement of fingers and joints suitable for the shape of objects with different diameters. Even if an external force is generated, it is possible to maintain stable gripping of the object without changing the gripping position.

[実施例4]
図35~図43は、本発明の実施例4に基づくロボットハンド1を示す図である。実施例4と実施例2と比較すると、差動装置を複数設ける点で相違する。実施例2では、差動装置41の1台の差動装置を用いているのに対し、実施例4では、差動装置41と差動装置71の2台の差動装置を用いている。
実施例4で用いている差動装置41と差動装置71、ならびに実施例2で用いている差動装置41は、サイドシャフト51、61の長さに相違はあるものの、ほぼ同様の構成であり、差動装置41、71に関する説明は省略する。
[Example 4]
35 to 43 are diagrams showing a robot hand 1 based on Example 4 of the present invention. When comparing Example 4 and Example 2, the difference is that a plurality of differential devices are provided. In the second embodiment, one differential device, the differential device 41, is used, whereas in the fourth embodiment, two differential devices, the differential device 41 and the differential device 71, are used.
The differential device 41 and the differential device 71 used in the fourth embodiment and the differential device 41 used in the second embodiment have almost the same configuration, although there are differences in the lengths of the side shafts 51 and 61. The explanation regarding the differential devices 41 and 71 will be omitted.

また、実施例4のロボットハンド1においても、ワークWを把持する作業を行う際、指2の基節111、中節121および末節131を作業対象のワークWの形状に応じて順次に回転させ、末節131の指先139までをワークWの外面に馴染むように把持する動作が実現される点や、その動作原理や動作挙動に関しては、実施例2と同様であり、説明は省略する。
実施例4の構成概略は、図35~図37に示すように、アクチュエータ11の駆動力が、伝達シャフト157ならびに差動装置41まで駆動伝達される経路に、差動装置71が介在されている。
Also, in the robot hand 1 of the fourth embodiment, when performing the work of gripping the workpiece W, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 of the finger 2 are sequentially rotated according to the shape of the workpiece W to be worked on. , the point that the gripping operation of the distal joint 131 up to the fingertip 139 is realized so that it fits the outer surface of the workpiece W, and the operation principle and operation behavior thereof are the same as in the second embodiment, and the explanation will be omitted.
As shown in FIGS. 35 to 37, the configuration of the fourth embodiment is such that a differential device 71 is interposed in a path through which the driving force of the actuator 11 is transmitted to the transmission shaft 157 and the differential device 41. .

また、実施例4では、採用している差動装置の台数は、1つのアクチュエータ11で駆動する指2の本数:3(本)よりも1つ少ない数:2(台)としている。
このような構成を採用することで、指2Aの駆動伝達経路には差動装置71が介在し、指2Bと指2Cの駆動伝達経路には差動装置41、71が介在するため、各指を駆動する駆動リンク114(駆動リンクプレート114P)の回転角[112α]をアクチュエータ11の出力回転角とは完全に独立して回転駆動しながら作業が実行できる構成になっている。
すなわち、各指を駆動する駆動リンク114(駆動リンクプレート114P)の回転角[112α]が、全ての指2(2A、2B、2C)に関して、アクチュエータ11の出力回転角の関数で一義的に定められることがないようにしている。
Further, in the fourth embodiment, the number of differential devices employed is 2 (devices), which is one less than the number of fingers 2 driven by one actuator 11 (3).
By adopting such a configuration, the differential device 71 is interposed in the drive transmission path of the finger 2A, and the differential devices 41 and 71 are interposed in the drive transmission path of the fingers 2B and 2C, so that each finger The structure is such that work can be performed while rotating the rotation angle [112α] of the drive link 114 (drive link plate 114P) that drives the drive link 114 (drive link plate 114P) completely independently of the output rotation angle of the actuator 11.
That is, the rotation angle [112α] of the drive link 114 (drive link plate 114P) that drives each finger is uniquely determined as a function of the output rotation angle of the actuator 11 for all fingers 2 (2A, 2B, 2C). I try not to get caught.

以下、実施例2の駆動伝達経路と比較した相違点を中心に実施例4を説明する。
アクチュエータ11は、遊星歯車を内蔵して減速等の機能を有する伝達装置11Tを介して伝達シャフト31を回転駆動させることにより駆動力を出力するようになっており、その伝達シャフト31の先端に、駆動ギア31Gが同軸上で一体回転するように固定されている。従動ギア33Gは、駆動ギア31Gに噛み合う位置に配置されて従動回転されるように掌105の内部に回転自在に支持されている。
従動ギア33Gは、差動装置71を構成するリングギアの役割をなすようにディファレンシャルケース72が同軸に一体回転するように固定されている。これにより、アクチュエータ11の駆動力がディファレンシャルケース72に伝達されるようになっている。
The fourth embodiment will be described below, focusing on the differences compared to the drive transmission path of the second embodiment.
The actuator 11 outputs driving force by rotating a transmission shaft 31 via a transmission device 11T that includes a built-in planetary gear and has functions such as deceleration. A drive gear 31G is fixed so as to rotate together on the same axis. The driven gear 33G is rotatably supported inside the palm 105 so as to be disposed at a position where it meshes with the driving gear 31G and rotated by the driven gear.
The driven gear 33G is fixed so that the differential case 72 rotates coaxially with the differential case 72 so as to function as a ring gear that constitutes the differential device 71. Thereby, the driving force of the actuator 11 is transmitted to the differential case 72.

差動装置71は、ディファレンシャルケース72、その内部に配置された図示しないピニオンギア、同じく図示しないサイドギア、サイドシャフト81、91から構成されている。また、差動装置71は、アクチュエータ11の駆動力が伝達された際に駆動回転されるように、ロボットハンド1の図示しないフレームに対して、掌105の内部で、軸方向には不動で自由回転可能に軸支されている。
サイドシャフト81の先端には、駆動ギア81Gが同軸上で一体回転するように固定されている。従動ギア83Gは、駆動ギア81Gに噛み合う位置に配置されて従動回転されるように掌105の内部に回転自在に支持され、この従動ギア83Gは、軸心に伝達シャフト157が同軸に一体回転するように固定されている。
この伝達シャフト157の反対側端部には、円筒ウォーム26Aが同軸に一体回転するように固定されている。この円筒ウォーム26Aには、一端側の軸穴114aAに連結シャフト114SAが差し込まれている駆動リンクプレート114PAのウォームホイール27Aが噛み合って正逆回転されるようになっている。
The differential device 71 includes a differential case 72, a pinion gear (not shown) disposed inside the differential case 72, side gears (also not shown), and side shafts 81, 91. Further, the differential device 71 is fixed and free in the axial direction inside the palm 105 with respect to the not-illustrated frame of the robot hand 1 so that it is driven and rotated when the driving force of the actuator 11 is transmitted. Rotatably supported.
A drive gear 81G is fixed to the tip of the side shaft 81 so as to rotate together on the same axis. The driven gear 83G is disposed at a position where it meshes with the driving gear 81G and is rotatably supported inside the palm 105 so as to be rotated by the driven gear, and the driven gear 83G is rotated integrally with the transmission shaft 157 coaxially with the driven gear 83G. It is fixed as follows.
A cylindrical worm 26A is fixed to the opposite end of the transmission shaft 157 so as to coaxially rotate therewith. This cylindrical worm 26A is engaged with a worm wheel 27A of a drive link plate 114PA, in which a connecting shaft 114SA is inserted into a shaft hole 114aA at one end, so that the cylindrical worm 26A is rotated forward and backward.

これにより、指2Aの中手指節間関節112Aでは、アクチュエータ11の駆動力が駆動ギア31Gと従動ギア33Gからなる歯車伝達機構に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が差動装置71のサイドシャフト81に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が駆動ギア81Gと従動ギア83Gからなる歯車伝達機構を介して伝達シャフト157に駆動伝達され、更には円筒ウォーム26Aおよびウォームホイール27Aを介して減速伝達されて駆動リンクプレート114PAが正逆回転される。
すなわち、指2Aの駆動に関しては、伝達シャフト31、157、円筒ウォーム26A、ウォームホイール27A、駆動ギア31G、81G、従動ギア33G、83G、差動装置71、およびサイドシャフト81がアクチュエータ11の駆動力を伝達する駆動力伝達装置を構成している。
As a result, in the metacarpophalangeal joint 112A of the finger 2A, the driving force of the actuator 11 is transmitted to the gear transmission mechanism consisting of the driving gear 31G and the driven gear 33G, and the transmitted driving force is transmitted to the differential gear 71. The driving force is transmitted to the side shaft 81, and the transmitted driving force is transmitted to the transmission shaft 157 through a gear transmission mechanism consisting of a driving gear 81G and a driven gear 83G, and further through a cylindrical worm 26A and a worm wheel 27A. The deceleration is transmitted and the drive link plate 114PA is rotated in forward and reverse directions.
That is, regarding the drive of the finger 2A, the transmission shafts 31 and 157, the cylindrical worm 26A, the worm wheel 27A, the drive gears 31G and 81G, the driven gears 33G and 83G, the differential device 71, and the side shaft 81 receive the driving force of the actuator 11. It constitutes a driving force transmission device that transmits.

サイドシャフト91の先端には、駆動ギア91Gが同軸上で一体回転するように固定されている。中間ギア92Gは、駆動ギア91Gと従動ギア93Gに噛み合う位置に配置されて従動回転されるように掌105の内部に回転自在に支持されている。中間ギア92と噛み合う従動ギア93Gは、結果、駆動ギア91Gにより従動回転されるように掌105の内部に回転自在に支持され、この従動ギア93Gは、軸心に差動装置41のディファレンシャルケース42が同軸に一体回転するように固定されている。
差動装置41のサイドシャフト51、61から、指2B、2Cを駆動する駆動リンク114B、114C(駆動リンクプレート114PB、114PC)までの駆動伝達経路は、実施例2と同じである。
A drive gear 91G is fixed to the tip of the side shaft 91 so as to coaxially rotate therewith. The intermediate gear 92G is rotatably supported inside the palm 105 so as to be disposed at a position where it meshes with the drive gear 91G and the driven gear 93G, and to be rotated by the drive gear 91G and the driven gear 93G. A driven gear 93G that meshes with the intermediate gear 92 is rotatably supported inside the palm 105 so as to be rotated by the driving gear 91G. are fixed so that they rotate together on the same axis.
The drive transmission path from the side shafts 51, 61 of the differential device 41 to the drive links 114B, 114C (drive link plates 114PB, 114PC) that drive the fingers 2B, 2C is the same as in the second embodiment.

これにより、指2Bの中手指節間関節112Bでは、アクチュエータ11の駆動力が駆動ギア31Gと従動ギア33Gからなる歯車伝達機構に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が差動装置71のサイドシャフト91に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が駆動ギア91Gと中間ギア92Gと従動ギア93Gからなる歯車伝達機構を介して差動装置41のサイドシャフト51に駆動伝達される。伝達された駆動力が駆動プーリ51Pと伝達ベルト52と従動プーリ53Pからなるベルト伝達機構を介して伝達シャフト177に駆動伝達され、更には円筒ウォーム26Bおよびウォームホイール27Bを介して減速伝達されて駆動リンクプレート114PBが正逆回転される。
すなわち、指2Bの駆動に関しては、伝達シャフト31、177、円筒ウォーム26B、ウォームホイール27B、駆動プーリ51P、従動プーリ53P、伝達ベルト52、駆動ギア31G、91G、従動ギア33G、93G、中間ギア92G、差動装置41、71およびサイドシャフト51、91がアクチュエータ11の駆動力を伝達する駆動力伝達装置を構成している。
As a result, in the metacarpophalangeal joint 112B of the finger 2B, the driving force of the actuator 11 is transmitted to the gear transmission mechanism consisting of the driving gear 31G and the driven gear 33G, and the transmitted driving force is transmitted to the differential gear 71. The driving force is transmitted to the side shaft 91, and the transmitted driving force is transmitted to the side shaft 51 of the differential gear 41 via a gear transmission mechanism including a driving gear 91G, an intermediate gear 92G, and a driven gear 93G. The transmitted driving force is transmitted to the transmission shaft 177 via a belt transmission mechanism consisting of a drive pulley 51P, a transmission belt 52, and a driven pulley 53P, and is further decelerated and transmitted via a cylindrical worm 26B and a worm wheel 27B to drive. Link plate 114PB is rotated forward and backward.
That is, regarding the drive of the finger 2B, the transmission shafts 31, 177, the cylindrical worm 26B, the worm wheel 27B, the driving pulley 51P, the driven pulley 53P, the transmission belt 52, the driving gears 31G, 91G, the driven gears 33G, 93G, and the intermediate gear 92G. , the differential devices 41 and 71 and the side shafts 51 and 91 constitute a driving force transmission device that transmits the driving force of the actuator 11.

また、指2Cの中手指節間関節112Cでは、アクチュエータ11の駆動力が駆動ギア31Gと従動ギア33Gからなる歯車伝達機構に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が差動装置71のサイドシャフト91に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が駆動ギア91Gと中間ギア92Gと従動ギア93Gからなる歯車伝達機構を介して差動装置41のサイドシャフト61に駆動伝達され、その駆動伝達された駆動力が駆動プーリ61Pと伝達ベルト62と従動プーリ63Pからなるベルト伝達機構を介して伝達シャフト187に駆動伝達され、更には円筒ウォーム26Cおよびウォームホイール27Cを介して減速伝達されて駆動リンクプレート114PCが正逆回転される。
すなわち、指2Cの駆動に関しては、伝達シャフト31、187、円筒ウォーム26C、ウォームホイール27C、駆動プーリ61P、従動プーリ63P、伝達ベルト62、駆動ギア31G、91G、従動ギア33G、93G、中間ギア92G、差動装置41、71およびサイドシャフト61、91がアクチュエータ11の駆動力を伝達する駆動力伝達装置を構成している。
Further, in the metacarpophalangeal joint 112C of the finger 2C, the driving force of the actuator 11 is transmitted to a gear transmission mechanism consisting of a driving gear 31G and a driven gear 33G, and the transmitted driving force is transmitted to the side of the differential device 71. The driving force is transmitted to the shaft 91, and the transmitted driving force is transmitted to the side shaft 61 of the differential device 41 via a gear transmission mechanism consisting of a driving gear 91G, an intermediate gear 92G, and a driven gear 93G. The driving force is transmitted to the transmission shaft 187 via a belt transmission mechanism consisting of a drive pulley 61P, a transmission belt 62, and a driven pulley 63P, and is further decelerated and transmitted via a cylindrical worm 26C and a worm wheel 27C to a drive link. Plate 114PC is rotated forward and backward.
That is, regarding the drive of the finger 2C, the transmission shaft 31, 187, the cylindrical worm 26C, the worm wheel 27C, the driving pulley 61P, the driven pulley 63P, the transmission belt 62, the driving gears 31G, 91G, the driven gears 33G, 93G, and the intermediate gear 92G. , the differential devices 41 and 71 and the side shafts 61 and 91 constitute a driving force transmission device that transmits the driving force of the actuator 11.

これにより、実施例4においても、ロボットハンド1は、アクチュエータ11が正逆駆動されてウォームホイール27と円筒ウォーム26との噛合位置に応じて駆動リンク114が中手指節間関節112を中心に駆動回転されることにより、指2A~2Cが機能する。このロボットハンド1は、指2A~2Cの指先139が大きく互いに離間する姿勢から始動し、その指先139が互いに接近する方向に動作されることによって、基節111、中節121および末節131が中手指節間関節112、近位指節間関節122および遠位指節間関節132で適宜に屈曲して作業対象のワークWを把持する作業などを実行することができる。 Accordingly, in the fourth embodiment, the actuator 11 is driven in the forward and reverse directions, and the drive link 114 is driven around the metacarpophalangeal joint 112 according to the meshing position between the worm wheel 27 and the cylindrical worm 26. The fingers 2A to 2C function by being rotated. This robot hand 1 starts from a position in which the fingertips 139 of the fingers 2A to 2C are widely separated from each other, and when the fingertips 139 are moved in a direction toward each other, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 are The hand interphalangeal joint 112, the proximal interphalangeal joint 122, and the distal interphalangeal joint 132 can be appropriately bent to perform tasks such as grasping the workpiece W to be worked on.

また、例えば、指2は、作業対象のワークW4が異径形状の対象物(図46(c)参照)を把持する際には、図38~図43に図示するように、動作する。
まず、作業対象のワークW4が掌面106の端辺106a、106b間の中央付近に位置するように保持してロボットハンド1を駆動させることにより、図38に示すように、指2A~2Cの全体で把持することになる。この場合、指2A~2Cは、図20に示す無負荷状態のまま、上述するように、指先139同士が互いに接近する方向に、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転が開始される。すると、指2A~2Cは、掌面106の中央付近に位置するワークW4に、異なる姿勢で(各指2の中手指節間関節112の関節角、近位指節間関節122の関節角、遠位指節間関節132の関節角が異なる状態で)、各指2の基節111と、中節121と、末節131の指先139とが順次に突き当たってそれ以上の回転が制限されることにより把持することになる。
なお、このワークW4は異径形状で指2A~2Cが異なる姿勢で動作して把持する作業を行うことになるが、指2の基節111、中節121および末節131を作業対象のワークWの形状に応じて順次に回転させ、末節131の指先139までをワークWの外面に馴染むように沿うことを可能にする動作原理に関しては、ワークW2(円柱形状対象物、図46(a)参照)やワークW3(円錐形状対象物、図46(b)参照)の時と同様であるので説明は省略する。
Further, for example, when the fingers 2 grip an object whose workpiece W4 has a different diameter (see FIG. 46(c)), the fingers 2 operate as shown in FIGS. 38 to 43.
First, by driving the robot hand 1 while holding the workpiece W4 to be worked on near the center between the edges 106a and 106b of the palm surface 106, the fingers 2A to 2C are moved as shown in FIG. You will have to grasp it as a whole. In this case, while the fingers 2A to 2C are in the unloaded state shown in FIG. 20, the proximal joint 111, the middle joint 121, and the distal joint 131 are in a linearly stretched posture in the direction in which the fingertips 139 approach each other, as described above. Rotation will start as it is. Then, the fingers 2A to 2C touch the workpiece W4 located near the center of the palm surface 106 in different postures (the joint angle of the metacarpophalangeal joint 112 of each finger 2, the joint angle of the proximal interphalangeal joint 122, (with different joint angles of the distal interphalangeal joints 132), the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the fingertip 139 of the distal phalanx 131 of each finger 2 sequentially butt against each other, and further rotation is restricted. This means that you can grasp it by using
Note that this workpiece W4 has a different diameter shape and the fingers 2A to 2C operate in different postures to grasp it, but the proximal joint 111, middle joint 121, and distal joint 131 of the finger 2 are used as the workpiece W4 to be worked on. Regarding the operating principle of rotating the workpiece W2 (cylindrical object, see Fig. 46(a)) sequentially according to the shape of the workpiece W2 (cylindrical object), the workpiece W2 (cylindrical object) can be rotated sequentially according to the shape of the workpiece W2, so that the fingertip 139 of the distal joint 131 can fit along the outer surface of the workpiece W. ) and the workpiece W3 (cone-shaped object, see FIG. 46(b)), so the explanation will be omitted.

本発明の実施例4では、前述のように、アクチュエータ11の駆動力が駆動リンク114(駆動リンクプレート114P)まで駆動伝達される経路は、指2A、2B、2Cで、別経路で伝達されている。また、指2Aの駆動伝達経路には、差動装置71が介在し、指2Bと指2Cの駆動伝達経路には、差動装置41、71が介在するため、各指を駆動する駆動リンク114(駆動リンクプレート114P)の回転角[112α]をアクチュエータ11の出力回転角とは完全に独立して回転駆動しながら作業が実行できる構成になっている。そのため、図39~図43に破線で示すように各指の駆動リンク(114A、114B、114C)の姿勢が異なる姿勢をとるとともに、指2A~2Cが異なる姿勢で動作してワークW4を把持することができる。 In the fourth embodiment of the present invention, as described above, the drive force of the actuator 11 is transmitted to the drive link 114 (drive link plate 114P) through different routes through the fingers 2A, 2B, and 2C. There is. Further, since a differential device 71 is interposed in the drive transmission path of the finger 2A, and differential devices 41 and 71 are interposed in the drive transmission path of the fingers 2B and 2C, the drive link 114 that drives each finger The structure is such that work can be performed while driving the rotation angle [112α] of the drive link plate 114P completely independently of the output rotation angle of the actuator 11. Therefore, as shown by broken lines in FIGS. 39 to 43, the driving links (114A, 114B, 114C) of each finger take different postures, and the fingers 2A to 2C operate in different postures to grip the workpiece W4. be able to.

異径形状のワークW4(対象物W4)の把持状態の姿勢を示す図である図38~図43を用いて、より詳細に説明する。
図38はその斜視図、図39はその側面図、そして図40は、図39とは逆方向から見た異径形状のワークW4(対象物W4)の把持状態の姿勢を示す側面図である。
また、図41~図43は、図40に示す側面図において、それぞれ、手前の指(2B)とワークW4(対象物W4)が接する部分で対象物のみを断面描画した側面図、中央の指(2A)とワークW4(対象物W4)が接する部分で対象物のみを断面描画した側面図、奥の指(2C)とワークW4(対象物W4)が接する部分で対象物のみを断面描画した側面図である。
This will be explained in more detail with reference to FIGS. 38 to 43, which are diagrams showing the postures of the gripped workpiece W4 (object W4) having a different diameter shape.
FIG. 38 is a perspective view thereof, FIG. 39 is a side view thereof, and FIG. 40 is a side view showing the posture of a workpiece W4 (target object W4) having a different diameter shape when viewed from the opposite direction to that in FIG. 39. .
In addition, FIGS. 41 to 43 are a side view in which only the object is drawn in cross section at the part where the front finger (2B) and the workpiece W4 (object W4) touch, and a side view of the center finger in the side view shown in FIG. (2A) A side view in which only the object is drawn in cross section at the part where it touches the workpiece W4 (object W4), a cross-section drawing in which only the object is drawn at the part where the finger in the back (2C) and the workpiece W4 (object W4) touch. FIG.

図41は、手前の指(2B)の基節111Bが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し、続く中節121Bが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し、続く指先139Bが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し把持が完了した時の姿勢を示す側面図である。
図41に示すように、手前の指(2B)においては、その基節111B、中節121Bおよび末節131B(指先139B)までをワークW4の一端側付近の太い径部位の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW4(異径形状対象物、図46(c)参照)を最適状態で把持することができる。
In FIG. 41, the proximal joint 111B of the front finger (2B) contacts a workpiece W4 (object W4) with a different diameter shape, and the following middle joint 121B contacts a workpiece W4 (object W4) with a different diameter shape, FIG. 13 is a side view showing a posture when the subsequent fingertip 139B comes into contact with a workpiece W4 (object W4) having a different diameter shape and gripping is completed.
As shown in FIG. 41, the finger (2B) at the front has its proximal joint 111B, middle joint 121B, and distal joint 131B (fingertip 139B) along the outer surface of the thick diameter part near one end of the workpiece W4. As a result, the workpiece W4 (object having a different diameter shape, see FIG. 46(c)) can be gripped in an optimal state.

また、図42は、中央の指(2A)の基節111Aが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し、続く中節121Aが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し、続く指先139Aが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し把持が完了した時の姿勢を示す側面図である。図42に示すように、中央の指(2A)においても、その基節111A、中節121Aおよび末節131A(指先139A)までをワークW4の中間付近のくびれて最も細くなった部位の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW4(異径形状対象物、図46(c)参照)を最適状態で把持することができる。 Further, in FIG. 42, the proximal joint 111A of the central finger (2A) contacts the workpiece W4 (object W4) with a different diameter shape, and the following middle joint 121A contacts the workpiece W4 (object W4) with a different diameter shape. 139A is a side view showing the posture when the subsequent fingertip 139A comes into contact with a workpiece W4 (target object W4) having a different diameter shape and gripping is completed. FIG. As shown in FIG. 42, the center finger (2A) also has its proximal joint 111A, middle joint 121A, and terminal joint 131A (fingertip 139A) that fit into the outer surface of the constricted and narrowest part near the middle of the workpiece W4. The workpiece W4 (object having a different diameter shape, see FIG. 46(c)) can be gripped in an optimal state by making the workpiece W4 lie along the handlebar.

加えて、図43は、奥の指(2C)の基節111Cが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し、続く中節121Cが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し、続く指先139Cが異径形状のワークW4(対象物W4)に接触し把持が完了した時の姿勢を示す側面図である。図43に示すように、奥の指(2C)においても、その基節111C、中節121Cおよび末節131C(指先139C)までをワークW4の他端側付近の細い径部位の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW4(異径形状対象物、図46(c)参照)を最適状態で把持することができる。 In addition, in FIG. 43, the proximal joint 111C of the back finger (2C) contacts the workpiece W4 (object W4) with a different diameter shape, and the following middle joint 121C contacts the workpiece W4 (object W4) with a different diameter shape. FIG. 13 is a side view showing the posture when the fingertips 139C that continue to contact and grip a workpiece W4 (target object W4) having a different diameter shape are completed. As shown in FIG. 43, for the finger at the back (2C), its base joint 111C, middle joint 121C, and end joint 131C (fingertip 139C) are arranged so that they fit into the outer surface of the narrow diameter part near the other end of the workpiece W4. The workpiece W4 (object having a different diameter shape, see FIG. 46(c)) can be gripped in an optimal state by making the workpiece W4 lie along the gripper.

図42を参照して、実施例2との相違をさらに説明すると、図30と比較すれば明らかなように、手前の指(2B)と奥の指(2C)が各節をワークWの外面に馴染むように沿わさせて駆動が停止した状態、すなわち、差動装置41への駆動伝達が停止した状態においても、差動装置71のサイドシャフト81への駆動伝達がアクチュエータ11により行われる。これにより、中央の指(2A)が駆動されるため、ワークWの中間部位がワークW3(円錐形状対象物、図46(b)参照)よりも細いワークW4(異径形状対象物、図46(c)参照)であっても、中央の指(2A)の各節をワークWの外面に馴染むように沿わさせることが可能である。 To further explain the difference from Embodiment 2 with reference to FIG. 42, as is clear from a comparison with FIG. Even in a state in which the drive is stopped while the differential gear 71 is aligned with the differential gear 71, that is, in a state in which drive transmission to the differential gear 41 is stopped, the actuator 11 still transmits the drive force to the side shaft 81 of the differential gear 71. As a result, the central finger (2A) is driven, so that the middle part of the work W4 (different diameter object, Fig. 46) is thinner than the work W3 (conical object, see Fig. 46(b)). (c)), it is possible to make each joint of the central finger (2A) fit along the outer surface of the workpiece W.

このように、本実施例の指2A~2Cを搭載するロボットハンド1にあっては、1つのアクチュエータ11の駆動力を指2(2A、2B、2C)まで伝達駆動するとともに、指2Aの駆動伝達経路に差動装置71を介在させ、指2Bと指2Cの駆動伝達経路に差動装置41、71を介在させたことによって、異径形状を有するワークWに対しても、各指の基節111、中節121および末節131を、各指が接触する作業対象のワークW4の形状に応じて順次に回転させることができ、各指の末節131の指先139までをワークW4の外面に馴染むように沿わさせて、そのワークW4(異径形状対象物、図46(c)参照)を最適状態で把持することができる。 In this way, in the robot hand 1 equipped with the fingers 2A to 2C of this embodiment, the driving force of one actuator 11 is transmitted to the fingers 2 (2A, 2B, 2C), and the driving force of the finger 2A is By interposing the differential device 71 in the transmission path and interposing the differential devices 41, 71 in the drive transmission path of the fingers 2B and 2C, the base of each finger can be easily applied even to workpieces W having different diameter shapes. The joints 111, middle joints 121, and terminal joints 131 can be sequentially rotated according to the shape of the workpiece W4 that each finger comes into contact with, so that the fingertips 139 of the terminal joints 131 of each finger fit into the outer surface of the workpiece W4. The workpiece W4 (object having a different diameter shape, see FIG. 46(c)) can be gripped in an optimal state by making the workpiece W4 lie along the handlebar.

すなわち、本実施例4の駆動機構は、3本の指(2A、2B、2C)を有し、アクチュエータ11の駆動力を伝達することにより物品を把持させるものであり、アクチュエータ11と各指それぞれとを接続する駆動力伝達装置を有している。3本の指は、ロボットハンドの本体における掌面(106)の一端側の中央に配置された第1指(2A)と、掌面の他端側に間隔を開けて配置された第2指(2B)と第3指(2C)により構成されている。駆動力伝達装置は、アクチュエータ11の駆動力が伝達される駆動側ケース(ディファレンシャルケース72)と、駆動側ケースの一端側に設けられ、第1指に駆動力を伝達する第1指側シャフト(サイドシャフト81)と、駆動側ケースの他端側に設けられたサイドシャフト(91)とを含む第1差動装置(71)と、サイドシャフトに伝達された駆動力が伝達される従動側ケース(ディファレンシャルケース42)と、従動側ケースの一端側に設けられ、第2指に駆動力を伝達する第2指側シャフト(サイドシャフト51)と、従動側ケースの他端側に設けられ、第3指に駆動力を伝達する第3指側シャフト(サイドシャフト61)とを含む第2差動装置(41)と、を有している。よって、本実施例4の駆動機構によれば、図46(b)に例示するような円錐形状対象物だけでなく、図46(c)に例示するような異径形状対象物についても、精度よく安定的に把持させることができる。つまり、1つのアクチュエータのみで、異径対象物に対してもその形状に適した指や関節の動きを実現するとともに、ロボットハンドの移動に伴い発生する慣性力や把持する物品の重心位置変動により外力が発生しても、把持位置を変動させることなく安定した物品把持を持続させることが可能となる。 That is, the drive mechanism of the fourth embodiment has three fingers (2A, 2B, 2C) and grips an article by transmitting the driving force of the actuator 11. It has a driving force transmission device that connects the The three fingers are a first finger (2A) placed in the center on one end side of the palm surface (106) of the main body of the robot hand, and a second finger placed at a distance on the other end side of the palm surface. (2B) and the third finger (2C). The driving force transmission device includes a driving side case (differential case 72) to which the driving force of the actuator 11 is transmitted, and a first finger side shaft (provided at one end side of the driving side case) that transmits the driving force to the first finger. a first differential device (71) including a side shaft (81), a side shaft (91) provided on the other end side of the driving side case, and a driven side case to which the driving force transmitted to the side shaft is transmitted. (differential case 42), a second finger side shaft (side shaft 51) provided on one end side of the driven side case and transmitting driving force to the second finger, and a second finger side shaft (side shaft 51) provided on the other end side of the driven side case. It has a second differential device (41) including a third finger side shaft (side shaft 61) that transmits driving force to the three fingers. Therefore, according to the drive mechanism of the fourth embodiment, the accuracy can be improved not only for conical objects as shown in FIG. 46(b) but also for objects having different diameters as shown in FIG. 46(c). It can be held well and stably. In other words, with only one actuator, it is possible to realize finger and joint movements suitable for the shape of objects with different diameters, and also to realize movement of fingers and joints suitable for the shape of objects with different diameters. Even if an external force is generated, it is possible to maintain stable gripping of the object without changing the gripping position.

なお、アクチュエータ11を駆動し把持したワークWを放す際は、実施例2と同様に、把持時にワークWの外面に馴染んだ節の順番とは逆に、節がワークから離れていく。具体的には、先ず指先139(末節131)がワークWから離れ、次に中節121がワークWから離れ、最後に基節111がワークWから離れ、そして基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転が開始される。
また、ワークW4(異径形状対象物、図46(c)参照)などを把持し、指2A~2Cが異なる姿勢で把持したワークWを放す場合は、直線的な延伸姿勢の指2A~2Cの姿勢が一致しないで動作することがある。例えば、直線的な延伸姿勢の指2Bが直線的な延伸姿勢の指2Aから離れているにも関わらず、直線的な延伸姿勢の指2Cが直線的な延伸姿勢の指2Aに近い位置になる姿勢になることがある。そのような場合においても、指2A、2B、2Cが互いに遠ざかる(指が開く)方向にアクチュエータ11を駆動することで、直線的な延伸姿勢の指2の姿勢が揃うように構成されている。
Note that when the actuator 11 is driven to release the gripped workpiece W, the nodes move away from the workpiece in the opposite order to the order in which the nodes fit into the outer surface of the workpiece W when gripped, as in the second embodiment. Specifically, first the fingertip 139 (distal joint 131) separates from the workpiece W, then the middle joint 121 separates from the workpiece W, finally the base joint 111 separates from the workpiece W, and then the base joint 111, the middle joint 121, and the terminal joint Rotation is started while maintaining the linear stretching posture of 131.
Furthermore, when gripping a workpiece W4 (object having a different diameter shape, see FIG. 46(c)), etc., and releasing the workpiece W gripped by the fingers 2A to 2C in different postures, the fingers 2A to 2C are in a linear stretching posture. The postures of the robots may not match. For example, even though the finger 2B in the linearly stretched posture is far from the finger 2A in the linearly stretched posture, the finger 2C in the linearly stretched posture is close to the finger 2A in the linearly stretched posture. It can be a posture. Even in such a case, by driving the actuator 11 in a direction in which the fingers 2A, 2B, and 2C move away from each other (the fingers open), the postures of the fingers 2 in the linearly stretched posture are aligned.

その原理は、実施例2と同じく、各指の突き当て面114t1と突き当て面106t1が突き当たることで実現される。
突き当て面114t1と突き当て面106t1が一番最初に突き当たった指への駆動伝達力は、その駆動伝達経路に介在した差動装置により駆動が停止し、二番目に突き当たった指への駆動伝達力に関しても、その駆動伝達経路に介在した差動装置により駆動が停止する。最後の指の突き当て面114t1と突き当て面106t1が突き当たるとその指への駆動が停止し、アクチュエータ11による駆動が停止する。
このような構成により、ワークWを放し再度把持する場合においても、図20に示すような指2が直線的な延伸姿勢から把持を再開することができる。
The principle is realized by the abutment surface 114t1 of each finger abutting against the abutment surface 106t1, as in the second embodiment.
The drive force transmitted to the first finger that abuts the abutment surface 114t1 and the abutment surface 106t1 is stopped by a differential device interposed in the drive transmission path, and the drive is transmitted to the finger that abuts the second finger. As for power, the drive is stopped by a differential device interposed in the drive transmission path. When the abutment surface 114t1 of the last finger abuts against the abutment surface 106t1, the drive to that finger stops, and the drive by the actuator 11 stops.
With such a configuration, even when releasing the workpiece W and gripping it again, the fingers 2 can resume gripping from a linearly stretched posture as shown in FIG. 20.

実施例4のロボットハンド1においても、実施例2と同様に、1つのアクチュエータ11の駆動力を、指2(2A、2B、2C)を駆動する駆動リンク114(114A、114B、114C)まで駆動伝達する経路に、円筒ウォーム26(26A、26B、26C)とウォームホイール27(27A、27B、27C)を用いている。この円筒ウォーム26(26A、26B、26C)とウォームホイール27(27A、27B、27C)により、セルフロック機構付伝達装置25(25A、25B、25C)を構成している。
実施例4では、差動装置71よりも出力側(指2がある側)に、セルフロック機構付伝達装置25Aを設け、差動装置41よりも出力側(指2がある側)に、セルフロック機構付伝達装置25B、25Cを設けたことにより、ロボットハンド1に外力が作用しても、サイドシャフト81、91に差動運動が発生することはなく、またサイドシャフト51、61に差動運動が発生することはなく、指2A、2B、2Cで確実な把持が実現される。
Similarly to the second embodiment, in the robot hand 1 of the fourth embodiment, the driving force of one actuator 11 is applied to drive links 114 (114A, 114B, 114C) that drive the fingers 2 (2A, 2B, 2C). Cylindrical worms 26 (26A, 26B, 26C) and worm wheels 27 (27A, 27B, 27C) are used for the transmission path. The cylindrical worm 26 (26A, 26B, 26C) and the worm wheel 27 (27A, 27B, 27C) constitute a transmission device 25 (25A, 25B, 25C) with a self-locking mechanism.
In the fourth embodiment, the self-locking transmission device 25A is provided on the output side of the differential device 71 (the side where the finger 2 is located), and the self-locking transmission device 25A is provided on the output side of the differential device 41 (the side where the finger 2 is located). By providing the transmission devices 25B and 25C with lock mechanisms, even if an external force is applied to the robot hand 1, differential movement will not occur in the side shafts 81 and 91, and differential movement will not occur in the side shafts 51 and 61. No movement occurs, and a secure grip is achieved with the fingers 2A, 2B, and 2C.

実施例4のワークの把持状況判断に関しては、実施例2と同様でありであり、その説明を省略する。
また、実施例4においても、実施例2と同様、ロボットハンド1の制御部1Cは、アクチュエータ11の図示しない駆動出力軸の回転角を検出するエンコーダ11Eが接続されている。このエンコーダ11Eの情報、読取ヘッド114rh(114rhA、114rhB、114rhC)の検出する読取用マグネット114rm(114rmA、114rmB、114rmC)の回転情報に基づいて取得される駆動リンクプレート114P(114PA、114PB、114PC)の中手指節間関節112(112A、112B、112C)周りでの回転角112α(112αA、112αB、112αC)の情報より、ロボットハンド1の駆動機構のシステム検証をしている。
The determination of the gripping status of the workpiece in the fourth embodiment is the same as that in the second embodiment, and the explanation thereof will be omitted.
Also in the fourth embodiment, as in the second embodiment, the control unit 1C of the robot hand 1 is connected to an encoder 11E that detects the rotation angle of the drive output shaft (not shown) of the actuator 11. The drive link plates 114P (114PA, 114PB, 114PC) are obtained based on the information of the encoder 11E and the rotation information of the reading magnets 114rm (114rmA, 114rmB, 114rmC) detected by the reading heads 114rh (114rhA, 114rhB, 114rhC). The system verification of the drive mechanism of the robot hand 1 is performed based on the information of the rotation angle 112α (112αA, 112αB, 112αC) around the metacarpophalangeal joints 112 (112A, 112B, 112C).

具体的には、制御部1Cは、エンコーダ11Eの情報に基づき、伝達装置11Tの減速比、駆動ギア31Gと従動ギア33Gで構成される歯車伝達機構の減速比を考慮し、ディファレンシャルケース72の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、72r4と定義する。
また、制御部1Cは、指2Aの読取ヘッド114rhAの検出する読取用マグネット114rmAの回転情報に基づいて取得される駆動リンクプレート114Aの中手指節間関節112A周りでの回転角112αAの情報に基づき、セルフロック機構付伝達装置25Aの減速比、駆動ギア81Gと伝達ギア83Gで構成される歯車伝達機構の減速比を考慮し、サイドシャフト81の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、81r4と定義する。
Specifically, the control unit 1C controls the rotation of the differential case 72 based on the information from the encoder 11E, taking into account the reduction ratio of the transmission device 11T and the reduction ratio of the gear transmission mechanism composed of the drive gear 31G and the driven gear 33G. Detecting corners. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 72r4.
The control unit 1C also controls the rotation angle 112αA of the drive link plate 114A around the metacarpophalangeal joint 112A, which is acquired based on the rotation information of the reading magnet 114rmA detected by the reading head 114rhA of the finger 2A. The rotation angle of the side shaft 81 is detected in consideration of the reduction ratio of the self-locking transmission device 25A and the reduction ratio of the gear transmission mechanism composed of the drive gear 81G and the transmission gear 83G. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 81r4.

制御部1Cは、検出したディファレンシャルケース72の回転角(72r4)と検出したサイドシャフト81の回転角(81r4)に基づき、次の式(3)でサイドシャフト91の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、91r4と定義する。
サイドシャフト91の回転角
= ディファレンシャルケース72の回転角×2
- サイドシャフト81の回転角・・・・・・(3)
The control unit 1C detects the rotation angle of the side shaft 91 using the following equation (3) based on the detected rotation angle (72r4) of the differential case 72 and the detected rotation angle (81r4) of the side shaft 81. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 91r4.
Rotation angle of side shaft 91 = rotation angle of differential case 72 x 2
- Rotation angle of side shaft 81...(3)

更に、制御部1Cは、検出したサイドシャフト91の回転角(91r4)に基づき、駆動ギア91Gと伝達ギア93Gで構成される歯車伝達機構の減速比を考慮し、ディファレンシャルケース42の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、42r4と定義する。
また、制御部1Cは、指2Bの読取ヘッド114rhBの検出する読取用マグネット114rmBの回転情報に基づいて取得される駆動リンクプレート114Bの中手指節間関節112B周りでの回転角112αBの情報に基づき、セルフロック機構付伝達装置25Bの減速比、駆動プーリ51Pと伝達ベルト52と従動プーリ53Pで構成されるベルト伝達機構の減速比を考慮し、サイドギア51の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、51r5と定義する。
Further, the control unit 1C detects the rotation angle of the differential case 42 based on the detected rotation angle (91r4) of the side shaft 91, taking into consideration the reduction ratio of the gear transmission mechanism composed of the drive gear 91G and the transmission gear 93G. are doing. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 42r4.
The control unit 1C also controls the rotation angle 112αB of the drive link plate 114B around the metacarpophalangeal joint 112B, which is acquired based on the rotation information of the reading magnet 114rmB detected by the reading head 114rhB of the finger 2B. The rotation angle of the side gear 51 is detected in consideration of the reduction ratio of the self-locking transmission device 25B and the reduction ratio of the belt transmission mechanism composed of the drive pulley 51P, the transmission belt 52, and the driven pulley 53P. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 51r5.

更に、制御部1Cは、指2Cの読取ヘッド114rhCの検出する読取用マグネット114rmCの回転情報に基づいて取得される駆動リンクプレート114Cの中手指節間関節112C周りでの回転角112αCの情報に基づき、セルフロック機構付伝達装置25Cの減速比、駆動プーリ61Pと伝達ベルト62と従動プーリ63Pで構成されるベルト伝達機構の減速比を考慮し、サイドギア61の回転角を検出している。この検出角を、説明の便宜上、61r5と定義する。
また、制御部1Cは、検出したサイドギア51の回転角51r5と検出したサイドギア61の回転角61r5に基づき、次式のようにその平均値を算出し、ディファレンシャルケース42の回転角を検出している。式(4)に示すように、この検出角を、説明の便宜上、42r5と定義する。
ディファレンシャルケース42の回転角42r5
=(サイドシャフト51の回転角+サイドシャフト61の回転角)÷2
・・・・・・(4)
Further, the control unit 1C controls the rotation angle 112αC of the drive link plate 114C around the metacarpophalangeal joint 112C, which is acquired based on the rotation information of the reading magnet 114rmC detected by the reading head 114rhC of the finger 2C. The rotation angle of the side gear 61 is detected in consideration of the reduction ratio of the self-locking transmission device 25C and the reduction ratio of the belt transmission mechanism composed of the drive pulley 61P, the transmission belt 62, and the driven pulley 63P. For convenience of explanation, this detection angle is defined as 61r5.
Further, the control unit 1C calculates the average value based on the detected rotation angle 51r5 of the side gear 51 and the detected rotation angle 61r5 of the side gear 61 as shown in the following equation, and detects the rotation angle of the differential case 42. . As shown in equation (4), this detection angle is defined as 42r5 for convenience of explanation.
Rotation angle 42r5 of differential case 42
=(Rotation angle of side shaft 51 + rotation angle of side shaft 61)÷2
・・・・・・(4)

制御部1Cは、2方式で検出したディファレンシャルケース42の回転角(42r4、42r5)の値を比較し、許容誤差(センサの分解能やセンサ検出精度誤差)に基づいて等しければ、ロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していると判断する。
一方、2方式で検出したディファレンシャルケース42の回転角(42r4、42r5)の値を比較し、許容誤差(センサの分解能やセンサ検出精度誤差)を考慮しても等しくなければ、ロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していないと判断する。
The control unit 1C compares the values of the rotation angles (42r4, 42r5) of the differential case 42 detected by the two methods, and if they are equal based on tolerance (sensor resolution and sensor detection accuracy error), drives the robot hand 1. Determine that the organization's system is operating normally.
On the other hand, when the values of the rotation angle (42r4, 42r5) of the differential case 42 detected by the two methods are compared, and if they are not equal even after considering the allowable error (sensor resolution and sensor detection accuracy error), the robot hand 1 is driven. It is determined that the organization's system is not operating properly.

具体的には、42r4の値と42r5の値が異なる結果の場合は、伝達装置11Tや、セルフロック機構付伝達装置25(25A、25B、25C)や、差動装置41、71や、駆動ギア31Gや従動ギア33Gで構成される歯車伝達装置や、駆動ギア81Gや従動ギア83Gで構成される歯車伝達装置や、駆動ギア91Gや中間ギア92Gと従動ギア93Gで構成される歯車伝達装置のガタやギア歯摩耗による歯飛び、駆動プーリ51Pと伝達ベルト52と従動プーリ53Pによるベルト伝達機構や、駆動プーリ61Pと伝達ベルト62と従動プーリ63Pによるベルト伝達機構のベルト伸びや脱調、回転角センサ(11E、114rhA、114rmA、114rhB、114rmB、114rhC、114rmC)の取付緩みや故障などが発生し、ロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していないと判断する。 Specifically, if the values of 42r4 and 42r5 are different, the transmission device 11T, the self-locking transmission device 25 (25A, 25B, 25C), the differential devices 41 and 71, or the drive gear 31G, a gear transmission device consisting of a driven gear 33G, a gear transmission device consisting of a driving gear 81G and a driven gear 83G, a gear transmission device consisting of a driving gear 91G, an intermediate gear 92G, and a driven gear 93G. , tooth skipping due to gear tooth wear, belt transmission mechanism consisting of drive pulley 51P, transmission belt 52 and driven pulley 53P, belt elongation and step-out of belt transmission mechanism consisting of drive pulley 61P, transmission belt 62 and driven pulley 63P, rotation angle sensor. (11E, 114rhA, 114rmA, 114rhB, 114rmB, 114rhC, 114rmC) has become loose or has malfunctioned, and it is determined that the drive mechanism system of the robot hand 1 is not operating normally.

加えて、ロボットハンド1の制御部1Cは、実施例2と同様に、複数の関節を備えた指2の中手指節間関節112、近位指節間関節122、遠位指節間関節132の関節角を取得している。
指2を構成する基側四節リンク機構103のガタ、末側四節リンク機構104のガタ、回転角センサ(111rhA、111rmA、121rhA、121rmA、111rhB、111rmB、121rhB、121rmB、111rhC、111rmC、121rhC、121rmC)の取付緩みや故障などが発生すると、対象物の寸法情報(幾何学的関係)が予め分かっている既知対象物を想定どおりに把持させた場合においても、検出取得した各指2(2A、2B、2C)の姿勢とメモリ1M内に予め設定した想定姿勢が一致しなくなる。
このような場合も、制御部1Cはロボットハンド1の駆動機構のシステムが正常に稼働していていないと判断する。
In addition, similarly to the second embodiment, the control unit 1C of the robot hand 1 controls the metacarpophalangeal joint 112, the proximal interphalangeal joint 122, and the distal interphalangeal joint 132 of the finger 2, which has a plurality of joints. The joint angles of are obtained.
Backlash in the proximal four-bar link mechanism 103 that constitutes the finger 2, play in the distal four-bar link mechanism 104, rotation angle sensor (111rhA, 111rmA, 121rhA, 121rmA, 111rhB, 111rmB, 121rhB, 121rmB, 111rhC, 111rmC, 121rhC , 121rmC) becomes loose or malfunctions, each finger 2( 2A, 2B, 2C) and the assumed posture preset in the memory 1M no longer match.
Even in such a case, the control unit 1C determines that the drive mechanism system of the robot hand 1 is not operating normally.

以上の実施例では、アクチュエータからの駆動力を指に伝達する伝達装置として、セルフロック機構を備えたセルフロック機構付伝達装置を用いたが、例えば、ロボットハンドの移動に伴い発生する慣性力、あるいは把持する物品の重心位置変動により発生する外力を検出して、電磁アクチュエータにより指の開閉を抑止するもの等、種々の機構を採用することができる。 In the above embodiments, a self-locking mechanism-equipped transmission device was used as a transmission device for transmitting the driving force from the actuator to the fingers. Alternatively, various mechanisms can be employed, such as one that detects an external force generated by a change in the center of gravity of the object to be gripped, and uses an electromagnetic actuator to suppress the opening and closing of the fingers.

1……ロボットハンド
1C……制御部
1M……メモリ
2、2A、2B、2C……指
5……ベースフレーム
11……アクチュエータ
11E……エンコーダ
11T……伝達装置
21、21A、21B……セルフロック機構付伝達装置
22、22A、22B……ねじ軸[例:台形ねじ]
23、23A、23B……ねじナット
24、24A、24B……リニアガイド
25、25A、25B、25C……セルフロック機構付伝達装置
26、26A、26B、26C……円筒ウォーム
27、27A、27B、27C……ウォームホイール
31……伝達シャフト
31P……駆動プーリ
32……伝達ベルト
33P……従動プーリ
31G、34G……駆動ギア
33G、36G……従動ギア
41、71……差動装置
42、72……ディファレンシャルケース
46、47……捻りバネ
51、61、81、91……サイドシャフト
51P……駆動プーリ
52……伝達ベルト
53P……従動プーリ
53rh、63rh……読取ヘッド
61P……駆動プーリ
62……伝達ベルト
63P……従動プーリ
81G、91G……駆動ギア
83G、93G……従動ギア
92……シャフト
92G……中間ギア

103……基側四節リンク機構
104……末側四節リンク機構
105……掌
106……掌面
106V……仮想鉛直平面
109……手首
110……アクチュエータ
110E……エンコーダ
110T……伝達装置
111……基節
111rh、121rh……読取ヘッド
111rm、121rm……読取用マグネット
111t1、121t1、121t2、131t2……突き当て面
112……中手指節間関節
113……基側中継リンク
114……駆動リンク
114rh……読取ヘッド
114rm……読取用マグネット
115……基側中間リンク
(116……第1連結軸)
(117……第2連結軸)
119、129……仮想リンク
120……中間リンク板
121……中節
122……近位指節間関節
123……末側中継リンク
125……末側中間リンク
(126……第3連結軸)
(127……第4連結軸)
131……末節
132……遠位指節間関節
139……指先
L1、L2……線分
W1、W2、W3、W4……ワーク

221、221A、221B……直動装置(セルフロック機構無)
222、222A、222B……ねじ軸[例:ボールねじ]
223、223A、223B……ボールねじナット
224、224A、224B……リニアガイド
1...Robot hand 1C...Control unit 1M...Memory 2, 2A, 2B, 2C...Finger 5...Base frame 11...Actuator 11E...Encoder 11T...Transmission device 21, 21A, 21B...Self Transmission device with lock mechanism 22, 22A, 22B...screw shaft [example: trapezoidal screw]
23, 23A, 23B...Screw nut 24, 24A, 24B...Linear guide 25, 25A, 25B, 25C...Transmission device with self-locking mechanism 26, 26A, 26B, 26C...Cylindrical worm 27, 27A, 27B, 27C... Worm wheel 31... Transmission shaft 31P... Drive pulley 32... Transmission belt 33P... Driven pulleys 31G, 34G... Drive gears 33G, 36G... Driven gears 41, 71... Differential devices 42, 72 ... Differential cases 46, 47 ... Torsion springs 51, 61, 81, 91 ... Side shaft 51P ... Drive pulley 52 ... Transmission belt 53P ... Driven pulleys 53rh, 63rh ... Reading head 61P ... Drive pulley 62 ...Transmission belt 63P ... Driven pulleys 81G, 91G ... Drive gears 83G, 93G ... Driven gear 92 ... Shaft 92G ... Intermediate gear

103... Proximal four-bar link mechanism 104... Distal four-bar link mechanism 105... Palm 106... Palm surface 106V... Virtual vertical plane 109... Wrist 110... Actuator 110E... Encoder 110T... Transmission device 111... Proximal joints 111rh, 121rh... Reading heads 111rm, 121rm... Reading magnets 111t1, 121t1, 121t2, 131t2... Abutment surface 112... Metacarpophalangeal joint 113... Base relay link 114... Drive link 114rh...reading head 114rm...reading magnet 115...base intermediate link
(116...first connection shaft)
(117...second connection shaft)
119, 129... Virtual link 120... Intermediate link plate 121... Middle joint 122... Proximal interphalangeal joint 123... Distal relay link 125... Distal intermediate link
(126...Third connection shaft)
(127...4th connection shaft)
131... Distal joint 132... Distal interphalangeal joint 139... Fingertips L1, L2... Line segments W1, W2, W3, W4... Work

221, 221A, 221B...Linear motion device (no self-locking mechanism)
222, 222A, 222B...screw shaft [example: ball screw]
223, 223A, 223B...Ball screw nut 224, 224A, 224B...Linear guide

Claims (3)

3本の指を有し、1つのアクチュエータの駆動力を伝達することにより物品を把持させる、ロボットハンドの指の駆動機構であって、
前記アクチュエータと各指それぞれとを接続する駆動力伝達装置を有し、
3本の前記指は、
前記ロボットハンドの本体における掌面の一端側の中央に配置された第1指と、前記掌面の他端側に間隔を開けて配置された第2指と第3指により構成され、
前記駆動力伝達装置は、
前記アクチュエータの駆動力が伝達される駆動側ケースと、前記駆動側ケースの一端側に設けられ、前記第1指に駆動力を伝達する第1指側シャフトと、前記駆動側ケースの他端側に設けられたサイドシャフトとを含む第1差動装置と、
前記サイドシャフトに伝達された駆動力が伝達される従動側ケースと、前記従動側ケースの一端側に設けられ、前記第2指に駆動力を伝達する第2指側シャフトと、前記従動側ケースの他端側に設けられ、前記第3指に駆動力を伝達する第3指側シャフトとを含む第2差動装置と、を有する駆動機構。
A finger drive mechanism of a robot hand that has three fingers and grips an article by transmitting the driving force of one actuator,
a driving force transmission device connecting the actuator and each finger,
The three fingers are
The robot hand is composed of a first finger placed in the center on one end side of the palm surface of the main body of the robot hand, and a second finger and a third finger placed at a distance from each other on the other end side of the palm surface,
The driving force transmission device includes:
a drive-side case to which the driving force of the actuator is transmitted; a first finger-side shaft provided at one end of the drive-side case and transmitting the driving force to the first finger; and the other end of the drive-side case. a first differential device including a side shaft provided in the
a driven side case to which the driving force transmitted to the side shaft is transmitted; a second finger side shaft provided on one end side of the driven side case and configured to transmit the driving force to the second finger; and the driven side case. A drive mechanism comprising: a second differential device including a third finger side shaft provided on the other end side and transmitting driving force to the third finger.
3本の指を有し、1つのアクチュエータの駆動力を伝達することにより物品を把持させる、ロボットハンドの指の駆動機構であって、
前記アクチュエータから伝達される駆動力を振り分ける差動装置を含み、前記アクチュエータと各指それぞれとを接続する駆動力伝達装置を有し、
3本の前記指は、
前記ロボットハンドの本体における掌面の一端側中央に配置された第1指と、前記掌面の他端側に間隔を開けて配置された第2指と第3指により構成され、
前記差動装置は、
前記アクチュエータの駆動力が伝達されるケースと、
前記ケースの一端側に設けられ、前記第2指に駆動力を伝達する第2指側シャフトと、
前記ケースの他端側に設けられ、前記第3指に駆動力を伝達する第3指側シャフトと、
一端が前記ケースに固定され、他端が前記第2指側シャフトに固定された第1捻りバネと、
一端が前記ケースに固定され、他端が前記第3指側シャフトに固定された第2捻りバネと、を有する駆動機構。
A finger drive mechanism of a robot hand that has three fingers and grips an article by transmitting the driving force of one actuator,
A driving force transmission device including a differential device that distributes the driving force transmitted from the actuator, and a driving force transmission device connecting the actuator and each finger,
The three fingers are
The robot hand is composed of a first finger placed at the center of one end side of the palm surface of the main body of the robot hand, and a second finger and a third finger placed apart from each other on the other end side of the palm surface,
The differential device is
a case to which the driving force of the actuator is transmitted;
a second finger-side shaft provided at one end of the case and transmitting driving force to the second finger;
a third finger side shaft provided on the other end side of the case and transmitting driving force to the third finger;
a first torsion spring having one end fixed to the case and the other end fixed to the second finger-side shaft;
A drive mechanism including a second torsion spring having one end fixed to the case and the other end fixed to the third finger side shaft.
請求項1に記載の駆動機構と、
3本の前記指それぞれに対応づけられ、各指における複数の関節の関節角を検出する3つの関節角センサと、
前記アクチュエータの出力軸の回転角に対応する入力回転角を検出するモータ軸センサと、
3つの前記関節角センサと、前記モータ軸センサと、各部の寸法情報(幾何学的関係)と、前記駆動力伝達装置の減速比に基づいて、前記駆動機構が正常に稼働しているか否かを判定する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記モータ軸センサによる検出値、及び前記第1指に対応づけられた前記関節角センサによる検出値を用い、前記駆動側ケースの回転角と前記第1指側シャフトの回転角とから得られる前記サイドシャフトの回転角に基づいて、前記従動側ケースの回転角を示す第1回転角データを求め、
前記第2指に対応づけられた前記関節角センサによる検出値から得られる前記第2指側シャフトの回転角と、前記第3指に対応づけられた前記関節角センサによる検出値から得られる前記第3指側シャフトの回転角とを用いて、前記従動側ケースの回転角を示す第2回転角データを求め、
前記第1回転角データと前記第2回転角データに基づいて、前記駆動機構が正常に稼働しているか否かを判定するものである、ロボットハンド。

The drive mechanism according to claim 1;
three joint angle sensors that are associated with each of the three fingers and detect joint angles of a plurality of joints in each finger;
a motor shaft sensor that detects an input rotation angle corresponding to the rotation angle of the output shaft of the actuator;
Whether or not the drive mechanism is operating normally based on the three joint angle sensors, the motor shaft sensor, dimensional information (geometric relationships) of each part, and the reduction ratio of the drive force transmission device. a control unit that determines the
The control unit includes:
Using the detection value by the motor shaft sensor and the detection value by the joint angle sensor associated with the first finger, the rotation angle of the drive-side case and the rotation angle of the first finger-side shaft is used. Determining first rotation angle data indicating the rotation angle of the driven side case based on the rotation angle of the side shaft,
the rotation angle of the second finger-side shaft obtained from the detection value by the joint angle sensor associated with the second finger; and the rotation angle obtained from the detection value by the joint angle sensor associated with the third finger. Using the rotation angle of the third finger side shaft, obtain second rotation angle data indicating the rotation angle of the driven side case,
The robot hand is configured to determine whether or not the drive mechanism is operating normally based on the first rotation angle data and the second rotation angle data.

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