JP6948647B2 - A robot hand with a finger drive mechanism and a finger having the drive mechanism. - Google Patents

A robot hand with a finger drive mechanism and a finger having the drive mechanism. Download PDF

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本発明は、複数の節を有する指が対象物に応じた動きをすることのできるロボットハンドの指の駆動機構、および、その駆動機構を具備する指を備えるロボットハンドに関する。 The present invention relates to a finger drive mechanism of a robot hand capable of allowing a finger having a plurality of nodes to move according to an object, and a robot hand including a finger having the drive mechanism.

複数の節を有する多関節の指を動作させて機能するロボットハンドには、駆動源として関節数と同数のアクチュエータを搭載することにより、複雑な動きを実現することが行われている。しかし、複数のアクチュエータを搭載するのでは小型化するのが困難であり、また、把持などする対象物に応じて個々の関節を最適に動作させるために、駆動制御が複雑になる。 A robot hand that functions by operating articulated fingers having a plurality of nodes is equipped with the same number of actuators as the number of joints as a drive source to realize complicated movements. However, it is difficult to reduce the size by mounting a plurality of actuators, and the drive control becomes complicated in order to optimally operate each joint according to an object to be gripped or the like.

このことから、多関節の指を備えるロボットハンドでも、駆動源として1つのアクチュエータを搭載して対象物に適した把持等の動作を実現する駆動機構が、例えば、特許文献1などに開示されている。この特許文献1に記載の駆動機構では、指の基節、中節および末節を含む6つのリンクで2つの四節リンク機構を構築することによって、1つのアクチュエータで、中手指節間関節、近位指節間関節および遠位指節間関節の3つの関節を中心にその基節、中節および末節を回転駆動可能にする構成が採用されている。この構成により、小型化を実現しつつ、対象物の形状に合わせて基節、中節および末節を動作させて把持することが実現されている。 For this reason, even in a robot hand having articulated fingers, a drive mechanism that mounts one actuator as a drive source and realizes an operation such as gripping suitable for an object is disclosed in, for example, Patent Document 1. There is. In the drive mechanism described in Patent Document 1, by constructing two quadrupedal link mechanisms with six links including the proximal phalanx, the middle phalanx, and the distal phalanx of the finger, one actuator can be used to connect the proximal interphalangeal joint. A configuration is adopted in which the proximal, middle and distal phalanx can be rotationally driven around the three joints, the interphalangeal joint and the distal interphalangeal joint. With this configuration, it is possible to operate and grip the proximal phalanx, the middle phalanx, and the terminal phalanx according to the shape of the object while realizing miniaturization.

特開2002−103269号公報JP-A-2002-103269

しかしながら、この特許文献1に記載のようなロボットハンドの指の駆動機構にあっては、指の基節、中節および末節を6つのリンクからなる2つの四節リンク機構で駆動させる構成を採用するために、その基節、中節および末節のそれぞれが別個に対象物の形状に合わせて相対的に自由に動くことができない。このことから、このロボットハンドでは、動きに制約のある範囲内で把持等する作業を行う必要があり、対象物に適した好適な動作で作業をすることができない、という課題があった。 However, the finger drive mechanism of the robot hand as described in Patent Document 1 adopts a configuration in which the proximal phalanx, middle phalanx and end phalanx of the finger are driven by two four-node link mechanisms consisting of six links. Therefore, each of its proximal phalanx, middle phalanx, and terminal phalanx cannot move relatively freely according to the shape of the object. For this reason, with this robot hand, it is necessary to perform work such as gripping within a range in which movement is restricted, and there is a problem that the work cannot be performed with a suitable movement suitable for the object.

そこで、本発明は、指の基節、中節および末節の作業対象の形状に適した動きを1つのアクチュエータで実現することにより、小型化しつつ対象物に対する最適な動きを実現するロボットハンドの指の駆動機構を提供することを目的としている。 Therefore, according to the present invention, the finger of the robot hand realizes the optimum movement with respect to the object while reducing the size by realizing the movement suitable for the shape of the work object of the proximal phalanx, the middle phalanx and the end phalanx of the finger with one actuator. It is intended to provide a drive mechanism for.

上記課題を解決するロボットハンドの指の駆動機構の発明の一態様は、ロボットハンド本体側の基節と、指先側の末節と、前記基節および前記末節の間の中節とを有して、1つのアクチュエータの駆動力が伝達されることにより機能する、ロボットハンドの指の駆動機構であって、前記基節を前記ロボットハンド本体に相対回転自在に連結する中手指節間関節と、前記基節および前記中節を相対回転自在に連結する近位指節間関節と、前記中節および前記末節を相対回転自在に連結する遠位指節間関節とを備えて、前記基節と、前記中手指節間関節に一端側を回転自在に連結されて前記アクチュエータにより回転される駆動リンクと、前記近位指節間関節に一端側を回転自在に連結されている基側中間リンクと、前記駆動リンクの他端側に配置されている第1連結軸および前記基側中間リンクの他端側に配置されている第2連結軸に両端側を回転自在に連結されている基側中継リンクとにより構成される基側四節リンク機構と、前記中節と、前記末節と、前記近位指節間関節に一端側を回転自在に連結されている末側中間リンクと、前記末側中間リンクの他端側に配置されている第3連結軸および前記末節の他端側に配置されている第4連結軸に両端側を回転自在に連結されている末側中継リンクとにより構成される末側四節リンク機構と、前記基節、前記中節および前記末節に対する無負荷時に該基節、該中節および該末節の互いの相対的な姿勢を所定に保持する姿勢保持手段とを具備し、前記基側中間リンクおよび前記末側中間リンクは、前記第2連結軸と前記第3連結軸との間の間隔が固定されることにより、相対的な位置関係を維持したまま一端側を共通の前記近位指節間関節により回転自在に支持され、前記末節は、前記遠位指節間関節と、前記第4連結軸と、前記中節から離隔する位置の指先とがそれぞれ異なる3箇所に配置されて相対的な位置関係が固定されている。 One aspect of the invention of the finger drive mechanism of the robot hand that solves the above problems has a proximal phalanx on the main body side of the robot hand, a distal phalanx on the fingertip side, and an intermediate phalanx between the proximal phalanx and the distal phalanx. An intermediate phalanx joint, which is a driving mechanism for the fingers of a robot hand that functions by transmitting the driving force of one actuator, and connects the proximal phalanx to the main body of the robot hand so as to be relatively rotatable. The proximal phalanx and the distal phalanx are provided with a proximal phalanx joint that rotatably connects the proximal phalanx and the intermediate phalanx, and a distal phalanx joint that rotatably connects the proximal phalanx and the distal phalanx. A drive link rotatably connected to the intermediate phalanx joint at one end and rotated by the actuator, and a proximal intermediate link rotatably connected to the proximal phalanx joint at one end. A base-side relay link whose both ends are rotatably connected to a first connecting shaft arranged on the other end side of the drive link and a second connecting shaft arranged on the other end side of the base-side intermediate link. The proximal phalanx link mechanism composed of the above, the intermediate phalanx, the distal phalanx, the distal intermediate link rotatably connected to the proximal phalanx joint at one end, and the distal intermediate. It is composed of a third connecting shaft arranged on the other end side of the link and a terminal relay link rotatably connected to both ends of the fourth connecting shaft arranged on the other end side of the end node. It is provided with a distal phalanx link mechanism and a posture holding means for holding a predetermined relative posture of the proximal phalanx, the intermediate phalanx and the distal phalanx when no load is applied to the proximal phalanx, the intermediate phalanx and the distal phalanx. However, the base-side intermediate link and the terminal-side intermediate link have one end side while maintaining a relative positional relationship by fixing the distance between the second connecting shaft and the third connecting shaft. It is rotatably supported by the common proximal interphalangeal joint, and the distal phalanx is different from the distal interphalangeal joint, the fourth connecting axis, and the fingertip at a position separated from the intermediate phalanx. It is placed at a location and the relative positional relationship is fixed.

上記課題を解決するロボットハンドの発明の一態様は、上記の駆動機構を備える前記指を少なくとも2組以上備えるロボットハンドであって、前記アクチュエータの駆動力を前記指毎の前記駆動リンクに伝達して機能させる伝達機構を備えている。 One aspect of the invention of the robot hand that solves the above-mentioned problems is a robot hand having at least two or more sets of the fingers provided with the above-mentioned drive mechanism, and the driving force of the actuator is transmitted to the drive link for each finger. It is equipped with a transmission mechanism that allows it to function.

このように本発明の一態様によれば、基節、駆動リンク、基側中間リンクおよび基側中継リンクにより構成される基側四節リンク機構と、中節、末節、末側中間リンクおよび末側中継リンクにより構成される末側四節リンク機構とを備え、基側中間リンクおよび末側中間リンクが相対的な位置関係を維持したまま一端側を共通にして回転自在に支持されて、末節に対する指先の相対的な位置関係が所定に固定されつつ、駆動リンクが1つのアクチュエータの駆動力を伝達されて回転される。 As described above, according to one aspect of the present invention, the proximal phalanx link mechanism composed of the proximal phalanx, the driving link, the proximal intermediate link and the proximal relay link, and the proximal phalanx, the distal segment, the distal intermediate link and the distal link. It is equipped with a terminal four-node link mechanism composed of side relay links, and the proximal intermediate link and the terminal intermediate link are rotatably supported with one end side in common while maintaining the relative positional relationship. The drive link is rotated by transmitting the driving force of one actuator while the relative positional relationship of the fingertip with respect to the fingertip is fixed in a predetermined manner.

この構成により、基側中間リンクおよび末側中間リンクの他端側の間を別個のリンクとして機能させることができ、制限を受けることなく基節、中節および末節を順次に回転させて、末節の指先まで対象物に沿わせることができる。 This configuration allows the base, middle and end nodes to function as separate links between the base intermediate link and the other end of the end intermediate link, allowing the proximal, middle and end nodes to rotate in sequence without restriction. You can follow the object up to your fingertips.

したがって、対象物の形状に応じた指の基節、中節および末節の動きを1つのアクチュエータで実現することができ、小型化しつつ対象物に対する最適な動きを実現するロボットハンドの指の駆動機構を提供することができる。 Therefore, the movement of the proximal phalanx, the middle phalanx, and the end phalanx according to the shape of the object can be realized by one actuator, and the finger drive mechanism of the robot hand that realizes the optimum movement with respect to the object while being miniaturized. Can be provided.

図1は、本発明の一実施形態に係る指の駆動機構を搭載するロボットハンドを示す図であり、その外観を示す斜視図である。FIG. 1 is a diagram showing a robot hand equipped with a finger drive mechanism according to an embodiment of the present invention, and is a perspective view showing the appearance thereof. 図2は、その駆動機構を示す指先側からの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view from the fingertip side showing the drive mechanism. 図3は、その駆動機構を示す指元からの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view from the fingertip showing the drive mechanism. 図4は、その駆動機構におけるリンク要素をモデル化して説明するリンク構成図である。FIG. 4 is a link configuration diagram for modeling and explaining a link element in the drive mechanism. 図5は、基節の構成部品を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the components of the proximal phalanx. 図6は、中節の構成部品を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing the components of the middle section. 図7は、末節の構成部品を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the components of the last section. 図8は、駆動リンクの構成部品を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing the components of the drive link. 図9は、基側中継リンクの構成部品を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing the components of the base relay link. 図10は、基側中間リンクおよび末側中間リンクの構成部品を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing the components of the base side intermediate link and the end side intermediate link. 図11は、末側中継リンクの構成部品を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing the components of the end relay link. 図12は、図8と異なる駆動リンクの構成部品を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a component of a drive link different from that of FIG. 図13は、指の駆動待機時の姿勢を示す側面図である。FIG. 13 is a side view showing the posture of the finger during standby for driving. 図14は、指の駆動途中の姿勢を示す側面図である。FIG. 14 is a side view showing a posture during driving of the finger. 図15は、指の停止時の姿勢を示す側面図である。FIG. 15 is a side view showing the posture when the finger is stopped. 図16は、細めの対象物を把持する際の駆動途中の姿勢を示す側面図である。FIG. 16 is a side view showing a posture during driving when gripping a thin object. 図17は、図16に続く駆動途中の姿勢を示す側面図である。FIG. 17 is a side view showing a posture during driving following FIG. 図18は、図17に続く対象物の把持状態の姿勢を示す側面図である。FIG. 18 is a side view showing the posture of the object in the gripped state following FIG. 図19は、薄い対象物の把持状態の姿勢を示す側面図である。FIG. 19 is a side view showing a posture of a thin object in a gripped state. 図20は、厚めの対象物を把持する際の駆動途中の姿勢を示す側面図である。FIG. 20 is a side view showing a posture during driving when gripping a thick object. 図21は、図20に続く対象物の把持状態の姿勢を示す側面図である。FIG. 21 is a side view showing the posture of the object in the gripped state following FIG. 図22は、太めの対象物の把持状態の姿勢を示す側面図である。FIG. 22 is a side view showing a posture of a thick object in a gripped state. 図23は、指の停止時の姿勢を示す斜視図である。FIG. 23 is a perspective view showing a posture when the finger is stopped. 図24は、指の外部環境による損傷回避を説明する側面図である。FIG. 24 is a side view illustrating the avoidance of damage caused by the external environment of the finger. 図25は、角度の検出手段の他の態様を説明する、図5と異なる基節の構成部品を示す斜視図である。FIG. 25 is a perspective view showing components of a proximal phalanx different from those in FIG. 5, which describes another aspect of the angle detecting means. 図26は、角度の検出手段の他の態様を説明する、図6と異なる中節の構成部品を示す斜視図である。FIG. 26 is a perspective view showing a component of a middle section different from that of FIG. 6, which describes another aspect of the angle detecting means. 図27は、角度の検出手段の他の態様を説明する、図10と異なる基側中間リンクおよび末側中間リンクの構成部品を示す斜視図である。FIG. 27 is a perspective view showing components of a base intermediate link and a terminal intermediate link different from those in FIG. 10, illustrating another aspect of the angle detecting means. 図28は、姿勢保持手段の他の態様を説明する要部構成の拡大平面図である。FIG. 28 is an enlarged plan view of a main part configuration for explaining another aspect of the posture holding means.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1〜図24は本発明の一実施形態に係る指の駆動機構を搭載するロボットハンドを示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 24 are views showing a robot hand equipped with a finger drive mechanism according to an embodiment of the present invention.

図1〜図3において、ロボットハンド100は、3本の指101(101A、101B、101C)をそれぞれ駆動して作業対象を把持等する作業を行うように、手首109を介して不図示のロボット本体側に取り付けられている。なお、このロボットハンド100は、例えば、人型ロボットやアーム型ロボット等に搭載されて、他のロボットと連携するなどして、スムーズな各種作業を実現する。 In FIGS. 1 to 3, the robot hand 100 is a robot (not shown) via the wrist 109 so as to drive three fingers 101 (101A, 101B, 101C) to perform work such as grasping a work target. It is attached to the main body side. The robot hand 100 is mounted on, for example, a humanoid robot, an arm-type robot, or the like, and cooperates with other robots to realize various smooth operations.

ロボットハンド100は、手首109に取り付けられる掌(ロボットハンド本体)105の掌面106内の3箇所に指101が配置されて作業対象を把持等するようになっており、掌面106の一端辺106aの両端側に指101A、101Cが配置されて、反対側端辺106bの中央に指101Bが配置されている。この指101A〜101Cは、それぞれの基節111、中節121および末節131が掌面106の端辺106a、106bの間に向かって接近する方向に相対回転することにより、作業対象を把持等することができるようにレイアウトされている。 In the robot hand 100, fingers 101 are arranged at three positions in the palm surface 106 of the palm (robot hand main body) 105 attached to the wrist 109 to grip the work target, and one end side of the palm surface 106. Fingers 101A and 101C are arranged on both end sides of 106a, and fingers 101B are arranged at the center of opposite end sides 106b. The fingers 101A to 101C grip the work object by relatively rotating in the direction in which the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the terminal phalanx 131 approach each other between the end sides 106a and 106b of the palm surface 106. It is laid out so that it can be done.

指101は、基節111の一端側が掌105の掌面106側(同一面、内側あるいは外側のいずれでもよい)に配置されている中手指節間関節112に相対回転自在に連結支持されて、その基節111の他端側と中節121の一端側とが近位指節間関節122に相対回転自在に連結支持されて、その中節121の他端側と末節131の一端側とが遠位指節間関節132に相対回転自在に連結支持されて、その末節131の他端側が後述する指先139として機能する。 The finger 101 is rotatably connected and supported by the intermediate interphalangeal joint 112 in which one end side of the proximal phalanx 111 is arranged on the palm surface 106 side (either the same surface, the medial side, or the lateral side) of the palm 105. The other end side of the proximal phalanx 111 and one end side of the middle phalanx 121 are connected and supported by the proximal interphalangeal joint 122 so as to be relatively rotatable, and the other end side of the middle phalanx 121 and one end side of the terminal phalanx 131 are connected and supported. It is connected and supported to the distal interphalangeal joint 132 so as to be relatively rotatable, and the other end side of the distal interphalangeal joint 131 functions as a fingertip 139 described later.

この指101は、基節111をリンクとして含む基側四節リンク機構103と、中節121および末節131をリンクとして含む末側四節リンク機構104とを備えて(図4を参照)、1つのアクチュエータ110の駆動力を伝達されることにより、その基節111、中節121および末節131のそれぞれを相対回転させることにより機能するように構築されている。 The finger 101 includes a proximal phalanx link mechanism 103 that includes the proximal phalanx 111 as a link, and a distal phalanx link mechanism 104 that includes the intermediate phalanx 121 and the distal phalanx 131 as links (see FIG. 4). By transmitting the driving force of one actuator 110, it is constructed so as to function by relatively rotating each of its base section 111, middle section 121, and end section 131.

基側四節リンク機構103および末側四節リンク機構104は、後述するように、それぞれ、4つのリンクが3角形に近似する台形になるように配置されて、個々のリンクが相対的に回転自在に連結されている。 As will be described later, the base four-node link mechanism 103 and the terminal four-node link mechanism 104 are arranged so that the four links form a trapezoid that approximates a triangle, and the individual links rotate relative to each other. It is freely connected.

基側四節リンク機構103は、基節111に対する対辺側に基側中継リンク113が配置されて、その基節111および基側中継リンク113の指元(掌面106)側が駆動リンク114により連結されるとともに、その指先139側が基側中間リンク115により連結されている。基節111は、指元側が駆動リンク114の端部と中手指節間関節112により回転自在に連結されて、指先139側が基側中間リンク115の端部と近位指節間関節122により回転自在に連結されている。基側中継リンク113は、指元側が駆動リンク114の端部と第1連結軸116により回転自在に連結されて、指先139側が基側中間リンク115の端部と第2連結軸117により回転自在に連結されている。 In the proximal phalanx link mechanism 103, the proximal phalanx relay link 113 is arranged on the opposite side to the proximal phalanx 111, and the proximal phalanx 111 and the finger base (palm surface 106) side of the proximal phalanx relay link 113 are connected by the drive link 114. At the same time, the fingertip 139 side is connected by the base side intermediate link 115. The proximal phalanx 111 is rotatably connected to the end of the drive link 114 by the interphalangeal joint 112, and the fingertip 139 side is rotated by the end of the proximal interphalangeal link 115 and the proximal interphalangeal joint 122. It is freely connected. The fingertip side of the base side relay link 113 is rotatably connected to the end of the drive link 114 by the first connecting shaft 116, and the fingertip 139 side is rotatably connected to the end of the base side intermediate link 115 by the second connecting shaft 117. Is connected to.

末側四節リンク機構104は、中節121に対する対辺側に末側中継リンク123が配置されて、その中節121および末側中継リンク123の指元側が末側中間リンク125により連結されるとともに、その指先139側が末節131により連結されている。中節121は、指元側が末側中間リンク125の端部と近位指節間関節122により回転自在に連結されて、指先139側が末節131の端部と遠位指節間関節132により回転自在に連結されている。末側中継リンク123は、指元側が末側中間リンク125の端部と第3連結軸126により回転自在に連結されて、指先139側が末節131の端部と第4連結軸127により回転自在に連結されている。 In the terminal four-node link mechanism 104, the terminal relay link 123 is arranged on the opposite side to the intermediate section 121, and the fingertip side of the middle section 121 and the terminal relay link 123 is connected by the terminal intermediate link 125. , The fingertip 139 side is connected by the terminal node 131. In the intermediate phalanx 121, the fingertip side is rotatably connected to the end of the distal interphalangeal link 125 by the proximal interphalangeal joint 122, and the fingertip 139 side is rotated by the end of the distal interphalangeal joint 131 and the distal interphalangeal joint 132. It is freely connected. The fingertip side of the end relay link 123 is rotatably connected to the end of the end intermediate link 125 by the third connecting shaft 126, and the fingertip 139 side is rotatably connected to the end of the end node 131 by the fourth connecting shaft 127. It is connected.

基側中間リンク115および末側中間リンク125は、概略3角形の板状に形成されている中間リンク板120(図10を参照)の1つの頂部に位置する近位指節間関節122を共通利用して基節111および中節121の端部が回転自在に連結されているとともに、その中間リンク板120の3角形における他の2つの頂部に位置する第2連結軸117および第3連結軸126に基側中継リンク113および末側中継リンク123の端部がそれぞれ回転自在に連結されることにより機能するように構築されている。すなわち、中間リンク板120は、近位指節間関節122および第2、第3連結軸117、126の3箇所の相対的な位置関係を固定して、これらの間の基側中間リンク115および末側中間リンク125の相対的な姿勢を保持したまま、その近位指節間関節122を中心にして回転自在に連結状態を維持している。このため、中間リンク板120は、その第2、第3連結軸117、126の間においても、相対的な位置関係を保持したまま近位指節間関節122を中心にして回転するリンクを備えることになり、第2、第3連結軸117、126に回転自在に連結されている基側中継リンク113、基側中間リンク115、末側中間リンク125、および末側中継リンク123を連動させるように動作を伝達する。 The proximal interphalangeal link 115 and the distal interphalangeal link 125 share a proximal interphalangeal joint 122 located at one apex of the intermediate link plate 120 (see FIG. 10), which is formed in a substantially triangular plate shape. The ends of the proximal phalanx 111 and the middle phalanx 121 are rotatably connected by utilizing the second connecting shaft 117 and the third connecting shaft located at the other two tops in the triangle of the intermediate link plate 120. It is constructed so as to function by rotatably connecting the ends of the base relay link 113 and the end relay link 123 to the 126. That is, the intermediate link plate 120 fixes the relative positional relationship between the proximal interphalangeal joint 122 and the second and third connecting shafts 117 and 126, and the proximal interphalangeal link 115 and the intermediate link 115 between them. While maintaining the relative posture of the distal intermediate link 125, the proximal interphalangeal joint 122 is rotatably maintained in a connected state. Therefore, the intermediate link plate 120 includes a link that rotates about the proximal interphalangeal joint 122 while maintaining the relative positional relationship between the second and third connecting shafts 117 and 126. Therefore, the base side relay link 113, the base side intermediate link 115, the end side intermediate link 125, and the end side relay link 123, which are rotatably connected to the second and third connecting shafts 117 and 126, are interlocked with each other. Communicate the movement to.

末節131は、両端側の遠位指節間関節132および第4連結軸127の2箇所の間隔を維持しつつ中節121および末側中継リンク123の指先139側を回転自在に連結するとともに、その遠位指節間関節132から中節121の延長方向に離隔する形状の指先139を第4連結軸127に対する相対的な位置関係も固定したまま相対回転可能にすることにより、その指先139を指先として機能させるようになっている。すなわち、遠位指節間関節132、第4連結軸127および指先139の3箇所の相対的な位置関係が固定されたまま回転可能に構築されている。 The distal phalanx 131 rotatably connects the intermediate phalanx 121 and the fingertip 139 side of the distal relay link 123 while maintaining the distance between the distal interphalangeal joints 132 on both ends and the fourth connecting shaft 127. The fingertip 139, which is shaped to be separated from the distal interphalangeal joint 132 in the extension direction of the intermediate phalanx 121, can be rotated relative to the fourth connecting shaft 127 while maintaining the relative positional relationship. It is designed to function as a fingertip. That is, the distal interphalangeal joint 132, the fourth connecting shaft 127, and the fingertip 139 are rotatably constructed while the relative positional relationships are fixed.

そして、図4に指101の駆動機構を構成するリンクのモデル図を示すように、基側四節リンク機構103においては、指101の長さの一部となる基節111と基側中継リンク113が同等の長さに形成されて、指101の中手指節間関節112付近の厚さとなる駆動リンク114に対して基側中間リンク115が半分以下で1/3程度の短尺に形成されている。同様に、末側四節リンク機構104においては、指101の長さの一部となる中節121と末側中継リンク123が同等の長さに形成されて、指101の近位指節間関節122付近の厚さとなる末側中間リンク125に対して末節131が半分以下で1/3程度の短尺に形成されている。 Then, as shown in FIG. 4 as a model diagram of the link constituting the drive mechanism of the finger 101, in the proximal phalanx link mechanism 103, the proximal phalanx 111 and the proximal relay link which are a part of the length of the finger 101 The 113 is formed to have the same length, and the proximal intermediate link 115 is formed to be less than half and about 1/3 shorter than the drive link 114 having a thickness near the middle interphalangeal joint 112 of the finger 101. There is. Similarly, in the distal phalanx link mechanism 104, the intermediate phalanx 121 and the distal relay link 123, which are part of the length of the finger 101, are formed to have the same length, and the proximal interphalangeal interphalangeal of the finger 101 is formed. The distal interphalangeal 131 is formed in a short length of about 1/3, which is less than half of the distal intermediate link 125 having a thickness near the joint 122.

このため、指101をできるだけ延伸させた姿勢にしたときに、基側四節リンク機構103においては、基側中継リンク113と基側中間リンク115とができるだけ直線的に連続する姿勢になって、その基側中継リンク113と基側中間リンク115との間を回転自在に連結する第2連結軸117がそれらの両端側の近位指節間関節122と第1連結軸116の間の線分L1(後述の第1仮想リンク119)に外側で接近することにより、全体で概略3角形に近似する形状を形成するように作製されている。末側四節リンク機構104においては、末側中継リンク123と末節131とができるだけ直線的に連続する姿勢になって、その末側中継リンク123と末節131との間を回転自在に連結する第4連結軸127がそれらの両端側の第3連結軸126と遠位指節間関節132との間の線分L2(後述の第2仮想リンク129)に外側で接近することにより、全体で概略3角形に近似する形状を形成するように作製されている。 Therefore, when the finger 101 is extended as much as possible, in the base-side four-joint link mechanism 103, the base-side relay link 113 and the base-side intermediate link 115 are in a posture in which they are continuous as linearly as possible. A second connecting shaft 117 that rotatably connects the base relay link 113 and the base intermediate link 115 is a line segment between the proximal interphalangeal joints 122 on both ends thereof and the first connecting shaft 116. By approaching L1 (the first virtual link 119 described later) on the outside, it is manufactured so as to form a shape substantially similar to a triangle as a whole. In the terminal four-node link mechanism 104, the terminal relay link 123 and the terminal 131 are in a posture in which they are continuous as linearly as possible, and the terminal relay link 123 and the terminal 131 are rotatably connected to each other. The four connecting shafts 127 are generally approximated by approaching the line segment L2 (second virtual link 129 described later) between the third connecting shaft 126 on both ends thereof and the distal interphalangeal joint 132 on the outside. It is made to form a shape that resembles a triangle.

この構成により、基側四節リンク機構103においては、基節111などに動きを制限する負荷が加えられない場合には、アクチュエータ110により回転する駆動リンク114と一体に相対的な連結姿勢(リンク形状)を維持したまま中手指節間関節112を中心にして回転することができる。この基側四節リンク機構103は、例えば、基節111が作業対象に突き当たるなどして動きを停止させる制限負荷が掛かった場合には、停止する基節111に対して中手指節間関節112を中心に回転する駆動リンク114に連動して基側中継リンク113が指先139側に移動することを許容するように基側中間リンク115(末側中間リンク125)が近位指節間関節122を中心にして回転する。この基側四節リンク機構103は、基側中間リンク115が駆動リンク114の半分以下の短尺に形成されているので、基側中継リンク113の指先139側の末側中間リンク125を大きく回転させることができ、近位指節間関節122での回転範囲を大きくすることができる。なお、本実施形態では、基側中間リンク115を駆動リンク114の半分以下の寸法に作製しているが、駆動リンク114>基側中間リンク115の寸法に作製することにより十分に機能させることができることは言うまでもない。 With this configuration, in the proximal phalanx link mechanism 103, when a load that restricts movement is not applied to the proximal phalanx 111 or the like, the connection posture (link) is integrally with the drive link 114 rotated by the actuator 110. It is possible to rotate around the interphalangeal joint 112 while maintaining the shape). The proximal interphalangeal joint 112 with respect to the proximal interphalangeal joint 112, for example, when a limiting load is applied to stop the movement of the proximal phalanx 111, such as when the proximal phalanx 111 hits a work object. The proximal interphalangeal joint 122 (the distal interphalangeal link 125) allows the proximal interphalangeal link 113 to move to the fingertip 139 side in conjunction with the drive link 114 that rotates about. Rotate around. In this base-side four-joint link mechanism 103, since the base-side intermediate link 115 is formed to be less than half the length of the drive link 114, the end-side intermediate link 125 on the fingertip 139 side of the base-side relay link 113 is greatly rotated. The range of rotation at the proximal interphalangeal joint 122 can be increased. In the present embodiment, the base-side intermediate link 115 is made to have a size less than half that of the drive link 114, but it can be sufficiently functioned by making the drive link 114> the size of the base-side intermediate link 115. Needless to say, you can do it.

このとき、末側四節リンク機構104においては、基側四節リンク機構103と同様に、中節121などに動きを制限する負荷が加えられない場合には、近位指節間関節122を中心にして回転する基側中間リンク115と一体の末側中間リンク125と相対的な連結姿勢(リンク形状)を維持したままその近位指節間関節122を中心にして回転することができる。この末側四節リンク機構104は、例えば、中節121が作業対象に突き当たるなどして動きを停止させる制限負荷が掛かった場合には、停止する中節121に対して近位指節間関節122を中心に回転する末側中間リンク125に連動して末側中継リンク123が指先139側に移動することを許容するように末節131が遠位指節間関節132を中心にして回転する。この末側四節リンク機構104でも、末節131が末側中間リンク125の半分以下の短尺に形成されているので、末側中継リンク123の指先139側の末節131を大きく回転させることができ、遠位指節間関節132での回転範囲を大きくすることができる。なお、本実施形態では、末節131を末側中間リンク125の半分以下の寸法に作製しているが、末側中間リンク125>末節131の寸法に作成することにより十分に機能させることができることは言うまでもない。 At this time, in the distal interphalangeal link mechanism 104, as in the case of the proximal interphalangeal link mechanism 103, when a load that restricts movement is not applied to the intermediate phalanx 121 or the like, the proximal interphalangeal joint 122 is used. It can rotate around the proximal interphalangeal joint 122 while maintaining the relative connection posture (link shape) with the distal intermediate link 125 integrated with the proximal interphalangeal link 115 that rotates about the center. The distal interphalangeal joint of the distal interphalangeal joint 104 refers to the proximal interphalangeal joint with respect to the intermediate phalanx 121 that stops when a limiting load is applied to stop the movement, for example, when the intermediate phalanx 121 hits a work object. The distal phalanx 131 rotates about the distal interphalangeal joint 132 so that the distal relay link 123 moves toward the fingertip 139 in conjunction with the distal intermediate link 125 that rotates about 122. Even in this terminal four-node link mechanism 104, since the terminal 131 is formed to be less than half the length of the terminal intermediate link 125, the terminal 131 on the fingertip 139 side of the terminal relay link 123 can be greatly rotated. The range of rotation at the distal interphalangeal joint 132 can be increased. In the present embodiment, the terminal node 131 is made to have a size less than half that of the terminal intermediate link 125, but it can be sufficiently functioned by making the terminal intermediate link 125> the dimension of the terminal node 131. Needless to say.

すると、末節131は、遠位指節間関節132を中心にして相対的な位置関係(姿勢)の固定されている指先139を回転させて作業対象に突き当てることができ、基節111および中節121と共に作業対象を把持する状態にすることができる。 Then, the distal phalanx 131 can abut against the work target by rotating the fingertip 139, which has a fixed relative positional relationship (posture) around the distal interphalangeal joint 132, and the proximal phalanx 111 and the middle phalanx 131. The work object can be gripped together with the knot 121.

具体的には、基節111は、図5に示すように、中間フレーム111Fにより連結固定されている一対の基節プレート111Pの両端側に軸穴111a、111bがそれぞれ形成されて構成されている。中節121は、図6に示すように、中間フレーム121Fにより連結固定されている一対の中節プレート121Pの両端側に支持シャフト121S1、121S2が軸として機能するようにそれぞれ固定されて構成されている。末節131は、図7に示すように、指先フレーム131Fにより連結固定されている一対の末節プレート131Pの一端側に軸穴131aがそれぞれ形成されているとともに、その指先フレーム131Fに一端側が連結固定されている支持プレート131Sの他端側に軸穴131bが形成されて構成されている。 Specifically, as shown in FIG. 5, the proximal phalanx 111 is configured such that shaft holes 111a and 111b are formed on both ends of a pair of phalanx plates 111P connected and fixed by an intermediate frame 111F, respectively. .. As shown in FIG. 6, the middle section 121 is configured such that the support shafts 121S1 and 121S2 are fixed to both ends of a pair of middle section plates 121P connected and fixed by the intermediate frame 121F so as to function as shafts, respectively. There is. As shown in FIG. 7, the end node 131 has a shaft hole 131a formed on one end side of a pair of end node plates 131P connected and fixed by the fingertip frame 131F, and one end side is connected and fixed to the fingertip frame 131F. A shaft hole 131b is formed on the other end side of the support plate 131S.

また、駆動リンク114は、図8に示すように、駆動リンクプレート114Pの両端側に軸穴114a、114bがそれぞれ形成されて構成されている。基側中継リンク113は、図9に示すように、中間フレーム113Fにより連結固定されている一対の基側中継リンクプレート113Pの両端側に軸穴113a、113bがそれぞれ形成されて構成されている。基側中間リンク115と末側中間リンク125とは、図10に示すように、上述する中間リンク板120の3角形の各頂部に軸穴120a、120b、120cがそれぞれ形成されて構成されている。末側中継リンク123は、図11に示すように、中間フレーム123Fにより連結固定されている一対の末側中継リンクプレート123Pの両端側に軸穴123a、123bがそれぞれ形成されて構成されている。 Further, as shown in FIG. 8, the drive link 114 is configured by forming shaft holes 114a and 114b on both ends of the drive link plate 114P, respectively. As shown in FIG. 9, the base-side relay link 113 is configured by forming shaft holes 113a and 113b on both ends of a pair of base-side relay link plates 113P connected and fixed by an intermediate frame 113F, respectively. As shown in FIG. 10, the base side intermediate link 115 and the end side intermediate link 125 are configured by forming shaft holes 120a, 120b, and 120c at the tops of the triangles of the above-mentioned intermediate link plate 120, respectively. .. As shown in FIG. 11, the terminal relay link 123 is configured such that shaft holes 123a and 123b are formed on both ends of a pair of terminal relay link plates 123P connected and fixed by an intermediate frame 123F, respectively.

詳細には、一対の基節プレート111Pの一端側は、軸穴111aに後述する連結シャフト114Sが差し込まれて回転自在に支持されている。これにより、基節111の一端側は、中手指節間関節112(軸穴111aおよび連結シャフト114S)により相対回転自在に連結されている。 Specifically, one end side of the pair of proximal phalanx plates 111P is rotatably supported by inserting a connecting shaft 114S, which will be described later, into the shaft hole 111a. As a result, one end side of the proximal phalanx 111 is relatively rotatably connected by the middle hand interphalangeal joint 112 (shaft hole 111a and connecting shaft 114S).

また、一対の駆動リンクプレート114Pの一端側は、軸穴114aに後述する連結シャフト114Sが差し込まれて固定されている。これにより、駆動リンク114の一端側は、中手指節間関節112(軸穴114aおよび連結シャフト114S)により一体回転するように連結されている。 Further, one end side of the pair of drive link plates 114P is fixed by inserting a connecting shaft 114S, which will be described later, into the shaft hole 114a. As a result, one end side of the drive link 114 is connected so as to rotate integrally by the middle hand interphalangeal joint 112 (shaft hole 114a and connecting shaft 114S).

一対の中節プレート121Pの一端側は、基節プレート111Pの他端側の間に位置するように幅狭の離間距離に形成されて、その間に支持シャフト121S1が固定されており、その支持シャフト121S1の両端部が一端側の外面から突出している。一対の基節プレート111Pの他端側は、軸穴111bに中節プレート121Pの支持シャフト121S1の両端部が嵌め込まれて回転自在に支持されている。基節プレート111Pと同様に、中間リンク板120の一端側頂部は、軸穴120aに中節プレート121Pの支持シャフト121S1が差し込まれて回転自在に支持されている。これにより、基節111の他端側、中節121の一端側、および、基側中間リンク115と末側中間リンク125の一端側は、近位指節間関節122(軸穴111b、120aおよび支持シャフト121S1)により相対回転自在に連結されている。 One end side of the pair of intermediate phalanx plates 121P is formed at a narrow separation distance so as to be located between the other ends of the phalanx plate 111P, and the support shaft 121S1 is fixed between them. Both ends of 121S1 project from the outer surface on one end side. The other end side of the pair of proximal phalanx plates 111P is rotatably supported by fitting both ends of the support shaft 121S1 of the intermediate phalanx plate 121P into the shaft hole 111b. Similar to the proximal phalanx plate 111P, the one end side top of the intermediate link plate 120 is rotatably supported by inserting the support shaft 121S1 of the intermediate phalanx plate 121P into the shaft hole 120a. As a result, the other end side of the proximal phalanx 111, one end side of the middle phalanx 121, and one end side of the proximal interphalangeal link 115 and the distal interphalangeal link 125 are connected to the proximal interphalangeal joints 122 (shaft holes 111b, 120a and It is connected so as to be relatively rotatable by the support shaft 121S1).

また、一対の中節プレート121Pの他端側は、末節プレート131Pの一端側を間に位置させるように基節プレート111Pと同等の離間距離に形成されて、その間に支持シャフト121S2が固定されている。一対の末節プレート131Pの一端側は、軸穴131aに中節プレート121Pの支持シャフト121S2が差し込まれて回転自在に支持されている。これにより、中節121の他端側および末節131の一端側は、遠位指節間関節132(軸穴131aおよび支持シャフト121S2)により相対回転自在に連結されている。 Further, the other end side of the pair of middle node plates 121P is formed at a distance equivalent to that of the proximal phalanx plate 111P so that one end side of the terminal node plate 131P is located between them, and the support shaft 121S2 is fixed between them. There is. One end side of the pair of end node plates 131P is rotatably supported by inserting the support shaft 121S2 of the middle node plate 121P into the shaft hole 131a. As a result, the other end side of the intermediate phalanx 121 and the one end side of the end node 131 are relatively rotatably connected by the distal interphalangeal joint 132 (shaft hole 131a and support shaft 121S2).

基側中継リンクプレート113Pの両端側の軸穴113a、113bと、駆動リンクプレート114Pの他端側および中間リンク板120の基側頂部の軸穴114b、120bとは、第1連結軸116および第2連結軸117の連結シャフト116S、117Sがそれぞれ差し込まれて相対回転自在に連結されている。これにより、基側中継リンク113の両端側と駆動リンク114の他端側および基側中間リンク115の他端側とは、第1連結軸116および第2連結軸117(軸穴113a、113bおよび連結シャフト116S、117S)により相対回転自在に連結されている。 The shaft holes 113a and 113b on both ends of the base relay link plate 113P and the shaft holes 114b and 120b on the other end of the drive link plate 114P and the base side top of the intermediate link plate 120 are the first connecting shafts 116 and 120b. The connecting shafts 116S and 117S of the two connecting shafts 117 are inserted and connected so as to be relatively rotatable. As a result, both ends of the base relay link 113, the other end of the drive link 114, and the other end of the base intermediate link 115 are connected to the first connecting shaft 116 and the second connecting shaft 117 (shaft holes 113a, 113b and). It is connected so as to be relatively rotatable by the connecting shafts 116S and 117S).

末側中継リンクプレート123Pの両端側の軸穴123a、123bと、中間リンク板120の末側頂部および支持プレート131Sの軸穴131bとは、第3連結軸126および第4連結軸127の連結シャフト126S、127Sがそれぞれ差し込まれて相対回転自在に連結されている。これにより、末側中継リンク123の両端側と末側中間リンク125の他端側および末節131の他端側とは、第3連結軸126および第4連結軸127(軸穴123a、123bおよび連結シャフト126S、127S)により相対回転自在に連結されている。 The shaft holes 123a and 123b on both ends of the terminal relay link plate 123P and the shaft holes 131b of the terminal top of the intermediate link plate 120 and the support plate 131S are the connecting shafts of the third connecting shaft 126 and the fourth connecting shaft 127. 126S and 127S are inserted and connected so as to be relatively rotatable. As a result, both ends of the end relay link 123, the other end of the end intermediate link 125, and the other end of the end node 131 are connected to the third connecting shaft 126 and the fourth connecting shaft 127 (shaft holes 123a, 123b and connecting). The shafts 126S and 127S) are connected so as to be relatively rotatable.

ところで、一対の末節プレート131Pの間の指先フレーム131Fは、軸穴131a側の一端側から他端側に向かって離隔するほど徐々に薄くなる先細り形状に形成されて、指先139として好適に機能するように作製されている。支持プレート131Sは、軸穴131bの形成されている他端側から離隔する一端側がその指先フレーム131Fの一面側にネジ止め固定されている。これにより、末節131は、両端側の軸穴131a、131bの一方または双方を中心に相対回転自在に連結されて、末側四節リンク機構104の一リンクとして機能する。 By the way, the fingertip frame 131F between the pair of end node plates 131P is formed in a tapered shape that gradually becomes thinner as the distance from one end side toward the other end side of the shaft hole 131a side increases, and functions suitably as a fingertip 139. It is made like this. The support plate 131S is screwed and fixed to one side of the fingertip frame 131F at one end side separated from the other end side where the shaft hole 131b is formed. As a result, the end node 131 is connected so as to be relatively rotatable around one or both of the shaft holes 131a and 131b on both end sides, and functions as one link of the end side four-node link mechanism 104.

そして、近位指節間関節122および遠位指節間関節132には、基節プレート111Pおよび中節プレート121Pが、また、中節プレート121Pおよび末節プレート131Pが、それぞれ概略直線的に延伸する姿勢になるように弾性力を付与する、所謂、捻りバネ(弾性部材)141、142が支持シャフト121S1、121S2のそれぞれの周りに位置するように設置されている。この捻りバネ141、142は、例えば、基節プレート111Pに対して中節プレート121Pが、また、中節プレート121Pに対して末節プレート131Pが無負荷状態から互いに接近する方向に回転したときに延伸姿勢に戻す方向に付勢する弾性力を付与するように設置されている。 The proximal interphalangeal joint 122 and the distal interphalangeal joint 132 have the proximal phalanx plate 111P and the intermediate phalanx plate 121P, and the intermediate phalanx plate 121P and the distal phalanx plate 131P, respectively, extending substantially linearly. So-called torsion springs (elastic members) 141 and 142, which apply elastic force so as to be in a posture, are installed so as to be located around the support shafts 121S1 and 121S2, respectively. The torsion springs 141 and 142 are stretched when, for example, the middle phalanx plate 121P with respect to the proximal phalanx plate 111P and the distal phalanx plate 131P with respect to the middle phalanx plate 121P rotate in a direction approaching each other from an unloaded state. It is installed so as to give an elastic force to urge the person to return to the posture.

また、これら捻りバネ141、142の周りには、図5〜図7に示すように、回転のし過ぎを制限するストッパとして機能する突き当て面111t1、121t1、121t2、131t2がそれぞれ配置されている。突き当て面111t1は、図5に示すように、基節プレート111Pの軸穴111bから離隔する長手方向端面の逆回転方向の片側に形成されており、回転方向の片側が円形に形成されて回転を許容するように形成されているのに対して、その逆回転方向側に位置して角形に形成されることにより対面側に突き当たって逆回転を制限するように機能する。突き当て面121t2は、図6に示すように、中節プレート121Pの軸穴121aの近傍で基節プレート111Pの突き当て面111t1に対面する対向面に形成されて、その突き当て面111t1に突き当たってその逆回転を制限するように機能する。また、突き当て面121t1は、同様に、図6に示すように、中節プレート121Pの軸穴121bから離隔する長手方向端面の逆回転方向の片側に形成されており、回転方向の片側が円形に形成されて回転を許容するように形成されているのに対して、その逆回転方向側に位置して角形に形成されることにより対面側に突き当たって逆回転を制限するように機能する。突き当て面131t2は、図7に示すように、末節プレート131Pの軸穴131aの近傍で中節プレート121Pの突き当て面121t1に対面する対向面に形成されて、その突き当て面121t1に突き当たってその逆回転を制限するように機能する。 Further, as shown in FIGS. 5 to 7, abutting surfaces 111t1, 121t1, 121t2, 131t2, which function as stoppers for limiting excessive rotation, are arranged around the torsion springs 141 and 142, respectively. .. As shown in FIG. 5, the abutting surface 111t1 is formed on one side of the longitudinal end surface separated from the shaft hole 111b of the base plate 111P in the reverse rotation direction, and one side in the rotation direction is formed in a circular shape to rotate. On the other hand, it is formed so as to allow the reverse rotation, but by being formed in a square shape on the side in the reverse rotation direction, it functions to abut on the opposite side and limit the reverse rotation. As shown in FIG. 6, the abutting surface 121t2 is formed on the facing surface facing the abutting surface 111t1 of the proximal phalanx plate 111P in the vicinity of the shaft hole 121a of the intermediate phalanx plate 121P, and abuts on the abutting surface 111t1. Functions to limit its reverse rotation. Similarly, as shown in FIG. 6, the abutting surface 121t1 is formed on one side of the longitudinal end surface separated from the shaft hole 121b of the middle node plate 121P in the reverse rotation direction, and one side in the rotation direction is circular. While it is formed to allow rotation, it is located on the reverse rotation direction side and is formed in a square shape so as to abut against the opposite side and function to limit reverse rotation. As shown in FIG. 7, the abutting surface 131t2 is formed on the facing surface facing the abutting surface 121t1 of the middle node plate 121P in the vicinity of the shaft hole 131a of the end node plate 131P, and abuts against the abutting surface 121t1. It works to limit its reverse rotation.

突き当て面111t1、121t2および突き当て面121t1、131t2は、基節プレート111P、中節プレート121Pおよび中節プレート131Pのそれぞれが互いに接近する状態から近位指節間関節122および遠位指節間関節132を中心にして捻りバネ141、142の弾性力により延伸姿勢に戻る方向に回転して、その延伸姿勢からさらに回転しようとする際に、互いに突き当たるように形成されている。これにより、基節プレート111P、中節プレート121Pおよび中節プレート131Pは、延伸姿勢から回転し過ぎることが制限されることにより、その延伸姿勢に戻った状態で維持することができ、指101の反り返りを確実に防止することができる。すなわち、捻りバネ141、142と突き当て面111t1、121t1、121t2、131t2とが姿勢保持手段を構成している。 The abutting surfaces 111t1, 121t2 and the abutting surfaces 121t1, 131t2 are located between the proximal interphalangeal joint 122 and the distal interphalangeal joint from the state where the proximal phalanx plate 111P, the intermediate phalanx plate 121P and the intermediate phalanx plate 131P are close to each other. The torsion springs 141 and 142 rotate around the joint 132 in the direction of returning to the stretched posture, and are formed so as to abut each other when attempting to rotate further from the stretched posture. As a result, the proximal phalanx plate 111P, the intermediate phalanx plate 121P, and the intermediate phalanx plate 131P can be maintained in a state of returning to the extended posture by being restricted from rotating too much from the extended posture, and the finger 101 can be maintained. Warping can be reliably prevented. That is, the torsion springs 141 and 142 and the abutting surfaces 111t1, 121t1, 121t2 and 131t2 form the posture holding means.

なお、突き当て面111t1、121t1、121t2、131t2の形状は、本実施形態で採用する図5〜図7に示す形状に限定されるものではない。本発明の実施形態では、詳細には、図示するように、基節111の近位指節間関節122付近に突き当て面111t1を面状で設け、中節121の近位指節間関節122付近に突き当て面121t2を面状で設けている。基節111と中節121が延伸姿勢からさらに回転しようとする際に、面状の突き当て面111t1と面状の突き当て面121t2が互いに突き当たるように形成されている。面状で互いに突き当たる形状とすることにより大きな力を受けることが可能な程度の強度を有するストッパとして構成されて設置されている。同様に、本発明の実施形態では、図示するように、中節121の遠位指節間関節132付近に突き当て面121t1を面状で設け、末節131の遠位指節間関節132付近に突き当て面131t2を面状で設けている。中節121と末節131が延伸姿勢からさらに回転しようとする際に、面状の突き当て面121t1と面状の突き当て面131t2が互いに突き当たるように形成されている。面状で互いに突き当たる形状とすることにより大きな力を受けることが可能な程度の強度を有するストッパとして構成されて設置されている。 The shapes of the abutting surfaces 111t1, 121t1, 121t2, and 131t2 are not limited to the shapes shown in FIGS. 5 to 7 adopted in the present embodiment. In the embodiment of the present invention, as shown in detail, the abutting surface 111t1 is provided in the vicinity of the proximal interphalangeal joint 122 of the proximal phalanx 111 in a planar shape, and the proximal interphalangeal joint 122 of the intermediate phalanx 121 is provided. The abutting surface 121t2 is provided in the vicinity in a planar shape. When the proximal phalanx 111 and the middle phalanx 121 try to rotate further from the extended posture, the planar abutting surface 111t1 and the planar abutting surface 121t2 are formed so as to abut against each other. It is configured and installed as a stopper having enough strength to receive a large force by forming a planar shape that abuts against each other. Similarly, in the embodiment of the present invention, as shown in the figure, the abutting surface 121t1 is provided in the vicinity of the distal interphalangeal joint 132 of the intermediate phalanx 121 in a planar manner, and is provided in the vicinity of the distal interphalangeal joint 132 of the distal phalanx 131. The abutting surface 131t2 is provided in a planar shape. When the middle node 121 and the terminal node 131 try to rotate further from the stretched posture, the planar abutting surface 121t1 and the planar abutting surface 131t2 are formed so as to abut against each other. It is configured and installed as a stopper having enough strength to receive a large force by forming a planar shape that abuts against each other.

これにより、指101は、例えば、図13〜図15に示すような無負荷時に、基節プレート111P、中節プレート121Pおよび末節プレート131Pがほぼ直線的に延伸する姿勢で待機することができる。 As a result, the finger 101 can stand by, for example, in a posture in which the proximal phalanx plate 111P, the intermediate phalanx plate 121P, and the distal phalanx plate 131P extend substantially linearly when there is no load as shown in FIGS. 13 to 15.

さらに、図1〜図3に戻って、掌105の掌面106内に配置されている指101A〜101C毎の中手指節間関節112における一対の基節プレート111Pは、それぞれ一端側の軸穴111aに連結シャフト114Sが相対回転自在に差し込まれて支持されている。これに対して、その中手指節間関節112における駆動リンクプレート114Pは、その基節プレート111Pの間に位置して一端側の軸穴114aに連結シャフト114Sが差し込まれることにより回転可能に支持されつつ、それぞれアクチュエータ110の駆動力を受け取ってその連結シャフト114S(軸穴114a)を中心に正逆回転されて駆動するようになっている。 Further, returning to FIGS. 1 to 3, the pair of proximal phalanx plates 111P in the middle hand interphalangeal joint 112 for each finger 101A to 101C arranged in the palm surface 106 of the palm 105 are each shaft hole on one end side. The connecting shaft 114S is inserted into the 111a so as to be relatively rotatable and supported. On the other hand, the drive link plate 114P in the middle finger internodal joint 112 is rotatably supported by being located between the proximal phalanx plates 111P and the connecting shaft 114S being inserted into the shaft hole 114a on one end side. At the same time, each of them receives the driving force of the actuator 110 and is driven by being rotated in the forward and reverse directions around the connecting shaft 114S (shaft hole 114a).

指101Aの駆動リンクプレート114Pは、図1〜図3および図8に示すように、一端側の軸穴114aを軸心とする外周側にウォームホイール114Wが固定されているとともに、その軸穴114aに連結シャフト114S1が相対回転不能に固定されている。 As shown in FIGS. 1 to 3 and 8, the drive link plate 114P of the finger 101A has a worm wheel 114W fixed on the outer peripheral side with the shaft hole 114a on one end side as the axis, and the shaft hole 114a thereof. The connecting shaft 114S1 is fixed so as not to rotate relative to each other.

これに対して、アクチュエータ110は、遊星歯車を内蔵して減速等の機能を有する伝達装置110Tを介して伝達シャフト151を回転駆動させることにより駆動力を出力するようになっており、その伝達シャフト151の先端に、指101Aの駆動リンクプレート114Pのウォームホイール114Wに噛み合う円筒ウォーム151Wが同軸回転するように固定されている。 On the other hand, the actuator 110 outputs a driving force by rotationally driving the transmission shaft 151 via a transmission device 110T having a built-in planetary gear and having a function such as deceleration. A cylindrical worm 151W that meshes with the worm wheel 114W of the drive link plate 114P of the finger 101A is fixed to the tip of the 151 so as to rotate coaxially.

これにより、指101Aの中手指節間関節112では、アクチュエータ110の駆動力を円筒ウォーム151Wおよびウォームホイール114Wを介して直接、減速伝達されて駆動リンクプレート114Pが正逆回転されるとともに、その駆動リンクプレート114Pの軸穴114aに差し込まれて固定されている連結シャフト114S1が一体回転される。 As a result, in the middle finger internodal joint 112 of the finger 101A, the driving force of the actuator 110 is directly decelerated and transmitted via the cylindrical worm 151W and the worm wheel 114W, and the driving link plate 114P is rotated in the forward and reverse directions and driven thereof. The connecting shaft 114S1 inserted and fixed in the shaft hole 114a of the link plate 114P is integrally rotated.

指101Cの駆動リンクプレート114Pは、図1〜図3および図12に示すように、指101Aのようにウォームホイール114Wが固定されることなく、軸穴114aに指101Aと共通の連結シャフト114S1が差し込まれて相対回転不能に固定されている。 As shown in FIGS. 1 to 3 and 12, the drive link plate 114P of the finger 101C has a connecting shaft 114S1 common to the finger 101A in the shaft hole 114a without the worm wheel 114W being fixed as in the finger 101A. It is plugged in and fixed so that it cannot rotate relative to each other.

これにより、指101Cの中手指節間関節112では、同一のアクチュエータ110の駆動力が指101Aと共通の連結シャフト114S1を介して一体回転するように伝達されて、駆動リンクプレート114Pが等速に正逆回転される。 As a result, in the middle finger internode joint 112 of the finger 101C, the driving force of the same actuator 110 is transmitted so as to rotate integrally via the connecting shaft 114S1 common to the finger 101A, and the driving link plate 114P becomes constant velocity. It is rotated forward and reverse.

指101Bの駆動リンクプレート114Pは、図1〜図3および図8に示すように、指101Aと同様に、一端側の軸穴114aを軸心とする外周側にウォームホイール114Wが固定されて、指101A、101Cとは別経路でアクチュエータ110の駆動力が伝達されるとともに、その軸穴114aには指101A、101Cとは別個の連結シャフト114S2が差し込まれて相対回転不能に固定されている(本実施形態では、後述するように回転角を検出するために固定するが、自由回転可能な場合には相対回転可能に支持するようにしてもよい)。 As shown in FIGS. 1 to 3 and 8, the drive link plate 114P of the finger 101B has a worm wheel 114W fixed to the outer peripheral side with the shaft hole 114a on one end side as the axis, similarly to the finger 101A. The driving force of the actuator 110 is transmitted by a path different from that of the fingers 101A and 101C, and a connecting shaft 114S2 separate from the fingers 101A and 101C is inserted into the shaft hole 114a and fixed so as not to rotate relative to each other. In the present embodiment, it is fixed to detect the rotation angle as described later, but if it can rotate freely, it may be supported so that it can rotate relative to each other).

これに対して、アクチュエータ110は、伝達シャフト151の先端側の円筒ウォーム151Wとは別に、その円筒ウォーム151Wと伝達装置110Tとの間に駆動プーリ151Pが相対回転不能に固定されて伝達ベルト153が従動プーリ154Pと共に巻き掛けられている。従動プーリ154Pは、指101A近傍下部の駆動プーリ151Pから指101Cの近傍下部側の離隔位置に配置されて伝達ベルト153により従動回転されるように掌105の内部に回転自在に支持されている。また、従動プーリ154Pには、伝達ギア151Gが同軸に一体回転するように固定されており、その伝達ギア151Gには、中継ギア155が噛み合ってアクチュエータ110の駆動力が駆動プーリ151Pおよび伝達ベルト153を介して伝達されるようになっている。この中継ギア155は、軸心に伝達シャフト157が同軸に一体回転するように固定されており、この伝達シャフト157の反対側端部には、円筒ウォーム157Wが同軸に一体回転するように固定されている。この円筒ウォーム157Wには、一端側の軸穴114aに連結シャフト114S2が差し込まれている駆動リンクプレート114Pのウォームホイール114Wが噛み合って正逆回転されるようになっている。 On the other hand, in the actuator 110, apart from the cylindrical worm 151W on the tip side of the transmission shaft 151, the drive pulley 151P is fixed between the cylindrical worm 151W and the transmission device 110T so that the transmission belt 153 cannot rotate relative to each other. It is wound together with the driven pulley 154P. The driven pulley 154P is arranged at a distance position on the lower side near the finger 101C from the drive pulley 151P in the lower part near the finger 101A, and is rotatably supported inside the palm 105 so as to be driven and rotated by the transmission belt 153. Further, the transmission gear 151G is fixed to the driven pulley 154P so as to rotate coaxially, and the relay gear 155 meshes with the transmission gear 151G to apply the driving force of the actuator 110 to the driving pulley 151P and the transmission belt 153. It is designed to be transmitted via. The relay gear 155 is fixed to the axis so that the transmission shaft 157 rotates coaxially, and the cylindrical worm 157W is fixed to the opposite end of the transmission shaft 157 so that the transmission shaft 157 rotates coaxially. ing. The worm wheel 114W of the drive link plate 114P in which the connecting shaft 114S2 is inserted into the shaft hole 114a on one end side meshes with the cylindrical worm 157W so that the cylindrical worm 157W is rotated in the forward and reverse directions.

これにより、指101Bの中手指節間関節112では、同一のアクチュエータ110の駆動力が駆動プーリ151Pと伝達ベルト153から円筒ウォーム157Wおよびウォームホイール114Wを介して間接的に減速伝達されて駆動リンクプレート114Pが正逆回転される。すなわち、伝達シャフト151、157、円筒ウォーム151W、157W、ウォームホイール114W、駆動プーリ151P、従動プーリ154P、伝達ベルト153、伝達ギア151G、および中継ギア155がアクチュエータ110の駆動力を伝達する伝達機構を構成している。 As a result, in the middle finger internode joint 112 of the finger 101B, the driving force of the same actuator 110 is indirectly decelerated and transmitted from the drive pulley 151P and the transmission belt 153 via the cylindrical worm 157W and the worm wheel 114W, and the drive link plate. 114P is rotated forward and reverse. That is, the transmission shaft 151, 157, the cylindrical worm 151W, 157W, the worm wheel 114W, the drive pulley 151P, the driven pulley 154P, the transmission belt 153, the transmission gear 151G, and the relay gear 155 provide a transmission mechanism for transmitting the driving force of the actuator 110. It is configured.

そして、ロボットハンド100は、指101A〜101Cの基節111、中節121、末節131の相対的な屈曲状態を制御部100Cが取得して、対象に応じた駆動を実現して把持等する最適作業を行うようになっている。なお、本実施形態では、ロボットハンド100に制御部100Cを設置して動作を統括制御する場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、ロボットハンド100を設置されているロボット本体側に統括制御される形態に適用してもよいことはいうまでもない。 Then, in the robot hand 100, the control unit 100C acquires the relative bending states of the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the terminal phalanx 131 of the fingers 101A to 101C, and realizes the driving according to the target and grips the robot hand 100. It is designed to work. In the present embodiment, a case where the control unit 100C is installed on the robot hand 100 to control the operation in an integrated manner will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, the robot main body in which the robot hand 100 is installed is described. Needless to say, it may be applied to a form in which the control is controlled by the side.

ロボットハンド100の制御部100Cは、メモリ100M内に格納されている制御プログラムを実行する中央演算素子、所謂、CPU(Central Processing Unit)により構成されている。制御部100Cは、そのメモリ100M内に予め設定されている各種パラメータや後述する角度センサなどの取得する各種センサ情報等に基づいて、例えば、アクチュエータ110の正逆駆動を制御することにより、例えば、図16に示すような円柱状のワークW1を作業対象として、最適条件で把持等する作業を実行するようになっている。 The control unit 100C of the robot hand 100 is composed of a so-called CPU (Central Processing Unit), which is a central processing unit that executes a control program stored in the memory 100M. The control unit 100C controls, for example, the forward / reverse drive of the actuator 110 based on various parameters preset in the memory 100M, various sensor information acquired by an angle sensor described later, and the like, for example. With the columnar work W1 as shown in FIG. 16 as the work target, the work of gripping or the like is executed under the optimum conditions.

このロボットハンド100の制御部100Cは、中手指節間関節112と近位指節間関節122との作動状況を後述するセンサ素子により直接検出取得するとともに、遠位指節間関節132の作動状況については取得したセンサ情報やメモリ100M内に格納されている各部の寸法情報(幾何学的関係)を用いて算出取得するようになっている。 The control unit 100C of the robot hand 100 directly detects and acquires the operating status of the middle interphalangeal joint 112 and the proximal interphalangeal joint 122 by a sensor element described later, and also acquires the operating status of the distal interphalangeal joint 132. Is calculated and acquired using the acquired sensor information and the dimensional information (geometric relationship) of each part stored in the memory 100M.

具体的には、ロボットハンド100の制御部100Cは、アクチュエータ110の不図示の駆動出力軸の回転角を検出するエンコーダ110Eが接続されている。制御部100Cは、そのエンコーダ110Eの検出情報に基づいて図4に示す指101のリンクモデルにおける掌105側の基準位置Bからの駆動リンクプレート114Pの相対回転角112αを直接検出取得する。なお、この駆動リンクプレート114Pの相対回転角112αは、伝達装置110Tによる減速比を考慮して検出すればよい。 Specifically, the control unit 100C of the robot hand 100 is connected to the encoder 110E that detects the rotation angle of the drive output shaft (not shown) of the actuator 110. The control unit 100C directly detects and acquires the relative rotation angle 112α of the drive link plate 114P from the reference position B on the palm 105 side in the link model of the finger 101 shown in FIG. 4 based on the detection information of the encoder 110E. The relative rotation angle 112α of the drive link plate 114P may be detected in consideration of the reduction ratio by the transmission device 110T.

また、基節プレート111Pの一端側には、図5に示すように、駆動リンクプレート114Pと一体回転する連結シャフト114S1、114S2を差し込まれて相対回転自在に支持する軸穴111aの片側外面に、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット111rmが埋め込まれて突起状に突出している。図2や図3に示すように、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド111rhは、その連結シャフト114S1、114S2を回転自在に支持して中手指節間関節112として機能させる掌105側の部材に設置されて読取用マグネット111rmの周りに位置し、制御部100Cに接続されている。制御部100Cは、読取ヘッド111rhの検出する読取用マグネット111rmの相対回転から図4に示す指101のリンクモデルにおける掌105側の基準位置Bからの基節プレート111Pの相対回転角112βを直接検出取得する。なお、図2や図3において、制御部100Cに接続するセンサ線は、読取ヘッド111rhの1系統のみを一点鎖線で図示しており、他の系統は割愛している。 Further, as shown in FIG. 5, connecting shafts 114S1 and 114S2 that rotate integrally with the drive link plate 114P are inserted into one end side of the proximal phalanx plate 111P and are supported on one side outer surface of the shaft hole 111a that supports the base plate 111P so as to be relatively rotatable. A reading magnet 111 rm, which is one of the components of the rotation sensor element, is embedded and protrudes in a protruding shape. As shown in FIGS. 2 and 3, the reading head 111rh, which is the other component of the rotation sensor element, rotatably supports the connecting shafts 114S1 and 114S2 on the palm 105 side to function as the interphalangeal joint 112. It is installed on the member of the above, is located around the reading magnet 111 rm, and is connected to the control unit 100C. The control unit 100C directly detects the relative rotation angle 112β of the proximal phalanx plate 111P from the reference position B on the palm 105 side in the link model of the finger 101 shown in FIG. 4 from the relative rotation of the reading magnet 111rm detected by the reading head 111rh. get. In FIGS. 2 and 3, as the sensor line connected to the control unit 100C, only one system of the reading head 111rh is shown as a alternate long and short dash line, and the other systems are omitted.

さらに、中節プレート121Pの一端側には、図6に示すように、支持シャフト121S1の片側端部が外面から突出して、回転センサ素子の一方の構成要素である読取用マグネット121rmが埋め込まれている。図2や図3に示すように、回転センサ素子の他方の構成要素である読取ヘッド121rhは、その支持シャフト121S1の片側端部が回転自在に嵌め込まれる基節プレート111Pの他端側の軸穴111b周りに位置し、制御部100Cに接続されている。制御部100Cは、読取ヘッド121rhの検出する読取用マグネット121rmの相対回転から基節プレート111Pに対する中節プレート121Pの相対回転角122αを直接取得する。 Further, as shown in FIG. 6, one end of the support shaft 121S1 projects from the outer surface on one end side of the middle section plate 121P, and a reading magnet 121rm which is one component of the rotation sensor element is embedded. There is. As shown in FIGS. 2 and 3, the reading head 121rh, which is the other component of the rotation sensor element, has a shaft hole on the other end side of the phalanx plate 111P into which one end portion of the support shaft 121S1 is rotatably fitted. It is located around 111b and is connected to the control unit 100C. The control unit 100C directly acquires the relative rotation angle 122α of the intermediate phalanx plate 121P with respect to the proximal phalanx plate 111P from the relative rotation of the reading magnet 121rm detected by the reading head 121rh.

このようにして、ロボットハンド100の制御部100Cは、図4に示すように、アクチュエータ110のエンコーダ110Eのセンサ情報に基づいて駆動リンクプレート114Pの指101における基準位置Bからの中手指節間関節112(軸穴111a、114a)周りでの回転角112αを直接取得し、また、読取ヘッド111rhの検出する読取用マグネット111rmの回転情報に基づいて基節プレート111Pの指101における基準位置Bからの中手指節間関節112周りでの回転角112βを直接取得し、さらに、読取ヘッド121rhが検出する読取用マグネット121rmの回転情報に基づいて基節プレート111Pに対する中節プレート121Pの近位指節間関節122(軸穴111b、121a)周りでの回転角122αを直接取得している。 In this way, as shown in FIG. 4, the control unit 100C of the robot hand 100 has the intermediate interphalangeal joint from the reference position B on the finger 101 of the drive link plate 114P based on the sensor information of the encoder 110E of the actuator 110. The rotation angle 112α around 112 (shaft holes 111a, 114a) is directly acquired, and based on the rotation information of the reading magnet 111rm detected by the reading head 111rh, the base plate 111P from the reference position B on the finger 101 of the base plate 111P. The rotation angle 112β around the middle interphalangeal joint 112 is directly acquired, and further, the proximal interphalangeal distance of the proximal interphalangeal plate 121P with respect to the proximal phalanx plate 111P based on the rotation information of the reading magnet 121rm detected by the reading head 121rh. The rotation angle 122α around the joint 122 (shaft holes 111b, 121a) is directly acquired.

これに対して、制御部100Cは、中節プレート121Pに対する末節プレート131Pの遠位指節間関節132(軸穴121b、131a)周りにおける回転角132γを算出取得している。 On the other hand, the control unit 100C calculates and acquires the rotation angle 132γ around the distal interphalangeal joints 132 (shaft holes 121b, 131a) of the distal phalanx plate 131P with respect to the intermediate phalanx plate 121P.

詳細に、まず、この制御部100Cは、中手指節間関節112周りにおいて、駆動リンクプレート114Pの基準位置Bからの回転角112αを、基節プレート111Pの基準位置Bからの回転角112βから減算することにより、基節プレート111Pと駆動リンクプレート114Pとの間の回転角112γを算出取得する。 Specifically, first, the control unit 100C subtracts the rotation angle 112α from the reference position B of the drive link plate 114P from the rotation angle 112β from the reference position B of the proximal phalanx plate 111P around the middle hand interphalangeal joint 112. By doing so, the rotation angle 112γ between the proximal phalanx plate 111P and the drive link plate 114P is calculated and acquired.

次いで、制御部100Cは、その基節プレート111Pと駆動リンクプレート114P(以下では、プレートという文言を省略する場合もある)との間の算出回転角112γと、基節111のリンク長(既定の基節プレート111Pの軸穴111a、111b間距離、以下同様のため省略)と、駆動リンク114のリンク長とから、第1仮想リンク119(軸穴111b、114b間の線分L1)の長さを算出取得する。 Next, the control unit 100C has a calculated rotation angle 112γ between the proximal phalanx plate 111P and the drive link plate 114P (hereinafter, the word “plate” may be omitted) and the link length of the proximal phalanx 111 (default). The length of the first virtual link 119 (line segment L1 between the shaft holes 111b and 114b) from the distance between the shaft holes 111a and 111b of the proximal phalanx plate 111P, which is omitted because the same applies hereinafter) and the link length of the drive link 114. Is calculated and acquired.

次いで、制御部100Cは、算出した第1仮想リンク119の長さと、基節111のリンク長と、駆動リンク114のリンク長とから、その第1仮想リンク119と基節111との間の近位指節間関節122周りにおける回転角122βを算出取得する。 Next, the control unit 100C uses the calculated length of the first virtual link 119, the link length of the base node 111, and the link length of the drive link 114 to bring the first virtual link 119 close to the base node 111. The rotation angle 122β around the interphalangeal joint 122 is calculated and acquired.

次いで、同様に、制御部100Cは、算出した第1仮想リンク119の長さと、基側中継リンク113のリンク長と、中間リンク板120における基側中間リンク115のリンク長とから、その第1仮想リンク119と基側中間リンク115との間の近位指節間関節122周りにおける回転角122γを算出取得する。 Next, similarly, the control unit 100C is based on the calculated length of the first virtual link 119, the link length of the base relay link 113, and the link length of the base intermediate link 115 on the intermediate link plate 120. The angle of rotation 122γ around the proximal interphalangeal joint 122 between the virtual link 119 and the basal intermediate link 115 is calculated and acquired.

次いで、制御部100Cは、第1仮想リンク119と基節111との間の算出回転角122βと、その第1仮想リンク119と基側中間リンク115との間の算出回転角122γと、中間リンク板120の基側中間リンク115および末側中間リンク125の間の近位指節間関節122周りにおける固定角122δと、基節プレート111Pと中節プレート121Pの間の近位指節間関節122周りにおける検出回転角122αとから、中節121および末側中間リンク125の間の近位指節間関節122周りにおける回転角122εを算出取得する。 Next, the control unit 100C has a calculated rotation angle 122β between the first virtual link 119 and the proximal phalanx 111, a calculated rotation angle 122γ between the first virtual link 119 and the proximal intermediate link 115, and an intermediate link. A fixed angle 122δ around the proximal interphalangeal joint 122 between the proximal interphalangeal link 115 and the distal interphalangeal link 125 of the plate 120, and the proximal interphalangeal joint 122 between the proximal phalanx plate 111P and the intermediate phalanx plate 121P. From the detected rotation angle 122α around, the rotation angle 122ε around the proximal interphalangeal joint 122 between the intermediate phalanx 121 and the distal interphalangeal link 125 is calculated and acquired.

次いで、制御部100Cは、中節121および末側中間リンク125の間の算出回転角122εと、中節121のリンク長と、中間リンク板120における末側中間リンク125のリンク長とから、第2仮想リンク129(軸穴120c、121b間の線分L2)の長さを算出取得する。 Next, the control unit 100C determines from the calculated rotation angle 122ε between the middle section 121 and the terminal intermediate link 125, the link length of the middle section 121, and the link length of the terminal intermediate link 125 on the intermediate link plate 120. 2 Calculate and acquire the length of the virtual link 129 (line segment L2 between the shaft holes 120c and 121b).

次いで、制御部100Cは、算出した第2仮想リンク129の長さと、中節121のリンク長と、中間リンク板120における末側中間リンク125のリンク長とから、その第2仮想リンク129と中節121との間の遠位指節間関節132(軸穴121b、131a)周りにおける回転角132αを算出取得する。 Next, the control unit 100C determines the second virtual link 129 and the middle from the calculated length of the second virtual link 129, the link length of the middle section 121, and the link length of the terminal intermediate link 125 in the intermediate link plate 120. The angle of rotation 132α around the distal interphalangeal joint 132 (shaft holes 121b, 131a) between the node 121 is calculated and acquired.

次いで、制御部100Cは、同様に、算出した第2仮想リンク129の長さと、末側中継リンク123のリンク長と、末節131のリンク長とから、その第2仮想リンク129と末節131との間の遠位指節間関節132周りにおける回転角132βを算出取得する。 Next, the control unit 100C similarly obtains the second virtual link 129 and the terminal node 131 from the calculated length of the second virtual link 129, the link length of the terminal relay link 123, and the link length of the terminal node 131. The angle of rotation 132β around the distal interphalangeal joint 132 between them is calculated and acquired.

次いで、制御部100Cは、第2仮想リンク129と中節121との間の算出回転角132αと、第2仮想リンク129と末節131との間の算出回転角132βと、末節プレート131Pの軸穴131aから支持プレート131Sの他端側の軸穴131bまでのリンクとして機能する末節131およびその末節プレート131Pの軸穴131aから指先フレーム131Fの他端側の指先139の先端139aまでの指先リンクの間の軸穴131a周りにおける固定角133αとからその指先リンクと中節121(中節プレート121P)の延長線121Eとの間の遠位指節間関節132における回転角132γを算出取得する。 Next, the control unit 100C has a calculated rotation angle 132α between the second virtual link 129 and the middle node 121, a calculated rotation angle 132β between the second virtual link 129 and the terminal node 131, and a shaft hole of the terminal node plate 131P. Between the end node 131 that functions as a link from 131a to the shaft hole 131b on the other end side of the support plate 131S and the fingertip link from the shaft hole 131a of the end node plate 131P to the tip 139a of the fingertip 139 on the other end side of the fingertip frame 131F. The rotation angle 132γ at the distal interphalangeal joint 132 between the fingertip link and the extension line 121E of the middle node 121 (middle node plate 121P) is calculated and acquired from the fixed angle 133α around the shaft hole 131a.

このようにして、このロボットハンド100の制御部100Cは、エンコーダ110Eや読取用マグネット111rm、121rmおよび読取ヘッド111rh、121rhから、駆動リンク114の回転角112αや、基節111および中節121の回転角112β、122α(中手指節間関節112および近位指節間関節122の関節角)を直接検出取得するのに加えて、センサ素子を特に設置することなく、基側四節リンク機構103および末側四節リンク機構104の構成要素の寸法や角度等の幾何学的情報を用いて、遠位指節間関節132の関節角として、末節131と一体の指先139の回転角132γを算出取得することができる。すなわち、ロボットハンド100では、センサ素子の設置数を少なくして、コスト低減と共に、設置スペースを削減して小型化を図ることができる。 In this way, the control unit 100C of the robot hand 100 can rotate the rotation angle 112α of the drive link 114 and the base joints 111 and the middle joints 121 from the encoder 110E, the reading magnets 111rm and 121rm, and the reading heads 111rh and 121rh. In addition to directly detecting and acquiring the angles 112β and 122α (joint angles of the proximal interphalangeal joint 112 and the proximal interphalangeal joint 122), the base quadrupedal link mechanism 103 and Using geometric information such as the dimensions and angles of the components of the distal interphalangeal link mechanism 104, the rotation angle 132γ of the fingertip 139 integrated with the distal interphalangeal joint 132 is calculated and acquired as the joint angle of the distal interphalangeal joint 132. can do. That is, in the robot hand 100, the number of sensor elements installed can be reduced, the cost can be reduced, and the installation space can be reduced to reduce the size.

そして、このロボットハンド100の制御部100Cは、メモリ100M内の制御プログラムを実行して各種設定パラメータや各種センサ情報等に基づいてアクチュエータ110の正逆駆動を制御することにより各種作業を最適条件で実行する。 Then, the control unit 100C of the robot hand 100 executes a control program in the memory 100M to control the forward / reverse drive of the actuator 110 based on various setting parameters and various sensor information, thereby performing various operations under optimum conditions. Run.

ところで、このロボットハンド100は、基節111、中節121および末節131のいずれにも負荷が加えられることなく、各指101A〜101Cの指先139が掌面106の中央付近の仮想鉛直平面106V(図19を参照)に接近して、その仮想鉛直平面106Vを挟んで交互の隣接位置で向かい合う際に、その仮想鉛直平面106Vに指先139の指腹139sが全面接触する姿勢を取るように設定されている。 By the way, in this robot hand 100, the fingertips 139 of each finger 101A to 101C are placed on a virtual vertical plane 106V near the center of the palm surface 106 without applying a load to any of the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121 and the terminal phalanx 131. When approaching (see FIG. 19) and facing each other at alternating adjacent positions across the virtual vertical plane 106V, the finger pad 139s of the fingertip 139 is set to be in full contact with the virtual vertical plane 106V. ing.

これにより、ロボットハンド100は、アクチュエータ110が正逆駆動されてウォームホイール114Wと円筒ウォーム151W、157Wとの噛合位置に応じて駆動リンク114が中手指節間関節112を中心に駆動回転されることにより、指101A〜101Cが同調して機能する。このロボットハンド100は、指101A〜101Cの指先139が大きく互いに離間する姿勢から始動し、その指先139が互いに接近する方向に動作されることによって、基節111、中節121および末節131が中手指節間関節112、近位指節間関節122および遠位指節間関節132で適宜に屈曲して作業対象のワークWを把持する作業などを実行することができる。 As a result, in the robot hand 100, the actuator 110 is driven forward and reverse, and the drive link 114 is driven and rotated around the middle hand interphalangeal joint 112 according to the meshing position of the worm wheel 114W and the cylindrical worm 151W and 157W. Therefore, the fingers 101A to 101C function in synchronization with each other. The robot hand 100 starts from a posture in which the fingertips 139 of the fingers 101A to 101C are largely separated from each other, and the fingertips 139 are operated in the direction of approaching each other, so that the base joint 111, the middle joint 121, and the terminal joint 131 are in the middle. The work W of the work target can be grasped by appropriately bending the interphalangeal joint 112, the proximal interphalangeal joint 122, and the distal interphalangeal joint 132.

例えば、指101は、作業対象のワークWの存在しない無負荷時には、例えば、図13〜図15に指101Aを一例にして図示するように動作する。まず、指101Aは、無負荷時には、中節121が基節111に対して、末節131(指先139)がその中節121に対して、捻りバネ141、142の弾性力により付勢されている。このため、基節111、中節121および末節131は、ほぼ直線的に延伸する姿勢にされて基側四節リンク機構103および末側四節リンク機構104の形状が維持される。 For example, the finger 101 operates as shown in FIGS. 13 to 15, for example, by taking the finger 101A as an example when there is no load in which the work W to be worked does not exist. First, in the finger 101A, when no load is applied, the middle phalanx 121 is urged against the proximal phalanx 111, and the terminal phalanx 131 (finger tip 139) is urged against the middle phalanx 121 by the elastic force of the torsion springs 141 and 142. .. Therefore, the proximal phalanx 111, the intermediate phalanx 121, and the distal phalanx 131 are in a posture of extending substantially linearly, and the shapes of the proximal phalanx link mechanism 103 and the distal phalanx link mechanism 104 are maintained.

ロボットハンド100の指101Aは、図13に示すように、駆動リンク114がウォームホイール114Wと円筒ウォーム151Wとの待機時の噛合位置に保持されて、他の指101Bの指先139から大きく離隔する待機姿勢に保持される。この指101Aは、その待機姿勢から始動されると、アクチュエータ110の駆動力により円筒ウォーム151Wが回転されてウォームホイール114Wとの噛合位置が変動するのに連れて、駆動リンク114が中手指節間関節112を中心に回転する。すると、指101Aは、図14に示すように、指101Bの指先139に接近する方向に回転されて、基節111、中節121および末節131が直線的な延伸姿勢のまま、図15に示すように、掌面106に対して平行姿勢で対面する位置で停止される。このロボットハンド100は、図15に示す状態を取ることにより、後述する図23に示すように、指101A〜101Cを収容する停止状態にすることができるようになっている。 As shown in FIG. 13, the finger 101A of the robot hand 100 is held in the standby position where the drive link 114 is in the standby position between the worm wheel 114W and the cylindrical worm 151W, and is in a standby position so as to be largely separated from the fingertips 139 of the other fingers 101B. It is held in the posture. When the finger 101A is started from the standby posture, the driving link 114 moves between the middle finger joints as the cylindrical worm 151W is rotated by the driving force of the actuator 110 and the meshing position with the worm wheel 114W fluctuates. It rotates around the joint 112. Then, as shown in FIG. 14, the finger 101A is rotated in a direction approaching the fingertip 139 of the finger 101B, and the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the terminal phalanx 131 are shown in FIG. As described above, it is stopped at a position facing the palm surface 106 in a parallel posture. By taking the state shown in FIG. 15, the robot hand 100 can be put into a stopped state in which the fingers 101A to 101C are accommodated, as shown in FIG. 23, which will be described later.

また、例えば、指101は、作業対象の細めの円柱状のワークW1を把持する際には、図16〜図18に図示するように、動作する。なお、このワークW1は円柱形状で指101A、101Cが同時に同様に動作して把持する作業を行うことになるが、指101Aを図示する図面を用いてその動作を説明する。 Further, for example, the finger 101 operates as shown in FIGS. 16 to 18 when gripping the thin columnar work W1 to be worked. The work W1 has a cylindrical shape, and the fingers 101A and 101C operate in the same manner at the same time to perform the gripping operation. The operation will be described with reference to the drawings illustrating the fingers 101A.

まず、ロボットハンド100の指101Aは、図13に示す無負荷の待機状態からアクチュエータ110の駆動力により円筒ウォーム151Wが回転されてウォームホイール114Wとの噛合位置が変動するのに連れて、駆動リンク114が中手指節間関節112を中心に回転することによって、図16に示すように、基節111がワークW1に突き当たってそれ以上の回転が制限される。そのまま、指101Aは、その駆動リンク114が中手指節間関節112を中心にさらに回転されることによって、基側四節リンク機構103が変形されつつ、図17に示すように、基側中継リンク113が指先139側にスライドされて、中間リンク板120(基側中間リンク115と末側中間リンク125)と中節121が捻りバネ141の弾性力に抗して近位指節間関節122を中心に回転される。すると、指101Aは、末側四節リンク機構104の形状を維持したまま、その中節121がワークW1に突き当たってそれ以上の回転が制限される。このとき、中間リンク板120(基側中間リンク115と末側中間リンク125)と中節121が近位指節間関節122を中心に限界まで回転された後には、その中節121がワークW1に突き当たる前でも、後述するように、末側中継リンク123のスライドと共に、捻りバネ142の弾性力に抗する末節131の相対回転が開始されることになる。 First, the finger 101A of the robot hand 100 has a drive link as the cylindrical worm 151W is rotated by the driving force of the actuator 110 from the no-load standby state shown in FIG. 13 and the meshing position with the worm wheel 114W fluctuates. As the 114 rotates about the interphalangeal joint 112, as shown in FIG. 16, the proximal phalanx 111 abuts on the work W1 and further rotation is restricted. As it is, the driving link 114 of the finger 101A is further rotated around the intermediate interphalangeal joint 112, so that the proximal interphalangeal link mechanism 103 is deformed, and as shown in FIG. 17, the proximal interphalangeal link 113 is slid toward the fingertip 139 side, and the intermediate link plate 120 (base side intermediate link 115 and end side intermediate link 125) and the intermediate phalanx 121 push the proximal interphalangeal joint 122 against the elastic force of the torsion spring 141. It is rotated around the center. Then, while maintaining the shape of the terminal four-node link mechanism 104, the finger 101A abuts the middle node 121 against the work W1 and further rotation is restricted. At this time, after the intermediate link plate 120 (base intermediate link 115 and distal intermediate link 125) and the intermediate phalanx 121 are rotated to the limit around the proximal interphalangeal joint 122, the intermediate phalanx 121 is the work W1. As will be described later, the relative rotation of the distal interphalanges 131 against the elastic force of the torsion spring 142 is started together with the slide of the distal relay link 123 even before the collision.

このロボットハンド100は、中節121がワークW1に突き当たるなどした後にも、駆動リンク114や中間リンク板120が中手指節間関節112や近位指節間関節122を中心に回転することによって、図18に示すように、中節121の回転制限に伴って末側中継リンク123が指先139側にスライドされる。この後に、指101Aは、末節131が捻りバネ142の弾性力に抗して遠位指節間関節132を中心に回転されて、末側四節リンク機構104が変形されつつ、指先139がその遠位指節間関節132を中心に回転されることにより、その指先139の指腹139sをワークW1に突き当てた状態に変移されて、それ以上の回転が制限されて把持する状態が維持される。 In this robot hand 100, even after the intermediate phalanx 121 hits the work W1, the drive link 114 and the intermediate link plate 120 rotate around the intermediate interphalangeal joint 112 and the proximal interphalangeal joint 122. As shown in FIG. 18, the end relay link 123 is slid toward the fingertip 139 side due to the rotation limitation of the middle section 121. After this, in the finger 101A, the distal segment 131 is rotated around the distal interphalangeal joint 132 against the elastic force of the torsional spring 142, and the distal quadrulateral link mechanism 104 is deformed while the fingertip 139 is moved. By rotating around the distal interphalangeal joint 132, the finger pad 139s of the fingertip 139 is transferred to the state of being abutted against the work W1, and further rotation is restricted to maintain the gripping state. NS.

また、例えば、図19に図示するように、作業対象のワークWがシート状の場合には、掌面106の端辺106a、106b間の中央付近の仮想鉛直平面106Vに一致させるようにそのワークWを保持してロボットハンド100を駆動させることにより、指101A〜101Cは、図13に示す無負荷状態のまま、上述するように、指先139同士が互いに接近する方向に、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転される。すると、その指101A〜101Cは、その仮想鉛直平面106Vに位置するシート状のワークWに指先139の指腹139sを全面接触させる状態に変移されて、それ以上の回転が制限されて把持する状態が維持される。すなわち、ロボットハンド100は、指101の指先139でシート状のワークWを挟んで把持することができる。 Further, for example, as shown in FIG. 19, when the work W to be worked is in the shape of a sheet, the work is aligned with the virtual vertical plane 106V near the center between the end sides 106a and 106b of the palm surface 106. By holding W and driving the robot hand 100, the fingers 101A to 101C remain in the no-load state shown in FIG. It is rotated while maintaining the linear extension posture of the nodes 121 and the end nodes 131. Then, the fingers 101A to 101C are transferred to a state in which the finger pads 139s of the fingertip 139 are in full contact with the sheet-shaped work W located on the virtual vertical plane 106V, and further rotation is restricted to grip the fingers 101A to 101C. Is maintained. That is, the robot hand 100 can hold the sheet-shaped work W by sandwiching it between the fingertips 139 of the fingers 101.

さらに、例えば、指101は、作業対象の厚板状のワークW2を把持する際には、図20および図21に図示するように、動作する。 Further, for example, the finger 101 operates as shown in FIGS. 20 and 21 when gripping the thick plate-shaped work W2 to be worked.

まず、例えば、図20に図示するように、作業対象のワークW2が掌面106の端辺106a、106b間の中央付近に位置するように保持してロボットハンド100を駆動させることにより、指101A〜101Cは、図13に示す無負荷状態のまま、上述するように、指先139同士が互いに接近する方向に、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転される。すると、指101A〜101Cは、その掌面106の中央付近に位置するワークW2に中節121の他端側が突き当たってそれ以上の回転が制限される。 First, for example, as shown in FIG. 20, the work W2 to be worked is held so as to be located near the center between the end sides 106a and 106b of the palm surface 106, and the robot hand 100 is driven to drive the finger 101A. As described above, 101C is rotated in the direction in which the fingertips 139 approach each other in the no-load state shown in FIG. 13, while maintaining the linear extension postures of the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the terminal phalanx 131. .. Then, the fingers 101A to 101C abut the other end side of the intermediate phalanx 121 against the work W2 located near the center of the palm surface 106, and further rotation is restricted.

この指101A〜101Cは、中節121がワークW2に突き当たった後にも、駆動リンク114が中手指節間関節112を中心にさらに回転されることによって、基側四節リンク機構103が変形されつつ、中間リンク板120が近位指節間関節122を中心に回転されて、末側中継リンク123が指先139側にスライドされる。すると、指101A〜101Cは、図21に示すように、末節131が捻りバネ142の弾性力に抗して遠位指節間関節132を中心に回転されて、末側四節リンク機構104が変形されつつ、指先139がその遠位指節間関節132を中心に回転される。これにより、指101A〜101Cは、末節131の指先139の指腹139sをワークW2に対面させて突き当てた状態に変移されて、それ以上の回転が制限されて把持する状態が維持される。このとき、ロボットハンド100の指101は、基節プレート111Pと中節プレート121Pの突き当て面111t1、121t2が互いに突き当って基節111および中節121を一体化された節とみなすことができ、アクチュエータ110の駆動力が中節121の回転に浪費されてしまうことなく、効率よくワークW2を把持する作業にあてることができる。 In the fingers 101A to 101C, even after the intermediate phalanx 121 hits the work W2, the drive link 114 is further rotated around the interphalangeal joint 112, so that the proximal interphalangeal link mechanism 103 is deformed. , The intermediate link plate 120 is rotated around the proximal interphalangeal joint 122, and the distal relay link 123 is slid toward the fingertip 139 side. Then, as shown in FIG. 21, the fingers 101A to 101C are rotated around the distal interphalangeal joint 132 against the elastic force of the torsional spring 142, and the distal quadruple link mechanism 104 is moved. While being deformed, the fingertip 139 is rotated around its distal interphalangeal joint 132. As a result, the fingers 101A to 101C are transferred to a state in which the finger pads 139s of the fingertips 139 of the terminal node 131 face the work W2 and are abutted against each other, and further rotation is restricted to maintain the gripping state. At this time, the finger 101 of the robot hand 100 can be regarded as a node in which the abutting surfaces 111t1 and 121t2 of the proximal phalanx plate 111P and the intermediate phalanx plate 121P abut against each other and the proximal phalanx 111 and the intermediate phalanx 121 are integrated. The driving force of the actuator 110 is not wasted on the rotation of the middle section 121, and the work W2 can be efficiently gripped.

また、例えば、ロボットハンド100は、作業対象のワークW3が中節121の長さよりも大径で指101の1本では把持することができない円柱の場合には、図22に図示するように、動作する。 Further, for example, in the case of the robot hand 100, when the work W3 to be worked on is a cylinder having a diameter larger than the length of the intermediate phalanx 121 and cannot be grasped by one finger 101, as shown in FIG. Operate.

まず、作業対象のワークW3が掌面106の端辺106a、106b間の中央付近に位置するように保持してロボットハンド100を駆動させることにより、図16〜図18で説明するワークW1の場合と同様に動作して、指101A〜101Cの全体で把持することになる。この場合、指101A〜101Cは、図13に示す無負荷状態のまま、上述するように、指先139同士が互いに接近する方向に、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま回転が開始される。すると、指101A〜101Cは、掌面106の中央付近に位置するワークW3に、基節111と、中節121と、末節131の指先139とが順次に突き当たってそれ以上の回転が制限されることにより把持することになる。 First, in the case of the work W1 described with reference to FIGS. 16 to 18, the work W3 to be worked is held so as to be located near the center between the end sides 106a and 106b of the palm surface 106 and the robot hand 100 is driven. It operates in the same manner as the above, and is gripped by the entire fingers 101A to 101C. In this case, the fingers 101A to 101C remain in the no-load state shown in FIG. The rotation is started as it is. Then, the fingers 101A to 101C are restricted from further rotation by sequentially abutting the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the fingertip 139 of the terminal phalanx 131 on the work W3 located near the center of the palm surface 106. As a result, it will be gripped.

詳細には、まず、ロボットハンド100の指101A〜101Cは、図13に示す無負荷状態の基節111、中節121および末節131が直線的な延伸姿勢のまま回転され、基節111がワークW3に突き当たってそれ以上の回転が制限されると、中節121が捻りバネ141の弾性力に抗して近位指節間関節122を中心に回転される。この後に、その指101A〜101Cの中節121がワークW3に突き当たってそれ以上の回転が制限されると、さらに、末節131が捻りバネ142の弾性力に抗して遠位指節間関節132を中心に回転される。すると、その指101A〜101Cの末節131(指先139)がその遠位指節間関節132を中心に回転されて、その指先139の指腹139sをワークW3に突き当てた状態に変移されて、それ以上の回転が制限されて把持する状態が維持される。 Specifically, first, the fingers 101A to 101C of the robot hand 100 are rotated with the base nodes 111, middle nodes 121, and end nodes 131 in the no-load state shown in FIG. 13 in a linear extension posture, and the base nodes 111 work. When it hits W3 and further rotation is restricted, the intermediate phalanx 121 is rotated around the proximal interphalangeal joint 122 against the elastic force of the torsional spring 141. After this, when the intermediate phalanx 121 of the fingers 101A to 101C abuts on the work W3 and further rotation is restricted, the distal phalanx 131 further resists the elastic force of the torsion spring 142 and the distal interphalangeal joint 132. Is rotated around. Then, the terminal segment 131 (fingertip 139) of the fingers 101A to 101C is rotated around the distal interphalangeal joint 132, and the finger pad 139s of the fingertip 139 is transferred to the state where the finger pad 139s is abutted against the work W3. Further rotation is restricted and the gripping state is maintained.

これにより、ロボットハンド100は、基側四節リンク機構103と、末側四節リンク機構104とを1つのアクチュエータ110の駆動力によって別個に変形させるように駆動させることにより、作業対象のワークWの形状に応じて基節111と、中節121と、末節131とを順次に回転させることができ、末節131の指先139までを沿わせる状態にして、そのワークWを把持することができる。 As a result, the robot hand 100 drives the proximal phalanx link mechanism 103 and the distal phalanx link mechanism 104 so as to be separately deformed by the driving force of one actuator 110, thereby causing the work W to be worked. The proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the terminal phalanx 131 can be sequentially rotated according to the shape of the phalanx, and the work W can be gripped with the fingertip 139 of the terminal phalanx 131 along.

ところで、ロボットハンド100の制御部100Cは、例えば、停止命令があったときに、図23に示すように、無負荷の状態のままアクチュエータ110を駆動させて、基節111、中節121および末節131の直線的な延伸姿勢のまま、掌面106に対して平行姿勢で対面するホーム状態まで回転させて停止させるようになっている。これにより、指101A〜101Cが外的環境に干渉して損傷してしまうことを極力少なくすることができる。 By the way, for example, when a stop command is given, the control unit 100C of the robot hand 100 drives the actuator 110 in a no-load state as shown in FIG. While maintaining the linear extension posture of 131, the robot is rotated to a home state facing the palm surface 106 in a parallel posture to stop the robot. As a result, it is possible to minimize damage to the fingers 101A to 101C due to interference with the external environment.

このロボットハンド100は、掌105の掌面106の4隅に、指101A〜101Cをホーム状態にしたときに、その基側中継リンク113や末側中継リンク123の最も突出する部位よりも設置面の掌面106から離隔する大きさ(高さ)のリブ(突出部材)191が配置されている。 When the fingers 101A to 101C are brought into the home state at the four corners of the palm surface 106 of the palm 105, the robot hand 100 has an installation surface that is larger than the most protruding parts of the base side relay link 113 and the end side relay link 123. A rib (protruding member) 191 having a size (height) separated from the palm surface 106 of the robot is arranged.

これにより、ロボットハンド100は、指101A〜101Cをホーム状態に収容して停止させた場合には、図24に示すように、指101A〜101Cの基側中継リンク113や末側中継リンク123などに装置外の部材EX等が突き当たって損傷させてしまうことを未然に回避することができる。 As a result, when the robot hand 100 accommodates the fingers 101A to 101C in the home state and stops the robot hand 100, as shown in FIG. 24, the base side relay link 113 and the end side relay link 123 of the fingers 101A to 101C, etc. It is possible to prevent the member EX or the like outside the device from colliding with the device and damaging it.

このように、本実施形態の指101A〜101Cを搭載するロボットハンド100にあっては、1つのアクチュエータ110の駆動力によって基節111、中節121および末節131を作業対象のワークWの形状に応じて順次に回転させることができ、末節131の指先139までをワークWの外面に馴染むように沿わさせて、そのワークWを最適状態で把持することができる。 As described above, in the robot hand 100 equipped with the fingers 101A to 101C of the present embodiment, the base section 111, the middle section 121, and the end section 131 are formed into the shape of the work W to be worked by the driving force of one actuator 110. The work W can be sequentially rotated accordingly, and the work W can be gripped in an optimum state by aligning the fingertips 139 of the end node 131 with the outer surface of the work W.

したがって、作業対象のワークWの形状に応じて指101の基節111、中節121および末節131を1つのアクチュエータ110で最適駆動させることができ、小型化しつつワークWに対する最適な動きを実現することができる。 Therefore, the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121, and the terminal phalanx 131 of the finger 101 can be optimally driven by one actuator 110 according to the shape of the work W to be worked on, and the optimum movement with respect to the work W can be realized while reducing the size. be able to.

本実施形態では、中手指節間関節112および近位指節間関節122に読取用マグネット111rm、121rmと読取ヘッド111rh、121rhとを設置して、基節111および中節121の相対回転角(関節角)をセンサ情報として制御部100Cに直接検出取得させ、末節131の相対回転角(関節角)は基側四節リンク機構103および末側四節リンク機構104の寸法形状を用いて算出取得する場合を一例にして説明するが、これに限るものではない。例えば、遠位指節間関節132にもセンサを設置して直接検出取得するようにしてもよいが、センサの設置制限や部品コスト等を勘案すると、本実施形態の方が好適である。 In the present embodiment, the reading magnets 111 rm and 121 rm and the reading heads 111 rh and 121 rh are installed on the intermediate interphalangeal joints 112 and the proximal interphalangeal joints 122, and the relative rotation angles of the proximal phalanx 111 and the intermediate phalanx 121 ( The joint angle) is directly detected and acquired by the control unit 100C as sensor information, and the relative rotation angle (joint angle) of the distal interphalangeal 131 is calculated and acquired using the dimensions and shapes of the proximal phalanx link mechanism 103 and the distal interphalangeal link mechanism 104. The case of doing so will be described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a sensor may be installed at the distal interphalangeal joint 132 to directly detect and acquire the sensor, but the present embodiment is more preferable in consideration of the sensor installation limitation, the component cost, and the like.

また、本実施形態では、基節111の基節プレート111P側に、読取ヘッド121rhと、読取用マグネット121rmとを設置する一例を説明するが、これに限るものではない。その他の態様としては、これに代えて、例えば、図25〜図27に図示するように、中節121の中節プレート121Pの外側にセンサ用プレート121P2を増設して、回転センサ素子の一方の構成要素である読取ヘッド121rhを設置するとともに、回転センサ素子の他方の構成要素である読取用マグネット121rmは、中間リンク板120の軸穴120aに差し込む支持シャフト121S1をそのセンサ用プレート121P2まで延長して検出可能に埋め込むようにしてもよい。この場合にも、上述実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Further, in the present embodiment, an example in which the reading head 121rh and the reading magnet 121rm are installed on the proximal phalanx plate 111P side of the proximal phalanx 111 will be described, but the present invention is not limited to this. In another embodiment, for example, as shown in FIGS. 25 to 27, a sensor plate 121P2 is added to the outside of the middle section plate 121P of the middle section 121, and one of the rotation sensor elements is provided. The reading head 121rh, which is a component, is installed, and the reading magnet 121rm, which is the other component of the rotation sensor element, extends the support shaft 121S1 to be inserted into the shaft hole 120a of the intermediate link plate 120 to the sensor plate 121P2. It may be embedded so that it can be detected. Also in this case, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

また、本実施形態では、基節111、中節121、末節131を延伸姿勢に保持する姿勢保持手段として、捻りバネ141、142と突き当て面111t1、121t1、121t2、131t2を設置する一例を説明するが、これに限るものではない。その他の態様としては、これに代えて、例えば、その基節111、中節121、末節131のそれぞれが延伸姿勢から回転し過ぎてしまうことを制限する手段(ストッパ)として、図28に図示するように、基節プレート111Pや中節プレート121Pの長手方向端部の外周面に突起111u1、121u1を形成するとともに、その突起111u1、121u1に突き当たってその回転のし過ぎを制限する突起121u2、131u2を中節プレート121Pや末節プレート131Pの側面に形成するようにしてもよい。この場合には、同様の作用効果を得ることができる。 Further, in the present embodiment, an example will be described in which the torsion springs 141 and 142 and the abutting surfaces 111t1, 121t1, 121t2 and 131t2 are installed as the posture holding means for holding the proximal phalanx 111, the middle phalanx 121 and the terminal phalanx 131 in the extended posture. However, it is not limited to this. As another embodiment, instead of this, for example, as a means (stopper) for limiting each of the proximal phalanx 111, the intermediate phalanx 121, and the terminal phalanx 131 from rotating too much from the stretched posture, FIG. 28 is shown. As described above, protrusions 111u1 and 121u1 are formed on the outer peripheral surfaces of the longitudinal end portions of the proximal phalanx plate 111P and the intermediate phalanx plate 121P, and the protrusions 121u2 and 131u2 abut against the protrusions 111u1 and 121u1 to limit excessive rotation. May be formed on the side surface of the middle phalanx plate 121P or the terminal phalanx plate 131P. In this case, the same effect can be obtained.

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 Although embodiments of the present invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.

100……ロボットハンド
100C……制御部
100M……メモリ
101、101A、101B、101C……指
103……基側四節リンク機構
104……末側四節リンク機構
105……掌
106……掌面
106V……仮想鉛直平面
109……手首
110……アクチュエータ
110E……エンコーダ
110T……伝達装置
111……基節
111rh、121rh……読取ヘッド
111rm、121rm……読取用マグネット
111t1、121t1、121t2、131t2……突き当て面
112……中手指節間関節
113……基側中継リンク
114……駆動リンク
114W……ウォームホイール
115……基側中間リンク
119、129……仮想リンク
120……中間リンク板
121……中節
122……近位指節間関節
123……末側中継リンク
125……末側中間リンク
131……末節
132……遠位指節間関節
139……指先
141、142……捻りバネ
151、157……伝達シャフト
151G……伝達ギア
151P……駆動プーリ
151W、157W……円筒ウォーム
153……伝達ベルト
154P……従動プーリ
155……中継ギア
L1、L2……線分
W、W1、W2、W3……ワーク
100 ... Robot hand 100C ... Control unit 100M ... Memory 101, 101A, 101B, 101C ... Finger 103 ... Base side four-joint link mechanism 104 ... End side four-joint link mechanism 105 ... Palm 106 ... Palm Surface 106V …… Virtual vertical plane 109 …… Wrist 110 …… Actuator 110E …… Encoder 110T …… Transmission device 111 …… Base section 111rh, 121rh …… Reading head 111rm, 121rm …… Reading magnet 111t1, 121t1, 121t2, 131t2 …… Abutment surface 112 …… Middle interphalangeal joint 113 …… Base relay link 114 …… Drive link 114W …… Warm wheel 115 …… Base intermediate link 119 129 …… Virtual link 120 …… Intermediate link Plate 121 …… Middle segment 122 …… Proximal interphalangeal joint 123 …… Terminal relay link 125 …… Terminal intermediate link 131 …… Terminal 132 …… Distal interphalangeal joint 139 …… Fingertips 141, 142… ... Twisting spring 151, 157 ... Transmission shaft 151G ... Transmission gear 151P ... Drive pulley 151W, 157W ... Cylindrical worm 153 ... Transmission belt 154P ... Driven pulley 155 ... Relay gear L1, L2 ... Line component W , W1, W2, W3 ... Work

Claims (7)

ロボットハンド本体側の基節と、指先側の末節と、前記基節および前記末節の間の中節とを有して、1つのアクチュエータの駆動力が伝達されることにより機能する、ロボットハンドの指の駆動機構であって、
前記基節を前記ロボットハンド本体に相対回転自在に連結する中手指節間関節と、前記基節および前記中節を相対回転自在に連結する近位指節間関節と、前記中節および前記末節を相対回転自在に連結する遠位指節間関節とを備えて、
前記基節と、前記中手指節間関節に一端側を回転自在に連結されて前記アクチュエータにより回転される駆動リンクと、前記近位指節間関節に一端側を回転自在に連結されている基側中間リンクと、前記駆動リンクの他端側に配置されている第1連結軸および前記基側中間リンクの他端側に配置されている第2連結軸に両端側を回転自在に連結されている基側中継リンクとにより構成される基側四節リンク機構と、
前記中節と、前記末節と、前記近位指節間関節に一端側を回転自在に連結されている末側中間リンクと、前記末側中間リンクの他端側に配置されている第3連結軸および前記末節の他端側に配置されている第4連結軸に両端側を回転自在に連結されている末側中継リンクとにより構成される末側四節リンク機構と、
前記基節、前記中節および前記末節に対する無負荷時に該基節、該中節および該末節の互いの相対的な姿勢を所定に保持する姿勢保持手段とを具備し、
前記基側中間リンクおよび前記末側中間リンクは、前記第2連結軸と前記第3連結軸との間の間隔が固定されることにより、相対的な位置関係を維持したまま一端側を共通の前記近位指節間関節により回転自在に支持され、
前記末節は、前記遠位指節間関節と、前記第4連結軸と、前記中節から離隔する位置の指先とがそれぞれ異なる3箇所に配置されて相対的な位置関係が固定され、
さらに、前記基側四節リンク機構および前記末側四節リンク機構において、前記指の長さの一部となる、前記基節および前記中節に対して前記基側中継リンクおよび前記末側中継リンクはそれぞれ同等の長さを有し、前記指の厚さの一部となる、前記基側中間リンクは前記駆動リンクよりも短尺に形成されているとともに、前記末節は前記末側中間リンクよりも短尺に形成されており、
前記指が延伸する姿勢の際に、前記基側四節リンク機構は前記第2連結軸が前記近位指節間関節および前記第1連結軸の間の線分に接近する外側に位置し、前記末側四節リンク機構は前記第4連結軸が前記遠位指節間関節および前記第3連結軸の間の線分に接近する外側に位置する、ロボットハンドの指の駆動機構。
A robot hand that has a proximal phalanx on the main body side of the robot hand, a distal phalanx on the fingertip side, and a middle phalanx between the proximal phalanx and the distal phalanx, and functions by transmitting the driving force of one actuator. It ’s a finger drive mechanism.
The intermediate interphalangeal joint that connects the proximal phalanx to the robot hand body in a relative rotatable manner, the proximal interphalangeal joint that connects the proximal phalanx and the intermediate phalanx in a relative rotatable manner, the intermediate phalanx and the terminal phalanx. With a distal interphalangeal joint that connects the relative rotatably,
A drive link that is rotatably connected to the proximal interphalangeal joint at one end and rotated by the actuator, and a group that is rotatably connected to the proximal interphalangeal joint at one end. Both ends are rotatably connected to the side intermediate link, the first connecting shaft arranged on the other end side of the drive link, and the second connecting shaft arranged on the other end side of the base intermediate link. A base-side four-section link mechanism composed of a base-side relay link and
The intermediate phalanx, the distal phalanx, the distal intermediate link rotatably connected to the proximal interphalangeal joint on one end side, and the third connection arranged on the other end side of the distal interphalangeal link. A terminal interphalangeal link mechanism composed of a shaft and a terminal relay link rotatably connected to both ends of a fourth connecting shaft arranged on the other end side of the terminal segment.
It is provided with a posture holding means for holding a predetermined relative posture of the proximal phalanx, the intermediate phalanx and the distal phalanx when no load is applied to the proximal phalanx, the intermediate phalanx and the distal phalanx.
The base-side intermediate link and the end-side intermediate link share one end side while maintaining a relative positional relationship by fixing the distance between the second connecting shaft and the third connecting shaft. Rotatably supported by the proximal interphalangeal joint
The distal phalanx is arranged at three locations where the distal interphalangeal joint, the fourth connecting axis, and the fingertip at a position separated from the intermediate phalanx are different from each other, and the relative positional relationship is fixed .
Further, in the proximal phalanx link mechanism and the distal phalanx link mechanism, the proximal relay link and the distal relay to the proximal phalanx and the intermediate phalanx, which are a part of the length of the finger. Each of the links has the same length and becomes a part of the thickness of the finger. The proximal intermediate link is formed shorter than the driving link, and the distal phalanx is formed from the distal intermediate link. Is also formed short,
In the extended position of the finger, the basal quadruped link mechanism is located on the outside where the second connecting shaft approaches the line between the proximal interphalangeal joint and the first connecting shaft. The distal four-node link mechanism is a finger driving mechanism of a robot hand located on the outside where the fourth connecting shaft approaches the line between the distal interphalangeal joint and the third connecting shaft.
前記姿勢保持手段として、前記基節と前記中節と前記末節とを延伸する姿勢になる方向に付勢する弾性部材が前記近位指節間関節および前記遠位指節間関節に設置されている、請求項1に記載のロボットハンドの指の駆動機構。 As the posture-maintaining means, elastic members urging the proximal interphalangeal joint and the distal interphalangeal joint in a direction of extending the proximal phalanx, the intermediate phalanx, and the distal phalanx are installed in the proximal interphalangeal joint and the distal interphalangeal joint. The finger drive mechanism of the robot hand according to claim 1. 前記姿勢保持手段は、前記基節、前記中節および前記末節が互いに接近する姿勢から前記延伸する姿勢に向かって前記弾性部材により付勢されて回転した後に、さらに該弾性部材により回転されることを制限する制限手段を有する、請求項2に記載のロボットハンドの指の駆動機構。 The posture-holding means is urged and rotated by the elastic member from a posture in which the proximal phalanx, the middle phalanx, and the terminal phalanx are close to each other toward the extending posture, and then further rotated by the elastic member. The finger driving mechanism of the robot hand according to claim 2, further comprising limiting means for limiting the number of fingers. 前記中手指節間関節、前記近位指節間関節および前記遠位指節間関節のそれぞれが回転自在に支持する部材間に挟まれる角度を検出する検出手段を備え、
前記検出手段は、前記部材間の角度を検出するセンサ素子と、当該センサ素子の検出情報および予め取得可能な前記部材の寸法に応じた幾何学的関係を用いて前記部材間の角度を算出する演算素子と、により構成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロボットハンドの指の駆動機構。
A detection means for detecting the angle between the members that rotatably support the middle interphalangeal joint, the proximal interphalangeal joint, and the distal interphalangeal joint is provided.
The detection means calculates the angle between the members by using the sensor element that detects the angle between the members, the detection information of the sensor element, and the geometric relationship according to the dimensions of the member that can be acquired in advance. The drive mechanism for a finger of a robot hand according to any one of claims 1 to 3 , which is composed of an arithmetic element.
上記請求項1から上記請求項4のいずれか1項に記載の駆動機構を備える前記指を少なくとも2組以上備えるロボットハンドであって、
前記アクチュエータの駆動力を前記指毎の前記駆動リンクに伝達して機能させる伝達機構を備える、ロボットハンド。
A robot hand having at least two or more pairs of fingers having the drive mechanism according to any one of claims 1 to 4.
A robot hand comprising a transmission mechanism that transmits the driving force of the actuator to the driving link for each finger to function.
前記指毎に、前記基節および前記中節への無負荷時に前記中手指節間関節、前記近位指節間関節および前記遠位指節間関節が直線上に位置しつつ、当該指同士が互いに接近する方向に回転した際に前記末節の指腹側が仮想平面に対面接触可能な回転角に、当該末節の無負荷時の姿勢が調整されている、請求項5に記載のロボットハンド。 For each finger, the middle interphalangeal joint, the proximal interphalangeal joint, and the distal interphalangeal joint are positioned in a straight line when no load is applied to the base node and the middle segment, and the fingers are located with each other. The robot hand according to claim 5 , wherein the posture of the distal interphalangeal joint when no load is adjusted to a rotation angle at which the finger pad side of the distal interphalangeal joint can face-to-face contact with the virtual plane when the joints rotate in a direction approaching each other. 前記ロボットハンド本体の前記指の設置面に前記基節、前記中節および前記末節を近接対面させたときに、当該設置面から離隔する方向に最も突出する突出部材が当該指の周囲の少なくとも3箇所以上に配置されている、請求項5または請求項6に記載のロボットハンド。 When the proximal phalanx, the middle phalanx, and the terminal phalanx are brought close to each other on the installation surface of the finger of the robot hand body, the protruding member most protruding in the direction away from the installation surface is at least 3 around the finger. The robot hand according to claim 5 or 6 , which is arranged at or above a location.
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