JP7549874B2 - アイリス機構を用いた多指ハンドによる把持装置、ロボットアーム及び飛行体 - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 （１）令和２年５月２７日に、「ロボティクス・メカトロニクス講演会２０２０」の講演論文集にて発表 （２）令和２年５月２９日に、「ロボティクス・メカトロニクス講演会２０２０」にてポスター講演により発表

本発明は、被把持物を把持する把持装置並びにこれを備えたロボットアーム及び飛行体に関するものである。

従来、把持中心軸の周囲に配置される３以上の可動部材のそれぞれが駆動源の駆動力により把持中心軸に向けて近づくように移動することで、これらの可動部材により被把持物の外側面を把持する把持装置が知られている。例えば、特許文献１には、把持中心軸の周囲で互いに隣接するように配置される６つの平板状の可動ブレード（可動部材）の各板面が同一平面をなすように配置され、隣り合う可動ブレード間の隣接面（端面）同士を互いに摺動させて把持中心軸に向けて移動する把持装置が開示されている。この把持装置は、各可動ブレードの端面（被把持部と対向する対向部）で、把持中心軸付近に配置される被把持物の周囲を全方向から把持する。そのため、６つの可動ブレードの端面（対向部）が被把持物の外側面に当接したとき、被把持物の逃げ場がなく、被把持物が適切に把持される。

特開２０２０－０４０１７８号公報

しかしながら、従来の把持装置は、把持することが不得手な被把持物が多く存在する。被把持物が、例えば、把持中心軸方向に向かって先細るような錐体形状などの特殊な外側面形状であったり、高さの低い物であったりすると、従来の把持装置では適切な把持が難しい。

上述した課題を解決するために、本発明は、把持中心軸の周囲に配置される３以上の可動部材のそれぞれが駆動源の駆動力により該把持中心軸に向けて近づくように移動することで、該３以上の可動部材により被把持物の外側面を把持する把持装置であって、前記被把持物の外側面に対向する前記可動部材の対向部は、前記把持中心軸に対して略平行で、かつ、該把持中心軸に沿って長尺であることを特徴とする。
本把持装置においては、把持中心軸の周囲に配置される３以上の可動部材が把持中心軸に向けて近づくように移動することで、これらの可動部材により被把持物の外側面を把持する。よって、被把持物をその周囲から把持することができるので、３以上の可動部材の対向部が被把持物の外側面に当接したとき、被把持物を把持することが可能である。
ここで、従来の把持装置では、可動部材が平板状の部材（可動ブレード）であったため、被把持物が、例えば、特殊な外側面形状であったり、高さの低い物であったりすると、適切な把持が難しい場合があるなど、把持することが不得手な被把持物が多く存在する。
具体例で説明すると、例えば、高さの低い被把持物を把持する場合、従来の把持装置では、可動ブレードを移動可能なように保持する保持部材が、可動ブレードの板面よりも外側へ突出している。そのため、載置面上に載置された高さの低い被把持物を把持しようとすると、保持部材が載置面に干渉してしまい、可動ブレードの端面（対向部）を被把持物に対向させることができず、把持することができない。
これに対し、本把持装置では、被把持物の外側面に対向する可動部材の対向部が、把持中心軸に対して略平行で、かつ、把持中心軸に沿って長尺である。このような長尺形状であることから、対向部の長尺方向先端部分は、可動部材の保持部材を含む他の構成部材よりも、把持中心軸方向外側へ突出するように構成できる。よって、載置面上に載置された高さの低い被把持物を把持しようとするときに、他の構成部材が載置面に干渉せず、可動部材の対向部の先端部分を被把持物に対向させることができ、適切に把持することができる。

また、本発明は、前記把持装置において、前記３以上の可動部材は、前記把持中心軸から離れるように移動することで、該３以上の可動部材により被把持物の内側面を把持することを特徴とする。
本把持装置においては、前記３以上の可動部材を把持中心軸から離れるように移動させて、これらの可動部材により被把持物の内側面を把持することもできるようになる。例えば、被把持物に設けられた孔の開口から、前記３以上の可動部材における長尺な対向部を挿入し、前記３以上の可動部材を把持中心軸から離れるように移動させることで、これらの可動部材の対向部を被把持物の内側面に当接させ、被把持物を保持（把持）することができる。よって、前記３以上の可動部材を当接させて把持可能な内側面をもつ被把持部であれば、被把持部の外側面形状がどのような形状であっても、当該被把持部を把持することができる。

また、本発明は、把持中心軸の周囲に配置される３以上の可動部材のそれぞれが駆動源の駆動力により該把持中心軸から離れるように移動することで、該３以上の可動部材により被把持物の内側面を把持する把持装置であって、前記被把持物の内側面に対向する前記可動部材の対向部は、前記把持中心軸に対して略平行で、かつ、該把持中心軸に沿って長尺であることを特徴とする。
本把持装置においては、前記３以上の可動部材を把持中心軸から離れるように移動させて、これらの可動部材により被把持物の内側面を把持することもできるようになる。例えば、被把持物に設けられた孔の開口から、前記３以上の可動部材における長尺な対向部を挿入し、前記３以上の可動部材を把持中心軸から離れるように移動させることで、これらの可動部材の対向部を被把持物の内側面に当接させ、被把持物を保持（把持）することができる。よって、前記３以上の可動部材を当接させて把持可能な内側面をもつ被把持部であれば、被把持部の外側面形状がどのような形状であっても、当該被把持部を把持することができる。
加えて、本把持装置においては、被把持物の外側面に対向する可動部材の対向部が、把持中心軸に対して略平行で、かつ、把持中心軸に沿って長尺である。そのため、例えば、被把持物の内側面形状が把持中心軸方向に向かって先細るような錐体形状を有する形状であっても、可動部材の対向部は錐体形状の最外周部（縁部）に真っ先に当接し、その最外周部（縁部）で摺動することなく、当該被把持物を把持することができる。
また、例えば、高さの低い被把持物を把持する場合でも、本把持装置では、可動部材の対向部が長尺であることから、その対向部の長尺方向先端部分は、可動部材の保持部材を含む他の構成部材よりも、把持中心軸方向外側へ突出するように構成できる。よって、載置面上に載置された高さの低い被把持物を把持しようとするときに、他の構成部材が載置面に干渉せず、可動部材の対向部の先端部分を被把持物の内側面に対向させることができ、適切に把持することができる。

また、本発明は、前記把持装置において、前記３以上の可動部材は、お互いが前記把持中心軸の周方向に離間した状態で前記移動をすることを特徴とする。
本把持装置においては、可動部材の対向部に対向する被把持物の壁部（外側面や内側面）が、例えば非対称形状あるいは不定形形状などの特殊な形状であっても、可動部材の対向部で適切に把持することができる。例えば、壁部上に突出部分を有するような特殊形状をもつ被把持物の場合、可動部材間に隙間が無い従来の把持装置では、その突出部分にいずれかの可動部材が当接してしまうことで、他の可動部材の多くが被把持物の壁部に当接できない状態になってしまう。これに対し、本把持装置によれば、その突出部分が可動部材間の隙間に入り込むことができるので、より多くの可動部材を被把持物に当接させることができ、より適切に被把持物を把持することができる。
また、本把持装置によれば、各可動部材が把持中心軸に近づくにつれてお互いの離間距離が小さくなり、可動部材間の隙間が狭くなっていくので、可動部材間の隙間で被把持物を把持することも可能となる。これにより、例えば、把持中心軸が直交する方向に長尺な被把持物が、把持中心軸から外れる位置に位置していても、これを例えば２つの可動部材間の隙間で把持するということも可能である。

また、本発明は、前記把持装置において、前記３以上の可動部材を前記移動が可能なように保持する保持部材を有し、前記３以上の可動部材は、前記保持部材よりも前記把持中心軸から離れた位置まで移動可能であることを特徴とする。
本把持装置においては、前記３以上の可動部材が保持部材よりも把持中心軸から離れた位置まで移動可能であるので、把持中心軸に直交する面において保持部材よりも大きな寸法をもつ被把持物を把持することができる。

また、本発明は、前記把持装置において、前記対向部は、弾性材によって構成されていることを特徴とする。
この把持装置においては、対向部が弾性変形可能であるため、例えば、被把持物が壊れやすいものであっても、弾性変形により当接圧を適度に分散しつつ、当該把持物を把持することができる。また、載置面上の被把持物を把持するような場合、対向部が載置面に衝突しても載置面や対向部が破損しにくい。しかも、載置面に沿って対向部が弾性変形した状態で載置面上の被把持物を把持することができるので、載置面上に載置された高さの低い被把持物を、より適切に把持することができる。

また、本発明は、前記把持装置において、前記３以上の可動部材は、１つの前記駆動源の駆動力によって移動することを特徴とする。
この把持装置によれば、３以上の可動部材を複数の駆動源で移動させる構成よりも、軽量化、小型化が容易である。

また、本発明は、前記把持装置において、前記駆動源は、前記把持中心軸が通る位置に配置されることを特徴とする。
把持中心軸の周囲に配置される３以上の可動部材を把持中心軸に対して近づけたり離したりするように移動する把持装置では、把持装置の中心部が把持中心軸におおよそ一致する。そのため、把持中心軸の付近に把持装置の重心が位置するようにすると、重量バランスのよい把持装置が得られる。
ところが、従来の把持装置では、平板状の可動ブレードで比較的長尺な被把持物の側面を把持できるように、把持中心軸を通る位置には被把持物を通すための空間を確保する必要がある。そのため、従来の把持装置では、比較的重量のある駆動源を把持中心軸から外れる位置に配置せざるを得ず、そのため、把持装置の重心位置が把持中心軸から大きく外れ、重量バランスが悪い。
これに対し、本把持装置は、上述したように、可動部材の対向部が長尺であるため、比較的長尺な被把持物の端部を可動部材の基端部（保持部材に保持される側の端部）まで入り込ませなくとも、可動部材の先端側部分の対向部で当該被把持物の側面を把持することが可能である。したがって、本把持装置のように、駆動源を把持中心軸が通る位置に配置することが可能である。そして、比較的重量のある駆動源を把持中心軸が通る位置に配置できることで、重量バランスの偏りの少ない構成を実現できる。

また、本発明は、前記把持装置において、前記３以上の可動部材は、前記把持中心軸に略平行となるように該把持中心軸の周囲に配置される各回転軸の回りをそれぞれ回転することにより前記移動をすることを特徴とする。
本把持装置によれば、各可動部材の前記移動（把持中心軸に対して近づいたり離れたりする移動）を、簡易な構成で実現することができる。

また、本発明は、前記把持装置において、前記可動部材は、前記把持中心軸に沿って長尺な把持部材と、該把持部材の一端側を支持する支持部材とを備え、前記駆動源の駆動力によって前記支持部材を移動させることにより前記把持部材が前記移動をすることを特徴とする。
本把持装置においては、把持部材の他端側（先端側）を自由端とすることができるので、把持部材の先端側の対向部で被把持部を把持することができる。これにより、把持部材の先端側が他の構成部材に接続されている構成と比較して、当該他の構成部材が邪魔にならずに、被把持物を把持することができる。

また、本発明は、前記把持装置において、前記３以上の可動部材に前記駆動源からの駆動力を伝達する駆動伝達部材を前記把持中心軸の軸方向から挟み込んで支持する２つの支持部材を有し、前記２つの支持部材のうちの一方は、前記駆動伝達部材を支持する側とは反対側で、前記３以上の可動部材を前記移動が可能なように保持する保持部材であることを特徴とする。
従来の把持装置では、可動部材が平板状の部材（可動ブレード）であり、その可動ブレードを、駆動源からの駆動力を伝達する駆動伝達部材（ギヤやプーリ）と一緒に、把持中心軸の軸方向から２つの支持部材で挟み込んで支持する構成である。この構成においては、例えば、駆動速度の伝達比率（ギヤ比等）などを変えるために駆動伝達部材の大きさ等を変更する場合、この変更に合わせて、可動部材や支持部材の大きさ等も変更する必要がある。
本発明においては、２つの支持部材の間には、駆動伝達部材だけが挟み込まれ、可動部材が挟み込まれていない。このように２つの支持部材の外側に可動部材を保持する構成としたことで、駆動速度の伝達比率などを変えるために駆動伝達部材の大きさ等を変更する場合でも、この変更に合わせて、可動部材や支持部材の大きさ等を変更しないで済む。

また、本発明は、被把持物を把持する把持装置を備えたロボットアームであって、前記把持装置として、上述した把持装置を用いたことを特徴とする。
このロボットアームによれば、把持することが不得手な被把持物の種類を減らし、より汎用性の高いロボットアームを提供することが可能となる。

また、本発明は、被把持物を把持する把持装置を備えた飛行体であって、前記把持装置として、上述した把持装置を用いたことを特徴とするものである。
この飛行体によれば、把持することが不得手な被把持物の種類を減らし、より汎用性の高い飛行体を提供することが可能となる。

本発明によれば、把持することが不得手な被把持物を減らし、汎用性の高い把持装置を提供することができる。

実施形態１における部品組立システムの概要を示す説明図。 部品組立システムにおけるロボットアームを斜め上方から見た外観斜視図。 同ロボットアームのエンドエフェクタとして用いられるアイリス多指ロボットハンドを説明するための斜視図。 同アイリス多指ロボットハンドを、図３とは別の角度から見た斜視図。 （ａ）～（ｅ）は、同アイリス多指ロボットハンドの把持動作を説明するために、同アイリス多指ロボットハンドを第二保持部材側から見たときの説明図。 同アイリス多指ロボットハンドにおけるフィンガー部材の把持部材の構成を示す説明図。 同アイリス多指ロボットハンドを用いて、把持中心軸に直交する方向の寸法が小さな被把持物を把持する例を示す説明図。 同アイリス多指ロボットハンドを用いて、外側面形状が把持中心軸の方向に向かって先細るような錐体形状を有する被把持物を把持する例を示す説明図。 同アイリス多指ロボットハンドを用いて、把持中心軸と平行な方向の長さが非常に短い被把持物を把持する例を示す説明図。 同アイリス多指ロボットハンドを用いて、把持中心軸に直交する仮想面において保持部材よりも大きな寸法をもつ被把持物を把持する例を示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）は、同アイリス多指ロボットハンドを用いて、把持中心軸に直交する方向に長尺な被把持物を把持する例を示す説明図。 同アイリス多指ロボットハンドを用いて、６つのフィンガー部材の把持部材を被把持物の孔の内側面に当接させ、被把持物を保持（把持）する例を示す説明図。 実施形態２に係るドローンを示す模式図。

〔実施形態１〕
以下、本発明に係る把持装置を、ロボットアームのエンドエフェクタとして適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
なお、本実施形態１は、部品の組み立てを行う組み立て工場において、被把持物である部品が積載された運搬ケースから、ロボットアームを用いて部品をピックアップし、これを組み立てラインの部品搬送コンベア上の所定位置に配置する。ただし、本発明に係る把持装置について、このようなロボットアームに適用されるものは一例にすぎず、他のシステムに用いられるロボットアームに適用してもよいし、ロボットアーム以外の把持装置として用いられるものであってもよい。

図１は、本実施形態１における部品組立システムの概要を示す説明図である。
本実施形態１の部品組立システム１は、部品取出位置２ａに置かれた運搬ケース５０内の部品をロボットアーム１０により部品組立システムの搬送コンベア４５上の所定位置に配置し、この搬送コンベア４５で搬送された部品を後段の組み立て工程での組み立てに用いるものである。なお、空になった運搬ケース５０は、ケース回収位置２ｂへ移される。

図２は、ロボットアーム１０を斜め上方から見た外観斜視図である。
ロボットアーム１０は、土台部１１、土台部１１に対して昇降可能に支持される昇降部１２、昇降部１２に対して第一回動軸１３ａの回りで回動可能に支持される第一腕部１３、第一腕部１３に対して第二回動軸１４ａの回りで回動可能に支持される第二腕部１４、第二腕部１４に対して第三回動軸１５ａの回りで回動可能に支持される手先部１５などを有している。

昇降部１２は、土台部１１のスライドレールに対して昇降可能に取り付けられ、昇降モータ１２ｂの駆動力により、土台部１１のスライドレールに沿って図中矢印Ａで示す方向に上下動可能に構成されている。また、第一腕部１３の根本側端は、土台部１１の中心を通る鉛直軸である第一回動軸１３ａを中心にして、図中矢印Ｂで示す方向に３６０［°］回転が可能なように、昇降部１２に取り付けられている。また、第二腕部１４の根本側端は、第一腕部１３の先端側端を通る鉛直軸である第二回動軸１４ａを中心にして、図中矢印Ｃで示す方向に３６０［°］回転が可能なように、第一腕部１３の先端側端に取り付けられている。

手先部１５の根本側端は、第二腕部１４の先端側端を通る鉛直軸である第三回動軸１５ａを中心にして、図中矢印Ｄで示す方向に３６０［°］回転が可能なように、第二腕部１４の先端側端に取り付けられている。手先部１５には、様々な種類のエンドエフェクタを着脱することが可能であり、本実施形態１では、アイリス多指ロボットハンド２０が取り付けられる。

図３は、ロボットアーム１０のエンドエフェクタとして用いられるアイリス多指ロボットハンド２０を説明するための斜視図である。
図４は、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０を、図３とは別の角度から見た斜視図である。
図５（ａ）～（ｅ）は、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０の把持動作を説明するために、アイリス多指ロボットハンド２０をフィンガー部材の先端側から見たときの説明図である。
なお、図３及び図４において、アイリス多指ロボットハンド２０の内部構成を示すために、後述する第一保持部材２２が透明のものとして記述されている。

本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０は、把持中心軸Ｏの周囲に配置される複数の可動部材として、６つのフィンガー部材２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆを備えている。本実施形態１のフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆは、いずれも同一構成からなる。なお、異なる構成の可動部材を組み合わせて用いることも可能である。また、フィンガー部材の数は３つ以上で任意に設定することができるが、好ましくは５つ以上である。

本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０は、２枚の円盤状の保持部材２２，２３が所定の間隔をもって互いに対向するように設けられている。アイリス多指ロボットハンド２０は、２枚の保持部材２２，２３のうちの第一保持部材２２を介して、ロボットアーム１０の手先部１５に取り付けられる。

本実施形態１の第一保持部材２２上のモータ固定部２２ａには、図３及び図４に示すように、駆動源としての１つの駆動モータ２６が取り付けられている。駆動モータ２６は、正逆回転可能なもので、例えばサーボモータを利用することができる。駆動モータ２６は、把持中心軸Ｏが通る位置に配置されている。このように、比較的重量のある駆動モータ２６を把持中心軸Ｏが通る位置に配置することで、アイリス多指ロボットハンド２０の重心が把持中心軸Ｏの付近に位置し、重量バランスの偏りの少ない構成が実現される。

また、本実施形態１において、駆動モータ２６のモータ軸２６ａは、把持中心軸Ｏ上に位置するように配置されている。そのため、１つの駆動モータ２６からの駆動力を、把持中心軸Ｏの周囲に配置される６つのフィンガー部材２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆへ伝達するための駆動伝達機構は、モータ軸２６ａを中心とした点対称の構成とすることができ、部品点数の削減、部品の共通化、構成の簡素化などを実現しやすい。

第一保持部材２２上に配置された駆動モータ２６のモータ軸２６ａは、第一保持部材２２と第二保持部材２３とによって回転可能に軸支されている。このモータ軸２６ａには、第一保持部材２２と第二保持部材２３との間の部分に、駆動伝達機構を構成するモータギヤ２６ｂが固定されている。

また、第一保持部材２２と第二保持部材２３との間の空間には、このモータギヤ２６ｂと噛み合うように、駆動伝達機構を構成する３つのアイドラギヤ２５が配置されている。３つのアイドラギヤ２５は、モータ軸２６ａを中心とした点対称に配置され、各アイドラギヤ２５の軸２５ａは、第一保持部材２２と第二保持部材２３とによって回転可能に軸支されている。

また、第一保持部材２２と第二保持部材２３との間の空間には、各アイドラギヤ２５とそれぞれ２つずつ噛み合うように、駆動伝達機構を構成する６つの駆動ギヤ２４Ａ～２４Ｆが配置されている。６つの駆動ギヤ２４Ａ～２４Ｆも、モータ軸２６ａを中心とした点対称に配置され、各駆動ギヤ２４Ａ～２４Ｆの軸２４ａも、第一保持部材２２と第二保持部材２３とによって回転可能に軸支されている。

なお、本実施形態１では、駆動伝達機構がギヤを用いた構成であるが、これに限らず、例えばベルトを用いた構成などの他の構成であってもよい。
また、本実施形態１では、１つの駆動源からの駆動力で６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆを移動させる構成であるが、２つ以上の駆動源からの駆動力で６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆを移動させる構成であってもよい。

６つの駆動ギヤ２４Ａ～２４Ｆの各軸２４ａは、第二保持部材２３の外面に延出しており、その延出部分に６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆがそれぞれ取り付けられている。具体的には、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆは、把持中心軸Ｏに沿って長尺な把持部材２１ａと、把持部材２１ａの一端側を支持する支持部材である支持ブレード２１ｂとから構成されている。

支持ブレード２１ｂは、長尺な平板状部材であり、第二保持部材２３の外面に対して板面が平行になるように配置される。この支持ブレード２１ｂの一端部には、駆動ギヤ２４Ａ～２４Ｆの軸２４ａが固定され、その支持ブレード２１ｂの他端部には、把持部材２１ａが取り付けられている。これにより、駆動ギヤ２４Ａ～２４Ｆが回転駆動すると、支持ブレード２１ｂが当該一端部を中心に軸２４ａの回りを回転し、この回転に伴って、支持ブレード２１ｂの他端部に固定された把持部材２１ａが軸２４ａの回りを回転移動する。

各フィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａは、長尺な棒状部材であり、その長尺方向が把持中心軸Ｏに略平行となるように、支持ブレード２１ｂによって支持されている。本実施形態１の把持部材２１ａは、その側面部分が被把持物の外側面や内側面に対向する対向部となる。したがって、本実施形態１におけるフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの対向部（把持部材２１ａの側面部）は、把持中心軸Ｏに対して略平行で、かつ、把持中心軸に沿って長尺である。

図６は、本実施形態１におけるフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａの構成を示す説明図である。
本実施形態１の把持部材２１ａは、その長尺方向に延びる剛性の高い１又は２以上の芯材２１ｃと、その芯材の周囲を覆うように成形された弾性材２１ｄとから構成される。芯材２１ｃは、アルミニウムなどの金属製であるのが好ましく、支持ブレード２１ｂには把持部材２１ａの芯材２１ｃが接続、支持される。弾性材２１ｄは、例えばシリコーンゴムなどのゴム材によって形成されるが、その材料は適宜選定される。把持部材２１ａの弾性材２１ｄの弾性を調整する方法は、材料を調整するだけでなく、切り欠きや内部空間を設けるような方法を採用してもよい。

また、本実施形態１の把持部材２１ａの形状は、図５（ａ）～（ｅ）に示すように、底面が台形形状をなした四角柱形状であるが、その形状は適宜決定される。
特に、本実施形態１では、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆは、上述したように、各軸２４ａの回りをそれぞれ回転することで、把持中心軸Ｏに対して把持部材２１ａを近づけたり離れさせたりするように移動する。そのため、その移動中にお互いの把持部材２１ａが干渉（接触）することがないように、形状が決定されている。

また、本実施形態１の把持部材２１ａの形状は、図５（ｅ）に示すように、把持中心軸Ｏに最近接したときに各把持部材２１ａの側面（対向部）が互いに接触して隙間が生じないように、形状が決定されている。この隙間が生じるような構成であると、その隙間よりも小さな寸法の被把持物を把持することができない。これに対し、本実施形態１のように、把持中心軸Ｏに最近接した各把持部材２１ａの側面（対向部）が互いに接触して隙間が生じない構成であれば、図７に示すように、把持中心軸Ｏに直交する方向の寸法が小さな被把持物Ｔ１であっても把持することが可能となる。

次に、図５（ａ）～（ｅ）を用いて、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの動きを、より詳しく説明する。
本実施形態１において、駆動モータ２６が駆動すると、その駆動力がモータギヤ２６ｂ、アイドラギヤ２５、駆動ギヤ２４Ａ～２４Ｆを介して、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆに伝達される。これにより、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの各支持ブレード２１ｂが各駆動ギヤ２４Ａ～２４Ｆの軸２４ａの回りで回転し、各支持ブレード２１ｂの他端部に取り付けられた各把持部材２１ａが軸２４ａの回りで回転移動する。

本実施形態１では、駆動モータ２６が逆転方向に駆動することで、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの各把持部材２１ａが、軸２４ａの回りを、図５中時計回り方向へ回転移動する。その結果、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆは、図５（ａ）に示すように、各把持部材２１ａが把持中心軸Ｏから最も離れた地点に位置するまで移動する。

このように６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆが開いた状態において、駆動モータ２６が正転方向に駆動すると、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの各把持部材２１ａが、軸２４ａの回りを、図５中反時計回り方向へ回転移動する。その結果、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆは、図５（ｂ）～（ｅ）に示すように、各把持部材２１ａが把持中心軸Ｏに近づくように移動する。そして、最終的には、図５（ｅ）に示すように、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの各把持部材２１ａは、その把持部材２１ａの側面の一辺が把持中心軸Ｏ上で互いに接触する位置まで移動し、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆが完全に閉じた状態になる。

ロボットアーム１０により運搬ケース５０内の部品を把持する場合、例えば、図５（ａ）に示すように６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆが開いた状態のアイリス多指ロボットハンド２０を、ロボットアーム１０の各軸の回転を制御して、運搬ケース５０内の部品を把持できる位置まで移動させる。そして、駆動モータ２６を駆動して、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆを、その把持部材２１ａが把持中心軸Ｏに近づくように移動させる。このように移動させると、当該部品の側面に６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａの側面が当接し、当該部品が把持される。

ここで、例えば、図８に示すような被把持物Ｔ２、すなわち、外側面形状が把持中心軸Ｏの方向に向かって先細るような錐体形状を有する被把持物Ｔ２を把持する場合を考える。このような被把持物Ｔ２は、従来の把持装置（６つの可動ブレードの端面で把持中心軸付近に配置される被把持物の周囲を全方向から把持する構成）では、その可動ブレードの端面が被把持物Ｔ２の錐体形状をなす外側面に当接したとき、外側面上を摺動してしまう。そのため、被把持物Ｔ２の錐体形状の外側面が可動ブレードの端面を押し続けても、被把持物Ｔ２は把持中心軸Ｏの方向へ逃げてしまい、適切に把持できない。

これに対し、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０は、被把持物Ｔ２の外側面に対向する６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａの側面（対向部）が、把持中心軸Ｏに対して略平行で、かつ、把持中心軸Ｏに沿って長尺である。そのため、被把持物Ｔ２の外側面形状が図８に示すような錐体形状を有する形状であっても、各把持部材２１ａの側面（対向部）は錐体形状の最外周部（縁部）に真っ先に当接し、その最外周部（縁部）で摺動することなく、被把持物Ｔ２を適切に把持することができる。

また、例えば、図９に示すように高さの低い被把持物Ｔ３、すなわち、把持中心軸Ｏと平行な方向の長さが非常に短い被把持物Ｔ３を把持する場合を考える。このような被把持物Ｔ３は、従来の把持装置では、その可動ブレードを移動可能なように保持する保持部材が、可動ブレードの板面よりも把持中心軸の方向へ突出している。そのため、載置面上に載置された高さの低い被把持物Ｔ３を把持しようとすると、その保持部材が載置面に干渉してしまい、可動ブレードの端面（対向部）を被把持物Ｔ３の外側面に対向させることができず、把持することができない。

これに対し、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０は、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａの側面（対向部）が把持中心軸Ｏに沿って長尺である。このような長尺形状であることから、把持部材２１ａの長尺方向先端部分は、保持部材２２，２３を含む他の構成部材よりも、把持中心軸Ｏの方向へ突出するように構成される。よって、載置面上に載置された高さの低い被把持物Ｔ３を把持しようとするとき、他の構成部材が載置面に干渉するようなことはなく、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａの先端部分を被把持物Ｔ３の外側面に対向させることができ、当該被把持物Ｔ３を適切に把持することができる。

また、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０は、図５（ａ）に示すように、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆが、これらを保持する保持部材２２，２３よりも把持中心軸Ｏから離れた位置まで移動可能である。そのため、図１０に示すように、把持中心軸Ｏに直交する仮想面において保持部材２２，２３よりも大きな寸法をもつ被把持物Ｔ４を把持することが可能である。

また、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０において、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆは、お互いが把持中心軸Ｏの周方向に離間した状態で、把持中心軸Ｏに近づくように移動する。そのため、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆが把持中心軸Ｏに近づくにつれてお互いの離間距離が小さくなっていく。その結果、例えば、図１１（ａ）や図１１（ｂ）に示すように、各フィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａ間の隙間に、把持中心軸Ｏに直交する方向に長尺な被把持物Ｔ５を挟み込むようにして把持することも可能となる。特に、本実施形態１によれば、図１１（ｂ）に示すように、長尺な被把持物Ｔ５が把持中心軸Ｏから外れる位置に位置していても、これを２つのフィンガー部材２１Ｄ，２１Ｅの間に挟み込むようにして把持することができる。

また、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０は、上述したように、駆動モータ２６を逆転方向に駆動することで、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの各把持部材２１ａが把持中心軸Ｏから離れるように６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆを移動させることができる。これにより、例えば、図１２に示すように、被把持物Ｔ６に設けられた孔Ｔａの開口から、閉じた状態の６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａを挿入し、各把持部材２１ａが把持中心軸Ｏから離れるように６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆを移動させれば、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａの側面（対向部）を被把持物Ｔ６の孔Ｔａの内側面に当接させ、被把持物Ｔ６を保持（把持）することができる。

また、本実施形態１においては、上述したように、把持部材２１ａの側面部（対向部）が弾性材２１ｄによって形成されているため、把持部材２１ａの側面部（対向部）が弾性変形可能である。これにより、例えば、被把持物が壊れやすいものであっても、弾性変形により把持力を適度に分散させつつ、当該把持物を把持することができる。また、載置面上の被把持物を把持する場合、把持部材２１ａの先端部分が弾性材２１ｄで形成されていることで、載置面に衝突しても載置面や把持部材２１ａが破損しにくい。しかも、載置面に沿って把持部材２１ａの先端部分が弾性変形した状態で載置面上の被把持物を把持することができるので、例えば、図９に示したような載置面上の高さの低い被把持物Ｔ３を適切に把持することができる。

また、従来の把持装置では、可動部材が平板状の部材（可動ブレード）であり、その可動ブレードが、駆動伝達部材（ギヤやプーリ）と一緒に２つの支持部材で挟み込まれている。この場合、例えば、駆動速度の伝達比率（ギヤ比）などを変えるために駆動伝達部材の大きさ等を変更するとき、この変更に合わせて、可動ブレードや支持部材の大きさ等も変更する必要がある。

これに対し、本実施形態１においては、２つの支持部材である第一保持部材２２と第二保持部材２３との間には、駆動伝達部材としての駆動伝達機構だけが挟み込まれ、可動部材としてのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆが挟み込まれていない。このように第一保持部材２２及び第二保持部材２３の外側にフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆを保持する構成としたことで、駆動速度の伝達比率（ギヤ比）などを変えるために駆動伝達部材の大きさ等を変更する場合でも、この変更に合わせて、フィンガー部材２１Ａ～２１Ｆや保持部材２２，２３の大きさ等を変更しないで済む。

更に、従来の把持装置では、可動部材が平板状の部材（可動ブレード）であり、隣り合う可動ブレード間の隣接面（端面）同士を互いに摺動させて把持中心軸に向けて移動する構成である。この構成では、摺動による駆動負荷が大きく、動作速度を速くすることが難しいというデメリットがある。これに対し、本実施形態１では、このような摺動による駆動負荷が生じない構成であるため、動作速度を速くすることが容易であるというメリットがある。

一方で、本実施形態１では、長尺なフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆで被把持物を把持する構成であるため、フィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの撓み等により把持力が逃げやすく、平板状の部材（可動ブレード）の端面（対向部）で被把持物を把持する従来の把持装置よりも、把持力が弱くなりやすい。この点については、例えば、駆動伝達部材の伝達比率（ギヤ比等）を調整することで、所望の把持力を得ることが可能である。

以上、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０によれば、上述したように、従来の把持装置では不得手であった被把持物を含め、様々な形状や様々な寸法の被把持物を適切に把持することができる。

〔実施形態２〕
次に、本発明に係る把持装置を、被把持物を把持する把持装置を備えた飛行体の把持装置として適用した他の実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
本実施形態２は、飛行体としてのドローンに搭載される把持装置として、上述した実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０を採用したものである。したがって、アイリス多指ロボットハンド２０の説明は省略する。

図１３は、本実施形態２に係るドローン１００を示す模式図である。
本実施形態２のドローン１００は、公知のドローン本体１０１の下部に、上述した実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０を取り付けた構成となっている。本実施形態２のドローン１００によれば、例えば、飛行状態又は着地した状態において、ドローン本体１０１の下方に存在する搬送対象物（被把持物）をアイリス多指ロボットハンド２０の６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆの把持部材２１ａで把持することができる。そして、搬送対象物を把持した状態でドローン１００が飛行することで、搬送対象物を搬送先まで搬送することができる。

本実施形態２のドローン１００に用いられているアイリス多指ロボットハンド２０は、上述した実施形態１で説明したとおり、これまでの把持装置では適切に把持することが困難であった様々な被把持物を把持することが可能となる。よって、本実施形態２によれば、搬送対象物の制限が少なく、汎用性の高い搬送用ドローンを実現することができる。

また、本実施形態２のドローン１００に用いられるアイリス多指ロボットハンド２０は、構造が単純で、１つの駆動源（アクチュエータ）で駆動できるので軽量である。そのため、軽量であることが重要なドローン１００のロボットハンドとして好適に利用することができる。特に、本実施形態１のアイリス多指ロボットハンド２０は、上述したように重量バランスに偏りが少ないことから、ドローン１００の機体の水平方向中央位置に搭載可能であり、被把持物の把持時における重心変化の影響を受けにくいという効果もある。

更に、本実施形態２のドローン１００において、アイリス多指ロボットハンド２０の６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆが開いた状態とすることで、６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆをドローン１００の着陸脚として機能させることができる。この場合、アイリス多指ロボットハンド２０の６つのフィンガー部材２１Ａ～２１Ｆを閉じることにより、ドローン１００を着陸状態にしたまま、被把持物を把持することも可能である。

１ ：部品組立システム
１０ ：ロボットアーム
１１ ：土台部
１２ ：昇降部
１３ ：第一腕部
１４ ：第二腕部
１５ ：手先部
２０ ：アイリス多指ロボットハンド
２１Ａ～２１Ｆ：フィンガー部材
２１ａ ：把持部材
２１ｂ ：支持ブレード
２１ｃ ：芯材
２１ｄ ：弾性材
２２ ：第一保持部材
２３ ：第二保持部材
２４Ａ～２４Ｆ：駆動ギヤ
２５ ：アイドラギヤ
２６ ：駆動モータ
２６ａ ：モータ軸
２６ｂ ：モータギヤ
４５ ：搬送コンベア
５０ ：運搬ケース
１００ ：ドローン
１０１ ：ドローン本体
Ｏ ：把持中心軸
Ｔ１～Ｔ６：被把持物

Claims (13)

1. 把持中心軸の周囲に配置される３以上の可動部材のそれぞれが駆動源の駆動力により該把持中心軸に向けて近づくように移動することで、該３以上の可動部材により被把持物の外側面を把持する把持装置であって、
   前記被把持物の外側面に対向する前記可動部材の対向部は、前記把持中心軸に対して略平行で、かつ、該把持中心軸の方向に突出するように構成されており、
   前記３以上の可動部材は、前記把持中心軸に最近接するときに各可動部材の対向部が互いに接触して隙間が生じない形状となっていることを特徴とする把持装置。
2. 請求項１に記載の把持装置において、
   前記３以上の可動部材は、前記把持中心軸から離れるように移動することで、該３以上の可動部材により被把持物の内側面を把持することを特徴とする把持装置。
3. 請求項１又は２に記載の把持装置であって、
   前記３以上の可動部材は、前記対向部の把持中心軸方向先端側部分が該可動部材の最先端に位置する形状となっていることを特徴とする把持装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の把持装置において、
   前記３以上の可動部材は、お互いが前記把持中心軸の周方向に離間した状態で前記移動をすることを特徴とする把持装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の把持装置において、
   前記３以上の可動部材を前記移動が可能なように保持する保持部材を有し、
   前記３以上の可動部材は、前記保持部材よりも前記把持中心軸から離れた位置まで移動可能であることを特徴とする把持装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の把持装置において、
   前記対向部は、弾性材によって構成されていることを特徴とする把持装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の把持装置において、
   前記３以上の可動部材は、１つの前記駆動源の駆動力によって移動することを特徴とする把持装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の把持装置において、
   前記駆動源は、前記把持中心軸が通る位置に配置されることを特徴とする把持装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の把持装置において、
   前記３以上の可動部材は、前記把持中心軸に略平行となるように該把持中心軸の周囲に配置される各回転軸の回りをそれぞれ回転することにより前記移動をすることを特徴とする把持装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の把持装置において、
    前記可動部材は、前記把持中心軸の方向に突出するように構成された把持部材と、該把持部材の一端側を支持する支持部材とを備え、前記駆動源の駆動力によって前記支持部材を移動させることにより前記把持部材が前記移動をすることを特徴とする把持装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の把持装置において、
    前記３以上の可動部材に前記駆動源からの駆動力を伝達する駆動伝達部材を前記把持中心軸の軸方向から挟み込んで支持する２つの支持部材を有し、
    前記２つの支持部材のうちの一方は、前記駆動伝達部材を支持する側とは反対側で、前記３以上の可動部材を前記移動が可能なように保持する保持部材であることを特徴とする把持装置。
12. 被把持物を把持する把持装置を備えたロボットアームであって、
    前記把持装置として、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の把持装置を用いたことを特徴とするロボットアーム。
13. 被把持物を把持する把持装置を備えた飛行体であって、
    前記把持装置として、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の把持装置を用いたことを特徴とする飛行体。

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