WO2022249379A1 - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

ロボットハンド（３）は、対象物（４）を把持するロボットハンドであって、把持を行う第１指部（３１）及び第２指部（３２）と、第１指部（３１）と第２指部（３２）とを合わせる方向である第１把持方向（２０１）において第１指部（３１）と第２指部（３２）とを動作させる第１駆動部（３４）と、第１把持方向（２０１）と平行ではない第２把持方向（２０２）において動作させられる第３指部（３３）と、第３指部（３３）を駆動する第２駆動部（３５）とを有する。第１指部（３１）、第２指部（３２）及び第３指部（３３）の一部又は全部は、第２把持方向（２０２）において可動な受動機構部を有する。

Description

ロボットハンド

　本開示は、対象物を把持するロボットハンドに関する。

　ロボットハンドには、様々な対象物に対して把持操作を実現することが求められている。従来、二つの指部を持ち１自由度で開閉運動を行うロボットハンドは、「ピンチング把持」と呼ばれる「つまむ」動きを行う。従来のロボットハンドは、やや細長い形状の対象物及び球体の対象物を把持するピンチング動作が不得意である。これに対し、指先を対象物に倣わせる「パワーグラスプ」又は幾何的に指先から零れ落ちないようにする「ケージング」を実現する機構によって、複数種類の対象物を安定的に把持することを実現するロボットハンドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。上記の「パワーグラスプ」は包み込み把持であり、上記の「ケージング」は囲い込み把持である。

　非特許文献１は、包み込み把持を実現するための劣駆動機構を開示している。

特開２００４－１８１５８５号公報

Ｂ．Ｓｃｉｌｌｉａｎｏ　ｅｔ．ａｌ、"Ｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄ　Ｒｏｂｏｔｉｃ　Ｈａｎｄｓ"、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ　ｔｒａｃｔｓ　ｉｎ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｒｏｂｏｔｉｃｓ　４０、Ｐ．３９　Ｆｉｇ．３．９．、Ｐ．９８　Ｆｉｇ．４．３７．

　多品種の対象物の把持を行う場合、前述のパワーグラスプを実現するロボットハンドには次の課題がある。当該ロボットハンドは対象物に回り込むことを前提としているので、床面と対象物との間に指部を差し込むことができない場合、当該ロボットハンドが対象物を床面から拾い上げる把持を行うことは難しい。ケージングを実現する把持方法では、小さな対象物を把持する場合、ロボットハンドの指部から対象物がこぼれ出て、ロボットハンドは把持を失敗することがある。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、構成が過度に大きくなく、従来のハンド機構が把持することが苦手な対象物を把持することができるロボットハンドを得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るロボットハンドは、対象物を把持するロボットハンドであって、把持を行う第１指部及び第２指部と、第１指部と第２指部とを合わせる方向である第１把持方向において第１指部と第２指部とを動作させる第１駆動部と、第１把持方向と平行ではない第２把持方向において動作させられる第３指部と、第３指部を駆動する第２駆動部とを有する。第１指部、第２指部及び第３指部の一部又は全部は、第２把持方向において可動な受動機構部を有する。

　本開示に係るロボットハンドは、構成が過度に大きくなく、従来のハンド機構が把持することが苦手な対象物を把持することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係るロボットハンドを有するシステムの構成を示す図 実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す第１図 実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す第２図 実施の形態１に係るロボットハンドの動作を説明するための第１図 実施の形態１に係るロボットハンドの動作を説明するための第２図 実施の形態１に係るロボットハンドの動作を説明するための第３図 実施の形態１に係るロボットハンドの動作を説明するための第４図 実施の形態１に係るロボットハンドが有する第２リンク部及び第３リンク部の姿勢が変化する様子を示す図 実施の形態１に係るロボットハンドにおいて把持の対象物を包み込む把持形態を実現する第１の機構を示す図 実施の形態１に係るロボットハンドにおいて把持の対象物を包み込む把持形態を実現する第１の機構の動作を説明するための図 非特許文献１が開示しているリンクと回転関節とによって構成された機構を示す図 非特許文献１が開示しているリンクと回転関節とによって構成された機構の動作を説明するための図 実施の形態１に係るロボットハンドが有する第１駆動部に空気圧又はモータによって回転運動を行うアクチュエータが用いられた構成を示す図 実施の形態１に係るロボットハンドが有する第２駆動部に並進方向に動作するアクチュエータが用いられた構成を示す図 実施の形態１に係るロボットハンドが有する第２駆動部に回転方向に動作するアクチュエータが用いられた構成を示す図 実施の形態１に係るロボットハンドによって得られる新しい効果を説明するための図 実施の形態２に係るロボットハンドの一部の構成を示す図 実施の形態２に係るロボットハンドによって得られる効果を説明するための図 実施の形態３に係るロボットハンドの第１指部、第２指部及び第３指部の構成を示す図 実施の形態４に係るロボットハンドの構成の一部を示す第１図 実施の形態４に係るロボットハンドの構成の一部を示す第２図 実施の形態５に係るロボットハンドの構成を示す図 実施の形態１に係るシステムが有するロボット制御装置がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態１に係るシステムが有するロボット制御装置が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図

　以下に、実施の形態に係るロボットハンドを図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るロボットハンド３を有するシステムの構成を示す図である。当該システムは、対象物４を把持するためのシステムであって、ロボット１と、ロボット１の腕の先端部に取り付けられたロボットハンド３と、ロボット１及びロボットハンド３を制御するロボット制御装置２とを有する。図１には、把持の対象物４も示されている。当該システムが対象物４を把持する場合、ロボットハンド３が対象物４を把持する。ロボットハンド３は、独立したコントローラによって駆動されてもよい。

　図２は、実施の形態１に係るロボットハンド３の構成を示す第１図である。ロボットハンド３は、把持を行う第１指部３１及び第２指部３２と、第１指部３１と第２指部３２とを合わせる方向である第１把持方向と平行ではない第２把持方向において動作させられる第３指部３３とを有する。ロボットハンド３は、第１把持方向において第１指部３１と第２指部３２とを動作させる第１駆動部３４と、第３指部３３を駆動する第２駆動部３５とを更に有する。

　ロボットハンド３では、特に第２把持方向に対して受動的に運動する受動機構部が第１指部３１、第２指部３２及び第３指部３３のいずれかに設けられていることが特徴である。つまり、第１指部３１、第２指部３２及び第３指部３３の一部又は全部は、第２把持方向において可動な受動機構部を有する。受動機構部は、受動機構部を有する指部に第２把持方向において変位を生じさせることを可能にする状態で配置されている。受動機構部は、第２把持方向に対して指部の機構に受動的な自由度を付与することで、第１把持方向における把持方法と異なる把持方法を実現させる。第１把持方向における把持方法と異なる把持方法による把持の例は、パワーグラスプである。パワーグラスプは、包み込み把持である。

　図３は、実施の形態１に係るロボットハンド３の構成を示す第２図である。図３は、第１指部３１、第２指部３２及び第３指部３３の各々の詳細な構成を示している。第１指部３１は、第１リンク部３１１と、第２リンク部３１２と、第３リンク部３１３と、第１リンク部３１１と第２リンク部３１２とを接続する第１受動関節部３１４と、第２リンク部３１２と第３リンク部３１３とを接続する第２受動関節部３１５とを有する。第１受動関節部３１４及び第２受動関節部３１５はいずれも、第２把持方向において可動な受動機構部の例である。図３における各矢印は、受動機構部が一点鎖線を中心軸として回転可能であることを示している。第１指部３１の根本リンクである第１リンク部３１１は、図２に示されている第１駆動部３４に接続されている。パワーグラスプや包み込み把持を実現するためには図９～図１２に示すような具体的な構成がある。これについては後述するが、基本的には各受動関節の回転運動がリンクあるいはワイヤなどで連動して動作する受動機構を特徴とする。

　第２指部３２の構成は、第１指部３１の構成と同じである。すなわち、第２指部３２は、第４リンク部３２１と、第５リンク部３２２と、第６リンク部３２３と、第４リンク部３２１と第５リンク部３２２とを接続する第３受動関節部３２４と、第５リンク部３２２と第６リンク部３２３とを接続する第４受動関節部３２５とを有する。第３受動関節部３２４及び第４受動関節部３２５はいずれも、第２把持方向において可動な受動機構部の例である。第２指部３２の根本リンクである第４リンク部３２１は、図２に示されている第１駆動部３４に接続されている。第１駆動部３４は、第１指部３１及び第２指部３２を同期させて動作させる。

　図４は、実施の形態１に係るロボットハンド３の動作を説明するための第１図である。図４には、対象物４も示されている。図５は、実施の形態１に係るロボットハンド３の動作を説明するための第２図である。第１指部３１と第２指部３２とは、図４及び図５に示される第１把持方向２０１において開閉するチャック式のハンド機構を構成する。なお、図２２に示されるような第１指部３１のみが動作して第２指部３２が固定されている構成が採用されてもよい。図２２に関連する事項は、実施の形態５において説明される。

　図６は、実施の形態１に係るロボットハンド３の動作を説明するための第３図である。図６には、対象物４も示されている。図７は、実施の形態１に係るロボットハンド３の動作を説明するための第４図である。例えば、第３指部３３は、１本のリンクで構成される。第３指部３３は、第２駆動部３５に連結されており、第２把持方向２０２において動作する。第２把持方向２０２は、第１把持方向２０１と異なる方向である。例えば、第２把持方向２０２は、第１把持方向２０１と直交する方向である。

　図４、図５、図６及び図７は、第１指部３１、第２指部３２、第３指部３３、第１駆動部３４及び第２駆動部３５の動作及び役割を説明するための図である。図４及び図５は、第１把持方向２０１のロボットハンド３の動作を示している。更に言うと、図４及び図５は、第１指部３１と第２指部３２との２指を接近させて対象物４を把持するという第１把持方向２０１のロボットハンド３の把持動作を示している。図６及び図７は、第２把持方向２０２のロボットハンド３の動作を示している。

　図４及び図５に示される動作では、ロボットハンド３は、第１の把持方法による把持としてつまみ把持を実現する。つまみ把持は、ピンチング把持である。第１駆動部３４によって同期して駆動される第１指部３１と第２指部３２とが対象物４を挟み込む動きが、第１把持方向２０１において実現される。この場合、第１指部３１及び第２指部３２の関節及び機構において第１把持方向２０１の力に対して受動的な変形又は変位が生じることは無い。このため、第１把持方向２０１において第１駆動部３４によって生じる力は、指先部をほとんど変形させることなく、対象物４を把持する力として第１指部３１及び第２指部３２に直接伝達される。

　図６及び図７は、第１把持方向２０１と直交する第２把持方向２０２においてロボットハンド３が把持を行うことを説明するための図である。図６及び図７に示されるように、第３指部３３が第２把持方向２０２において動作する場合、第１受動関節部３１４、第２受動関節部３１５、第３受動関節部３２４及び第４受動関節部３２５は、対象物４を把持する力によって、回転して変位を生じ、第２リンク部３１２、第３リンク部３１３、第５リンク部３２２及び第６リンク部３２３の姿勢が変化する。

　図８は、実施の形態１に係るロボットハンド３が有する第２リンク部３１２及び第３リンク部３１３の姿勢が変化する様子を示す図である。図８は、ばね要素で予張力を掛けた第１受動関節部３１４及び第２受動関節部３１５を有する機構を示している。図８には、第３指部３３の動作によって生じる作用力及び対象物４も示されている。

　第１指部３１及び第２指部３２の各々は同様の受動関節部３１４，３１５，３２４，３２５を有しており、第３指部３３が対象物４を挟み込む方向すなわち第２把持方向２０２に駆動される。結果として、第１受動関節部３１４、第２受動関節部３１５、第３受動関節部３２４及び第４受動関節部３２５が回転し、第２リンク部３１２、第３リンク部３１３、第５リンク部３２２及び第６リンク部３２３が変位し、ロボットハンド３は対象物４を複数のリンクで囲いこむ状態を作りだす。この状態は、包み込み把持状態と呼ばれる。包み込み把持状態になると、ロボットハンド３が複数の方向から対象物４と接触した状態が生じ、ロボットハンド３は大きな力を必要とすることなく対象物４を安定して把持することができる。

　ここで、受動機構部の構成について説明する。受動機構部については、図８に示されるように回転する関節にばね部３１６，３１７が追加された構成が例示される。回転する関節にばね要素が追加されることで、回転する関節に外力が加わると、受動機構部は回転軸のまわりに回転する。外力が除荷されると、受動機構部は、ばねの作用によってつり合いの位置に戻る。受動機構部により、回転軸に直交する方向から回転軸のまわりのリンクへの押し当ての力により、回転軸が受動的に変位し、結果として指の形状が変化する。

　つまり、第２駆動部３５が第３指部３３を動かすことによって受動機構部が変位し、指の形状が変化する。受動機構部が変位した結果、対象物４と指部との接触面が増加する。また、ロボットハンド３が対象物４の外周から適当な力で対象物４を包み込み、対象物４を動かないように把持する状況となる。この状況がパワーグラスプと呼ばれる状態である。

　受動機構部の動作では、図８に示されるように、先端側のリンクである第３リンク部３１３及び第６リンク部３２３が屈曲して対象物４を囲い込む動きを行うことが包み込み把持を実現する上では望ましい。包み込み把持を実現する受動機構部の具体的な構成として、非特許文献１で示されているような劣駆動機構が例示される。劣駆動機構は、受動機構の１種である。パワーグラスプや包み込み把持を実現するためには図９～図１２に示すような具体的な構成がある。これについては後述するが、基本的には各受動関節の回転運動がリンクあるいはワイヤなどで連動して動作する受動機構を特徴とする。

　指機構の中に把持の対象物がある場合、把持の対象物を包み込む把持形態を実現するために、次の構成がある。図９は、実施の形態１に係るロボットハンド３において把持の対象物を包み込む把持形態を実現する第１の機構を示す図である。第１の機構は、図９に示されるように、第１リンク４０１と、第２リンク４０２と、第１リンク４０１の二つの端部のうちの第２リンク４０２から遠い側の端部に位置する第１プーリ４０３と、第１リンク４０１と第２リンク４０２とを接続する第２プーリ４０４と、ハンド基部に取り付けられたばね４０５と、ばね４０５に取り付けられたワイヤ４０６とを有する。第１プーリ４０３及び第２プーリ４０４の各々は、関節の機能を有する。

　ワイヤ４０６は、第１プーリ４０３の回りを１回転した状態で第１プーリ４０３に接続され、更に第２プーリ４０４に接続されている。第２プーリ４０４には二つのワイヤガイドが設けられ、第１ワイヤガイドはワイヤ４０６を第１プーリ４０３に接続させ、第２ワイヤガイドはワイヤ４０６を第２リンク４０２に接続させる。ワイヤ４０６は、弾性を有する素材によって形成されていてもよい。

　図１０は、実施の形態１に係るロボットハンド３において把持の対象物４を包み込む把持形態を実現する第１の機構の動作を説明するための図である。図１０には、対象物４も示されている。図１０に示されるように、ワイヤ４０６の接続関係によって、第１リンク４０１に外力が作用すると、第１プーリ４０３及び第２プーリ４０４の各々が回転し、第２リンク４０２が屈曲する。結果として、外力を作用させている対象物４が第１リンク４０１と第２リンク４０２とによって囲まれた状態が生じる。図１０には、第１プーリ４０３及び第２プーリ４０４の各々が回転することを示す矢印も示されている。図１０には、ばね４０５の張力も示されている。

　同様の作用は、非特許文献１が開示しているリンクと関節とによって構成された機構によっても実現される。図１１は、非特許文献１が開示しているリンク４４１と回転関節４４２とによって構成された機構を示す図である。図１２は、非特許文献１が開示しているリンク４４１と回転関節４４２とによって構成された機構の動作を説明するための図である。図１２には、外力と、外力を作用させる対象物４も示されている。

　実施の形態１では、第１駆動部３４及び第２駆動部３５の各々の駆動方式は、並進運動による駆動方式であってもよいし、回転運動による駆動方式であってもよいし、限定されない。言い換えるならば、第１駆動部３４は、図２に示される構成、すなわち一般にチャック式のハンドで用いられる並進運動を行うアクチュエータを有する構成に限定されない。第１駆動部３４は、回転する機構を有してもよい。

　図１３は、実施の形態１に係るロボットハンド３が有する第１駆動部３４に空気圧又はモータによって回転運動を行うアクチュエータが用いられた構成を示す図である。このように、第１駆動部３４は、回転運動を行うアクチュエータを有してもよい。図１３の例では、ロボットハンド３は、回転運動を行う第１駆動部３４に接続されている第１伝達機構部１２１と、第１伝達機構部１２１に接続されている第２伝達機構部１２２及び第３伝達機構部１２３とを有する。第２伝達機構部１２２及び第３伝達機構部１２３は、第１伝達機構部１２１を介して第１駆動部３４から駆動力を得る。

　第２伝達機構部１２２は第１指部３１にも接続されており、第３伝達機構部１２３は第２指部３２にも接続されている。第１伝達機構部１２１は、減速機である。第１指部３１は第２伝達機構部１２２を介して回転動作を行い、第２指部３２は第３伝達機構部１２３を介して回転動作を行う。このように、第１指部３１及び第２指部３２の各々は、回転運動を行う構成要素であってもよい。図１３には、第１指部３１及び第２指部３２の各々が回転運動を行うことを示す矢印と、第１把持方向２０１も示されている。

　図１４は、実施の形態１に係るロボットハンド３が有する第２駆動部３５に並進方向に動作するアクチュエータが用いられた構成を示す図である。図１４の例では、第２駆動部３５は、並進方向に動作するアクチュエータによって構成されている。例えば、第２駆動部３５は、モータ又は空気圧によって駆動されるリニアスライダである。

　図１４に示されるように、第３指部３３は、第７リンク部３３１と、第８リンク部３３２と、第７リンク部３３１と第８リンク部３３２とを接続する受動関節部３３３とを有してもよい。受動関節部３３３は、第２把持方向２０２において可動な受動機構部の例である。図１４のロボットハンド３は、先に示された包み込み把持を実現しやすくすることができる。

　図１５は、実施の形態１に係るロボットハンド３が有する第２駆動部３５に回転方向に動作するアクチュエータが用いられた構成を示す図である。このように、第２駆動部３５は、回転運動を行うアクチュエータを有してもよい。具体的には、図１５の第２駆動部３５は、モータ又は空気圧によって駆動され、必要に応じて伝達機構を介して回転運動を行う構成要素であってもよい。図１５のロボットハンド３では、指先が到達することができる範囲に対して、根本側の機構をコンパクトに構成することができる。

　図１５のロボットハンド３が有する第３指部３３は、第７リンク部３３１と、第８リンク部３３２と、第７リンク部３３１と第８リンク部３３２とを接続する受動関節部３３３とを有する。そのため、図１５のロボットハンド３は、先に示された包み込み把持を実現しやすくすることができる。

　実施の形態１によれば、小型のロボットハンド３で形状が違う複数の対象物４の各々を把持することができるという格別の効果を得ることができる。特に、ピンチング把持とグラスピング把持といった異なる把持方法を、ひとつのロボットハンド３を用いて実現することができる。実施の形態１に係るロボットハンド３によれば、従来のグラスピング把持で把持可能な対象物に加え、床面と対象物との間に指部を差し込むことができない対象物の把持、及び小さい対象物の把持を、機構を大きくすることなく実現することができる、といった従来にない顕著な効果が得られる。床面と対象物との間に指部を差し込むことができない対象物の例は、床面に対して鉛直に立った面を持つ対象物である。すなわち、実施の形態１に係るロボットハンド３は、構成が過度に大きくなく、従来のハンド機構が把持することが苦手な対象物を把持することができる。

　受動機構部は、受動機構部を有する指部に第２把持方向２０２において変位を生じさせることを可能にする状態で配置されている。そのため、ロボットハンド３は、第１把持方向２０１において対象物を把持しようとする場合、第１受動関節部３１４、第２受動関節部３１５、第３受動関節部３２４及び第４受動関節部３２５が回転して把持を失敗することを抑制することができる。

　図１６は、実施の形態１に係るロボットハンド３によって得られる新しい効果を説明するための図である。ロボットハンド３は、パワーグラスプを実現する場合、第１指部３１及び第２指部３２の配置を変更することができる。

　第２把持方向２０２の把持を行う前に、第１指部３１及び第２指部３２の配置を対象物４によって変更可能とすることで、図１６に示される通り、第１指部３１と第２指部３２との間隔を大きくとった場合、ロボットハンド３は、大きな対象物４を安定的に把持することができる。他方、第１指部３１と第２指部３２との間隔を小さくとった場合、ロボットハンド３は、小さな対象物４に対して安定的にパワーグラスプを実現することができる。従来のパワーグラスプを実現する機構には、指の隙間から対象物がこぼれ落ちるような問題があるが、ロボットハンド３は、対象物４の大きさに対応して第１指部３１と第２指部３２との間隔を変更することができるので、把持成功率を向上させることができるという格別の効果を得る。図１６には、第１指部３１及び第２指部３２の位置が調節されることを示す矢印６０も示されている。

実施の形態２．
　図１７は、実施の形態２に係るロボットハンド３Ａの一部の構成を示す図である。図１７は、ロボットハンド３Ａのうちの第３指部３３を含む一部を示している。ロボットハンド３Ａは、実施の形態１に係るロボットハンド３が有するすべての構成要素を有する。ロボットハンド３Ａは、第３指部３３を構成する第１リンク部５１１の近傍に配置されたストッパ機構部５０１及びストッパ駆動部５０２を更に有する。実施の形態２では、第２駆動部３５は、回転運動を行う構成要素である。ストッパ機構部５０１は、第２把持方向２０２における第２駆動部３５の回転を止める機能を有する。ストッパ駆動部５０２は、ストッパ機構部５０１を駆動する。図１７におけるストッパ機構部５０１に最も近い矢印は、ストッパ機構部５０１がスライド可能であることを示している。図１７は、ストッパ無効状態及びストッパ有効状態を示している。

　一般に、第２駆動部３５がエアーにより駆動される場合、応答が早く安価であるという効果が得られる一方、第２駆動部３５がモータによって駆動される場合のように第３指部３３の位置を自由に制御することができないという課題がある。結果として、第３指部３３を使わない、第１把持方向２０１に対する把持を行っている間も、第３指部３３が邪魔になることがある。

　ロボットハンド３Ａは、ストッパ機構部５０１及びストッパ駆動部５０２を有するので、第２駆動部３５がエアーにより駆動される場合、指を開いている状態において指先を二つの位置で止めることができる。第２駆動部３５に用いられるアクチュエータとして、例えば二つの空気圧ポートを持つエアベーンモータを使用することによって、ロボットハンド３Ａが一番開いている状態、圧力をかけていない状態、及び一番閉じている状態を実現することができる。圧力をかけていない状態は、ばねと重力とが釣り合う状態である。この場合、ロボットハンド３Ａが開いている状態のポジションについて、通常は可動範囲いっぱいまで開くが、ストッパ機構部５０１とストッパ駆動部５０２とを使うことによって途中で開きを止めることができるようになる。

　図１８は、実施の形態２に係るロボットハンド３Ａによって得られる効果を説明するための図である。ロボットハンド３Ａの構成によって、図１８に示されるように、ストッパ無効状態で第２駆動部３５が第３指部３３の指先を対象物から離れた方向に駆動している場合、ロボットハンド３Ａは、第１駆動部３４を使ってつまみ把持を行うとき、第３指部３３が対象物に干渉せず、把持成功率が向上するという格別な効果を得ることができる。つまみ把持は、ピンチング把持である。図１８は、ストッパ有効状態の動作も示している。

　ロボットハンド３Ａは、第１指部３１及び第２指部３２を動作させる場合、第３指部３３を跳ね上げることにより、対象物と第３指部３３との不要な干渉を抑制することができる。そのため、ロボットハンド３Ａは、対象物を把持することができる領域を広げることができ、生産効率を向上させることができる。

実施の形態３．
　図１９は、実施の形態３に係るロボットハンド３Ｂの第１指部３１、第２指部３２及び第３指部３３の構成を示す図である。実施の形態３では、第１指部３１、第２指部３２及び第３指部３３の各々は、２個の受動関節部を有する。具体的には、第１指部３１は第１受動関節部３１４及び第２受動関節部３１５を有し、第２指部３２は第３受動関節部３２４及び第４受動関節部３２５を有し、第３指部３３は第５受動関節部３３４及び第６受動関節部３３５を有する。例えば、受動関節部の具体的な構成は、図９に示されているプーリとワイヤとが用いられる構成である。

　実施の形態３に係るロボットハンド３Ｂにおける把持状態の遷移とその効果について説明する。実施の形態１では、初期の状態から対象物４がスライドして包み込み把持状態に遷移する過程で、第１指部３１、第２指部３２及び第３指部３３で構成される三角形の領域から対象物４が逸脱してロボットハンド３が対象物４を把持することができなくなることがある。他方、実施の形態３に係るロボットハンド３Ｂの構成では、対象物が逸脱しにくくなる。

　具体的に、第２把持方向の把持の状態遷移について説明する。第２把持方向についての把持操作については、第３指部３３が対象物に接近するため、初めに第３指部３３が対象物に接触する。実施の形態３では、第３指部３３が第５受動関節部３３４及び第６受動関節部３３５を有するので、対象物をスライドさせる初期の状態からロボットハンド３Ｂは対象物と多点で接触した状態を取ることができる。結果として、第３指部３３が第５受動関節部３３４及び第６受動関節部３３５を有することで、把持成功率が上がるという、格別の効果が得られる。

　実施の形態３では、第１指部３１及び第２指部３２の各々も受動関節部を有する。しかしながら、第１指部３１は、受動関節部を有さず、剛体リンク１本で構成されてもよい。第２指部３２も、受動関節部を有さず、剛体リンク１本で構成されてもよい。それらの場合においても、実施の形態３に係るロボットハンド３Ｂによって得られる効果は得られる。

実施の形態４．
　図２０は、実施の形態４に係るロボットハンド３Ｃの構成の一部を示す第１図である。図２１は、実施の形態４に係るロボットハンド３Ｃの構成の一部を示す第２図である。実施の形態４では、第１指部、第２指部及び第３指部の各々は、複数存在する。具体的には、図２０に示されるように、ロボットハンド３Ｃは、第１駆動部３４Ｃと、第１指集合部１００１と、第２指集合部１００２とを有する。第１駆動部３４Ｃは、第１把持方向２０１において第１指集合部１００１と第２指集合部１００２とを動作させ、それによりロボットハンド３Ｃは把持操作を行う。

　第１指集合部１００１は、実施の形態１から実施の形態３までの第１指部３１と同じように第１駆動部３４Ｃによって駆動されるが、実施の形態１から実施の形態３までの各実施の形態と実施の形態４との違いは、第１指集合部１００１が複数の指部を有することである。図２０に示されるように、第１指集合部１００１は第１Ａ指部３１Ａ及び第１Ｂ指部３１Ｂを有する。第１Ａ指部３１Ａは、実施の形態１の第１指部３１に相当する。第１指集合部１００１は、三つ以上の指部を有してもよい。第１Ａ指部３１Ａ及び第１Ｂ指部３１Ｂの各々は、受動関節部を有する。例えば、受動関節部の構成は、図９に示されているプーリとワイヤとが用いられる構成である。

　第２指集合部１００２は、実施の形態１から実施の形態３までの第２指部３２と同じように第１駆動部３４Ｃによって駆動されるが、実施の形態１から実施の形態３までの各実施の形態と実施の形態４との違いは、第２指集合部１００２が複数の指部を有することである。図２０に示されるように、第２指集合部１００２は第２Ａ指部３２Ａ及び第２Ｂ指部３２Ｂを有する。第２Ａ指部３２Ａは、実施の形態１の第２指部３２に相当する。第２指集合部１００２は、三つ以上の指部を有してもよい。第２Ａ指部３２Ａ及び第２Ｂ指部３２Ｂの各々は、受動関節部を有する。例えば、受動関節部の構成は、図９に示されているプーリとワイヤとが用いられる構成である。

　図２１に示されるように、ロボットハンド３Ｃは、第２駆動部３５Ｃと、第２把持方向２０２の方向において動作するリンク機構としての第３指集合部１００３とを有する。第３指集合部１００３は、第２駆動部３５Ｃに接続されている。第２駆動部３５Ｃは、第２把持方向２０２において第３指集合部１００３を動作させる。第３指集合部１００３は、第３Ａ指部３３Ａ、第３Ｂ指部３３Ｂ及び第３Ｃ指部３３Ｃの三つの指部を有する。第３Ａ指部３３Ａは、実施の形態１の第３指部３３に相当する。第３指集合部１００３は、四つ以上の指部を有してもよい。

　ロボットハンド３Ｃは、第１指集合部１００１、第２指集合部１００２及び第３指集合部１００３を有するので、対象物を把持する場合、比較的小さな力で落とすことなく対象物を把持することができ、把持成功率を格段に向上させるという、格別な効果を得ることができる。

実施の形態５．
　図２２は、実施の形態５に係るロボットハンド３Ｄの構成を示す図である。ロボットハンド３Ｄは、対象物を把持するロボットハンドであって、把持を行う第１指部３１及び第２指部３２を有する。実施の形態５では、第２指部３２は固定されている。つまり、実施の形態５では、第１指部３１及び第２指部３２については、第１指部３１のみが動作する。ロボットハンド３Ｄは、第１指部３１と第２指部３２とを合わせる方向である第１把持方向２０１において第１指部３１を動作させるための駆動部５０と、第１把持方向２０１と平行ではない第２把持方向２０２において動作させられる第３指部３３とを更に有する。

　ロボットハンド３Ｄは、駆動部５０に接続されている第１伝達機構部５１と、駆動力を伝達する第２伝達機構部５２と、駆動力を伝達する第３伝達機構部５３とを更に有する。第２伝達機構部５２は、伝達機構部５２Ａ及び伝達機構部５２Ｂを有する。第３伝達機構部５３は、伝達機構部５３Ａ及び伝達機構部５３Ｂを有する。ロボットハンド３Ｄは、第２伝達機構部５２を動作させて第１伝達機構部５１に接触させる第１ソレノイド部５４と、第３伝達機構部５３を動作させて第１伝達機構部５１に接触させる第２ソレノイド部５５とを更に有する。第２伝達機構部５２が第１伝達機構部５１に接触する場合、伝達機構部５２Ａが第１伝達機構部５１に接触する。第３伝達機構部５３が第１伝達機構部５１に接触する場合、伝達機構部５３Ａが第１伝達機構部５１に接触する。

　第１指部３１は、第２伝達機構部５２に接続されている。具体的には、第１指部３１は、第２伝達機構部５２が有する伝達機構部５２Ｂに接続されている。駆動部５０は、第３指部３３を動作させるための機能を有しており、駆動力を発生する。第３指部３３は、第３伝達機構部５３に接続されている。具体的には、第３指部３３は、第３伝達機構部５３が有する伝達機構部５３Ｂに接続されている。

　第２伝達機構部５２が第１伝達機構部５１に接続される場合、第１指部３１が第１把持方向２０１において動作する。第３伝達機構部５３が第１伝達機構部５１に接続される場合、第３指部３３が第２把持方向２０２において動作する。ロボットハンド３Ｄでは、駆動部５０及び第１ソレノイド部５４が第１把持方向２０１において第１指部３１を動作させ、駆動部５０及び第２ソレノイド部５５が第２把持方向２０２において第３指部３３を動作させる。

　駆動部５０が第１把持方向２０１において第１指部３１を動作させる場合、ロボットハンド３Ｄは、第１ソレノイド部５４を上昇させて第２伝達機構部５２が有する伝達機構部５２Ａを第１伝達機構部５１に接触させ、駆動部５０の駆動力を第１指部３１に伝達することができる状態にする。例えば、第１伝達機構部５１はかさば歯車を有する。例えば、伝達機構部５２Ａはかさば歯車と平歯車とを軸で接続した構成要素を有し、伝達機構部５２Ｂはラック及びピニオン機構を有する。

　第１ソレノイド部５４により移動した伝達機構部５２Ａは、駆動部５０の駆動力を伝達機構部５２Ｂに伝達する。伝達機構部５２Ｂは第１指部３１に連結されており、伝達機構部５２Ｂの並進移動によって、第１指部３１は並進移動する。なお、ラック及びピニオンの例として、第１指部３１だけを駆動する例が説明されたが、一般のチャックハンドに見られるように、第２指部３２の側にも第２伝達機構部５２と同様の伝達機構部が設けられて、第１指部３１と第２指部３２とを互い違いに動かす構成が採用されてもよい。

　駆動部５０が第２把持方向２０２において第３指部３３を動作させる場合、ロボットハンド３Ｄは、第２ソレノイド部５５を駆動させ、伝達機構部５３Ａを第１伝達機構部５１に接触させることで、駆動部５０の駆動力を第３指部３３に伝達する。これにより、第３指部３３の第２把持方向２０２における動作が実現する。例えば、伝達機構部５３Ａはかさば歯車とプーリとを同軸で連結させた構成要素を有し、伝達機構部５３Ｂはプーリを有する。各指部への力の伝達以外の動作は、実施の形態１又は実施の形態３に係る動作と同様である。

　上述の通り、実施の形態５に係るロボットハンド３Ｄは、大きなアクチュエータとしては駆動部５０だけを有し、力の伝達の切り替え手段としては第１ソレノイド部５４及び第２ソレノイド部５５を有する。これにより、ロボットハンド３Ｄが消費エネルギを抑えることができるという、格別の効果を得ることができる。

　図２３は、実施の形態１に係るシステムが有するロボット制御装置２がプロセッサ９１によって実現される場合のプロセッサ９１を示す図である。つまり、ロボット制御装置２の機能は、メモリ９２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ９１によって実現されてもよい。プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）である。図２３には、メモリ９２も示されている。

　ロボット制御装置２の機能がプロセッサ９１によって実現される場合、当該機能は、プロセッサ９１と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせとによって実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ロボット制御装置２の機能を実現する。

　ロボット制御装置２の機能がプロセッサ９１によって実現される場合、実施の形態１に係るシステムは、ロボット制御装置２によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を有する。メモリ９２に格納されるプログラムは、ロボット制御装置２をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

　メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read-Only　Memory）等の不揮発性若しくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）等である。

　図２４は、実施の形態１に係るシステムが有するロボット制御装置２が処理回路９３によって実現される場合の処理回路９３を示す図である。つまり、ロボット制御装置２は、処理回路９３によって実現されてもよい。処理回路９３は、専用のハードウェアである。処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）、又はこれらを組み合わせたものである。ロボット制御装置２の一部は、残部と別個の専用のハードウェアによって実現されてもよい。

　ロボット制御装置２の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、ロボット制御装置２の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

　１　ロボット、２　ロボット制御装置、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ　ロボットハンド、４　対象物、３１　第１指部、３１Ａ　第１Ａ指部、３１Ｂ　第１Ｂ指部、３２　第２指部、３２Ａ　第２Ａ指部、３２Ｂ　第２Ｂ指部、３３　第３指部、３３Ａ　第３Ａ指部、３３Ｂ　第３Ｂ指部、３３Ｃ　第３Ｃ指部、３４，３４Ｃ　第１駆動部、３５，３５Ｃ　第２駆動部、５０　駆動部、５１，１２１　第１伝達機構部、５２，１２２　第２伝達機構部、５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ　伝達機構部、５３，１２３　第３伝達機構部、５４　第１ソレノイド部、５５　第２ソレノイド部、９１　プロセッサ、９２　メモリ、９３　処理回路、２０１　第１把持方向、２０２　第２把持方向、３１１，５１１　第１リンク部、３１２　第２リンク部、３１３　第３リンク部、３１４　第１受動関節部、３１５　第２受動関節部、３１６，３１７　ばね部、３２１　第４リンク部、３２２　第５リンク部、３２３　第６リンク部、３２４　第３受動関節部、３２５　第４受動関節部、３３１　第７リンク部、３３２　第８リンク部、３３３　受動関節部、３３４　第５受動関節部、３３５　第６受動関節部、４０１　第１リンク、４０２　第２リンク、４０３　第１プーリ、４０４　第２プーリ、４０５　ばね、４０６　ワイヤ、４４１　リンク、４４２　回転関節、５０１　ストッパ機構部、５０２　ストッパ駆動部、１００１　第１指集合部、１００２　第２指集合部、１００３　第３指集合部。

Claims (8)

1. 　対象物を把持するロボットハンドであって、
   　把持を行う第１指部及び第２指部と、
   　前記第１指部と前記第２指部とを合わせる方向である第１把持方向において前記第１指部と前記第２指部とを動作させる第１駆動部と、
   　前記第１把持方向と平行ではない第２把持方向において動作させられる第３指部と、
   　前記第３指部を駆動する第２駆動部とを備え、
   　前記第１指部、前記第２指部及び前記第３指部の一部又は全部は、前記第２把持方向において可動な受動機構部を有する
   　ことを特徴とするロボットハンド。
2. 　前記第２把持方向は、前記第１把持方向と直交する方向であって、
   　前記受動機構部は、前記受動機構部を有する指部に前記第２把持方向において変位を生じさせることを可能にする状態で配置されている
   　ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
3. 　前記第１駆動部に接続されている第１伝達機構部と、
   　前記第１指部及び前記第１伝達機構部に接続されている第２伝達機構部と、
   　前記第２指部及び前記第１伝達機構部に接続されている第３伝達機構部とを更に備え、
   　前記第１駆動部は、回転運動を行うアクチュエータを有し、
   　前記第２伝達機構部及び前記第３伝達機構部は、前記第１伝達機構部を介して前記第１駆動部から駆動力を得る
   　ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットハンド。
4. 　前記第２駆動部は、回転運動を行うアクチュエータを有する
   　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロボットハンド。
5. 　ストッパ機構部と、
   　前記ストッパ機構部を駆動するストッパ駆動部とを更に備え、
   　前記第２駆動部は、回転運動を行う構成要素であって、
   　前記ストッパ機構部は、前記第２把持方向における前記第２駆動部の回転を止める機能を有する
   　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のロボットハンド。
6. 　前記第３指部は、２個の受動関節部を有する
   　ことを特徴とする請求項４に記載のロボットハンド。
7. 　２本以上の指部を有する第１指集合部、第２指集合部及び第３指集合部を備え、
   　前記第１指部は、前記第１指集合部に含まれ、
   　前記第２指部は、前記第２指集合部に含まれ、
   　前記第３指部は、前記第３指集合部に含まれ、
   　前記第１駆動部は、前記第１把持方向において前記第１指集合部及び前記第２指集合部を動作させ、
   　前記第２駆動部は、前記第２把持方向において前記第３指集合部を動作させる
   　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のロボットハンド。
8. 　対象物を把持するロボットハンドであって、
   　把持を行う第１指部及び第２指部と、
   　前記第１指部と前記第２指部とを合わせる方向である第１把持方向において前記第１指部を動作させるための駆動部と、
   　前記第１把持方向と平行ではない第２把持方向において動作させられる第３指部と、
   　前記駆動部に接続されている第１伝達機構部と、
   　駆動力を伝達する第２伝達機構部と、
   　駆動力を伝達する第３伝達機構部と、
   　前記第２伝達機構部を動作させて前記第１伝達機構部に接触させる第１ソレノイド部と、
   　前記第３伝達機構部を動作させて前記第１伝達機構部に接触させる第２ソレノイド部とを備え、
   　前記第１指部は、前記第２伝達機構部に接続されており、
   　前記駆動部は、前記第３指部を動作させるための機能を有しており、前記駆動力を発生し、
   　前記第３指部は、前記第３伝達機構部に接続されており、
   　前記第２伝達機構部が前記第１伝達機構部に接続される場合、前記第１指部が前記第１把持方向において動作し、
   　前記第３伝達機構部が前記第１伝達機構部に接続される場合、前記第３指部が前記第２把持方向において動作する
   　ことを特徴とするロボットハンド。

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