JP2004188528A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性を少なくでき、さらに把持対象物の形状に適応して安定的に把持対象物を把持することのできるロボットハンドを提供する。
【解決手段】本発明の実施形態１に係るロボットハンド１０００は、複数本の指形成体を有するロボットハンドであって、指形成体が、流体の圧力で曲折する軟性曲折部１１２０を備え、指形成体１１００の先端部側以外は、自由屈曲可能な硬質屈曲部材１１３０によって前記軟性曲折部１１２０の曲折が制限されている。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数本の指形成体を有するロボットハンドに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロボットハンドにおいては、ロボットハンドが中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の指形成体を備え、各関節に相当する蛇腹部分に流体を供給することで、指形成体が可動するように構成されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、他の従来のロボットハンドにおいては、ロボットハンドが硬質部材で自由屈曲可能に形成された指形成体を備え、この指形成体の関節に設けた軟質材の蛇腹に流体を供給することで、指形成体が可動するように構成されていた（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４９７７５号公報
【特許文献２】特開平８−３２３６７５号公報
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のような構成によれば、中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の指形成体に流体の圧力をかけることで指形成体が可動するように構成されているため、指形成体は軟性の高いものとなり、指形成体の形状が柔軟に変化することが可能となる。そのため、把持対象物の形状に適応して安定的に把持対象物を把持することが可能となる。しかし、指形成体の形状が柔軟に変化できるということは、各関節の角度が剛性をもって保持することが難しく、そのような指形成体を有するロボットハンドが位置変更すると、把持対象物が慣性力によって抜け落ちる可能性が問題としてあった。
【０００５】
また、特許文献２のような構成によれば、指形成体の関節に流体の圧力で可動する軟質材の蛇腹が設けてあるが、硬質部材で自由屈曲可能な指形成体を形成することで指形成体は剛性の高いものとなり、把持対象物に強い慣性力が加わった場合であっても、把持対象物が抜け落ちる可能性を少なくできた。しかし、指形成体が自由屈曲可能な硬質材で形成されるため、指形成体全体の形状が柔軟に変化することができなくなり、把持対象物との接触面が少なくなることで安定的に把持することが困難となる問題があった。
【０００６】
以上に述べたように、従来のロボットハンドにおいては、軟性の高い指形成体を用いると安定的に曲面形状や複雑形状の把持対象物を把持できるが、一方では把持対象物が慣性力によって抜け落ち易くなるといった問題が発生した。逆に、剛性の高い指形成体を用いると把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性が少なくなるが、把持対象物の形状に適応して安定的に曲面形状や複雑形状の把持対象物を把持することが難しくなるといった問題が発生した。
【０００７】
したがって、本発明の目的としては、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性を少なくでき、さらに把持対象物の形状に適応して安定的に把持対象物を把持することのできるロボットハンドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明のロボットハンドは、複数本の指形成体を有するロボットハンドであって、前記指形成体の少なくとも１本は、流体の圧力で曲折する軟性曲折部を備え、指形成体の先端部側以外は、自由屈曲可能な硬質屈曲部材によって前記軟性曲折部の曲折が制限されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、自由屈曲可能な硬質屈曲部材によって、指形成体の先端部側以外における軟性曲折部の曲折が制限されるため、曲折が制限された部分における指形成体の剛性が高まり、把持対象物が慣性力によって抜け落ちる可能性を少なくできる。また、指形成体の先端部側は、硬質屈曲部材で曲折が制限されないため、形状が柔軟に変化できるので、把持対象物の形状に適応して安定的に把持することができる。したがって、把持対象物が慣性力によって抜け落ちる可能性を少なくし、同時に把持対象物の形状に適応して把持対象物を安定的に把持することが可能となる。
【００１０】
（２）また、本発明のロボットハンドは、上記（１）に記載のロボットハンドにおいて、前記硬質屈曲部材を、着脱が可能に取り付けることができる。
【００１１】
その結果、把持対象物が慣性力によって抜け落ちる可能性を少なくしたい場合には、硬質屈曲部材を装着することで、それが可能となり、また、把持対象物の形状に適応して安定的に把持することを積極的に行いたい場合には、硬質屈曲部材を脱することで、それが可能となる。つまり、選択的かつ積極的に両方の効果を得ることができるようになる。
【００１２】
（３）本発明のロボットハンドは、複数本の指形成体を有するロボットハンドであって、前記指形成体の少なくとも１本は、流体の圧力で曲折する軟性曲折部を備え、前記軟性曲折部の全体は、自由屈曲可能な硬質屈曲部材によって曲折が制限され、前記硬質屈曲部材は、着脱が可能に取り付けてあることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、硬質屈曲部材が着脱可能であることから、硬質屈曲部材を装着した場合、自由屈曲可能な硬質屈曲部材によって軟性曲折部全体の曲折を制限することができる。そのため、軟性曲折部全体の剛性を高めることができ、把持対象物が慣性力によって抜け落ちる可能性を少なくすることができる。逆に、硬質屈曲部材が着脱可能であることから、硬質屈曲部材を脱した場合、指形成体は、硬質屈曲部材で曲折を制限しないことができる。そのため、軟性曲折部により、指形成体は柔軟に形状を変化させることができ、把持対象物の形状に適応して安定的に把持することができる。
【００１４】
したがって、把持対象物が慣性力によって抜け落ちる可能性を少なくしたい場合は、硬質屈曲部材を装着することで、それが可能となり、把持対象物の形状に適応して安定的に把持することを積極的に行いたい場合は、硬質屈曲部材を脱することで、それが可能となる。つまり、選択的かつ積極的に両方の効果を得ることができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るロボットハンドの斜視図である。図１に示されるように、ロボットハンド１０００は、３本の指形成体１１００ａ，１１００ｂ，１１００ｃを有している。そして、各指形成体１１００ａ，１１００ｂ，１１００ｃの基端部は、それぞれ基端関節部１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃを介して掌形成体１２００に取り付けられている。さらに、掌形成体１２００は、ロボットアーム（図示せず）に接続されている。
【００１７】
次に、指形成体の構成について詳しく説明する。ここでは、指形成体１１００ａを例にして説明するが、指形成体１１００ｂ，１１００ｃに関してもほぼ同じ構成であるため以降での説明は省略する。
【００１８】
図２は、実施形態１に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を装着した場合の指形成体の図である。尚、図２（ａ）は、指形成体の断面図であり、図２（ｂ）は、指形成体の外観図である。
【００１９】
図２に示されるように、指形成体１１００ａは、指形成体の基端部に配置された基端関節部１１１０ａと、流体の圧力で曲折する軟性曲折部１１２０ａと、を可動部として備えている。また、指形成体１１００ａの先端部側以外は、硬質部材からなる自由屈曲可能な硬質屈曲部材１１３０ａが装着されている。
【００２０】
基端関節部１１１０ａは、歯車列により構成される減速機１１１１ａとステッピングモータ１１１２ａにより可動するようになっている。
【００２１】
また、軟性曲折部１１２０ａは、中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状からなり、液体を供給するポンプ１１２１ａに繋がった流入口と、液体の流出を制限できる流出バルブ１１２２ａに繋がった流出口と、を備えている。そして、流出バルブ１１２２ａを閉じた状態で、ポンプ１１２１ａから液体が軟性曲折部１１２０ａに供給されると、中空袋状の弾性樹脂材で型成形された蛇腹形状の軟性曲折部１１２０ａは、流体の圧力で曲折し、また、流出バルブを開放すると、流体の圧力が下がり、弾性樹脂材で型成形された軟性曲折部１１２０ａは弾性力で曲折する前の形状に復元するようになっている。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、硬質屈曲部材１１３０ａは、中空円筒状のステンレス材が連続した構造であり、中間にピンを支点にした屈曲部１１３１ａを備え、自由屈曲が可能となっている。そして、硬質屈曲部材の両端は、指形成体にネジ１１３３ａ，１１３４ａによって固定され、硬質屈曲部材の中間部は、中空円筒状の空間に軟性曲折部を通すだけで自在に動けるようになっている。したがって、ネジ１１３３ａ，１１３４ａにより、硬質屈曲部材１１３０ａの着脱が可能となっている。また、自由屈曲可能な硬質屈曲部材１１３０ａによって、軟性曲折部の曲折が制限されるので、指形成体１１００ａの先端部側以外の軟性屈曲部は、硬質屈曲部材１１３０ａの備える屈曲部１１３１ａでしか可動できないようになっている。
【００２３】
尚、硬質屈曲部材１１３０ａを脱した非装着状態は図３のようになり、指形成体全体が流体の圧力で柔軟に曲折することができるようになっている。
【００２４】
次に、ロボットハンドの把持状態について詳しく説明する。
【００２５】
図４は、実施形態１に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を装着した場合の把持状態の一例を示した図である。指形成体は、基端関節部１１１０（１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃを示す。）および軟性曲折部１１２０（１１２０ａ，１１２０ｂ，１１２０ｃを示す。）により可動する。このとき、指形成体１１００（１１００ａ，１１００ｂ，１１００ｃを示す。）の先端部側以外における軟性曲折部１１２０は、硬質屈曲部材１１３０（１１３０ａ，１１３０ｂ，１１３０ｃを示す。）により、曲折が制限されているので、屈曲部１１３１（１１３１ａ，１１３１ｂ，１１３１ｃを示す。）においてのみ可動するようになっている。
【００２６】
したがって、図４に示すように、硬質屈曲部材１１３０で剛性を高めた屈曲部１１３１と基端関節部１１１０により、把持対象物１３００を抜け落ちないように囲みながら把持することができるようになる。そのため、図４の状態においては、把持対象物１３００は、慣性力によって抜け落ちる可能性が少ない状態になっている。
【００２７】
さらに、硬質屈曲部材１１３０で曲折が制限されていない指形成体の先端部側における軟性曲折部１１２０は、流体の圧力で曲折し、把持対象物１３００の外形形状に沿った形になる。そのため、把持対象物と指形成体１１００との接触面積が大きくなり、把持対象物の表面が曲面であるが、安定的に把持することができている。
【００２８】
図５は、実施形態１に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を脱した場合の把持状態の一例を示した図である。図５に示すように、硬質屈曲部材がなくなるため、軟性曲折部１１２０を備える指形成体は、形状が柔軟に変化することができ、把持対象物１３０１の複雑な形状に適応して安定的に把持することができている。
【００２９】
以上の図４と図５で説明したように、本発明の実施形態１に係るロボットハンド１０００は、流体の圧力で曲折する軟性曲折部１１２０を備え、指形成体１１００の先端部側以外は、自由屈曲可能な硬質屈曲部材１１３０によって前記軟性曲折部１１２０の曲折が制限されているので、把持対象物が慣性力によって抜け落ちるような可能性を少なくでき、かつ把持対象物の形状に適応して安定的に把持対象物を把持することのできるロボットハンドとなる。
【００３０】
さらに、硬質屈曲部材１１３０は、着脱が可能に取り付けてあるため、把持対象物が慣性力によって抜け落ちる可能性を少なくしたい場合には、硬質屈曲部材を装着することで、それが可能となり、また、把持対象物の形状に適応して安定的に把持することを積極的に行いたい場合には、硬質屈曲部材を脱することで、それが可能となるといったように、両方の効果を選択的かつ積極的に得ることもできる。
【００３１】
（実施形態２）
実施形態２に係るロボットハンドについて説明する。ただし、以下に説明する本発明の実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００３２】
図６は、実施形態２に係るロボットハンドの斜視図である。本実施の形態であるロボットハンド２０００は、指形成体全体に自由屈曲可能な硬質屈曲部材が装着され、軟性曲折部の曲折が制限されている点で先に説明したロボットハンド１０００と大きく異なる。つまり、各指形成体２１００ａ，２１００ｂ，２１００ｃの全体には、硬質屈曲部材２１３０ａ，２１３０ｂ，２１３０ｃが装着されている点が異なる。
【００３３】
そこで、指形成体に装備された硬質屈曲部材の構成について詳しく説明する。ここでは、指形成体２１００ａを例にして説明するが、指形成体２１００ｂ，２１００ｃに関してもほぼ同じ構成であるため以降での説明は省略する。
【００３４】
図７は、実施形態２に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を装着した場合の指形成体の図である。尚、図７（ａ）は、指形成体の断面図であり、図７（ｂ）は、指形成体の外観図である。
【００３５】
図７に示されるように指形成体２１００ａは、指形成体の基端部に配置された基端関節部１１１０ａと、流体の圧力で曲折する軟性曲折部１１２０ａと、を可動部として備えている。また、軟性曲折部１１２０ａの全体には、硬質部材で自由屈曲可能な硬質屈曲部材２１３０ａが装着されている。
【００３６】
ここで、図２（ｂ）に示すように硬質屈曲部材２１３０ａは、中空円筒状のステンレス材が連続した構造であり、中間にピンを支点にした屈曲部２１３１ａ，２１３２ａを備え、自由屈曲可能が可能となっている。そして、硬質屈曲部材の両端は、指形成体にネジ２１３３ａ，２１３４ａによって固定され、硬質屈曲部材の中間部は、中空円筒状の空間に軟性曲折部を通すだけで自在に動けるようになっている。したがって、ネジ２１３３ａ，２１３４ａにより、硬質屈曲部材２１３０ａの着脱が可能となっている。また、自由屈曲可能な硬質屈曲部材２１３０ａによって、軟性曲折部の曲折が制限されるので、軟性曲折部１１２０ａは、硬質屈曲部材２１３０ａの備える屈曲部２１３１ａ，２１３２ａでしか可動できないようになっている。
【００３７】
尚、硬質屈曲部材２１３０ａを脱した非装着状態は図８のようになり、指形成体全体が流体の圧力で柔軟に曲折することができるようになっている。
【００３８】
次に、ロボットハンドの把持状態について詳しく説明する。
【００３９】
図９は、実施形態２に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を装着した場合の把持状態の一例を示した図である。指形成体は、基端関節部１１１０および軟性曲折部１１２０により可動する。このとき、軟性曲折部１１２０は、硬質屈曲部材２１３０（２１３０ａ，２１３０ｂ，２１３０ｃを示す。）により、曲折が制限されているため、屈曲部２１３１（２１３１ａ，２１３１ｂ，２１３１ｃを示す。），２１３２（２１３２ａ，２１３２ｂ，２１３２ｃを示す。）においてのみ可動するようになっている。
【００４０】
したがって、図９に示すように、硬質屈曲部材２１３０で剛性を高めた屈曲部２１３１，２１３２と基端関節部１１１０により、把持対象物２３００を抜け落ちないように囲みながら把持することができるようになる。そのため、図９の状態においては、把持対象物２３００は、慣性力によって抜け落ちる可能性が少ない状態になっている。
【００４１】
図１０は、実施形態２に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を脱した場合の把持状態の一例を示した図である。図１０に示すように、硬質屈曲部材がなくなるため、軟性曲折部１１２０を備える指形成体は、形状が柔軟に変化することができ、把持対象物２３０１の複雑な形状に適応して安定的に把持することができている。
【００４２】
以上の図９と図１０で説明したように、本発明の実施形態２に係るロボットハンド２０００は、流体の圧力で曲折する軟性曲折部１１２０を備え、軟性曲折部の全体は、自由屈曲可能な硬質屈曲部材２１３０によって曲折が制限され、硬質屈曲部材２１３０は、着脱が可能に取り付けてある。そのため、把持対象物が慣性力によって抜け落ちる可能性を少なくしたい場合は、硬質屈曲部材を装着することで、それが可能となり、また、把持対象物の形状に適応して安定的に把持することを積極的に行いたい場合は、硬質屈曲部材を脱することで、それが可能となる。つまり、選択的かつ積極的に両方の効果を得ることができるようになる。
【００４３】
尚、ここで説明したいくつかの実施例は一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、指形成体の本数や配置の形態、軟性曲折部の構造、流体の種類、基端関節部の可動部の個数や構成、指形成体のデザイン、ロボットアームのエンドエフェクタ以外の使用方法など、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るロボットハンドの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を装着した場合の指形成体の図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を脱した場合の指形成体の図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を装着した場合の把持状態の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を脱した場合の把持状態の一例を示した図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を装着した場合の指形成体の図である。
【図７】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を脱した場合の指形成体の図である。
【図８】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を脱した場合の指形成体の図である。
【図９】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を装着した場合の把持状態の一例を示した図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの硬質屈曲部材を脱した場合の把持状態の一例を示した図である。
【符号の説明】
１０００，２０００・・・ロボットハンド、１１００，１１００ａ，１１００ｂ，１１００ｃ，２１００ａ，２１００ｂ，２１００ｃ・・・指形成体、１１１０，１１１０ａ，１１１０ｂ，１１１０ｃ・・・基端関節部、１１１１ａ・・・減速機、１１１２ａ・・・ステッピングモータ、１１２０，１１２０ａ，１１２０ｂ，１１２０ｃ・・・軟性関節部、１１２１ａ・・・ポンプ、１１２２ａ・・・流出バルブ、１１３０，１１３０ａ，１１３０ｂ，１１３０ｃ，２１３０，２１３０ａ，２１３０ｂ，２１３０ｃ・・・硬質屈曲部材、１１３１，１１３１ａ，１１３１ｂ，１１３１ｃ，２１３１，２１３１ａ，２１３１ｂ，２１３１ｃ，２１３２，２１３２ａ，２１３２ｂ，２１３２ｃ・・・屈曲部、１１３３ａ，１１３４ａ，２１３３ａ，２１３４ａ・・・ネジ、１２００・・・掌形成体、１３００，１３０１，２３００，２３０１・・・把持対象物

Claims (3)

1. 複数本の指形成体を有するロボットハンドであって、前記指形成体の少なくとも１本は、流体の圧力で曲折する軟性曲折部を備え、指形成体の先端部側以外は、自由屈曲可能な硬質屈曲部材によって前記軟性曲折部の曲折が制限されていることを特徴とするロボットハンド。
2. 請求項１に記載のロボットハンドにおいて、前記硬質屈曲部材は、着脱が可能に取り付けてあることを特徴とするロボットハンド。
3. 複数本の指形成体を有するロボットハンドであって、前記指形成体の少なくとも１本は、流体の圧力で曲折する軟性曲折部を備え、前記軟性曲折部の全体は、自由屈曲可能な硬質屈曲部材によって曲折が制限され、前記硬質屈曲部材は、着脱が可能に取り付けてあることを特徴とするロボットハンド。

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