JPH05337870A - マニピュレータの把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、種類の異なる複数の作業内容の実
行を高精度に行うことを可能として、取扱い操作性の向
上を図ることにある。 【構成】指１６を開閉駆動するリンク機構の第１乃至第
３のリンク１５，１７，１９をハウジング１８に収容
し、このハウジング１８を第１乃至第３のリンク１５，
１７，１９の作動位置（指１６の把持力）に応じて選択
的に弾性結合、あるいは剛性結合される結合部材２０を
介してマニピュレータ基部１０に取付け、モータ１１が
回転駆動されて、第１乃至第３のリンク１５，１７，１
９が作動されて指１６が閉駆動されると、第１乃至第３
のリンク１５，１７，１９（指１６の把持力）に応じて
結合部材２０が弾性結合、あるいは剛性結合されて、弾
性把持、あるいは剛性把持に切換設定されるように構成
し、所期の目的を達成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば宇宙空間に構
築されるマニピュレータに用いられる把持装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、宇宙開発の分野において
は、宇宙空間に人間が常駐可能な宇宙航行体、いわゆる
宇宙ステーションを建設する構想がある。このような宇
宙ステーション建設構想にあっては、建設物質の運搬等
を人間に変わって実行するマニピュレータを用いたマニ
ピュレータシステムが有効であるとされている。このよ
うなマニピュレータシステムに用いるマニピュレータに
あっては、そのエンドファクタとして、被把持物を保持
するための把持装置が備えられる。この把持装置として
は、被把持物を把持する複数、例えば２本、または３本
の指がリンク機構を介してマニピュレータ基部に配設さ
れ、リンク機構にはボールスクリュー機構が連結され
る。そして、このボールスクリュー機構には回転駆動モ
ータの回転力が伝達され、回転駆動モータからの回転力
を直線運動に変換してリンク機構に伝達する。リンク機
構はボールスクリュー機構の駆動に連動して作動され、
指の開閉駆動を行って被把持物の把持・把持解除を実行
する。

【０００３】ところで、このような把持装置にあって
は、指で把持した被把持物を所定の位置に挿入する嵌め
合い作業を行うような場合、指にある程度の柔らかさ
（従動性）を有する方が滑らかに実行することができる
という特徴を有する。一方では、指に従動性があると、
被把持物の移送作業を行うような場合、いわゆる片持ち
の固有振動数が低下されて、マニピュレータの動作制御
性を著しく低下させるという不具合を有する。そして、
この不具合は、特に、被把持物の質量が大きい場合に、
顕著に現れる。このように、従来の把持装置では、各種
作業をそれぞれ高精度に実行するが困難であるという問
題を有していた。なお、係る事情は、地上で用いられる
マニピュレータシステムにおける把持装置においても同
様である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のマニピュレータの把持装置では、各種作業を高精度
に実行することが困難であるという問題を有していた。

【０００５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、構成簡易にして、各種作業の高精度な実行を実現
し得るようにしたマニピュレータの把持装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の指を
開閉駆動して被把持物の把持解除・把持を行うリンク機
構と、マニピュレータ基部に支持され、駆動源からの駆
動力を前記リンク機構に伝達して該リンク機構を作動制
御し、前記複数の指を開閉駆動する指駆動手段と、前記
リンク機構の基部を前記マニピュレータ基部に支持結合
するもので、前記複数の指の把持状態における把持力に
応じて弾性結合、あるいは剛結合する結合手段とを備え
てマニピュレータの把持装置を構成したものである。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、指駆動手段は、嵌め合い作
業等の剛性が要求される場合、リンク機構をマニピュレ
ータ基部に対して剛結合するように作動制御し、又移送
作業等の弾性力を持つことが要求される場合には、リン
ク機構をマニピュレータ基部に対して弾性結合するよう
に作動制御して、結合状態を可変設定することにより、
指による把持を作業内容に応じた最適の状態に設定す
る。これにより、種類の異なる複数の作業をそれぞれ最
良の状態で実行され、それぞれの作業において、高精度
な作業が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。

【０００９】図１はこの発明の一実施例に係るマニピュ
レータの把持装置を示すもので、マニピュレータ基部１
０には、把持駆動用モータ１１が配設される。このモー
タ１１の回転軸１１ａには、ボール螺子１２が減速歯車
機構１３を介して回転力伝達可能に係合され、このボー
ル螺子１２には、ボールナット１４が矢印Ａ，Ｂ方向に
移動自在に螺合される。このボールナット１４には、平
行リンク機構を構成する第１のリンク１５の一端がそれ
ぞれリンク結合される。この第１のリンク１５は、指機
構を構成する例えば、２または３本の指１６に対応して
設けられ、その他端は、各指にリンク結合される。ま
た、第１のリンク１５の他端には第２のリンク１７の一
端がど同軸的にリンク結合され、この第２のリンク１７
の他端は、ハウジング１８の取付部１８ａにリンク結合
される。この取付部１８ａには、第３のリンク１９の一
端が第２のリンク１７に略平行にリンク結合され、この
第３のリンク１９の他端は、上記指１６にリンク結合さ
れる。

【００１０】なお、第１のリンク１５には、スライドブ
ッシュ２２が嵌着され、このスライドブッシュ２２には
ガイドシャフト２１が挿着される。これにより、第１の
リンク１５は、ボールナット１４がボール螺子により矢
印Ａ，Ｂ方向に駆動されると、ガイドシャフト２１にス
ライドブッシュ２２が案内されて移動される。

【００１１】ハウジング１８は、マニピュレータ基部１
０に対して弾性変形自在な結合部材２０を介して支持さ
れる。この結合部材２０は、図２に示すようにハウジン
グ１８に支持される第１の結合部２０ａ、マニピュレー
タ基部１０に支持される第２の結合部２０ｂ、及びこれ
ら第１及び第２の結合部２０ａ，２０ｂの中間部に介在
される弾性部２０ｃが組合わせ形成される。このうち弾
性部２０ｃは、例えば図３に示すようにステンレス鋼や
合成樹脂製の板ばね等の弾性体で形成され、その中間部
には、複数の透孔２０ｄが所定の間隔に形成されて矢印
方向に変形自在に製作される。

【００１２】他方、第１及び第２の結合部２０ａ，２０
ｂは、収容部を構成する凹部２０ｅ，２０ｆが互いに対
応して設けられ、この凹部２０ｅ，２０ｆには上記弾性
部２０ｃが収容される。また、これら第１及び第２の結
合部２０ａ，２０ｂの凹部２０ｅ，２０ｆｄの先端に
は、切欠部２０ｇ，２０ｈが互いに対応して設けれる。
この切欠部２０ｇ，２０ｈは凹部２０ｅ，２０ｆに弾性
部２０ｃが装着された状態で、離間されて対設され、弾
性部２０ｃの作用による弾性結合を実現し、弾性部２０
ｃが変形されて当接すると、第１及び第２の結合部２０
ａ，２０ｂが一体的に結合されて剛結合される。

【００１３】上記構成において、モータ１１が回転駆動
されると、ボール螺子１２が減速歯車機構１３を介して
回転駆動され、その回転方向に応じて、ボールナット１
４が矢印ＡあるいはＢ方向に移動されて第１のリンク１
５が作動される。ここで、ボールナット１４が矢印Ｂ方
向に移動されると、指は、第２及び第３のリンク１７，
１９を介してハウジング１８に対して開閉駆動され、図
示しない被把持物を把持する。この把持状態において
は、第１乃至第３のリンク１５，１７，１９の作用によ
り、ハウジング１８に対して矢印Ｂ方向の付勢力が付与
され、結合部材２０の第１及び第２の結合部２０ａ，２
０ｂ間の弾性部２０ｃに圧縮力が付与される。これによ
り、結合部材２０は、付勢力が一定値に到達するまで、
その弾性部２０ｃの弾性力により、第１及び第２の結合
部２０ａ，２０ｂの切欠部２０ｇ，２０ｈ間が離間され
て、該弾性部２０ｃの作用により弾性結合状態が保たれ
る。この結果、指１６は、移動作業等に好適される結合
部材２０の弾性部２０ｃの弾性に応じた従動性が与えら
れ、移送作業等に適する弾性把持状態に設定される。

【００１４】そして、ボールナット１４がさらに同方向
に移動されて、その付勢力が高められると、結合部材２
０は、その第１の結合部２０ａが第２の結合部２０ｂ方
向に移動付勢されて弾性部２０ｃへの圧接力が高められ
る。これにより、結合部材２０は、その弾性部２０ｃが
変形され、第１及び第２の結合部２０ａ，２０ｂの切欠
部２０ｇ，２０ｈが当接されて剛に結合され、ハウジン
グ１８がマニピュレータ基部１０に剛に結合される。こ
の結果、指１６は、上記弾性把持状態から嵌め合い作業
等に適する剛性把持状態に切換設定される。

【００１５】なお、指１６による上記被把持物（図示せ
ず）の把持を解除する場合は、モータ１１が反転され
る。すると、ボール螺子１２が反転駆動され、ボールナ
ット１４が矢印Ａ方向に移動されることにより、第１乃
至第３のリンク１５，１７，１９が反転され、指１６
は、上記把持動作と略逆の動作で被把持物の把持が解除
される。

【００１６】このように、上記マニピュレータの把持装
置は、指１６を開閉駆動するリンク機構の第１乃至第３
のリンク１５，１７，１９をハウジング１８に収容し、
このハウジング１８を第１乃至第３のリンク１５，１
７，１９の作動位置（指１６の把持力）に応じて選択的
に弾性結合、あるいは剛性結合される結合部材２０を介
してマニピュレータ基部１０に取付け、モータ１１が回
転駆動されて、第１乃至第３のリンク１５，１７，１９
が作動されて指１６が閉駆動されると、第１乃至第３の
リンク１５，１７，１９（指１６の把持力）に応じて結
合部材２０が弾性結合、あるいは剛性結合されて、弾性
把持、あるいは剛性把持に切換設定されるように構成し
た。これによれば、嵌め合い作業等を弾性把持により実
行し、移送作業等を剛性把持により実行することによ
り、種類の異なる複数の作業内容の実行がそれぞれ高精
度に行うことが可能となり、マニピュレータ操作上にお
ける取扱い操作性の向上が図れる。

【００１７】なお、上記実施例では、作業内容として、
嵌め合い作業及び移送作業に適用した場合を代表して説
明したが、これに限ることなく、その他、各種作業に適
用可能である。また、モータ１１の回転運動を直線運動
に変換するのに、ボール螺子１２を用いて構成したが、
これに限ることなく、構成可能である。よって、この発
明は上記実施例に限ることなく、その他、この発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは勿
論のことである。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、各種作業の高精度な実行を実現し
得るようにしたマニピュレータの把持装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るマニピュレータの把
持装置を示した図。

【図２】図１の結合部材を取出して示した図。

【図３】図２の弾性部を取出して示した図。

【符号の説明】

１０…マニピュレータ基部、１１…モータ、１２…ボー
ル螺子、１３…減速歯車機構、１４…ボールナット、１
５，１７，１９…第１乃至第３のリンク、１６…指、１
８…ハウジング、１８ａ…取付部、２０…結合部材、２
０ａ，２０ｂ…第１及び第２の結合部、２０ｃ…弾性
部、２０ｄ…透孔、２０ｅ，２０ｆ…凹部、２０ｇ，２
０ｈ…切欠部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の指を開閉駆動して被把持物の把持
   解除・把持を行うリンク機構と、 マニピュレータ基部に支持され、駆動源からの駆動力を
   前記リンク機構に伝達して該リンク機構を作動制御し、
   前記複数の指を開閉駆動する指駆動手段と、 前記リンク機構の基部を前記マニピュレータ基部に支持
   結合するもので、前記複数の指の把持状態における把持
   力に応じて弾性結合、あるいは剛結合する結合手段とを
   具備したことを特徴とするマニピュレータの把持装置。