JP6108529B2 - ロボットハンド及びロボット装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットハンド及びロボット装置に関する。

従来、産業用ロボットアーム等の先端に取り付けて、物体を把持又は開放することで所定の作業を行うロボットハンドに関わり、より詳しくは、工具を把持して部品の組み付け等の作業を行う一方で、微小な部品を把持して精度良く配置する多機能なロボットハンドが知られている。例えば、複数の指部と、当該指部を着脱可能な支持部（掌部）とを予め個別にモジュール化しておき、把持動作に必要な場合に応じて指部を支持部に連結させる構成が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２２２９７１号公報

しかしながら、上記の技術では、指部が支持部（掌部）から分離された状態から組み立てる必要があるため、組み立て作業に相当のスキルと作業時間が必要である。

以上のような事情に鑑み、本発明は、組み立てる際の能力的負担を低減し、作業時間が大幅に短縮可能なロボットハンド用の把持部材、ロボットハンド、ロボットハンド用の把持部材の製造方法及びロボット装置を提供することを目的とする。

本発明に係るロボットハンド用の把持部材は、所定方向に屈曲可能な屈曲部を有する複数の指部、及び、前記指部と一体に設けられ曲げることが可能な曲げ可能部分を有し前記複数の指部を支持する支持部、を有する把持部材と、前記把持部材を着脱可能に保持する保持部を有し、前記指部を駆動する駆動部とを備え、前記屈曲部は、第一屈曲部と、前記第一屈曲部とは厚さの異なる第二屈曲部と、を含み、前記曲げ可能部分は、ヒンジ部により構成されており、前記支持部は、前記ヒンジ部において曲げられた状態で、該支持部の両端部にそれぞれ設けられた第一部分と第二部分とを互いに係合させることで、前記両端部が固定されている。

本発明によれば、所定方向に屈曲可能な屈曲部を有する指部と支持部とが一体に設けられているため、組み立ての際には指部を支持部に取り付ける作業を行わなくても済む。また、支持部には曲げ可能部分が設けられており、作業者は組み立ての際に当該曲げ可能部分を曲げるだけの作業を行えばよい。これにより、組み立てる際の能力的負担を低減し、作業時間が大幅に短縮される。

上記のロボットハンド用の把持部材において、前記指部は、複数設けられていることが好ましい。
本発明によれば、指部が複数設けられているため、多様な形状の対象物を把持することが可能となる。

上記のロボットハンド用の把持部材は、前記曲げ可能部分は、前記支持部のうち隣り合う前記指部の間に設けられていることが好ましい。
本発明によれば、曲げ可能部分が支持部のうち隣り合う指部の間に設けられているため、曲げ可能部分において支持部を曲げることにより指部同士を対向させることができる。

上記のロボットハンド用の把持部材において、前記曲げ可能部分は、溝部を有することが好ましい。
本発明によれば、曲げ可能部分が溝部を有するため、支持部を曲げやすくすることができる。

上記のロボットハンド用の把持部材において、前記曲げ可能部分は、開口部を有することが好ましい。
本発明によれば、曲げ可能部分が開口部を有するため、支持部を曲げやすくすることができる。

上記のロボットハンド用の把持部材において、前記支持部は、前記曲げ可能部分において曲げられた状態で互いに係合される第一部分及び第二部分を有することが好ましい。
本発明によれば、支持部が曲げ可能部分において曲げられた状態で第一部分と第二部分とが係合されるため、支持部を曲げた状態が維持されることになる。

上記のロボットハンド用の把持部材において、前記指部は、３本設けられており、３本の前記指部は、前記支持部の前記第一部分及び前記第二部分が係合された状態で所定の位置関係となるように設けられていることが好ましい。
本発明によれば、指部が３本設けられており、支持部の第一部分及び第二部分が係合された状態で３本の指部が所定の位置関係となるように設けられているため、第一部分と第二部分とを係合させるだけで３本の指部の位置を合わせることができる。

上記のロボットハンド用の把持部材において、前記指部は、前記屈曲部に対して先端側の先端部と、前記屈曲部に対して基端側の基端部と、前記先端部に接続され、前記基端部を貫通して前記支持部側に配置された線状部材とを有することが好ましい。
本発明によれば、指部が屈曲部に対して先端側の先端部と、屈曲部に対して基端側の基端部と、先端部に接続され基端部を貫通して支持部側に配置された線状部材とを有するため、線状部材を先端側から基端側へ引くことにより、指部の屈曲動作を行うことが可能となる。

本発明に係るロボットハンドは、所定方向に屈曲可能な屈曲部を有する指部、及び、前記指部と一体に設けられ曲げることが可能な曲げ可能部分を有し前記指部を支持する支持部、を有する把持部材と、前記把持部材を着脱可能に保持する保持部を有し、前記指部を駆動する駆動部とを備える。

本発明によれば、一体に設けられた指部と支持部とを有する把持部材を保持部に対して着脱させることで、把持部材と駆動部とを接続させることができるため、組み立て時の作業時間が大幅に短縮される。また、把持部材を容易に交換することができるため、把持部材の用途が広がることになる。

上記のロボットハンドにおいて、前記指部は、複数設けられており、複数の前記指部は、それぞれ、前記屈曲部に対して先端側の先端部と、前記屈曲部に対して基端側の基端部と、前記先端部に接続され前記基端部を貫通して前記支持部側に配置された線状部材とを有し、前記駆動部は、それぞれの前記線状部材のうち前記支持部側に配置された側の端部が接続される駆動源を有することが好ましい。
本発明によれば、指部が複数設けられており、複数の前記指部がそれぞれ屈曲部に対して先端側の先端部と、屈曲部に対して基端側の基端部と、先端部に接続され基端部を貫通して支持部側に配置された線状部材とを有し、駆動部がそれぞれの線状部材のうち支持部側に配置された側の端部が接続される駆動源を有するため、複数の指部を屈曲させることができる。なお、複数の指部の屈曲動作のタイミングを合わせることにより、複数の指部の屈曲動作を同期させることも可能である。

本発明に係るロボットハンド用の把持部材の製造方法は、所定方向に屈曲可能な屈曲部を有する指部と、曲げることが可能な曲げ可能部分を有し、前記指部を支持する支持部とを備えるロボットハンド用の把持部材の製造方法であって、前記指部と前記支持部とが一体となるように当該指部及び当該支持部を形成する一体形成工程を含む。

本発明によれば、指部と支持部とを一体化する工程を含むため、指部と支持部とが一体に設けられた構成の把持部材を製造することができる。これにより、把持部材を組み立てる際に指部を支持部に取り付ける作業を行わなくても済むため、作業時間が大幅に短縮される。

上記のロボットハンド用の把持部材の製造方法において、前記一体形成工程は、前記指部と前記支持部とを一体として成型することを含むことが好ましい。
本発明によれば、指部と支持部とを一体として成型することとしたので、指部と支持部とが一体に設けられた把持部材を一工程で形成することができる。これにより、把持部材を効率的に製造することができる。

上記のロボットハンド用の把持部材の製造方法において、前記一体形成工程は、予め形成された前記指部及び前記支持部を所定位置に配置することと、配置された前記指部及び前記支持部を成型によって一体とすることとを含むことが好ましい。
本発明によれば、別途形成された指部及び支持部を成型によって連結することで一体化するため、成型によって形成する部分が少なくて済む。これにより、成型時の不良品の発生を抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。

上記のロボットハンド用の把持部材の製造方法において、前記一体形成工程は、予め形成された前記指部及び前記支持部を接着によって一体とすることを含むことが好ましい。
本発明によれば、指部及び支持部を接着によって一体とするため、容易に一体化させることができる。

本発明に係るロボット装置は、所定方向に屈曲可能な屈曲部を有する指部、及び、前記指部と一体に設けられ曲げることが可能な曲げ可能部分を有し前記指部を支持する支持部、を有する把持部材と、前記把持部材を着脱可能に保持する保持部を有し前記指部を駆動する駆動部とを備えるロボットハンドと、前記ロボットハンドを制御する制御部とを備える。

本発明によれば、組み立てる際の能力的負担を低減し、作業時間の短縮化を図ることが可能なロボット装置を提供することができる。

実施形態に係るロボットハンド用把持部材の全体構成を示す斜視図。 実施形態に係る把持部材の全体構成を示す展開図。 実施形態に係る把持部材の指部の構成を示す断面図。 実施形態に係る把持部材の組み立ての様子を示す図。 実施形態に係る把持部材の他の構成を示す展開図。 実施形態に係る把持部材の他の構成を示す展開図。 実施形態に係る把持部材の他の構成を示す展開図。 実施形態に係る把持部材の他の構成を示す展開図。 実施形態に係る把持部材の他の構成を示す展開図及び斜視図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係る把持部材の製造過程を示す平面図。 実施形態に係るロボットハンドの全体構成を示す斜視図。 実施形態に係るロボット装置の全体構成を示す斜視図。 実施形態に係るロボット装置の全体構成を示す斜視図。 変形例に係るロボット装置の全体構成を示す斜視図。 変形例に係る指部の動作を示す図。 変形例に係る指部の動作を示す図。 変形例に係る指部の動作を示す図。 変形例に係る把持部材の構成を示す展開図。 変形例に係る把持部材の構成を示す展開図。 実施形態に係る指部の解析モデルを示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
［把持部材］
図１は、本実施形態に係るロボットハンド用の把持部材１００の構成を示す斜視図である。図１に示す把持部材１００は、例えば工具や部品などの対象物を把持する産業用ロボットの把持部分として用いられる。なお、把持部材１００は、産業用ロボットに限られず、他の用途（宇宙関連、医薬関連、食品関連、遊具など）に用いられてもよい。

把持部材１００は、複数例えば３つの指部１０（第一指部１０Ａ、第二指部１０Ｂ、第三指部１０Ｃ）と、当該指部１０を支持する支持部２０と、指部１０及び支持部２０に接続されたワイヤー部材３０とを備えている。

３つの指部１０は、それぞれ中心軸ＡＸを中心とした円周上に並んで配置されている。３つの指部１０は、配列方向（中心軸ＡＸを中心とした円周方向）に等間隔で配置されている。したがって、３つの指部１０は、中心軸ＡＸを中心として円周方向に１２０°ずつおいて配置されている。指部１０は、例えば全体がゴム等の弾性変形可能な樹脂材料を用いて形成されている。

各指部１０は、先端部１１、第一屈曲部１２、中節部１３及び第二屈曲部１４を有している。指部１０の先端側に先端部１１が配置されており、指部１０の基端側（支持部２０側）には中節部１３及び第二屈曲部１４（基端部）が配置されている。指部１０は、第二屈曲部１４において支持部２０に接続されている。

先端部１１は、把持部材１００の爪部分に配置されている。中節部１３は、先端部１１と支持部２０との中間に配置されている。第一屈曲部１２は、先端部１１と中節部１３との間に配置されている。第二屈曲部１４は、中節部１３と支持部２０との間に配置されている。

先端部１１、第一屈曲部１２、中節部１３及び第二屈曲部１４は、幅方向（長手方向に直交する方向）の寸法が等しくなっている。一方、第一屈曲部１２及び第二屈曲部１４は、先端部１１及び中節部１３に比べて厚さが薄く形成されている。このため、第一屈曲部１２及び第二屈曲部１４は、厚さ方向に対して屈曲あるいは湾曲可能となっている。なお、第一屈曲部１２及び第二屈曲部１４は、幅方向の寸法及び厚さ方向の寸法を大きくすることにより、断面二次モーメントが大きくなるため、屈曲あるいは湾曲しにくくなる。したがって、断面二次モーメントを考慮して第一屈曲部１２及び第二屈曲部１４を設計することにより、最適な曲がり具合を実現することが可能となる。また、詳細には、指部１０（及び当該指部１０を搭載したロボットハンド）の構造は、指部１０と対象物の接触面積、指部１０が対象物に加える接触力が最大になるように、有限要素解析又は幾何学的、力学的な状態をモデル化した以下の［数１］で示す解析式を用いて決定する。

ただし、上記［数１］において、δ_Ｂ、δ´_Ｂは、以下の［数２］を満たす。

上記［数１］、［数２］においては、図２９（ａ）及び図２９（ｂ）に示すように、第一屈曲部１２と中節部１３との接続部に点Ａを設け、第一屈曲部１２と先端部１１との接続部（以下、第一接続部と表記する）に点Ｂを設け、ワイヤー部材３０と先端部１１との接続部（以下、第二接続部と表記する）に点Ｃを設けた場合をモデルとしている。この場合、ａは第一屈曲部１２の曲がり具合（曲率）を示し、ｂは第一接続部と第二接続部との距離（梁の長さ）を示し、ｌは弾性体の長さ、Ｅはヤング率、Ｉは断面二次モーメントを示す。Ｗは、ワイヤー部材３０を引っ張る力である。また、Ｗ_Ｎ及びＷ_Ｔは、力Ｗを分解したときの成分である。

また、先端部１１及び中節部１３は、第一屈曲部１２及び第二屈曲部１４よりも厚さが厚く形成されており、対象物を把持可能な程度の剛性を有している。

指部１０は、基端側から先端側にかけて、直線状に形成されているのではなく、中心軸ＡＸに対して反り返った形状となっている。このため、３つの指部１０は、先端側が広がった状態となっている。これにより、幅広な対象物であっても把持可能な構成となっている。また、指部１０は弾性変形可能な樹脂材料によって形成されているため、指部１０が直線状に形成される場合に比べて、指部１０が屈曲した状態から伸びた状態に戻る際に弾性力が強く作用することになる。

支持部２０は、３つのベース部２１（第一ベース部２１Ａ、第二ベース部２１Ｂ、第三ベース部２１Ｃ）及び連結部（曲げ可能部分）２２を有している。ベース部２１は、３つの指部１０の接続先である。すなわち、第一ベース部２１Ａには、第一指部１０Ａが接続されている。第二ベース部２１Ｂには、第二指部１０Ｂが接続されている。第三ベース部２１Ｃには、第三指部１０Ｃが接続されている。

３つのベース部２１は、中心軸ＡＸを中心とした円筒面に沿って配置されている。３つのベース部２１は、配列方向（中心軸ＡＸを中心とした円筒面の周方向）に等間隔で配置されている。各ベース部２１は、矩形の板状に形成されている。３つのベース部２１のうち隣り合うベース部２１同士の間は、連結部２２によって連結されている。

連結部２２は、ベース部２１に比べて厚さが薄くなるように形成されている。このため、連結部２２は、厚さ方向に対して屈曲又は湾曲可能となっている。連結部２２はゴム等の樹脂材料によって形成されているため、このときの屈曲又は湾曲は、弾性変形である。このため、連結部２２を屈曲させる又は湾曲させる力が解除されると元の形に復元するようになっている。

一方、ベース部２１は、３つの指部１０及び当該３つの指部１０によって把持される対象物の重力が加わる部分であるため、これらの重力を受けても変形しない程度の剛性を有している。ベース部２１を構成する材料としては、樹脂材料に限られず、ガラスや金属などの剛性を有する材料であってもよい。ベース部２１の剛性を高くするほど、指部１０や対象物の重力に対して強くなる。

上記構成において、３つの指部１０と、支持部２０とは、一体に形成されている。図２は、把持部材１００を展開した図である。図２に示すように、３つの指部１０及び支持部２０は、一平面に沿って形成された状態で形成されている。図２に示す状態から支持部２０の一部（連結部２２）を曲げることにより、図１に示すような立体構造物となる。

なお、図２に示すように、連結部２２には、溝部２２ａ及び２２ｂが形成されている。連結部２２のうち溝部２２ａ及び２２ｂが形成される部分は、他の部分に比べて厚さが薄いため、連結部２２が屈曲又は湾曲する場合に曲がりやすい。このため、連結部２２は溝部２２ａ及び２２ｂに沿って屈曲又は湾曲することになる。

連結部２２は、３つの指部１０のうち隣り合う指部１０の間に対応する位置に配置されている。このため、連結部２２が曲がることにより、隣り合う指部１０の向きが変化する。連結部２２の曲がる角度を調整することにより、３つの指部１０の向きを調整することができる。本実施形態では、各連結部２２が６０°の角度で曲がった状態であれば、各指部１０の先端部１１及び中節部１３が中心軸ＡＸに向けられることになる。

図３は、指部１０の内部構造を示す断面図である。
図１〜図３に示すように、ワイヤー部材３０は、指部１０の先端部１１に固定されている。例えば、ワイヤー部材３０の第一端部が先端部１１の内部に埋め込まれている。このワイヤー部材３０の他の端部である第二端部は、中節部１３及びベース部２１の内部を貫通し、ベース部２１の底部２１ａから引き出されている。

図３に示すように、中節部１３には、ワイヤー部材３０を貫通させるための管部３１が埋め込まれている。同様に、ベース部２１には、ワイヤー部材３０を貫通させるための管部３２が埋め込まれている。管部３１及び管部３２は、例えば樹脂材料や金属材料などを用いて形成されている。なお、これらの管部３１及び管部３２を設けることなく、それぞれ中節部１３及びベース部２１に貫通孔のみが設けられた構成であってもよい。

図３に示す構成において、指部１０が背側に反った状態（第一状態Ｓ１）でワイヤー部材３０を図中下方向に引っ張ることにより、ワイヤー部材３０に張力が作用して先端部１１が引っ張られる。本実施形態の構成では、ワイヤー部材３０が指部１０の腹側に引き回されているため、ワイヤー部材３０の張力によって先端部１１は中心軸ＡＸ側に近づくように移動し、当該移動により第一屈曲部１２が指部１０の腹側に曲げられる。なお、ワイヤー部材３０が上記とは反対に指部１０の背側に引き回されている場合には、ワイヤー部材３０の張力によって指部１０の反りが大きくなる方向（指部１０の背側）に第一屈曲部１２が曲げられる。

また、ワイヤー部材３０を引っ張った場合、先端部１１の移動及び第一屈曲部１２の屈曲又は湾曲に伴い、中節部１３についても指部１０の腹側へ移動する。中節部１３の移動により、第二屈曲部１４が指部１０の腹側に曲げられる。この動作により、先端部１１は中心軸ＡＸにより近づき、指部１０の先端部１１が腹側へ巻き込まれた状態（図３の第二状態Ｓ２：二点鎖線で示す）となる。

一方、第二状態Ｓ２は、指部１０がワイヤー部材３０の張力によって弾性変形している状態である。したがって、指部１０が第二状態Ｓ２となっているときに、ワイヤー部材３０の張力を解消すると、指部１０は弾性変形の復元力によって第一状態Ｓ１に復元する。したがって、第二状態Ｓ２から第一状態Ｓ１に戻すには、ワイヤー部材３０の張力を解消すればよい。指部１０が第一状態に戻ることにより、第一屈曲部１２及び第二屈曲部１４は元の伸びた形状に戻され、先端部１１及び中節部１３は元の位置に戻される。

このように、ワイヤー部材３０に張力を付与したり、当該張力の付与を解消したりすることにより、指部１０を屈曲又は伸張させることができる。図１に示す３つの指部１０に接続されるワイヤー部材３０を用いて上記動作を行った場合、第一指部１０Ａ〜第三指部１０Ｃの３つの指部１０がそれぞれ屈曲運動を行う。

３つのワイヤー部材３０を同時に引っ張ることで３つの指部１０が屈曲する場合、当該３つの指部１０に囲まれる位置に対象物が配置されていれば、３つの指部１０は当該対象物を把持することができる。また、対象物を把持した状態から３つのワイヤー部材３０の張力を解消することで３つの指部１０が伸張する場合、当該３つの指部１０による対象物の把持が解消される。

図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図２に示す展開された把持部材１００を、図１に示す立体構造の把持部材１００に組み立てる様子を示す図である。このように、図４（ａ）において左右方向の端部にそれぞれ設けられる連結部２２は、溝部２２ａ及び２２ｂが形成された連結部２２を６０°に曲げることにより、互いに当接されることになるこの場合、２つの連結部２２を所定の固定手法によって固定することで、把持部材１００が立体構造の状態を維持することができる。

なお、把持部材１００の構成としては、上記構成に限られず、他の構成であってもよい。例えば、図５（ａ）〜図５（ｆ）は、把持部材の構成を示す斜視図である。
図５（ａ）は、上記の把持部材１００を示している。これに対して、図５（ｂ）に示す把持部材１００Ｂのように、指部１０が４つ設けられており、支持部２０Ｂにおいてはベース部２１が４つ設けられた構成であってもよい。また、図５（ｃ）に示す把持部材１００Ｃのように、指部１０が５つ設けられており、支持部２０Ｃにおいてはベース部２１が５つ設けられた構成であってもよい。

一方、図５（ａ）に示す構成に対して、図５（ｄ）に示す把持部材１００Ｄのように、指部１１０が２つの中節部（第一中節部１１３及び第二中節部１１５）を有する構成であってもよい。なお、この場合、先端部１１１と第一中節部１１３との間には第一屈曲部１１２が設けられ、第一中節部１１３と第二中節部１１５との間には第二屈曲部１１４が設けられ、第二中節部１１５と支持部２０との間には第三屈曲部１１６が設けられる。

また、図５（ｅ）に示す把持部材１００Ｅのように、上記の指部１１０が４つ設けられており、支持部２０Ｅにおいてはベース部２１が４つ設けられた構成であってもよい。また、図５（ｆ）に示す把持部材１００Ｆのように、指部１１０が５つ設けられており、支持部２０Ｆにおいてはベース部２１が５つ設けられた構成であってもよい。

また、上記把持部材１００では、支持部２０が直線状に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図６に示す把持部材１０１のように、支持部２０が、平面視において、３つの指部１０同士の間の部分で１２０°ずつ折れ曲がるように構成されていてもよい。また、図７に示す把持部材１０２のように、支持部２０が、平面視において、湾曲された構成であってもよい。

また、上記把持部材１００では、図３（ｄ）に示すように、支持部２０の端部同士を接続させる場合に不図示の固定手法によって固定させる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図８に示す支持部３２０のように、ベース部３２１同士がヒンジ部３２２によって連結され、支持部３２０の両端部には第一係合部（第一部分）３２３と第二係合部（第二部分）３２４とが設けられた構成であってもよい。この場合、第一係合部３２３と第二係合部３２４とが互いに係合しあうことで、支持部３２０の両端部が固定されることとなる。

また、上記把持部材１００では、１つのベース部２１に対して１つの指部１０が接続された構成であったが、これに限られることは無い。例えば図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す把持部材１０３のように、１つのベース部２１に対して複数の指部１０が接続された構成であってもよい。なお、図９（ａ）は把持部材１０３を展開した構成を示す図であり、図９（ｂ）は把持部材１０３を組み立てた状態の構成を示す図である。また、図９（ｂ）に示すように、組み立てた状態で指部１０同士の腹側が対向配置されるように指部１０が配置されていてもよい。これにより、基板などの板状部材を把持しやすい構成を実現することができる。

次に、上記のように構成された把持部材の製造方法を説明する。なお、以下の製造方法の説明では、把持部材１０１について説明するが、他の把持部材（把持部材１００、１００Ｂ〜１００Ｆ、１０２、１０３など）においても同様の説明が可能である。把持部材の製造方法は、指部１０と支持部２０とを一体化する一体形成工程を含んでいる。以下、当該一体形成工程を説明する。

まず、複数の指部１０を個別に成型する。例えば図１０に示すように、指部１０の形状に対応する形状の凹部４０２を有する型４０１を用意する。次に、図１１に示すように、当該型４０１の凹部４０２にワイヤー部材３０の先端及び管部３１、３２を収容させると共に、これらワイヤー部材３０の先端、管部３１及び３２を仮固定部材４０１ａによって仮固定する。

この状態で、図１２に示すように、凹部４０２に軟かい樹脂（以下、軟樹脂と表記する）４１０を流し込み、当該軟樹脂４１０を硬化させる。これにより、ワイヤー部材３０の先端、管部３１及び３２が軟樹脂４１０の内部に埋め込まれる。流し込んだ軟樹脂４１０が固まった後、凹部４０２内に先端部１１、第一屈曲部１２、中節部１３、第二屈曲部１４及び接続片１５が形成される。その後、図１３に示すように、凹部４０２に形成された内容物を取り出して指部１０（接続片１５を含む）を得る。

次に、成型によって得られた複数の指部１０と支持部２０とを一体化する。例えば、図１４に示すように、支持部２０の形状に対応する形状の凹部４０４を有する型４０３を用意する。次に、図１５に示すように、当該型４０３の凹部４０４に、指部１０を配置させる。このとき、指部１０のうち接続片１５を凹部４０４に収容させるように指部１０を配置する。なお、接続片１５の位置合わせを行うガイド部などが凹部４０４に形成されていてもよい。

次に、図１６に示すように、指部１０が所定の傾きを維持するように仮固定部材４０３ａによって仮固定する。その後、図１７に示すように、凹部４０４に軟樹脂４２０を流し込み、当該軟樹脂４２０を硬化させる。これにより、各指部１０の接続片１５が軟樹脂４２０の内部に埋め込まれる。流し込んだ軟樹脂４２０が固まった後、図１８に示すように、凹部４０４内にベース部２１及び連結部２２が形成される。その後、図１９に示すように、凹部４０４に形成された内容物を取り出して把持部材１０１を得る。

なお、上記においては、一体形成工程として、指部１０と支持部２０とを一体化する際に、予め形成しておいた指部１０を用いて支持部２０の成型を行うこととしたが、これに限られることは無い。例えば、指部１０と支持部２０とを一工程で一体に成型するようにしてもよい。また、指部１０と支持部２０とを別個に成型し、接着剤などによって接合してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、屈曲可能な第一屈曲部１２及び第二屈曲部１４を有する指部１０（第一指部１０Ａ〜第三指部１０Ｃ）と支持部２０とが一体に設けられているため、組み立ての際には指部１０を支持部２０に取り付ける作業を行わなくても済む。また、支持部２０には曲げ可能な連結部２２が設けられており、作業者は組み立ての際に当該連結部２２を曲げるだけの作業を行えばよい。これにより、組み立てる際のスキルは不要であり、作業時間が大幅に短縮される。

［ロボットハンド］
図２０は、上記構成の把持部材１００を備えるロボットハンドＨの構成を示す斜視図である。
ロボットハンドＨは、上記構成の把持部材１００と、当該把持部材１００に設けられる各指部１０を駆動する駆動部ＡＣＴと、当該駆動部ＡＣＴを制御する制御部ＣＯＮＴとを備えている。

駆動部ＡＣＴは、把持部材１００を着脱可能に保持する保持部ＨＬＤを有している。把持部材１００を保持部ＨＬＤに対して着脱させることで、把持部材１００を容易に交換することができる。また、各指部１０に設けられたワイヤー部材３０のうち支持部２０から引き出された部分の端部は、駆動源１０９に接続されている。駆動源１０９は、各ワイヤー部材３０を個別に駆動することが可能となっている。制御部ＣＯＮＴは、駆動源１０９の動作を制御可能である。例えば、３つのワイヤー部材３０を別々に制御したり、３つのワイヤー部材３０を同期させて制御したりすることが可能である。

このように、一体に設けられた指部１０と支持部２０とを有する把持部材１００を保持部ＨＬＤに対して着脱させることで、把持部材１００と駆動部ＡＣＴとを接続させることができるため、組み立て時の作業時間が大幅に短縮される。また、把持部材１００を容易に交換することができるため、把持部材の用途が広がることになる。

［ロボット装置（１）］
次に、本発明のロボットハンド及びロボット装置による他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一実施形態と異なる構成について説明する。

図２１に示すように、ロボット装置４は、例えば産業用ロボットアームとして用いられる。ロボット装置４は、取付部４０、第一リンク４１、第二リンク４２、第三リンク４３、第四リンク４４、第５リンク４５及び第６リンク４６を有する多軸アームに設けられている。

取付部４０は、例えば床部や壁部、天井部などに取り付けられる部分である。第一リンク４１〜第６リンク４６は、例えば取付部４０から順に直列に接続されている。そして、ロボット装置４は、取付部４０と第一リンク４１、およびリンク同士が接続部（関節４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）で回転可能に連結されている。第一リンク４１〜第６リンク４６のそれぞれが回転可能に設けられているため、それぞれのリンクを関節４ａ〜４ｆで適宜回転させることで、ロボットアーム全体としての複合的な動作が可能になっている。

第６リンク４６は、ロボット装置４の先端部分である。この第６リンク４６の先端部に、上記第一実施形態に記載のロボットハンドＨが取り付けられている。

本第二実施形態のロボット装置４によれば、簡素に低コストで異種形状や寸法違いを含む多種の対象物を把持することが可能なロボット装置を提供することができる。

本第二実施形態では６つの関節を有するロボット装置の例を示したが、関節の数はこれに限らず１以上あれば良い。７つまたはそれ以上の関節を有する、アームの動きに冗長性を持たせたロボット装置であってもよい。

［ロボット装置（２）］
図２２に示すように、第三実施形態によるロボット装置５は、上述した第二実施形態による多軸アーム（ロボット装置４）を複数（ここでは２つ）設けた双腕ロボットである。
この場合、双腕のそれぞれにロボットハンドＨを設けることで、それら双腕のハンドで対象物Ｍを挟み込んで把持させて作業をさせることができる。このように従来では不可能な把持形態を実施することが可能となり、多様な把持形態を実現することができる。

また、図２３の変形例に示すように、ロボット装置５Ａの胴体部５１に設けられた２つの多軸アーム（ロボット装置４）のそれぞれにロボットハンドＨを設ける構成としてもよい。さらに、各多軸アームを第一リンク４１〜第７リンク４７を有する７軸アームにして、それぞれにロボットハンドＨを設ければ、人間が２本の腕と手を使って一つの大きなものを持つのと同様のアームの動きと把持形態を実現することができる。ロボット装置５Ａは、６つの接続部（関節４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）のうち符号４ｂと４ｃの関節の間に回転軸４ｇを設けることにより７軸アームを構成している。

なお、図２３において、ロボット装置５Ａは、底部に車輪５３を備えるとともに図示しない制御装置を収容した本体部５２に前記胴体部５１が支持されており、車輪５３によって移動可能となっている。

これにより、図２２および図２３に示す本第三実施形態では、１つのアーム（ロボットハンドＨ）では把持できなかった大きな対象物を把持することができる。また、箱の中の物体を、箱と物体との隙間に指部を差し込んで２つのアーム（ロボット装置４）で把持する場合、従来の３本指ハンドでは隙間が狭い場合にはすべての指部を隙間に差し込むことができなかったが、本第三実施形態では指先を揃えて隙間に差し込むことができるので、従来のハンドに比べてより多い本数の指部でしっかりと把持することができる。

以上、本発明によるロボットハンド及びロボット装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上述した実施形態では３つの指部１０を設けた構成としているが、３つであることに限定されることはなく、要は３つ以上の指部があって、そのうちの少なくとも２つ以上の指部が周回可能に設けられていればよい。

また、上記実施形態では、ワイヤー部材３０を引っ張ることで指部１０を曲げる構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、ワイヤー部材３０に代えて一定の剛性を有する線状部材を用いることで、当該線状部材を押し引きすることにより、曲げる方向及び伸ばす方向に指部１０を駆動する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、複数の指部１０が曲がる場合に中心軸ＡＸの方向に移動する（閉じる）構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば複数の指部１０の背側を中心軸ＡＸに向けるように配置することで、指部１０が曲がる場合に中心軸ＡＸから離れる方向に先端部１１が移動する構成としてもよい。これにより、例えば対象物が円筒など中空部を有する部材である場合、当該中空部に指部１０を挿入して内壁側から対象物を把持することが可能となる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
例えば、上記実施形態においては、第一屈曲部１２及び第二屈曲部１４の厚さが任意であるとして説明したが、これに限られることは無い。

図２４（ａ）〜図２４（ｃ）は、指部の動作の様子を示す図である。図２４（ａ）に示すように、床面Ｆに沿って配置された指部１０Ｄは、第一屈曲部１２Ｄの厚さｔ１と、第二屈曲部１４Ｄの厚さｔ２とが等しくなっている。

この場合において、支持部２０を固定しつつワイヤー部材３０を引っ張ると、図２４（ｂ）に示すように、第一屈曲部１２Ｄが中節部１３に対して屈曲すると共に、第二屈曲部１４Ｄが支持部２０に対して屈曲する。このときの第一屈曲部１２Ｄ及び第二屈曲部１４Ｄの屈曲角度は、ほぼ等しくなる。この状態から更にワイヤー部材３０を引っ張ると、図２４（ｃ）に示すように、第一屈曲部１２Ｄ及び第二屈曲部１４Ｄがそれぞれ徐々に屈曲し、第一屈曲部１２Ｄ及び第二屈曲部１４Ｄがほぼ同じタイミングで所定の最大屈曲状態（例、中節部１３、支持部２０の延在方向に対してそれぞれ９０°傾いた状態）となる。

図２５（ａ）〜図２５（ｃ）は、指部の動作の様子を示す図である。図２５（ａ）に示すように、床面Ｆに沿って配置された指部１０Ｅは、第一屈曲部１２Ｅの厚さｔ３よりも、第二屈曲部１４Ｅの厚さｔ４の方が大きくなっている。
この場合において、支持部２０を固定しつつワイヤー部材３０を引っ張ると、図２５（ｂ）に示すように、第一屈曲部１２Ｅが中節部１３に対して屈曲するが、第二屈曲部１４Ｅは屈曲しない。この状態から更にワイヤー部材３０を引っ張ると、第一屈曲部１２Ｅが先に所定の最大屈曲状態まで屈曲する。

第一屈曲部１２Ｅが所定の最大屈曲状態となった後、ワイヤー部材３０を更に引っ張ることにより、第二屈曲部１４Ｅが屈曲を開始する。その後、図２５（ｃ）に示すように、第一屈曲部１２Ｅ及び第二屈曲部１４Ｅがそれぞれ所定の最大屈曲状態（例えば、中節部１３、支持部２０の延在方向に対してそれぞれ９０°傾いた状態）となる。

このように、第一屈曲部１２Ｅと第二屈曲部１４Ｅとで厚さが異なる場合では、ワイヤー部材３０を引っ張ることにより、厚さが薄い方の第一屈曲部１２Ｅがまず屈曲し、所定の最大屈曲状態となる。その後、ワイヤー部材３０を引っ張り続けることにより、第二屈曲部１４Ｅが屈曲を開始する。

図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は、指部の動作の様子を示す図である。図２６（ａ）に示すように、床面Ｆに沿って配置された指部１０Ｆは、第一屈曲部１２Ｆの厚さｔ５よりも、第二屈曲部１４Ｆの厚さｔ６の方が大きくなっている。

この場合において、支持部２０を固定しつつワイヤー部材３０を引っ張ると、図２６（ｂ）に示すように、第二屈曲部１４Ｆが支持部２０に対して屈曲するが、第一屈曲部１２Ｆは屈曲しない。この状態から更にワイヤー部材３０を引っ張ると、第二屈曲部１４Ｆが先に所定の最大屈曲状態まで屈曲する。

第二屈曲部１４Ｆが所定の最大屈曲状態となった後、ワイヤー部材３０を更に引っ張ることにより、第一屈曲部１２Ｆが屈曲を開始する。その後、図２６（ｃ）に示すように、第一屈曲部１２Ｆ及び第二屈曲部１４Ｆがそれぞれ所定の最大屈曲状態（例えば、中節部１３、支持部２０の延在方向に対してそれぞれ９０°傾いた状態）となる。

このように、第一屈曲部１２Ｆよりも第二屈曲部１４Ｆの厚さが薄い場合、ワイヤー部材３０を引っ張ることにより、厚さが薄い方の第二屈曲部１４Ｆがまず屈曲し、所定の最大屈曲状態となる。その後、ワイヤー部材３０を引っ張り続けることにより、第一屈曲部１２Ｆが屈曲を開始する。

以上のように、第一屈曲部１２の厚さ及び第二屈曲部１４の厚さを相対的に変化させることにより、指部１０の屈曲状態を変化させることができる。

また、上記実施形態では、支持部２０に溝部２２ａ、２２ｂが設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図２７（ａ）に示すように、支持部２０に溝部２２ａ、２２ｂに代えて開口部２２ｃが設けられた構成の把持部材１００Ｇであってもよいし、あるいは、図２７（ｂ）に示すように、溝部２２ａ、２２ｂと共に開口部２２ｃが設けられた構成の把持部材Ｈであってもよい。

また、上記実施形態では、ベース部３２１同士がヒンジ部３２２によって連結され、支持部３２０の両端部には第一係合部（第一部分）３２３と第二係合部（第二部分）３２４とが設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図２８（ａ）に示すように、第一実施形態に記載の支持部２０に第一係合部２２ｄ及び第二係合部２２ｅが設けられた構成の把持部材１００Ｉであってもよい。また、図２８（ｂ）に示すように、溝部２２ａ、２２ｂに代えて開口部２２ｃが設けられた構成の支持部２０に第一係合部２２ｄ及び第二係合部２２ｅが設けられた構成の把持部材１００Ｊであってもよい。また、図２８（ｃ）に示すように、溝部２２ａ、２２ｂと共に開口部２２ｃが設けられた構成の支持部２０に第一係合部２２ｄ及び第二係合部２２ｅが設けられた構成の把持部材１００Ｋであってもよい。

１０…指部 １１…先端部 １２…第一屈曲部 １３…中節部 １４…第二屈曲部 ２０…支持部 ２１…ベース部 ２２…連結部 ３０…ワイヤー部材 １００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１０１、１０２、１０３…把持部材 １０９…駆動源 Ｈ…ロボットハンド ＡＣＴ…駆動部 ＣＯＮＴ…制御部 ＨＬＤ…保持部

Claims (3)

1. 所定方向に屈曲可能な屈曲部を有する複数の指部、及び、前記指部と一体に設けられ曲げることが可能な曲げ可能部分を有し前記複数の指部を支持する支持部、を有する把持部材と、
   前記把持部材を着脱可能に保持する保持部を有し、前記指部を駆動する駆動部とを備え、
   前記屈曲部は、第一屈曲部と、前記第一屈曲部とは厚さの異なる第二屈曲部と、を含み、
   前記曲げ可能部分は、ヒンジ部により構成されており、
   前記支持部は、前記ヒンジ部において曲げられた状態で、該支持部の両端部にそれぞれ設けられた第一部分と第二部分とを互いに係合させることで、前記両端部が固定されているロボットハンド。
2. 複数の前記指部は、それぞれ、前記屈曲部に対して先端側の先端部と、前記屈曲部に対して基端側に設けられる中節部と、前記先端部に接続され前記中節部を貫通して前記支持部側に配置された線状部材とを有し、
   前記駆動部は、それぞれの前記線状部材のうち前記支持部側に配置された側の端部に接続され、前記線状部材に引張力を付与する駆動源を有する
   請求項１に記載のロボットハンド。
3. 請求項１又は２に記載のロボットハンドと、
   前記ロボットハンドを制御する制御部と
   を備えるロボット装置。

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