JPH0392280A

JPH0392280A - ロボット用ハンド

Info

Publication number: JPH0392280A
Application number: JP22878589A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Ono; 栄一小野; Hitoshi Akami; 赤見　仁; Noboru Aisaka; 相坂　登
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1991-04-17
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPH0683980B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、布、紙、その他軽量で微妙な取扱いを必要と
する物品のハンドリングに適したロボット用ハンドに関
するものである。

［従来の技術１従来、？！数の指片を関節において連結したロボット用
ハンドは公知である．このようなハンドで各関節の駆動
にそれぞれ個別的に普通のモータ（電流と磁界の相互作
用によって駆動されるモータ）を用いたちのでは、通常
、ギヤ等を使用して低速・高トルク化を図ったり、静止
時に姿勢を固定させるためのブレーキを必要とする。そ
のため、モータの自重に加えて指先ク１１の重量が一層
増加し、それに伴ってその指先を駆動するための基部側
の指片やモータを一層大型化する必要が生じ、全体的に
著しく大型化、大重量化する。しかも、上記ギヤを用い
た場合には、パックラッシュを避けることができず、高
精度の制御が困難であり、また、ギヤの慣性によって、
急速な速度変化が困難であるため、満足すべき動特性を
得ることができず、従って、布、紙、その他軽量で微妙
な取扱いを必要とする物品のハンドリングには、到底利
用することができない。

さらに、ワイヤーを利用して基部側に設けたモータで各
関節を駆動するようにしたものでは、ワイヤーを使用す
ることにより必然的に生じる制・１鮨御の困難さが　　と同時に，ワイヤーの伸縮等に伴って
制御の精度が低下するなどの問題もある。

［発明が解決しようとする課題］本発明の技術的課題は、ロボット用ハンドにおける関節
の駆動に、低速・高トルク化のためのギヤや静止状態を
保持するためのブレーキを不要にすることにより、構成
部品を少なくして、その分だけ軽量化を図ると共に、制
御の高精度化を図り、しかも自重に比してトルクが大き
いモータを用い、指片の動特性を改善して、布、紙、そ
の他軽量で微妙な取扱いを必要とする物品のハンドリン
グに適するようにしたロボット用ハンドを得ることにあ
る。

［Ｔｉ題を解決するための手段コ上記課題を解決するため、本発明のロボット用ハンドは
、複数の指を備え、各指は、複数の指片をそれぞれ関節
を介して順次連結し、各関節において、基端側の指片に
対して先端側の指片を超音波モータにより回転駆動可能
に連結することにより構成される。

［作　用］上記ロボット用ハンドの各指は、それぞれの関節におい
て指片を回転駆動可能に連結している超音波モータの制
御により必要な動作が与えられるもので、超音波モータ
の特性を有効に活用して、特に、布、紙、その他軽量で
微妙な取扱いを必要とする物品のハンドリングに有効に
適用することができる。

即ち、自重及び体積に比してトルクが大きい超音波モー
タを用いているので、各関節の駆動に，低速・高トルク
化のためのギヤや静止状態を保持するためのブレーキが
不要になり、構成部品を少なくして、軽量小型化を図る
と共に、制御の高精度化を図ることが可能になり、しか
ち、指片の動特性を改善して、上述した布、紙等のハン
ドリングに適するロボット用ハンドを得ることが可能に
なる。

［実施例］第ｌ図ないし第３図は本発明のロボット用ハンドの一実
施例を示している。

このロボット用ハンドは、布、紙、その他軽量で微妙な
取扱いを必要とする物品のハンドリングに用いるもので
あり、特に、布片の自動縫製のためのハンドリングに適
している。

図示したロボット用ハンドにおいて、基枠ｌは，適宜固
定部２に取付けられ、この基枠ｌには、３本の指１０，
２０．３０を備えている。指数は、必要に応じて増減す
ることができる。

第１の指ｌＯは、第１図において基枠１から側方に突出
する支持部材４の先端に、第１の関節を構成する超音波
モータ１６のステータ１６ａを取付け、その超音波モー
タのロータ１６ｂに第ｌの指片１１を取付けることによ
り、第１の指片１ｌを第１図において紙面に平行な軸線
の回りに回転可能に取付けている。また、この第ｌの指
片１１の先端には、回転の軸線が上記超音波モータｌ６
の回転軸線と直交する第２の超音波モータｌ７のステー
タ１７ａを取付け、そのロータ１７ｂに第２の指片ｌ２
を取付けて、この第２の超音波モータｌ７により第２の
関節を構成させている。

第３の関節は、上記第２の指片ｌ２の先端に、回転の軸
線が上記超音波モータ１７の回転軸線と平行な第３の超
音波モータ１８のステータ１８ａを取付け、そのロータ
ｌｌｌｂに第３の指片ｌ３を取付けることにより構成し
、第４の関節は、第３の指片ｌ３の先端に、同様に回転
の軸線が平行な第４の超音波モータｌ９のステータ１９
ａを取付け、そのロータ１９ｂに第４の指片ｌ４を取付
けることにより構成している。

第４の指片ｌ４の先端には、指先片ｌ５を取付けている
が、この指先片ｌ５の形状、構造は、このハンドが取り
扱う対象物品に応じて適切なものが選択される。

第２の指２０は、第１図において基枠ｌから上方に突出
しているが、第２図及び第３図からわかるように、その
第２の指２０の基部は、第１図に矢印Ａで示す方向に回
転可能に取付けている。即ち、基枠ｌに取付けた支持部
材５に、第１の関節を構成する超音波モータ２６のステ
ータ２６ａを取付け，その超音波モータのロータ２６ｂ
に第１の指片２ｌを取付けている。この超音波モータ２
６は、回転の軸線を第１図において紙面に直交する方向
に向けたちのであり、従って第ｌの指片２ｌはその超音
波モータ２６の駆動により同図に矢印Ａで示す方向に回
転することになる。また、この第１の指片２ｌの先端に
は，回転の軸線が上記超音波モータ２６の回転軸線と直
交する第２の超音波モータ２７のステータ２７ａを取付
け、そのロータ２７ｂに第２の指片２２を取付けて、こ
の第２の超音波モータ２７により第２の関節を構成させ
ている。

第３の関節は、上記第２の指片２２の先端に、回転の軸
線が上記超音波モータ２７の回転軸線と平行な第３の超
音波モータ２８のステータ２８ａを取付け、そのロータ
２８ｂに第３の指片２３を取付けることにより構成し、
第４の関節は、第３の指片２３の先端に、同様に回転の
軸線が平行な第４の超音波モータ２９のステータ２９ａ
を取付け、そのロータ２９ｂに第４の指片２４を取付け
ることにより構成している。

第４の指片２４の先端には、第１の指１０と同様に、必
要な構成を有する指先片２５が取付けられる。

第３の指３０は、第１図において基枠１から上方に突出
させたもので、基枠ｌに設けた支持部材６の先端に、第
１の関節を構成する超音波モータ３６のステータ３６ａ
を取付け、その超音波モータの口−夕３６ｂに第１の指
片３ｌを取付けている。この超音波モータ３６は、回転
の軸綿を第１図において紙面に平行輩見方向に向けたち
のである。また、この第１の指片３１の先端には、回転
の軸線が上記超音波モータ３６の回転軸線と平行な第２
の超音波モータ３７のステータ３７ａを取付け、そのロ
ーク３７ｂに第２の指片３２を取付けて、この第２の超
音波モータ３７により第２の関節を構成させている。

さらに、第３の関節は、上記第２の指片３２の先端に、
回転の軸線が上記超音波モータ３７の回転軸線と平行な
第３の超音波モータ３８のステータ３８ａを取付け、そ
のロータ３８ｂに第３の指片３３を取付けることにより
構成している。

第３の指片の先端には、同様に必要な構成を有する指先
片３５が取付けられる。

上記指の各関節に用いている超音波モータは、弾性体に
圧電セラミックスを貼ったステータに、時間と共に移動
する進行波を発生させ、ライニングを介してそれに対面
接触したロー夕を回転させるもので、モータに印加する
電圧によりその駆動を制｛卸できるものである。

超音波モータは、上記ライニングを介してロー夕との間
の摩擦で駆動されるものであるため、経年あるいは温度
変化等によって摩擦部分の摩擦係数が変わると、滑りが
変わってくるが、各モータにエンコーダやボテンショメ
ー夕等のセンサを取付けてフィードバック制御を行うこ
とにより、センサの分解能に対応した正確な位置制御を
行うことができる。上述した各超音波モータのステータ
には、その超音波モータによって駆動される指片の一部
に設けた支持部４１．またはその指片に取付けた超音波
モータのステータの一部に設けた支持部４２を対面させ
、それらの間にエンコーダ等を取付け可能に構成してい
る。このようにしてセンサを取付けると、それが超音波
モータと一体化されるので、構造がコンパクト化される
。

上記構成を有するロボット用ハンドの各指ＩＯ，２０．
３０は、それぞれの関節において指片を回転駆？。■，
晶１■い．８ッヤー，。，１１、■，よ，必要な動作が
与えられるものであるが、特に、それらの関節の駆動に
超音波モータを用いているため、その特性を有効に活用
して、布、紙、その他軽量で微妙な取扱いを必要とする
物品のハンドリングを実現することができる。

即ち、超音波モータは自重及び体積に比してトルクが大
きいので、各関節の駆動に、低速・高トルク化のための
ギヤや静止状態を保持するためのブレーキが不要で、構
成部品を少なくして軽量小型化すると同時に、制御の高
精度化を図ることができ，また超音波モータ自体は単純
で薄型の円盤状であるため、それを関節に取付けても、
ハンドを十分に軽量小型化することができる。また、ハ
ンドに複雑な作業を行わせるためには、関節の数をでき
るだけ多くして自由度を高めることが要求されるが、上
述したように軽量で小型のモータを用いると、それを実
現することが可能になる．さらに、超音波モークはロー
タの慣性力が小さくてトルクが大きいため、制御性がよ
く、急速な回転，停止、速度制御、位置制御等も比較的
容易に行うことができ、しかも普通のモータが不得意と
している低速の安定性にもすぐれている。従って、普通
のモータを用いる場合に比して、指片の動特性を十分に
改善し、上述した布、紙等のハンドリングに適するロボ
ット用ハンドを得ることが可能になる。

［発明の効果］このような本発明のロボット用ハンドによれば、次のよ
うな効果を期待することができる。

■　ロボット用ハンドは、各関節における回転駆動のた
めの機構を簡単、軽量化しなければ，それ自体の駆動の
ために基部側が著しく大型化、大重量化される。しかる
に、本発明のように自重及び体積に比してトルクが非常
に大きい超音波モータを用いると、全体を著しく軽量化
，小型化するこ？ｊ，７１布とが可能になり■　　、紙等の微妙な取扱いを要する物
品のハンドリングが可能になる．また、その軽量化、小
型化に伴って関節の数を増すことが可能になるため、一
層複雑で細かいハンドリングの制御を実現できる。

■　ロボット用ハンドにおいては，モータに低速・高ト
ルク化のためのギヤを装着すると、それだけ大重量化す
ると共に、パックラッシュによる精度の低下を避けるこ
とができないが、本発明において用いている超音波モー
タは、低速での安定性がよく、しかも大トルクが得られ
て、低速．・高トルク化のためのギヤが不要であるため
、指片を精度よく安定的に駆動できる． ■　ロボット用ハンドは、それ自体を静止状態に保持す
ることが多いが，超音波モータは通電を断った静止時の
トルクが最大になる．そのため、本発明では、ロボット
用ハンドの各関節にブレーキを設ける必要がなくなり２
軽量化を図れると共に、静止時にエネルギを必要としな
いため，省エネルギ化を図ることができる。

■　布、紙等のハンドリングを行うロボット用ハンドで
は、すぐれた制御性が要求されるが、超音波モータは、
一般のモータに比べてトルクが大きく、またロータの慣
性が小さいため、応答性がよく、さらに速度制御、位置
制御が容易であるため、制御性が十分に高められ，すぐ
れた動特性を得ることができる。

■　超音波モークを用いているので、ＷＥＢ気的な雑音
の影響を受けないし、他の機器に雑音の影響を与えるこ
ともない。

【図面の簡単な説明】

図画は本発明のロボット用ハンドの実施例を示すもので
、第ｌ図はその正面図、第２図は側面図、第３図は平面
図である。１０．２０．３０・・指，１１−１４．２１〜２４．　３１〜３３・・指片，１６
〜１９，２６〜２つ．３６〜３８・・超音波モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１、複数の指を備え、各指は、複数の指片をそれぞれ関
節を介して順次連結し、各関節において、基端側の指片
に対して先端側の指片を超音波モータにより回転駆動可
能に連結したことを特徴とするロボット用ハンド。