(57)【要約】【課題】様々な形状の物体、特に床面等に密着した紙等の薄い物ならびにクリップ等の小さく且つ端面が曲面である物を安定性良く把持することが可能で、簡単な構成要素の人工ハンドの指構造と人工ハンド狭持方法を提供すること。【解決手段】二本の指の少なくとも一方の指を動かして平面に載置された物体を狭持する人工ハンドの指構造であって、前記一方の指１は、前記物体に当接される先端部に前記物体を掬い上げる凹曲面部１２を持ち、他方の指２は、前記物体に当接される先端部に前記物体を押圧する凸曲面部２２を持つ、ことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二本の指の少なくとも一方の指を動かして平面に載置された物体を狭持する人工ハンドの指構造であって、
前記一方の指は、前記物体に当接される先端部に前記物体を掬い上げる凹曲面部を持ち、
他方の指は、前記物体に当接される先端部に前記物体を押圧する凸曲面部を持つ、ことを特徴とする物体を狭持する人工ハンドの指構造。
【請求項２】
前記一方の指の前記凹曲面部は弾性材で形成され、前記平面に当接されて弾性変形することで凹曲面になる請求項１に記載の物体を狭持する人工ハンドの指構造。
【請求項３】
前記凹曲面部の先端がナイフエッジ状である請求項１または２に記載の物体を狭持する人工ハンドの指構造。
【請求項４】
前記凸曲面部と前記凹曲面部との曲率半径が略等しい請求項１から３のいずれか１項に記載の物体を狭持する人工ハンドの指構造。
【請求項５】
前記凸曲面部は、摩擦材で形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の物体を狭持する人工ハンドの指構造。
【請求項６】
前記凸曲面部は、弾性材で形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の物体を狭持する人工ハンドの指構造。
【請求項７】
前記一方の指は後端部にアクチュエータの回転軸が挿嵌される穴を持ち、前記他方の指は後端部に前記アクチュエータの回転軸に平行な別の回転軸が挿嵌される穴を持ち、前記一方の指と前記他方の指とを同一面内で動かすことができる請求項１から６のいずれか１項に記載の物体を狭持する人工ハンドの指構造。
【請求項８】
二本の指の少なくとも一方の指を動かして平面に載置された物体を狭持する人工ハンド狭持方法であって、
先端部に凹曲面部を持つ一方の指の該凹曲面部を前記物体の端部に前記平面上で対峙させ、先端部に凸曲面部を持つ他方の指の該凸曲面部で前記物体の端部を押圧する対峙押圧ステップと、
前記一方の指と前記他方の指との間隔が狭まるように前記一方の指及び又は他方の指を前記平面に平行に動かして、前記他方の指の前記凸曲面部で押圧された前記物体の前記端部を前記一方の指の前記凹曲面部で掬い上げる掬い上げステップと、
を有することを特徴とする物体の人工ハンド狭持方法。
【請求項９】
前記一方の指の前記凹面部は弾性材で形成され、前記平面に当接されて弾性変形することで凹面になり、
曲率半径検出手段で前記凹曲面部の曲率半径を検出する曲率半径検出ステップを有する請求項８に記載の物体の人工ハンド狭持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を狭持する人工ハンドの指構造及び物体の狭持方法に関する。詳しくは、二本の人工指で平面上に載置された物体を狭持・把持するロボットハンド、マニピュレータ及びマジックハンド等の人工ハンドの指構造と狭持方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の把持・狭持作業を行うロボットは、産業用ロボットとして各種工場の生産ライン等で使用されており、扱う対象物体に合わせて、物体に適したハンドを取り付けて使用する（例えば、特許文献１参照。）。もし対象物体が多種であれば、対象物に合わせてオートツールチェンジャによりハンドを取り替えて使用するのが通常である。
【０００３】
あるいは一つのハンドで、大小多種の対象物を把持することを目的として、３本の指を利用し、その組み合わせにより多種の対象物を把持するハンド（例えば、特許文献２参照。）や、ロボットハンドにおける指機構の先端に位置する指部材に、人間に似せた爪を設けて、爪と指の部分を使い分けて大小の対象物を把持するハンドが考案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平５−２５３８８０号公報
【特許文献２】特開２００４−９０１３４号公報
【特許文献３】特開２００５−３３５０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人と共存する空間において物体の把持等を行うロボットを利用する場合、掴む物体は大小多種であるばかりでなく、置かれている状態も様々である。そのため、対象物に合わせてオートツールチェンジャによりハンドを取り替えて使用することはコスト面で困難であり、出来るだけ少ないハンドあるいは指によって種々の対象物を把持・狭持できることが好ましい。
【０００５】
特に従来のロボットハンドでは、床面等の平面に載置された紙等の薄い物を、傷や折り目を付けることなく把持することや、クリップ等の小さく且つ端面が曲面である物を狭持することが困難である。
【０００６】
また、上記従来のロボットハンドは、例えば、車椅子に乗った障害者が使用するマジックハンドとしては、複雑、高価である。
【０００７】
本発明は、上記従来のロボットハンドの問題に鑑みてなされたものであり、人と共存する空間で、様々な形状の物体、特に床面等に密着した紙等の薄い物ならびにクリップ等の小さく且つ端面が曲面である物を安定性良く把持することが可能で、且つ簡単な構成要素の人工ハンドの指構造と人工ハンド狭持方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明の物体を狭持する人工ハンドの指構造は、二本の指の少なくとも一方の指を動かして平面に載置された物体を狭持する人工ハンドの指構造であって、前記一方の指は、前記物体に当接される先端部に前記物体を掬い上げる凹曲面部を持ち、他方の指は、前記物体に当接される先端部に前記物体を押圧する凸曲面部を持つ、ことを特徴としている。
【０００９】
また、上記指構造において、前記一方の指の前記凹曲面部は弾性材で形成され、前記平面に当接されて弾性変形することで凹曲面になるものとするとよい。
【００１０】
また、前記凹曲面部の先端がナイフエッジ状であることが好ましい。
【００１１】
また、前記凸曲面部と前記凹曲面部との曲率半径が略同一であることが好ましい。
【００１２】
また、前記凸曲面部は、摩擦材で形成されていることが好ましい。
【００１３】
また、前記凸曲面部は、弾性材で形成されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記一方の指は後端部にアクチュエータの回転軸が挿嵌される穴を持ち、前記他方の指は後端部に前記アクチュエータの回転軸に平行な別の回転軸が挿嵌される穴を持ち、前記一方の指と前記他方の指とを同一面内で動かすことができるものとするとよい。
【００１５】
上記の課題を解決するためになされた本発明の物体を狭持する人工ハンドの狭持方法は、二本の指の少なくとも一方の指を動かして平面に載置された物体を狭持する人工ハンド狭持方法であって、先端部に凹曲面部を持つ一方の指の該凹曲面部を前記物体の端部に前記平面上で対峙させ、先端部に凸曲面部を持つ他方の指の該凸曲面部で前記物体の端部を押圧する対峙押圧ステップと、前記一方の指と前記他方の指との間隔が狭まるように前記一方の指及び又は他方の指を前記平面に平行に動かして、前記一方の指の前記凸曲面部で押圧された前記物体の前記端部を前記他方の指の前記凹曲面部で掬い上げる掬い上げステップと、を有することを特徴としている。
【００１６】
また、上記の狭持方法において、前記他方の指の前記凹曲面部は弾性材で形成され、前記平面に当接されて弾性変形することで凹曲面になり、曲率半径検出手段で前記凹曲面部の曲率半径を検出する曲率半径検出ステップを有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る人工ハンドの指構造の一方の指は、物体に当接される先端部に前記物体を掬い上げる凹曲面部を持ち、他方の指は、前記物体に当接される先端部に前記物体を押圧する凸曲面部を持つので、凸曲面部で押さえられた平面上の物体の下側に凹曲面部を容易に潜り込ませることができる。その結果、平面上の紙等の薄いシート物を傷や折り目を付けることなく狭持・把持することができる。また、平面上のクリップ等の小さく且つ端面が曲面の小物を狭持・把持することができる。
【００１８】
凹曲面部が平面に当接されて弾性変形することで凹曲面に形成されるものとすることで、人に接触した際の安全性が高くなる。また、凹曲面部が紙などを掬い上げるのに適した曲率半径となるように、凹曲面部による反力を駆動モータの電流等で検出し平面方向に対し高さを制御することができる。
【００１９】
凹曲面部の先端がナイフエッジ状であるようにすることで、凸曲面部で押さえられた平面上の物体の下側に凹曲面部を一層容易に潜り込ませることができる。
【００２０】
凸曲面部と凹曲面部との曲率半径が略同一であるようにすることで、凸曲面部と凹曲面部とで物体を均一に狭持することができる。その結果、紙などの薄いシート物を傷つけたり折り目を付けたりすることがなくなる。
【００２１】
凸曲面部が摩擦材で形成されていると、凸曲面部で平面上の物体を確実に押さえつけて平面上を凹曲面部の方に滑らせることができる。その結果、凹曲面部で物体を確実に掬い上げることができる。
【００２２】
凸曲面部が弾性材で形成されていると、凹曲面部と凸曲面部で物体を狭持する際、凸曲面部が凹曲面部に沿うように変形するので、薄いシート物を接触面積が大きい状態で狭持することができる。
【００２３】
一方の指が後端部にアクチュエータの回転軸が挿嵌支される穴を持ち、他方の指が後端部に前記アクチュエータの回転軸に平行な別の回転軸が挿嵌される穴を持ち、前記一方の指と前記他方の指とを同一面内で動かすことができるので、自由度１の所謂グリッパ型指構造とすることができる。その結果、アクチュエータをモータと歯車だけで構成することができる。
【００２４】
本発明に係る人工ハンドの狭持方法は、先端部に凹曲面部を持つ一方の指の該凹曲面部を前記物体の端部に前記平面上で対峙させ、先端部に凸曲面部を持つ他方の指の該凸曲面部で前記物体の端部を押圧する対峙押圧ステップと、前記一方の指と前記他方の指との間隔が狭まるように前記一方の指及び又は他方の指を前記平面に平行に動かして、前記他方の指の前記凸曲面部で押圧された前記物体の前記端部を前記一方の指の前記凹曲面部で掬い上げる掬い上げステップと、を有するので、平面上の紙等の薄いシート物を傷や折り目を付けることなく狭持・把持することができる。また、平面上のクリップ等の小さく且つ端面が曲面の小物を狭持・把持することができる。
【００２５】
一方の指の前記凹曲面部は弾性材で形成され、前記平面に当接されて弾性変形することで凹曲面になり、曲率半径検出手段で前記凹曲面部の曲率半径を検出する曲率半径検出ステップを有するものとすることで、人に接触した際の安全性が高くなる。また、凹曲面部が紙などを掬い上げるのに適した曲率半径となるように、凹曲面部による反力を駆動モータの電流等で検出し平面方向に対し高さを制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る人工ハンドの指構造の実施形態について図面を参照して詳しく説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態の指構造で平面上に載置された薄いシートを狭持・把持する状況を示す斜視図であり、図２は、図１の上面視図、図３は図１の側面視図である。
【００２７】
本実施形態の指構造は、図１〜図３に示すように、指１と指２とを備えている。一方の指１は、物体（平面Ｐ上に載置されたシート状物体）Ｓを把持すべく例えばロボットハンド（図示せず）の一つの指の先端部に具備されている。同様に、他方の指２は、指１を具備するロボットハンドの指と異なる指の先端部に具備されている。
【００２８】
指１を矢印A方向に、指２を矢印B方向にアクチュエータ（図示せず）で動かすことで指１と指２との間隔を狭めて物体を狭持するようになっている。
【００２９】
指１は、指本体１１と、その先端部に連結される凹曲面部１２と、を備えている。指本体１１の材質は特に問わないが、凹曲面部１２は、金属或いは樹脂等で形成されることが好ましい。金属や樹脂の摩擦係数の場合、紙やクリップ等が滑って掬い上げられるからである。また、凹曲面部１２は、剛体で形成されることが好ましい。紙やクリップ等と平面との間に潜り込む際、変形しないので皺や折り目などを作ることがない。凹曲面部１２の凹曲面１２aの曲率半径は、５０〜２００ｍｍの範囲にあることが望ましい。これは、様々な曲率半径の凹曲面部１２を作ってテストして、５０〜２００ｍｍの範囲にあると、シート状物体やクリップ等を確実に把持できたことに基づいている。また、凹曲面部１２の先端が床等の平面Ｐに斜めに接した場合でも先端と平面Ｐとが接するように、先端が曲線１２bになっている。さらに、凹曲面部１２の先端は、物体Ｓの下に潜り込んで掬い上げることができるように、先に行く程薄くなる所謂ナイフエッジ状をしている。
【００３０】
指２は、指本体２１と、その先端部に連結される凸曲面部２２と、を備えている。指本体２１の材質は特に問わないが、凸曲面部２２は、ゴムやスポンジ等で形成されることが好ましい。ゴムやスポンジ等の摩擦係数の場合、紙やクリップ等を押さえつけて摩擦力で移動させることができるからである。また、凸曲面部２２は、弾性体で形成されることが好ましい。凸曲面部２２と凹曲面部１２とで物体を狭持した際、凸曲面部２２が凹曲面部１２の凹曲面１２aに沿うように変形するので物体を接触面積が大きい状態で狭持することができる。凸曲面部２２の凸曲面２２aの曲率半径は、凹曲面１２aの曲率半径とほぼ同じである。
【００３１】
次に、上記ロボットハンドの指構造を用いて平面Ｐ上のシート状物体Ｓを狭持する方法について説明する。
＜対峙押圧ステップ＞指１を凹曲面部１２の先端１２bがシート状物体Ｓを指す向きで平面Ｐに接触させて指１を物体Ｓの端部に対峙させ、指２をシート状物体Ｓの端部の上に凸曲面部２２の凸曲面２２aが指１を指す向きで、接触させて物体Ｓの端部を押圧する（図１（a）〜図３(a)参照。）。
＜掬い上げステップ＞指２を、指２で物体Ｓを平面Ｐに押圧しながら指１方向（矢印Ｂ方向）に移動させると、物体Ｓは摩擦力により指２と共に移動するため、指１の凹曲面１２aに沿って掬い上げられる（図１（b）〜図３（b）参照。）。なお、このステップでは、指１は止まっていても良いし、指２の方向（矢印A方向）に平面Ｐと平行に移動しても良い。
＜狭持ステップ＞指２を、指２で物体Ｓを平面Ｐに押圧しながら更に指１方向に移動させ、指１と指２との間に物体Ｓを挟み込む（図１（c）〜図３（c）参照。）。このとき、指２の凸曲面部２２が弾性体で形成されていると、指１の凹曲面１２aに沿うように変形するので、シート状物体Ｓを接触面積が大きい状態で狭持することができる。なお、このステップでも、指１は止まっていても良いし、指２の方向に平面Ｐと平行に移動しても良い。
【００３２】
本発明の狭持方法によれば、紙等の薄い物体Ｓに傷や折り目などを付けることなく指１と指２で狭持することが可能である。また各ステップを通じて、指１と指２の指先相対移動が、局所的に見れば同一平面上で向かい合う向きであるため、簡単な軸構成でハンドを形成することが可能である（後述の実施例参照。）。
【００３３】
次に、本実施形態の指構造を用いて平面Ｐ上の小さくて端面が曲面のクリップ等小物（以下、クリップＲと呼ぶ。）を狭持する方法について図４〜図６を参照して説明する。
【００３４】
図４は、本実施形態の指構造で平面上に載置されたクリップを狭持・把持する過程を説明する斜視図であり、図５は、図４の上面視図、図６は図４の側面視図である。
＜対峙押圧ステップ＞指１を、凹曲面部１２の先端１２bがクリップＲを指す向きで平面Ｐに接触させて、クリップＲの端部に対峙させ、指２を、クリップＲの指１から遠い方の端部の上に凸曲面部２２の凸曲面２２aが指１を指す向きで、接触させてクリップＲの端部を押圧する（図４（a）〜図６(a)参照。）。
＜掬い上げステップ＞指２を、指２でクリップＲを平面Ｐに押圧しながら指１方向（矢印Ｂ方向）に移動させると、クリップＲは摩擦力により指２と共に移動するため、指１の凹曲面１２aに沿って掬い上げられる（図４（b）〜図６（b）参照。）。なお、このステップでは、指１は止まっていても良いし、指２の方向（矢印A方向）に平面Ｐと平行に移動しても良い。
＜狭持ステップ＞指２を、指２でクリップＲを平面Ｐに押圧しながら更に指１方向に移動させ、指１と指２との間にクリップＲを挟み込む（図４（c）〜図６（c）参照。）。このとき、指２の凸曲面部２２が弾性体で形成されていると、指１の凹曲面１２aに沿うように変形するので、クリップＲを接触面積が大きい状態で狭持することができる。なお、このステップでも、指１は止まっていても良いし、指２の方向に平面Ｐと平行に移動しても良い。
【００３５】
本発明の狭持方法によれば、クリップや硬貨等の小さく且つ端面が曲面である物でも、接触面積が大きい向きに変えて狭持できるため、安定して狭持することが可能である。また各ステップを通じて、指１と指２の指先相対移動が、局所的に見れば同一平面上で向かい合う向きであるため、簡単な軸構成でハンドを形成することが可能である（後述の実施例参照。）。
（実施形態２）
本実施形態の指構造は、実施形態１の指１を図７及び図８に示す指１´に変更した以外は、実施形態１の指構造と同じである。図７（a）は、指１´の斜視図であり、図７（b）は、指１´の上面視図である。図８（a）は、図７（b）におけるＣ矢視図（正面視図）であり、図８（b）は、図７(ｂ)におけるＤ矢視図（側面視図）である。
【００３６】
指１´は、物体の狭持を可能とすべくロボットハンド（図示せず）の１つの指の先端部に、実施形態１の指１の代わりとして具備されており、同じく実施形態１の指２と対となって動作し物体の狭持・把持を可能とする。床面等の平面に置かれた紙等の薄い物を狭持する方法ならびにクリップ等の小さくなおかつ端面が曲面である物の狭持方法については、実施形態１の指１と指２を対にして狭持する方法と同じであるので説明は省略する。指１´は、形状、材料ならびに床面等の平面に接触させる制御方法が異なるので以下に記述する。
【００３７】
指１´は、指本体１１´と凹曲面部１２´を有している。指本体１１´の材料は特に問わないが、凹曲面部１２´は、床面等の平面に鉛直方向から接触した時に曲面１２´aが５０〜２００ｍｍ程度の曲率半径に変形するような弾性係数を持つゴム等の弾性体で形成されている。なお、一般にゴム等の弾性体は、硬さが柔軟になると摩擦係数が増大するため、表面処理や固体潤滑剤を配合するなどして低摩擦化した材料で凹曲面部１２´が形成されている。
【００３８】
また、凹曲面部１２´の先端が床等に斜めに接した場合でも凹曲面部１２´の先端と床等が接する部分を設けるために、先端は曲線１２´bとなっている。さらに、凹曲面部１２´の曲面１２´aとそれに背向する面１２´cとのなす角θは、鋭角である。
【００３９】
図９に、指１´が床面等の平面Ｐに接触する様子を示す。凹曲面部１２´が弾性体で形成され、曲面１２´aとそれに背向する面１２´cとのなす角θが鋭角であるので、指１´を鉛直方向から平面Ｐに接触させると、平面Ｐからの反力で曲面１２´aが凹曲面になる。
【００４０】
凹曲面部１２´を弾性体とすることにより、人に接触した場合の安全性が高くなるばかりでなく、指先を接触させるための制御が容易になる。
【００４１】
図１０は、指１´を平面Ｐに接触させるための制御フローチャートである。あらかじめ、凹曲面部１２´の曲面１２´aが５０〜２００ｍｍ程度の曲率半径に変形するために必要な指駆動モータの電流値を測定し、コントローラに設定しておく。実際の制御では、指先を床面上方に移動し（Ｓ１０１）、次に床面に対し垂直に指を下降し（Ｓ１０２）、次に指駆動モータの電流値を測定し（Ｓ１０３）、電流値が設定値を超えるか判定し（Ｓ１０４）、設定値を超えるまで下降する。Ｓ１０２からＳ１０４までの制御ループは、過剰な衝突を避けるため、遅くとも数十ｍ秒以内の制御周期で繰り返すことが望ましい。
【００４２】
以上の制御により、指１´は、凹曲面部１２´の曲面１２´aが紙等を掬い上げることに適した曲率となるように位置制御される。なお、この制御ではモータの電流値により制御ループを形成しているが、歪ゲージを曲面１２´aに貼るなどして曲率半径を直接測定して制御ループを形成してもよい。また、この制御ではアクチュエータとして電動モータを想定しているが、空圧や油圧のアクチュエータで駆動する場合は、圧力値により制御ループを形成してもよい。
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図面を参照して説明する。図１１は、本発明に係るロボットハンドの指構造を適用したロボットハンドの斜視図で、床面Ｐ上に置かれた紙等の薄い物体Ｓを狭持する様子を示している。図１２は、先端部に物体Ｓを掬い上げる凹曲面部３２を持つ指３の上面図であり、図１３（a）は、図１２におけるE矢視図、図１３（b）は、図１２におけるＦ矢視図（側面図）である。また、図１４は、先端部に物体Ｓを押圧する凸曲面部４２を持つ指４の上面図であり、図１５（a）は、図１４のE矢視図、図１５（b）は、図１４におけるＦ矢視図（側面図）である。
【００４３】
図１１に示すように、本実施例のロボットハンドは、グリッパ型で、水平多関節ロボット（図示せず）の先端に水平に具備されており、２本の指３、４で物体を挟み込んで把持する。指３は、穴３３に連結した回転軸（図示せず）を中心に回転し、指４は穴４３に連結した回転軸（図示せず）を中心に回転し、各回転軸に取り付けた歯車（図示せず）を介して、各指は、指の間の鉛直面に対し対称に開閉動作を行う。１つのアクチュエータで開閉動作が可能である（自由度が１）。
【００４４】
指３は、初め、くの字型に曲がり、先端が真っ直ぐになっており、その先端部分の下部に凹曲面部３２を有している。凹曲面部３２は紙等を掬い上げやすいように、曲率半径が７０ｍｍ程の凹曲面３２aを有しており、先端は曲線３２bとなっている。また、窪んでいるボタン等を押せるように指３の長手方向先端は曲線３１aとなっている。なお、指３は凹曲面部３２を含めて、全て同じ樹脂材料で形成されている。
【００４５】
指４は、初め、くの字型に曲がり、先端が真っ直ぐになっており、その先端部分の下部に凸曲面部４２を有している。凸曲面部４２は、指３の凹曲面３２aに沿うように凸曲面４２aを有している。また、窪んでいるボタン等を押せるように指４の長手方向先端は曲線４１aとなっている。なお、指４は凸曲面部４２を除いて、指３と同じ樹脂材料で形成されており、凸曲面部４２は十分な摩擦力を得るために、ゴムで形成されている。
【００４６】
上記の２本の指で構成されたロボットハンドを使用し、例えばコップ等のやや大きい円柱状の物を把持する際は、ハンド中央の“く”の字に曲がった部分で挟み込んで把持することができる。また、例えばペン立てに入っている鉛筆等の小さい棒状の物は、指３の先端の平らな部分３１と指４の先端の平らな部分４１で挟み込んで把持することができる。また、本発明による凹曲面部３２と凸曲面部４２を利用すれば図１１に示すように平面Ｐ上の紙Ｓやクリップ等を把持することが可能である。
（実施例２）
本実施例は、手動で操作し落ちた物を拾う等の作業支援を行う福祉用具のマジックハンドへの適用例である。図１６は、本実施例のマジックハンドの斜視図である。図１７は、図１６の指５及び指６の正面図と側面図である。
【００４７】
マジックハンドは、指５と指６とを回転軸７で連結し、更に７０ｃｍ程度の中空シャフトと操作部分を組み合わせて構成される（図示せず）。
【００４８】
指５は、初め、くの字型に曲がり、先端部に凹曲面部５２を有している。凹曲面部５２は紙等を掬い上げやすいように、曲率半径が約５０ｍｍの凹曲面５２aを有しており、先端は直線５２bとなっている。ハンドを斜め上方から床面Ｐに接触させた時、直線５２bが床面Ｐに線で接触するように、直線５２bと指５の長手方向とのなす角が鋭角αとなっている。
【００４９】
指６は、初め、くの字型に曲がり、先端部に凸曲面部６２を有している。凸曲面部６２は、指５の凹曲面５２aに沿うように凸曲面６２aを有しており、先端は直線６２bとなっている。また、ハンドを斜め上方から床面Ｐに接触させた時、直線６２bが床面Ｐに線で接触するように、直線６２bと指６の長手方向とのなす角が鋭角αとなっている。
【００５０】
本実施例のマジックハンドでは、上記のように凹曲面部５２と凸曲面部６２とを指先方向に（指の長手方向）対して斜めに連設している。これは、マジックハンドは、車椅子上から床の上に落ちてしまった物を取ることに利用されることが多いため、斜め方向から取りやすいように配慮したことによる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、人と共存する空間において物体の把持を行うロボットの、ロボットハンドに利用可能である。また、搬送作業等を行う産業用ロボットのロボットハンドに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態１の指構造で平面上に載置された薄いシートを狭持・把持する過程を示す斜視図である。
【図２】図１の上面視図である。
【図３】図１の側面視図である。
【図４】実施形態１の指構造で平面上に載置されたクリップを狭持・把持する過程を示す斜視図である。
【図５】図４の上面視図である。
【図６】図４の側面視図である。
【図７】（a）（b）は、実施形態２の指１´の斜視図、上面視図である。
【図８】（a）（b）は、図７（b）におけるＣ矢視図（正面視図）、Ｄ矢視図（側面視図）である。
【図９】実施形態２の指１´が平面Ｐに接触する様子を示す図である。
【図１０】実施形態２の指１´を平面Ｐに接触させるための制御フローチャートである
【図１１】実施例１の指構造を適用したロボットハンドの斜視図である。
【図１２】実施例１の指３の上面図である。
【図１３】（a）（b）は、図１２におけるＥ矢視図、Ｆ矢視図である。
【図１４】実施例１の指４の上面図である。
【図１５】（a）（b）は、図１４におけるＥ矢視図、Ｆ矢視図である。
【図１６】実施例２の指構造を適用したマジックハンドの斜視図である。
【図１７】（a）（b）は、図１６の指６、指５の正面図、側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１´、３、５・・・・・・・・一方の指
１２、１２´、３２、５２・・・凹曲面部
３３・・・・・・・・・・・・・穴
２、４、６・・・・・・・・・・・他方の指
２２、４２、６２・・・・・・・凸曲面部
４３・・・・・・・・・・・・・穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月17日(2008.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
指１は、指本体１１と、その先端部に連結される凹曲面部１２と、を備えている。指本体１１の材質は特に問わないが、凹曲面部１２は、金属或いは樹脂等で形成されることが好ましい。金属や樹脂の摩擦係数の場合、紙やクリップ等が滑って掬い上げられるからである。また、凹曲面部１２は、剛体で形成されることが好ましい。紙やクリップ等と平面との間に潜り込む際、変形しないので皺や折り目などを作ることがない。凹曲面部１２の凹曲面１２aの曲率半径は、５〜２０ｍｍの範囲にあることが望ましい。これは、様々な曲率半径の凹曲面部１２を作ってテストして、５〜２０ｍｍの範囲にあると、シート状物体やクリップ等を確実に把持できたことに基づいている。また、凹曲面部１２の先端が床等の平面Ｐに斜めに接した場合でも先端と平面Ｐとが接するように、先端が曲線１２bになっている。さらに、凹曲面部１２の先端は、物体Ｓの下に潜り込んで掬い上げることができるように、先に行く程薄くなる所謂ナイフエッジ状をしている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
指１´は、指本体１１´と凹曲面部１２´を有している。指本体１１´の材料は特に問わないが、凹曲面部１２´は、床面等の平面に鉛直方向から接触した時に曲面１２´aが５〜２０ｍｍ程度の曲率半径に変形するような弾性係数を持つゴム等の弾性体で形成されている。なお、一般にゴム等の弾性体は、硬さが柔軟になると摩擦係数が増大するため、表面処理や固体潤滑剤を配合するなどして低摩擦化した材料で凹曲面部１２´が形成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図１０は、指１´を平面Ｐに接触させるための制御フローチャートである。あらかじめ、凹曲面部１２´の曲面１２´aが５〜２０ｍｍ程度の曲率半径に変形するために必要な指駆動モータの電流値を測定し、コントローラに設定しておく。実際の制御では、指先を床面上方に移動し（Ｓ１０１）、次に床面に対し垂直に指を下降し（Ｓ１０２）、次に指駆動モータの電流値を測定し（Ｓ１０３）、電流値が設定値を超えるか判定し（Ｓ１０４）、設定値を超えるまで下降する。Ｓ１０２からＳ１０４までの制御ループは、過剰な衝突を避けるため、遅くとも数十ｍ秒以内の制御周期で繰り返すことが望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
指３は、初め、くの字型に曲がり、先端が真っ直ぐになっており、その先端部分の下部に凹曲面部３２を有している。凹曲面部３２は紙等を掬い上げやすいように、曲率半径が１５ｍｍ程の凹曲面３２aを有しており、先端は曲線３２bとなっている。また、窪んでいるボタン等を押せるように指３の長手方向先端は曲線３１aとなっている。なお、指３は凹曲面部３２を含めて、全て同じ樹脂材料で形成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
指５は、初め、くの字型に曲がり、先端部に凹曲面部５２を有している。凹曲面部５２は紙等を掬い上げやすいように、曲率半径が約２０ｍｍの凹曲面５２aを有しており、先端は直線５２bとなっている。ハンドを斜め上方から床面Ｐに接触させた時、直線５２bが床面Ｐに線で接触するように、直線５２bと指５の長手方向とのなす角が鋭角αとなっている。