JPH0446788A

JPH0446788A - 指マニピュレータ

Info

Publication number: JPH0446788A
Application number: JP2153921A
Authority: JP
Inventors: Ken Onishi; 献大西; Akihiro Maekawa; 明寛前川; Takeo Omichi; 武生大道; Masaru Higuchi; 優樋口
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1992-02-17
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: JPH0630862B2

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、物を把持し、操作する指マニピュレータに関
し、ロボット等の手先部等に設けられるものである。

〈従来の技術〉第４図及び第５図に従来の指マニピュレータを示す。

第４図に示すものは、二つの指機構０１．０２を有する
グリッパと呼ばれるものである。指機構０１、０２は対
向して配置され、曲げ関節を有さないため、指機構０１
．０２を単に相互に平行移動させて、物を挟む機能しか
ない。

第５図は三つの指機構０３．０４．０５よりなる指マニ
ピュレータである。指機構０３．０４は並列に配置され
ると共に指機構０５は指機構０３．０４に対向して配置
されている。各指機構０３．０４．０５は三つの曲げ関
節及び一つの横振り関節を有し、人間の指と同様な自由
度を有している。このため、指機構０３．０４．０５を
曲げ、横振りさせることにより物を把持するだけでなく
、把持した物を回転させることが可能である。

〈発明が解決しようとする課題〉第４図に示す指マニピュレータは、指機構Ｏ１゜０２の
自由度が１自由度しかないため、制御は非常に簡単であ
るものの、逆に物を挟む自由度しかない。このため、−
旦挟んだ物を捻じったり、回転させる、傾ける等の運動
をさせるためには指マニピュレータの取り付は架台その
ものを回転させなければならず、機構が大掛かりとなる
ばかりか、微妙な動作が困難である。　又、第４図の指
機構０１，０２は、平行に移動して把持する機能しかな
い為、把持する物体によっては安定に把持できない問題
がある。

第５図に示す指マニピュレータは、三つの指機構０３．
０４．０５を有するから、複雑な物体でも３方向より安
定に保持することができる、更に把持した物を捻じり、
回転させ、傾斜させる等の操り動作する事が可能である
。

しかしながら、各指機構０３．０４．０５の自由度は曲
げ３自由度と横振り１自由度の計４自由度であるため、
指先端位置決めに際しては１自由度冗長である。このた
め、指先端の位置だけでなく姿勢も考慮して制御しなけ
ればならず、制御が非常に複雑となる。

また、物を安定に保持するためには三つの指機構が必要
であるが、更に、保持した物体に対して連続的な動作を
加えたい場合には、三つの指機構だけでは不十分である
。例えば、指機構によりナツトを保持して、ボルトに締
結する場合には、絶えずナツトをボルトに押しつけた定
位置を保持しつつ、ナツトをボルトの軸心を中心にして
１回転以上させなければならない。

しかし、第５図に示す指マニピュレータでは三つの指機
構によりナツトを保持した後は、指機構の可動範囲内で
ナツトを回しうるのみであり、連続した運動を起こさせ
るような操り運動、即ち把持しながら物を持ち替える動
作はできなかった。

本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、
複雑な物でも安定して把持することができる人間の指と
同様な構成の指構造を有し、且つ、把持した物を持ち替
えられる制御容易な指マニピュレータを提供することを
目的とする。

〈課題を解決するための手段〉斯かる目的を達成する本発明の構成は複数本の指機構を
有する指マニピュレータにおいて、各指機構は指先端側
より指根本側へ向かって二つの連続した曲げ関節と該曲
げ関節と直交し、指先端側を側方へ傾ける横振り関節と
を連結して構成され、前記指機構のうちの少なくとも三
つを他の一つと対向して平行に配置すると共に平行に配
置された少なくとも三つの前記指機構を指根本側で前記
曲げ関節と平行な手掌関節で根本構造体に連結して当該
指機構と他の一つの前記指機構との成す角度を可変にし
たことを特徴とする。

〈作用〉各指機構は多関節であるので、少なくとも三つの指機構
を内側に握り込むように曲げると、複雑な形状のもので
も安定して把持することができる。

更に、四つの指機構により物を把持すれば、その後、そ
の内の一つの指機構を離して移動させることを順次各指
機構について繰り返して実施すれば、握り変えを含む連
続した操り運動を行うことが可能である。

また、平行に並んだ三つの指機構を手掌関節により同時
に同一方向に曲げて、他の指機構との成す角度を調整す
れば、把持する物の大きさ、形状に応じて把持し易くす
ることが可能である。

〈実施例〉以下、本発明について、図面を参照して詳細に説明する
。

第１図及び第２図に本発明の一実施例に係る指マニピュ
レータを示す。両図に示すように本実施例は４本の指機
構１．２．３．４を有するものであり、指機構１，２．
３は平行に配列される一方、指機構４はこれら指機構１
．２．３に対向して配置されている。

ここで、各指機構１〜４は、二つの連続する曲げ関節５
，６と、これらの曲げ関節５，６と直交し、指先端側を
側方へ傾ける横振り関節７とを有している。曲げ関節５
，６、横振り関節７は指先端側より指根本側へ向かって
骨構造８にて順に連結している。従って、横振り関節７
は指根本側に位置し、曲げ関節５．６は指先端側に位置
する。

曲げ関節５．６は指を握り込む方向に曲がるよう、つま
り指機構が相互に接近し、離反する方向に曲がるように
設計されている。また、横振り関節７は向かい合う指機
構が平行移動するよう、つまり横に広がる方向に曲がる
ように設計さている。

更に、上述した指機構１〜４は根本構造材１０に連結さ
れている。ここで、指機構１，２゜３は手掌関節９を介
して根本構造材１０に連結される一方、指機構４は直接
に根本構造材１０に連結されている。また、指機構４は
三つの指機構１〜３に対向して位置している。

手掌関節９は曲げ関節５，６と平行な方向の軸を有し、
この手掌関節９を曲げることにより、三つの指機構１〜
３を同時に同方向に移動させることが可能である。つま
り、指機構１〜３は、あたかも、もう一つの関節を有す
るが如く、それらの指先姿勢を変えることが可能である
。なお、特に必要がないときは、手掌関節９は曲げなく
ても良い。

上述した合計１３個の関節１〜３，７．９にはそれぞれ
プーリが取り付けられると共に各ブーりに対して両方向
に二本のワイヤが巻き掛けられ、これらのワイヤに引張
力を加えることにより、各関節を独立して操作すること
ができ、複雑な指先の動きを実現できる上記構成を有する指マニピュレータは、四つの指機構１
〜４を有しているから、複雑な物であっても、少なくと
も三つの指機構を使用すれば安定に把持することができ
、更に必要に応じて残りの指機構を適宜加えることによ
り、操り動作が可能になる。

即ち、三つの指機構１，２．４により物を把持した後、
残りの指機構３を加えて四つの指機構により把持する。

その後、指機構ｌを物から離して、他の位置に移動させ
、再び四つの指機構で把持する。同様な動作を指機構２
，３についても順次繰り返し行う。これにより、物を絶
えず三つの指機構で安定に把持しながら、持ち替え動作
を含む連続した操り動作が可能になる。

つまり、４指機構把持−３指機構把持・１指移動→４指
機構把持の動作を順次繰り返すのである。

また、指機構１〜４は３自由度を有するから、指先端の
位置は各関節５，６．７の角度により一義的に定まり、
複雑な制御をすることなく位置決めが可能である。この
為、制御装置、ソフトウェア等が簡便となる。

更に、平行に配置された三つの指機構１〜３は手掌関節
９により、同時に同方向に曲げることができるから、指
先の姿勢を変化させることや、把持する物の形状、大き
さにより、三つの指機構１〜３と対向して配置された指
機構４との成す角度を調整して把持し易くすることが可
能である。例えば、第３図（ａ）に示すように、小さな
物１１を摘み上げる場合には１、三つの指機構１〜３と
指機構４との成す角度を小さくしておき、また同図（ｂ
）に示すように中程度の物１２を把持する場合には、そ
の角度を広げ、更に同図（Ｃ）に示すように大きな物Ｉ
３を把持する場合には、その角度を一層大きくするので
ある。

このように本実施例の指マニピュレータは、あらゆる形
状の物を安定に把持して連続的に操ることができるもの
であり、しかも制御容易なものである。

尚、上述した実施例では、四つの指機構１〜４を使用し
ていたが、本発明はこれに限るものではなく、五つ以上
の指機構を使用して更に高度な操り動作を行わせるよう
にしてもよい。

〈発明の効果〉以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発
明の指マニピュレータは、簡単な操作により物の形状、
大きさを問わず、複雑な形状の物でも常に安定して把持
することができ、更に連続的な操り動作をさせることが
できる。

従って、従来の技術では困難であった細かい作業がさほ
ど複雑な制御システムなしでできるようになり、人間の
近寄り難い悪環境の下での作業を人間に代わって代行す
ることが可能となる。

これにより、人間の危険度を大きく低減することができ
、ひいては作業全体のコスト低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる指マニピュレータの
観念図、第２図（ａ）は本発明の一実施例にかかる指マ
ニピュレータの側面図、第２図（ｂ）は、同図（ａ）中
のＡ−Ａ矢視図、第３図（ａｌ　（ｂ）　（Ｃ）はそれ
ぞれ本発明の一実施例にかかる指マニピュレータの使用
態様の説明図、第４図、第５図（ａ）　（ｂ）はそれぞ
れ従来の指マニピュレータの説明図である。図面中、１．２，３．４は指機構、５．６は曲げ関節、７は横振り関節、８は骨構造、９は手掌関節、０は根本構造材である。

Claims

【特許請求の範囲】

複数本の指機構を有する指マニピュレータにおいて、各
指機構は指先端側より指根本側へ向かって二つの連続し
た曲げ関節と該曲げ関節と直交し、指先端側を側方へ傾
ける横振り関節とを連結して構成され、前記指機構のう
ちの少なくとも三つを他の一つと対向して平行に配置す
ると共に平行に配置された少なくとも三つの前記指機構
を指根本側で前記曲げ関節と平行な手掌関節で根本構造
体に連結して当該指機構と他の一つの前記指機構との成
す角度を可変にしたことを特徴とする指マニピュレータ
。