JPH02279291A

JPH02279291A - ３指ハンド装置における作動方法

Info

Publication number: JPH02279291A
Application number: JP1097474A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yoshinada; 裕吉灘; Taku Yamazaki; 卓山崎
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1990-11-15
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH06104310B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ロボット、マニピュレータ等の７”１ンド部
に用いる３指ハンド装置及びその作動方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来の上記３指ハンド装置は第８図に示すようになって
いて、手掌部ｄの周囲に３本の指、すなわち、第１、第
２、第３の指ａ、ｂ、Ｃを取付けた構成となっている。

そしてこの６指ａ１ｂ、ｅはそれぞれ第１、第２の関節
ａｌ、ａ２゜ｂｌ、ｂ２．Ｃ１＋　　ｃ２を有し、かつ
それぞれは屈曲２自由度構成となっており、この３本の
指ａ、ｂ、ｅが共動して把持作動を行なうようになって
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来の３指ハンド装置にあっては、６指ａ、ｂ
Ｓｃの屈曲方向は１方向に固定されているので、６指ａ
　、ｂ　Ｓｃを対向方向に屈曲しての把持作動時にワー
クの形状によっては安定して把持することができないこ
とがあり、また３本の指ａ、ｂ、ｃの手掌部ｄにおける
配置が常時３本の指が共動して把持作動してワークを把
持するようになっているため、２本の指だけを共動させ
てのつまみ作動を行なうことができなかった。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、手掌部
に対して３本の指が、１本の指と２本の指とを対向する
対向配置と、３本の指が互いに放射状に対向する放射配
置との両装置に変換できることにより、例えば柱状のワ
ークを横向きと縦向きの両姿勢で選択的に、かつそれぞ
れの姿勢で安定した状態で把持することができ、また２
本の指によるつまみ作動を行なうことができるようにし
た３指ハンド装置及びその作動方法を提供することを目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る３指ハンド装
置は、同一方向に屈曲可能にした第１、第２等複数の屈
曲関節を有する第１、第２、第３の指を手掌部の周囲に
取付けてなる３指ハンド装置において、上記３本の指の
うちの２本の指の第１の屈曲関節の基部側に、第２、第
３の指を手掌部に対して旋回する旋回関節を設け、上記
各関節のそれぞれに作動用のアクチュエータを連結した
構成となっている。

また上記構成において、両旋回関節を作動させて２本の
指を対向させ、この２本の指でつまみ作動を行なうとき
に他の指を上記つまみ作動の邪魔にならない姿勢に固定
すると共に、つまみ作動する２本の指の先端部をつまみ
作動可能な姿勢に固定し、この２本の指の第１の屈曲関
節のみでつまみ動作を行なうようにしている。

〔作　用〕

３本の指の各関節は作動用のアクチュエータにて屈曲さ
れ、これにより３本の指が共動して把持作動がなされる
。このとき、２本の指のそれぞれに設けた旋回関節を旋
回駆動することにより、この２本の指が他の１本の指に
対向する状態に配置される対向配置の姿勢と、３本の指
が放射状に配置される放射配置の姿勢と、２本の指が互
いに対向するつまみ配置の姿勢に変化される。そして上
記対向配置の状態で各屈曲関節を作動用のアクチュエー
タにて作動することによりワークが横向き状で把持され
、また放射配置の状態ではワークが縦向き状で把持され
る。

さらにつまみ配置の状態では、対向した２本の指により
つまみ把持が行なわれる。このとき、他の指は上記つま
み作動の邪魔にならない姿勢に固定すると共に、つまみ
作動する２本の指の先端部をつまみ作動可能な姿勢に固
定し、２本の指の第１の屈曲関節のみでつまみ動作を行
なう。

〔実　施　例〕

本発明の第１の実施例を第１図から第４図に基づいて説
明する。

図中１．２．３はそれぞれ第１、第２、第３の指であり
、これらは手掌部４の周囲に取付けられている。そして
６指１，２．３は屈曲関節ｌａ、ｌｂ、２ａ、２ｂ、３
ａ、３ｂを有している。そしてこのうち、第１の指１の
第１の屈曲関節１ａが手掌部４に取付けられており、ま
た第２、第３の指２，３のそれぞれの第１の屈曲関節２
ａ、３ａは、第２、第３の指２，３をそれぞれ手掌部４
に対して旋回する旋回関節２ｃ、３ｃを介して手掌部４
に取付けられている。

これにより第１の指１は第１、第２の屈曲関節ｌａ、ｌ
ｂによる屈曲２自由度となり、また第２、第３の指２，
３はそれぞれ第１、第２の屈曲関節２ａ、２ｂ、３ａ、
３ｂの屈曲２自由度と旋回関節２ｃ、３ｃによる旋回自
由度の３自由度となる。

上記のようになる３指ハンド装置において、各種形状の
ワークを把持しようとする場合の６指１，２．３の作用
は第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようになり、ま
た上記各作用における第２、第３の指２．３の配置及び
第１、第２、第３の６指１，２．３の屈曲方向は第３図
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようになる。

第２図（Ａ）及び第３図（Ａ）は円柱状のワーク５を横
向きに把持する場合であり、第２、第３の指２．３の旋
回関節２ｃ、３ｃを、両指２．３が互いに近づく方向に
作動して第２、第３の指２，３が第１の指１と対向する
ように配置する。これにより６指１，２．３は対向配置
となり、この状態で各関節を内側へ屈曲することにより
、第２図（Ａ）に示すようにワーク５が横向きに把持さ
れる。

第２図（Ｂ）及び第３図（Ｂ）は円柱状のワーク５を縦
向きに把持する場合であり、第２、第゛うの指２，３の
旋回関節２ｃ、３ｃを中立に戻して各屈曲関節の屈曲方
向が手掌部４上で交わる方向となるように配置する。こ
れにより６指１．．，２．３は放射配置となり、この状
態で６指１，２．３の各屈曲関節を内側へ屈曲すること
により、第２図（Ｂ）に示すようにワーク５が縦向きに
把持される。

第２図（Ｃ）及び第３図（Ｃ）は２本の指によりつまみ
把持する場合であり、第２、第′うの指２．３の旋回関
節２ｃ、３ｅを、上記対向配置とは逆方向に作動して両
指２．３がｘ７．いに遠くなる方向に旋回して第２、第
３の指２．′３が互いに対向するように配置する。これ
により両指２．３はつまみ配置となり、この状態で第２
、第３の指２．３の第１の関節２ａ、１うａをＬｉいに
近ずく方向に屈曲すると共に、それぞれの第２関節２ｂ
、３ｂを少し遠ざかる方向に屈曲することにより、第２
図（Ｃ）に示すようにこの第２の関節２ｂ、３ｂより先
の部分で針金状のワーク５′がつまみ把持される。この
とき、第１の指１はつまみ把持の邪魔にならないよう外
側へ屈曲させておく。

第４図は上記構成の６指１，２．３の具体的な構成を示
すものである。

６指１．２．３の各第１の屈曲関節１ａ、２ａ。

３ａはそれぞれの基端側に設けた１対づつの第１関節用
の収縮アクチュエータ６　ａ　、　　６　ｂ、　７ａ７
ｂ、８ａ、８ｂの選択的な収縮により屈曲作動するよう
になっている。また６指１．２．３の各第２の関節１ｂ
、２ｂ、３ｂはそれぞれの両側に対向する２対づつの第
２関節用の収縮アクチュエータ９ａ、９ｂ、９ａ’　　
　９ｂ’１．０ａ、１．Ｏｂ、１０ａ’　、１．、Ｏｂ
’　、１１　ａ。

１　ｌｂ、ｉ　ｉａ’　、ｌｌｂ’の選択的な収縮によ
り屈曲作動するようになっている。さらに上記第２、第
３の指２．３の第１の屈曲関節２ａ。

３ａの基端側に設けられた旋回関節２ｃ　　３ｅはそれ
ぞれ１対の旋回関節用の収縮アクチュエータ１．２ａ、
１２ｂ、１．３ａ、１３ｂの選択的な収縮により旋回作
動するようになっている。

上記各収縮アクチュエータはマッキベン筋等のゴムチュ
ーブ型人工筋が用いられ、これは、。

流体圧の供給を受けて内圧が高くなると直径方向に膨大
してその軸方向に収縮し、また内圧が低くなると直径方
向が縮小してその軸方向に伸長する構成となっており、
これを複数本拮抗させて用い、その一方を収縮し、他方
を伸長することにより関節が屈曲あるいは旋回するよう
になっている。

すなわち、例えば第４図における第１の指１において、
第１関節用の一対の収縮アクチュエータ６ａ、６ｂの一
方を収縮（あるいは伸長）し、他方を伸長（あるいは収
縮）することにより第１の屈曲関節１ａが屈曲作動され
、また第２の関節１ｂにあっては対向する一方の収縮ア
クチュエータ９ａ、９ａ’を収縮（あるいは伸長）し、
他の収縮アクチュエータ９ｂ、９ｂ’を伸長（あるいは
収縮）することにより第２の関＠１ｂが屈曲作動される
ようになっている。

上記各収縮アクチュエータのうち、第１の指１の第１関
節用の収縮アクチュエータ６ａ、８ｂは第１の圧力制御
弁１４を介して流体圧源１５に接続されている。

また第２、第３の指２．３の各第１関節用の収縮アクチ
ュエータ７ａ、７ｂ及び８ａ、８ｂは第２の圧力制御弁
１６を介して流体圧源１５に接続されている。

さらに、第１、第２、第３の指１．２．３の各第２関節
用の収縮アクチュエータ９ａ、９ｂ。

・・・ｌｌａ’、ｌｌｂ’　はそれぞれ第３の圧力制御
弁１７を介して流体圧源１５に接続されている。

そ毛でさらに、第２、第３の指２，３の旋回関節用の収
縮アクチュエータ１２ａ、１２ｂ。

ｉ３ａ、１．３ｂは旋回用の圧力制御弁１８を介して流
体圧源１５に接続されている。

上記構成における作用を以下に説明する。

（１）にぎりモード（ａ）対向配置まず旋回用の圧力制御弁１８により第２、第３の指２．
３の旋回関節２ｃ、３ｃのそれぞれの一対の一方の収縮
アクチュエータを収縮し、他方を伸長して、第３図（Ａ
）に示すように第２、第３の指２，３が第１の指１に対
向する配置にする。

ついで第１、第２、第３の圧力制御弁１４゜１．６，１
．７により各関節用の収縮アクチュエータを収縮するこ
とにより、６指１，２．３の各関節は第３図（Ａ　）″
で矢印で示す方向に屈曲して第２図（Ａ）に示すように
ワーク５が横向きににぎり把持される。

上記第１、第２、第３の圧力制御弁１．４．１８゜１７
を逆方向に制御することにより６指１，２゜３は開放作
動される。

（ｂ）放射配置まず第４の圧力制御弁１８により第３図（Ｂ）に示すよ
うに、第２、第３の指２．３がそれぞれ手掌部４の中央
へ向いて６指１．２．３が放射状に向くように配置する
。

ついで、第１、第２、第３の圧力制御弁１４゜１６．１
７により各関節用の収縮アクチュエータを収縮すること
により、６指１，２．３の各関節は第３図（Ｂ）で矢印
で示す方向に屈曲して第２図（Ｂ）に示すようにワーク
５が縦向きににぎり把持される。

上記第１、第２、第３の圧力制御弁１４．１Ｂ。

１７を逆方向に制御することにより６指１，２３は開放
作動される。

（２）つまみモードまず旋回用の圧力制御弁１８により第２、第３の指２．
３の旋回関節２ｃ、３ｃのそれぞれの一対の収縮アクチ
ュエータを上記「対向配置」とは逆方向に操作して第３
図（Ｃ）に示すように第２、第３の指２，３が互いに対
向する配置にする。

ついで第１の圧力制御弁１４により第１の指の第１の屈
曲関節１ａを外側へ屈曲操作して第１の指１が第２、第
３の指２．３のつまみ作動の邪魔にならないようにする
。またこれと同時に第２の圧力制御弁１６により第１、
第２、第３の指１．２．３の各第２の屈曲関節１ｂ２２
ｂ、３ｂを外側へ屈曲して第１の指１が第２、第３の指
２，３のつまみ動作の邪魔にならないようにし、さらに
第２、第３の指２，３の先端部がつまみに適した位置に
なるようにこれらの第２の屈曲関節２ｂ、３ｂ用の収縮
アクチュエータへ圧力流体を供給する。

その後、第３の圧力制御弁１７により第２、第３の指２
．３の第１の屈曲関節２ａ、３ａを第３図（Ｃ）で矢印
で示す方向に屈曲することにより、第２図（Ｃ）に示す
ように第２、第３の指２．３の先端部にて針金状のワー
ク５′がつまみ把持される。

上記実施例では第１の指１の第１の屈曲関節１ａと、第
２、第３の指２，３の第１の屈曲関節２ａ、３８％第１
、第２、第３の指１，２゜３の各第２の屈曲関節１ｂ、
２ｂ、３ｂのそれぞれを屈曲操作するために第１、第２
、第３の３個の圧力制御弁１４．１６．１７を用いた例
を示したが、第２、第３の指の旋回関節に連動するよう
ロータリ切換弁を設け、上記３個の圧力制御弁を１個に
しても良い。

以下にその実施例を第５図、第６図（Ａ）、（Ｂ）、（
Ｃ）に基づいて説明する。なおこの実施例の説明におい
て、上記第１の実施例で示したものと同一部材は同一符
号を付して説明を省略する。

第２、第３の指２．３の旋回関節２ｃ、３ｃの旋同部に
ロータリ切換弁２０ａ、２０ｂが同軸上に取付けである
。この両ロータリ切換弁２０ａ、２０ｂはそれぞれ対向
配置位置ａと、放射配置位置すと、つまみ配置位置Ｃの
３位置を有している。なお、両ロータリ切換弁２０ａ。

２Ｏｂにおいて、対向配置位置ａと放射配置位置すとは
同一であるからこれを同一位置にしてもよい。

第１．２．３の指１．２．３の第１の関節用の一対の収
縮アクチュエータのうちの一方の収縮アクチュエータ６
ａ、７ｂ、８ｂと、第１、第２、第３の指１．２．３の
第２の関節用の収縮アクチュエータの一方の対の収縮ア
クチュエータ９ａ、、９ａ’　、、１．Ｏｂ、１０ｂ’
　、ｌｌｂ。

１１ｂ′が第４の圧力制御弁２１のボー１＝Ｂに接続さ
れており、また第１の指１の第１の関節用の他方の収縮
アクチュエータ６ｂと名指の第２の関節の他の収縮アク
チュエータ９ｂ、９ｂ１ｏａ、１０ａ’　、ｌｌａ、ｌ
ｌａ’が一方のロータリ切換弁２０ｂを介して上記第４
の圧力制御弁２１のボートＡに接続さ４′ｉていると共
に、他方のロータリ切換弁２０ａを介し、てドレンに接
続されている。さらに第３の指３の第１の関節の一方の
収縮アクチュエータ８ａは第４の圧力制御弁２１のボー
トＡに接続されている。第４の圧力制御弁２１はボート
Ａ、Ｂ間の差圧を一連続的に制御するようになっている
。

第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１、第２、第３の指
１．２．３を支持する手掌部４の断面部を用いてロータ
リ切換弁２０ａ、２０ｂの切換方向及び名指１．，２．
３の屈曲方向を矢印で示すもので、以ｔ″この各図及び
第５図を用いてこの実施例の作用を説明する。

（＋）にぎりモード＜ａ）対向配置［第６図（Ａ）］まず旋回用の圧力制御弁１８により第２、第３の指２，
３の旋回関節２ｃ、３ｅのそれぞれの一対の一方の収縮
アクチュエータを収縮し７、他方を伸長して第２、第３
の指２．３が第１の指１に対向する配置にする。

この状態で両ロータリ切換弁２Ｏａ、２Ｏｂのうち、第
２の指２のロータリ切換弁２０ａはドレンが閉じられ、
第３の指３のロータリ切換弁２０ｂは連通状態になるか
ら、第４の圧力制御弁２１により、第１、第２、第３の
指１，２゜３は第６図（Ａ）の矢印で示す方向に屈曲し
、て第２図（Ａ）に示すような横方向ににぎり作動する
。

（ｂ）放射配置〔第６図（Ｂ）〕まず旋回用の圧力制御弁１８により第６図（Ｂ）に示す
ように第２、第３の指２、［３がそれぞれ手掌部４′の
中央へ向いて名指１，２３が放射状に向くように配置す
る。

この状態での両ロータリ切換弁２Ｏａ、２０ｂは上記対
向配置と同様になるから、第４の圧力制御弁２１により
、第１、第２、第３の指１２．３は第６図（Ｂ）の矢印
で示す方向に屈曲し′Ｃ第２図（Ｂ）に示すような縦方
向ににぎり作動する。

（２）つまみモード〔第６図（Ｃ〕〕まず旋回用の圧力制御弁１８により第２、第３の指２．
３の旋回関節２ｃ、３ｅのそれぞれの一対の収縮アクチ
ュエータを上記「対向位置」とは逆方向に操作して第６
図（Ｃ）に示すように第２、第３の指２，３ががいに対
向する配置にする。

この状態でロータリ切換弁２０ａ、２０ｂはそれぞれ上
記「対向配置」の場合と逆になり、第４の圧力制御弁２
］からの圧力流体は第３の指うのロークリ切換弁２０ｂ
を経て第２の指２のロータリ切換弁２０ａからドレンさ
れる状態となる。

この状態で第４の圧力制御弁２１により、第２、第３の
指１．２が第６図（Ｃ）の矢印で示す方向に屈曲して第
２図（Ｃ）に示すようなつまみ把持作動を行なう。

なお、このとき第１の指１の第１、第２の屈曲関節１ａ
、ｌｂ及び第２、第３の指２，３の第２の屈曲関節２ｂ
、３ｂは外側方向へ１ｒ１１曲されて名指１．２．３は
第２図（Ｃ）に示すようになる。

上記第２の実施例では第２、第３の指２，３のそれぞれ
にロータリ切換弁２０ａ、２０ｂを設けた例を示したが
、これは第７図に示すように旋回する指の一方にだけロ
ータリ切換弁２０′を設けるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、手掌部４に対して３本の指１．２．３
が、１本の指１と２本の指２．３とを対向する対向配置
と、３本の指１．２．３が互いに放射状に対向する放射
配置との両装置に変換でき、これにより、例えば柱状の
ワークを横向きと縦向きの両姿勢で選択的に、かつそれ
ぞれの姿勢で安定した状態で把持することができる。ま
た２本の指２．３によるつまみ作用を行なうことができ
、多様な把持作動を行なうことができる。

また、つまみ把持作動時には、このつまみ把持作動に加
わらない指が邪魔になることがなくなり、つまみ把持作
動を円滑に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的な構成説明図、第２図から第４
図は本発明の第１の実施例を、第５図、第６図は本発明
の第２の実施例を示すもので、第２図（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）は６指の作動説明図、第３図（Ａ）、（Ｂ）、（
Ｃ）は６指の配置及び屈曲方向を示す作動説明図、第４
図、第５図は６指を作動する収縮用アクチュエータの回
路図、第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はロータリ切換弁
の切換方向等を示す作動説明図、第７図はさらに他の実
施例を示す回路図、第８図は従来例の原理的な構成説明
図である。１．２．３は指、ｌａ、ｌｂ、２ａ、２ｂ。３ａ、３ｂは屈曲関節、２ｃ、３ｃは旋回関節、４は手
掌部、５，５′はワーク、６ａ、６ｂ。７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ、９ａ’９ｂ’　
、１０ａ、１０ｂ、１０ａ’　　　１０ｂ’１１ａ、ｌ
ｌｂ、ｌｌａ’　、ｌｌｂ’　、１２ａ。１２ｂ、１３ａ、１３ｂは収縮アクチュエータ、１４．
１６．１７，１８．２１は圧力制御弁、１５は流体圧力
源、２２ａ、２２ｂはロータリ切換弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）同一方向に屈曲可能にした第１、第２等複数の屈
曲関節を有する第１、第２、第３の指１２、３を手掌部
４の周囲に取付けてなる３指ハンド装置において、上記
３本の指のうちの２本の指の第１の屈曲関節２ａ、３ａ
の基部側に、第２、第３の指２、３を手掌部４に対して
旋回する旋回関節２ｃ、３ｃを設け、上記各関節のそれ
ぞれに作動用のアクチュエータを連結してなることを特
徴とする３指ハンド装置。
（２）両旋回関節２ｃ、３ｃを作動させて２本の指を対
向させ、この２本の指でつまみ作動を行なうときに、他
の指を上記つまみ作動の邪魔にならない姿勢に固定する
と共に、つまみ作動する２本の指の先端部をつまみ作動
可能な姿勢に固定し、この２本の指の第１の屈曲関節の
みでつまみ動作を行なうようにしたことを特徴とする請
求項１記載の３指ハンド装置における作動方法。