JPS60167794A

JPS60167794A - ロボツトハンド

Info

Publication number: JPS60167794A
Application number: JP2345684A
Authority: JP
Inventors: 鎌田　浩一郎; 小路　和明
Original assignee: Tateisi Electronics Co; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1984-02-08
Filing date: 1984-02-08
Publication date: 1985-08-31

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】（ａ）技術分野この発明はロボットハンドに関するものである（ｂ）従
来技術とその欠点近年、組み立て作業等の自動化の目的で知能ロボットが
導入されつつある。これら知能ロボットのハンドとして
は、エアによるオン・オフだけのハンドではなく、ワー
ク形状や大きさに併せて把握力や開き量を任意に制御で
きるモータ駆動のハンドが主流になりつつある。

しかし、従来のモータ駆動の２本指２関節ハンドでは、
把握力を与えようとしてモータに電流を流すと、モータ
の発生するトルクにより関節部が変位し、ワークを安定
に把握できないという欠点があった。このことを図面を
もとに簡単に説明する。第１図（ａ）〜（Ｃ）は周知の
２本指２関節のロボットハンドである。第１操作指第１
指１６と第２操作指第１指６はギア７．１５により連動
して動き、その駆動源はモータ１３である。第１操作指
第２指１９と第２操作指８はギア４．１７、プーリ５，
１０，１８．２１およびベルト１１．２２により連動し
て動き、その駆動源はモータ２である。　モータ２を駆
動すると、減速機１で減速した回転がシャフト３に伝達
される。さらにギア４，１７、プーリ５，１８が回転し
、そのプーリ５，１８の回転がベルト１１．２２により
プーリ１０，２１に伝達される。その結果、プーリ２１
および１０にそれぞれ固着された第１操作指第２指１９
および第２操作指第２指８が互いに対称動作をする。モ
ータ１３を駆動すると、減速機１２で減速した回転がシ
ャツ１−１４に伝達される。このことにより、ギア１５
，７が回転し、ギア１５および７にそれぞれ固着された
第１操作指第１指１６および第２操作指第１指６が互い
に対称動作をする。

このような構成のロボットハントでは、丸形ワークでも
角形ワークでも把握可能である。しかし、重量物を把握
する際に大きな把握力を与えようとすると、関節部分で
変位を生じ、ワークを安定に把握できない。このことを
第２図（ａ）〜（Ｃ）をもとに説明する。第２図（ａ）
〜（ｃ）は角形ワーク２３を把握する例である。まず、
第２図（ａ）のように第１操作指および第２操作指の第
２指８，１９が平行なるようにセソトシ、次に第１指Ｉ
Ｌ１６を徐々に閉じさせて第２図（ｂ）のようにワーク
面に第２指の指面を接触させる。

そして、さらにワーク２３を安定把持するために第１指
１１１６にさらに力を加える。すると、第２指関節９，
２０にも反トルクが生し、これにより第２図（Ｃ）のよ
うに変位か生しる。５える把握力が小さいときにはこの
変位は無視できるか、大きな把握力を与えるときには変
位のためにマノーク２３を２点支持することになり、不
安定な把（屋状態となる。

また、把握力に応じて第２指８．１９を予め内側にセッ
トしておき、把握力を与えると、−に記第２指８，１９
が平行になるようにするという制御方法も考えられるが
、この方法を取ると、把握時にワーク位置がずれるおそ
れがある上、把握力に応じて第２指８，１９をセットす
るのが面倒等の欠点がある。

（Ｃ）発明の目的この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、機構
を複雑化することなく、簡単な制御で種々の形状および
重量のワークを取り扱えるロホ・ノ１ヘハンドを提供す
ることを目的としζいる。

＋ｄ１発明の構成および効果この発明は上記目的を達成するために、第１指関節駆動
系の剛性と第２指関節駆動系の剛性とに差を持たせ、駆
動系の剛性が高い方の関節を位置決め用関節として設定
し、駆動系の剛性が低い方の関節を把握用関節として設
定したことを特徴としている。

上記構成からなるこの発明によれば、ワークに対しての
把握力を第１指に与えた際、第１指関節駆動系と第２指
関節駆動系との剛性が異なっていることによって、第２
指関節軸が変位することがなくなり、第２指でワークを
その形状等に作用されずに安定して把握させることがで
きる。換言すれば、ワークの把握前に第２指を特定の方
向にセットしたりする面倒な作業が省ける上、制御もや
り易いものとなる。

ｔｅｌ実施例第３図はこの発明に係るロホ・ノトノ・ｙンドの一例を
示す斜視図である。

ロボットハンドは、ロボットアーム（図示せず）との結
合部を有するハントヘース３１とノ＼ンｌベース３１に
対し第１指関節軸３２．３３回りにそれぞれ回転する第
１および第２操作指第１指３４．３５と、第１１旨３４
．３５に対して第２　ｔ）Ｔ関節軸３６．：３７回りに
それぞれ回転する第１および第２操作指第２指３８．３
９により概略構成されている。

上記第１および第２操作指とその駆動系の具体的構成を
第４図（ａ）、　（ｂ）をもとに以下に説明する。

第４図（ａ）において、ハンドヘース３１には、ケース
４０がボルト４１等で固着され、ケース４０には第１の
減速機４２、第１指駆動用モータ４３および第１のブレ
ーキユニット４４が順に固着固定されている。第１の減
速機４２の出力軸４２ａにはこの駆動系の剛性を低くさ
せるねしり弾性体４５の一端が連結されており、ねじり
弾性体４５の他端ばハンドベース３１にベアリング４６
等を介して回転可能に軸支された第１関節軸３２に連結
されている。第１関節軸３２には、第１指駆動ギア４７
が固定されており、該ギア４７には第１操作指第１指３
４の基端部が固定されている。また、第１指関節軸３２
にはその回転角を検出するためのポテンショメータ４８
の可動部が取り付けられており、該ポテンショメータ４
８の本体部は上記ハンドベース３１に固定されている。

第１指関節軸３２には、第２指駆動ギア４９が回転自在
に取りイ」けられており、このギア４９と第１操作指第
２指３８に固定された円板５０とが平行リンク５１によ
って連結されている。第１操作指第１指３４の先端部に
は、第２指関節軸３２が回転可能に軸支されており、こ
の軸３２に前記円板５０および第１操作指第２指３８が
固定されている。

第４図（ｂ）において、ハンドベース３１には、第２の
減速機５２、第２指駆動用モーク５３および第２のブレ
ーキユニット５４が順次固定されている。第１の減速機
５２の出力軸心こは、第１Ｆ＝関節軸３３が連結され、
この軸３３に第２指駆動用ギア５５が固定されている。

また上記軸３３には、前記第１指駆動用ギア４７とギア
比１対■で噛合する第１指駆動用ギア５６が回転自在に
取り付けられており、この第１指駆動ギア５６には第２
操作指第１指３５の基端部が固着されている。

上記第２指駆動ギア５５は前記第２指駆動ギア４９とギ
ア比１対１で噛合しており、第２操作指第２指３９に固
定された円板５７と平行リンク５８を介して連結されて
いる。前記第１指関節軸３３には第２操作指第２指３８
．３９の回転角を検出するためのポテンショメーク５９
のβＪ動部が連結されており、該ポテンショメーク５９
の本体部ハンドベース３１に固定されている。第２操作
指第１指３５の先端部には、第２指関節軸３７が回転可
能に軸支されており、ごの軸３７に前記円板５７および
第２操作指第２指３９が固定されている。

次に第１指の動きについて述べる。第１指３４３５を駆
動するためには、まずモータ４３を回転させる。モータ
４３の回転は減速機４２により減速され、ねじり弾性体
４５を介して第目旨関節軸３２を回転させる。第１指関
節軸３２には、第１操作指第１指３４が固定されている
ので、この第１操作指第１指３４が回転運動をする。ま
た、上記第１指関節軸３２には、第１指駆動用キア４７
が固定されており、且つ該ギア４７が第２操作指第１指
３５側のギア５６と噛合しているので、第２操作指第１
指３５は第１１榮作指第１指３４と同じ量で反対方向に
回転する。したがって、第１指３４．３５が開閉運動を
することになる。また、このとき、第２指３８．３９を
駆動するためのモータ５３の回転を拘束していたならば
、第２指駆動用ギア４９．５６はともに回転せず、した
がって、第２指３８．３９の姿勢は、例えば第５図（ａ
）に示すように一定したままである。

次に第２指の動きについて述べる。第２指３８３９を駆
動するためには、ますモータ５３を回転させる。モータ
５３の回転は減速機５２により減速され、第１ＦＷ関節
軸３３を回転させる。この第１指関節軸３３には、第２
指駆動用ギア５５が固定されており、第２操作指第２１
旨３９に固着された円板５７と平行リンク５８で連結さ
れているので、結局第２操作指第２指３９が第１指関節
軸３３と同じ量で同一方向に回転運動する。また、第２
指駆動用ギア５５は第１操作指第２指３８を駆動するた
めのギア４９と噛合しているので、該ギア４９を同じ量
で反対方向に回転させる。一方、平行リンク５１により
第１操作指第２指３８と前記ギア４９が連結されている
ので、結局第２指３８．３９が同じ量で反対方向に回転
運動する。

すなわち、このとき、第１指駆動用モータ４３を拘束す
ると、第５図（ｂ）のように開閉動作をすることになる
。

次に、上記構成のロボットハンドの制御方法を第６図の
フローチャートを参照して説明する。

まず、ロボットアームにより、ロボットハントをワーク
把握位置まで移動させる（ｎｌ）。ついで、第２指３８
．３９をワーク形状に併せてセントする（ｎ２）、第２
＋１ｔ３８，３９の開き角はポテンショメーク５９によ
り計算できる。角形ワークの場合には、第２指３８．３
９が平行になるようにし、円形ワークの場合には第２指
３８．３９が内側を向くようにする。所定の開き角にな
った時点でブレーキ５４を作動して回転を止め（ｎ３）
、その後、モータ５３をオフする（ｎ４）。次いで、第
１指モータ４３を駆動してワークを把握させる（ｎ５）
。モータ電流等でモータの出しているトルクが計算でき
るので、所定把握力になったかどうかが分る（ｎ６）。

所定把握力になった時点で、ブレーキ４４を作動して回
転を止め（ｎｌ）、その後、モータ４３をオフする（ｎ
８）。

ここで第２指駆動系はギアおよびリンク等の剛性の高い
要素で構成されているので、ワークに対して第１指３４
．３５で把握力を与えたときに、第２指関節軸３６．３
７が変位することはない。

さらに、この例では、第１指駆動系には、ねじり弾性体
４５が配置されており、これはモータ４３の出力するＩ
・ルクに応じてねじり変形する。このことによりワーク
を柔軟に把握することができる。しかも、ブレーキ４４
を作動させた時点でワークには一定の把握力がねしり弾
性体４５により当てられているので、ワークを安定に把
握できる。

ブレーキとして、電源遮断時に作動する所謂無励磁作動
ブレーキを用いれば、ロボットアームが移動中に停電事
故があった場合でもワークを放出することなく安全であ
る。

さらに、第２詣駆動用モータ５３は単に位置決め用とし
゛（用いているだけでないので、出力の小さい、したが
って軽いモータを使用することが可能である。また２個
のモータ４３，５３は同時駆動されないので、制御も極
めて容易である。

なお、上記実施例では、第２指３８．３９の駆動系の剛
性が高く、第１指３４．３５の駆動系の剛性が低い場合
について述べたが、これを逆の構成にしてもよい。また
、把握力検出としてはモータ電流による方法以外でも可
能である。例えば、ワークとの接触面に感圧素子を付け
たり、駆動軸にストレインゲージを付設することが考え
られる。ささらにまた、ワークが仮に所定位置に存在し
なかった場合に、そのことを第１指の回転角を検出する
ポテンショメータで検出できるように構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は従来のロボットハントの構成図
、第２図（ａ）〜（ｃ）は従来のロボットハントによる
ワーク把握例の説明図、第３１Ｐ＋はこの発明に係るロ
ボットハントの一例を示す概略斜視図、第４図（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ第３図のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線断面
図、第５図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ第１指および第
２指の動作説明図、第６図はこの発明のロボットハント
の制御方法を示すフローチャートである。３２．３３−第１指関節軸、３４．３５−第１指、３６
．’３７−第２指関節軸、３８．３９−第２指、４５−
ねじり弾性体。出願人　立石電機株式会社代理人　弁理士　小森久夫第５図（（］）５５’　４９’ 第６１ンＩ

Claims

【特許請求の範囲】（１１第１指関節軸回りに回転する第１指、この第１指
の先端部に回転可能に設けられた第２指関節軸およびこ
の第２指関節軸回りに回転する第２指からなる指部を複
数個有し、各指部の第１指関節は同一の駆動源により駆
動され、各指部の第２指関節は別の同一の駆動源により
駆動されるように構成したロボットハンドにおいて、前
記第１指関節駆動系の剛性と第２指関節駆動系の剛性に
差を持たせ、駆動系の剛性が高い方の関節を位置決め用
関節として設定し、駆動系の剛性が低い方の関節を把握
用関節として設定したことを特徴とするロボットハンド
。（２）上記第１指関節駆動系の剛性と第２指関節駆動系
の剛性とに差をもたせるための手段としてねじり弾性体
を一方の駆動系に介在させてなる特許請求の範囲第１項
記載のロボットハンド。