JPH11156778A - ロボットハンド - Google Patents

ロボットハンド

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JPH11156778A
JPH11156778A JP9213173A JP21317397A JPH11156778A JP H11156778 A JPH11156778 A JP H11156778A JP 9213173 A JP9213173 A JP 9213173A JP 21317397 A JP21317397 A JP 21317397A JP H11156778 A JPH11156778 A JP H11156778A
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晴久 川崎
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータを内蔵し，人間の手と類似した運動が
できるロボットハンド構造を得る。 【解決手段】 指の根本側の７の第１関節と８の第２関
節の軸が１点で直交し，その２つの関節を独立に駆動で
きるように１つの指について１１の第１モータと１２の
第２モータの２つのモータを掌に設け，それらの２つの
モータとの間に１９の非対称差動減速機構を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，人間の手の形状に
類似した人間型（多指多関節）ロボットハンドにおける
機構構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術の概要とその問題点】従来の人間型ロボッ
トハンドとして，文献「Roderic A. grupen,et.al.,A s
urvey of general-purpose manipulation, Internation
al Journal of Robotics Researches, Vol. 8, No.1,19
89」に記載されたUtah/MITハンドがよく知られている。
本ハンドは，４本指で各指は４関節あり，各指関節を駆
動するモータを固定側に設置し，モータと指関節の間の
動力伝達は，ワイヤーロープを介する複雑な構造となっ
ている。ハンドの形状は，人間の手に類似しているが，
モータが固定側に設置されているため，ロボットのアー
ムの先端にハンドを取り付けたとき，ロボットの運動が
大きく制約されていた。
【０００３】文献「M.E.Rosheim, Robot evolution,Joh
n Wiley & Sons, Inc., 1994」に記載されたOmniハンド
と文献「R. Tomovic rt. al., Astrategy for grasp sy
npaper with multifingered robot hand, IEEE interna
tional Conference on Robotics and Automation, pp.8
3-89, 1987」のBelgrade/USCハンドは，関節を駆動する
モータをハンドに搭載しワイヤーロープを介さない構造
となっているが，前者は各指の関節数は３と人間の指の
ごとく４関節はなく，後者は指数は５指で各指は４関節
であるがハンド全体をモータ４個で駆動する構成のため
全体で４自由度しかない。このため，人間の指のように
各指が４関節あり各指が３自由度以上の機構は考案され
ておらず，人間の手に類似した運動は困難であった。
【０００４】また，文献「Li-Ren Lin and Han=pang Hu
ng, Integrating Fuzzy Control ofthe Dexterous Nati
onal Taiwan University(NTU)Hand, IEEE/ASMW Tranzac
tion on Mechatronics, Vol. 1, No.3, pp.216-229, 19
96」のＮＴＵハンドは，モータを搭載し，５本指で母指
と示指は４関節で他の指は３関節あるが，指の根本部の
第一関節と第二関節がねじれの位置にあって直交してい
ない。一方，人間の指は第一関節と第二関節はほぼ直交
している。このため，人間の指と類似した運動が困難で
ある。
【０００５】以上のように従来のモータを内蔵するロボ
ットハンドでは，指の自由度が少なかったり，根本側の
２つの関節が１点で直交して設けたものはなく，このた
め人間の指の運動と異なる動きをしていた。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】この発明にかかるロボ
ットハンドは，指の根本側の二つの関節の軸を一点で直
交するようにし，かつそれらの関節を駆動するモータを
掌に配置し，モータの駆動力を非対称差動減速機を介し
て関節に伝えるよう設けるようにしたものである。
【０００７】この発明において，指の関節を駆動するモ
ータをハンドに内蔵でき，かつ指の根本部が直交する２
つの軸まわりで回転できるため，人間の指と同様な動き
が可能である。
【０００８】
【実施例】（１）構成 第１図は本発明の一実施例であり，第２図は母指の詳細
図，第３図は非対称差動減速機の詳細図，第４図は母指
以外の他の指の詳細図である。これらの図において，１
は母指，２は示指，３は中指，４は環指，５は小指，６
は掌，７は前屈の第１関節，８は内外転の第２関節，９
は前屈の第３関節，１０は前屈の第４関節，１１は第１
モータ，１２は第２モータ，１３は第３モータ，１４は
第４モータ，１５は第１モータ用エンコーダ，１６は第
２モータ用エンコーダ，１７は第３モータ用エンコー
ダ，１８は第４モータ用エンコーダ，１９は非対称型差
動減速機，２０は関節軸一体型減速機，２１はウオーム
減速機，２２は６軸力覚センサーである。２３から２７
は第１傘歯車から第５傘歯車，２８は４節リンク機構で
ある。 （２）作用 この実施例は，人間の手に類似した５本指のロボットハ
ンドであり，以下にその動作を示す。
【０００９】１１から１４の各モータの回転量はモータ
軸に直結した１５から１８のモータ用エンコーダにて検
出できる。７，９，１０の各関節の軸はそれぞれ平行で
あり，７の関節軸と８の関節軸は１点で交差し直交して
いる。１１の第１モータと１２の第２モータは，６の掌
に重ねて固定している。１の母指の動作はつぎのとおり
である。１４の第４モータにより，２１のウオーム減速
機を介してモータ軸と９０度軸回転した１０の関節軸を
駆動できる。１３の第３モータにより，２０の関節軸一
体型減速機を介してモータ軸と９０度軸回転した９の関
節軸を駆動できる。１９の非対称型差動減速機では，２
５の第３傘歯車の軸を中空とし，２６の第４傘歯車の軸
を貫通させることにより，８の第２関節の軸まわりの回
転と７の第１関節の軸まわりの回転が可能な機構となっ
ている。ここで，１１の第１モータと１２の第２モータ
は，それらが逆の方向に同じ角度回転すると，１９の非
対称型差動減速機内部の傘歯車を介して，８の第２関節
の軸まわりで指が回転する。また，１１の第１モータを
固定し，１２の第２モータを回転させると７の第一関節
軸のまわりで指が回転する。また，１９の非対称型差動
減速機の採用により７の関節軸まわりの回転角度が大き
くとることができ，かつ，６の掌の表面側に近い位置に
関節軸を設けられるため，外観上も人間の手の動きに似
た動きができる。
【００１０】２の示指，３の中指，４の環指，および５
の小指が，１の母指と異なるところは，１０の第４関節
軸を２８の４節リンク機構を介して１３のモータと連動
して動くようにした点である。したがって，１３の第３
モータにより９の第３関節と１０の第４関節を同時に同
じ方向に回転できる。
【００１１】
【発明の効果】このような構成により，母指は４関節４
自由度あり，その他の指は４関節３自由度となってい
る。さらに，各指の根本部にある第１関節と第２関節の
軸は直交し，かつ７の第２関節が掌側に設定されている
ので，人間の指と類似した運動を行えうる。人間の指は
母指を除き第３関節と第４関節は連動して動くが，本機
構も１３のモータにより９の第３関節と１０の第４関節
が連動して動くので，人間の指と類似した運動ができ
る。
【００１２】本発明の実施例では，５本指としたが必ず
しも５本指に限定されるものでなく，３〜５本指のロボ
ットハンドも同様に実施できる。さらに，母指を４関節
４自由度としたが他の指と同一の構成とし４関節３自由
度のロボットハンドも実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例
【図２】母指の詳細図
【図３】非対称差動減速機の詳細図
【図４】母指以外の他の指の詳細図
【符号の説明】
１ 母指 ２ 示指 ３ 中指 ４ 環指 ５ 小指 ６ 手のひら ７ 前屈の第１関節 ８ 内外転の第２関節 ９ 前屈の第３関節 １０ 前屈の第４関節 １１ 第１モータ １２ 第２モータ １３ 第３モータ １４ 第４モータ １５ 第１モータ用エンコーダ １６ 第２モータ用エンコーダ １７ 第３モータ用エンコーダ １８ 第４モータ用エンコーダ １９ 非対称型差動減速機 ２０ 傘歯減速機 ２１ ウオーム減速機 ２２ ６軸力覚センサー ２３ 第１傘歯車 ２４ 第２傘歯車 ２５ 第３傘歯車 ２６ 第４傘歯車 ２７ 第５傘歯車 ２８ ４節リンク機構
フロントページの続き (71)出願人 597112438 野田 博 岐阜県各務原市那加楠町130ー30（株）丸 富精工 内 (71)出願人 597112449 松波 俊宣 岐阜県岐阜市宇佐南２丁目２番地２ 岐阜 ギヤー（株）内 (71)出願人 597112450 岩田 英世 岐阜県関市池尻923−１（株）岩田製作所 内 (71)出願人 597112461 藤田 哲夫 岐阜県本巣郡真正町下真桑1191の９ 寿電 化（株）内 (71)出願人 597112472 財団法人岐阜県研究開発財団 岐阜県各務原市須衛町４丁目179番地の１ (72)発明者 川崎 晴久 岐阜県岐阜市柳戸１番１ 岐阜大学内 (72)発明者 小松 恒雄 岐阜県岐阜市柳戸１番１ 岐阜大学内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４関節の指を複数配置し，各関節を駆動
    するモータを内蔵したロボットハンドにおいて，各指の
    根本側の第１関節と第２関節の軸が１点で直交し，その
    ２つの関節を独立に駆動できるように１つの指について
    ２つのモータを掌に設けたことを特徴とするロボットハ
    ンド。
  2. 【請求項２】 指の根本側の第１関節と第２関節を駆動
    する２つのモータとの間に，非対称差動減速機構を設け
    たことを特徴とする請求項１記載のロボットハンド。
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