WO2006064602A1

WO2006064602A1 - ロボットハンド装置

Info

Publication number: WO2006064602A1
Application number: PCT/JP2005/017973
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Matsuda; Takafumi Fukushima; Kenichiro Sugiyama; Masayoshi Kokushiyou
Original assignee: Honda Motor Co., Ltd.
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2006-06-22
Also published as: JP4482437B2; US7766405B2; EP1829649A4; KR100852772B1; KR20070104477A; EP1829649B1; KR20060093122A; US20090015026A1; DE602005010905D1; JP2006167831A; EP1829649A1; KR100784500B1

Abstract

　ロボットハンド装置（１）は、基部（１０）から延設される４本の指機構（２０）と、各指機構（２０）を作動させる１つのモータ（３０）と、各指機構（２０）を作動させるために各指機構（２０）に連結される４つの回動ローラ（５０）と、各回動ローラ（５０）に対してモータ（３０）からの動力を異なるタイミングで伝達する動力伝達機構（６０）とから構成される。

Description

明細書

ロボットハンド装置

技術分野

[0001] 本発明は、複数の指機構を有するロボットハンド装置に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、人間の手のように複数の指を有するロボットハンド装置が知られて、る。

このようなロボットハンド装置は、手のひらの部分となる手掌部と、この手掌部から延設される複数の指機構とで主に構成されている。各指機構では、複数の節間部材が複数の指関節を介して回動自在に連結されるとともに、モータからの動力によって手掌部側 (基端部側）の節間部材が折り曲げられ、または、伸ばされることで、その先の節間部材が順次折り曲げられ、または、伸ばされるようなリンク機構となっている。以下に、このようなロボットノ、ンド装置の従来例として、 2つの例を挙げて説明することとする。

[0003] 第 1のロボットハンド装置としては、特開 2003— 266357号公報〖こ開示された装置が知られている。この装置では、前記した各指機構に対してモータが 1つずつ設けられており、個々に設けたモータで各指機構を折り曲げることで、例えば小指から順に折り曲げて、くと、うような人間らし、把持動作を行うことが可能となって、る。

[0004] 第 2のロボットハンド装置としては、特開 2002— 103269号公報及び特開 2003— 181787号公報に開示されたものが知られている。

この第 2のロボットハンド装置では、前記した各指機構の基端部にワイヤが繋げられており、これらのワイヤは、多種の部材を介して 1つのモータに連結されている。これにより、各指機構を動かすためのモータは 1つで済むため、スペース効率を向上させることが可能となっている。

[0005] し力ながら、第 1のロボットハンド装置では、人間らしい把持動作 (規則的な把持動作)を実現することはできる力複数のモータを設けているため、スペース効率が悪いといった問題があった。

また、第 2のロボットハンド装置では、モータが 1つであるためスペース効率を向上させることはできるが、各指機構が 1つのモータによって同時に折り曲げられるので、人間らしい把持動作を行うことができないといった問題があった。

また、第 2のロボットハンド装置では、例えば複雑な形状の物品を把持する場合において、 5本の指機構のうちのいずれ力 1本が前記物品に当接すると、モータがそれ以上ワイヤを引っ張ることができなくなってしまう。この場合、他の指機構はその物品から浮、た状態となり、適切な把持ができな、と、つた問題もあった。

[0006] そこで、主として、スペース効率を向上させることができるとともに、小指から順に折り曲げていくというような人間らしい把持動作を行うことができるロボットノ、ンド装置に対する要求があった。

発明の開示

[0007] 本発明は、基部から延設される複数の指機構と、前記各指機構を作動させる 1つの動力源と、を備えたロボットハンド装置に関するものである。このロボットハンド装置は、前記各指機構を作動させるために前記各指機構に連結される複数の指機構作動部材と、少なくとも 2つの前記指機構作動部材に対して前記動力源力の動力を異なるタイミングで伝達するように構成される動力伝達機構とをさらに備えている。

[0008] この構造によれば、例えば全ての指機構作動部材のそれぞれに対して異なるタイミングで動力が伝達されるように動力伝達機構を構成することによって、各指機構作動部材がそれぞれ所定のタイミングずつずれて動き出す。そのため、複数の指機構を端力順折り曲げていくことができる。すなわち、小指力順に折り曲げていくというような人間らしい把持動作を行うことが可能となる。

また、この構造では、動力伝達機構によって 1つの動力源力もの動力を各指機構作動部材に対して適宜ずらして伝達させることができるので、動力源が 1つで済み、スペース効率を向上させることができる。

[0009] また、前記ロボットハンド装置では、前記動力源がモータであり、前記指機構作動部材が前記指機構に対して伝達手段を介して連結される回動ローラであることが好ましい。

ここで、前記動力伝達機構が、前記各回動ローラを回動自在に支持するとともに、前記モータによって回動する回動軸と、前記各回動ローラを前記回動軸に対する所そして、前記弾性部材にて前記各回動ローラを所定位置に保持しているときには前記各回動ローラと前記回動軸とがー体的に回動するように構成され、前記指機構の最大握り状態または最大伸ばし状態のときにおいて、少なくとも 2つの前記回動口ーラをそれぞれ保持する前記弾性部材の変形量が、異なるように設定されてヽることが好ましい。

[0010] ここで、「最大握り状態」とは、指機構をそれ以上折り曲げることができない状態をいい、「最大伸ばし状態」とは、指機構をそれ以上伸ばすことができない状態をいう。

[0011] この構造によれば、例えば最大伸ばし状態のときに全ての弾性部材がそれぞれ異なる変形量で変形して、るように設定されて、る場合は、最大伸ばし状態から指機構の折り曲げを開始させる際において、モータを駆動させて回動軸を回動させると、弾性部材が回動ローラを所定位置に保持している際の変形量 (例えばゼロ）に戻った順に、回動ローラが回動軸と一体的に回動するようになる。

すなわち、複数の弾性部材の変形量を端力順に (例えば小指側から順に）、徐々に増やして、つた場合は、小指から順に折り曲げて、くと!/、うような人間ら U、把持動作を行うことが可能となる。

また、この構造では、複数の指機構に動力を所定のタイミングで適宜伝達するための動力伝達機構として、他のスペースへ移動することのな、回動軸およびこれに設けられる弾性部材を採用したので、スペース効率をより向上させることができる。

[0012] また、前記伝達手段は、リンク機構であるのが望ま、。この構造によれば、従来のような指機構の一部にワイヤを掛け回し、このワイヤの引っ張り方向を変えることによつて指機構を折り曲げまたは伸ばすような構造に比べ、指機構を伸ばすときに積極的にリンク機構で指機構の基端側の部品を押すことができるので、指機構の伸ばし動作を良好に行うことができる。

特に、指機構を伸ばす方向に付勢するばねを設けた従来の構造では、指機構を折り曲げる際において、ばねの変形力が握る力に対してロスとなるが、本発明のようなリンク機構で指機構を押し引きする構造では、そのような問題は解消される。 [0013] さらに、前記回動軸には、前記各回動ローラの一部に接離自在に係合する複数の当接部が設けられるのが望ましい。

[0014] この構造によれば、例えば指機構に多少重、部材を置き、これを把持させる場合において、モータを駆動させて回動軸を回動させると、弾性部材で保持された回動ローラが回動軸とともに回動しょうとするが、指機構の折り曲げ動作が前記した多少重い部材によって邪魔されるので、回動ローラは動かずに、回動軸が弾性部材を変形させつつ回動する。

すなわち、回動ローラに対して回動軸が相対的に回動するため、回動軸の回動が進むにつれて、回動軸に設けられた当接部が回動ローラの一部に近づいていくこととなる。そして、回動軸の当接部が回動ローラの一部に当接すると、この当接部によつて回動ローラが強く押されて回動することとなるので、多少重い部材であっても良好に把持することが可能となる。

[0015] また、前記各指機構は、前記基部側の部分を中心として、隣接する指機構に対して近接'離間する方向へ揺動自在に支持されて、るのが望ま、。

[0016] この構造によれば、ロボットハンド装置と人とが握手をする場合において、人がロボットハンド装置の複数の指機構 (例えば人差指、中指、薬指、小指)を互いに密着させるように強く握ったとしても、各指機構が揺動するので、各指機構の破損を防ぐことができる。

[0017] さらに、前記各指機構は、前記基部に固定された基部側弾性部材によって係止されることで、隣接する指機構力も離間する方向に付勢されているのが望ましい。

[0018] この構造によれば、前記したような人とロボットノ、ンド装置との握手が終わった後に、各指機構を自動的に元の位置に戻すことができる。

[0019] 本発明によれば、動力伝達機構によって 1つの動力源力の動力を各指機構作動部材に対して適宜ずらして伝達させることができるので、スペース効率を向上させることができるとともに、小指力も順に折り曲げていくというような人間らしい把持動作を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]本実施形態に係るロボットハンド装置を示す斜視図である。 [図 2] (a)は、指機構を伸ばしているときの指機構およびリンク機構の状態を示す側面図であり、（b)は、指機構を折り曲げたときの指機構およびリンク機構の状態を示す側面図である。

[図 3] (a)は、指機構を伸ばしているときのモータ側リンク機構を示す側面図であり、 ( b)は指機構を折り曲げたときのモータ側リンク機構の状態を示す側面図である。圆 4]動力伝達機構を示す上面図である。

[図 5]回動ローラとばね部材と回動軸との関係を示す説明図である。

[図 6]指機構を横方向に揺動自在に支持する構造を示す下面図である。

[図 7]図 4の X— X断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、人間の手のように構成されるロボットハンド装置の指機構のうちの 4本の指機構に対して本発明を適用した例を説明する。

[0022] 図 1に示すように、ロボットハンド装置 1は、基部 10と、 4本の指機構 20と、親指構造体 OYと、モータ（動力源） 30とで主に構成されている。

ここで、基部 10は、人間の手の一部、すなわち手のひらや手の甲に相当するものである。また、 4本の指機構 20の各々は、基部 10の一端縁から略同一方向に延設させて設けられており、モータ (動力源） 30により作動されるように構成されている。そして、親指構造体 OYは、基部 10のこれら指機構 20とは別の場所力も延設させて設けられている。

さらに、このロボットハンド装置 1には、 4つの回動ローラ（指機構作動部材） 50と、動力伝達機構 60とが設けられて、る。

ここで、 4つの回動ローラ (指機構作動部材) 50の各々は、各指機構 20を作動させるために、リンク機構 (伝達手段) 40を介して、各指機構 20に連結されており、動力伝達機構 60は、モータ 30からの動力を、各回動ローラ 50に対して異なるタイミングで伝達するように構成されて、る。

[0023] ここで、親指構造体 OYは、図示せぬ別のモータによって駆動可能となって、る。なお、本実施形態においては、親指構造体 OYが、モータ 30からの動力が伝達されない (すなわち、本実施形態の親指構造体 OYは、「指機構」には相当しない)ようになつているが、本発明はこれに限定されず、親指構造体 OYをも他の指機構とともに 1 つの動力源で駆動させるようにしてもよ、。

[0024] 基部 10は、人間の手のひらの部分を構成するためにケース状に形成される図示せぬ手掌部と、人間の手の甲の部分を構成するためにケース状に形成される手甲部 1 Oaとで構成されている。そして、前記手掌部と手甲部 10aとで形成される空間内に、前記したモータ 30、リンク機構 40、回動ローラ 50および動力伝達機構 60などが収容されるようになつている。

[0025] 指機構 20は、図 2 (a)に示すように、 3つの節間部材 21, 22, 23と、関節部材 24, 25, 26と、リンクアーム 27, 28とで主に構成されて!/、る。

ここで、関節部材 24は、根元側（基部 10側）の節間部材 21と基部 10に固定されるフレーム F (図 1参照）とを回動自在に連結するものであり、関節部材 25は、節間部材 21と節間部材 22とを、関節部材 26は、節間部材 22と節間部材 23とを、それぞれ回転自在に連結するものである。

リンクアーム 27, 28は、根元側の節間部材 21の動作に連動させて、その先の節間部材 22, 23を順次動作させるものである。

なお、以下の説明においては、便宜上、 3つの節間部材 21, 22, 23を根元側から順に、根元部材 21、中間部材 22、指先部材 23ともいう。そして、 3つの関節部材 24 , 25, 26を、根元側力も順に第 3関節部材 24、第 2関節部材 25、第 1関節部材 26ともいう。さらに、 2つのリンクアーム 27, 28を、根元側から順に、第 1リンクアーム 27、第 2リンクアーム 28ともいう。

また、以下の説明では、小指に相当する指機構 20のみを説明することとし、その他の人差指、中指、薬指に相当する指機構 20については小指の機構と多少大きさが異なるだけで同様の構造となるのでその説明は省略することとする。

[0026] 根元部材 21は、長方形の両端を半円状に形成したような形状となる部材である。この根本部材 21の基端部 21aは、フレーム F (図 1参照）に固定された第 3関節部材 24 に回動自在に連結されるとともに、先端部 21bは、第 2関節部材 25を介して中間部材 22に回動自在に連結されて!ヽる。また、根元部材 21の第 3関節部材 24の近傍 (第 2関節部材 25と第 3関節部材 24との間）における手のひら側（図示上側）の適所には、リンク機構 40がピン P1を介して回動自在に連結されている。そして、根本部材 21の両端部 21a, 21bには、後記する第 1リンクアーム 27に回動自在に連結される固定ピン P2およびピン P3を逃げるための逃げ溝 21c, 2 Idが適宜形成されている。

さらに、根元部材 21には、その先端部 21bの手の甲側（図示下側）の適所に、ピン P4を介して第 2リンクアーム 28が回動自在に連結されて!、る。

[0027] 中間部材 22は、その外形が根元部材 21と略同様の形状となる部材である。この中間部材 22の基端部 22aは、第 2関節部材 25を介して根元部材 21に回動自在に連結されるとともに、その先端部 22bは、第 1関節部材 26を介して指先部材 23に回動自在に連結されている。

また、中間部材 22には、その第 2関節部材 25の近傍 (第 1関節部材 26と第 2関節部材 25との間）における手のひら側の適所に、ピン P3を介して第 1リンクアーム 27が回動自在に連結されている。

[0028] 指先部材 23は、その外形が根元部材 21と略同様の形状となる部材である。この指先部材 23の基端部 23aは、第 1関節部材 26を介して中間部材 22に回動自在に連結されている。

また、指先部材 23には、その第 1関節部材 26の近傍 (先端部と第 1関節部材 26との間）における手のひら側の適所に、ピン P5を介して第 2リンクアーム 28が回動自在に連結されている。

[0029] 第 1リンクアーム 27は、フレーム F (図 1参照）と中間部材 22とに回動自在に連結される部材である。

図 2 (b)に示すように、リンク機構 40によって矢印 A1によって示される方向に根元部材 21が引っ張られると、根元部材 21は、矢印 A2によって示される方向に回動する。その結果、第 1リンクアーム 27は、固定ピン P2を中心に矢印 A3によって示される方向に回動するので、中間部材 22は、ピン P3を介して矢印 A4によって示される方向に引っ張られることになる。

[0030] 第 2リンクアーム 28は、根元部材 21と指先部材 23とに回動自在に連結される部材である。前記したように第 1リンクアーム 27で中間部材 22が矢印 A4によって示される方向に引っ張られると、中間部材 22が矢印 A5によって示される方向に回動する。その結果、第 2リンクアーム 28は、ピン P4を中心に矢印 A6によって示される方向に回動するので、指先部材 23は、ピン P5を介して矢印 A7で示される方向に引っ張られ、指先部材 23が回動することになる。

[0031] なお、指機構 20を折り曲げた状態力も伸ばすときには、前記した矢印 A1〜A8の向きが全て逆になるように、指機構 20が動作するようになって、る。

[0032] 図 1に示すように、モータ 30は、減速機 31およびモータ側リンク機構 32を介して動力伝達機構 60の後記する回動軸 61に連結されて、る。

モータ側リンク機構 32は、図 3 (a)に示すように、第 1回動アーム 33と、第 2回動ァーム 34と、リンクアーム 35とで構成されている。

第 1回動アーム 33は、減速機 31の出力軸 31aに固定されて、この出力軸 31aとともに回動するものであり、第 2回動アーム 34は、回動軸 61に固定されて、この回動軸 6 1とともに回動するものである。そして、リンクアーム 35は、第 1回動アーム 33の延出部 33aと第 2回動アーム 34の延出部 34aとに回動自在に連結されて!、る。

そして、このモータ側リンク機構 32は、図 3 (b)に示すように、減速機 31の出力軸 3 laが回動されて第 1回動アーム 33が矢印 B1で示される方向に回動すると、この第 1 回動アーム 33の延出部 33aによって、リンクアーム 35および第 2回動アーム 34の延出部 34aが、矢印 B2で示す方向と矢印 B3で示す方向とにそれぞれ引っ張られる。その結果、この第 2回動アーム 34とともに回動軸 61が、矢印 B4で示す方向に回動することとなる。

なお、前記の説明における矢印 B1〜B4の向きは、指機構 20を折り曲げるときの向きであるため、指機構 20を伸ばすときには、矢印 B1〜B4の向きは全て逆となる。

[0033] 図 1および図 4に示すように、動力伝達機構 60は、回動軸 61と、この回動軸 61に固定ピン 62を介して固定されるばね部材 63とで主に構成されている。

[0034] 回動軸 61は、 4つの回動ローラ 50をそれぞれ回動自在に支持するものであり、その適所には、各回動ローラ 50の後記する切欠部（一部） 51bに接離自在となる 4つの当接ピン（当接部） 64が設けられている。 [0035] ばね部材 63は、回動軸 61の周りを所定の隙間を空けるようにして券回されるコイル状のばねである。このばね部材 63は、その一端部 63aと他端部（図示せず）とによつて回動ローラ 50の一部を挟み込み、かつ、その中央部が固定ピン 62に固定されている。これにより、ばね部材 63は、回動ローラ 50を両側力も付勢して、回動軸 61に対する回動ローラ 50の相対的な位置を所定位置に保持するように作用して、る。

本実施の形態では、このばね部材 63の付勢力は所定の強さに設定されている。これにより、前記した指機構 20に何も負荷をかけないで回動軸 61を回動させた場合には、ばね部材 63が変形せずに回動軸 61および回動ローラ 50がー体的に回動する。また、指機構 20の動きを所定の負荷で抑えて回動軸 61を回動させた場合には、回動軸 61がばね部材 63を変形させつつ、動かない回動ローラ 50に対して相対的に回動する。

また、各ばね部材 63は、各固定ピン 62の設置位置 (位相）が回動軸 61の周方向において適宜ずらされている。これにより、指機構 20の最大握り状態または最大伸ばし状態のときにおいて、その変形量がそれぞれ異なるように設定されている（図 5参照）

[0036] 以下に、回動ローラ 50とばね部材 63と回動軸 61との関係を模式的に示す図 5を参照して動力伝達機構 60の作用について説明する。なお、この図において、ばね部材 63は、便宜上、 2つのばね部材 63'として表示している。

[0037] 図 5に示すように、 4つの指機構 20の全てを最大伸ばし状態としているときは、小指側のばね部材 63'の変形量がゼロとなっている。すなわち、 2つのばね部材 63'による付勢力が互いに相殺された状態となっている。そして、その他のばね部材 63'の変形量は、薬指、中指、人差指の順に段階的に増カロしていくように設定されている。そして、この状態から回動軸 61を反時計回りに回動していくと、ばね部材 63'の変形量がゼロとなっている小指側の回動軸 61と回動ローラ 50とが一体的に回動する。そしてその他の回動軸 61は、動かない回動ローラ 50に対して相対的に回動して、ばね部材 63 'の変形を元の状態に戻すように作用する（図の第 1段階)。

[0038] そして、回動軸 61の回動によって、図の第 1段階で示すように、薬指側のばね部材 63 'の変形が元の状態に戻る、すなわち変形量がゼロとなると、この薬指側の回動口ーラ 50も回動軸 61とともに回動することとなる（図の第 2段階)。

その後は、中指、人差指といった順でそれぞれの回動ローラ 50が順番に回動軸 61とともに回動していくこととなる。

すなわち、ばね部材 63 'の変形量を小指力人差指に順番に段階的に増加させるように設定することによって、各回動ローラ 50の回動開始のタイミングを小指力も人差指に順番に行うことができるので、指機構 20を小指側力も順に折り曲げていくことが可能となっている。

[0039] なお、各指機構 20が、小指から人差指に向けて順番に折り曲げられていくと、小指の指機構から人差指の指機構へと順番に、最大握り状態、すなわちそれ以上折り曲げることができない状態となる。よって、小指の回転ローラ力も人差指の回転ローラへと順番に、回動ローラ 50の回動が規制されていくこととなる。

そして、このように小指側力も順に回動ローラ 50の回動が規制されていくと、それまで回動ローラ 50と一体的に回動していた回動軸 61が、小指側力も順に回動ローラ 5 0に対して相対的に回動していくことになる。

これにより、ばね部材 63 'が小指側力順に変形されていくこととなるため、 4つの指機構 20の全てが最大握り状態となったときには、その変形量は最大伸ばし状態の逆の状態となる。すなわち、人差指力順にばね部材 63 'の変形量が段階的に増大している状態となる。

そのため、最大握り状態力も各指機構 20を伸ばしていく際には、人差指側の指機構 20から順に伸ばされて、くこととなる。

[0040] 次に、図 2 (a)を参照して、再び構成の説明を行うこととする。図 2 (a)に示すように、回動ローラ 50は、回動軸 61に回動自在に係合する回動基部 51と、この回動基部 51 カも径方向外側へ延出する延出部 52とを有している。

回動基部 51には、図 1に示すように、その一端面 51aに、軸方向片側（一端面 51a 側）へ開口するとともに、径方向において貫通するように形成される切欠部 51bが形成されている。

[0041] なお、この切欠部 51bは、前記したように回動軸 61に固定された当接ピン 64と適宜接離自在となっており、これにより回動ローラ 50の回動軸 61に対する相対的な移動が当接ピン 64によって規制されるようになっている。

そのため、例えば人が強引に指機構 20を折り曲げまたは伸ばそうとしたときには、回動ローラ 50は切欠部 51bの範囲でのみ移動でき、それ以上の移動は当接ピン 64 によって阻止されるので、指機構 20の位置を良好に保持することができる。

ちなみに、このように人が強引に指機構 20を折り曲げて力も指機構 20を持つ手を離した場合には、前記したばね部材 63によって指機構 20 (回動ローラ 50)が元の位置に復帰することとなる。

[0042] さらに、前記した切欠部 51bおよび当接ピン 64は、以下に示す作用も奏する。

例えば、指機構 20に多少重い部材を置き、これを把持させる場合において、モータ 30を駆動させて回動軸 61を回動させると、ばね部材 63で保持された回動ローラ 5 0が回動軸 61とともに回動しょうとするが、

指機構 20の折り曲げ動作が前記した多少重い部材によって邪魔されるので、回動ローラ 50は動かずに、回動軸 61がばね部材 63を変形させつつ回動する。

すなわち、回動ローラ 50に対して回動軸 61が相対的に回動するため、回動軸 61 の回動が進むにつれて、回動軸 61に設けられた当接ピン 64が回動ローラ 50の切欠部 5 lbの端部に近づいていくこととなる。

そして、回動軸 61の当接ピン 64が回動ローラ 50の切欠部 51bの端部に当接すると、この当接ピン 64によって回動ローラ 50が強く押されて回動することとなるので、多少重い部材であっても良好に把持することが可能となる。

[0043] また、回動基部 51には、その両端面 51a, 51cに、軸方向外側へ膨出するばね受け部 51d, 51eが形成されている（図 4参照）。

なお、このように回動基部 51の両端面 51a, 51cの両方にばね受け部 51d, 51eを設けることによって、図 4に示すように、回動ローラ 50に対するばね部材 63の位置を適宜選択可能である。このため、設計自由度が向上するとともに、回動ローラ 50を全て同一の形状に形成できるので、その分コストダウンを図ることができる。

[0044] リンク機構 40は、図 2 (a)に示すように、第 1アーム部 41と、 V字アーム部 42と、第 2 アーム部 43とで主に構成されている。第 1アーム部 41は、回動ローラ 50の延出部 52 の先端部と V字アーム部 42の一端部とに回動自在に連結されて!、る。 V字アーム部 42は、その両端部が、フレーム F (図 1参照）に固定される固定ピン 44 と第 1アーム部 41とに回動自在に連結されるとともに、その中央部の適所 (V字の屈曲部）に、第 2アーム部 43が回動自在に連結されて!、る。

そして、第 2アーム部 43は、 V字アーム部 42に連結されていない側の端部力前記した指機構 20の根元部材 21にピン P 1を介して回動自在に連結されて、る。

[0045] このように構成されるリンク機構 40では、図 2 (b)に示すように、回動軸 61とともに回動ローラ 50が、矢印 C1によって示される方向に回動されると、第 1アーム部 41が矢印 C2によって示される方向に引っ張られて、 V字アーム部 42が固定ピン 44を中心に、矢印 C3によって示される方向に回動することとなる。

そして、このように V字アーム部 42が矢印 C3によって示される方向に回動することによって、第 2アーム部 43が矢印 C4によって示される方向に引っ張られて、指機構 2 0が折り曲げられることとなる（矢印 A1〜A8)。

なお、前記の説明における矢印 C1〜C4の向きは、指機構 20を折り曲げるときの向きであるため、指機構 20を伸ばすときには、矢印 C1〜C4の向きは全て逆となる。

[0046] また、このリンク機構 40は、図 6に示すように、基部 10 (詳しくは、手甲部 10a)に設けられる軸部 11を中心として、横方向に（手甲部 10aの平面内で)揺動自在となるように構成されており、これにより指機構 20も横方向（互いに離着する方向）に揺動自在となっている。

具体的には、図 1および図 4に示すように、リンク機構 40の V字アーム部 42を支持する固定ピン 44と、指機構 20の根元部材 21を支持する第 3関節部材 24とが固定されるフレーム Fが、横方向に揺動自在となるように基部 10に軸支されて、る。

さらに、このフレーム Fに固定される指機構 20は、図 6に示すように、軸部 11に取り付けられた位置決めスプリング (基部側弾性部材） 12によって互いに離間する方向に付勢されるようになって、る。

なお、この位置決めスプリング 12は、その一端が、指機構 20ごとに形成される手甲部 10aの凹部 10bの段差部 10cに引っ掛かるとともに、その他端が、フレーム Fに固定されるようになつている。

[0047] また、このようにフレーム Fを揺動自在とするのに伴って、図 4に示すように、リンク機構 40の第 1アーム部 41と V字アーム部 42との接続部 Jlや、第 1アーム部 41と回動口ーラ 50との接続部 J2〖こは、所定の遊びが設けられて!/、る。

具体的には、接続部 J1は、図 7に示すように、第 1アーム部 41の端部に形成された二股部 41aと、この二股部 41aに固定されるピン 45と、このピン 45が挿入される貫通孔 42aが形成されるとともに、二股部 41aの間に所定の隙間を空けて配設される V字アーム部 42の端部 42bとで構成されて、る。

そして、 V字アーム部 42の端部 42bに形成される貫通孔 42aが、その中央部から外側に向かうにつれて徐々に拡径するような R形状に形成されることによって、第 1ァーム部 41と V字アーム部 42との横方向における相対的な移動をスムーズに行うことが可能となっている。

なお、接続部 J2も、接続部 J1と同様の構造となっている。ここで、本実施形態では、接続部 Jl, J2を前記したような構造としたが、本発明はこれに限定されず、接続部としてボールジョイントを用いてもよ！、。

[0048] このように指機構 20およびリンク機構 40がフレーム Fを介して基部 10に対して揺動自在に構成されることによって、ロボットノヽンド装置 1と人とが握手をする場合において、人がロボットハンド装置 1の 4つの指機構 (人差指、中指、薬指、小指) 20を互いに密着させるように強く握ったとしても、各指機構 20が揺動するので、各指機構 20の破損を防ぐことができる。

さらに、人とロボットハンド装置 1との握手が終わった後は、各指機構 20が位置決めスプリング 12によって自動的に元の位置に戻されるようになつている。

[0049] 次に、指機構 20の動作について説明する。なお、以下の説明では、図 1に示すように指機構 20を最大に伸ばした状態力最大に折り曲げるまでの動作を説明し、この逆の動作である最大に折り曲げた状態力最大に伸ばした状態までの動作については、説明を省略することとする。

[0050] まず、図 1に示すように、モータ 30を駆動させると、モータ 30の動力が減速機 31およびモータ側リンク機構 32を介して回動軸 61に伝達されて、この回動軸 61が反時計回りに回動する（詳細は図 3の矢印 B1〜B4参照)。

このように回動軸 61が回動を開始すると、図 5に示すように、ばね部材 63 (63' )の変形量がゼロとなった順に、すなわち小指側力も回動ローラ 50が回動軸 61と一体的に回動することとなる。

そして、このように各回動ローラ 50が小指側力も順に回動を開始すると、図 1に示すように、各リンク機構 40によって各指機構 20が小指側から順に折り曲げられることとなる（詳細は図 2 (b)の矢印 C1〜C4, A1〜A8参照)。

[0051] 以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。

最大伸ばし状態力も指機構 20の折り曲げを開始させる際には、ばね部材 63の変形量が小指側力順にゼロに戻ることで回動ローラ 50が小指側力順に回動するので、指機構 20を小指力も順に折り曲げて、く t 、うような人間ら、把持動作を行うことが可能となる。

また、動力伝達機構 60が、他のスペースへ移動することのない回動軸 61およびこれに設けられるばね部材 63で主に構成されるので、スペース効率を向上させることができる。

[0052] 本願発明に係る構造によれば、指機構 20をリンク機構 40によって押し引きする構造となっているので、従来のような指機構の一部にワイヤを掛け回し、このワイヤの引つ張り方向を変えることによって指機構を折り曲げまたは伸ばすような構造に比べ、指機構 20を伸ばすときに積極的にリンク機構 40で指機構 20の根元部材 21を押すことができる。よって、指機構 20の伸ばし動作を良好に行うことができる。

[0053] 指機構 20に多少重い部材を置き、これを把持させる場合には、回動軸 61の当接ピン 64によって回動ローラ 50が強く押されて回動することで良好に指機構 20の折り曲げ動作を行うことができるので、多少重、部材であっても良好に把持することが可能となる。

[0054] ロボットハンド装置 1と人とが握手をする場合において、人がロボットハンド装置 1の 4本の指機構 (人差指、中指、薬指、小指)を互いに密着させるように強く握ったとしても、各指機構 20が揺動するので、各指機構 20の破損を防ぐことができる。また、人とロボットハンド装置 1との握手が終わった後には、位置決めスプリング 12によって各指機構 20を自動的に元の位置に戻すことができる。

[0055] 当接ピン 64が切欠部 51bの両端に当接する範囲内で、各回動ローラ 50と回動軸 6 1とが互いに相対回動自在となるので、例えば複雑な形状の物品をロボットハンド装置 1に把持させる場合において、 4本の指機構 20のうちのいずれか 1本 (例えば、小指）が前記物品に先に当接してその動きが止められたとしても、このように止まった小指 (小指側の回動ローラ 50)に対して回動軸 61が前記した範囲内で回動できる。これにより、その他の指機構 20 (人差指、中指、薬指)の回動ローラ 50が回動軸 61 とともに前記した範囲内で回動することとなるので、各指機構 20を前記物品に全て当接させて、適切な把持を行うことが可能となる。

[0056] なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなぐ様々な形態で実施される。

前記実施形態では、動力源として出力軸を単に回動させるだけのモータ 30を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば出力軸を軸方向に進退させるステツピングモータや、ピストンなどを採用してもよい。

[0057] 前記実施形態では、 1つの動力源力の動力を、 4本の指機構 20 (小指、薬指、中指、人差指)のそれぞれに異なるタイミングで伝達するように構成したが、本発明はこれに限定されず、これらのうちの少なくとも 2本の指機構 20に異なるタイミングで動力が伝達されるようになって、ればよ!/、。

Claims

請求の範囲

[1] 基部から延設される複数の指機構と、

前記各指機構を作動させる 1つの動力源と、を備えたロボットハンド装置であって、前記各指機構を作動させるために前記各指機構に連結される複数の指機構作動部材と、

少なくとも 2つの前記指機構作動部材に対して前記動力源力の動力を異なるタイミングで伝達するように構成される動力伝達機構と、を備えてヽることを特徴とする口ボットハンド装置。

[2] 前記動力源は、モータであり、

前記指機構作動部材は、前記指機構に対して伝達手段を介して連結される回動口ーラであり、

前記動力伝達機構は、前記各回動ローラを回動自在に支持するとともに、前記モータによって回動する回動軸と、前記各回動ローラを前記回動軸に対する所定位置に保持するために前記回動軸に固定される弾性部材と、を有し、前記弾性部材にて前記各回動ローラを所定位置に保持しているときには前記各回動ローラと前記回動軸とがー体的に回動するように構成され、

前記指機構の最大握り状態または最大伸ばし状態のときにおいて、

少なくとも 2つの前記回動ローラをそれぞれ保持する前記弾性部材の変形量が、異なるように設定されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のロボットハンド装置。

[3] 前記伝達手段は、リンク機構であることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の口ボットハンド装置。

[4] 前記回動軸には、前記各回動ローラの一部に接離自在に係合する複数の当接部が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 2項または請求の範囲第 3項に記載のロボットハンド装置。

[5] 前記各指機構は、前記基部側の部分を中心として、隣接する指機構に対して近接 •離間する方向へ揺動自在に支持されていることを特徴とする請求の範囲第 1項から請求の範囲第 3項のうちのいずれか 1項に記載のロボットハンド装置。

[6] 前記各指機構は、前記基部側の部分を中心として、隣接する指機構に対して近接

•離間する方向へ揺動自在に支持されていることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のロボットハンド装置。

[7] 前記各指機構は、前記基部に固定された基部側弾性部材によって係止されることで、隣接する指機構力離間する方向に付勢されていることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 3項のうちのいずれか 1項に記載のロボットノ、ンド装置。

[8] 前記各指機構は、前記基部に固定された基部側弾性部材によって係止されることで、隣接する指機構力離間する方向に付勢されていることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のロボットハンド装置。

[9] 前記各指機構は、前記基部に固定された基部側弾性部材によって係止されることで、隣接する指機構力離間する方向に付勢されていることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のロボットハンド装置。

[10] 前記各指機構は、前記基部に固定された基部側弾性部材によって係止されることで、隣接する指機構力離間する方向に付勢されていることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載のロボットハンド装置。