JP6111589B2 - ロボットハンド、ロボット装置及びロボットハンドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットハンド、ロボット装置及びロボットハンドの製造方法に関する。

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、特許文献１参照）。

このようなロボットハンドにおいて、例えば吸着パッドなどの能動素子や圧力センサーなどの受動素子などを指部に含むことで、多様な物体を安定して把持させるロボットハンドに関する技術が知られている。このような能動素子及び受動素子は、ＩＣチップなどの電子部品によって動作するため、指部に電子部品が搭載された構成となる。

特開昭６０−２５６８６号公報

しかしながら、上記の技術では、指部の構造が複雑で部品点数が多いため、製造コストが大きく実応用することが困難であった。

以上のような事情に鑑み、本発明は、部品点数が少なく低コストで製造可能なロボットハンド、ロボット装置及びロボットハンドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るひとつのロボットハンドは、対象物に接触される指部を備えるロボットハンドであって、前記指部は、先端部と当該先端部に接続される基端部とが一部材となっている第一部材と、前記第一部材の表面を覆う第二部材とを有し、前記第一部材は、前記対象物との接触動作に関する所定の機能素子を収容する第一室を有し、前記第一室は、前記第一部材と前記第二部材とで封止されるとともに、前記指部の背側に配置され、前記第二部材は、弾性変形可能に設けられ、前記第二部材と前記第一部材との間には、前記第一室に連通されるとともに、前記指部の腹側に配置された第二室が設けられている。
本発明に係るひとつのロボット装置は、対象物に接触される指部を備え、前記指部は、先端部と当該先端部に接続される基端部とが一部材となっている第一部材と、前記第一部材の表面を覆う第二部材とを有し、前記第一部材は、前記対象物との接触動作に関する所定の機能素子を収容する第一室を有し、前記第一室は、前記第一部材と前記第二部材とで封止されるとともに、前記指部の背側に配置され、前記第二部材は、弾性変形可能に設けられ、前記第二部材と前記第一部材との間には、前記第一室に連通されるとともに、前記指部の腹側に配置された第二室が設けられているロボットハンドと、前記ロボットハンドを支持する多軸アームとを備える。
本発明に係るひとつのロボットハンドの製造方法は、指部の形状に対応した溝部が形成された型と、前記溝部に嵌め込んだ状態で前記溝部の表面との間に隙間が形成されるように作成された上型と、を用いて、対象物に接触される前記指部の表面に設けられる表面部材を成型する工程と、成型された前記表面部材に覆われ、かつ、先端部と当該先端部に接続される基端部とが一部材となるように、前記表面部材の内部に第一部材を配置させる工程とを含む。
本発明に係るロボットハンドは、対象物に接触される指部を備えるロボットハンドであって、前記指部は、先端部と当該先端部に接続される基部とが一部材となっている第一部材と、前記第一部材の表面を覆う第二部材とを有する。

本発明によれば、対象物に接触される指部が、先端部と当該先端部に接続される基部とが一部材となっている第一部材と、当該第一部材の表面を覆う第二部材とを有する構成であるため、指部の構造を簡略化することができると共に、指部の部品点数を少なくすることができる。加えて、例えば射出成型のような工法により、同じ材料で一体成型できるため、低コスト化を図ることができる。これにより、部品点数が少なく低コストで製造可能なロボットハンドを提供することができる。

上記のロボットハンドにおいて、前記第一部材は、前記対象物との接触動作に関する所定の機能素子を収容する第一室を有し、前記第一室は、前記第一部材と前記第二部材とで封止されていることが好ましい。
例えば部品同士がネジなどを用いて締結されただけの構成では、隙間から水などが浸入する場合があり、浸入した水が電子部品などの機能素子に接触すると誤作動の原因となるため、水分の多い環境での作業が困難であった。これに対して、本発明では、第一部材が対象物との接触動作に関する所定の機能素子を収容する第一室を有し、第一室が第一部材と第二部材とで封止されていることとしたので、外部から第一室への水の浸入を防ぐことができ、機能素子に水が接触するのを抑制することができる。これにより、水分の多い環境での作業が可能なロボットハンドを提供することができる。

上記のロボットハンドにおいて、前記機能素子は、前記対象物との接触によって前記指部に作用する圧力を検出する圧力センサーであることが好ましい。
本発明によれば、機能素子が対象物との接触によって指部に作用する圧力を検出する圧力センサーであるため、対象物との接触によって指部に加わる圧力を検出することができ、高い精度で対象物を把持することができる。

上記のロボットハンドにおいて、前記基部には、前記機能素子に接続される配線を貫通させる貫通孔が設けられており、前記貫通孔は、前記第二部材によって覆われていることが好ましい。
本発明によれば、基部には機能素子に接続される配線を貫通させる貫通孔が設けられており、当該貫通孔が第二部材によって覆われているので、指部の防水性を確保しつつ外部から機能素子に電力を供給可能となる。

上記のロボットハンドにおいて、前記第二部材は、弾性変形可能に設けられ、前記第二部材と前記第一部材との間には、前記第一室に連通された第二室が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、第二部材が弾性変形可能に設けられ、第二部材と第一部材との間には、第一室に連通された第二室が設けられていることとしたので、指部の表面を第二室側に弾性変形させつつ対象物を把持することができる。これにより、対象物を安定的に把持可能となる。

上記のロボットハンドにおいて、前記第一部材は、少なくとも前記対象物との接触によって前記指部に作用する圧力に対して剛性を有することが好ましい。
本発明によれば、第一部材が少なくとも対象物との接触によって指部に作用する圧力に対して剛性を有するため、第一部材が指部の骨格となって当該指部の形状を維持することができる。

上記のロボットハンドは、前記指部が所定方向に回転可能となるように前記指部のうち前記先端部と前記基部とを接続する接続部を支持する支持部と、前記支持部と前記基部とを連結し、前記指部に対して前記所定方向に弾性力を付与する弾性部とを更に備えることが好ましい。
本発明によれば、指部が所定方向に回転可能となるように指部のうち先端部と基部とを接続する接続部を支持する支持部と、当該支持部と基部とを連結し指部に対して所定方向に弾性力を付与する弾性部とを更に備えるので、指部に対して所定方向に加えられる圧力に対して指部を柔軟に弾性変形させることができる。

上記のロボットハンドは、前記指部は、複数設けられており、複数の前記指部は、前記対象物を把持可能であることが好ましい。
本発明によれば、指部が複数設けられており、複数の指部が対象物を把持可能であるため、対象物への接触及び対象物の把持など、多種の動作が可能なロボットハンドを得ることができる。

本発明に係るロボット装置は、対象物に接触される指部を備え、前記指部は、先端部と当該先端部に接続される基部とが一部材となっている第一部材と、前記第一部材の表面を覆う第二部材とを有するロボットハンドと、前記ロボットハンドを支持する多軸アームとを備える。

本発明によれば、ロボットハンドのうち対象物に接触される指部が、先端部と当該先端部に接続される基部とが一部材となっている第一部材と、当該第一部材の表面を覆う第二部材とを有する構成であるため、指部の構造を簡略化することができると共に、指部の部品点数を少なくすることができる。加えて、例えば射出成型のような工法により、同じ材料で一体成型できるため、低コスト化を図ることができる。これにより、部品点数が少なく低コストで製造可能なロボット装置を提供することができる。

上記のロボット装置において、前記多軸アームは、複数設けられていることが好ましい。
本発明によれば、双腕のそれぞれにロボットハンドを設けることで、それら双腕のハンドで対象物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。

本発明に係るロボット装置は、対象物に接触される指部を備え、前記指部は、先端部と当該先端部に接続される基部とが一部材となっている第一部材と、前記第一部材の表面を覆う第二部材とを有するロボットハンドと、前記ロボットハンドを支持する複数の多軸アームとを備える。

本発明によれば、ロボットハンドのうち対象物に接触される指部が、先端部と当該先端部に接続される基部とが一部材となっている第一部材と、当該第一部材の表面を覆う第二部材とを有する構成であるため、指部の構造を簡略化することができると共に、指部の部品点数を少なくすることができる。加えて、例えば射出成型のような工法により、同じ材料で一体成型できるため、低コスト化を図ることができる。これにより、部品点数が少なく低コストで製造可能なロボット装置を提供することができる。また、双腕のそれぞれにロボットハンドを設けることで、それら双腕のハンドで対象物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。

本実施形態に係るロボットハンドの製造方法は、対象物に接触される指部の表面に設けられる表面部材を成型する工程と、成型された前記表面部材に覆われ、かつ、先端部と当該先端部に接続される基部とが一部材となるように、前記表面部材の内部に第一部材を配置させる工程とを含む。

本発明によれば、対象物に接触される指部の表面に設けられる表面部材を成型した後、成型された第二部材の内部に、成型された表面部材に覆われ、かつ、先端部と当該先端部に接続される基部とが一部材となるように、表面部材の内部に第一部材を配置させることとしたので、部品点数の少ない指部を効率的に製造することができる。部品点数の少ないロボットハンドを低コストで製造することが可能となる。

上記のロボットハンドの製造方法において、前記表面部材の内部に前記第一部材を配置させた後、前記対象物の把持動作に関する所定の機能素子を前記第一部材に保持させる工程と、前記機能素子を保持させた後、前記第一部材を封止する工程とを更に含むことが好ましい。
本発明によれば、第二部材の内部に第一部材を配置させた後、第一部材を封止する前に、対象物の把持動作に関する所定の機能素子を第一部材に保持させることとしたので、第二部材を配置する際には機能素子についても封止することができる。例えば部品同士がネジなどを用いて締結されただけの構成では、隙間から水などが浸入する場合があり、浸入した水が機能素子に接触すると誤作動の原因となるため、水分の多い環境での作業が困難であった。これに対して、本発明では、機能素子が第二部材によって封止された空間に配置された構成を容易に製造することができるので、水分の多い環境での作業が可能なロボットハンドを低コストで製造することができる。

本発明の第一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。 本実施形態に係るロボットハンドの一部の構成を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの一部の構成を示す平面図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の一部の構成を示す断面図。 本実施形態に係るロボットハンドの一部の構成を示す側面図。 本実施形態に係るロボットハンドの回転機構の全体構成を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの回転機構の構成を示す平面図。 本実施形態に係るロボットハンドの回転機構の構成を示す側面図。 本実施形態に係るロボットハンドの回転機構の構成を示す平面図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本実施形態に係るロボットハンドの指部の製造過程を示す斜視図。 本発明の第二実施形態に係るロボット装置の全体構成を示す斜視図。 本発明の第三実施形態に係るロボット装置の全体構成を示す斜視図。 本発明の変形例に係るロボット装置の全体構成を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態によるロボットハンド及びロボット装置について、図面に基づいて説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

［第一実施形態］
図１は、ロボットハンド１００の全体構成を示す斜視図である。図２は、ロボットハンド１００の一部の構成を示す斜視図である。図３は、図２に示すロボットハンド１００の平面図である。
図１〜図３に示すように、本実施形態に係るロボットハンド１００は、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、当該支持部２０を駆動する駆動部３０とを備えている。ロボットハンド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装置として用いられる。ロボットハンド１００としては、産業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）に用いても構わない。

また、本実施形態において、後述するように３つの指部１０は、それぞれ封止部材５０によって内部が密閉されるように覆われている。このため、ロボットハンド１００は、食器などの洗浄機内や水槽内など、水分の多い場所の対象物を把持する場合にも用いることができる。なお、図２においては、指部１０を覆っている封止部材５０（後述）や、支持部２０及び駆動部３０を覆うカバー部材６０を省略し、指部１０の内部、及び、支持部２０や駆動部３０の内部構造を判別可能に示している（封止部材５０については、指部１０Ａにおいてのみ一点鎖線で示している）。

ここで、３つの指部１０Ａ〜１０Ｃの基端部が位置する共通の平面（後述する支持板）に対して直交するとともに、指部１０Ａの回転中心軸線をハンド軸Ｏといい、このハンド軸Ｏに沿って指部１０Ａ〜１０Ｃ、支持部２０、駆動部３０がその順で配置されている。

また、ハンド軸Ｏ方向に沿って指部１０Ａ〜１０Ｃの先端側を上側、駆動部３０側を下側といい、ハンド軸Ｏに直交する方向を径方向といい、ハンド軸Ｏを中心に周回する方向を周方向（図３に示す矢印Ｅ方向）という。なお、本実施形態では、ハンド軸Ｏ付近を中心に周回するものも統一して「周回」という。例えば、第二指部１０Ｂ、第三指部１０Ｃの周回中心はハンド軸Ｏとはずれているが、この場合も周回という。

３つの指部１０Ａ〜１０Ｃは、それぞれ駆動部３０の開閉機構３０Ａによって開閉動作可能に設けられ、その開閉動作に伴う全開状態および全閉状態において、それぞれの指先端１０ａの位置が図３に示す平面視でハンド軸Ｏを中心とした同心円上に位置している。
なお、正確には、指部１０Ａ〜１０Ｃはそれぞれの回転中心が異なるため、ハンド軸Ｏを中心とした同心円上ではないが、本実施形態では同心円上とみなす。また、３つの指部１０Ａ〜１０Ｃのうち第一指部１０Ａは周方向Ｅに移動せず固定されており、第二指部１０Ｂおよび第三指部１０Ｃは駆動部３０の周回移動部３０Ｂによって周方向Ｅに移動可能に設けられている。

第二指部１０Ｂおよび第三指部１０Ｃの周回する範囲は、それぞれ第一指部１０Ａに対向する第一指位置Ｐ１から第一指部１０Ａに近接して配列する第二指位置Ｐ２までの１８０度以上の範囲（図３に示す符号θの範囲）を周回可能である。ここで、前記「対向する」は、厳密に対向している状態と、概ね対向している状態の両方を含むものとする。

つまり、第二指部１０Ｂの周回範囲θ１（θ）は、３つの指部１０Ａ〜１０Ｃの基端部（指部の先端と反対側の根元の部分）が配置される面と交差する面であって、第二指部１０Ｂの中心線（第二指部１０Ｂの長手方向に沿う線）を含む面に沿って第二指部１０Ｂが周回する範囲である。一方、第三指部１０Ｃの周回範囲θ２（θ）は、３つの指部１０Ａ〜１０Ｃの基端部が配置される面と交差する面であって、第三指部１０Ｃの中心線（第三指部１０Ｃの長手方向に沿う線）を含む面に沿って第三指部１０Ｃが周回する範囲である。なお、図３において、周回範囲θ１、θ２を移動する第二指部１０Ｂおよび第三指部１０Ｃを二点鎖線で示しており、それぞれ１８０度以上となっている。

図４は、指部１０（１０Ａ〜１０Ｃ）の構成を示す断面図である。
図２及び図４に示すように、各指部１０Ａ〜１０Ｃは、骨格をなす剛性部材１１と、関節部１２と、剛性部材１１を覆う封止部材５０と、封止部材５０で覆われた剛性部材１１と支持部材１３との間に介装されている弾性部材１４と、を備えている。

剛性部材１１は、指部１０Ａ〜１０Ｃが閉じる方向へ屈曲している。剛性部材１１は、屈曲部１１ａを有するように略Ｌ字型に形成されている。この屈曲部１１ａには貫通穴１１ｂが形成されており、この貫通穴に両端が支持部材１３に固定された軸状の関節部１２が挿通された構成となっている。これにより、指部１０Ａ〜１０Ｃは、関節部１２を中心にして回転可能になっている。なお、これに限らず、支持部材１３の屈曲部１１ａに重なる部分に貫通穴が形成されており、この貫通穴に中央部が剛性部材１１の屈曲部１１ａに固定された軸状の関節部１２の両端部が挿通された構成であっても、剛性部材１１は関節部１２を中心に回転可能となる。

剛性部材１１は、先端部１１Ａ、第一腹部１１Ｂ、第二腹部１１Ｃ、第一背部１１Ｄ、第二背部１１Ｅ、基端部１１Ｆ及び側部１１Ｇが設けられている。剛性部材１１は、これら第一腹部１１Ｂ、第二腹部１１Ｃ、第一背部１１Ｄ、第二背部１１Ｅ及び基端部１１Ｆが一部材となるように、例えばエポキシ樹脂などの硬度の高い樹脂材料を用いて成型されている。

先端部１１Ａは、剛性部材１１のうち爪部分に位置している。第一腹部１１Ｂは、剛性部材１１のうち屈曲部１１ａから先端部１１Ａまでの間に設けられ、先端部１１Ａを一体的に設けている。第二腹部１１Ｃは、剛性部材１１のうち屈曲部１１ａから先端部１１Ａ側とは反対の端部までの間（屈曲部１１ａに対して指部の基端側）に設けられている。

第一背部１１Ｄ及び第二背部１１Ｅは、指部１０Ａ〜１０Ｃの背側に配置されている。第一背部１１Ｄは、先端部１１Ａ及び第一腹部１１Ｂに対応する領域に配置されている。第二背部１１Ｅは、第二腹部１１Ｃに対応する領域に配置されている。基端部１１Ｆは、指部１０Ａ〜１０Ｃのうち支持部２０側に配置されている。側部１１Ｇは、上記の先端部１１Ａ、第一腹部１１Ｂ、第二腹部１１Ｃ、第一背部１１Ｄ、第二背部１１Ｅ及び基端部１１Ｆを挟むように、指部１０Ａ〜１０Ｃの両側に配置されている。なお、側部１１Ｇには、上記の貫通孔１１ｂが形成されている。

剛性部材１１には、上記の第一腹部１１Ｂ、第二腹部１１Ｃ、第一背部１１Ｄ、第二背部１１Ｅ、基端部１１Ｆ及び側部１１Ｇによって囲まれた中空状の室部（第一室）１１Ｈが設けられている。室部１１Ｈのうち少なくとも先端部１１Ａ及び第一腹部１１Ｂ側は封止されている。室部１１Ｈには、第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３が配置されている。第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３としては、例えば半導体圧力センサーなどを用いることができる。第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３が設けられることにより、指部１０Ａ〜１０Ｃに加えられる力を検出することが可能となり、対象物に加える力を高精度に制御することが可能となる。なお、第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３のうち少なくとも１つが省略されてもよい。

第一圧力センサー７１は、先端部１１Ａに設けられている。第一圧力センサー７１は、本体部７１ａと、感圧部７１ｂと、回路基板７１ｃとを有している。本体部７１ａは、先端部１１Ａの内面側（室部１１Ｈ側の表面）に貼り付けられている。感圧部７１ｂは、先端部１１Ａを貫通するように設けられており、先端部１１Ａの外側表面に突出するように配置されている。回路基板７１ｃは、配線７１ｄに接続されており、当該配線７１ｄを介して電気信号のやりとりが可能となっている。配線７１ｄは、剛性部材１１の基端側に設けられた貫通孔１１ｃを介して外部に引き回されている。

第二圧力センサー７２は、第一腹部１１Ｂに設けられている。第二圧力センサー７２は、本体部７２ａと、感圧部７２ｂと、回路基板７２ｃとを有している。本体部７２ａは、第一腹部１１Ｂの内面側（室部１１Ｈ側の表面）に貼り付けられている。感圧部７２ｂは、第一腹部１１Ｂを貫通するように設けられており、第一腹部１１Ｂの外側表面に突出するように配置されている。回路基板７２ｃは、配線７２ｄに接続されており、当該配線７２ｄを介して電気信号のやりとりが可能となっている。配線７２ｄは、第一圧力センサー７１の配線７１ｄと同様に、剛性部材１１の基端側に設けられた貫通孔１１ｃを介して外部に引き回されている。

第三圧力センサー７３は、第二腹部１１Ｃに設けられている。第三圧力センサー７３は、本体部７３ａと、感圧部７３ｂと、回路基板７３ｃとを有している。本体部７３ａは、第二腹部１１Ｃの内面側（室部１１Ｈ側の表面）に貼り付けられている。感圧部７３ｂは、第二腹部１１Ｃを貫通するように設けられており、第二腹部１１Ｃの外側表面に突出するように配置されている。回路基板７３ｃは、配線７３ｄに接続されており、当該配線７３ｄを介して電気信号のやりとりが可能となっている。配線７３ｄは、剛性部材１１の基端側に設けられた貫通孔１１ｃを介して外部に引き回されている。

封止部材５０は、剛性部材１１の上記先端部１１Ａ、第一腹部１１Ｂ、第二腹部１１Ｃ、第一背部１１Ｄ、第二背部１１Ｅ、基端部１１Ｆ及び側部１１Ｇを覆うように配置されている。剛性部材１１の室部１１Ｈは、封止部材５０によって密閉された密閉空間となる。封止部材５０は、例えば軟らかい樹脂など、対象物を把持する際に変形可能な材料を用いて成型されている。

封止部材５０は、先端部分５１Ａ、第一腹部分５１Ｂ、第二腹部分５１Ｃ、第一背部分５１Ｄ、第二背部分５１Ｅ、基端部分５１Ｆ、側部分５１Ｇ及び連結部分５１Ｈを有している。

先端部分５１Ａは、剛性部材１１の先端部１１Ａを覆っている。先端部分５１Ａは、先端部１１Ａの表面側に突出するように湾曲した形状を有している。先端部分５１Ａと先端部１１Ａとの間には、室部（第二室）５２Ａが設けられている。先端部分５１Ａは、例えば対象物を把持する場合など、外圧によって室部５２Ａ側に変形可能に設けられている。当該先端部分５１Ａの変形によって室部５２Ａの内圧が変化した場合、当該内圧の変化は例えば第一圧力センサー７１によって検出可能となっている。

第一腹部分５１Ｂは、剛性部材１１の第一腹部１１Ｂを覆っている。第一腹部分５１Ｂは、第一腹部１１Ｂの表面側に突出するように湾曲した形状を有している。第一腹部分５１Ｂと第一腹部１１Ｂとの間には、室部（第二室）５２Ｂが設けられている。第一腹部分５１Ｂは、例えば対象物を把持する場合など、外圧によって室部５２Ｂ側に変形可能に設けられている。当該第一腹部分５１Ｂの変形によって室部５２Ｂの内圧が変化した場合、当該内圧の変化は例えば第二圧力センサー７２によって検出可能となっている。

第二腹部分５１Ｃは、剛性部材１１の第二腹部１１Ｃを覆っている。第二腹部分５１Ｃは、第二腹部１１Ｃの表面側に突出するように湾曲した形状を有している。第二腹部分５１Ｃと第二腹部１１Ｃとの間には、室部（第二室）５２Ｃが設けられている。第二腹部分５１Ｃは、例えば対象物を把持する場合など、外圧によって室部５２Ｃ側に変形可能に設けられている。当該第二腹部分５１Ｃの変形によって室部５２Ｃの内圧が変化した場合、当該内圧の変化は例えば第三圧力センサー７３によって検出可能となっている。

第一背部分５１Ｄ、第二背部分５１Ｅ及び側部分５１Ｇは、それぞれ剛性部材１１の第一背部１１Ｄ、第二背部１１Ｅ及び側部１１Ｇを覆っている。第一背部分５１Ｄ、第二背部分５１Ｅ及び側部分５１Ｇは、それぞれ第一背部１１Ｄ、第二背部１１Ｅ及び側部１１Ｇに密着されている。連結部分５１Ｈは、第一背部分５１Ｄと第二背部分５１Ｅとの間を連結する。

基端部分５１Ｆは、剛性部材１１の基端部１１Ｆを覆っている。基端部分５１Ｆは、基端部１１Ｆの表面に密着されている。基端部分Ｆは、基端部１１Ｆの貫通孔１１ｃを貫通して配置される配線部７１ｄ、７２ｄを、当該貫通孔１１ｃごと封止するように設けられている。このため、剛性部材１１の室部１１Ｈは、貫通孔１１ｃにおいて、配線部７１ｄ、７２ｄ及び封止部材５１の基端部分５１Ｆによって密閉されている。

ここで、指部１０Ａ〜１０Ｃには、剛性部材１１の回転を規制するストッパー１５が設けられている。ストッパー１５は、例えば第一腹部１１Ｂの反対側の面（指部の開閉方向で開く方向側の面）の基端から支持部材１３の上端面に沿うように突出している。このストッパー１５は、例えば剛性部材１１が関節部１２を基準に所定角度以上回転しないように回転角度（剛性部材１１が関節部１２を中心として回転する場合の回転角度）を規制する機能を有している。例えば弾性部材１４が自然長の場合においては、ストッパー１５が支持部材１３の上端面１３ａに接触した状態になっている。

支持部２０は、指部１０Ａ〜１０Ｃを回転可能に支持する支持部材１３と、上部連結基板２１と、下部連結基板２２と、第一指部１０Ａの第一支持部材１３Ａを連結支持するとともに、第二指部１０Ｂの第二支持部材１３Ｂおよび第三指部１０Ｃの第三支持部材１３Ｃに周回移動部３０Ｂよる回転動力を伝達する固定リンク２３と、第一指部１０Ａの第一支持部材１３Ａを開閉可能に支持するとともに、第二指部１０Ｂの支持部材１３Ｂおよび第三指部１０Ｃの第三支持部材１３Ｃを回転可能かつ開閉可能に支持する連結リンク２４と、を備えている。

指部１０Ａ〜１０Ｃは、弾性部材１４を介して支持部材１３に接続されている。弾性部材１４としては、例えば圧縮バネが用いられている。弾性部材１４は、支持部材１３のうち関節部１２よりも各指部１０Ａ〜１０Ｃの基端側の位置に設けられている。指部１０Ａ〜１０Ｃには、それぞれ弾性部材１４の一端が接続されており、支持部材１３には弾性部材１４の他端が接続されている。そのため、指部１０Ａ〜１０Ｃは、関節部１２を中心として対象物に接する方向に回転可能（開閉可能）に設けられている。

各指部１０Ａ〜１０Ｃの支持部材１３Ａ〜１３Ｃは、剛性部材１１を関節部１２を介して屈曲部１１ａで回転可能に支持するとともに、固定リンク２３の関節部２３ａによって対象物に接する方向に回転可能（開閉可能）に支持されている。また、これらの支持部材１３Ａ〜１３Ｃは、前記関節部２３ａよりも基端部側において連結リンク２４の第一関節部２４ａに連結されており、この支持リンク２４の上下動によって第一関節部２４ａの位置が変位し、これにより第一関節部２４ａを中心にして支持部材１３が回転可能となっている。

固定リンク２３は、駆動部３０と各指部１０Ａ〜１０Ｃの支持部材１３とを連結する剛性部材である。具体的に固定リンク２３は、第一指部１０Ａに設けられる第一固定リンク２３Ａと、第二指部１０Ｂ、第三指部１０Ｃのそれぞれに設けられる第二固定リンク２３Ｂ、第三固定リンク２３Ｃとからなる。

これら固定リンク２３Ａ〜２３Ｃは、支持部材１３を、関節部２３ａを介して回転可能な状態で支持している。例えば、固定リンク２３の支持部材１３と重なる部分には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に両端が支持部材１３に固定された軸状の関節部２３ａが挿通された構成となっている。これにより、支持部材１３は関節部２３ａを中心に回転可能になっている。なお、これに限らず、支持部材１３の固定リンク２３と重なる部分に貫通穴が形成されており、この貫通穴に中央部が固定リンク２３に固定された軸状の関節部２３ａの両端部が挿通された構成であっても、支持部材１３は関節部２３ａを中心に回転可能となる。

第一固定リンク２３Ａの基端は、上部連結基板２１に固定されている。第二固定リンク２３Ｂと第三固定リンク２３Ｃの基端は、それぞれ後述する駆動部３０の指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂに軸支されている。

図４および図５に示すように、連結リンク２４は、連結板２４１と連結部材２４２とが第二関節部２４ｂ回りに回転可能に設けられ、連結板２４１と支持部材１３の基端とが第一関節部２４ａ回りに回転可能に設けられ、連結部材２４２の関節部２４ｂとは反対側の基端２４ｃが下部連結基板２２上に支持されている。連結リンク２４は、第一指部１０Ａに設けられる第一連結リンク２４Ａと、第二指部１０Ｂ、第三指部１０Ｃのそれぞれに設けられる第二連結リンク２４Ｂ、第三連結リンク２４Ｃとからなる。

第一連結リンク２４Ａは、連結部材２４２の関節部２４ｂが設けられた側とは反対側の部分が、駆動部３０のボールナット３１２（後述する）に固定されている。

第二連結リンク２４Ｂおよび第三連結リンク２４Ｃは、下部連結基板２２を挿通する駆動部３０の指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂに軸支され、この回転軸回りに回転可能に取り付けられている。

図１および図２に示すように、駆動部３０は、３つの指部１０Ａ〜１０Ｃを同調させて開閉動作させるための開閉機構３０Ａと、第二指部１０Ｂおよび第三指部１０Ｃを同時に周方向に回転させるための周回移動部３０Ｂと、を有している。開閉機構３０Ａおよび周回移動部３０Ｂの主要部は、下部連結基板２２よりも下方においてハンド軸Ｏに直交する方向に板面を有する駆動基板３１に配置されている。

なお、駆動部３０は、例えば円筒状の図示しないカバー体に収容されている。

図２および図５に示すように、開閉機構３０Ａは、ハンド軸Ｏ上で駆動基板３１に対して軸回りに回転可能に支持されたボールネジのネジ軸３１１（図６参照）と、このネジ軸３１１に螺合してこのネジ軸３１１に沿って上下に移動するボールナット３１２と、駆動基板３１を貫通したネジ軸３１１の下端に同軸に設けられたプーリー３１３（図４、図５および図８）と、プーリー３１３にベルト等を介して回転を伝達する第一駆動モーター３１４と、を有している。ボールナット３１２は、上述した下部連結基板２２に一体的に設けられている。

すなわち、図５に示すように、第一駆動モーター３１４よりプーリー３１３に回転が伝達されると、プーリー３１３とともにネジ軸３１１が回転し、これによりボールナット３１２に一体に設けられた下部連結基板２２が昇降する。そして、下部連結基板２２に基端が設けられている連結リンク２４の連結部材２４２が昇降すると、連結板２４１の関節部２４ａの位置が径方向に変位し、これにより指部１０Ａ〜１０Ｃの支持部材１３が関節部２４ａを中心にして回転して開閉動作が行われる構成となっている。

図６〜図９に示すように、周回移動部３０Ｂは、ウォームギア３２１と、ウォームギア３２１を回転させる第二駆動モーター３２２と、ウォームギア３２１の回転に連動し、ハンド軸Ｏに平行する回転軸Ｃ１、Ｃ２を中心に回転し、互いに異なる方向に回転するとともに、図３に示す第二指部１０Ｂおよび第三指部１０Ｃを周回させる一対の同形状の回転軸用平歯車３２３（３２３Ａ、３２３Ｂ）と、これら回転軸用平歯車３２３Ａ、３２３Ｂのそれぞれより上方に延びる指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂと、ウォームギア３２１から一対の回転軸用平歯車３２３Ａ、３２３Ｂに回転動力を伝達する伝達用平歯車３２５と、を備えて概略構成されている。

ウォームギア３２１は円柱形状であって、側面の曲面部に螺旋状の歯を有している。

ここで、周回移動部３０Ｂにおいて、指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂを除いた部分を図４、図５に示す「動力部Ｇ」といい、この動力部Ｇが支持部２０よりも下方に配置されている。

一対の回転軸用平歯車３２３のうち一方の第一回転軸用平歯車３２３Ａには指回転軸３２４Ａ、上部連結基板２１、下部連結基板２２、第二固定リンク２３Ｂ、第二連結リンク２４Ｂを介して第二指部１０Ｂが設けられ、第一回転軸用平歯車３２３Ａとは異なる方向に回転する他方の第二回転軸用平歯車３２３Ｂには指回転軸３２４Ｂ、上部連結基板２１、下部連結基板２２、第三固定リンク２３Ｃ、第三連結リンク２４Ｃを介して第三指部１０Ｃが設けられ、第二指部１０Ｂと第三指部１０Ｃとは、第二駆動モーター３２２が回転することにより互いに周方向に近づく方向もしくは遠ざかる方向に回転する。つまり、第二指部１０Ｂおよび第三指部１０Ｃは、上述した第一指位置Ｐ１と第二指位置Ｐ２との間で周回可能となっている。

第二駆動モーター３２２とウォームギア３２１とは、それぞれ駆動基板３１上に配置され、それぞれの回転軸Ｃ３、Ｃ４が互いに水平方向に向けて、かつ平行に設けられている。ウォームギア３２１には、その回転軸Ｃ４上にプーリー３２７が同軸に設けられ、このプーリー３２７に第二駆動モーター３２２の回転が伝達される。

さらに、駆動基板３１上には、ウォームギア３２１に噛合し、その回転軸Ｃ４と直交する上下方向の軸を中心（回転軸Ｃ５）に回転するウォームホイール３２８が設けられている。ウォームホイール３２８の回転軸Ｃ５の下端には、駆動基板３１の下方に配置される第一伝達用平歯車３２５Ａが同軸に設けられている。そして、第一伝達用平歯車３２５Ａに噛合し、これとは異なる方向に回転する第二伝達用平歯車３２５Ｂが設けられ、この第二伝達用平歯車３２５Ｂと同軸で駆動基板３１上に第三伝達用平歯車３２５Ｃが設けられている。第三伝達用平歯車３２５Ｃには、これとは異なる方向に回転する第一回転軸用平歯車３２３Ａが噛合されている。

ウォームホイール３２８は円盤形状であって、側面の曲面部に円弧状の歯を有している。

第一回転軸用平歯車３２３Ａと第二回転軸用平歯車３２３Ｂとは、それぞれ同一ピッチの歯形状をなし、互いの間隔が一定に保持された状態で駆動基板３１に回転可能に支持され、それら回転軸Ｃ１、Ｃ２がボールネジのネジ軸３１１を挟んで対称位置に配置されている。

第一回転軸用平歯車３２３Ａと第二回転軸用平歯車３２３Ｂとの間には、一対の同形状の同期用平歯車３２６Ａ、３２６Ｂが設けられている。つまり、第一回転軸用平歯車３２３Ａが第一同期用平歯車３２６Ａに噛合し、この第一同期用平歯車３２６Ａに噛合する第二同期用平歯車３２６Ｂが第二回転軸用平歯車３２３Ｂに噛合し、これにより第一回転軸用平歯車３２３Ａの回転が第二回転軸用平歯車３２３Ｂに連動して伝達される。

一対の同期用平歯車３２６Ａ、３２６Ｂが同じ回転数で回転した場合に、第一回転軸用平歯車３２３Ａと第二回転軸用平歯車３２３Ｂが回転する方向は互いに異なるが回転角度は互いに等しくなる。そのため、指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂも互いに異なる方向に同一回転数で回転するので、それぞれに設けられる第二指部１０Ｂ、第三指部１０Ｃも互いに異なる方向に同じ角度で回転する。

なお、第二指部１０Ｂと第三指部１０Ｃとで回転軸用平歯車３２３のピッチを異ならせることで、第一回転軸用平歯車３２３Ａと第二回転軸用平歯車３２３Ｂとが同じ回転数で回転した場合に、第一回転軸用平歯車３２３Ａが回転して第二指部１０Ｂが回転する回転角度と第二回転軸用平歯車３２３Ａが回転して第三指部１０Ｃが回転する回転角度とを互いに異ならせることもできる。この構成によれば、非対称物などの特殊な形状を把持することも可能となる。

第二指部１０Ｂ、第三指部１０Ｃを周回させる場合、駆動部３０の周回移動部３０Ｂにおいて、先ず第二駆動モーター３２２を駆動させると、これにベルト等で連結されたプーリー３２７が回転軸Ｃ４回りに回転する。そして、プーリー３２７と同軸に設けられているウォームギア３２１が回転軸Ｃ４回りに回転し、その回転がハンド軸Ｏに平行する方向の回転軸Ｃ５を中心に回転するウォームホイール３２８に伝達される。さらに、このウォームホイール３２８と同軸に設けられる第一伝達用平歯車３２５Ａから、第二伝達用平歯車３２５Ｂ、第三伝達用平歯車３２５Ｃの順で回転が伝達され、その第三伝達用平歯車３２５Ｃに噛合する第一回転軸用平歯車３２３Ａが回転する。

さらに、第一回転軸用平歯車３２３Ａの回転は、一対の同期用平歯車３２６Ａ、３２６Ｂを介して第二回転軸用平歯車３２３Ｂに伝達される。このとき、一方の第一回転軸用平歯車３２３Ａは図７の上面視で右回転（矢印Ｆ１方向）する場合、他方の第二回転軸用平歯車３２３Ｂは左回転（矢印Ｆ２方向）となり、互いに異なる回転方向となる。そして、これら第一回転軸用平歯車３２３Ａおよび第二回転軸用平歯車３２３Ｂと同軸に設けられる指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂもそれぞれ回転軸用平歯車に連動して右回転（矢印Ｆ１方向）、左回転（矢印Ｆ２方向）となる。そして、指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂとともに、第二指部１０Ｂと第三指部１０Ｃが周回する。

次に、開閉機構３０Ａの作用について説明する。

図５に示すように、第一駆動モーター３１４とプーリー３１３とはベルト等で連結されており、第一駆動モーター３１４の駆動によりプーリー３１３が回転すると、このプーリー３１３と同軸に設けられハンド軸Ｏに沿って延在するボールネジのネジ軸３１１が回転し、これによりボールナット３１２がネジ軸３１１に沿って上下方向に移動する。このとき、ボールナット３１２に一体的に設けられている下部連結基板２２も同時にネジ軸３１１に対して相対的に上下に運動する。そして、指部１０Ａ〜１０Ｃは下部連結基板２２上で支持されているので、下部連結基板２２の上下移動に伴って連結リンク２４を介して指部１０Ａ〜１０Ｃが連動して開閉動作を行うようになっている。つまり、指部１０Ａ〜１０Ｃは、それぞれ支持部材１３の基端部が連結リンク２４を介して下部連結基板２２に取り付けられている。このため、連結リンク２４が上下に運動すると、各指部１０Ａ〜１０Ｃは関節部２４ａを中心に一体として回転する。例えば連結リンク２４が下方に移動すると、指部１０Ａ〜１０Ｃがハンド軸Ｏに近づく方向に同期して移動する。また、連結リンク２４が上方に移動すると、指部１０Ａ〜１０Ｃがハンド軸Ｏから遠ざかる方向に同期して移動する。

次に、上述したロボットハンド１００の作用について詳細に説明する。

図１〜図５に示すように、本ロボットハンド１００では、対象物の形状に応じて、周回可能な２つの指部１０Ｂ、１０Ｃをそれぞれ略ハンド軸Ｏ回りの周方向に１８０度以上の大きな周方向の範囲内で周回させることができ、各指部１０Ａ〜１０Ｃの対象物を把持する方向を適宜変更することができる。例えば、周回移動部３０Ｂにより３つの指部１０Ａ〜１０Ｃを揃えた指位置とすることか可能となるので、双腕のそれぞれにロボットハンド１００を設けることで、それら双腕のハンドで（両手で）直方体などの対象物を挟み込んで安定した姿勢で把持させて作業をさせることができる。

また、例えば、対象物が球体の場合は、各指部１０Ａ〜１０Ｃが対象物を包み込むよう（各指部１０Ａ〜１０Ｃが対象物を中心に均等に配置されるよう）に変更することができる。一方、対象物が棒状部材の場合は、各指部１０Ａ〜１０Ｃが対象物を挟み込むよう（各指部１０Ａ〜１０Ｃが対象物を介して対向するよう）に変更することもできる。このような指部１０Ａ〜１０Ｃの開閉動作を行う向きの変更によって、球体や棒状部材を安定して把持することができる。

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、このロボットハンド１００によれば、指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂに回転動力を伝達する動力部を、支持部２０よりも下方における周回移動する指部に干渉しないスペースに配置することができる。そして、指部１０Ａ〜１０Ｃにおける根元位置（基端位置）の限られたスペースの動力部を配置する場合に比べて、大出力の駆動モーターを本ロボットハンド１００に装備することが可能となり、周方向に移動する第二指部１０Ｂ、第三指部１０Ｃの周回範囲を１８０°と大きく確保することができる。

また、重量の大きな周回移動部３０Ｂの動力部をロボットハンド１００全体の根元に近い位置に配置することで、ロボットハンド１００の重量バランスや重心をその根元部分に位置させることができることから、ロボットハンド１００に作用するモーメントを小さくすることが可能となる。そのため、マニピュレーターの制御が容易になり、制御の安定性が増し、ロボットハンド１００における把持精度を向上させることができる。

また、このロボットハンド１００によれば、１つのウォームホイール３２８で２つ回転軸用平歯車３２３Ａ、３２４Ｂを同期させた状態で回転させる伝達構造であり、これにより２つの指部１０Ｂ、１０Ｃの指位置を変えることができる。例えば、２つのウォームホイールを用いてそれぞれに対応する指部に回転動力を伝達させている従来の場合には、ロボットのハンドを製作する際にウォームギアの噛み合いを考慮し２つのウォームギアを高精度で位置決めする必要があったが、本ロボットハンド１００では１つのウォームホイール３２８を用いるので上記製作時の高精度な位置決めが不要となり、製作時間を短縮することができ、さらには動作不良を低減することができる。

さらに、ウォームギア３２１に噛合するウォームホイール３２８を１つとし、その他の伝達部を平歯車（回転軸用平歯車３２３や伝達用平歯車３２５）としたことで、ウォームホイール３２８による遊び量が小さくなり、周回移動部３０Ｂとしてのガタツキを低減することができ、対象物に対してより高精度で安定的に把持することができる。

また、２つの回転軸用平歯車３２３Ａ、３２３Ｂが同一回転数において互いに同じ角度で回転するので、これら回転軸用平歯車３２３Ａ、３２３Ｂに接続される２つの指部１０Ｂ、１０Ｃも同様に同一回転数において互いに同じ角度で回転するため、対象物の姿勢制御が容易となる。

また、回転軸用平歯車が同じ回転数で回転した場合に、複数の回転軸用平歯車同士で回転角度が異なる構成に比べて、装置構成を簡素化することができる。

さらに、回転軸用平歯車３２３Ａ、３２３Ｂ同士が直接噛合することがなく、両回転軸用平歯車３２３Ａ、３２３Ｂ同士を離間を設けて配置した場合であっても、同期用平歯車３２６Ａ、３２６Ｂによって第一回転軸用平歯車３２３Ａから第二回転軸用平歯車３２３Ｂに回転を伝達することが可能となる。そのため、指部１０Ｂ、１０Ｃを周回させる指回転軸３２４Ａ、３２４Ｂの配置にかかる制約が少なくなるという利点がある。

さらにまた、第二指部１０Ｂと第三指部１０Ｃが互いに周方向に近づく方向もしくは遠ざかる方向に回転し、３つの指部１０Ａ〜１０Ｃで対象物を所定の位置で安定して把持することができる。この場合、第一指位置Ｐ１に配置される第二指部１０Ｂと第三指部１０Ｃとが同じ回転数で回転した際に、第二指部１０Ｂが回転する回転角度と第三指部１０Ｃが回転する回転角度とは互いに等しくなり、第一指部１０Ａに対する第二指部１０Ｂ、第三指部１０Ｃの周方向の位置が等しい距離となるので、対象物に対してより安定的に把持することができる。

次に、上記のように構成されたロボットハンド１００の指部１０Ａ〜１０Ｃの製造方法を説明する。
図１０〜図２１は、指部１０Ａ〜１０Ｃの製造工程を示す工程図である。
まず、図１０に示すように、指部１０Ａ〜１０Ｃを成型するための型５００を形成する。型５００は、例えばワックスなどを用いて形成する。型５００には、指部１０Ａ〜１０Ｃの形状に対応した溝部５０１を形成しておく。

次に、図１１に示すように、溝部５０１に対して軟かい樹脂（以下、軟樹脂と表記する）５０２を流し込み、当該軟樹脂５０２が溝部５０１の全面を膜状に覆うように上型５０３を溝部５０１に嵌め込む。なお、上型５０３については、溝部５０１に嵌め込んだ状態で溝部５０１の表面との間に軟樹脂５０２が配置される隙間が形成されるように予め作成しておく。

流し込んだ軟樹脂５０２が固まった後、図１２に示すように、上型５０３を取り外す。当該軟樹脂５０２は、例えば上記の封止部材５０の一部（先端部分５１Ａ、第一腹部分５１Ｂ、第二腹部分５１Ｃ、側部５１Ｇ及び基端部５１Ｆ）となる。このように成型によって封止部材５０の一部を形成することで、例えば切削によって形成する場合に比べて時間短縮を図ることができ、材料を減らすことでコストダウンを図ることができ、更に歩留まりを向上させることができる。

次に、図１３に示すように、固まった軟樹脂５０２に対して、エポキシ樹脂によって形成された板状部材５０４、５０５、５０６を接着させる。当該板状部材５０４、５０５、５０６は、上記の剛性部材１１の一部（先端部１１Ａ、第一腹部１１Ｂ及び第二腹部１１Ｃ）となる。この工程では、軟樹脂５０２のうち先端部分５１Ａ、第一腹部分５１Ｂ及び第二腹部分５１Ｃとなる３つの湾曲部５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃと、板状部材５０４、５０５、５０６との間の空間が密閉されるように、板状部材５０４、５０５、５０６を樹脂５０２に接着する。

また、この工程では、例えば図１２及び図１３に示すように、予め湾曲部５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃのそれぞれに段差部５０２ｄ、５０２ｅ、５０２ｆを形成しておき、当該段差部５０２ｄ、５０２ｅ、５０２ｆに板状部材５０４、５０５、５０６を掛け渡すように配置させる。これにより、板状部材５０４、５０５、５０６の接着位置のずれを防ぐことができる。

次に、図１４に示すように、軟樹脂５０２と３つの板状部材５０４、５０５、５０６とで囲まれた部分にエポキシ樹脂などの硬い樹脂（以下、硬樹脂と表記する）５０７を流し込み、硬化させる。このとき、板状部材５０４、５０５、５０６が３つの湾曲部５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃとの間の空間を密閉しているため、当該空間に硬樹脂５０７が流れ込まない。この工程により、板状部材５０４、５０５、５０６と硬樹脂５０７とが一体化される。

次に、図１５に示すように、固まった硬樹脂５０７を切削する。この工程では、剛性部材１１の側部１１Ｇとなる壁部５０７ａを形成すると共に、貫通孔１１ｂとなる開口部５０７ｂを形成する。また、硬樹脂５０７の切削に合わせて、軟樹脂５０２の一部を除去する。

次に、図１６に示すように、第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３を配置するための貫通孔５０４ａ、５０５ａ、５０６ａを板状部材５０４、５０５、５０６に形成する。この工程では、例えばボール盤などを用いて貫通孔５０４ａ、５０５ａ、５０６ａを形成する。貫通孔５０４ａ、５０５ａ、５０６ａにより、板状部材５０４、５０５、５０６と湾曲部５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃとの間の空間が外部と連通される。当該貫通孔５０４、５０５、５０６には、それぞれ、第一圧力センサー７１の感圧部７１ａ、第二圧力センサー７２の感圧部７２ａ及び第三圧力センサー７３の感圧部７３ａが配置される。

次に、図１７に示すように、板状部材５０４、５０５、５０６に第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３を装着する。第一圧力センサー７１を装着する際には、感圧部７１ｂが貫通孔５０４ａに挿入されるように本体部７１ａを板状部材５０４に接着させる。また、第二圧力センサー７２を装着する際には、感圧部７２ｂが貫通孔５０５ａに挿入されるように本体部７２ａを板状部材５０５に接着させる。また、第三圧力センサー７３を装着する際には、感圧部７３ｂが貫通孔５０６ａに挿入されるように本体部７３ａを板状部材５０６に接着させる。本体部７１ａ、７２ａ、７３ａの接着には、例えばエポキシ樹脂系の接着剤などが用いられる。

次に、図１８に示すように、硬樹脂５０７の上部に対して、エポキシ樹脂によって形成された板状部材５０８、５０９を接着させる。板状部材５０８、５０９は、上記の剛性部材１１の一部（第一背部１１Ｄ、第二背部１１Ｅ）となる。この工程では、第一圧力センサー７１及び第二圧力センサー７２が覆われるように板状部材５０８を配置すると共に、第三圧力センサー７３が覆われるように板状部材５０９を配置させる。

次に、図１９に示すように、板状部材５０８と板状部材５０９との間を封止するように油粘度５１０を配置し、この状態で板状部材５０８、５０９と油粘度５１０とを覆うように軟樹脂５１１を流し込む。この軟樹脂５１１としては、例えば上記の軟樹脂５０２と同一の材料を用いることができるが、異なる材料を用いてもよい。油粘度５１０によって板状部材５０８と板状部材５０９との間が封止されているため、軟樹脂５０２は第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３が配置される空間には流れ込まない。この工程により、軟樹脂５０２と軟樹脂５１１とが一体化される。

次に、図２０に示すように、流し込んだ軟樹脂５１１が固まった後、当該軟樹脂５１１を切削する。この工程では、板状部材５０８、５０９を覆う所定の厚さの被覆部５１１ａ、５１１ｂと、硬樹脂５０７の上側を覆う被覆部５１１ｃとが形成されると共に、油粘度５１０が露出するように軟樹脂５１１を切削する。被覆部５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃは、上記の封止部材５０の一部（第一背部分５１Ｄ、第二背部分５１Ｅ、連結部分５１Ｈ）となる。

その後、図２１に示すように、軟樹脂５１１の開口部分から油粘度５１０を除去すると共に、一体化された軟樹脂５０２、５１１で覆われた部分を型５００から取り出す。その後、軟樹脂５０２、５１１から露出している硬樹脂５０７の一部に貫通孔５０７ｂを形成する。この貫通孔５０７ｂは、上記の剛性部材１１の貫通孔１１ｂとなる。その後、第一圧力センサー７１及び第二圧力センサー７２の配線を引き出した後、第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３を封止する。このため、室部１１Ｈが封止されることになる。

以上の工程を経ることにより、板状部材５０４、５０５、５０６、５０８、５０９及び硬樹脂５０７からなる複数の部分が一部材（剛性部材１１）として形成されると共に、当該一部材で形成された剛性部材１１が軟樹脂５０２、５１１（封止部材５０）で覆われた構成の指部１０Ａ〜１０Ｃが製造される。

上述した本実施形態によるロボットハンド及びロボット装置では、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に対して様々なハンドの把持姿勢により把持することが可能になる。

以上のように、本実施形態によれば、指部１０Ａ〜１０Ｃが先端部１０ａと当該先端部１０ａとは異なる部分とが一部材となっている剛性部材１１と、剛性部材１１の表面を覆う封止部材５０とを有する構成であるため、指部１０Ａ〜１０Ｃの構造を簡略化することができると共に、指部１０Ａ〜１０Ｃの部品点数を少なくすることができる。加えて、例えば射出成型のような工法により、同じ材料で一体成型できるため、低コスト化を図ることができる。これにより、部品点数が少なく低コストで製造可能なロボットハンドを提供することができる。

また、本実施形態によれば、剛性部材１１が第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３を保持する保持部（先端部１１Ａ、第一腹部１１Ｂ及び第二腹部１１Ｃ）を有し、第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３が封止部材５０によって封止された室部１１Ｈに配置されていることとしたので、外部からの水の浸入を防ぐことができ、第一圧力センサー７１、第二圧力センサー７２及び第三圧力センサー７３に水が接触するのを抑制することができる。これにより、水分の多い環境での作業が可能なロボットハンドを提供することができる。

［第二実施形態］
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２２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、本ロボット装置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１００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。

［第三実施形態］
図２３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１００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２４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１００を設ける構成としてもよい。さらに、各多軸アーム４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１００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。本ロボット装置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２４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２３および図２４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１００）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１０Ａ〜１０Ｃ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良いのである。

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。

１ ロボットハンド
４、５、５Ａ ロボット装置
１０Ａ 第１指部
１０Ｂ 第２指部
１０Ｃ 第３指部
１１ 剛性部材
２０ 支持部
３０ 駆動部
５０ 封止部材
７１ 第一圧力センサー
７２ 第二圧力センサー
７３ 第三圧力センサー

Claims (11)

1. 対象物に接触される指部を備えるロボットハンドであって、
   前記指部は、
   先端部と当該先端部に接続される基端部とが一部材となっている第一部材と、
   前記第一部材の表面を覆う第二部材と
   を有し、
   前記第一部材は、前記対象物との接触動作に関する所定の機能素子を収容する第一室を有し、前記第一室は、前記第一部材と前記第二部材とで封止されるとともに、前記指部の背側に配置され、
   前記第二部材は、弾性変形可能に設けられ、前記第二部材と前記第一部材との間には、前記第一室に連通されるとともに、前記指部の腹側に配置された第二室が設けられている
   ロボットハンド。
2. 前記機能素子は、前記対象物との接触によって前記指部に作用する圧力を検出する圧力センサーである
   請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記基端部には、前記機能素子に接続される配線を貫通させる貫通孔が設けられており、
   前記貫通孔は、前記第二部材によって覆われている
   請求項１又は請求項２に記載のロボットハンド。
4. 前記第一部材は、少なくとも前記対象物との接触によって前記指部に作用する圧力に対して剛性を有する
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のロボットハンド。
5. 前記指部が所定方向に回転可能となるように前記指部のうち前記先端部と前記基端部とを接続する接続部を支持する支持部と、
   前記支持部と前記基端部とを連結し、前記指部に対して前記所定方向に弾性力を付与する弾性部と
   を更に備える
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のロボットハンド。
6. 前記指部は、複数設けられており、
   複数の前記指部は、前記対象物を把持可能である
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のロボットハンド。
7. 対象物に接触される指部を備え、
   前記指部は、
   先端部と当該先端部に接続される基端部とが一部材となっている第一部材と、
   前記第一部材の表面を覆う第二部材と
   を有し、
   前記第一部材は、前記対象物との接触動作に関する所定の機能素子を収容する第一室を有し、前記第一室は、前記第一部材と前記第二部材とで封止されるとともに、前記指部の背側に配置され、
   前記第二部材は、弾性変形可能に設けられ、前記第二部材と前記第一部材との間には、前記第一室に連通されるとともに、前記指部の腹側に配置された第二室が設けられている
   ロボットハンドと、
   前記ロボットハンドを支持する多軸アームと
   を備えるロボット装置。
8. 前記多軸アームは、複数設けられている
   請求項７に記載のロボット装置。
9. 対象物に接触される指部を備え、
   前記指部は、
   先端部と当該先端部に接続される基端部とが一部材となっている第一部材と、
   前記第一部材の表面を覆う第二部材と
   を有し、
   前記第一部材は、前記対象物との接触動作に関する所定の機能素子を収容する第一室を有し、前記第一室は、前記第一部材と前記第二部材とで封止されるとともに、前記指部の背側に配置され、
   前記第二部材は、弾性変形可能に設けられ、前記第二部材と前記第一部材との間には、前記第一室に連通されるとともに、前記指部の腹側に配置された第二室が設けられている
   ロボットハンドと、
   前記ロボットハンドを支持する複数の多軸アームと
   を備えるロボット装置。
10. 指部の形状に対応した溝部が形成された型と、前記溝部に嵌め込んだ状態で前記溝部の表面との間に隙間が形成されるように作成された上型と、を用いて、対象物に接触される前記指部の表面に設けられる表面部材を成型する工程と、
    成型された前記表面部材に覆われ、かつ、先端部と当該先端部に接続される基端部とが一部材となるように、前記表面部材の内部に第一部材を配置させる工程と
    を含むロボットハンドの製造方法。
11. 前記表面部材の内部に前記第一部材を配置させた後、前記対象物の把持動作に関する所定の機能素子を前記第一部材に保持させる工程と、
    前記機能素子を保持させた後、前記第一部材を封止する工程と
    を更に含む請求項１０に記載のロボットハンドの製造方法。

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