JPH08150587A - マニピュレータの把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、信頼性の高い確実な把持・把持解
放動作を実現したうえで、回転操作を実行し得るように
して、運用の多様化を図ることにある。 【構成】指１９が被把持物側に設けた把手２１の把持部
２１ｂを把持した状態で、指１９に連動して移動制御さ
れる筒体１５の先端部が、把手２１の被嵌合部２１ａに
嵌合され、その把持状態において、指１９の略中央に配
設した回転操作部２５が把手２１の被回転操作部２１ｃ
に回転力伝達可能に嵌合されて、該被回転操作部２１ｃ
を回転駆動するように構成し、所期の目的を達成したも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば宇宙空間にお
いて各種構造物を構築するのに用いられるマニピュレー
タの把持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の宇宙開発の分野においては、宇宙
空間に人間が常駐可能な宇宙航行体、いわゆる宇宙ステ
ーションを建設する構想がある。このような宇宙ステー
ション建設構想にあっては、建設物質の運搬や物質交換
等を人間に変わって実行するマニピュレータを用いたマ
ニピュレータシステムが有効であるとされている。この
ようなマニピュレータシステムに用いるマニピュレータ
にあっては、そのエンドファクタとして、被把持物を保
持するための把持装置が備えられる。この把持装置とし
ては、被把持物を把持する複数、例えば２本、または３
本の指がリンク機構を介してマニピュレータ基部に配設
され、リンク機構にはボールスクリュー機構が連結され
る。そして、このボールスクリュー機構には回転駆動モ
ータの回転力が伝達され、回転駆動モータからの回転力
を直線運動に変換してリンク機構に伝達する。リンク機
構はボールスクリュー機構の駆動に連動して作動され、
指の開閉駆動を行って被把持物の把持・把持解除を実行
する。

【０００３】ところが、上記マニピュレータの把持装置
にあっては、その使用環境として宇宙環境という極限環
境を想定した場合、指の把持・把持解放動作のみしか行
われないことで、機能的に満足の行くものでなかった。

【０００４】具体的には、被把持物を把持する指の高精
度で、信頼性の高い確実な把持・把持解放動作を実現す
ると共に、指で把持した被把持物を取付基体に着脱した
り、あるいは被把持物自体を動作させたりする機能を備
えることが要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のマニピュレータの把持装置では、機能的に把持・把
持解放動作の単一の運用のみしか行うことができないこ
とで、その取扱い操作の簡略化を図るのが困難であると
いう問題を有する。

【０００６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、高精度で、信頼性の高い確実な把持・把持解放動
作を実現したうえで、回転操作を実行し得るようにし
て、取扱い操作の簡略化を図り得るようにしたマニピュ
レータの把持装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、マニピュレ
ータ基部に所定の間隔を有して配設され、一端が回転自
在に支持された複数の指と、被把持物に設けられるもの
であって、前記指に把持される把持部、該把持部の周囲
に位置する被嵌合部及び該被嵌合部内に配置される被回
転操作部を有した把手と、前記複数の指の周囲を囲むよ
うに配設され、前記マニピュレータ基部に直線移動自在
に支持された前記把手の被嵌合部に嵌合される嵌合部を
有した筒体と、一端が前記複数の指の他端部にリンク結
合され、他端が前記筒体にリンク結合されるリンク機構
と、前記筒体を前記マニピュレータ基部に対して直線駆
動させて、前記複数の指を前記リンク機構を介して回動
させ、前記把手の把持部の把持、あるいは把持解除を行
うと共に、前記筒体の嵌合部を前記把手の被嵌合部に嵌
合、あるいは嵌合解除させる捕獲駆動手段と、前記複数
の指の略中央に配置され、該指が前記把手の把持部を把
持し、前記筒体の嵌合部が前記把手の被嵌合部に嵌合さ
れた状態で前記把手の被回転操作部に嵌合され、前記指
が前記把手の把持部の把持を解放し、前記筒体の嵌合状
態が前記把手の被嵌合部から離脱された状態で、前記被
回転操作部から離間される回転操作部と、この回転操作
部を前記把手の被回転操作部に嵌合された状態で、選択
的に回転駆動して前記把手の被回転操作部を回転駆動す
る回転駆動手段とを備えてマニピュレータの把持装置を
構成したものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、指が被把持物側に設けた把
手の把持部を把持した状態で、指の回動動作に連動して
移動制御される筒体の先端部が、該把手の被嵌合部に嵌
合され、その把持状態において、指の略中央に配設した
回転操作部が把手の被回転操作部に回転力伝達可能に嵌
合されて、該被回転操作部が回転駆動される。これによ
り、指及び筒体が協働して被把持物の把手の確実な把持
を実現し、且つ、その把持状態において、被回転操作部
に回転力が伝達され、その回転力を利用した被把持物の
取付基体への着脱及び回転作業等が同時に実行すること
が可能となり、マニピュレータ運用の多様化が図れて、
取扱い操作の簡略化が図れる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例に係
るマニピュレータの把持装置を示すもので、マニピュレ
ータ基部１０には、把持駆動用モータを備えた回転駆動
機構部１１が配設される。この回転駆動機構部１１に
は、ボール螺子１２がクラッチ機構１３を介して回転力
伝達可能に連結され、このボール螺子１２には、ボール
ナット１４が矢印Ａ，Ｂ方向に移動自在に螺合される。
このボールナット１４の周囲には、筒体１５が配設され
る。筒体１５の基部は複数の取付部材１６を介してボー
ルナット１４に支持される。

【００１０】そして、ボール螺子１２の先端部には、指
取付部材１７が軸受１８を介して取付けられる。この指
取付部材１７は、その基部がマニピュレータ基部１０側
に支持され、その側面部には複数の案内孔１７ａが形成
される。この案内孔１７ａには上記取付部材１６が矢印
Ａ，Ｂ方向に移動自在に挿通される。これにより、上記
筒体１５は、ボール螺子１２が回転駆動されると、その
指取付部材１７が案内孔１７ａに案内されて軸方向に案
内されて、マニピュレータ基部１０に係合する初期位置
（後述する指１９が突出する位置）から把持位置（指１
９が筒体１５内に収まる位置）に移動される。

【００１１】また、指取付部材１７の上面側には、上記
指１９の一端がヒンジ２０を介して回動式に開閉自在に
配設される。この指１９は、把手２１に対向して例えば
３本が所定の間隔を有して配設され、その他端には、リ
ンク部材２２の一端がヒンジ２３を介してリンク結合さ
れる。そして、このリンク部材２２の他端は、上記筒体
１５の内壁部にヒンジ２３を介してリンク結合される。

【００１２】さらに、指取付部材１７の上面側には、指
案内部２４及び回転操作部２５が指に対応して設けられ
る。このうち回転操作部２５は、指取付部材１７の上面
の略中央に軸受２６を介して回転自在に突設され、その
基端には歯車２７が嵌着される。この歯車２７は、歯車
２８に歯合される。この歯車２８の回転軸２８ａは、ボ
ール螺子１２に略平行に延設され、その先端部にクラッ
チ機構２９を介して歯車３０が嵌着される。この歯車３
０は、上記回転駆動機構部１１の回転軸に嵌着される歯
車１１ａに歯合される。

【００１３】上記把手２１には、図２に示すように筒体
１５の先端部が嵌合する被嵌合部２１ａ及び指１９で把
持される把持部２１ｂが形成され、これら被嵌合部２１
ａ及び把持部２１ｂの略中央には、被回転操作部２１ｃ
が設けられる。この被回転操作部２１ｃは、その基端に
図示しない着脱機構が連結され、その回転駆動に連動し
て、上記着脱機構（図示せず）を動作させて、例えば被
把持物を取付基体に着脱する。

【００１４】なお、上記クラッチ機構１３，２９は、回
転駆動機構部１１を動作制御する制御部３１に接続さ
れ、この制御部３１により切換制御されて選択的に回転
力を後段に伝達する。

【００１５】上記構成において、上記被把持物（図示せ
ず）に取付けた把手１９を把持する場合、先ず、指が対
向された状態で、制御部３１は、クラッチ機構１３を接
状態に設定すると共に、クラッチ機構２９を断状態に設
定した後、回転駆動機構部１１を駆動制御する。する
と、回転駆動機構部１１は、ボール螺子１２を回転駆動
させ、その回転方向に応じて、ボールナット１４を矢印
ＡあるいはＢ方向に移動させて取付部材１６を指取付部
材１７の案内孔１７ａに沿って同方向に移動させる。こ
こで、取付部材１６は、その矢印Ａ方向の移動に伴っ
て、筒体１５を同方向に移動させ、リンク部材２２を介
して指１９を指取付部材１７に対して回動させて開閉さ
せると共に、把手２１の把持部２１ｂが指取付部材１７
の指案内部２４に沿って案内され、ここに指１９が把手
２１の把持部を把持する。

【００１６】この把持状態においては、筒体１５の先端
部が指１９より突出して把手２１の被嵌合部２１ａに嵌
合される。ここで、指１９に加わる荷重は、指取付部材
１７を介して筒体１５に伝達されてボール螺子１２に直
接的に付与されるのが防止されて、該指１９の効果的な
位置規制が実現され、安定した把持状態が確保される。
同時に、リンク部材２２は、筒体１５の内壁に対して略
直交され、いわゆる倍力効果により、指１９の把持力を
高める如く作用して確実な保持を実現する。

【００１７】同時に、指取付部材１７の回転操作部２５
は、把手２１の被回転操作部２１ｃに嵌合される。ここ
で、制御部３１は、クラッチ機構１３を断状態に設定す
ると共に、クラッチ機構２９を接状態に切換設定する。
すると、回転操作部２５は、回転駆動機構部１１の回転
力が歯車１１ａ、３０、２８及び２７を介して伝達され
て回転駆動され、ここに被回転操作部２１ｃが回転駆動
されて、その回転方向に応じて、例えば取付基体への上
記被把持物（図示せず）の着脱が行われる。

【００１８】そして、上記把手２１の把持状態におい
て、その把持を解除する場合には、先ず回転駆動機構部
１１が反転駆動される。すると、ボール螺子１２が反転
されて、ボールナット１４が矢印Ｂ方向に移動され、筒
体１５が取付部材１６を介して指取付部材１７の案内孔
１７ａに沿って同方向に移動される。ここで、筒体１５
は、リンク部材２２を反転させて指１９を開く如く回動
させ、把手２１の把持部２１ｂから離間させて把持を解
放する。同時に、筒体１５は、先端部が把手２１の被嵌
合部２１ａから離脱されると共に、その基端がマニピュ
レータ基部１０に係合する初期位置に復帰される。

【００１９】なお、把手２１の把持解放動作状態におい
ては、制御部３１を介してクラッチ機構１３が接状態に
設定されてクラッチ機構２９が断状態に設定される。こ
のように、上記マニピュレータの把持装置は、指１９が
被把持物側に設けた把手２１の把持部２１ｂを把持した
状態で、指１９に連動して移動制御される筒体１５の先
端部が、把手２１の被嵌合部２１ａに嵌合され、その把
持状態において、指１９の略中央に配設した回転操作部
２５が把手２１の被回転操作部２１ｃに回転力伝達可能
に嵌合されて、該被回転操作部２１ｃを回転駆動するよ
うに構成した。

【００２０】これによれば、指１９による把手２１の把
持部２１ｂを把持した状態において、筒体１５の先端部
が把手２１の被嵌合部２１ａに嵌合されることにより、
指１９に加わる荷重が直接的にマニピュレータ基部１０
に付与されて、指１９の確実な把持動作が実現される。
そして、この指１９の把持状態において、回転操作部２
５を介して把手２１の被回転操作部２１ｃを回転駆動す
ることが可能なことにより、この被回転操作部２１ｃの
回転力を利用して、被把持物（図示せず）の取付基体へ
の着脱及び回転作業等の運用が一連の把持動作で実現さ
れるため、マニピュレータ運用の多様化が図れ、その取
扱い操作の簡略化が図れる。

【００２１】また、これによれば、リンク部材２２の駆
動位置を筒体に対して略直交した位置で、把持動作を完
了するように組合わせることにより、筒体１５とリンク
部材２２による万力効果により、特別な機構を備えるこ
となく、指の把持力を大きく設定することが可能とな
り、信頼性の高い把持動作が実現されるという効用を有
する。

【００２２】なお、上記実施例では、回転駆動機構部１
１の回転運動を直線運動に変換するのに、ボール螺子を
用いて構成したが、これに限ることなく、各種の構成が
可能である。

【００２３】また、上記実施例では、指構造として、３
本の指１９のものに適用した場合で説明したが、これに
限ることなく、２本、あるいは４本以上の指を備えた指
構造の構成に適用することも可能である。

【００２４】さらに、上記実施例では、被把持物を取付
基体に着脱する構成に適用した場合で説明したが、これ
に限ることなく、例えば把手２１を回転操作力が要求さ
れる工具に設け、把手２１の被回転操作部２１ｃで工具
の回転駆動部を回転駆動するように構成しても良い。よ
って、この発明は上記実施例に限ることなく、その他、
この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し
得ることは勿論のことである。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、高精度で、信頼性の高い確実な把持・把持解放動作
を実現したうえで、回転操作を実行し得るようにして、
取扱い操作の簡略化を図り得るようにしたマニピュレー
タの把持装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るマニピュレータの把
持装置を示した図。

【図２】図１の把手を取出して示した図。

【符号の説明】

１０…マニピュレータ基部。 １１…回転駆動機構部。 １２…ボール螺子。 １３，２６…クラッチ機構。 １４…ボールナット。 １５…筒体。 、１６…取付部材。 １７…指取付部材。 １７ａ…指案内孔。 １８，２６…軸受。 １９…指。 ２０，２３…ヒンジ。 ２１…把手。 ２１ａ…被嵌合部。 ２１ｂ…把持部。 ２１ｃ…被回転操作部。 ２２…リンク部材。 ２４…指案内部。 ２５…回転操作部。 ２７，２８，３０，１１ａ…歯車。 ２８ａ…回転軸。 ３１…制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マニピュレータ基部に所定の間隔を有し
   て配設され、一端が回転自在に支持された複数の指と、 被把持物に設けられるものであって、前記指に把持され
   る把持部、該把持部の周囲に位置する被嵌合部及び該被
   嵌合部内に配置される被回転操作部を有した把手と、 前記複数の指の周囲を囲むように配設され、前記マニピ
   ュレータ基部に直線移動自在に支持された前記把手の被
   嵌合部に嵌合される嵌合部を有した筒体と、 一端が前記複数の指の他端部にリンク結合され、他端が
   前記筒体にリンク結合されるリンク機構と、 前記筒体を前記マニピュレータ基部に対して直線駆動さ
   せて、前記複数の指を前記リンク機構を介して回動さ
   せ、前記把手の把持部の把持、あるいは把持解除を行う
   と共に、前記筒体の嵌合部を前記把手の被嵌合部に嵌
   合、あるいは嵌合解除させる捕獲駆動手段と、 前記複数の指の略中央に配置され、該指が前記把手の把
   持部を把持し、前記筒体の嵌合部が前記把手の被嵌合部
   に嵌合された状態で前記把手の被回転操作部に嵌合さ
   れ、前記指が前記把手の把持部の把持を解放し、前記筒
   体の嵌合状態が前記把手の被嵌合部から離脱された状態
   で、前記被回転操作部から離間される回転操作部と、 この回転操作部を前記把手の被回転操作部に嵌合された
   状態で、選択的に回転駆動して前記把手の被回転操作部
   を回転駆動する回転駆動手段とを具備したマニピュレー
   タの把持装置。