(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
把持対象物を把持する把持部と、
前記把持対象物を把持したとき、前記把持部の把持面が前記把持対象物の形状に倣うように、前記把持部における前記基部からの延在方向軸回りへの回転と、前記把持部の開閉方向への回転と、を許容するなじみ部と、
前記把持部の駆動源である駆動部からの回転駆動力によって回転する回転体と、
前記回転体から回転駆動力が伝達される被伝達体と、
前記被伝達体から突出するリンクと、
を備え、
前記なじみ部は、前記回転体と前記被伝達体とを連結する第１の弾性部材と、前記リンクと前記把持部とを連結する第２の弾性部材と、を備えることを特徴するロボットハンド。
【請求項２】
前記回転体と前記被伝達体、又は前記リンクと前記把持部との相対変位角を検出する検出部と、
前記検出部が検出した相対変位角に基づいて、前記把持部の傾斜角を導き出す算出部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドに関し、特に把持対象物の形状に把持面を倣わせるロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙空間、工場、病院、家庭等で把持対象物を把持するためにロボットが用いられている。このとき、ロボットハンドは、把持対象物を良好に把持することができるように、把持面を把持対象物の形状に倣わせることができる構成であることが好ましい。
【０００３】
例えば、特許文献１には、全方向に傾斜可能にパッドをフィンガーに取り付け、当該パッドを把持対象物の外周形状に倣わせて把持する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、開閉によって把持対象物を把持する把持部を備え、把持部の周方向に異なる材質の表面材料を複数取り付け、当該把持部を周方向に回転させることで表面材料を選択し、選択した表面材料で把持対象物を把持する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、把持部ブロックに砲弾の軸方向と直交する方向（上下方向）にスライド可能で、且つ砲弾の軸回りに回転可能な把持部と、把持部の下端部に設けられた把持指と、を備え、把持指が砲弾を把持する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、指部の下端に試験管と当接する当接部を備え、逆テーパー形状の試験管と当接部とが当接する際に、当接部が当該試験管の外周形状に倣うように回転して把持する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、一方向に回転するラチェット機構を有する一対の指部を備え、把持対象物に指部が当接した際に、指部が９０°回転して把持対象物を把持する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４６７９４号公報
【特許文献２】特開２００２−２６４０６６号公報
【特許文献３】特開２００７−１３９３６０号公報
【特許文献４】特開２００１−１０５３７４号公報
【特許文献５】特開昭６２−７９９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ロボットハンドで把持対象物を把持する際には、ロボットハンドを把持対象物に対して側方からアプローチさせてロボットハンドで把持対象物を把持する場合や、ロボットハンドを把持対象物に対して上方からアプローチさせてロボットハンドで把持対象物を把持する場合などがある。そのため、ロボットハンドの把持部の開閉方向への回転と、把持部の延在方向軸回りへの回転と、を許容する必要がある。
【００１０】
そこで、上述の特許文献１乃至５の技術を考察すると、特許文献１の技術は、パッドが全方向に傾斜可能な構成とされている。しかし、特許文献１の技術は、フィンガーを把持対象物の外周形状に倣わせることはできない。そのため、特許文献１の技術は、把持対象物の外周面との当接面積が小さく、把持対象物を安定して把持することが難しい。
【００１１】
特許文献２、３の技術は、把持部の開閉方向への回転だけを許容する構成であるので、把持対象物を側方から把持しようとすると、把持部の把持面を把持対象物の外周形状に倣わせることができない。
【００１２】
特許文献４、５の技術は、把持部の延在方向の軸回りへの回転だけを許容する構成であるので、把持対象物を上方から把持しようとすると、把持部の把持面を把持対象物の外周形状に倣わせることができない。
【００１３】
本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、把持部の把持面を把持対象物の形状に良好に倣わせることができるロボットハンドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るロボットハンドは、基部と、把持対象物を把持する把持部と、前記把持対象物を把持したとき、前記把持部の把持面が前記把持対象物の形状に倣うように、前記把持部における前記基部からの延在方向軸回りへの回転と、前記把持部の開閉方向への回転と、を許容するなじみ部と、を備える。
【００１５】
前記なじみ部は、弾性部材であって、前記基部と前記把持部とを連結していること、が好ましい。
【００１６】
前記弾性部材は、棒状に形成されており、前記把持部における前記基部からの延在方向軸回りへの回転を捻じれ変形によって許容し、前記把持部の開閉方向への回転を曲げ変形によって許容すること、が好ましい。
【００１７】
前記基部は第１のリンクを備え、前記弾性部材は、前記リンクと前記把持部とを連結するブッシュであること、が好ましい。
前記把持部における、前記基部からの延在方向の変位を拘束する第１の拘束部を備えること、が好ましい。
前記把持部における、前記開閉方向軸回りの回転を拘束する第２の拘束部を備えること、が好ましい。
前記第１又は前記第２の拘束部は、ボールジョイントを備えること、が好ましい。
【００１８】
前記把持部の駆動源である駆動部からの回転駆動力によって回転する回転体と、前記回転体から回転駆動力が伝達される被伝達体と、前記被伝達体から突出する第２のリンクと、を備え、前記なじみ部は、前記回転体と前記被伝達体とを連結する第１の弾性部材と、前記第２のリンクと前記把持部とを連結する第２の弾性部材と、を備えること、が好ましい。
【００１９】
前記回転体と前記被伝達体、又は前記第２のリンクと前記把持部との相対変位角を検出する検出部と、前記検出部が検出した相対変位角に基づいて、前記把持部の傾斜角を導き出す算出部と、を備えること、が好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上、説明したように、本発明によると、把持部の把持面を把持対象物の形状に良好に倣わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る実施の形態のロボットハンドを概略的に示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る実施の形態１のロボットハンドにおける、図１のＳ部分を概略的に示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る実施の形態１のロボットハンドを用いて、把持対象物を上方から把持した状態を示す図である。（ｂ）は、本発明に係る実施の形態１のロボットハンドを用いて、把持対象物を側方から把持した状態を示す図である。
【図４】ロボットハンドの制御系を概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明に係る実施の形態１の異なるロボットハンドにおける、図１のＳ部分を概略的に示す平面図である。
【図６】（ａ）は、本発明に係る実施の形態２のロボットハンドにおける、図１のＳ部分を概略的に示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図７】（ａ）は、本発明に係る実施の形態２のロボットハンドを用いて、把持対象物を上方から把持した状態を示す図である。（ｂ）は、本発明に係る実施の形態２のロボットハンドを用いて、把持対象物を側方から把持した状態を示す図である。
【図８】（ａ）は、本発明に係る実施の形態３のロボットハンドにおける、図１のＳ部分を概略的に示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図９】（ａ）は、本発明に係る実施の形態３のロボットハンドを用いて、把持対象物を上方から把持した状態を示す図である。（ｂ）は、本発明に係る実施の形態３のロボットハンドを用いて、把持対象物を側方から把持した状態を示す図である。
【図１０】（ａ）は、本発明に係る実施の形態４のロボットハンドにおける、図１のＳ部分を概略的に示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明に係る実施の形態４のロボットハンドを用いて、把持対象物を上方から把持した状態を示す図である。（ｂ）は、本発明に係る実施の形態４のロボットハンドを用いて、把持対象物を側方から把持した状態を示す図である。
【図１２】ロボットハンドの異なる制御系を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００２３】
＜実施の形態１＞
本発明に係る実施の形態１のロボットハンドを説明する。本実施の形態に係るロボットハンド１００は、一般的なロボットのロボットアームに連結して用いることができる。ロボットハンド１００は、図１に示すように、基部１１０、把持部１２０、なじみ部１３０を備える。
【００２４】
基部１１０は、把持部１２０を支持するためのベース部材である。基部１１０の一側部は、図示を省略したロボットアームに例えばＸ・Ｙ・Ｚ軸回りに回転駆動可能に連結されている。基部１１０の他側部は、把持部１２０に連結されている。
【００２５】
把持部１２０は、第１把持部１２１、第２把持部１２２を備える。第１及び第２把持部１２１、１２２は、基部１１０の他側部に向かい合うように連結されている。具体的に云うと、第１把持部１２１は、案内片１２１１、把持片１２１２を備える。つまり、把持片１２１２における第２把持部１２２と向かい合う側の面が把持対象物の把持面１２１２ａとされる。本実施の形態の案内片１２１１及び把持片１２１２は、平板部材から成る。
【００２６】
案内片１２１１の一端部は、Ｘ軸方向に移動可能で、且つＹ軸回り（把持部１２０の開閉方向）に回転可能に、関節部１２１３を介して基部１１０の他側部に連結されている。案内片１２１１の他端部は、関節部１２１４を介して把持片１２１２に連結されている。把持片１２１２の一端部は、案内片１２１１にＹ軸回りに回転可能に連結されている。さらに把持片１２１２の一端部は、なじみ部１３０を介して案内片１２１１に連結されている。ここで、本実施の形態では、図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、把持片１２１２の把持面１２１２ａと逆側の面からＸ軸方向に突出する連結部１２１２ｂが設けられている。連結部１２１２ｂは、Ｚ軸方向に貫通する貫通穴１２１２ｃを備える。この貫通穴１２１２ｃになじみ部１３０の端部が連結されている。
【００２７】
各関節部１２１３、１２１４等には、図４に示すように、一般的なロボットハンドと同様に駆動モータ２００が設けられ、当該駆動モータ２００を制御装置３００の制御信号に基づいて制御することで、案内片１２１１のＸ軸方向への移動及びＹ軸回りの回転や把持片１２１２のＹ軸回りの回転が実現される。ちなみに、制御装置３００は、記憶装置４００に予め格納されているプログラム等に基づいて、制御信号を生成する。また、案内片１２１１のＸ軸方向への移動は、例えばリニアレールやボールネジナット等の水平移動機構を用いて実現される。
【００２８】
第２把持部１２２は、第１把持部１２１と間隔を開けて配置されている。第２把持部１２２は、案内片１２２１、把持片１２２２を備える。つまり、把持片１２２２における第１把持部１２１と向かい合う側の面が把持対象物の把持面１２２２ａとされる。本実施の形態の把持片１２２１、１２２２は、平板部材から成る。
【００２９】
案内片１２２１の一端部は、Ｘ軸方向に移動可能で、且つＹ軸回りに回転可能に、関節部１２２３を介して基部１１０の他側部に連結されている。案内片１２２１の他端部は、関節部１２２４を介して把持片１２２２に連結されている。把持片１２２２の一端部は、案内片１２２１にＹ軸回りに回転可能に連結されている。さらに把持片１２２２の一端部は、なじみ部１３０を介して案内片１２２１に連結されている。ここで、本実施の形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、把持片１２２２の把持面１２２２ａと逆側の面からＸ軸方向に突出する連結部１２２２ｂが設けられている。連結部１２２２ｂは、Ｚ軸方向に貫通する貫通穴１２２２ｃを備える。この貫通穴１２２２ｃになじみ部１３０の端部が連結されている。
【００３０】
各関節部１２２３、１２２４等には、図４に示すように、一般的なロボットハンドと同様に駆動モータ２００が設けられ、当該駆動モータ２００を制御装置３００の制御信号に基づいて制御することで、案内片１２２１のＸ軸方向への水平移動及びＹ軸回りの回転や把持片１２２２のＹ軸回りの回転が実現される。ちなみに、制御装置３００は、記憶装置４００に予め格納されているプログラム等に基づいて、制御信号を生成する。また、案内片１２２１のＸ軸方向への水平移動は、例えばリニアレールやボールネジナット等の水平移動機構を用いて実現される。
【００３１】
なじみ部１３０は、ゴムやバネ、樹脂等の弾性部材から成る。本実施の形態のなじみ部１３０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ゴム製の棒状部材である。なじみ部１３０の一端部は、関節部１２１４（１２２４）に連結されている。なじみ部１３０の他端部は、把持片１２１２（１２２２）における連結部１２１２ｂ（１２２２ｂ）の貫通穴１２１２ｃ（１２２２ｃ）に嵌め込まれて連結されている。なじみ部１３０は、後述するように把持片１２１２（１２２２）を把持対象物の外周形状に良好に倣わせることができ、且つ把持片１２１２、１２２２で把持対象物を把持した際に、把持対象物の先端位置が制御不能となる程度に把持片１２１２（１２２２）がＺ軸方向に変位したり、把持対象物の内容物が溢してしまう程度に把持片１２１２（１２２２）がＹ軸回りに回転したりしないように、弾性係数が設定される。これにより、例えばコンセントプラグをコンセント穴に差し込む作業や、コンセントプラグをコンセント穴から抜く作業を行う際に、把持片１２１２、１２２２で把持するコンセントプラグの位置を正確に制御することができる。このとき、なじみ部１３０の弾性係数を設定することで、把持片１２１２（１２２２）の剛性を容易に変えることができる。
【００３２】
このようになじみ部１３０は、弾性部材で構成されているので、把持片１２１２（１２２２）における基部１１０からの延在方向軸回りへの回転（即ち、Ｚ軸回りの回転）と、把持片１２１２（１２２２）の開閉方向への回転（即ち、Ｙ軸回りの回転）と、を許容する。そのため、本実施の形態のロボットハンド１００を用いて、把持対象物であるコップ１４０を上方から把持する場合、先ず把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａの基部側領域がコップ１４０の外周面に接触するように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。そして、把持片１２１２、１２２２でさらにコップ１４０を挟み込むように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。このとき、なじみ部１３０の連結部１２１２ｂ（１２２２ｂ）は、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分より下方に位置するので、図３（ａ）に示すように、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分を支点として当該把持片１２１２（１２２２）がＹ軸回りに回転しようとし、なじみ部１３０は、把持片１２１２（１２２２）がＹ軸回りに回転する動作を許容する。その結果、把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａは、コップ１４０の外周形状に倣うことになる。
【００３３】
一方、本実施の形態のロボットハンド１００を用いて、把持対象物であるコップ１４０を側方から把持する場合、先ず把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａの上方領域がコップ１４０の外周面に接触するように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。そして、把持片１２１２、１２２２でさらにコップ１４０を挟み込むように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。このとき、なじみ部１３０の連結部１２１２ｂ（１２２２ｂ）は、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分より下方に位置するので、図３（ｂ）に示すように、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分を支点として当該把持片１２１２（１２２２）がＺ軸回りに回転しようとし、なじみ部１３０は、把持片１２１２（１２２２）がＺ軸回りに回転する動作を許容する。その結果、把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａは、コップ１４０の外周形状に倣うことになる。上述の原理を考察すると、把持片となじみ部との連結部は、把持片の先端側領域であって、且つ下方領域に配置されていることが好ましいと言える。
【００３４】
一般的には、把持対象物への把持面のなじみを良くするために、把持面に柔軟部材を貼り付ける場合があるが、把持面にシート型の接触センサを搭載する際にセンサ感度が低下したり、柔軟部材が脆く耐久性が低下したりする等の問題がある。しかも、把持対象物が大きな傾斜面を有する場合、柔軟部材のみでは当該傾斜面に十分になじむことが困難である。また、ロボットハンドの指本数、自由度を増やして、把持面を把持対象物に倣わせることも行われているが、コスト増大、信頼性低下、指が細くなることで突き刺しなどの問題がある。
【００３５】
それに対して、本実施の形態のロボットハンドは、把持対象物を上方から把持する場合、及び把持対象物を側方から把持する場合の何れの場合にも、把持部を把持対象物の外周形状に良好に倣わせることができる。そのため、把持面に柔軟部材を貼り付ける必要がなく、把持面にシート型の接触センサを搭載しても、当該接触センサのセンサ感度を低下させることがない。しかも、柔軟部材を省略することができるので、把持面の耐久性に悪影響を与えない。また、把持対象物が大きな傾斜面を有していても、上述の原理によって良好に把持面を当該傾斜面に倣わせることができる。さらに、把持部を平板部材で構成することができるので、コスト低減、信頼性向上に寄与でき、しかも突き刺しなどの問題も生じない。
【００３６】
ちなみに、なじみ部として弾性部材を用いるので、把持対象物の把持が終了すると、把持片を元位置に復帰させることができる。
なお、本実施の形態のなじみ部１３０は、把持片１２１２（１２２２）との連結部１２１２ｂ（１２２２ｂ）を介して当該把持片１２１２（１２２２）に連結しているが、この限りでない。なじみ部１３０の他端部を、図５に示すように、把持片１２１２（１２２２）の基部側の側面に連結しても、同様に実施できる。
【００３７】
＜実施の形態２＞
本発明に係る実施の形態２のロボットハンドを説明する。但し、実施の形態１と重複する説明は省略する。
【００３８】
本実施の形態のロボットハンドは、図６（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向に延在するリンク１２１５（１２２５）が関節部１２１４（１２２４）に連結されている。そして、リンク１２１５（１２２５）における他方のリンクと向かい合う側の面と、把持片１２１２（１２２２）における把持面１２１２ａ（１２２２ａ）と逆側の面とがなじみ部１３０で連結されている。つまり、なじみ部１３０は、把持片１２１２（１２２２）とリンク１２１５（１２２５）とを連結するブッシュとなる。なお、本実施の形態のなじみ部１３０は、略円柱形状に形成された弾性部材であるが、形状等は特に限定しない。
【００３９】
本実施の形態のロボットハンドを用いて、把持対象物であるコップ１４０を上方から把持する場合も、先ず把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａの基部側領域がコップ１４０の外周面に接触するように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。そして、把持片１２１２、１２２２でさらにコップ１４０を挟み込むように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。このとき、なじみ部１３０の連結部１２１２ｂ（１２２２ｂ）は、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分より下方に位置するので、図７（ａ）に示すように、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分を支点として当該把持片１２１２（１２２２）がＹ軸回りに回転しようとし、なじみ部１３０は、把持片１２１２（１２２２）がＹ軸回りに回転する動作を許容する。その結果、把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａは、コップ１４０の外周形状に倣うことになる。
【００４０】
一方、本実施の形態のロボットハンド１００を用いて、把持対象物であるコップ１４０を側方から把持する場合も、先ず把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａの上方領域がコップ１４０の外周面に接触するように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。そして、把持片１２１２、１２２２でさらにコップ１４０を挟み込むように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。このとき、なじみ部１３０の連結部１２１２ｂ（１２２２ｂ）は、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分より下方に位置するので、図７（ｂ）に示すように、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分を支点として当該把持片１２１２（１２２２）がＺ軸回りに回転しようとし、なじみ部１３０は、把持片１２１２（１２２２）がＺ軸回りに回転する動作を許容する。その結果、把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａは、コップ１４０の外周形状に倣うことになる。
これにより、本実施の形態のロボットハンドも、実施の形態１のロボットハンドと同様の作用効果を奏することができる。
【００４１】
＜実施の形態３＞
本発明に係る実施の形態３のロボットハンドを説明する。但し、実施の形態１、２と重複する説明は省略する。
【００４２】
本実施の形態のロボットハンドは、実施の形態２のロボットハンドと略同様の構成とされているが、図８（ａ）、（ｂ）及び図９（ａ）、（ｂ）に示すように、把持片１２１２（１２２２）とリンク１２１５（１２２５）とがなじみ部１３０だけでなく、ボールジョイント１５０でも連結されている。
【００４３】
具体的に云うと、ボールジョイント１５０は、ボールジョイント本体部１５１、アーム部１５２を備える。ボールジョイント本体部１５１は、一般的なボールジョイント本体部と同様に、湾曲した凹みを有する受け皿１５１ａ、ボール部１５１ｂを備える。受け皿１５１ａは、把持片１２１２（１２２２）における把持面１２１２ａ（１２２２ａ）と逆側の面に設けられている。この受け皿１５１ａの凹みにボール部１５１ｂが嵌め込まれている。ボール部１５１ｂには、アーム部１５２の一端部が連結されている。アーム部１５２の他端部は、リンク１２１５（１２２５）における把持片１２１２（１２２２）側の面に連結されている。つまり、アーム部１５２は、リンク１２１５（１２２５）における把持片１２１２（１２２２）側の面から当該把持片１２１２（１２２２）に向かって略垂直に立設されている。このボールジョイント１５０の外周を囲むようになじみ部１３０が設けられている。
【００４４】
このような構成により、図９（ａ）に示すように、本実施の形態のロボットハンドを用いて、コップ１４０を上方から把持する場合、なじみ部１３０のＺ軸方向への変位を拘束しつつ、把持片１２１２、１２２２をコップ１４０の外周形状に倣わせることができる。
【００４５】
一方、図９（ｂ）に示すように、本実施の形態のロボットハンドを用いて、コップ１４０を側方から把持する場合、なじみ部１３０のＹ軸方向への変位を拘束しつつ、把持片１２１２、１２２２をコップ１４０の外周形状に倣わせることができる。
【００４６】
つまり、コップ１４０が比較的重い場合、なじみ部１３０だけでコップ１４０を支持すると、なじみ部１３０が下方にせん断変形するが、本実施の形態のロボットハンドは、ボールジョイント１５０でもコップ１４０を支持するので、なじみ部１３０が下方にせん断変形することを防ぐことができる。
【００４７】
なお、図８（ｂ）の破線で示すように、把持片１２１２（１２２２）がリンク１２１５（１２２５）の下面と当接し、且つＺ軸方向に適当な当接面積を有する突出部６００を備えていると、把持片１２１２（１２２２）のＸ軸回り（開閉方向軸回り）の回転を拘束することができる。これにより、把持片１２１２、１２２２でコップ１４０を把持した際に、なじみ部１３０にＸ軸回りの回転モーメントが作用しても、把持片１２１２（１２２２）がＸ軸回りに回転することを防ぐことができる。
【００４８】
＜実施の形態４＞
本発明に係る実施の形態４のロボットハンドを説明する。但し、実施の形態１乃至３と重複する説明は省略する。
【００４９】
本実施の形態のロボットハンドは、図１０（ａ）、（ｂ）及び図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、案内片１２１１と把持片１２１２との関節部１２１４が、回転体１２１４ａ、被伝達体１２１４ｂ、リンク１２１４ｃを備える。他方の案内片１２２１と把持片１２２２との関節部１２２４も、回転体１２２４ａ、被伝達体１２２４ｂ、リンク１２２４ｃを備える。回転体１２１４ａ（１２２４ａ）は、駆動モータ２００の回転駆動力によって、Ｙ軸回りに回転する。回転体１２１４ａ（１２２４ａ）は、弾性部材２３１を介して被伝達体１２１４ｂ（１２２４ｂ）に連結されている。
【００５０】
被伝達体１２１４ｂ（１２２４ｂ）は、回転体１２１４ａ（１２２４ａ）から弾性部材２３１を介して当該回転駆動力が伝達される。弾性部材２３１としては、例えばコイルバネを用いることができる。このコイルバネは、図１１（ａ）に示すように、把持片１２１２、１２２２で上方からコップ１４０を把持する際における、把持片１２１２、１２２２のＹ軸回りの回転方向（矢印Ａ方向）と逆側の回転方向（矢印Ｂ方向）を伸展方向として、回転体１２１４ａ（１２２４ａ）と被伝達体１２１４ｂ（１２２４ｂ）との間に配置されている。
【００５１】
弾性部材２３１の内部には、ピン１６０が配置されている。ピン１６０の一端部は、回転体１２１４ａ（１２２４ａ）に連結されている。ピン１６０の他端部は、被伝達体１２１４ｂ（１２２４ｂ）に軸受１７０を介して、回転可能に連結されている。そのため、弾性部材２３１はせん断変形することなく、良好に捻じれ変形する。
【００５２】
被伝達体１２１４ｂ（１２２４ｂ）の外周面には、把持対象物を把持しない状態において、Ｚ軸方向に延在するリンク１２１４ｃ（１２２４ｃ）が連結されている。リンク１２１４ｃ（１２２４ｃ）は、弾性部材２３２を介して把持片１２１２（１２２２）に連結されている。
【００５３】
把持片１２１２（１２２２）は、リンク１２１４ｃ（１２２４ｃ）から弾性部材２３２を介して当該回転駆動力が伝達される。弾性部材２３２としては、例えばコイルバネを用いることができる。このコイルバネは、図１１（ｂ）に示すように、把持片１２１２、１２２２で側方からコップ１４０を把持する際における、把持片１２１２、１２２２のＺ軸回りの回転方向（矢印Ｃ方向）と逆側の回転方向（矢印Ｄ方向）を伸展方向として、リンク１２１４ｃ（１２２４ｃ）と把持片１２１２（１２２４）との間に配置されている。
【００５４】
弾性部材２３２の内部には、ピン１８０が配置されている。ピン１８０の一端部は、リンク１２１４ｃ（１２２４ｃ）に連結されている。ピン１８０の他端部は、把持片１２１２（１２２２）に軸受１９０を介して、回転可能に連結されている。そのため、弾性部材２３２はせん断変形することなく、良好に捻じれ変形する。
【００５５】
このような構成により、図１１（ａ）に示すように、本実施の形態のロボットハンドを用いて、コップ１４０を上方から把持する場合、先ず把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａがコップ１４０の外周面に接触するように、制御装置３００の制御信号に基づいて駆動モータ２００を制御し、回転体１２１４ａ（１２２４ａ）を矢印Ａ方向に回転させる。このように把持片１２１２（１２２２）の把持面１２１２ａ（１２２２ａ）をコップ１４０の外周面に軽く接触させた状態では、弾性部材２３１は捻じれ変形を殆ど生じていない状態である。
【００５６】
そして、把持片１２１２、１２２２でさらにコップ１４０を挟み込むように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御し、回転体１２１４ａ（１２２４ａ）を矢印Ａ方向に回転させる。このように把持片１２１２（１２２２）の把持面１２１２ａ（１２２２ａ）がコップ１４０の外周面に軽く接触する状態から、さらに回転体１２１４ａ（１２２４ａ）を矢印Ａ方向に回転させると、弾性部材２３１は矢印Ｂ方向に捻じれ変形を生じる。これにより、弾性部材２３１は、捻じれ変形を解消しようとして矢印Ａ方向に復元力を発揮して把持片１２１２（１２２２）の把持面１２１２ａ（１２２２ａ）をコップ１４０の外周面に押し付ける。その結果、把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａをコップ１４０の外周形状に良好に倣わせることができる。つまり、弾性部材２３１は、なじみ部における把持片１２１２（１２２２）のＹ軸回りの回転を許容する機能を発揮する。
【００５７】
一方、図１１（ｂ）に示すように、本実施の形態のロボットハンドを用いて、コップ１４０を側方から把持する場合、先ず把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａの上方領域がコップ１４０の外周面に接触するように、制御装置３００の制御信号に基づいて駆動モータ２００を制御する。このように把持片１２１２（１２２２）の把持面１２１２ａ（１２２２ａ）の上方領域をコップ１４０の外周面に接触させた状態では、弾性部材２３２は捻じれ変形を殆ど生じていない状態である。
【００５８】
そして、把持片１２１２、１２２２でさらにコップ１４０を挟み込むように、制御装置３００の制御信号に基づいて各駆動モータ２００を制御する。このとき、把持片１２１２（１２２２）とリンク１２１４ｃ（１２２４ｃ）との連結部は、把持片１２１２（１２２２）がコップ１４０に最初に接触した部分より下方に位置するので、図１１（ｂ）に示すように、把持片１２１２（１２２２）は矢印Ｃ方向に回転する。このように把持片１２１２（１２２２）の把持面１２１２ａ（１２２２ａ）の上方領域がコップ１４０の外周面に接触する状態から、さらに把持片１２１２（１２２２）を矢印Ｃ方向に回転させると、弾性部材２３２は矢印Ｄ方向に捻じれ変形を生じる。これにより、弾性部材２３２は、捻じれ変形を解消しようとして矢印Ｃ方向に復元力を発揮して把持片１２１２（１２２２）の把持面１２１２ａ（１２２２ａ）をコップ１４０の外周面に押し付ける。その結果、把持片１２１２、１２２２の把持面１２１２ａ、１２２２ａをコップ１４０の外周形状に良好に倣わせることができる。つまり、弾性部材２３２は、なじみ部における把持片１２１２（１２２２）のＺ軸回りの回転を許容する機能を発揮する。
【００５９】
ここで、回転体１２１４ａ（１２２４ａ）と被伝達体１２１４ｂ（１２２４ｂ）とを連結するピン１６０はＹ軸方向に配置され、リンク１２１４ｃ（１２２４ｃ）と把持片１２１２（１２２２）とを連結するピン１８０はＺ軸方向に配置されている。そのため、把持片１２１２（１２２２）のＺ軸方向の変位を拘束することができる。また、把持片１２１２（１２２２）のＹ軸回りの回転を拘束することができる。
【００６０】
ちなみに、図１２に示すように、エンコーダ等の回転角検出部５００を備え、ピン１６０、１８０、ひいては把持片１２１２（１２２２）の回転角を検出することが好ましい。この場合、例えば図１１（ａ）の状態において、回転角検出部５００でピン１６０の回転角を検出して、検出値を制御装置３００に出力する。つまり、回転体１２１４ａ（１２２４ａ）と被伝達体１２１４ｂ（１２２４ｂ）との相対変位角を検出する。制御装置３００は、入力された検出値に基づいて、把持片１２１２（１２２２）の把持面１２１２ａ（１２２２ａ）の傾斜角θ１を導き出す。また、図１１（ｂ）の状態において、回転角検出部５００でピン１８０の回転角を検出して、検出値を制御装置３００に出力する。つまり、被伝達体１２１４ｂ（１２２４ｂ）と把持片１２１２（１２２２）との相対変位角を検出する。制御装置３００は、入力された検出値に基づいて、把持片１２１２（１２２２）の把持面１２１２ａ（１２２２ａ）の傾斜角θ２を導き出す。これにより、把持面１２１２ａ（１２２２ａ）の姿勢を検知することができる。
【００６１】
さらに、記憶装置４００には、予め弾性部材２３１（２３２）の伸展方向側の回転角と復元力との関係を示す情報が格納されていることが好ましい。この場合、制御装置３００は、入力される検出値（ピン１６０（１８０）の回転角）から、弾性部材２３１（２３２）の伸展方向側の回転角を導き出す。そして、制御装置３００は、記憶装置４００から弾性部材２３１（２３２）の伸展方向側の回転角と復元力との関係を示す情報を読み出し、当該情報と導き出した弾性部材２３１（２３２）の伸展方向側の回転角とから、弾性部材２３１（２３２）が発現している復元力を導き出す。これにより、把持面１２１２ａ（１２２２ａ）に作用している力を検知することができる。
【００６２】
以上、本発明に係るロボットハンドの実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【００６３】
上記実施の形態では、把持部１２１（１２２）を案内片１２１１（１２２１）と把持片１２１２（１２２２）とで構成したが、この限りでない。つまり、把持部１２１（１２２）は、把持片１２１２（１２２２）のみで構成し、当該把持片１２１２（１２２２）を基部１１０に連結しても良い。
上記実施の形態では、ロボットハンドを制御し易いように、把持対象物を上方又は側方から把持しているが、把持対象物へのアプローチは特に限定されない。
上記実施の形態では、把持片１２１２（１２２２）のＺ軸方向の変位を拘束する機構をボールジョイント１５０で実現し、把持片１２１２（１２２２）のＸ軸回りの回転を拘束する機構を突出部６００で実現しているが、この限りでない。
【符号の説明】
【００６４】
１００  ロボットハンド
１１０  基部
１２０  把持部
１２１  第１把持部
１２２  第２把持部
１３０  なじみ部
１４０  コップ（把持対象物）
１５０  ボールジョイント
１５１  ボールジョイント本体部、１５１ａ  受け皿、１５１ｂ  ボール部
１５２  アーム部
６００  突出部
１６０  ピン
１７０  軸受
１８０  ピン
１９０  軸受
２００  駆動モータ
２３１、２３２  弾性部材
３００  制御装置
４００  記憶装置
５００  回転角検出部
１２１１  案内片、１２１２  把持片、１２１２ａ  把持面、１２１２ｂ  連結部、１２１２ｃ  貫通穴
１２１３  関節部
１２１４  関節部、１２１４ａ  回転体、１２１４ｂ  被伝達体、１２１４ｃ  リンク
１２１５  リンク
１２２１  案内片、１２２２  把持片、１２２２ａ  把持面、１２２２ｂ  連結部、１２２２ｃ  貫通穴
１２２３  関節部
１２２４  関節部、１２２４ａ  回転体、１２２４ｂ  被伝達体、１２２４ｃ  リンク
【図１】
0005621466.tif 000002
【図２】
0005621466.tif 000003
【図３】
0005621466.tif 000004
【図４】
0005621466.tif 000005
【図５】
0005621466.tif 000006
【図６】
0005621466.tif 000007
【図７】
0005621466.tif 000008
【図８】
0005621466.tif 000009
【図９】
0005621466.tif 000010
【図１０】
0005621466.tif 000011
【図１１】
0005621466.tif 000012
【図１２】
0005621466.tif 000013