WO2023233707A1 - ロボットハンドおよびロボットハンドの動作方法 - Google Patents

Abstract

ロボットハンドは、第１指部材と、前記第１指部材と回転自在に連結された中間部材と、前記中間部材と回転自在に連結された第２指部材と、前記第２指部材と回転自在に連結され、第１ガイド部を備えるガイド部材と、を備え、前記第１指部材は、前記第１ガイド部の中に回転自在かつ移動自在に配置された第１被ガイド部を備える。

Description

ロボットハンドおよびロボットハンドの動作方法

　本開示は、ロボットハンドおよびロボットハンドの動作方法に関する。

　従来から、劣駆動機構が採用されたロボットハンドが提案されている。ロボットハンドに劣駆動機構を採用することにより、少数のアクチュエータで多数の関節を動かすことができ、ロボットハンド全体の構成をシンプルにすることができる。例えば特許文献１に開示されているロボットグラスパによれば、基部リンク、前方リンク、後方リンクおよび指先リンクからなるフィンガを、物体の形状に一致させて物体を持ち上げることができる。

特許第６６８９８７２号公報

　劣駆動機構を採用しつつ、ロボットハンドの使い勝手の向上が求められている。

　本開示は、ロボットハンドの使い勝手の向上を課題とする。

　本開示にかかるロボットハンドは、
　第１指部材と、
　第１指部材と回転自在に連結された中間部材と、
　中間部材と回転自在に連結された第２指部材と、
　第２指部材と回転自在に連結され、第１ガイド部を備えるガイド部材と、を備え、
　第１指部材は、第１ガイド部の中に回転自在かつ移動自在に配置された第１被ガイド部を備える。

　本開示にかかるロボットハンドの動作方法は、
　第１被ガイド部を備える第１指部材、第１指部材と回転自在に連結された中間部材、中間部材と回転自在に連結された第２指部材、および、第２指部材と回転自在に連結され、第１ガイド部を備えるガイド部材を、１つの直線に沿うように配置し、
　第１ガイド部に沿って第１被ガイド部を移動させながら、第１指部材を中間部材に対して第１回転方向に回転させ、
　第２指部材を中間部材に対して第１回転方向とは逆方向である第２回転方向に回転させる、ことを含む。

　本開示によれば、ロボットハンドの使い勝手を向上させることができる。

図１は、挿入モードにあるロボットハンドの側面図である。 図２は、モード遷移中のロボットハンドの側面図である。 図３は、把持モードへの遷移が完了した状態のロボットハンドの側面図である。 図４は、把持動作中のロボットハンドの側面図である。 図５は、第２指部材に外力を加える場合のロボットハンドの状態遷移図である。 図６は、第２指部材に外力を加える場合のロボットハンドの状態遷移図である。 図７は、第２指部材に外力を加える場合のロボットハンドの状態遷移図である。 図７は、第２指部材に外力を加える場合のロボットハンドの状態遷移図である。 図９は、狭い隙間に挿入させながら行われる把持動作を説明するロボットハンドの状態遷移図である。 図１０は、狭い隙間に挿入させながら行われる把持動作を説明するロボットハンドの状態遷移図である。 図１１は、狭い隙間に挿入させながら行われる把持動作を説明するロボットハンドの状態遷移図である。 図１２は、狭い隙間に挿入させながら行われる把持動作を説明するロボットハンドの状態遷移図である。 図１３は、狭い隙間に挿入させながら行われる把持動作を説明するロボットハンドの状態遷移図である。 図１４は、第１指部材と中間部材の拡大図である。 図１５は、第１指部材とリンク部材の拡大図である。 図１６は、第１指部材とリンク部材の拡大図である。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（構造および動作例）
　図１は、本開示の一態様に係るロボットハンド１００の側面図である。図１は、ロボットハンド１００が挿入モードにある状態を示している。ロボットハンド１００は、ガイド部材１、第１指部材２、中間部材３、第２指部材４、リンク部材５、駆動部６およびストッパー７を備えている。

　ガイド部材１は、１方向に延在する長尺の部材である。以下、ガイド部材１が延在する方向をＺ方向と記載する。また、Ｚ方向と直交する１方向をＸ方向と記載し、Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向をＹ方向と記載する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、それぞれ、直交座標系を構成するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿う方向である。

　ガイド部材１は、Ｚ方向に延在する棒状の部材であってもよいし、ＹＺ平面に沿う平板状の部材であってもよい。

　ガイド部材１は、ガイド部材１が延在する方向（つまりＺ方向）に直線状に延在する第１ガイド部１ａを備える。第１ガイド部１ａは、例えば、底を有する長尺の溝、または、長尺の貫通孔であるスロットである。

　第１指部材２は、１方向に延在する長尺の部材である。第１指部材２は、挿入モードにおいて、ガイド部材１とＹ方向に重なるように配置されている。第１指部材２は、棒状の部材であってもよいし、平板状の部材であってもよい。

　第１指部材２は、Ｙ方向に突出する第１被ガイド部２ａを備えている。第１被ガイド部２ａは、第１ガイド部１ａの中に回転自在かつ移動自在に配置されている。第１被ガイド部２ａは、例えばピンである。

　第１指部材２は、Ｙ方向に突出する第２被ガイド部２ｂを備えている。第２被ガイド部２ｂは、例えばピンである。

　中間部材３は、１方向に延在する長尺の部材である。中間部材３は、挿入モードにおいて、ガイド部材１とＹ方向に重なるように配置されている。中間部材３は、棒状の部材であってもよいし、平板状の部材であってもよい。

　中間部材３は、中間部材３が延在する方向に直線状に延在する第２ガイド部３ａを備える。第２ガイド部３ａは、例えば、底を有する長尺の溝、または、長尺の貫通孔であるスロットである。

　第２被ガイド部２ｂは、第２ガイド部３ａの中に回転自在かつ移動自在に配置されている。第２被ガイド部２ｂが第２ガイド部３ａの中に回転自在に配置されることにより、中間部材３は、第１指部材２と回転自在に連結されている。中間部材３は、第１指部材２の一端部と連結されている。

　第１指部材２および中間部材３は、第１指部材２と中間部材３とが直線に沿うように配置されているとき（図１参照）に、第２ガイド部３ａの中での第２被ガイド部２ｂの移動を拘束するように構成されている。つまり、図１に示される状態にあるとき、第１指部材２は、中間部材３に対して相対的にＺ方向に移動することができない。また、第１指部材２と中間部材３とが直交するように配置されているとき（図３参照）に、第２ガイド部３ａの中での第２被ガイド部２ｂの移動を許容するように構成されている。つまり、図３に示される状態にあるとき、第１指部材２は、中間部材３に対して相対的にＺ方向に移動することができる。

　第２指部材４は、１方向に延在する長尺の部材である。第２指部材４は、第２指部材４の一部が、挿入モードにおいて、ガイド部材１とＹ方向に重なるように配置されている。第２指部材４は、棒状の部材であってもよいし、平板状の部材であってもよい。

　第２指部材４は、中間部材３と回転自在に連結されている。第２指部材４は、第２指部材４の端部において、中間部材３の端部と連結されている。

　第２指部材４と中間部材３との連結機構は、第２指部材４と中間部材３が互いに対して回転自在であればどのようなものであってもよい。この連結機構は、例えば、第２指部材４からＹ方向に延在するピン４ａが、中間部材３に形成されたＹ方向に延在する貫通孔に挿入されることによって構成されてもよい。

　第２指部材４は、ガイド部材１と回転自在に連結されている。第２指部材４は、第２指部材４の端部同士の間、つまり、第２指部材４の中間部において、ガイド部材１の端部と連結されている。

　第２指部材４とガイド部材１との連結機構は、第２指部材４とガイド部材１が互いに対して回転自在であればどのようなものであってもよい。この連結機構は、例えば、第２指部材４からＹ方向に延在するピン４ｂが、ガイド部材１に形成されたＹ方向に延在する貫通孔に挿入されることによって構成されてもよい。

　リンク部材５は、１方向に延在する長尺の部材である。リンク部材５は、挿入モードにおいて、ガイド部材１とＹ方向に重なるように配置されている。リンク部材５は、棒状の部材であってもよいし、平板状の部材であってもよい。

　リンク部材５は、Ｙ方向に突出する第３被ガイド部５ａを備えている。第３被ガイド部５ａは、第１ガイド部１ａの中に回転自在かつ移動自在に配置されている。第３被ガイド部５ａは、例えばピンである。

　リンク部材５は、第１指部材２と回転自在に連結されている。リンク部材５は、リンク部材５の端部において、第１指部材２の端部と連結されている。

　リンク部材５と第１指部材２との連結機構は、リンク部材５と第１指部材２が互いに対して回転自在であればどのようなものであってもよい。この連結機構は、例えば、リンク部材５からＹ方向に延在するピン５ｂが、第１指部材２に形成されたＹ方向に延在する貫通孔に挿入されることによって構成されてもよい。

　駆動部６は、１方向に延在する長尺の部材である。駆動部６は、駆動部６の一部が、挿入モードにおいて、ガイド部材１とＹ方向に重なるように配置されている。駆動部６は、棒状の部材であってもよいし、平板状の部材であってもよい。

　駆動部６は、アクチュエータによって、ガイド部材１が延在する方向（つまりＺ方向）に沿って、直線的に移動するように構成されている。駆動部６を移動させるアクチュエータは、例えば、モータによって作動するラックアンドピニオン機構を有していてもよいし、空気または油等の作動流体によって作動する流体圧シリンダを有していてもよい。

　駆動部６は、リンク部材５と回転自在に連結されている。駆動部６は、駆動部６の端部において、リンク部材５の端部と連結されている。

　駆動部６とリンク部材５との連結機構は、駆動部６とリンク部材５が互いに対して回転自在であればどのようなものであってもよい。この連結機構は、例えば、駆動部６からＹ方向に延在するピンが、リンク部材５に形成されたＹ方向に延在する貫通孔に挿入されることによって構成されてもよい。このピンは、第３被ガイド部５ａによって構成されてもよい。換言すれば、第１ガイド部１ａの中に配置された第３被ガイド部５ａによって、リンク部材５と駆動部６とが回転自在に連結されてもよい。

　ストッパー７は、ガイド部材１が延在する方向（つまりＺ方向）に延在するブロック状または厚板状の部材である。ストッパー７は、ガイド部材１とＸ方向に重なるように配置されている。ストッパー７は、ガイド部材１と接するように配置されていてもよい。ストッパー７は、少なくともその一部がガイド部材１に対して相対移動しないように固定されている。ストッパー７の厚さ（つまり、ガイド部材１とストッパー７が重なる方向であるＸ方向の寸法）は、第１被ガイド部２ａの中心からストッパー７の背面までの距離が、第１被ガイド部２ａと第２被ガイド部２ｂの中心間距離以上となるように設定されている。ストッパー７の背面とは、ガイド部材１に対向するストッパー７の１つの面の裏に位置している面である。

　ストッパー７は弾性変形することができる素材、例えばゴムで構成されている。ガイド部材１とストッパー７が重なる方向（つまりＸ方向）の外力が加わると、ストッパー７は、比較的容易に撓んで変形するとともに、この外力が加わらなくなると、元の形状（つまり図１に示される形状）に戻る。一方、ストッパー７が延在する方向（つまりＺ方向）の外力が加わったとき、ストッパー７はほとんど変形せず、変形するとしても、その変形量は小さい。

　以上のように構成されたロボットハンド１００は、次のように作動する。

　まず、図１に示されるように、ガイド部材１、第１指部材２、中間部材３、第２指部材４、リンク部材５および駆動部６が、１つの直線に沿うように配置される。ガイド部材１が延在する方向をＺ方向と定義すれば、ガイド部材１、第１指部材２、中間部材３、第２指部材４、リンク部材５および駆動部６は、Ｚ方向に延びる１つの直線の上に整列するように配置される。このような配置は、駆動部６を移動させるアクチュエータによって、駆動部６を第１指部材２および第２指部材４から遠ざける方向に移動させることで、行うことができる。

　この状態でアクチュエータを作動させることで、駆動部６をＺ方向に移動させる。具体的には、第１指部材２および第２指部材４に近づけるように、ガイド部材１に対して相対的に、駆動部６を移動させる。すると、駆動部６は、駆動部６とリンク部材５との連結機構（第３被ガイド部５ａであってもよい。）を介して、リンク部材５をＺ方向に押す。リンク部材５は、ピン５ｂを介して、第１指部材２をＺ方向に押す。第１指部材２は、第２ガイド部３ａの中での移動が拘束されている第２被ガイド部２ｂを介して、中間部材３をＺ方向に押す。中間部材３は、ピン４ａを介して、第２指部材４をＺ方向に押す。

　第２指部材４は、ピン４ｂによってガイド部材１に回転自在に連結されている一方、ガイド部材１に対して相対的にＺ方向に移動することができない。

　よって、第１指部材２、第２指部材４およびリンク部材５の中の少なくとも１つが、ガイド部材１に対して相対的に回転する。

　その後、さらに駆動部６がＺ方向に移動することにより、ロボットハンド１００は図２に示される状態になる。図２は、ロボットハンド１００がモード遷移中にある状態を示している。

　このとき、駆動部６、リンク部材５、第１指部材２、中間部材３および第２指部材４は、それら自身が連結された部材に対して屈曲した状態になる。

　具体的には、第１ガイド部１ａに沿って第１被ガイド部２ａを移動させながら、第１指部材２が中間部材３に対して第１回転方向に回転する。図２に示される状態において、第１回転方向は、反時計回り方向である。中間部材３に対する第１指部材２の回転の回転中心は、第２被ガイド部２ｂである。

　また、第２指部材４が中間部材３に対して第２回転方向に回転する。第２回転方向は第１回転方向とは逆方向であり、図２に示される状態において、時計回り方向である。中間部材３に対する第２指部材４の回転中心は、ピン４ａである。なお、第２指部材４はガイド部材１に対しても第２回転方向に回転する。ガイド部材１に対する第２指部材４の回転中心は、ピン４ｂである。

　また、第１ガイド部１ａに沿って第３被ガイド部５ａを移動させながら、リンク部材５が第１指部材２および駆動部６に対して第２回転方向に回転する。第１指部材２に対するリンク部材５の回転中心は、ピン５ｂである。駆動部６に対するリンク部材５の回転中心は、駆動部６とリンク部材５との連結機構（第３被ガイド部５ａであってもよい。）である。

　第１指部材２および中間部材３の少なくとも一方は、第１指部材２が回転しながら移動するとき、ストッパー７のガイド部材１に対向する側面を押す。ストッパー７を押す力はＸ方向成分を有する。よって、ストッパー７は、Ｘ方向に撓むように弾性変形する。ストッパー７が撓むので、第１指部材２の一端部（第２被ガイド部２ｂが配置されている端部）は、ガイド部材１を挟んで第１指部材２の他端部（ピン５ｂが配置されている端部）の逆側に移動することができる。つまり、ストッパー７が撓むので、第１指部材２は、第１被ガイド部２ａを回転中心として、容易に回転することができ、また、ストッパー７に接触してストッパー７の表面上を滑りながら、移動することができる。

　なお、ストッパー７は、リンク部材５が駆動部６に対して第１回転方向に回転することを防止するように、ガイド部材１に沿って延在する長尺形状を有していてもよい。また、ストッパー７は、駆動部６がガイド部材１に対して、第３被ガイド部５ａ周りに回転することを防止することができるように構成されていてもよい。つまり、ストッパー７は、駆動部６がＺ方向に移動することができるように、駆動部６をガイドするように構成されていてもよい。例えば、ストッパー７は、駆動部６と線接触または面接触する形状を有し、かつ、駆動部６と線接触または面接触するように配置されていてもよい。

　第１指部材２が第１被ガイド部２ａを中心として回転すると、第２被ガイド部２ｂがＸ方向に移動することに合わせて、中間部材３がＸ方向に移動する。すると、第１指部材２の指先に相当する端部、つまり、ピン５ｂが配置されている端部は、－Ｘ方向に移動する。換言すれば、第１指部材２の指先が突出してくる。

　第１指部材２の回転及び移動、並びに、中間部材３の移動に連動して、第２指部材４が回転する。すると、第２指部材４の指先に相当する端部、つまり、ピン４ａが配置されている端部ではない端部は、－Ｘ方向に移動する。換言すれば、第２指部材４の指先が突出してくる。

　なお、第１指部材２の回転と、第２指部材４の回転は、互いに密接に関連しており、これらの回転の間に、主従の関係はない。つまり、第１指部材２は、第２指部材４が回転することに連動して回転し、第２指部材４は、第１指部材２が回転することに連動して回転する。

　第１指部材２および第２指部材４が、図１に示される状態からそれぞれ９０度回転すると、第１指部材２および第２指部材４の回転は完了し、挿入モードから遷移モードへのモードの遷移が完了する。還元すれば、遷移モードへの移行は、第１指部材２と第２指部材を互いに対して平行に配置することである。

　図３は、ロボットハンド１００の把持モードへの遷移が完了した状態、つまり、第１指部材２および第２指部材４の回転が完了した状態を示している。

　第１指部材２とリンク部材５の連結部（つまりピン５ｂ）から、第１被ガイド部２ａまでの距離は、第１被ガイド部２ａ、第１指部材とリンク部材の連結部（つまりピン５ｂ）、および、第３被ガイド部５ａの３点を結ぶ３つの線分が直角三角形を描くことができる寸法に設定されている。第１ガイド部１ａに沿って第３被ガイド部５ａを移動させながら、リンク部材５が第１指部材２に対して第２回転方向に回転すると、第３被ガイド部５ａ、ピン５ｂおよび第２被ガイド部２ｂを結ぶ３つの線分は、直角三角形を描く状態になる。このとき、第１指部材２は、リンク部材５に対してそれ以上回転することができない。また、第１指部材２がガイド部材１に対して直交する状態になっている。したがって、駆動部６を移動させるだけで、容易に、第１指部材２をガイド部材１に対して直交する状態にすることができる。また、同時に、第２指部材４をガイド部材１に対して直交する状態にすることができる。

　第１指部材２と中間部材３の連結部（つまり第２被ガイド部２ｂ）から、第１被ガイド部２ａまでの距離は、中間部材３と第２指部材４の連結部（つまりピン４ｂ）から、第２指部材４とガイド部材１の連結部（つまりピン４ｂ）までの距離と等しい。よって、第１指部材２および第２指部材４の回転が完了したとき、中間部材３は、ガイド部材１と平行になる。また、中間部材３の一端部がストッパー７のＺ方向の端面に接触した状態になるように、中間部材３およびストッパー７は構成されている。

　また、第１指部材２および第２指部材４の回転が完了すると、駆動部６から加えられる力は、各部材を回転させることに消費されなくなる。よって、第１指部材２および第２指部材４の回転が完了すると、第１指部材２および第２指部材４の回転が完了する前と比較して大きなＺ方向の力を、駆動部６は、リンク部材５を介して第１指部材２に加えることができる。第１指部材２に大きな力が加わると、第２ガイド部３ａの中での第２被ガイド部２ｂの拘束が解除され、第２被ガイド部２ｂは第２ガイド部３ａの中で移動自在となる。つまり、第１指部材２はＺ方向に移動自在となる。

　また、第３被ガイド部５ａ、ピン５ｂおよび第２被ガイド部２ｂを結ぶ３つの線分は、直角三角形を描いている。よって、第３被ガイド部５ａにＺ方向の力が加わると、この直角三角形を維持したまま、リンク部材５および第１指部材２はＺ方向に移動することができる。つまり、第１指部材２がガイド部材１に対して直交した姿勢を維持したまま、第１指部材２をガイド部材１に対して相対的に移動させることができる。

　よって、図３に示される状態で、駆動部６にＺ方向の力がさらに加わると、駆動部６はＺ方向に移動する。駆動部６がＺ方向に移動すると、第１指部材２は、ガイド部材１に直交する姿勢のまま、換言すれば、第２指部材４と平行に配置された姿勢のまま、第２指部材４に接近するように移動する（つまり、並進運動する）。

　また、第１指部材２の回転が完了する前は、第２被ガイド部２ｂの第２ガイド部３ａの中での移動は、拘束されている。一方、第１指部材２の回転が完了すると、第２ガイド部３ａの中での第２被ガイド部２ｂの移動は、許容される。よって、図１および図２に示されるように移動モードまたはモード遷移中において、第２被ガイド部２ｂは第２ガイド部３ａの中で移動しないので、各部を互いに対してスムーズに屈曲させ、ロボットハンド１００を把持モードにスムーズに移行させることができる。また、遷移モードにおいて、第１指部材２を第２指部材４に接近させたり、第２指部材４から遠ざけたりすることができる。

　図４は、把持動作中のロボットハンド１００の状態、つまり、第１指部材２が第２指部材４に接近するように移動している、または第１指部材２の移動が完了した状態を示している。中間部材３とガイド部材１は互いに平行に配置されており、第１指部材２は第２指部材４に接近する。このような動作により、ロボットハンド１００は、第１指部材２と第２指部材４とで対象物を挟んで把持することができる。

　ロボットハンド１００は、様々な姿勢で使用することができ、例えば、第２指部材４が第１指部材２よりも低くなる姿勢で使用することができる。このとき、第２指部材４は対象物を下側から支える。例えば、Ｚ方向が鉛直方向である場合、第２指部材４は対象物を真下から支える。このとき、対象物は、第２指部材４をＺ方向（つまり、下向き）に押す。よって、ピン４ｂを回転中心として第２指部材４を第１回転方向に回転させる力、つまり、第２指部材４が垂れ下がるような状態にする力が、第２指部材４に加わる。

　しかしながら、ピン４ａを介して第２指部材４に連結されている中間部材３の一端部（上側の一端部）は、ストッパー７に接触している。ピン４ｂを回転中心として第２指部材４を第１回転方向（反時計回り方向）に回転させる力が第２指部材に加わると、その力によって中間部材３がストッパー７に向かうように押される。このとき、ストッパー７は、中間部材３がガイド部材１に対して相対的に移動しないように、中間部材３を押さえる。つまり、中間部材３に反力を加える。したがって、第２指部材４は、回転しない。つまり、第２指部材４は、ピン４ｂを回転中心として回転することなく、対象部を支持することができる。ひいては、ロボットハンド１００は、第１指部材２と第２指部材４によって対象物を確実に把持することができる。

（他の動作例）
　続いて、図５から図８を参照しながら、ロボットハンド１００の他の動作例を説明する。図５から図８を参照する際、Ｚ方向を上下方向、Ｘ方向を前後方向、Ｙ方向を左右方向と記載することがある。

　図５は、床２００の上にロボットハンド１００が配置された状態を示している。この状態からロボットハンド１００を下降させることで、ロボットハンド１００の下端に位置している第２指部材４の指先を床２００に接触させ、第２指部材４に外力を加えることができる。第２指部材４の指先を床２００に対して斜めに接触させることにより、第２指部材４が中間部材３に対して第２回転方向（図５に示される状態において時計回り方向）に回転するような外力を加えることができる。

　このような外力を加えることにより、図６に示されるように、ピン４ｂを回転中心として、第２指部材４がガイド部材１に対して第２回転方向（図６に示される状態において、時計回り方向）に回転させることができる。

　すると、ピン４ａが配置されている端部である第２指部材４の一端部が、後方（Ｘ方向）に移動する。第２指部材４の一端部の移動とともに、中間部材３の下端部が、後方に移動する。つまり、中間部材３は、ガイド部材１と左右方向（Ｙ方向）に重なった状態から、後方に引き出される。なお、このとき、駆動部６がリンク部材５を押し下げてもよい。

　図６に示される状態から、さらにロボットハンド１００を下降させ、かつ、駆動部６をガイド部材１に対して相対的に下降させると、ロボットハンド１００は、図７に示される状態になる。つまり、第２指部材４は、回転が完了して、ガイド部材１と直交する方向に延在した状態で床２００に接触している。一方、第１指部材２は、回転が始まっておらず、ガイド部材１、リンク部材５および駆動部６とともに、Ｚ方向に延びる１つの直線の上に整列している。

　図７に示される状態から、さらに駆動部６を下降させると、ロボットハンド１００は、図８に示される状態になる。つまり、第１被ガイド部２ａを回転中心として、第１指部材２が第１回転方向（図８に示される状態において、反時計回り方向）に回転する。

　第３被ガイド部５ａ、ピン５ｂおよび第２被ガイド部２ｂを結ぶ３つの線分が、直角三角形を描く状態になるまで第１指部材２が回転すると、第１指部材２の回転は完了する。なお、このときのロボットハンド１００の状態は、図３に示されるロボットハンド１００の状態と同じである。その状態からさらに駆動部６を下降させることで、第１指部材２を第２指部材４に接近させて、第１指部材２と第２指部材４とで対象物を把持することができる。

（さらに他の動作例）
　続いて、図９から図１３を参照しながら、ロボットハンド１００のさらに他の動作例を説明する。図９から図１３を参照する際、Ｚ方向を上下方向、Ｘ方向を前後方向、Ｙ方向を左右方向と記載することがある。

　図９に示されるように、床２００の上かつ壁３００の近くに対象物４００が載置されている場合、ロボットハンド１００は、次のように作動し、対象物４００を把持することができる。

　まず、図９に示されるように、ロボットハンド１００を挿入モードにした状態で、第２指部材４を壁３００と対象物４００の隙間に挿入する。ロボットハンド１００が挿入モードのとき、ガイド部材１、第１指部材２、中間部材３、第２指部材４、リンク部材５および駆動部６は、Ｚ方向に延びる１つの直線の上に整列する。つまり、ロボットハンド１００は、挿入モードになることで、自身のＸ方向の厚さを小さくし、狭い隙間に侵入することができる。

　続いて、第２指部材４を床２００に押しつけることによって、ピン４ｂを回転中心として、第２指部材４を第２回転方向（図９に示される状態で時計回り方向）に回転させる。このとき、第２指部材４の指先は、床２００と対象物４００の間に入り込む。

　図１０には、第２指部材４の回転が完了した状態が示されている。第２指部材４は、対象物４００の下方において、前後方向に延在している。

　ピン４ａとピン４ｂの中心間距離が壁３００と対象物４００の隙間の大きさよりも大きい場合、第２指部材４と中間部材３の連結部分を壁３００に接触させながら、ガイド部材１は前方向（－Ｘ方向）に移動する。このとき、ガイド部材１は対象物４００を前方向に押してもよい。

　図１０に示される状態から、さらに駆動部６を下降させると、ロボットハンド１００は、図１１に示される状態になる。つまり、第１被ガイド部２ａを回転中心として、第１指部材２が第１回転方向（図１１に示される状態において、反時計回り方向）に回転する。

　図１１に示される状態から、さらに駆動部６を下降させると、ロボットハンド１００は、図１２に示される状態になる。このとき、第３被ガイド部５ａ、ピン５ｂおよび第２被ガイド部２ｂを結ぶ３つの線分は、直角三角形を描いている。よって、これ以上、第１指部材２は回転できない。つまり、第１指部材２の回転は完了する。このとき、第１指部材２は第２指部材４と平行な状態になっており、かつ、対象物４００の上方に位置している。

　図１２に示される状態から、さらに駆動部６を下降させることで、第１指部材２を第２指部材４に接近させて、図１３に示されるように、第１指部材２と第２指部材４とで対象物４００を把持することができる。

（第２被ガイド部の拘束）
　続いて、第１指部材２と中間部材３の拡大図である図１４を参照しながら、第２ガイド部３ａの中での第２被ガイド部２ｂの拘束について説明する。

　図１４に示されるように、中間部材３は、第２ガイド部３ａの中で、互いに向かって突出する一対の突起３ｂを備えている。一対の突起３ｂは、弾性変形する素材で形成されている。一対の突起３ｂの間の距離は、例えば円柱状のピンである第２被ガイド部２ｂの直径よりも小さい。よって、例えば図１または図２に示される状態においては、第２被ガイド部２ｂは一対の突起３ｂの間を通過することができない。つまり、第２ガイド部３ａの中で第２被ガイド部２ｂは拘束されている。

　一方、図３および図１４に示されるように、第１指部材２の回転が完了し、第１指部材２に強い力が加わるようになると、一対の突起３ｂの間に入り込んでくる第２被ガイド部２ｂによって押し退けられることによって、一対の突起３ｂは弾性変形する。つまり、一対の突起３ｂの間の距離が広がる。すると、第２被ガイド部２ｂは一対の突起３ｂの間を通過することができる。つまり、第２ガイド部３ａの中での第２被ガイド部２ｂの拘束は解除される。

　なお、第２ガイド部３ａの中での第２被ガイド部２ｂの拘束は、他の構造によって実現されてもよい。

　例えば、一対の突起３ｂに代えて、第２被ガイド部２ｂが弾性変形してもよい。

　また、第２被ガイド部２ｂは、長軸及び短軸を有する楕円状の形状を有していてもよい。この場合、短軸が第１指部材２が延在する方向に沿い、長軸が第１指部材２が延在する方向に直交する方向に沿うように、第２被ガイド部２ｂが第１指部材２に取り付けられる。長軸の長さは、一対の突起３ｂの間の距離よりも大きく、短軸の長さは、一対の突起３ｂの間の距離以下である。第２被ガイド部２ｂがこのような形状を有すると、第１指部材２と中間部材３が図１に示されるように一直線上に並ぶときに、第２被ガイド部２ｂは、一対の突起３ｂの間を通過することができない。つまり、第２ガイド部３ａの中で第２被ガイド部２ｂは拘束される。一方、第１指部材２と中間部材３が図３および図１４に示されるように直交するときに、第２被ガイド部２ｂは、一対の突起３ｂの間を通過することができる。つまり、第２ガイド部３ａの中での第２被ガイド部２ｂの拘束は解除される。

　なお、本明細書において、楕円状の形状には、数学的な楕円形状は勿論のこと、半円形、卵形および長方形の角を丸めた形状等も含まれる。

（第１指部材とリンク部材の固定）
　また、第１指部材２の回転が完了し、ロボットハンド１００が図３または図１２に示される状態になったとき、第１指部材２とリンク部材５は、互いに対して固定されてもよい。つまり、第１被ガイド部２ａ、第１指部材とリンク部材の連結部（つまりピン５ｂ）、および、第３被ガイド部５ａの３点を結ぶ３つの線分が直角三角形を描く状態となったとき、第１指部材２とリンク部材５は、互いに対して固定されてもよい。

　第１指部材２とリンク部材５の拡大図である図１５および図１６を参照しながら、第１指部材２とリンク部材５の互いに対する固定の一例について説明する。図１５は、モード遷移中の状態を示しており、図１６は、把持モードの状態を示している。

　第１指部材２とリンク部材５が、互いに対して固定される場合、リンク部材５は係合部５ｃを備え、第１指部材２は被係合部２ｃを備えてもよい。係合部５ｃと被係合部２ｃは固定部８を構成する。

　挿入モードまたはモード遷移中の状態において、係合部５ｃは被係合部２ｃに係合しない。よって、第１指部材２およびリンク部材５は、ピン５ｂを回転中心として互いに対して回転自在である。

　一方、第１指部材２の回転が完了し、第１被ガイド部２ａ、第１指部材とリンク部材の連結部（つまりピン５ｂ）、および、第３被ガイド部５ａの３点を結ぶ３つの線分が直角三角形を描く状態となったとき、係合部５ｃは被係合部２ｃに係合する。つまり、固定部８が機能して、第１指部材２とリンク部材５は、互いに対して固定される。

　このような固定を行えば、リンク部材５に対する第１指部材２の角度が変わることを防止することができる。ひいては、ガイド部材１に対して第１指部材２が直交していない状態になることを防止しながら、第１指部材２を第２指部材４に接近させたり、第２指部材４から遠ざけたりすることができる。

　なお、ロボットハンド１００が固定部８を備える場合、ストッパー７は、リンク部材５（少なくとも係合部５ｃ）に対して、Ｙ方向にずれた位置に配置されてもよい。このような配置により、係合部５ｃがストッパー７に接触または衝突することを防止することができる。

（変形例）
　本開示に係るロボットハンドおよびその動作方法は、これまでに具体的に説明された実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加えたものも含む。

　例えば、本開示に係るロボットハンド１００は、駆動部６およびリンク部材５を備えていなくてもよい。ロボットハンド１００が取り付けられるロボットアームに第１指部材２が直接取り付けられており、このロボットアームが第１指部材２を移動および回転させてもよい。

　また、本開示に係るロボットハンド１００は、長尺の駆動部６に代えて、ピン４ｂを回転させるモータ等のアクチュエータを備えてもよい。このようなアクチュエータを作動させて、第２指部材４をガイド部材１に対して相対的に回転させることによっても、ロボットハンド１００は機能することができる。つまり、第１指部材２および第２指部材４を、ガイド部材１とともに１つの直線状に整列するように配置させたり、ガイド部材１に対して直交するように配置させたりすることができる。

　また、本開示に係るロボットハンド１００は、長尺の駆動部６に代えて、中間部材３をガイド部材１に対して平行な姿勢を維持したまま相対的にＸ方向に移動させるカム機構等をそなえるアクチュエータを備えてもよい。このようなアクチュエータを作動させて、中間部材３をガイド部材１と重なる位置からガイド部材１と重ならない位置に移動させることによっても、ロボットハンド１００は機能することができる。つまり、第１指部材２および第２指部材４を、ガイド部材１とともに１つの直線状に整列するように配置させたり、ガイド部材１に対して直交するように配置させたりすることができる。

　また、本開示に係るロボットハンド１００は、リンク部材５を備えつつ、駆動部６を備えなくてもよい。ロボットハンド１００が取り付けられるロボットアームにリンク部材５が直接取り付けられており、このロボットアームがリンク部材５を移動および回転させてもよい。

　２０２２年５月３１日出願の特願２０２２－８８８１９の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本開示は、様々な分野における製造工程の自動化を実現するための装置に利用できる。

　１００　ロボットハンド
　１　ガイド部材
　１ａ　第１ガイド部
　２　第１指部材
　２ａ　第１被ガイド部
　２ｂ　第２被ガイド部
　２ｃ　被係合部
　３　中間部材
　３ａ　第２ガイド部
　３ｂ　突起
　４　第２指部材
　４ａ、４ｂ　ピン
　５　リンク部材
　５ａ　第３被ガイド部
　５ｂ　ピン
　５ｃ　係合部
　６　駆動部
　７　ストッパー
　８　固定部
　２００　床
　３００　壁
　４００　対象物
 

 

Claims (15)

1. 　第１指部材と、
   　前記第１指部材と回転自在に連結された中間部材と、
   　前記中間部材と回転自在に連結された第２指部材と、
   　前記第２指部材と回転自在に連結され、第１ガイド部を備えるガイド部材と、を備え、
   　前記第１指部材は、前記第１ガイド部の中に回転自在かつ移動自在に配置された第１被ガイド部を備える、
   　ロボットハンド。
2. 　前記第１指部材と前記中間部材の連結部から、前記第１被ガイド部までの距離は、前記中間部材と前記第２指部材の連結部から、前記第２指部材と前記ガイド部材の連結部までの距離と等しい、
   　請求項１に記載のロボットハンド。
3. 　前記中間部材は、第２ガイド部を備え、
   　前記第１指部材は、前記第２ガイド部の中に回転自在かつ移動自在に配置された第２被ガイド部を備える、
   　請求項１に記載のロボットハンド。
4. 　前記第１指部材および前記中間部材は、前記第１指部材と前記中間部材とが直線に沿うように配置されているときに前記第２ガイド部の中での前記第２被ガイド部の移動を拘束し、前記第１指部材と前記中間部材とが直交するように配置されているときに前記第２ガイド部の中での前記第２被ガイド部の移動を許容するように構成されている、
   　請求項３に記載のロボットハンド。
5. 　前記第１指部材と前記第２指部材が互いに対向しているときに前記中間部材に接触して前記中間部材を押さえるストッパーをさらに備える、
   　請求項１に記載のロボットハンド。
6. 　前記第１指部材と回転自在に連結され、前記第１ガイド部の中に回転自在かつ移動自在に配置された第３被ガイド部を備えるリンク部材をさらに備え、
   　前記第１指部材と前記リンク部材の連結部から、前記第１被ガイド部までの距離は、前記第１被ガイド部、前記第１指部材と前記リンク部材の連結部、および、前記第３被ガイド部の３点を結ぶ３つの線分が直角三角形を描くことができる寸法に設定されている、
   　請求項１に記載のロボットハンド。
7. 　前記３つの線分が直角三角形を描く状態となったときに、前記第１指部材と前記リンク部材とを互いに対して固定する固定部をさらに備える、
   　請求項６に記載のロボットハンド。
8. 　第１被ガイド部を備える第１指部材、前記第１指部材と回転自在に連結された中間部材、前記中間部材と回転自在に連結された第２指部材、および、前記第２指部材と回転自在に連結され、第１ガイド部を備えるガイド部材を、１つの直線に沿うように配置し、
   　前記第１ガイド部に沿って前記第１被ガイド部を移動させながら、前記第１指部材を前記中間部材に対して第１回転方向に回転させ、
   　前記第２指部材を前記中間部材に対して前記第１回転方向とは逆方向である第２回転方向に回転させる、
   　ことを含むロボットハンドの動作方法。
9. 　前記第１指部材と前記第２指部材を互いに平行に配置する、
   　ことをさらに含む、請求項８に記載のロボットハンドの動作方法。
10. 　前記中間部材と前記ガイド部材を互いに平行に配置し、
    　前記第１指部材を前記第２指部材に接近させる、
    　ことをさらに含む、請求項８に記載のロボットハンドの動作方法。
11. 　前記中間部材による前記第１指部材が備える第２被ガイド部の拘束を解除し、
    　前記中間部材が備える第２ガイド部に沿って前記第２被ガイド部を移動させる、
    　ことをさらに含む、請求項１０に記載のロボットハンドの動作方法。
12. 　前記中間部材が前記ガイド部材に対して相対的に移動しないように、前記中間部材を押さえる、
    　ことをさらに含む、請求項１０に記載のロボットハンドの動作方法。
13. 　前記第１指部材、前記中間部材、前記第２指部材、および、前記ガイド部材に加えて、さらに、前記第１指部材と回転自在に連結され、第３被ガイド部を備えるリンク部材を、前記直線に沿うように配置し、
    　前記第１ガイド部に沿って前記第３被ガイド部を移動させながら、前記リンク部材を前記第１指部材に対して前記第２回転方向に回転させる、
    　ことをさらに含む、請求項８に記載のロボットハンドの動作方法。
14. 　前記第１被ガイド部、前記第１指部材と前記リンク部材の連結部、および、前記第３被ガイド部の３点を結ぶ３つの線分が直角三角形を描く状態になったときに、前記第１指部材と前記リンク部材とを互いに固定する、
    　ことをさらに含む、請求項１３に記載のロボットハンドの動作方法。
15. 　前記第２指部材が前記中間部材に対して前記第２回転方向に回転するように、前記第２指部材に外力を加える、
    　ことをさらに含む、請求項８に記載のロボットハンドの動作方法。

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