JP6499669B2 - ロボットハンド及びロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボットアームの先端部に装着されるエンドエフェクタであるロボットハンド及びこれを備えたロボットに関する。

従来、産業用ロボットは、ロボットアームの先端部に作業に適したエンドエフェクタを装着して使用される。エンドエフェクタの一種として、２本のフィンガを有しワークを把持するロボットハンド（いわゆる、グリッパ）が知られている。この種のロボットハンドであって、回転運動を直線運動に変換するチェビシェフリンク機構を利用したものが、特許文献１において本願の出願人により提案されている。

特許文献１に記載のロボットハンドのフィンガは、基台に支持される基端部を中心にして回転駆動される原動節と、基端部が基台に回動可能に連結された従動節と、基端部が原動節の先端部に回動可能に連結されて中間部が従動節の先端部に回動可能に連結された中間節とを備えるチェビシェフリンク機構によって構成されている。そして、このチェビシェフリンク機構の中間節の先端部に指先部が設けられており、この指先部の移動軌跡がチェビシェフリンク機構の中間節が取り得る周状の移動軌跡のうちの直線部と対応するように原動節の回転範囲が定められている。

国際公開ＷＯ２０１０／００７７９５号公報

上記特許文献１のチェビシェフリンク機構を利用したロボットハンドであって２本のフィンガを有するグリッパ形のものは、２つの原動節を有し、各原動節につきモータを備えている。２つの原動節の回転軸は平行に配設され、２つのモータは原動節が枢支された基台の一方側に集約配置されている。一般に、減速装置はモータと組み合わせて使用され、モータと減速装置は直列的に（つまり、同軸上に）配置されている。これらのモータ及び減速装置を含むフィンガの駆動部とロボットアームとの干渉を回避するために、ロボットハンドの可動範囲が制限される。そのため、フィンガの駆動部はなるべく小さいことが望ましい。

上記特許文献１のチェビシェフリンク機構を利用したロボットハンドは、フィンガの指先のストロークが固定節の長さよりも大きいので、要求される指先のストロークに対してフィンガを小型化することが可能である。このようにフィンガの小型化を実現したロボットハンドでは、フィンガの駆動部の小型化による、ロボットハンド全体の更なる小型化が望まれている。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、チェビシェフリンク機構を利用したロボットハンドの更なる小型化を実現するものである。

本発明の一態様に係るロボットハンドは、ロボットアームの先端に取り付けられるロボットハンドであって、前記ロボットアームの先端に取り付けられる底壁、及び、当該底壁から起立する一対の側壁とを有するベースと、把持爪と、前記一対の側壁の間に設けられて当該一対の側壁に支持されて前記ベースと前記把持爪とを連結するチェビシェフリンク機構と、前記ベースの前記一対の側壁のうちの一方において当該側壁を介して前記チェビシェフリンク機構と反対側に固定されたハウジングと、前記ベース及び前記ハウジングの少なくとも一方に回動可能に支持され、前記チェビシェフリンク機構へ動力を入力する入力軸と、前記入力軸と平行な出力軸を有するモータと、前記モータに設けられ当該モータの回転位置及び回転速度を検出する検出器と、前記入力軸と同軸上に配設された伝動軸と、前記出力軸から前記伝動軸へ動力を伝達する動力伝達機構と、前記伝動軸と前記入力軸との間に設けられた減速装置と、前記伝動軸上に設けられたブレーキ装置とを備える。そして、前記モータ、前記検出器、前記伝動軸、前記動力伝達機構、前記減速装置、及び前記ブレーキ装置が前記ハウジングに収容され、前記モータと前記減速装置及び前記ブレーキ装置とが並列に配置され、且つ、前記モータと前記検出器とを合わせた前記モータの軸方向長さの間に前記減速装置及び前記ブレーキ装置が配設されていることを特徴としている。

また、本発明の一態様に係るロボットは、ロボットアームを有するロボット本体と、前記ロボットアームの先端部に取り付けられた前記ロボットハンドと、前記ロボットアーム及び前記ロボットハンドの動作を制御するコントローラとを備えることを特徴としている。

上記構成のロボットハンド及びこれを備えたロボットによれば、モータと減速装置とを並列的に配置することができる。よって、モータと減速装置とが直列的に配置されたロボットハンドと比較して、ハウジングの大きさ（特に、モータの出力軸と平行な方向の大きさ）を小さくすることができる。ひいては、ロボットハンドの小型化を図ることができる。

本発明によれば、ロボットハンドの更なる小型化を図ることが可能である。

図１は本発明の一実施形態に係るロボットハンドを備えた多関節ロボットの概略側面図である。 図２はロボットハンドの概略構成を示す図である。 図３は指先が閉じられた状態のロボットハンドのフィンガを示す図である。 図４は指先が開かれた状態のロボットハンドのフィンガを示す図である。 図５はロボットハンドのフィンガの構造を示す図２のＶ矢視図である。 図６はフィンガの駆動部の構造を示す図２のVI−VI矢視断面図である。 図７は多関節ロボットの制御系統の構成を示す図である。 図８Ａは本実施形態に係るロボットハンドの図、図８Ｂはサーボモータ、減速装置及びブレーキ装置が同軸上に配置された比較例に係るロボットハンドの図である。 図９は一般的なチェビシェフリンク機構及びその動きを説明する図である。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るロボットハンドを備えた多関節ロボット１０の概略側面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る多関節ロボット１０は、ロボットアーム２０を有するロボット本体２と、ロボットアーム２０の先端部に装着されたロボットハンド１と、多関節ロボット１０の動作を司るコントローラ３とから概ね構成されている。以下、多関節ロボット１０の各構成要素について詳細に説明する。

まず、ロボット本体２について詳細に説明する。本実施形態に係るロボット本体２は、基台３０と、基台３０に支持されたロボットアーム２０とを備えている。ロボットアーム２０は、垂直な腕旋回軸２１、水平な腕前後軸２２、水平な腕上下軸２３、腕上下軸２３と略直交する手首回転軸２４、手首回転軸２４と略直交する手首曲げ軸２５、及び、手首曲げ軸２５と略直交する手首捻り軸２６を有する。つまり、ロボット本体２は六軸垂直多関節型ロボットである。但し、本発明が適用されるロボット本体２はこれに限定されず、ロボットアーム２０を有すればよい。ロボット本体２は、例えば、六軸以外の垂直多関節型ロボットや、水平多関節型ロボットなどであってもよい。

ロボットアーム２０は、基台３０に腕旋回軸２１回りに回動可能に連結された第１アーム３１と、第１アーム３１の先端部に腕前後軸２２回りに回動可能に連結された第２アーム３２と、第２アーム３２の先端部に腕上下軸２３回りに回動可能に連結された第３アーム３３と、第３アーム３３と手首回転軸２４回りに回動可能に接続された第４アーム３４と、第４アーム３４の先端部に手首曲げ軸２５回りに回動可能に接続された手首３５と、手首３５と手首捻り軸２６回りに連結されたハンドアダプタ３６を備えている。ロボット本体２は、各軸２１〜２６回りに各アーム要素３１〜３５を回転駆動するサーボモータ６１〜６６（図７）などの駆動機構を更に備えている。

次に、ロボットハンド１について詳細に説明する。図２はロボットハンド１の概略構成を示す図であり、図３は指先が閉じられた状態のロボットハンド１のフィンガ４２を示す図、図４は指先が開かれた状態のロボットハンド１のフィンガ４２を示す図、図５はロボットハンド１のフィンガ４２の構造を示す図２のＶ矢視図、図６はフィンガ４２の駆動部４３の構造を示す図２のVI−VI矢視断面図である。

図２〜６に示すように、ロボットハンド１は、ロボット本体２のハンドアダプタ３６に固定されるベース４１と、ベース４１に支持された一対のフィンガ４２と、一対のフィンガ４２を駆動する駆動部４３とを備えている。一対のフィンガ４２の指先（先端部）にはそれぞれ把持爪４４が取り付けられている。把持爪４４のワークとの接触部分には緩衝材４５が貼設されている。一対のフィンガ４２のうち、一方のフィンガ４２は後述するサーボモータ８１から伝達された動力によって動作する主動系のフィンガ４２Ａであり、他方のフィンガ４２は主動系のフィンガ４２Ａから伝達された動力（より詳細には、入力軸４６から従動系入力軸４７へ伝達された動力）によって動作するに従動系のフィンガ４２Ｂである。この明細書では、主動系のフィンガ４２Ａと従動系のフィンガ４２Ｂとを特に区別しないときは、フィンガ４２と表すこととする。

ベース４１は、断面Ｕ字状（図５）に形成されており、ハンドアダプタ３６に固定される底壁４１１と、底壁４１１から起立する一対の側壁４１２，４１２とを有している。一対の側壁４１２のうち一方には、駆動部４３の構成要素が収容されたハウジング４０が固定されている。この一方の側壁４２２を、駆動部４３からフィンガ４２へ動力を入力するための２本の平行な入力軸（入力軸４６及び従動系入力軸４７）が貫いており、２本の入力軸４６，４７はベース４１内に突出している。

各フィンガ４２は、チェビシェフリンク機構５を含むリンク機構として構成されている。換言すれば、把持爪４４は、チェビシェフリンク機構５を含むリンク機構を介してベース４１に支持されている。

図９は一般的なチェビシェフリンク機構５及びその動きを説明する図である。図９に示すように、チェビシェフリンク機構５は、原動節５１、固定節５０、従動節５２及び中間節５３の４つの節（リンク）を備えたリンク機構である。固定節５０の基端部に原動節５１の基端部が回動可能に連結され、固定節５０の先端部に従動節５２の基端部が回動可能に連結され、中間節５３の基端部に原動節５１の先端部が回動可能に連結され、中間節５３の中間部に従動節５２の先端部が回動可能に連結されている。原動節５１の長さを「１」とすれば、固定節５０の長さが「２」、従動節５２の長さが「２．５」、中間節５３の長さが「５」の比となっている。上記構成のチェビシェフリンク機構５において、原動節５１が基端部を中心として１回転する間の、中間節５３の先端部の移動軌跡５００は、或る面内で固定節５０と略平行な直線部５０１と、この直線部５０１の端部同士を繋ぐ曲線部５０２とから成る略Ｄ字形の周状である。起立状態の原動節５１の回転角度を０度とし、反時計回りの回転方向を正の回転方向とすると、原動節５１が０度から１８０度の間の回転運動に対応する中間節５３の先端部の移動軌跡５００が上記の直線部５０１となっている。

図２〜６に戻って、一対のフィンガ４２はロボットハンド１のセンターを軸として対称（図２〜４の各紙面において左右対称）に構成されている。以下では、一方のフィンガ４２の構造について詳細に説明し、他方のフィンガ４２の構造についての説明は対応する部材を同じ参照符号で表すことで省略する。

フィンガ４２は、原動節５１、従動節５２、中間節５３、従動補助節５４、中間補助節５５、中間結合節５６、及び、先端部結合節５７を備えている。そして、これらの節５１〜５７、及び、固定節として機能するベース４１によって、ベース４１と把持爪４４とを連結するリンク機構が構成されている。先端部結合節５７にはアダプタ部５７ａが設けられており、このアダプタ部５７ａに把持爪４４が図示されない締結具等によって着脱可能に固定される。

原動節５１の基端部は入力軸４６（又は従動系入力軸４７）に固定されており、入力軸４６（又は従動系入力軸４７）と一体的に回動する。原動節５１の先端部は、中間節５３の基端部と第１関節軸７１により回動可能に連結されている。従動節５２の基端部は、ベース４１の一対の側壁４１２に回動可能に支持された第２関節軸７２に固定されている。従動節５２の先端部は、第３関節軸７３によって中間節５３の長手方向中間位置と回動可能に連結されている。中間節５３の先端部は、第４関節軸７４によって先端部結合節５７と回動可能に連結されている。

入力軸４６、第１関節軸７１、第２関節軸７２、第３関節軸７３、及び、第４関節軸７４の各軸の軸心の延在方向は平行である。そして、入力軸４６と第１関節軸７１の距離を「１」としたとき、入力軸４６と第２関節軸７２の距離が「２」であり、第１関節軸７１と第３関節軸７３の距離は「２．５」であり、第２関節軸７２と第３関節軸７３の距離が「２．５」であり、第３関節軸７３と第４関節軸７４の距離が「２．５」となるように、各節の長さの比が決定されている。但し、この明細書において軸と軸の距離は、厳密には軸心から軸心までの距離のことを言う。

上記構成の原動節５１、従動節５２、中間節５３、及び、固定節として機能するベース４１の一部分によって、チェビシェフリンク機構５が構成されている。そして、チェビシェフリンク機構５の中間節５３の先端部の移動範囲（移動軌跡）が、チェビシェフリンク機構５としてチェビシェフリンク機構５が取り得る周状の移動軌跡５００（図９）のうち直線部５０１（図９）と対応するように、原動節５１（つまり、入力軸４６又は従動系入力軸４７）の回動範囲が定められている。

従動補助節５４の基端部は、入力軸４６と第２関節軸７２との間において、ベース４１の一対の側壁４１２に回動可能に支持された第５関節軸７５に固定されている。入力軸４６、第２関節軸７２、及び第５関節軸７５は略同一直線上に並んでいる。この入力軸４６と第２関節軸７２を結ぶ直線を説明の便宜上「基準線Ｌ」ということとする。従動補助節５４の先端部は、第６関節軸７６によって中間結合節５６と回動可能に連結されている。中間結合節５６は、第３関節軸７３によって従動節５２と回動可能に連結されている。なお、図５に示すように、第３関節軸７３の軸方向において、従動節５２の内側に中間節５３が配設され、更に、中間節５３の内側に中間結合節５６が配設されている。このようにして、フィンガ４２のコンパクト化が図られている。

上記において、第２関節軸７２と第５関節軸７５との距離と、第３関節軸７３と第６関節軸７６との距離が等しい。また、第２関節軸７２と第３関節軸７３との距離と、第５関節軸７５と第６関節軸７６との距離が等しい。つまり、従動節５２、従動補助節５４、中間結合節５６、及び、ベース４１の一部分によって、基部側の四節平行リンク機構４８が構成されている。

中間補助節５５の基端部は、第６関節軸７６によって中間結合節５６と回動可能に連結されている。また、中間補助節５５の先端部は、第７関節軸７７によって先端部結合節５７と回動可能に連結されている。上記において、第３関節軸７３と第６関節軸７６との距離と、第４関節軸７４と第７関節軸７７の距離が等しい。また、第３関節軸７３と第４関節軸７４との距離と、第６関節軸７６と第７関節軸７７との距離が等しい。つまり、中間節５３の先端部側、中間補助節５５、中間結合節５６、及び、先端部結合節５７によって、先端部側の四節平行リンク機構４９が構成されている。

図６に示すように、フィンガ４２の駆動部４３は、サーボモータ８１と、サーボモータ８１からの動力が伝達される出力歯車８２と、出力歯車８２と噛合した従動歯車８３と、サーボモータ８１から出力歯車８２までの動力伝達経路上に設けられた減速装置８４及びブレーキ装置８５とを備えている。

サーボモータ８１は、その出力軸８１１が２つの入力軸４６，４７と略平行となるように配設され、ハウジング４０に支持されている。サーボモータ８１には、サーボモータ８１の回転位置及び回転速度を検出するための検出器８６が設けられている。検出器８６は、例えば、ロータリエンコーダである。検出器８６は検出器ケーブル８６ａによって後述するコントローラ３及びサーボアンプ９７と電気的に接続されている。

ハウジング４０の入力軸４６の延長線上には、ハウジング４０に回動可能に支持された伝動軸９０が設けられている。入力軸４６と伝動軸９０とは同軸上に配置されており、サーボモータ８１の出力軸８１１と伝動軸９０との各軸心の延在方向は略平行である。

サーボモータ８１の出力軸８１１には駆動プーリ８７が嵌装されており、この駆動プーリ８７と対応する従動プーリ８８が伝動軸９０に嵌装されている。駆動プーリ８７と従動プーリ８８には、無端状の伝動ベルト８９が巻装されている。これらのプーリ８７，８８及び伝動ベルト８９によりベルト式動力伝達機構８が形成されており、この動力伝達機構８によってサーボモータ８１の出力が伝動軸９０へ伝達される。

伝動軸９０には、ブレーキ装置８５が設けられている。本実施形態に係るブレーキ装置８５は、コイルに通電することによって発生する電磁力で動作する電磁ブレーキであって、非通電時にブレーキが作動し、通電時にブレーキの作動が解除されるようになっている。このようなブレーキ装置８５の動作により、ロボットハンド１（又は多関節ロボット１０）の強制停止時などにロボットハンド１への電力供給が絶たれた場合でも、ロボットハンド１はワークを把持し続けることができる。

サーボモータ８１から出力歯車８２への動力伝達経路上において、ブレーキ装置８５の後段に減速装置８４が設けられている。より詳細には、伝動軸９０と入力軸４６との間、即ち、伝動軸９０から入力軸４６への動力伝達経路上に減速装置８４が設けられている。減速装置８４の入力部と伝動軸９０とが連結されており、伝動軸９０から減速装置８４へ動力が入力される。減速装置８４の出力部は出力歯車８２と連結されており、減速装置８４で減速された回転動力が出力歯車８２から出力される。なお、本実施形態に係る減速装置８４は、伝動軸９０と連結されたウェーブ・ジェネレータ、出力歯車８２と連結されたフレクスプライン、ハウジング４０に固定されたサーキュラ・スプラインから成る波動歯車装置である。

減速装置８４及びブレーキ装置８５と、サーボモータ８１とは、ハウジング４０内において並列的に配置されている。本実施形態においては、サーボモータ８１と検出器８６とを合わせたサーボモータ８１の軸方向長さ間に、減速装置８４及びブレーキ装置８５が配設されている。

出力歯車８２と従動歯車８３は、いずれもハウジング４０に回動可能に支持されている。出力歯車８２と従動歯車８３は同一形状の歯車であって、出力歯車８２には入力軸４６が一体的に設けられており、従動歯車８３には従動系入力軸４７が一体的に設けられている。サーボモータ８１から回転動力が出力歯車８２に伝達されて出力歯車８２が回転すると、これに噛合している従動歯車８３も出力歯車８２と同じ回転角度だけ逆向きに回転する。即ち、入力軸４６と従動系入力軸４７が同期して同じ回転角度だけ互いに逆向きに回転する。これにより、ロボットハンド１のフィンガ４２の指先及び一対の把持爪４４が同期して同じ量だけ互いに離間する方向又は近接する方向へ移動する。

続いて、コントローラ３について説明する。図７は多関節ロボット１０の制御系統の構成を示す図である。この図では、特にロボットハンド１の制御に関連する制御系統の構成を示し、他を省略している。図７に示すように、コントローラ３には、ロボット本体２の各軸２１〜２６を回転駆動する各サーボモータ６１〜６６へ駆動電流を供給するサーボアンプ９１〜９６が接続されている。また、各サーボモータ６１〜６６には、例えば、エンコーダなどの検出器６１ａ〜６６ａが設けられており、この検出器６１ａ〜６６ａで検出されたサーボモータ６１〜６６の回転位置がコントローラ３（又は、コントローラ３及び各サーボモータ６１〜６６）へ入力される。また、コントローラ３には、ロボットハンド１のサーボモータ８１へ駆動電流を供給するサーボアンプ９７が接続されている。このサーボアンプ９７には、検出器８６で検出されたサーボモータ８１の回転位置がコントローラ３（又は、コントローラ３及び各サーボモータ６１〜６６）へ入力される。更に、コントローラ３には、出力歯車８２、従動歯車８３、入力軸４６及び従動系入力軸４７のうちいずれか１つの回転位置を検出する回転位置検出器９８が接続されている。この回転位置検出器９８で検出された回転位置により、ロボットハンド１の一対のフィンガ４２の指先及び一対の把持爪４４の位置を推定することができる。

コントローラ３は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や各制御対称への制御信号の出力を行う。コントローラ３では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、多関節ロボット１０の動作を制御するための処理が行われる。なお、コントローラ３は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、コントローラ３は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等から構成されていてもよい。

上記コントローラ３でプログラムが実行されると、プログラムに則ってロボットハンド１が目標位置へ移動するように、検出器６１ａ〜６６ａで検出された回転位置に基づいて、コントローラ３から各サーボアンプ９１〜９６へ制御信号が出力される。各サーボアンプ９１〜９６は、制御信号に応じた駆動電流をサーボモータ６１〜６６へ供給する。また、プログラムに則って、一対の把持爪４４を近接させてワークを把持するためにフィンガ４２の指先を閉じたり（図３）、一対の把持爪４４を離間させてワークを放すためにフィンガ４２の指先を開いたり（図４）するように、検出器８６及び回転位置検出器９８で検出された回転位置に基づいて、コントローラ３からサーボアンプ９７へ制御信号が出力される。サーボアンプ９７は、制御信号に応じた駆動電流をサーボモータ８１へ供給する。このように、コントローラ３は、ロボットアーム２０と同様に一対のフィンガ４２に対しても、一対のフィンガ４２の位置、方位、姿勢などを制御量として、目標値に追従するような自動制御（即ち、サーボ制御）を行う。

以上に説明したように、本実施形態のロボットハンド１は、ベース４１と、把持爪４４と、ベース４１と把持爪４４とを連結するチェビシェフリンク機構５と、ベース４１に固定されたハウジング４０と、チェビシェフリンク機構５へ動力を入力する入力軸４６と、入力軸４６と平行な出力軸８１１を有するサーボモータ８１と、入力軸４６と同軸上に配設された伝動軸９０と、出力軸８１１から伝動軸９０へ動力を伝達する動力伝達機構８と、伝動軸９０と入力軸４６との間に設けられた減速装置８４とを備えている。上記において、入力軸４６と伝動軸９０はそれぞれハウジング４０に回動可能に支持されており、サーボモータ８１はハウジング４０に支持されている。

上記構成のロボットハンド１では、伝動軸９０及び入力軸４６がサーボモータ８１の出力軸８１１と平行に設けられ、この伝動軸９０及び入力軸４６と同軸上に減速装置８４が配置されているので、サーボモータ８１と減速装置８４とを並列的に配置することが可能となる。図８Ａには本実施形態に係るロボットハンド１を示されており、図８Ｂはサーボモータ８１、減速装置８４及びブレーキ装置８５が同軸上に直列的に配置された比較例に係るロボットハンド１０１が示されている。図８Ａと図８Ｂとを比較すれば明らかなように、サーボモータ８１と減速装置８４とが直列的に配置された比較例に係るロボットハンド１０１のハウジング４０’は、本実施形態に係るロボットハンド１のハウジング４０よりもサーボモータ８１の軸方向長さに対応するΔＨだけ長くなる。このように、比較例に係るロボットハンド１０１と比較して、本実施形態に係るロボットハンド１ではフィンガ４２の駆動部４３が収容されたハウジング４０の大きさ（特に、サーボモータ８１の軸方向と平行な方向の大きさ）を小さくすることができる。ロボットハンド１は、小型化を図ってチェビシェフリンク機構５により構成されたフィンガ４２を備えたものであり、上記のように駆動部４３及びそのハウジング４０の小型化が可能であることで、ロボットハンド１全体の更なる小型化を実現することができる。

また、本実施形態のロボットハンド１は、前述の主動系の把持爪４４と対を成す従動系の把持爪４４と、従動系の把持爪４４とベース４１とを連結する従動系のチェビシェフリンク機構５と、従動系のチェビシェフリンク機構５へ動力を入力する入力軸４６と平行な従動系の従動系入力軸４７と、入力軸４６から従動系の従動系入力軸４７へ動力を伝達するギア機構（出力歯車８２と従動歯車８３）と、を更に備えている。

上記構成のロボットハンド１では、１つのサーボモータ８１によって２つのチェビシェフリンク機構５（フィンガ４２）が駆動される。このように、チェビシェフリンク機構５（フィンガ４２）の数が増加してもサーボモータ８１の数が変化しないので、フィンガ４２の駆動部４３を収容したハウジング４０の大型化を抑えることができる。

また、本実施形態のロボットハンド１は、伝動軸９０上に設けられたブレーキ装置８５を更に備えている。

上記構成のロボットハンド１では、サーボモータ８１の出力軸８１１と平行に伝動軸９０が設けられ、この伝動軸９０と同軸上に減速装置８４及びブレーキ装置８５が配置されるので、サーボモータ８１と減速装置８４及びブレーキ装置８５とを並列的に配置することが可能となる。よって、比較例に係るロボットハンド１０１（図８Ｂ）と比較して、フィンガ４２の駆動部４３を収容したハウジング４０の大きさ（特に、サーボモータ８１の軸方向と平行な方向の大きさ）を小さくすることができる。

また、本実施形態のロボットハンド１は、チェビシェフリンク機構５が、基端部が入力軸４６（又は従動系入力軸４７）に固定された原動節５１と、基端部がベース４１に回動可能に支持された従動節５２と、基端部が原動節５１の先端部と連結され、中間部が従動節５２の先端部と連結された中間節５３とを備えている。このロボットハンド１は、従動節５２を含んで四節平行リンク機構４８を構成するための、基端部がベース４１に回動可能に支持された従動補助節５４、及び、従動節５２の先端部と従動補助節５４の先端部とを連結する中間結合節５６を備えている。このロボットハンド１は、更に、中間節５３及び中間結合節５６を含んで四節平行リンク機構４９を構成するための、基端部が中間結合節５６と連結された中間補助節５５、及び、中間節５３の先端部と中間補助節５５の先端部とを連結する先端部結合節５７を備えている。そして、先端部結合節５７に把持爪４４が固定されている。

さらに、本実施形態のロボットハンド１では、チェビシェフリンク機構５の中間節５３の先端部が取り得る周状の移動軌跡５００（図９）のうちの直線部５０１（図９）が中間節５３の先端部の移動範囲となるような所定角度範囲内で、原動節５１（つまり、入力軸４６又は従動系入力軸４７）が回転する。

上記構成のロボットハンド１では、チェビシェフリンク機構５の作用により、中間節５３の先端部（即ち、フィンガ４２の指先）は基準線Ｌとの距離を一定に保ちつつ移動する。併せて、基部側の四節平行リンク機構４８、及び、先端部側の四節平行リンク機構４９の作用により、フィンガ４２の指先に位置する先端部結合節５７及びこれに固定された把持爪４４は、基準線Ｌと平行に移動する。上記の通り、把持爪４４は、基準線Ｌとの距離を一定に保ちながら、基準線Ｌと平行に移動することができる。このように、基準線Ｌから把持爪４４の距離が変化しないので、把持爪４４の位置を把握しやすく、また、一対の把持爪４４によるワークの把持を容易に行うことができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記ロボットハンド１の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記実施形態に係るロボットハンド１において、入力軸４６及び従動系入力軸４７はハウジング４０に支持されているが、ベース４１とハウジング４０の少なくとも一方に支持されていてもよい。

また、上記実施形態に係るロボットハンド１において、出力軸８１１から伝動軸９０へ動力を伝達する動力伝達機構８はベルト式動力伝達機構であるが、動力伝達機構８はこれに限定されない。例えば、出力軸８１１から伝動軸９０へ動力を伝達する動力伝達機構８として、噛合する駆動ギアと従動ギアとから成る歯車式動力伝達機構、又は、駆動スプロケットと従動スプロケットとこれらに巻回されたチェーンとから成るチェーン式動力伝達機構が用いられてもよい。

また、上記実施形態に係るロボットハンド１において、サーボモータ８１とブレーキ装置８５とが別々に設けられている。但し、サーボモータ８１及びブレーキ装置８５に代えて、これらの機能を併せ備えたブレーキ機能付サーボモータをサーボモータ８１の代わりに採用してもよい。この場合、伝動軸９０上のブレーキ装置８５は省略される。

また、上記実施形態に係るロボットハンド１において、主動系のフィンガ４２Ａの動きと同期させて従動系のフィンガ４２Ｂを動作させるために、出力歯車８２とこれに噛合する従動歯車８３とから成るギア機構が設けられている。このように出力歯車８２と従動歯車８３とが直接的に噛合していることが主動系のフィンガ４２Ａと従動系のフィンガ４２Ｂとの同期誤差を低減するうえで望ましいが、出力歯車８２と従動歯車８３との間に少なくとも１つ以上の歯車が介在していてもよい。また、出力歯車８２と従動歯車８３との間、又は、従動歯車８３と従動系入力軸４７との間にクラッチなどの動力断続切替機構が介在していてもよい。これにより、一方のフィンガ４２（主動系のフィンガ４２Ａ）のみを動作させることができる。

また、上記実施形態に係るロボットハンド１は、主動系のフィンガ４２Ａと従動系のフィンガ４２Ｂとを１つずつ備えているが、１つ以上の従動系のフィンガ４２Ｂを増やすこともできる。例えば、従動系のフィンガ４２Ｂを１つ追加して、３本のフィンガ４２を有するロボットハンド１としてもよい。この場合、従動系入力軸４７もフィンガ４２の数と対応させて追加し、この従動系入力軸４７と一体的に設けられた従動歯車８３と出力歯車８２とを噛合させるように、駆動部４３が構成される。

１ ロボットハンド
２ ロボット本体
３ コントローラ
５ チェビシェフリンク機構
８ 動力伝達機構
１０ 多関節ロボット
２０ ロボットアーム
４０ ハウジング
４１ ベース
４２ フィンガ
（４２Ａ 主動系のフィンガ）
（４２Ｂ 従動系のフィンガ）
４３ 駆動部
４４ 把持爪
４６ （主動系の）入力軸
４７ （従動系の）入力軸
４８，４９ 四節平行リンク機構
５０ 固定節
５１ 原動節
５２ 従動節
５３ 中間節
５４ 従動補助節
５５ 中間補助節
５６ 中間結合節
５７ 先端部結合節
６１〜６６ サーボモータ
８１ サーボモータ
８１１ 出力軸
８２ 出力歯車
８３ 出力歯車
８４ 減速装置
８５ ブレーキ装置
８６ 検出器
９０ 伝動軸
９１〜９７ サーボアンプ
９８ 回転位置検出器

Claims (5)

1. ロボットアームの先端に取り付けられるロボットハンドであって、
   前記ロボットアームの先端に取り付けられる底壁、及び、当該底壁から起立する一対の側壁とを有するベースと、
   把持爪と、
   前記一対の側壁の間に設けられ当該一対の側壁に支持されて前記ベースと前記把持爪とを連結するチェビシェフリンク機構と、
   前記ベースの前記一対の側壁のうちの一方において当該側壁を介して前記チェビシェフリンク機構と反対側に固定されたハウジングと、
   前記ベース及び前記ハウジングの少なくとも一方に回動可能に支持され、前記チェビシェフリンク機構へ動力を入力する入力軸と、
   前記入力軸と平行な出力軸を有するモータと、
   前記モータに設けられ当該モータの回転位置及び回転速度を検出する検出器と、
   前記入力軸と同軸上に配設された伝動軸と、
   前記出力軸から前記伝動軸へ動力を伝達する動力伝達機構と、
   前記伝動軸と前記入力軸との間に設けられた減速装置と、
   前記伝動軸上に設けられたブレーキ装置と、を備え、
   前記モータ、前記検出器、前記伝動軸、前記動力伝達機構、前記減速装置、及び前記ブレーキ装置が前記ハウジングに収容され、前記モータと前記減速装置及び前記ブレーキ装置とが並列に配置され、且つ、前記モータと前記検出器とを合わせた前記モータの軸方向長さの間に前記減速装置及び前記ブレーキ装置が配設されている、
   ロボットハンド。
2. 前記把持爪と対を成す従動系の把持爪と、
   前記従動系の把持爪と前記ベースとを連結する従動系のチェビシェフリンク機構と、
   前記従動系のチェビシェフリンク機構へ動力を入力する、前記入力軸と平行な従動系の入力軸と、
   前記入力軸から前記従動系の入力軸へ動力を伝達するギア機構と、
   を更に備える、請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記チェビシェフリンク機構が、基端部が前記入力軸に固定された原動節と、基端部が前記ベースに回動可能に支持された従動節と、基端部が前記原動節の先端部と連結され、中間部が前記従動節の先端部と連結された中間節とを有し、
   前記従動節を含んで四節平行リンク機構を構成するための、基端部が前記ベースに回動可能に支持された従動補助節、及び、前記従動節の先端部と前記従動補助節の先端部とを連結する中間結合節と、
   前記中間節及び前記中間結合節を含んで四節平行リンク機構を構成するための、基端部が前記中間結合節と連結された中間補助節、及び、前記中間節の先端部と前記中間補助節の先端部とを連結する先端部結合節と、を更に備え、
   前記先端部結合節に前記把持爪が固定されている、
   請求項１又は２に記載のロボットハンド。
4. 前記チェビシェフリンク機構が、基端部が前記入力軸に固定された原動節と、基端部が前記ベースに回動可能に支持された従動節と、基端部が前記原動節の先端部と連結され、中間部が前記従動節の先端部と連結された中間節とを有し、
   前記中間節の先端部が取り得る周状の移動軌跡のうちの直線部が前記中間節の先端部の移動範囲となるような所定角度範囲内で前記入力軸が回転する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットハンド。
5. ロボットアームを有するロボット本体と、
   前記ロボットアームの先端部に取り付けられた、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンドと、
   前記ロボットアーム及び前記ロボットハンドの動作を制御するコントローラと、を備える、
   ロボット。
   

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