JPH05301191A

JPH05301191A - 多関節ロボットハンド

Info

Publication number: JPH05301191A
Application number: JP5357192A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawakami; 日出生河上
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量化及び構成の簡略化が可能な多関節ロボ
ットハンドを提供する。【構成】基台１に対し、複数の指杆71、72…、75が互
いに関節21、22…、25を介して直列に連結され、各関節
には、各指杆の基端部に固定したシャフト６に対し、プ
ーリ61が回転自由に嵌まっている。又、各シャフト６と
プーリ61の間には、シャフト６の回転駆動負荷が所定ト
ルク以下のときは係合し、所定トルクを上回るときは離
脱するクラッチ機構５を介在せしめる。各関節のプーリ
61は互いにベルト64によって連結されると共に、基台１
に最も近い第１関節21のプーリ61に駆動モータ４が連繋
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の輪郭を有する物
体を把持、或いは挟持するためのロボットハンドに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】斯種ロボットハンドとして、複数の指杆
が互いに関節を介して直列に連結された多関節ロボット
ハンドが知られている。例えば図３の如く不規則な凹凸
が表面に存在する物体(８)を確実に挟持するには、挟持
すべき物体の輪郭に応じて各関節の回転角度を調節し、
図３(ｃ)の如く、各指杆を物体の表面に沿わせる必要が
ある。

【０００３】このため、従来の多関節ロボットハンドに
おいては、例えば各関節毎に制御モータ等の駆動源を配
備すると共に、各指杆には、物体との接触を感知するた
めのセンサーを設け、該センサーからの信号に基づいて
各駆動源を制御していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の如く
各関節毎に駆動源を設けることによって、ロボットハン
ド自体の重量が増大するばかりでなく、各駆動源を物体
の輪郭に応じて独立に制御するための制御機構や回路構
成が複雑となる問題があった。

【０００５】本発明の目的は、軽量化及び構成の簡略化
が可能な多関節ロボットハンドを提供することである。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る多関節ロボッ
トハンドは、基台に対し、複数の指杆が互いに関節を介
して直列に連結され、各関節には、ハンド先端側の指杆
の基端部に、該指杆の回転軸を中心として回転自由な回
転体が配備されている。又、該指杆の基端部と回転体の
間には、該指杆の回転駆動負荷が所定トルク以下のとき
は係合し、所定トルクを上回るときは離脱するクラッチ
機構を介在せしめる。各関節の回転体は互いに動力伝達
手段によって連結されると共に、基台に最も近い関節の
回転体に回転駆動源が連繋している

【０００７】

【作用】回転駆動源の回転トルクは、基台に最も近い関
節の回転体からハンド最先端の関節の回転体へ順次伝達
される。ロボットハンドが物体に接触するまでの無負荷
状態では、各関節のクラッチ機構は係合状態にあって、
基台に最も近い関節(第１関節)の回転体が回転駆動され
ることによって、該関節より先端側の各指杆は一体とな
って回転する(図３(ａ)参照)。

【０００８】ロボットハンドの一部、例えば第１関節に
連結された第１指杆が物体に接触すると、第１関節の回
転体に対する駆動負荷が増大して、該関節のクラッチ機
構が離脱し、次は第２関節の回転体の回転によって第２
指杆が物体表面へ向かって駆動される(図３(ｂ)参照)。

【０００９】この結果、第２指杆は物体表面に接触し、
第２関節の回転体に対する駆動負荷が増大して、該関節
のクラッチ機構が離脱し、次は第３関節の回転体の回転
によって第３指杆が物体表面へ向かって駆動される。以
後、同様にして先端側の指杆が順次駆動されて、最終的
に全ての指杆が物体表面に接触することになる(図３
(ｃ)参照)。

【００１０】

【発明の効果】本発明に係る多関節ロボットハンドによ
れば、基台に１つの回転駆動源を設けるだけで全ての指
杆を物体表面の凹凸に応じた回転角度ずつ回転させ、物
体表面に沿わせることが可能である。従って、全ての関
節に動力源を配置していた従来装置に比べて大幅な軽量
化が可能である。又、各関節に設けたクラッチ機構によ
り、各関節の回転角度が物体の凹凸に応じて自動的に可
変設定されるから、従来の如き複数のセンサーに基づく
複雑な制御は不要となり、構成の簡略化が図られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面に沿っ
て詳述する。本実施例は、図３(ａ)(ｂ)(ｃ)の如く基台
(１)上に２本のロボットハンド(２)(３)を突設し、両ロ
ボットハンドによって物体(８)を両側から挟持するもの
である。

【００１２】各ロボットハンド(２)(３)は、基台(１)に
固定された支持指杆(７)に対し、第１乃至第５指杆(71)
(72)(73)(74)(75)を夫々第１乃至第５関節(31)(32)(33)
(34)(35)により屈曲可能に連結している。

【００１３】図１は各ロボットハンド(２)(３)の具体的
な構成例を示している。支持指杆(７)の先端部には軸受
(65)を介して第１指杆(71)が回転自由に軸支され、更に
第１指杆(71)の先端部には軸受(65)を介して第２指杆(7
2)が回転自由に軸支され、最先端の第５指杆(75)まで同
様な軸支、連結構造を具えている。

【００１４】各関節(21)(22)…(25)には、各指杆の基端
部に固定されたシャフト(６)に対して、左右一対のプー
リ溝(62)(63)を有するプーリ(61)が回転自由に嵌まって
おり、シャフト(６)とプーリ(61)の間に摩擦クラッチ機
構(５)が介在している。

【００１５】基台(１)には駆動モータ(４)が配備され、
該モータ軸にプーリ(41)を取り付けている。そして、該
プーリ(41)がベルト(64)を介して第１関節(21)のプーリ
(61)と連結されている。更に、該プーリ(61)はベルト(6
4)を介して第２関節(22)のプーリ(61)へ連結され、最先
端の第５関節(25)まで同様な動力伝達機構が設けられて
いる。これによって、駆動モータ(４)の動力は最終的に
第５関節(25)のプーリ(61)まで伝達されることになる。

【００１６】各関節に配備された摩擦クラッチ機構(５)
は、伝達トルクが所定値以下であれば摩擦面が係合して
動力を伝達し、所定値を上回れば摩擦面が滑って動力伝
達を中断する周知の構成を有するものである。

【００１７】図２はクラッチ機構(５)の具体例を示し、
前記シャフト(６)に対して筒体(53)が回転自由に支持さ
れ、該筒体(53)の内部に、シャフト(６)の外周面と噛合
して一体回転する第１摩擦板(51)と、筒体(53)の内周面
と噛合して一体回転する第２摩擦板(52)を交互に配置し
ており、これら複数の摩擦板(51)(52)は、圧力板(56)を
介して波板バネ(55)によって互いに圧接されている。
又、シャフト(６)には予圧調整リング(54)が嵌まってお
り、波板バネ(55)の端部を圧力板(56)側へ押圧してい
る。

【００１８】筒体(53)の外周面には前記一対のプーリ溝
(62)(63)を有するプーリ(61)が一体に取り付けられてい
る。

【００１９】従って、プーリ(61)に対して前記駆動モー
タ(４)の回転が伝達されると、筒体(53)が一体に回転
し、第１摩擦板(51)を回転させる。このとき、シャフト
(６)の回転駆動負荷が所定値以下であれば、第１摩擦板
(51)と第２摩擦板(52)の摩擦係合によって、第１摩擦板
(51)の回転が第２摩擦板(52)を介してシャフト(６)へ伝
達される。

【００２０】一方、シャフト(６)の回転駆動負荷が所定
値を上回ると、第１摩擦板(51)と第２摩擦板(52)の間に
スリップが生じて、シャフト(６)は回転しない。尚、ク
ラッチ機構(５)の係脱の境界となる前記所定値(スリッ
プトルク)は予圧調整リング(54)の軸方向の固定位置に
よって調節出来る。

【００２１】図３(ａ)(ｂ)(ｃ)の如く両ロボットハンド
(２)(３)によって物体(８)を挟持する過程で、前記モー
タの回転トルクは、第１関節(21)から第５関節(25)へ向
かって順次伝達される。

【００２２】図３(ａ)の如くロボットハンド(２)(３)が
物体(８)に接触するまでの無負荷状態では、各関節のク
ラッチ機構は係合状態にあって、第１関節(21)を中心と
して第１指杆(71)が内側へ回転駆動されることにより、
第２乃至第５指杆(72)(73)(74)(75)は一体となって回転
する。

【００２３】その後、ロボットハンドの一部、例えば図
３(ｂ)の如く第１指杆(71)が物体(８)に接触すると、そ
の時点で第１指杆(71)に対する回転駆動負荷が増大し、
第１関節(31)のクラッチ機構は滑って、第１指杆(71)の
回転は停止する。

【００２４】次に、第２関節(22)の回転によって第２指
杆(72)が内側へ回転駆動され、この結果、第２指杆(72)
が物体(８)に接触することになる。

【００２５】以後、同様にして、順次先端側の指杆が内
側へ回転駆動されて、最終的には、図３(ｃ)の如く全て
の指杆(71)(72)(73)(74)(75)が物体(８)の凹凸に応じて
屈曲し、これらの指杆は夫々、各関節のクラッチ機構に
設定したスリップトルクに応じた力で物体(８)に圧接さ
れる。

【００２６】この結果、物体(８)は、両ロボットハンド
(２)(３)によって両側から安定した状態で挟持されるの
である。尚、物体(８)の挟持を解放する際はモータを逆
回転させればよい。

【００２７】上記ロボットハンドによれば、各関節のク
ラッチ機構のスリップトルクを適宜調節することによ
り、重量や形状の異なる種々の物体を確実に支持するこ
とが可能である。又、各ロボットハンドの基端部に１つ
のモータを装備するだけで、全ての指杆を物体の輪郭に
応じた角度まで回転駆動出来、従来の如く各関節に独立
の制御モータを設ける必要はない。

【００２８】従って、従来装置に比べてロボットハンド
を大幅に小形化、軽量化することが可能となる。

【００２９】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

【００３０】例えば、図１に示すベルト伝達機構に替わ
りに、歯車機構等の周知の種々の回転伝達機構を採用出
来るのは勿論である。又、図３に示す２本のロボットハ
ンド(２)(３)を共通の１個のモータで駆動することも可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多関節ロボットハンドの断面図で
ある。

【図２】クラッチ機構の断面図である。

【図３】一対のロボットハンドによる物体挟持動作を説
明する一連の平面図である。

【符号の説明】

(１) 基台 (２) ロボットハンド (21) 関節 (４) 駆動モータ (５) クラッチ機構 (６) シャフト (61) プーリ (64) ベルト (71) 指杆

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台に対し、複数の指杆が互いに関節を
介して直列に連結された多関節ロボットハンドにおい
て、各関節には、ハンド先端側の指杆の基端部に、該指
杆の回転軸を中心として回転自由な回転体が配備され、
該指杆の基端部と回転体の間には、該指杆の回転駆動負
荷が所定トルク以下のときは係合し所定トルクを上回る
ときは離脱するクラッチ機構を介在せしめ、各関節の回
転体は互いに動力伝達手段によって連結されると共に、
基台に最も近い関節の回転体に回転駆動源が連繋してい
ることを特徴とする多関節ロボットハンド。