WO2019216293A1 - 関節構造体及びロボットハンド - Google Patents
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- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
Definitions
- the present invention relates to a joint structure in which a plurality of members are rotatably connected via a joint portion, and a robot hand in which the joint structure is applied to a finger portion.
- Patent Document 2 proposes a robot hand that employs a structure in which a joint part in a finger part on the tip side can slide back and forth.
- a tactile sensor is provided on the entire surface of the palm side of the hand, and the object to be operated on the entire area of the contacting hand, like a human, regardless of the bending or stretching movement of the finger. It is necessary to be able to sense the state of
- many robot hands such as Patent Document 1 are not provided with a tactile sensor at the finger joint portion, the contact state of the operation target object at the finger joint portion cannot be detected. It becomes a hindrance to the realization of sophisticated work. Therefore, as shown in FIG. 10A, when the tactile sensor 55 is also arranged on the finger pad side of the finger joint 53 that rotatably connects the first and second finger portions 51 and 52, the following inconvenience is caused. Occurs.
- the present invention has been devised by paying attention to such inconveniences, and the object thereof is the entire region of the main body located inside the bending direction of each component member rotatably connected through the joint portion.
- the object thereof is the entire region of the main body located inside the bending direction of each component member rotatably connected through the joint portion.
- the present invention mainly includes a main body composed of a plurality of constituent members, an extended posture in which the adjacent constituent members are arranged substantially in a straight line by the power from a predetermined driving device, and the respective constituents.
- a joint structure including an operation mechanism for bending and extending the main body between a bending posture in which the member is bent in only one direction, the operation mechanism is connected to each other so as to be rotatable within a predetermined range.
- movement is made in the state which included the joint part to perform and the rotation center is located in the exterior of the said joint part.
- a main body composed of a plurality of phalanx parts, a driving device housed in the main body, an extension posture in which the adjacent phalanx parts are arranged substantially in a straight line by the power of the driving device, and the fingers
- the operation mechanism has a predetermined range between the finger sections.
- a joint portion that is rotatably connected to the joint portion, and the structure is configured to perform the bending and stretching operations in a state where the center of rotation is located outside the joint portion.
- the main body is bent and stretched in a state where the center of rotation is located at a portion outside the joint portion that is rotatably connected within a predetermined range between the constituent members.
- the joint structure according to the present invention is applied to the finger portion of the robot hand, partial damage due to the bending and stretching operations in the tactile sensor arranged in the entire region of the finger pad side that is inside the bending direction of the finger portion is prevented. It is possible to perform force sensing with a tactile sensor throughout the finger pad side regardless of the bending and stretching movements.
- FIG. 3 is a schematic perspective view of a robot finger viewed from a direction different from that in FIG. 2.
- It is a schematic plan view of a robot finger.
- It is a schematic side view of a robot finger.
- (A) is a conceptual diagram showing the extension posture of a robot finger
- (B) is a conceptual diagram showing the bending posture of a robot finger.
- It is the schematic side view showing a link mechanism with an attachment member etc.
- (A) to (C) are conceptual diagrams for explaining the posture change from the extended posture of the robot finger to the bent posture.
- FIGS. 1 and (B) are conceptual diagrams for explaining a posture change from an extended posture to a bent posture when a part of a robot finger is restrained.
- (A) is a conceptual diagram for demonstrating the problem in a general conventional structure
- (B) is a conceptual diagram for demonstrating the problem in another conventional structure.
- FIG. 1 is a schematic front view of the robot hand according to the present embodiment as viewed from the palm side.
- the robot hand 10 has a shape simulating a human finger, and robot fingers 11 functioning as joint structures are provided at five locations.
- Each of these robot fingers 11 is roughly classified into a thumb portion with one joint and other finger portions with two joints.
- the configuration and operation of the robot finger 11 with two joints will be described below. Note that the configuration and action of the thumb part of one joint is obtained by omitting the operation elements for one joint with respect to the constituent elements described later for the robot finger 11 of two joints. Description is omitted.
- FIG. 2 shows a schematic perspective view of one robot finger 11 as seen from the back side (finger back side) opposite to FIG. 1, and FIG. 3 shows a robot seen from a direction different from FIG.
- a schematic perspective view of the finger 11 is shown.
- 4 shows a schematic plan view of the robot finger as seen from the back side of the finger, and
- FIG. 5 shows a schematic side view of the robot finger.
- the robot finger 11 is a sheet disposed on the entire surface of the main body 13 that forms the outer shape of the finger and the main body 13 that is the palm side (finger side of the finger) on the lower end side in FIG. Or a block-like attachment member 14, a driving device 15 accommodated inside the main body 13, and an operating mechanism 16 that operates the main body 13 by driving the driving device 15.
- the back side of the finger that is the back side of the hand of the robot hand 10 is referred to as “finger back side”
- the ventral side of the finger that is the palm side of the hand is Referred to as “side”.
- the main body 13 has a hollow case shape in which an internal space in which only the finger dorsal side is generally open is formed, and the first finger segment 18, the second finger segment 19, and the third finger segment 20 from the fingertip side. It consists of three divided components arranged in this order.
- the attachment member 14 is affixed to substantially the entire surface of the main body 13 on the finger pad side, and is continuously disposed between the portions of the finger segments 18 to 20 without a gap.
- This attachment member 14 is provided assuming the skin on the finger pad side, and detailed illustration is omitted, but the magnitude, direction, distribution, etc. of the external force that contacts the finger part on the finger pad side are omitted. It consists of a tactile sensor to detect and an elastic body for protecting this tactile sensor. In addition, the kind and structure of a tactile sensor are not specifically limited, A various thing is employable.
- the driving device 15 is not particularly limited, and is composed of a linear motor housed in the internal space of the third phalanx portion 20, and by the forward and backward movement of the finger in the front-rear direction of the finger on the shaft 15A connected to the linear motor, The operation mechanism 16 is operated.
- the drive device 15 is not limited to a linear motor, and other actuators such as other motors and cylinders may be employed as long as the operation described below is achieved.
- the operating mechanism 16 is housed in an internal space of the main body 13 and a joint portion 22 that connects the phalange portions 18 to 20 to each other within a predetermined range, and is connected to the driving device 15 to connect each phalange. And a link mechanism 23 for rotating the portions 18 to 20.
- This operation mechanism 16 is adapted to convert the linear motion of the shaft 15A driven by the drive device 15 into a rotational motion at the joint portion 22, and specifically, by the advance and retreat of the shaft 15A, each phalange portion 18 is moved.
- each phalange portion 18 is moved between the extended posture in FIG. 6 (A) in which ⁇ 20 are arranged in a straight line and the bent posture in FIG. 6 (B) in which each finger joint portion 18-20 is bent in the direction of the finger pad side space.
- the body 13 is bent and stretched so as to change the posture.
- the rotation center C of the bending / extending operation does not exist inside the main body 13 or the joint part 22, but is set to the outside on the finger pad side of the main body 13.
- the rotation centers C are arranged at two locations on the surface portion of the attachment member 14 that is an extension of the boundary line L between the finger segments 18 to 20.
- a cut K for facilitating the bending of the finger segments 18 to 20 is provided in the portion of the attachment member 14 that is an extension of the boundary line L.
- the joint portions 22 are respectively provided on the left and right side wall portions of the main body 13, and allow mutual rotation of the finger segments 18 to 20 only between the extended posture and the bent posture. Yes. As shown in FIG. 5 and the like, the joint portion 22 extends from the outside of the side wall portion of the second phalangeal portion 19 to the outside of the side wall portions of the first phalangeal portion 18 and the third phalangeal portion 20, respectively. And the second sliders 25 and 26, and the first and second rail portions 28 and 29 disposed relative to the first and second sliders 25 and 26 in the extended posture.
- the first and second sliders 25 and 26 each have an arc shape, and are engaged with the first and second rail portions 28 and 29 at respective distal end portions farthest from the second phalanx portion 18.
- Engaging members 31 such as ball bearings are fixed at a plurality of locations (for example, 3 locations).
- the first and second rail portions 28 and 29 are formed by arc-shaped grooves formed on the outer surfaces of the side wall portions of the first phalange portion 18 and the third phalangeal portion 20, respectively. As each engaging member 31 slides in the inside, the bending operation by the mutual rotation of the finger sections 18 to 20 around the rotation center C (see FIG. 6) becomes possible.
- the link mechanism 23 includes a first link member 33 connected to the shaft 15A of the drive device 15, a second link member 34 connected to the first link member 33, and a second link member 34. It comprises a third link member 35 connected to the link member 34 and a fourth link member 36 connected to the third link member 35.
- the first link member 33 is not particularly limited, the first link member 33 is composed of a substantially straight flat bar that is erected from the bottom side of the finger pad side to the finger back side in the internal space.
- the first link member 33 is rotatably connected to the shaft 15A of the drive device 15 with one end side as a fulcrum P1, and is rotatably connected to the second link member 34 with the other end side as a fulcrum P2.
- a projecting member 38 made of a ball bearing or the like is provided near the center of the first link member 33.
- the projecting member 38 is rotatably engaged with a slot 39 formed on the inner surface side of either the left or right side wall portion of the third phalanx portion 20.
- the slot 39 extends in the vertical direction in FIG.
- the projecting member 38 is movable in the vertical direction within the slot 39 within a predetermined range. Accordingly, when the driving device 15 is driven, the first link member 33 slides up and down in the drawing while the projecting member 38 rotates in the slot 39, and is a fulcrum with respect to the shaft 15A and the second link member 34. It will rotate at P1 and P2.
- the second link member 34 is not particularly limited, the second link member 34 is formed of a flat bar having an arcuate outer shape, and a portion on one end side is rotatably connected to the first link member 33 at the fulcrum P2. In addition, the other end side is rotatably connected to the third link member 35 with the fulcrum P3.
- the third link member 35 is not particularly limited, the third link member 35 is configured by a plate having an outer shape in which a part of the fan shape is cut out.
- the member 36 is rotatably connected.
- the third link member 35 is rotatably supported on the inner surface of either the left or right side wall portion of the second phalanx portion 19 with the lower portion in FIG. 7 as a fulcrum P5.
- the slightly upper left portion in FIG. 7 of the fulcrum P5 is the fulcrum P3 that rotatably connects the second link member 34.
- the fourth link member 36 is not particularly limited, the fourth link member 36 is formed of a flat bar having an arcuate outer shape, and one end side is the fulcrum P4 that is rotatably connected to the third link member 35. With the end side as a fulcrum P6, the first phalange portion 18 is rotatably supported on the inner surface portion of either the left or right side wall portion.
- the first link member 33 connected to the driving device 15 is connected to the third phalanx portion 20, the third link member 35 is connected to the second phalanx portion 19, and the third link member 35 is connected.
- the fourth link member 36 connected to the first phalanx portion 18 is connected to the first link member 18, and the first and third link members 33, 35 are connected by the second link member 34.
- the link mechanism 23 is driven by a single driving device 15 so that each phalanx portion 18 to 20 is arranged in a straight line from the extended posture shown in FIG.
- the parts 18 to 20 function so as to gradually change their postures to the bent postures shown in FIGS. Further, by driving the driving device 15 in the direction opposite to that described above, an operation opposite to that described above can be performed. That is, the link mechanism 23 has a structure in which the power from the driving device 15 is distributed and the finger sections 18 to 20 are bent and extended when the operations of the finger sections 18 to 20 are not restrained. .
- the link mechanism 23 functions to operate only the first phalanx 18 as shown in FIG.
- the link mechanism 23 has a structure in which the power of the driving device 15 is transmitted so that when the operation of at least one phalanx 18 to 20 is restricted, the remaining phalanx 18 to 20 is bent and extended. Eggplant.
- the rotation center C in the bending / extending operation is set at a portion outside the main body 13 and the joint portion 22, even if each finger segment 18 to 20 is bent, it is shown in FIG. 6 (B).
- the attachment member 14 can be maintained on the entire finger back side of the main body 13 while preventing the attachment member 14 including the tactile sensor from being bitten in the joint portion 22.
- the joint structure according to the present invention is the robot finger 11
- the present invention is not limited to this, and various joint structures including parts of other robots such as a robot arm. It can also be applied to the body.
- Robot hand 11 Robot finger (joint structure) DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Main body 14 Attached member 15 Drive apparatus 16 Operation
- movement mechanism 1st phalanx part (component) 19 Second finger segment (component) 20 Third phalanx (component) 22 joint 23 link mechanism C center of rotation L boundary line
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本発明は、本体の屈伸動作に伴う付設部材の部分的な干渉を回避し、且つ、屈伸動作に関わらず、本体全域における付設部材の配置状態を維持可能にすることを目的とする。本発明のロボット指１１は、複数の指節部１８～２０からなる本体１３と、本体１３内に収容された駆動装置１５と、駆動装置１５からの動力により、隣り合う指節部１８～２０がほぼ一直線状に並んだ伸展姿勢と指節部１８～２０が一方向のみに屈曲した屈曲姿勢との間で本体１３を屈伸動作させる動作機構１６とを備える。動作機構１６は、指節部１８～２０間を所定範囲内で回転可能に連結する関節部２２を含み、関節部２２の外部に回転中心Ｃが位置した状態で、屈伸動作をさせる構造をなす。
Description
本発明は、関節部を介して複数の部材を回転可能に連結してなる関節構造体、及び当該関節構造体を指部分に適用したロボットハンドに関する。
近時、人間が生活している環境下で人間の実作業を補助し或いは代替することのできる人間共存ロボットが注目されている。この人間共存ロボットでは、実環境下での人間との協働作業を行う上で、ロボットの操作対象物に関する接触情報を取得するために、人間の手指の様な多彩で巧緻な作業を実現可能となる人間型の多指ロボットハンド等が必要となる。このようなロボットハンドの多くは、人間の手指を模擬したハンド部の手の平側に触覚センサが設けられるとともに、関節部位の内部に回転中心が存在し、当該関節部位の回転により指部分の屈伸動作が可能となる（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献２には、先端側の指部分における関節部位を前後にスライド可能な構造を採用したロボットハンドが提案されている。
ロボットハンドにより精度の良い操作を行うには、ハンド部の手の平側の面全域に触覚センサを設け、指部分の屈伸動作に関わらず、人間のように、接触するハンド部の全域で操作対象物の状態をセンシング可能にする必要がある。しかしながら、特許文献１のような多くのロボットハンドでは、指関節の部分に触覚センサが設けられていないため、当該指関節の部分における操作対象物の接触状態を検知できず、ロボットハンドにおける多彩で巧緻な作業の実現への阻害要因となる。そこで、図１０（Ａ）に示されるように、第１及び第２の指部分５１，５２を回転可能に連結する指関節５３の指腹側にも触覚センサ５５を配置した場合、次の不都合が生じる。すなわち、第１及び第２の指部分５１，５２が真っ直ぐ伸びた状態（同図中上側の図）から、相対的に屈曲した状態（同図中下側の図）になったときに、指関節５３の内側に触覚センサ５５が巻き込まれてしまい、当該部分で触覚センサ５５が破損し易くなる。従って、この構造では、指部分５１，５２の指腹側の全域に触覚センサ５５を設けることができない。
一方、特許文献２のロボットハンドの場合、図１０（Ｂ）に示されるように、指関節５３をカバーするように触覚センサ５５を分割して配置しても、構造上、次の不都合が生じる。すなわち、指関節５３を介して回転可能に連結される第１及び第２の指部分５１，５２が真っ直ぐ伸びた状態（同図中上側の図）から、第１の指部分５１に対して第２の指部分５２が前方にスライドしながら屈曲した状態（同図中下側の図）になったときに、指関節５３の部分に触覚センサ５５が配置されなくなる。従って、特許文献２の構造では、指部分５１，５２の動作に関わらず、それらの指腹側の全域にセンシング機能を保有させることができない。
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、関節部を介して回転可能に連結された各構成部材の屈曲方向の内側に位置する本体の部位全域に所定の付設部材を配置した場合に、関節部での回転による本体の屈伸動作に伴う付設部材の部分的な干渉を回避し、且つ、前記屈伸動作に関わらず、前記全域における付設部材の配置状態を維持できる関節構造体及びこれを備えたロボットハンドを提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明は、主として、複数の構成部材からなる本体と、所定の駆動装置からの動力により、隣り合う前記各構成部材がほぼ一直線状に並んだ伸展姿勢と前記各構成部材が一方向のみに屈曲した屈曲姿勢との間で前記本体を屈伸動作させる動作機構とを備えた関節構造体において、前記動作機構は、前記各構成部材間を所定範囲内で回転可能に連結する関節部を含み、当該関節部の外部に回転中心が位置した状態で、前記屈伸動作をさせる構造をなす、という構成を採っている。
また、複数の指節部からなる本体と、当該本体内に収容された駆動装置と、当該駆動装置の動力により、隣り合う前記各指節部がほぼ一直線状に並んだ伸展姿勢と前記各指節部が一方向のみに屈曲した屈曲姿勢との間で前記本体を屈伸動作させる動作機構とを備えたロボット指を含むロボットハンドにおいて、前記動作機構は、前記各指節部間を所定範囲内で回転可能に連結する関節部を含み、前記関節部の外部に回転中心が位置した状態で、前記屈伸動作をさせる構造をなす、という構成を採っている。
本発明によれば、各構成部材間を所定範囲内で回転可能に連結する関節部よりも外側となる部位に回転中心が位置した状態で、本体を屈伸動作させる構造となっているため、当該屈伸動作に伴う付設部材の部分的な干渉を回避できるとともに、前記屈伸動作に関わらず、各構成部材の間で隙間なく連続する付設部材の配置状態を維持できる。従って、本発明に係る関節構造体をロボットハンドの指部分に適用すると、指部分の屈曲方向の内側となる指腹側の全域に配置された触覚センサにおける前記屈伸動作による部分的な破損を防止でき、且つ、当該屈伸動作に関わらず、指腹側の全域での触覚センサによる力センシングが可能になる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１には、本実施形態に係るロボットハンドを手の平側から見た概略正面図が示されている。当該ロボットハンド１０は、人間の手指を模擬した形状をなし、関節構造体として機能するロボット指１１が５箇所に設けられている。これら各ロボット指１１は、１関節の親指部分と、２関節のその他の指部分に大別されるが、以下においては、２関節のロボット指１１について構成及び作用を説明する。なお、１関節の親指部分についての構成及び作用については、２関節のロボット指１１についての後述する構成要素に対し、１関節分の動作要素を省略したものであり、本明細書での詳細な説明を省略する。
図２には、一つの前記ロボット指１１を図１と逆の手の甲側（指の背側）から見た概略斜視図が示され、図３には、図２とは異なる方向から見たロボット指１１の概略斜視図が示されている。また、図４には、前記ロボット指を指の背側から見た概略平面図が示され、図５には、前記ロボット指の概略側面図が示されている。
これら図２～図５において、前記ロボット指１１は、指の外形部分を構成する本体１３と、図５中下端側の手の平側（指の腹側）となる本体１３の全面に配置されたシート状若しくはブロック状の付設部材１４と、本体１３の内部に収容された駆動装置１５と、駆動装置１５の駆動により、本体１３を動作させる動作機構１６とを備えている。
なお、以降のロボット指１１の説明において、特に明示しない限り、ロボットハンド１０の手の甲側となる指の背側を「指背側」と称し、同手の平側となる指の腹側を「指腹側」と称する。
前記本体１３は、指背側のみが概ね開放する内部空間が形成された中空のケース状をなし、指先側から第１指節部１８、第２指節部１９、及び第３指節部２０の順で配置された３分割の構成部材からなる。
前記付設部材１４は、本体１３の指腹側のほぼ全面に貼付されており、各指節部１８～２０の部位の間にも隙間無く連続して配置されている。この付設部材１４は、指腹側の皮膚を想定して設けられたものであり、詳細な図示を省略するが、当該指腹側の指部分に接触する外力の大きさ、方向、分布等を検出する触覚センサと、この触覚センサを保護するための弾性体とからなる。なお、触覚センサの種類や構成は、特に限定されるものではなく、種々のものを採用することができる。
前記駆動装置１５は、特に限定されるものではないが、第３指節部２０の内部空間に収容されたリニアモータからなり、当該リニアモータに繋がるシャフト１５Ａにおける指の前後方向の進退運動によって、動作機構１６を動作させるようになっている。なお、駆動装置１５としては、リニアモータに限定されるものではなく、後述する作用を奏する限りにおいて、他のモータやシリンダ等の他のアクチュエータを採用することもできる。
前記動作機構１６は、各指節部１８～２０を所定範囲内で相互に回転可能に連結する関節部２２と、本体１３の内部空間に収容されるとともに、駆動装置１５に繋がって各指節部１８～２０を回転動作させるリンク機構２３とからなる。
この動作機構１６は、駆動装置１５の駆動によるシャフト１５Ａの直線運動を関節部２２での回転運動に変換するようになっており、具体的には、シャフト１５Ａの進退により、各指節部１８～２０が一直線状に並んだ図６（Ａ）の伸展姿勢と、各指節部１８～２０が指腹側の空間の方向に相互に屈曲した同図（Ｂ）等の屈曲姿勢との間で、本体１３の姿勢を変化させるように屈伸動作する。ここで、図６に示されるように、当該屈伸動作の回転中心Ｃは、本体１３や関節部２２の内部に存在せずに、本体１３よりも指腹側となる外部に設定されている。本実施形態では、各指節部１８～２０の境界線Ｌの延長となる付設部材１４の表面部分の２箇所に回転中心Ｃが配置されるようになっている。なお、境界線Ｌの延長となる付設部材１４の部分には、各指節部１８～２０の屈曲を容易にするための切込みＫが設けられている。
前記関節部２２は、本体１３の左右両側の側壁部分にそれぞれ設けられており、前記伸展姿勢と屈曲姿勢との間のみでの各指節部１８～２０の相互回転を許容するようになっている。この関節部２２は、図５等に示されるように、第２指節部１９における側壁部分の外側から第１指節部１８及び第３指節部２０の側壁部分の外側にそれぞれ延びる第１及び第２のスライダ２５，２６と、前記伸展姿勢において、第１及び第２のスライダ２５，２６に相対配置される第１及び第２のレール部２８，２９とからなる。
前記第１及び第２のスライダ２５，２６は、それぞれ円弧状をなし、第２指節部１８からそれぞれ最も離れた各先端部分に、第１及び第２のレール部２８，２９に係合するボールベアリング等の係合部材３１がそれぞれ複数箇所（例えば３箇所）に固定されている。
前記第１及び第２のレール部２８，２９は、第１指節部１８、第３指節部２０における側壁部分の外面にそれぞれ２箇所ずつ形成された円弧状の溝からなり、当該各溝内を各係合部材３１が摺動することで、前記回転中心Ｃ（図６参照）を中心とした各指節部１８～２０の相互回転による屈伸動作が可能になる。
前記リンク機構２３は、図７等に示されるように、駆動装置１５のシャフト１５Ａに繋がる第１のリンク部材３３と、第１のリンク部材３３に繋がる第２のリンク部材３４と、第２のリンク部材３４に繋がる第３のリンク部材３５と、第３のリンク部材３５に繋がる第４のリンク部材３６とからなる。
前記第１のリンク部材３３は、特に限定されるものではないが、前記内部空間における指腹側の底部側から指背側に起立配置されたほぼ直線状の平棒からなる。この第１のリンク部材３３は、一端側を支点Ｐ１として駆動装置１５のシャフト１５Ａに回転可能に接続されるとともに、他端側を支点Ｐ２として第２のリンク部材３４に回転可能に接続される。また、第１のリンク部材３３中央付近には、ボールベアリング等からなる突設部材３８が設けられている。この突設部材３８は、第３指節部２０における左右何れか一方の側壁部分の内面側に形成されたスロット３９に回転可能に係合している。このスロット３９は、指の背腹方向となる図７中上下方向に延びており、突設部材３８がスロット３９内を所定範囲内で前記上下方向に移動可能となっている。従って、駆動装置１５が駆動すると、第１のリンク部材３３は、突設部材３８がスロット３９内で回転しながら同図中上下にスライドし、シャフト１５Ａ及び第２のリンク部材３４に対して支点Ｐ１，Ｐ２で回転することになる。
前記第２のリンク部材３４は、特に限定されるものではないが、円弧状の外形を有する平棒からなり、一端側の部分が前記支点Ｐ２で第１のリンク部材３３に回転可能に接続されるとともに、他端側を支点Ｐ３として第３のリンク部材３５に回転可能に接続される。
第３のリンク部材３５は、特に限定されるものではないが、扇型の一部を切欠いたような外形をなすプレートにより構成され、当該切欠部分の先端側を支点Ｐ４として、第４のリンク部材３６が回転可能に接続される。また、第３のリンク部材３５は、図７中下側となる部分を支点Ｐ５として、第２指節部１９における左右何れか一方の側壁部分の内面に回転可能に支持される。なお、第３のリンク部材３５では、支点Ｐ５の図７中やや左上の部分が、第２のリンク部材３４を回転可能に接続する前記支点Ｐ３となる。
前記第４のリンク部材３６は、特に限定されるものではないが、円弧状の外形を有する平棒からなり、一端側が第３のリンク部材３５に回転可能に接続される前記支点Ｐ４となり、他端側を支点Ｐ６として第１指節部１８における左右何れか一方の側壁部分の内面部分に回転可能に支持される。
以上のリンク機構２３は、駆動装置１５に繋がる第１のリンク部材３３が第３指節部２０に繋がり、第３のリンク部材３５が第２指節部１９に繋がり、第３のリンク部材３５に繋がる第４のリンク部材３６が第１指節部１８に繋がっており、第１及び第３のリンク部材３３，３５の間が第２のリンク部材３４で連結されている。
このリンク機構２３は、一つの駆動装置１５の駆動により、図８に示されるように、各指節部１８～２０がほぼ直線状に並んだ同図（Ａ）の伸展姿勢から、各指節部１８～２０が指腹側の空間方向に相互に屈曲した状態となる同図（Ｂ）、（Ｃ）の屈曲姿勢に徐々に姿勢を変化させるように機能する。また、駆動装置１５を前述と逆方向に駆動することで、前述と逆の動作が行うことができる。つまり、リンク機構２３は、各指節部１８～２０の動作が拘束されていないときに、駆動装置１５からの動力を分散して、各指節部１８～２０それぞれを屈伸動作させる構造をなす。
一方、図９（Ａ）に示されるように、第２指節部１９及び第３指節部２０の指腹側に把持対象等の対象物Ｍが接触している場合等、これら指節部１９，２０の屈曲が拘束される場合、リンク機構２３は、同図（Ｂ）に示されるように、第１指節部１８のみを動作させるように機能する。また、図示省略しているが、同様に、第１指節部１８の指腹側のみに対象物Ｍが接触している場合等、第１指節部１８の屈曲が拘束される場合、リンク機構２３は、第２指節部１９及び第３指節部２０のみを動作させるように機能する。つまり、リンク機構２３は、少なくとも一つの指節部１８～２０の動作が拘束されると、残りの指節部１８～２０を屈伸動作させるように、駆動装置１５の動力が伝達される構造をなす。
以上のように、リンク機構２３では、各指節部１８～２０の何れかの動作が拘束された場合でも、動作が拘束されていない残りの指節部１８～２０での屈伸動作を行うことができる。これにより、ロボット指１１の指腹側におけるどの部分に対象物Ｍが最初に接触しても、指全体を丸めながら対象物Ｍを把持することができ、より人間に近い指の動きを実現可能となる。
また、屈伸動作における回転中心Ｃが、本体１３や関節部２２よりも外側の部位に設定されていることから、各指節部１８～２０が屈曲しても、図６（Ｂ）に示されるように、触覚センサを含む付設部材１４の関節部２２内の咬み込みを阻止しながら、付設部材１４を本体１３の指裏側の全面に配置した状態を維持できる。
なお、前記実施形態では、本発明に係る関節構造体をロボット指１１とした場合を図示説明したが、本発明はこれに限らず、ロボットアーム等の他のロボットの部位を含む様々な関節構造体に適用することもできる。
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
１０ ロボットハンド
１１ ロボット指（関節構造体）
１３ 本体
１４ 付設部材
１５ 駆動装置
１６ 動作機構
１８ 第１指節部（構成部材）
１９ 第２指節部（構成部材）
２０ 第３指節部（構成部材）
２２ 関節部
２３ リンク機構
Ｃ 回転中心
Ｌ 境界線
１１ ロボット指（関節構造体）
１３ 本体
１４ 付設部材
１５ 駆動装置
１６ 動作機構
１８ 第１指節部（構成部材）
１９ 第２指節部（構成部材）
２０ 第３指節部（構成部材）
２２ 関節部
２３ リンク機構
Ｃ 回転中心
Ｌ 境界線
Claims (4)
- 複数の構成部材からなる本体と、所定の駆動装置からの動力により、隣り合う前記各構成部材がほぼ一直線状に並んだ伸展姿勢と前記各構成部材が一方向のみに屈曲した屈曲姿勢との間で前記本体を屈伸動作させる動作機構とを備えた関節構造体において、
前記動作機構は、前記各構成部材間を所定範囲内で回転可能に連結する関節部を含み、当該関節部の外部に回転中心が位置した状態で、前記屈伸動作をさせる構造をなすことを特徴とする関節構造体。 - 前記本体には、前記屈曲姿勢で相対する前記各構成部材の部位の間で、隙間無く連続するように所定の付設部材が配置され、
前記回転中心は、前記伸展姿勢において、前記各構成部材の境界線の延長線上となる前記付設部材の外部に設定されることを特徴とする請求項１記載の関節構造体。 - 前記動作機構は、前記駆動装置に繋がって前記各構成部材を回転動作させるリンク機構を更に備え、
前記リンク機構は、前記各構成部材の動作が拘束されていないときに、前記駆動装置からの動力を分散して、前記各構成部材それぞれを前記屈伸動作させる一方、少なくとも一つの前記構成部材の動作が拘束されると、残りの前記構成部材を前記屈伸動作させるように、前記駆動装置からの動力が伝達される構造をなすことを特徴とする請求項１記載の関節構造体。 - 複数の指節部からなる本体と、当該本体内に収容された駆動装置と、当該駆動装置の動力により、隣り合う前記各指節部がほぼ一直線状に並んだ伸展姿勢と前記各指節部が一方向のみに屈曲した屈曲姿勢との間で前記本体を屈伸動作させる動作機構とを備えたロボット指を含むロボットハンドにおいて、
前記動作機構は、前記各指節部間を所定範囲内で回転可能に連結する関節部を含み、前記関節部の外部に回転中心が位置した状態で、前記屈伸動作をさせる構造をなすことを特徴とするロボットハンド。
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