JP6373288B2 - ハンド機構 - Google Patents
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Description
れると、第1指における所定部位が外部からの外力に晒されやすいように位置し、且つ、当該第1指の所定の回転指部が接触部材に接触した状態となる。この結果、第1指の所定部位に外力が作用しても、その外力は接触部材によって受け止められることになる。そして、所定の回転指部は、第1指において第1取付接続部を介して取付部材に取り付けられているため、所定の回転指部が接触部材に接触し外力を受けている状態では、その外力は、第1指の所定の回転指部以外の指部や第2指には過大な荷重として伝わりにくい。そのため、本発明に係るハンド機構は、外部からの荷重に対しても十分な耐性を示すことが可能となるとともに、接触部材は所定の回転指部の回転を阻止するための単純な構成であるため、第1指と第2指による把持動作を阻害することはなく、以てハンド機構の把持動作は好適に維持され得る。
図1は、本発明の実施形態にかかるハンド機構1の斜視図である。そして、図2はハンド機構1の側面図、図3はハンド機構1が内部に有するリンク機構を可視化した図であり
、また図4はハンド機構1の正面図である。また、図5も、図3と同様にハンド機構1における多関節指80A、80B、単関節指80Cを含むリンク機構の状態が把握可能となるように、ハンド機構1の内部を可視化させた図であり、図5に示すハンド機構は、図3に示すハンド機構の状態と比べ、多関節指80A、80Bと、単関節指80Cとの開きが大きくなった状態にある。これらの図に示すように、ハンド機構1は、取付部材10と、取付部材10に取り付けられる駆動機構30(図3等を参照)と、取付部材10に取り付けられ駆動機構30によって駆動される一対の多関節指80A、80Bと単関節指80Cを具備している。この一対の多関節指80A、80Bは、複数の指部が互いに回転可能となるように複数の接続部によって接続され、その根元の指部が取付部材10に取り付けられた多関節指である。また、単関節指80Cは、一つの指部を有し、当該指部の根元において接続部を介して取付部材10に接続される単関節指である。各指の詳細な構造は、後述する。なお、以下の説明において、指80A、80B、80Cが折れ曲がっていく方向(図2、図3において、多関節指80A、80Bと単関節指80Cとの間の空間が狭まる方向)を内側又は掌側、その反対方向(図2、図3において当該空間が広がる方向)を外側又は甲側ということとする。
第1駆動部111と、先端側が第3指部101の根元側の第7接続部125に回転自在に接続され且つ根元側が第1指部81の先端側の第6接続部123に回転自在に接続される第2駆動部121とが連結されており、これらの駆動部111、121は、後述するように駆動機構30からの駆動力を多関節指80Aの各指部に伝えるための構成である。
第7接続部125が設けられている。
ここで、ハンド機構1の把持動作について詳細に説明する。ハンド機構1においては、多関節指80A、80Bと単関節指80Cとによる把持対象物のつまみ動作を行う第1モードと、主に多関節指80A、80Bによる把持対象物の巻き込み動作を行う第2モードが実行される。これらのモードにおけるハンド機構1の動作について、ハンド機構1の各指が最大に開いている状態(例えば、図5に示す状態)から、第1モード、第2モードが順次実行される形態を例として説明する。
第1モードでは、把持対象物のつまみ動作が可能となる。ここで、図5は、リニアアクチュエータ31のロッド35をアクチュエータ本体33内に最も引き込んだ状態を示しており、この状態では連結部材50は第1接続部87を中心にしてリニアアクチュエータ側に最も引き込まれた状態になっている。このとき、多関節指80A、80Bは、各指に含まれる指部および駆動部によるリンク構造上、指全体が最も外側に回転した状態であって、各指が図5に示すように真っ直ぐに伸ばされた状態となっている。この状態においては、第1指部81が第1接続部87を中心として外側に最も回転した位置にあるため、連結部190を介して、単関節指80Cの第4指部180も第8接続部200を中心として外側に最も回転した位置に置かれる。その結果、多関節指80A、80Bと、単関節指80Cは最も開いた状態となり、把持空間300が最も大きく形成されることになる。
むと、上述とは逆の動作によって多関節指80A、80B全体がそのまま第1接続部87を中心にして一体に回転するとともに、単関節指80Cの第4指部180も第8接続部200を中心として回転することで、多関節指80A、80Bと単関節指80Cが開き、図5に示す状態に戻ることになる。
次に、ハンド機構1での第2モードについて図11、図12に基づいて説明する。図11は、図3と同様にハンド機構1の側面図であり、図12は、多関節指80A、80Bの構造が内側から把握しやすいように、単関節指80Cに関連する構成の記載を省略して多関節指80A、80Bの構成を示す斜視図である。第2モードは、上記第1モードに続いて行われる把持動作である。ここで、把持空間300に把持対象物(図中、2点鎖線で示される)が配置された状態で、上述の第1モードが実行されて、第1指部81が第1接続部を中心に内側に回転している過程で、その第1指部81が把持対象物に当接した状態を想定する。この状態から更にリニアアクチュエータ31を駆動してロッド35を押し出すことで連結部材50を第1接続部87を中心に回転させると、第3接続部113が第4接続部115方向に向かって押し出される。ここで連結部材50に接続されている第1駆動部111は、第2指部91に第4接続部115において連結され、更に第1指部81は、第4接続部115よりも内側の第2接続部97において第2指部91に連結されているので、駆動機構30に連結した第1駆動部111の駆動力が、まず第2指部91に伝わり、次に第1指部81に伝わっていく。そして、第1指部81、第2指部91に、それぞれ第1接続部87、第2接続部97を中心とするトルクが生じることになる。このとき、第1指部81は把持対象物が存在するためその回転は事実的に阻止されているので、結果として、駆動機構30からの駆動力が付勢手段140の付勢力に打ち勝つと、図11に示すように第2指部91が第2接続部97を中心に内側に回転していく。
ードが切り替わり、上述した第1モードが実行される。そのため、多関節指80A、80Bは指全体が、第1接続部87を中心とした回転を行うとともに、単関節指80Cが第8接続部200を中心とした回転を行う。
挿入凹部931を第1指部81の左右両側面部83の間に配置したので、第6接続部123が第2指部91から外側に向けて突出する突き出し量(突き出し寸法)を小さくできる。つまり、第1指部81、第2指部91間の折り曲げ状態にかかわらず、第1指部81、第2指部91を接続した第2接続部97近傍部分の高さ寸法の薄型化を、この構成からも図ることができる。
上述のように、ハンド機構1は、駆動機構30の駆動力により多関節指80A、80Bと単関節指80Cとを用いて、第1モードと第2モードによる把持対象物の把持動作を実現可能とする。ここで、図1に戻る。上記の通り、単関節指80Cは、それを構成する第4指部180が、取付部材10に対して第8接続部200を中心に回転自在に接続されている。したがって、当該第8接続部200が本発明に係る第1取付接続部に相当するとともに、単関節指80Cが、本発明に係る第1指に相当する。また、多関節指80A、80Bについては、それを構成する第1指部81が、取付部材10に対して第1接続部87を中心に回転自在に接続されている。したがって、当該第1接続部87が本発明に係る第2取付接続部に相当するとともに、多関節指80A、80Bが、本発明に係る第2指に相当する。そして、取付部材10においては、第8接続部200の近くに、金属製の棒状のストッパ11が設けられている。ストッパ11は、第4指部180が第8接続部200を中心に取付部材10に近づくように回転してきたときに、第4指部180が取付部材10に接触する前に第4指部180の受け部180aと接触し、第4指部180のそれ以上の回転を阻止する。したがって、単関節指80Cに含まれる第4指部180が、本発明に係る所定の回転指部に相当し、また、ストッパ11は、単関節指80Cの第4指部180の取付部材10に近接する回転に関し事実上の可動範囲を決定する部材であり、本発明に係る接触部材に相当する。
けられている部位とは反対側の部位。図13、図14を参照。)に対して垂直の方向(図13に矢印で示す方向であり、以降「所定方向」という)において、第4指部180に設けられた突起部183の荷重接触面183aが、多関節指80A、80Bに関する構成よりも外側に位置している。
上記実施例のハンド機構1では、単関節指80Cの根元近くにストッパ11を設けているが、これに代えて多関節指80A、80B側にストッパ11を設けてもよい。この場合、多関節指80A、80Bの構成のうち、取付部材11に第1接続部87を介して回転自
在に取り付けられている第1指部81が、取付部材10側に設けられたストッパ11に接触するとともに、第1指部81に突起部183に相当する構成(突起構成)が配置される。そして、ハンド機構が図13等に示す所定の閉状態に置かれたときに、第1指部81の突起構成が単関節指80Cの第4指部180よりも外側に位置することで、外部からの荷重を当該突起構成で受けやすくする。このような構成により、多関節指80A、80B側で荷重を受け得る耐荷重姿勢をハンド機構1で実現することも可能である。
上記実施例のハンド機構1では、第4接続部115の一部を第1指部81の開口部分85内に入り込ませたが、第4接続部115の全部を第1指部81の開口部分85内に入り込ませてもよい。また、連結部材50以外の部材(例えばリニアガイド等)によってリニアアクチュエータ31の駆動力を第3接続部113に伝達してもよい。
また上記実施例のハンド機構1では、多関節指80Aと多関節指80Bにおけるリンク機構は同一としているが、両多関節指におけるリンク機構の構成を異ならせてもよい。すなわち、第1接続部87、第2接続部97、第3接続部113、第4接続部115の何れかの位置を両多関節指80A、80B間で異ならせてもよい。
また、上記実施例のハンド機構1において、多関節指及80Aと多関節指80Bの先端部の、特に第1モードで把持対象物をつまみ動作によって把持する際に把持対象物に接触する部位に溝部を設け、単関節指80Cの先端部の、特に第1モードで把持対象物をつまみ動作によって把持する際に把持対象物に接触する部位に、把持対象物との接触により変形可能な変形部を設けてもよい。溝部の形成は、つまみ動作によって把持対象物を滑らずに把持するために有効であるが、多関節指及80A及び多関節指80Bの先端部と、単関節指80Cの先端部の両方に溝部が形成されると、仮に溝部に把持対象物の一部が嵌まってしまった場合に、把持対象物を非常に不安定な状態でつまみ上げてしまう可能性がある。そこで、このような不安定なつまみ動作を回避するために、一方の指の先端部を把持対象物の形状にならって変形しうる変形部を形成することで、第1モードでの把持動作を確実なものとすることができる。したがって、溝部が形成されるのが単関節指80Cの先端部であって、変形部が形成されるのが多関節指及80Aと多関節指80Bの先端部であってもかまわない。
Claims (4)
- 取付部材と、
駆動アクチュエータからの駆動力を伝える駆動部と、
一又は複数の指部から構成され、前記取付部材に対して第1取付接続部を中心に回転自在に取り付けられた第1指と、
前記第1指と接続され、且つ、前記取付部材に対して第2取付接続部を中心に回転自在に取り付けられた第2指であって、前記駆動部からの駆動力により該第1指に対して近接するように該第1指とともに該取付部材に対して回転する第2指と、
を備えるハンド機構であって、
前記第1指の前記一又は複数の指部には、前記第1取付接続部による回転中心を含む所定の回転指部が含まれ、
前記取付部材は、前記第1指が前記第1取付接続部を中心として回転し且つ前記第2指が前記第2取付接続部を中心として回転し、該第1指と該第2指との相対的な回転が行われる回転面において該第1指と該第2指とが交差し、前記ハンド機構が耐荷重姿勢をとる所定の閉状態であるときに、該第1指の前記所定の回転指部が接触し、該所定の回転指部の該取付部材に対する回転を阻止し、該取付部材の内部に配置され該取付部材に固定された接触部材を有し、
前記所定の回転指部が前記接触部材に接触し前記所定の閉状態である場合に、該所定の回転指部の所定部位が、該所定の閉状態において外部からの荷重を受けるように前記第2指より外側に位置する、
ハンド機構。 - 前記第1指は、前記取付部材に対して前記第1取付接続部を中心に回転可能となるように接続された、前記所定の回転指部のみを有する単関節指である、
請求項1に記載のハンド機構。 - 前記第1指は、前記取付部材に対して前記第1取付接続部を中心に回転可能となるように接続され、前記所定の回転指部を含む複数の指部同士が接続部を介して互いに回転可能となるように接続された多関節指である、
請求項1に記載のハンド機構。 - 前記第1指の回転面及び前記第2指の回転面は互いに干渉せず、
前記駆動部により前記第1指と前記第2指が回転され、該第1指と該第2指とによって把持対象物を把持し得る、前記ハンド機構の所定の姿勢を経て、該第1指が該第2指に対して更に回転されることで、前記所定の回転指部が前記接触部材に接触し、該ハンド機構が前記所定の閉状態に至る、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載のハンド機構。
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