JP4892257B2

JP4892257B2 - 把持装置

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Publication number: JP4892257B2
Application number: JP2006066003A
Authority: JP
Inventors: 雄大多々良; 重樹菅野; 聡石井; 浩康岩田
Original assignee: Waseda University; Toyota Motor Corp
Current assignee: Waseda University; Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: JP2007237364A

Description

本発明は、物体を把持する把持装置に関する。より詳細には、ロボットハンド、義手などに好適に採用できる把持装置に関する。

一般にロボットハンドや義手には、物体を把持（或いは挟持）する把持装置が組込まれている。ロボットに関する技術は近年にあって飛躍的に進歩しており、把持装置についても多くの研究がなされている。把持装置は、コップ、ボールなどの把持対象となる種々の物体（以下、把持対象物と称する）を人間が把持するのと同様に把持できることが望ましい。人間の指は複数の関節で形成されており柔軟性を備えているので、例えば把持しようとする把持対象物が複雑な形状であったり、把持対象物を把持する箇所や把持を行う位置が適切でなかったりする場合であっても指先姿勢や把持力を適度に調節して把持することができる。ところが、従来の一般的な把持装置では把持対象物に接触する部分（指に相当する部分）が樹脂や金属などの硬質材で形成されていたので、把持力の調整が不適切である場合には把持対象物が破損したり、把持動作を行う位置が不正確である場合には把持対象物を安定に把持できなかったり、把持・操りの中途に失敗する等の問題が発生していた。

上記に対して、例えば特許文献１は把持フィンガーにバネ（弾性体）を介在させて把持対象物を把持するようにした把持装置を開示する。この把持装置は指本体部分と指先部分との間にバネを備えているので、把持対象物の硬さに多少のバラツキがあっても確実に把持できる。また、特許文献２は、関節を備えた把持フィンガーの指先部分を出没させるようにバネを配置した把持装置を開示する。この把持装置は、把持対象物と接触したときに指先部分が弾性的に受動して必要以上の把持力を発生させないように把持を行うので、把持対象物を確実に把持できる。

実開昭４８−８２６６６号公報実開昭６４−３８２８０号公報

上記両特許文献で開示する把持装置は指に相当する部分にバネが配置されているので、バネを備えていない従前の把持装置と比較した場合には、種々の把持対象物を的確に把持できる。このように指部分にバネを配置した構造を採用すれば、柔軟性が付与されるので把持対象物を確実に把持できるようになる。しかしながら、組付けされたバネのストローク（バネ変位量）は一定であるので、把持対象物によっては好ましくない把持形態となる場合がある。この点について具体的に説明する。例えば、相対的にストロークが大きなバネを採用していると、把持対象物を把持する際の指部分の受動可能範囲が広くなる。このような把持装置で、大きく、重い把持対象物を把持しようとすると、指先が反り返ってしまい適切に把持できないことになる。また、これとは逆にストロークが小さなバネを採用していると、把持対象物を把持する際の指部分の受動可能範囲が狭くなる。このような把持装置で、小さく、破損し易い把持対象物を把持しようとすると、指先が硬くために把持対象物を正確に把持できない、或いは把持対象物を破損させてしまうことになる。これでは指部分にバネを配置したメリットが失われてしまう。なお、ここでの受動可能範囲とは、把持対象物を把持したときに反力を受けた指部分が逆向きに変位可能な範囲である。

ところで、人間の手による把持動作を詳細に検討すると、把持対象物を把持しようとするとき（或いは、把持対象物を掴もうとするとき）の状態には２形態がある。指の関節を伸ばして把持対象物を把持する状態と、手の平及び指の関節を適度に湾曲させて（曲げて）把持対象物を握るように把持する状態とがある。頑丈で、大きな把持対象物を把持するときには、伝わる把持力が大きくても破損することがないので、指の関節を伸ばし指先が逆向きに反る範囲（前述した受動範囲）を小さくして強く把持する。これに対して、壊れやすく小さな把持対象物を把持するときには、手の平及び指の関節を湾曲させて指先が逆向きに反る範囲を大きくして（即ち、柔軟性を持って）把持対象物を握るように把持する。人間が把持動作を行うときは、把持対象物に応じて適切な把持形態を実行していると言える。把持装置で把持する種々の把持対象物は、人間が使用する物体であるから、人間の手と同様に把持動作を行える把持装置を設計することが望ましいことになる。

上記のように人間の手は指の湾曲に応じて受動範囲が変化するので、把持する把持対象物を的確に把持することができる。しかし、このような見地に基づいて設計された把持装置は現時点においては存在していない。すなわち、従来にあっては特許文献１及び特許文献２で開示されている把持装置のように、指部分にバネを配置して柔軟性を付与するというアイデアはあった。しかし、指部分の湾曲度合いに応じて柔軟性を変更させること、すなわち、指部分の角度に関連付けして上記受動可能範囲を変化させるという発想には到っていない。また、仮にこのような機能を備えた把持装置を実現しようとすると、装置が大型化及び複雑化してしまうという問題もある。

したがって、本発明の目的は、把持対象物をより確実に把持できる把持装置を提供することである。

上記目的は、基端側を軸として回動可能に固定され、把持対象物を把持可能な出力節と、一端部側が前記出力節の基端側と接続し、前記出力節を回動可能に固定する原動節と、一端部側が前記原動節が接続した側と反対側の前記出力節の基端側と接続し、前記出力節を回動可能に固定する連動節と、前記出力節と前記連動節との接続部分に設けられ、前記連動節に対して前記出力節が把持対象物側に回動するよう付勢する弾性体と、前記連動節に対する前記出力節の把持対象物側への回動が可能な範囲を規制する範囲規制機構と、前記出力節と前記原動節との接続部分に設けられ、前記出力節が把持対象物を把持したときの反力で前記原動節に対して前記出力節が把持対象物の反対側に回動する角度である受動角が受動変位することが可能な範囲を規制する受動範囲規制機構と、を備え、前記出力節の基端側を軸として前記原動節と前記連動節とのなす角度を変更することで、前記原動節に対して前記出力節が把持対象物側に屈折する角度である関節角を任意に変更し、前記受動範囲規制機構は、前記原動節側に設けられた円弧状の突起部と、前記出力節側に設けられ、前記出力節の回動に伴って前記突起部の把持対象物側の端部と当接可能な第１壁面、および前記突起部の他端部と当接可能な第２壁面と、を有し、前記関節角がゼロのときに前記突起部の把持対象物側の端部と第１壁面との間隔が前記突起部の他端部と第２壁面との間隔よりも大きくなるように前記突起部、前記第１壁面および前記第２壁面を設けることで、前記関節角が大きくなるほど前記受動角が受動変位することが可能な範囲が拡大する把持装置により達成できる。

本発明によると、出力節と原動節とが成す関節角に応じて、出力節の受動可能範囲を変更することができるので、形状、大きさ、重量等が異なる種々の把持対象物に応じた把持動作を行うことができる。よって、種類の異なる把持対象物でも確実に把持できる把持装置を提供できる。

また、一端部側が前記連動節の他端部側と接続し、前記連動節を回動可能に固定する従動節と、一端部側が前記原動節の他端部側と接続し、かつ、他端部側が前記従動節の他端部側と接続し、前記原動節および前記従動節を回動可能に連結する固定節と、を有し、前記固定節に対して前記原動節を把持対象物側に稼動させる角度である稼動角を変化させることで、前記出力節の基端側を軸として前記原動節と前記連動節とのなす角度を変更して前記関節角を任意に変更するリンク機構を備える構造として実現してもよい。

この場合には上記受動可能範囲が関節角、或いは稼動角及び関節角に連動して大きくなる。この状態は原動節に対して出力節が折れ曲がった姿勢となるので、出力節の柔軟性を増して把持対象物を把持できる。

本発明によれば、把持対象物をより確実に把持できる把持装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態に係る把持装置について説明する。把持装置は把持対象物を把持するものであるから、少なくとも把持対象物を両側から把持（或いは挟持）する構造を備えている。ただし、ここでは発明の特徴的部分の理解を容易とするため、まず実施例に係る把持装置の要部構造を取出して説明する。図１は把持装置の要部構造１Ａを示した図であり、（Ａ）は要部構造１Ａを前方側から示した外観斜視図、（Ｂ）は同構造１Ａを後方側から示した外観斜視図である。また、図２は要部構造１Ａの分解斜視図である。なお、以下の説明において必要な場合は、Ａ矢視方向へ見た面を表面、Ｂ矢視方向へ見た面を裏面と称する。

把持装置の要部構造１Ａは、４個の節１０、２０、３０、４０を組合せた４節リンク機構と、この４節リンク機構によって駆動される出力節５０とを含んでいる。４節リンク機構は、第１節となる固定節１０、第２節となる原動節２０、第３節となる従動節３０及び第４となる連動節４０を含んでいる。これらの節は、互いに長短差や厚み差があるが大略において棒状体であり、それぞれの両端部には嵌合穴が形成されている。これらの嵌合穴にシャフト等を挿入することで４個の節が直接的、間接的に接続されている。なお、各節１０〜４０に形成した嵌合穴は、図２で示すように、１０Ｈａ，１０Ｈｂ、２０Ｈａ，２０Ｈｂ、３０Ｈａ，３０Ｈｂ、４０Ｈａ，４０Ｈｂの符号で示す。

ここで固定節１０は基準となるリンクであり、図示しない把持装置本体などの定位置にセットされている。すなわち、この固定節１０を基部として他の３個の節２０〜４０が揺動する。固定節１０の嵌合穴１０Ｈａと原動節２０の嵌合穴２０Ｈａには第１シャフト２が嵌め込まれている。固定節１０の反対側の嵌合穴１０Ｈｂと従動節３０の嵌合穴３０Ｈａには第２シャフト３が嵌め込まれている。また、従動節３０の反対側の嵌合穴３０Ｈｂと連動節４０の嵌合穴４０Ｈａには第３シャフト４が嵌め込まれている。

そして、原動節２０の反対側の嵌合穴２０Ｈｂと連動節４０の反対側の嵌合穴４０Ｈｂとは、出力節５０を介して接続されている。ここで出力節５０は表裏面のそれぞれに突起部５０Ｐａ，５０Ｐｂを備えており、これらがシャフトとして機能して嵌合穴２０Ｈｂと嵌合穴４０Ｈｂとに嵌め込まれている。連動節４０と出力節５０との間には、弾性体としてコイルバネ５が介挿されている。コイルバネ５の端部は、連動節４０に設けた突起係止部４５と出力節５０に設けた突起係止部５５に係止されおり（図１（Ｂ）参照）、連動節４０に対して出力節５０が反時計方向に付勢されている。

各節１０、２０、３０、４０及び５０は、以上で説明したように組付けられている。ここで原動節２０にはステップモータなどのアクチュエータによる回転力が作用している。例えば図１（Ｂ）で示すようにステップモータＭの駆動軸が第１シャフト２と同軸に設定されている。この第１シャフト２は原動節２０の嵌合穴２０Ｈａと固着しているが、固定節１０の嵌合穴１０Ｈａには所定の遊び（空間）をもって嵌合されている。よって、ステップモータＭを回動させると、第１シャフト２を中心に原動節２０を揺動（稼動）させることができる。これに伴って、他の節３０〜５０が所定の揺動動作を行うことができる。

上記図１及び図２で示した構造では、原動節２０と出力節５０とが把持対象物を把持する指部分に相当している。特に、出力節５０が指先部分に相当している。原動節２０は、出力節５０との接続部分に第１関節６、固定節１０との接続部分に第２関節７を有した構造となっている。第１関節６は出力節５０と連動節４０との間に配置したコイルバネ５の付勢力に基づいて、把持力を発生させている。その一方で、出力節５０が把持対象物を把持したときに受ける外力（反力Ｆ）を受けると反対側に変位する（出力節５０が反対側に反る）ように形成されている。すなわち、第１関節６は把持対象物を把持するときに受動して把持力を弾性的に伝達する弾性受動関節となっている。また、第２関節７は原動節２０を稼動させる稼動関節となっている。

そして、出力節５０の受動可能範囲（変位できる範囲）は原動節２０と出力節５０とが成す角（以下、関節角と称する）に応じて、変更するように形成されている。より具体的には、人間の指の場合と同様に、把持対象物を把持するときに出力節５０が原動節２０に対して屈折させる関節角が大きくなる程、受動可能範囲が拡大するように設計されている。

ところで、前述したように受動可能範囲は把持対象物から受けた出力節５０が反対側に変位する範囲であるが、出力節５０は第１関節６を中心に回動するので受動可能範囲も角度により規定できる。出力節５０が把持対象物から反力Ｆを受け、この反力がコイルバネ５の付勢力より大きいと反対側へ反る（回動する）ことになる。この反りより発生する傾きを受動角と称する。この受動角が受動可能範囲に相当することになる。よって、関節角が大きくなる程、受動角の角度が拡大するように前記の各節１０、２０、３０、４０及び５０が組付けられている。

また、原動節２０が固定節１０に対して稼動したとき（この実施例では反時計方向へ回転したとき）、すなわち原動節２０の稼動角が大きくなるのと連動して関節角も大きくなるようにリンクが組上げられている。このように、図１及び図２に示す把持装置の構造は、固定節１０に対する稼動角が拡大すると関節角も拡大して指先部分を湾曲させたのと同様の形態を実現できるように設計されている。

以下さらに、原動節２０の稼動に伴って出力節１０の受動可能範囲を変更させるように形成した構造を、各節の動作と交えながら説明する。図３は、原動節２０の移動位置に対して出力節５０の受動可能範囲が変化する様子まとめて示した図である。

図３で、（Ｉ）は原動節２０及び出力節５０が垂直に立ち上がった状態であり、出力節５０は原動節２０に対してほぼ直線状態となっている（Ｉ）で示す状態は、原動節２０が稼動される前の初期位置にある状態である。この初期状態を基準にして、原動節２０の稼動角α、原動節２０に対する出力節５０の関節角β及び出力節５０の受動角γを規定する。稼動角αは垂直線Ｖに対して反時計方向へ回動した原動節２０が成す角である。関節角βは、原動節２０の長手方向Ｌに対して出力節５０が成す角である。そして、受動角γは、反力Ｆを作用させたときに出力節５０が時計方向へ回動する角度である。

図３で（II）は原動節２０が稼動され反時計方向へ約９０度、移動した後の状態を示しているまた、図３の(III)は、（Ｉ）に示す初期状態のときの受動角ｍγ、(IV)は（III）に示す状態に稼動されたときの受動角Ｍγを示している。この受動角を生じさせる力は把持対象物を把持したときに出力軸５０が受ける反力Ｆであり、受動角ｍγ、Ｍγは受動可能範囲に相当することになる。

図３で示す(III)の状態は、稼動角αの増加に応じて関節角βも大きくなっている。この状態は、人間の指が壊れやすく小さな把持対象物を把持するときの形態に対応している。(III)の状態は、出力軸５０の受動角が原動節２０を稼動する前の小さなｍγに対して、稼動後では大きなＭγとなっているので指先部分に相当する出力節５０に十分な柔軟性を備えて把持対象物をソフトに保持できる。

原動節２０が稼動されて稼動角αが変化したときに、関節角βも角度を大きくするという連動の動作する構成は、前述した各節１０、２０、３０、４０の接続関係、及び節４０と節５０に介挿したコイルバネ５によって実現されている。さらに、図４及び図５を参照して関節角βが大きくなるほど受動角も拡大する構造について説明する。

弾性受動関節となる第１関節６は、出力節５０を原動節２０と連動節４０で両側から挟持した状態で形成されている。図４の各図は、第１関節６を形成する各節の対向面を拡大して示した図である。図４（Ａ）は原動節２０の端部の裏面、同（Ｂ）は出力節５０の端部の表面を示している。なお、前述したように図２でＡ矢視方向へ見た面が表面、Ｂ矢視方向へ見た面が裏面である。図４（Ａ）、（Ｂ）で示す両者が互いに対向し、出力節５０の突起部５０Ｐａが原動節２０の嵌合穴２０Ｈｂに嵌合される。

ここで、原動節２０には嵌合穴２０Ｈｂより外側にストッパとして機能する円弧状の突起部２１が形成されている。一方、出力節５０の対向面は段状に形成されており、突起部５０Ｐａの両側にほぼ垂直な壁面５１ａ、５１ｂが形成されている。この両壁面５１ａ、５１ｂは、原動節２０の突起部２１の両端部２１ａ、２１ｂに当接させるように形成したものである。原動節２０と出力節５０は互いに回動するので、壁面５１ａ、５１ｂ間での突起部２１の位置は変化する。原動節２０側の突起部２１の端部２１ｂと、出力節５０側の壁面５１ｂの間隔が、前述した受動角を規定している。この点については、後に図５を参照して詳細に説明する。

図４（Ｃ）は連動節４０の端部の表面、同（Ｄ）は出力節５０の端部の裏面を示している。この両者も互いに対向し、出力節５０の突起部５０Ｐｂが連動節４０の嵌合穴４０Ｈｂに嵌合される。連動節４０には嵌合穴４０Ｈｂの略半分を含むようにして段部が形成されている。そして、嵌合穴４０Ｈｂを間にしてほぼ垂直な壁面４１ａ、４１ｂが形成されている。一方、出力節５０の対向面には突起部５２が形成されている。この突起部５２の両端５２ａ、５２ｂは、壁面４１ａ、４１ｂに当接させるように形成されている。連動節４０と出力節５０も互いに回動するので、壁面４１ａ、４１ｂ間での突起部５１の位置は変化する。図４（Ａ）、（Ｂ）で示すストッパ構造は受動角を規定するものである。図４（Ｃ）、（Ｄ）で示すストッパ構造はコイルバネが許容応力を超えないように保護するためのものである。この点についても後に図５を参照して詳細に説明する。

図５は、受動関節６のＣ−Ｃ断面、及びＤ−Ｄ断面での変化をまとめて示した図である。図５の上段はＣ−Ｃ断面を示しており、原動節２０の突起部２１と出力節５０に形成した壁面５１ａ、５１ｂとの位置関係で受動角γが変化する様子を示している。一方、下段は連動節４０に形成した連動節４０の壁面４１ａ、４１ｂと出力節５０に形成した突起部５２との位置変化の様子を示している。なお、図５の（Ｉ）〜（IV）は、図２で示している状態に対応している。また、図５では原動節２０の構造は突起部２１だけが図示される。

先ず、受動角γの変化について説明する。稼動前受動前（Ｉ）では反力Ｆが作用していないのでコイルバネ５の付勢力によって出力節５０は反時計方向で連動節４０に当接されている。（Ｉ）の下段に示すように出力節５０の突起部５２の端部５２ｂが、連動節４０の壁面４１ｂに当接して止められている。このときには、原動節２０の突起部２１の端部２１ｂと出力節５０の壁面５１ｂとの間には角度θ１による間隔がある。この角度θ１が受動角ｍγに対応する。

よって、反力Ｆを受動して変位した状態を示す（III）では、出力節５０が受動角ｍγ分だけ時計方向に反り返る（傾斜する）ことになる。なお、（Ｉ）の下段で示すように出力節５０の突起部５２は右側に十分に大きな可動角θ４が設定されているので、出力節５０が（Ｉ）から（III）に姿勢を変化させる際の障害になることはない。（III）下段の突起部５２の可動角θ５は、受動角ｍγに対応する。

（II）の状態は原動節２０が反時計方向へ稼動して、稼動角α及び関節角βが大きくなって出力節５０が下向きとなった状態である（図３（II）参照）。このときにも（III）の下段に示すように出力節５０の突起部５２の端部５２ｂが、連動節４０の壁面４１ｂに当接して止められている。ところが、原動節２０の突起部２１の端部２１ｂと出力節５０の壁面５１ｂとの間の角度が角度θ２に拡大している。この角度θ２が受動角Ｍγに対応する。このように受動角がｍγからＭγに拡大するのは、原動節２０が稼動したときに原動節２０の突起部２１と出力節５０の壁面５１ｂの相対位置が広がるように設計されているからである。よって、反力Ｆを受動して変位した状態を示す（IV）では、出力節５０が拡大された受動角Ｍγ分だけ時計方向に大きく反り返る（傾斜する）ことになる。なお、（II）の下段で示すように出力節５０の突起部５２は右側に十分に大きな可動角θ６が設定されているので、出力節５０が（II）から（IV）に姿勢を変化させる際の障害となることはない。（IV）下段の突起部５２の可動角θ７は、受動角Ｍγに対応している。

以上詳述したところから明らかなように、原動節２０が稼動して稼動角αが増加すると関節角βが増加する。関節角βが大きくなるとこれに応じて受動角γが拡大する。よって、原動節２０に対して出力節５０が直線状態にあるときより、折り曲がった状態の方が受動角γが大きくなる。なお、図５（III）下段に示す可動角θ６は、θ２よりθ３だけ小さく形成されている。よって、（IV）の稼動後受動後の状態を形成したときには出力節５０の突起部５２の端部５２ａが連動節４０の壁面４１ａに当接して受動角Ｍγを規定する。この受動角Ｍγはθ２よりθ３だけ小さな角度となっている。このように可動角θ６を小さめに設定しとおくことで許容応力を超えてコイルバネ５が変形しないよう保護している。

以上で説明した実施例は、発明の理解を容易とするため把持装置の要部構造１Ａの詳細な構成について説明している。前述したように把持対象物を把持する場合には少なくとも把持対象物を両側から挟む状態（或いは握る状態）を形成することが必要である。例えば図６に示すように、実施例で示した要部構造１Ａを左右対称に配置することで、実際に把持対象物Ｗを把持する把持装置１００を構成することができる。（Ａ）は関節角βがゼロであり出力節５０が原動節２０に対して曲がっていない状態で把持対象物Ｗを把持する様子を示している。（Ｂ）は関節角βが約９０度であり出力節５０が原動節２０に対して大きく屈折している状態で把持対象物Ｗを把持する様子を示している。

（Ａ）で示す把持形態は、相対的に重量があって大きめの把持対象物Ｗを把持するのに適している。この場合には受動角（受動可能範囲）を小さくし、出力節５０を把持対象物Ｗに広く接触させ、把持力を十分に把持対象物Ｗに伝達する把持を行う。これとは逆に（Ｂ）で示す把持形態は、相対的に把持し難く、壊れやすい把持対象物Ｗを把持するのに適している。この場合には受動角を大きく出力節５０を柔らかくして把持対象物Ｗを掴むように把持する。このように実施例の要部構造１Ａを備える把持装置１００は、確りした把持と繊細な把持とを使いかけて把持対象物を確実に把持できる。なお、図６は左右に要部構造１Ａを配置する構造例を示すが、このような形態に限るものではない。片側にのみ要部構造１Ａを配置して他方は単純な棒状の部材としてもよい。また、前述した実施例では説明の便宜から第１の節１０を位置が一定である固定節１０としたが、図６（Ｂ）に示すように第１の節１０を原動節２０の稼動時に対応させて駆動させれば、原動節２０の姿勢を一定に維持して図示のように関節角βを屈折させることができる。

さらに、図６（Ａ）で例示的に示すように把持対象物Ｗの形状を認識する画像認識装置１０１、原動節２０の位置確認センサ１０２、出力節５０の開度を検出する角度センサ１０３及びこれらを全体的に制御するマイクロコンピュータ１０４などを配置することで把持装置１００を作製することができる。図６（Ａ）で示している確りした把持と、（Ｂ）で示している指先を柔らかくした把持のどちらを実行するかは、例えばマイクロコンピュータ１０４に格納したプログラムに基づいて定めれるようにすればよい。その際、把持対象物Ｗを画像認識装置１０１で認識して、マイクロコンピュータ１０４が適した把持形態を判断するように設定すればよい。

図７及び図８は、要部構造１Ａの変形例について示している。上記実施例は４個の棒状リンク１０、２０、３０、４０を組んで、関節角に対応して出力節５０の受動角を拡大させる構造を示している。しかし、上記実施例の構造は一例であり、他に種々の構造で実現できる。図７は、ギアにより原動節２０を稼動させる第１変形例について示している。なお、上記実施例と同様の節には同じ符号を付している。

図７（Ａ）は原動節２０の稼動前、（Ｂ）は原動節２０の稼動後について示している。図７で示す構造１Ｂでは、第１のギア３１と第２のギア３２に互いに噛合している。第１のギア３１には固定節１０が固定され、第２のギアには連動節４０が固定されている。この構造１Ｂでは第１のギア３１と第２のギア３２とが、実施例の従動節３０の機能を果たしている。すなわち、図７で示している構造１Ｂは図１〜図３で示した実施例の要部構造１Ａと等価な構造となる。

図８は、プーリとプーリベルトにより原動節２０を稼動させる第２変形例について示している。図８（Ａ）は原動節２０の稼動前、（Ｂ）は原動節２０の稼動後について示している。図８で示す構造１Ｃの場合は、第１のプーリ３５と第２のプーリ３６とがタスキ掛けしたプーリベルト３７により接続されている。固定節１０に第１のプーリ３５が回動自在には固定され、第２のプーリ３６の軸が連動節４０の嵌合穴４０Ｈｂに嵌合され固定されている。この構造１Ｃでは第１のプーリ３５、第２のプーリ３６及びプーリベルト３７によって、実施例の従動節３０の機能が果されている。すなわち、図８で示す構造１Ｃは図１〜図３で示した実施例の要部構造１Ａと等価な構造となる。なお、プーリベルト３７に替えてワイヤを採用してもよい。

上記した実施例と特許請求の範囲との関係では、固定節１０が第３の節、原動節２０が第２の節、出力節５０が第１の節が対応する。また、特許請求の範囲の受動範囲規制機構は、その一形態が節１０，２０、３０、４０、５０及びコイルバネ５によって実現されている。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施例の把持装置の要部構造を示した図であり、（Ａ）は要部構造を前方側から示した外観斜視図、（Ｂ）は同構造を後方側から示した外観斜視図である。図１で示す要部構造の分解斜視図である。原動節の移動位置に対して出力節の受動可能範囲が変化する様子まとめて示した図である。各図は第１関節を形成する各節の対向面を拡大して示した図である。受動関節のＣ−Ｃ断面、及びＤ−Ｄ断面での変化をまとめて示した図である。要部構造を備えた把持装置の一例を示した図である。要部構造の第１の変形例について示した図である。要部構造の第２の変形例について示した図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ把持装置の要部構造
５コイルバネ
６第１関節（弾性受動関節）
７第２関節（稼動関節）
１０固定節（第３の節）
２０原動節（第２の節）
３０従動節
４０連動節
５０出力節（第１の節）
Ｗ把持対象物
Ｆ反力
α 稼動角
β 関節角
γ 受動角（受動可能範囲）

Claims

基端側を軸として回動可能に固定され、把持対象物を把持可能な出力節と、
一端部側が前記出力節の基端側と接続し、前記出力節を回動可能に固定する原動節と、
一端部側が前記原動節が接続した側と反対側の前記出力節の基端側と接続し、前記出力節を回動可能に固定する連動節と、
前記出力節と前記連動節との接続部分に設けられ、前記連動節に対して前記出力節が把持対象物側に回動するよう付勢する弾性体と、
前記連動節に対する前記出力節の把持対象物側への回動が可能な範囲を規制する範囲規制機構と、
前記出力節と前記原動節との接続部分に設けられ、前記出力節が把持対象物を把持したときの反力で前記原動節に対して前記出力節が把持対象物の反対側に回動する角度である受動角が受動変位することが可能な範囲を規制する受動範囲規制機構と、を備え、
前記出力節の基端側を軸として前記原動節と前記連動節とのなす角度を変更することで、前記原動節に対して前記出力節が把持対象物側に屈折する角度である関節角を任意に変更し、
前記受動範囲規制機構は、前記原動節側に設けられた円弧状の突起部と、前記出力節側に設けられ、前記出力節の回動に伴って前記突起部の把持対象物側の端部と当接可能な第１壁面、および前記突起部の他端部と当接可能な第２壁面と、を有し、前記関節角がゼロのときに前記突起部の把持対象物側の端部と第１壁面との間隔が前記突起部の他端部と第２壁面との間隔よりも大きくなるように前記突起部、前記第１壁面および前記第２壁面を設けることで、前記関節角が大きくなるほど前記受動角が受動変位することが可能な範囲が拡大することを特徴とする把持装置。
一端部側が前記連動節の他端部側と接続し、前記連動節を回動可能に固定する従動節と、
一端部側が前記原動節の他端部側と接続し、かつ、他端部側が前記従動節の他端部側と接続し、前記原動節および前記従動節を回動可能に連結する固定節と、を有し、
前記固定節に対して前記原動節を把持対象物側に稼動させる角度である稼動角を変化させることで、前記出力節の基端側を軸として前記原動節と前記連動節とのなす角度を変更して前記関節角を任意に変更するリンク機構を備えることを特徴とする請求項１記載の把持装置。