(57)【要約】【課題】多関節の指部を備えるロボットハンドあるいは多関節のロボットアームで、既存の駆動モーターを利用しながら、対象物の把持力（作用点の押圧力）を高める。【解決手段】基体に対して回動可能に第１回動体を取り付け、第１回動体に対して回動可能に第２回動体を取り付ける。また、第１回動体を駆動する第１駆動源と、第２回動体を駆動する第２駆動源とを設ける。そして、基体には当接部を設けて、第２回動体を回動させて当接部に第２回動体を当接させた状態で、第１回動体および第２回動体が一体で回動可能にする。こうすれば、第１駆動源の駆動により第１回動体を回転させて対象物を押圧する際に、第２駆動源の駆動により第２回動体が基体の当接部から受ける反力を利用して、第１回動体による押圧力を高めることができる。【選択図】図３
2014161959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体に設けられた当接部と、
を備え、
前記第２回動体を回動させて前記当接部に前記第２回動体を当接させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットハンドであって、
前記当接部は、前記第２回動体の前記第２の回動軸から遠い部分が前記第１回動体の前記第１の回動軸と重なる状態の場合に、前記第２回動体と当接可能に設けられている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のロボットハンドであって、
前記当接部は、前記第１回動体の前記第１の回動軸を含み、且つ前記第１の回動軸の軸方向に延設され、
前記第２回動体は、前記第１回動体に対して、前記当接部が延設された側に設けられ、
前記当接部と前記第２回動体とは当接可能である
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のロボットハンドであって、
前記基体および前記第２回動体の何れか一方には可動部が設けられており、
前記可動部は、前記基体および前記第２回動体のうち前記可動部が設けられていない他方に前記可動部が当接することのない当接不能状態と、前記当接部に当接した前記第２回動体が前記当接部から離れる方向に回動すると前記他方に前記可動部が当接する当接可能状態と、に切り換え可能に設けられている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項５】
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体および前記第２回動体の何れか一方に設けられた可動部と、
前記基体および前記第２回動体のうち前記可動部が設けられていない他方に設けられ、前記第２回動体が前記第２の回動軸から遠い部分を前記基体に向けた状態で前記可動部と係合すると、前記第２回動体が回動する際に前記可動部に当接可能な係合部と、
を備え、
前記可動部は、前記係合部と係合することのない係合不能状態と、前記係合部と係合する係合可能状態とに切り換え可能に設けられ、
前記可動体を前記係合部と係合させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項６】
請求項５に記載のロボットハンドであって、
前記可動部および前記係合部のうち前記基体に設けられた何れか一方と、前記第２回動体に設けられた何れか他方とは、前記第２回動体の前記第２の回動軸から遠い部分が前記第１回動体の前記第１の回動軸と重なる状態の場合に係合可能に設けられている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のロボットハンドであって、
前記基体に設けられた前記可動部と、前記第２回動体に設けられた前記係合部とは、前記第２回動体の前記係合部が前記第１回動体の前記第１の回動軸と重なる状態の場合に係合可能に設けられている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項８】
請求項７に記載のロボットハンドであって、
前記基体に設けられた前記可動部は、前記基体に対して突出した状態と、埋没した状態とに切り換え可能な可動軸を有し、
前記第２回動体に設けられた前記係合部は、突出した状態の前記可動軸が挿入される挿入孔である
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項９】
請求項５または請求項６に記載のロボットハンドであって、
前記基体に設けられた前記係合部と、前記第２回動体に設けられた前記可動部とは、前記第２回動体の前記可動部が前記第１回動体の前記第１の回動軸と重なる状態の場合に係合可能に設けられている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項１０】
請求項９に記載のロボットハンドであって、
前記第２回動体に設けられた前記可動部は、前記第２回動体に対して突出した状態と、埋没した状態とに切り換え可能な可動軸を有し、
前記基体に設けられた前記係合部は、突出した状態の前記可動軸が挿入される挿入孔である
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０の何れか一項に記載のロボットハンドであって、
前記第１駆動源および前記第２駆動源は、圧電モーターである
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項１２】
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体に設けられた当接部と、
を備え、
前記第２回動体を回動させて前記当接部に前記第２回動体を当接させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするロボットアーム。
【請求項１３】
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体および前記第２回動体の何れか一方に設けられた可動部と、
前記基体および前記第２回動体のうち前記可動部が設けられていない他方に設けられ、前記第２回動体が前記第２の回動軸から遠い部分を前記基体に向けた状態で前記可動部と係合すると、前記第２回動体が回動する際に前記可動部に当接可能な係合部と、
を備え、
前記可動部は、前記係合部と係合することのない係合不能状態と、前記係合部と係合する係合可能状態とに切り換え可能に設けられ、
前記可動体を前記係合部と係合させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするロボットアーム。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３の何れか一項に記載のロボットハンドまたはロボットアームを備えるロボット。
【請求項１５】
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体に設けられた当接部と、
を備え、
前記第２回動体を回動させて前記当接部に前記第２回動体を当接させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１６】
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体および前記第２回動体の何れか一方に設けられた可動部と、
前記基体および前記第２回動体のうち前記可動部が設けられていない他方に設けられ、前記第２回動体が前記第２の回動軸から遠い部分を前記基体に向けた状態で前記可動部と係合すると、前記第２回動体が回動する際に前記可動部に当接可能な係合部と、
を備え、
前記可動部は、前記係合部と係合することのない係合不能状態と、前記係合部と係合する係合可能状態とに切り換え可能に設けられ、
前記可動体を前記係合部と係合させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド、ロボットアーム、ロボット、およびアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のロボット技術の進歩により、工業製品の製造現場などでは多くのロボットが使用されている。例えば、対象物を把持することが可能なロボットハンド（複数の指部の間に対象物を把持可能なロボットハンドなど）が開発されており、こうしたロボットハンドを備えたロボットが製品および各種部品の搬送や組み立てなどに活用されている。
【０００３】
指部を用いて対象物を把持するロボットハンドでは、指部の折り曲げを可能とする関節部を有するものが知られている。関節部には駆動モーターなどが内蔵されており、関節部の数を増やすことによって、様々な対象物の形状や大きさに合わせて指部の把持態様を柔軟に変化させることができる。但し、指部を多関節にすると、指部の付根（支点）から先端までが長くなる傾向にあるので、指部の先端（作用点）では、大きな把持力（押圧力）を得ることが困難となる。そこで、重い対象物を把持する際には、指部の先端側の関節部を折り畳むことによって指部の付根に近い位置で対象物を把持する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、提案の技術のように先端側の関節部を折り畳んだ指部で対象物を把持することにより作用点が支点に近くなって把持力が高まるものの、折り畳んだ関節部の駆動モーターが利用されることはなく、把持力は専ら付根側の駆動モーターの出力によって決まるので、さらに大きな把持力を得るには、付根側の駆動モーター自体を高出力のモーターにしなければならない。
【０００６】
また、こうした問題は、多関節の指部を備えるロボットハンドに限られるものではない。例えば、人間の腕のように複数の関節部を有するロボットアームにおいても、ロボットアームとロボットアーム（あるいは固定式の挟持体）との間に対象物を挟んで把持しようとする場合には、同様のことが言える。
【０００７】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、多関節の指部を備えるロボットハンドあるいは多関節のロボットアームで、既存の駆動モーターを利用しながら、対象物の把持力（作用点の押圧力）を高めることが可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第１のロボットハンドは次の構成を採用した。すなわち、
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体に設けられた当接部と、
を備え、
前記第２回動体を回動させて前記当接部に前記第２回動体を当接させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明のロボットハンドには、第１回動体および第２回動体を含んで構成される指部を複数備えて、その複数の指部を用いて対象物を把持するロボットハンドや、指部を１つだけ備えて、ロボットハンドとは別体に設けられた挟持部などと指部との間に対象物を挟んで把持するものが含まれるものとする。
【００１０】
このような本発明の第１のロボットハンドでは、第１駆動源の駆動により第１回動体を対象物に向けて回転させると、第１回動体で対象物を押圧することができる。このとき、第２駆動源の駆動により第２回動体を第１回動体と同じ方向に回転させて第２回動体で当接部を押圧すると、第２回動体は、その押圧力に対する反力を当接部から受ける。そして、第２回動体が受ける反力は、第２回動体と連結された第１回動体にも伝達されるので、反力を受ける方向と、第１回動体が対象物を押圧する方向とが一致することにより、第１駆動源の駆動による第１回動体の押圧力に第２駆動源の駆動による反力を付加することができる。このように第１回動体を駆動する第１駆動源の出力だけでなく、第２回動体を駆動する第２駆動源の出力も利用することで、第１回動体による押圧力を高めることができる。
【００１１】
また、上述した本発明の第１のロボットハンドでは、当接部を、第２回動体の第２の回動軸から遠い部分が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態の場合に、第２回動体と当接可能に設けてもよい。
【００１２】
第２回動体の第２の回動軸から遠い部分が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態で第２回動体が当接部に当接する場合には、第２回動体が反力を受ける方向と、第１回動体が押圧する方向とが一致することから、第１回動体による押圧力に第２駆動源の駆動による反力を効率的に付加して、大きな押圧力を得ることができる。
【００１３】
また、こうした本発明の第１のロボットハンドでは、当接部を、第１回動体の第１の回動軸を含み、且つ第１の回動軸の軸方向に延設することとして、第２回動体を、第１回動体に対して、当接部が延設された側に設けて、当接部と第２回動体とを当接可能にしてもよい。
【００１４】
第１回動体の第１の回動軸から離れた位置で第２回動体が当接部に当接する場合には、第１回動体の回転によって第２回動体が当接部に当接する位置（当接点）が変化し、それに伴って、第２回動体が受ける反力も変化する。これに対して、第１の回動軸の軸方向にある位置で第２回動体が当接部に当接する場合には、第１回動体が回転しても、第２回動体と当接部との当接点が動くことはなく、第２回動体が受ける反力を第１回動体に対して固定することができる。さらに、第２回動体の第２の回動軸から遠い部分が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態で第２回動体が当接部に当接するようにすれば、第１回動体が回転しても、第２駆動源の駆動により第２回動体が反力を受ける方向と、第１駆動源の駆動により第１回動体が押圧する方向とが一致するので、第１回動体の回転角度にかかわらず、大きな押圧力を得ることができる。
【００１５】
また、こうした本発明の第１のロボットハンドでは、基体および第２回動体の何れか一方に可動部を設けることとして、この可動部は、可動部が設けられていない他方に当接することのない当接不能状態と、当接部に当接した第２回動体が当接部から離れる方向に回転すると他方に当接する当接可能状態とに切り換え可能に設けてもよい。
【００１６】
このようにすれば、第２回動体が当接部に当接した状態で可動部を当接可能状態にすると、第２回動体を第１回転方向（当接部に当接する方向）および第２回転方向（当接部から離れる方向）の何れに回転させる場合にも、基体に対して第２回動体を当接させることが可能となる。そのため、第１駆動源の駆動により第１回動体が第１回転方向に回転して押圧する場合、および第１回動体が第２回転方向に回転して押圧する場合の何れでも、第２駆動源の駆動により第２回動体が受ける反力を利用して第１回動体による押圧力を高めることができる。
【００１７】
また、上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第２のロボットハンドは次の構成を採用した。すなわち、
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体および前記第２回動体の何れか一方に設けられた可動部と、
前記基体および前記第２回動体のうち前記可動部が設けられていない他方に設けられ、前記第２回動体が前記第２の回動軸から遠い部分を前記基体に向けた状態で前記可動部と係合すると、前記第２回動体が回動する際に前記可動部に当接可能な係合部と、
を備え、
前記可動部は、前記係合部と係合することのない係合不能状態と、前記係合部と係合する係合可能状態とに切り換え可能に設けられ、
前記可動体を前記係合部と係合させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とする。
【００１８】
このような本発明の第２のロボットハンドでは、第２回動体が第２の回動軸から遠い部分を基体に向けた状態で可動部を係合可能状態として係合部と係合させると、第２回動体を右回りおよび左回りの何れに回転させる場合にも、基体に対して第２回動体を当接させる（可動部と係合部とを当接させる）ことが可能となる。そのため、第１駆動源の駆動により第１回動体が右回りに回転して押圧する場合、および第１回動体が左回りに回転して押圧する場合の何れでも、第２駆動源の駆動により第２回動体が受ける反力を利用して第１回動体による押圧力を高めることができる。
【００１９】
また、上述した本発明の第２のロボットハンドでは、可動部および係合部のうち基体に設けられた何れか一方と、第２回動体に設けられた何れか他方とを、第２回動体の第２の回動軸から遠い部分が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態の場合に係合可能に設けてもよい。
【００２０】
第２回動体の第２の回動軸から遠い部分が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態で可動部と係合部とが係合（当接）する場合には、第２駆動源の駆動により第２回動体が反力を受ける方向と、第１回動体が押圧する方向とが一致することから、第１回動体による押圧力に第２駆動源の駆動による反力を効率的に付加して、大きな押圧力を得ることができる。
【００２１】
また、こうした本発明の第２のロボットハンドでは、基体に設けられた可動部と、第２回動体に設けられた係合部とを、第２回動体の係合部が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態の場合に係合可能に設けてもよい。
【００２２】
第２回動体の係合部が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態で基体の可動部と係合部とが係合（当接）する場合には、第１回動体が回転しても、可動部と係合部との当接点が動くことはなく、第２回動体が受ける反力を第１回動体に対して固定することができる。さらに、第２回動体の第２の回動軸から遠い部分が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態で可動部と係合部とが係合（当接）するようにすれば、第１回動体が回転しても、第２駆動源の駆動により第２回動体が反力を受ける方向と、第１駆動源の駆動により第１回動体が押圧する方向とが一致するので、第１回動体の回転角度にかかわらず、大きな押圧力を得ることができる。
【００２３】
また、上述した本発明の第２のロボットハンドでは、基体に設けられた可動部に、基体に対して突出した状態と埋没した状態とに切り換え可能な可動軸を設けることとして、第２回動体に設けられた係合部を、突出した状態の可動部が挿入される挿入孔としてもよい。
【００２４】
このようにすれば、挿入孔に対して可動軸を入れたり出したりすることにより、係合可能状態と係合不能状態とを容易に切り換えることができる。
【００２５】
また、本発明の第２のロボットハンドでは、基体に設けられた係合部と、第２回動体に設けられた可動部とを、第２回動体の可動部が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態の場合に係合可能に設けてもよい。
【００２６】
第２回動体の可動部が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態で可動部と基体の係合部とが係合（当接）する場合には、第１回動体が回転しても、可動部と係合部との当接点が動くことはなく、第２回動体が受ける反力を第１回動体に対して固定することができる。さらに、第２回動体の第２の回動軸から遠い部分が第１回動体の第１の回動軸と重なる状態で可動部と係合部とが係合（当接）するようにすれば、第１回動体が回転しても、第２駆動源の駆動により第２回動体が反力を受ける方向と、第１駆動源の駆動により第１回動体が押圧する方向とが一致するので、第１回動体の回転角度にかかわらず、大きな押圧力を得ることができる。
【００２７】
また、上述した本発明の第２のロボットハンドでは、第２回動体に設けられた可動部に、第２回動体に対して突出した状態と埋没した状態とに切り換え可能な可動軸を設けることとして、基体に設けられた係合部を、突出した状態の可動部が挿入される挿入孔としてもよい。
【００２８】
このようにすれば、挿入孔に対して可動軸を入れたり出したりすることにより、係合可能状態と係合不能状態とを容易に切り換えることができる。
【００２９】
また、こうした本発明のロボットハンドでは、第１駆動源および第２駆動源を圧電モーターとしてもよい。
【００３０】
このように圧電モーターを駆動源として採用したロボットハンドでは、いわゆる電磁モーターを用いる場合に比べて、ロボットハンドの小型化を図ることができる。特に、圧電モーターの伸縮振動する方向および屈曲振動する方向を第１回動体および第２回動体の回動面と平行に設けることにより、複雑なギア機構を必要とせず回動面と平行な面内で回転を伝えることができるので、第１の回動軸および第２の回動軸の軸方向の厚みを薄くすることができる。また、圧電モーターは、第１回動体や第２回動体あるいはこれらに回転を伝える部材に対して伸縮方向の端部を押し付けた状態で設けられるので、電源を切っても第１回動体や第２回動体の姿勢を維持することができる。そのため、第１回動体または第２回動体で対象物を押圧した姿勢を維持するのに電力が不要であり、省電力化を実現できる。
【００３１】
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体に設けられた当接部と、
を備え、
前記第２回動体を回動させて前記当接部に前記第２回動体を当接させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするロボットアームとして把握することもできる。
【００３２】
このような本発明のロボットアームでは、第１駆動源の駆動により第１回動体を対象物に向けて回転させると、第１回動体で対象物を押圧することができる。このとき、第２駆動源の駆動により第２回動体を第１回動体と同じ方向に回転させて第２回動体で当接部を押圧すると、第２回動体は、その押圧力に対する反力を当接部から受ける。そして、第２回動体が受ける反力は、第２回動体と連結された第１回動体にも伝達されるので、反力を受ける方向と、第１回動体が対象物を押圧する方向とが一致することにより、第１駆動源の駆動による第１回動体の押圧力に第２駆動源の駆動による反力を付加することができる。このように第１回動体を駆動する第１駆動源の出力だけでなく、第２回動体を駆動する第２駆動源の出力も利用することで、第１回動体による押圧力を高めることができる。
【００３３】
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体および前記第２回動体の何れか一方に設けられた可動部と、
前記基体および前記第２回動体のうち前記可動部が設けられていない他方に設けられ、前記第２回動体が前記第２の回動軸から遠い部分を前記基体に向けた状態で前記可動部と係合すると、前記第２回動体が回動する際に前記可動部に当接可能な係合部と、
を備え、
前記可動部は、前記係合部と係合することのない係合不能状態と、前記係合部と係合する係合可能状態とに切り換え可能に設けられ、
前記可動体を前記係合部と係合させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするロボットアームとして把握することもできる。
【００３４】
このような本発明のロボットアームでは、第２回動体が第２の回動軸から遠い部分を基体に向けた状態で可動部を係合可能状態として係合部と係合させると、第２回動体を右回りおよび左回りの何れに回転させる場合にも、基体に対して第２回動体を当接させる（可動部と係合部とを当接させる）ことが可能となる。そのため、第１駆動源の駆動により第１回動体が右回りに回転して押圧する場合、および第１回動体が左回りに回転して押圧する場合の何れでも、第２駆動源の駆動により第２回動体が受ける反力を利用して第１回動体による押圧力を高めることができる。
【００３５】
上述した本発明のロボットハンドを搭載したロボットであれば、ロボットハンドの第１回動体で対象物を押圧する際に、第２駆動源の駆動により第２回動体が基体から受ける反力を利用して、第１回動体による押圧力を高めることができる。また、上述した本発明のロボットアームを搭載したロボットであれば、ロボットアームの第１回動体で対象物を押圧する際に、第２駆動源の駆動により第２回動体が基体から受ける反力を利用して、第１回動体による押圧力を高めることができる。
【００３６】
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体に設けられた当接部と、
を備え、
前記第２回動体を回動させて前記当接部に前記第２回動体を当接させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするアクチュエータとして把握することもできる。
【００３７】
ここで、本発明のアクチュエータとは、複数の回動駆動機構を含んで対象物に対して力を加えることが可能な装置をいうものとする。
【００３８】
このような本発明のアクチュエータでは、第１駆動源の駆動により第１回動体を対象物に向けて回転させると、第１回動体で対象物を押圧することができる。このとき、第２駆動源の駆動により第２回動体を第１回動体と同じ方向に回転させて第２回動体で当接部を押圧すると、第２回動体は、その押圧力に対する反力を当接部から受ける。そして、第２回動体が受ける反力は、第２回動体と連結された第１回動体にも伝達されるので、反力を受ける方向と、第１回動体が対象物を押圧する方向とが一致することにより、第１駆動源の駆動による第１回動体の押圧力に第２駆動源の駆動による反力を付加することができる。このように第１回動体を駆動する第１駆動源の出力だけでなく、第２回動体を駆動する第２駆動源の出力も利用することで、第１回動体による押圧力を高めることができる。
【００３９】
また、本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
基体と、
第１の回動軸を有する第１駆動源と、
前記第１駆動源によって前記基体に対して回動可能な第１回動体と、
前記第１回動体に取り付けられ、前記第１の回動軸とは異なる位置に第２の回動軸を有し、前記第１回動体に対して回動可能な第２回動体と、
前記第２回動体を駆動する第２駆動源と、
前記基体および前記第２回動体の何れか一方に設けられた可動部と、
前記基体および前記第２回動体のうち前記可動部が設けられていない他方に設けられ、前記第２回動体が前記第２の回動軸から遠い部分を前記基体に向けた状態で前記可動部と係合すると、前記第２回動体が回動する際に前記可動部に当接可能な係合部と、
を備え、
前記可動部は、前記係合部と係合することのない係合不能状態と、前記係合部と係合する係合可能状態とに切り換え可能に設けられ、
前記可動体を前記係合部と係合させた状態で、前記第１回動体および前記第２回動体が一体で回動する
ことを特徴とするアクチュエータとして把握することもできる。
【００４０】
このような本発明のアクチュエータでは、第２回動体が第２の回動軸から遠い部分を基体に向けた状態で可動部を係合可能状態として係合部と係合させると、第２回動体を右回りおよび左回りの何れに回転させる場合にも、基体に対して第２回動体を当接させる（可動部と係合部とを当接させる）ことが可能となる。そのため、第１駆動源の駆動により第１回動体が右回りに回転して押圧する場合、および第１回動体が左回りに回転して押圧する場合の何れでも、第２駆動源の駆動により第２回動体が受ける反力を利用して第１回動体による押圧力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施例のロボットハンドの構成を示した説明図である。
【図２】本実施例のロボットハンドが２つの指部を用いて対象物を把持する態様を例示した説明図である。
【図３】本実施例のロボットハンドの指部を折り畳んだ状態で、第２駆動モーターの出力を利用して第１回動体による対象物の把持力を高めることができる理由を示した説明図である。
【図４】第２回動体が基体の当接部に当接した状態で、第１回動体と重なり合っていない場合を示した説明図である。
【図５】第１変形例のロボットハンドの構成を示した説明図である。
【図６】第２変形例のロボットハンドの構成および動作を示した説明図である。
【図７】第２変形例のロボットハンドが、指部を折り畳んだ状態で第１回動体を第２回転方向に回転させることで、対象物を把持する態様を例示した説明図である。
【図８】第３変形例のロボットハンドの構成を示した説明図である。
【図９】第４変形例のロボットハンドの構成を示した説明図である。
【図１０】第５変形例のロボットハンドの構成を示した説明図である。
【図１１】第５変形例のロボットハンドで、基体の当接部に設けた可動当接軸が、第２回動体の先端に設けた貫通孔に挿入された状態を示した説明図である。
【図１２】第６変形例のロボットハンドの構成を示した斜視図である。
【図１３】第７変形例のロボットハンドの構成を示した斜視図である。
【図１４】圧電モーターの構造を示した斜視図である。
【図１５】圧電モーターの動作原理を示す説明図である。
【図１６】前述した実施例のロボットハンドに搭載される第１駆動モーターおよび第２駆動モーターとして、圧電モーターを採用した例を示した説明図である。
【図１７】ロボットアームの構成を示した説明図である。
【図１８】ロボットアームの変形例の構成を示した説明図である。
【図１９】ロボットハンドおよびロボットアームを搭載したロボットを示す説明図である。
【図２０】本発明のアクチュエータをゲーム機に応用した例を示した説明図である。
【図２１】対象物の分別システムに本発明のアクチュエータを応用した例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本実施例のロボットハンド１００の構成を示した斜視図である。図示したロボットハンド１００は、２つの指部１４０を用いて対象物を把持可能である。先ず、図１（ａ）に示されるように、２つの指部１４０は、ロボットハンド１００の基礎となる基体１１０に取り付けられている。基体１１０は、２つの指部１４０が取り付けられる取付部１１２と、取付部１１２に対して立設された立設部１１４とを備えている。
【００４３】
指部１４０は、基体１１０に対して回動可能な第１回動体１５０と、この第１回動体１５０に対して回動可能な第２回動体１６０とを備えている。第１回動体１５０は、取付部１１２に取り付けられる基端側に第１回動軸１５２を有し、取付部１１２に内蔵された第１駆動モーター１５４の駆動によって第１回動軸１５２まわりに回動する。また、第２回動体１６０は、第１回動体１５０の先端側に取り付けられる基端側に第２回動軸１６２を有し、第１回動体１５０に内蔵された第２駆動モーター１６４の駆動によって第２回動軸１６２まわりに回動する。尚、第１駆動モーター１５４および第２駆動モーター１６４は、図示しない制御部によって制御されている。また、第１駆動モーター１５４および第２駆動モーター１６４の搭載位置は、図示した例に限られるものではなく、第１駆動モーター１５４を第１回動体１５０側に搭載してもよいし、第２駆動モーター１６４を第２回動体１６０側に搭載してもよい。加えて、本実施例の第１駆動モーター１５４および第２駆動モーター１６４には、いわゆる電磁モーター（電磁力を利用してローターを回転させる方式のモーター）を用いているが、これに限定されるものではない。
【００４４】
本実施例のロボットハンド１００では、第１回動軸１５２と第２回動軸１６２とが平行に設けられているため、第２回動体１６０は、第１回動体１５０の回動面と平行に回動する。これら第１回動体１５０および第２回動体１６０は、それぞれの回動軸（１５２，１６２）で右回りおよび左回りの何れにも回転可能である。以下では、指部１４０の先端側をロボットハンド１００の内側（もう一方の指部１４０に近づく側）に向ける回転方向を「第１回転方向」と称し、ロボットハンド１００の外側（もう一方の指部１４０から離れる側）に向ける回転方向を「第２回転方向」と称するものとする。
【００４５】
そして、第２回動体１６０を第１回転方向に回転させて第１回動体１５０に重ね合せることによって、図１（ｂ）に示されるように、指部１４０を折り畳んだ状態とすることができる。本実施例のロボットハンド１００では、基体１１０の立設部１１４から当接部１１６が突設されており、指部１４０を折り畳むと、第２回動体１６０が当接部１１６に当接する。尚、当接部１１６は、第１回動体１５０の動作に直接干渉することのないように、取付部１１２との間に第１回動体１５０の厚み以上の間隔を空けて設けられている。
【００４６】
図２は、本実施例のロボットハンド１００が２つの指部１４０を用いて対象物Ｗを把持する態様を例示した説明図である。先ず、図２（ａ）には、ロボットハンド１００の２つの指部１４０を伸ばした状態で対象物Ｗを把持する態様が示されている。前述したように本実施例の指部１４０は、基体１１０に対して回動可能な第１回動体１５０と、第１回動体１５０に対して回動可能な第２回動体１６０とを備えており、第１回動体１５０の回動面と第２回動体１６０の回動面とが平行になっている。このため、２つの指部１４０の間に対象物Ｗを位置させた状態で、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０を第１回転方向（先端側をロボットハンド１００の内側に向ける方向）に回転させると共に、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第１回転方向に回転させると、２つの第２回動体１６０で対象物Ｗを両側から挟んで把持することができる。
【００４７】
このように第１回動体１５０に対して第２回動体１６０を回動可能に設ける（すなわち、指部１４０の折り曲げを可能とする関節を設ける）ことにより、関節を有しない指部１４０に比べて動作の自由度が増えるため、形状や大きさの異なる様々な対象物Ｗに合わせて指部１４０の把持態様を柔軟に変化させることができる。
【００４８】
また、図２（ａ）のように指部１４０を伸ばした状態で対象物Ｗを把持しようとすると、指部１４０の付根である第１回動軸１５２（支点）から離れている第２回動体１６０の先端側（作用点）では、大きな把持力（対象物Ｗに対する押圧力）を得にくい。そこで、重い対象物Ｗを把持する場合には、図２（ｂ）に示されるように、第２回動体１６０を第１回動体１５０に重ね合せるように指部１４０を折り畳んだ状態として、第１回動体１５０の先端側で対象物Ｗを把持する。このようにすれば、対象物Ｗを把持する作用点が指部１４０の支点（第１回動軸１５２）に近くなるので、第２回動体１６０の先端側で対象物Ｗを把持する場合（指部１４０を伸ばした状態）に比べて、大きな把持力を得ることができる。とは言え、単に指部１４０を折り畳んだだけでは、第２回動体１６０を駆動する第２駆動モーター１６４が対象物Ｗの把持に利用されることはなく、専ら把持力は、第１回動体１５０を駆動する第１駆動モーター１５４の出力によって決まる。そのため、さらに大きな把持力を得ようとすると、第１駆動モーター１５４自体を高出力のモーターに変更しなければならない。本実施例のロボットハンド１００では、基体１１０に当接部１１６が設けられており、指部１４０を折り畳むと第２回動体１６０が当接部１１６に当接するようになっている。これにより、第２駆動モーター１６４の出力を利用して第１回動体１５０による対象物Ｗの把持力を高めることができる。
【００４９】
図３は、本実施例のロボットハンド１００の指部１４０を折り畳んだ状態で、第２駆動モーター１６４の出力を利用して第１回動体１５０による対象物Ｗの把持力を高めることができる理由を示した説明図である。前述したように基体１１０の立設部１１４からは当接部１１６が突設されており、第２回動体１６０を第１回動体１５０に重ね合せるように指部１４０を折り畳むと、第２回動体１６０が当接部１１６に当接する。この状態で、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が第１回転方向に回転すると、当接部１１６を押圧する。このとき、第２回動体１６０は、その押圧力と同じ大きさで向きが反対の反力を当接部１１６から受ける。図３では、第２回動体１６０が当接部１１６に与える押圧力が白抜きの矢印で示されており、第２回動体１６０が当接部１１６から受ける反力がハッチングを付した矢印で示されている。
【００５０】
また、第２回動体１６０が受ける反力は、第２回動軸１６２で第２回動体１６０と連結された第１回動体１５０にも伝わる。そして、この反力を受ける方向が、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０が対象物Ｗを把持（押圧）する方向と一致することにより、第１駆動モーター１５４の駆動による第１回動体１５０の把持力（押圧力）に第２駆動モーター１６４の駆動による反力を加えることができる。
【００５１】
このように本実施例のロボットハンド１００では、指部１４０を折り畳んで第１回動体１５０で対象物Ｗを把持（押圧）する際に、第１回動体１５０を駆動する第１駆動モーター１５４の出力だけでなく、第２回動体１６０を駆動する第２駆動モーター１６４の出力も利用することができるので、対象物Ｗに対する把持力（押圧力）を高めることができる。
【００５２】
ここで、第２回動体１６０は、基体１１０の当接部１１６に当接した状態で、必ずしも第１回動体１５０と重なり合っている必要はない。例えば、上述した実施例のロボットハンド１００で、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第２回転方向（先端側をロボットハンド１００の外側に向ける方向）に回転させると、図４に示すように第２回動体１６０は、第１回動体１５０と重なり合う前に当接部１１６に当接する。そして、第２回動体１６０が当接部１１６を押圧すると、第２回動体１６０は当接部１１６から反力を受け、その反力は第１回動体１５０にも伝わる。この反力の方向は、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０が第２回転方向に回転してロボットハンド１００の外側に押圧する方向（図中に黒塗りの矢印で示した方向）と一致していないものの、第１回動体１５０が押圧する方向のベクトルを含んでいる。そのため、第１駆動モーター１５４の駆動による押圧力に第２駆動モーター１６４の駆動による反力の一部を付加して、第１回動体１５０による押圧力の増大を図ることができる。
【００５３】
尚、第２回動体１６０が第１回動体１５０と重なり合うことなく当接部１１６に当接する場合には、第１回動体１５０の回転によって第２回動体１６０が当接部１１６に当接する位置（当接点）が変化し、それに伴って、第２回動体１６０が反力を受ける方向も変化する。一方、第２回動体１６０が第１回動体１５０と重なり合って当接部１１６に当接する場合には、第２回動体１６０が反力を受ける方向と、第１回動体１５０が押圧する方向とが一致することから、第１回動体１５０による押圧力に第２駆動モーター１６４の駆動による反力を効率的に付加して、大きな押圧力を得ることができる。
【００５４】
以下では、上述した本実施例のロボットハンド１００の変形例について説明する。尚、変形例の説明にあたっては、上述の実施例と同様の構成部分については、先に説明した実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５５】
図５は、第１変形例のロボットハンド１００の構成を示した説明図である。図５（ａ）には、第１変形例のロボットハンド１００の片方の指部１４０が斜視図で示されている。第１変形例の基体１１０の立設部１１４からは、前述した実施例の当接部１１６に代えて、固定部１１８が突設されている。この固定部１１８は、第１回動体１５０および第２回動体１６０と直に接することのないように、取付部１１２との間に第１回動体１５０および第２回動体１６０の厚み以上の間隔を空けて設けられている。そして、固定部１１８からは、第１回動軸１５２と同軸の当接軸１２０が第１回動軸１５２に向けて設けられている。尚、当接軸１２０は、基体１１０に対して固定され、且つ、第１回動体１５０と同軸であればよく、第１回動軸１５２を延設することで当接軸１２０を形成してもよい。
【００５６】
一方、第２回動体１６０の先端側には、切欠き部１６６が設けられている。この切欠き部１６６は、指部１４０を伸ばした状態で、もう一方の指部１４０と向き合う側面から第２回動体１６０の内部に向けて形成されている。このような第１変形例のロボットハンド１００では、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第１回転方向に回転させると、第２回動体１６０の切欠き部１６６と基体１１０の当接軸１２０とが係合する。図５（ｂ）には、第２回動体１６０の切欠き部１６６と基体１１０の当接軸１２０とが係合した状態が示されている。
【００５７】
第１変形例のロボットハンド１００では、第２回動体１６０が第１回動体１５０と重なり合うように指部１４０を折り畳むと、切欠き部１６６の内側に当接軸１２０が当接する。この状態で、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が第１回転方向に回転して当接軸１２０を押圧すると、第２回動体１６０は、その押圧力に対する反力を当接軸１２０から受ける。そして、第２回動体１６０が受ける反力は、第２回動軸１６２で連結された第１回動体１５０にも伝わるので、前述した実施例と同様に、第１駆動モーター１５４の駆動による第１回動体１５０の押圧力（把持力）に第２駆動モーター１６４の駆動による反力を付加することができる。
【００５８】
また、第１変形例のロボットハンド１００では、第２回動体１６０を第１回動体１５０と重ね合せた際に切欠き部１６６の内側に当接する当接軸１２０が第１回動軸１５２と同軸に設けられている。これにより、第１回動体１５０が回転しても、第２回動体１６０と当接軸１２０との当接点が動くことはなく、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が反力を受ける方向と、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０が押圧（把持）する方向とを一致させることができる。その結果、２つの第１回動体１５０で対象物Ｗを把持する際には、第１回動体１５０の回転角度にかかわらず、大きな把持力を得ることができる。
【００５９】
図６は、第２変形例のロボットハンド１００の構成および動作を示した説明図である。図６（ａ）に示されるように第２変形例のロボットハンド１００は、上述の第１変形例と比較すると、第２回動体１６０の先端側の形状が異なり、第２変形例の第２回動体１６０では、先端から第２回動体１６０の内部に向けて切欠き部１６８が形成されている。また、第２変形例の切欠き部１６８の片側（指部１４０を伸ばした状態で、もう一方の指部１４０と向き合う側）は、第２回動体１６０の長手方向に摺動可能な可動部１７０となっている。この可動部１７０は、図示しない駆動機構によって、第２回動体１６０の先端に向けて突出した状態（突出状態）と、第２回動体１６０の基端に向けて埋没した状態（埋没状態）とに切り換えることが可能である。埋没状態では、可動部１７０が第２回動体１６０の内部に収まり、切欠き部１６８の片側（可動部１７０が設けられた側）が開いた状態となっている。
【００６０】
このような第２変形例のロボットハンド１００では、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第１回転方向に回転させて指部１４０を折り畳む際には、図６（ｂ）に示されるように可動部１７０を埋没状態にすることによって、基体１１０の当接軸１２０に可動部１７０が当接することはない。そして、第２回動体１６０と第１回動体１５０とが重なり合うように指部１４０を折り畳むと、切欠き部１６８の可動部１７０とは反対側の内壁面に当接軸１２０が当接する。この状態で、図６（ｃ）に示されるように可動部１７０を突出状態にすれば、第２回動体１６０の切欠き部１６８と基体１１０の当接軸１２０とが係合し、第２回動体１６０を第２回転方向に回転させる場合には、切欠き部１６８の可動部１７０側の内壁面に当接軸１２０が当接する。
【００６１】
このように第２変形例のロボットハンド１００では、第２回動体１６０に可動部１７０を備えることにより、第２回動体１６０と第１回動体１５０とを重ね合せた状態から第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させる場合にも、第２回動体１６０と当接軸１２０との当接点を設けることができる。そのため、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０が第１回転方向に回転して２つの第１回動体１５０で対象物Ｗの両側から把持（押圧）する場合（図２（ｂ）参照）だけでなく、第１回動体１５０が第２回転方向に回転してロボットハンド１００の外側に向けて押圧する場合にも同様に、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が当接軸１２０から受ける反力を利用して第１回動体１５０による押圧力を高めることができる。
【００６２】
図７は、第２変形例のロボットハンド１００が、指部１４０を折り畳んだ状態で第１回動体１５０を第２回転方向に回転させることで、対象物Ｗを把持する態様を例示した説明図である。先ず、図７（ａ）には、対象物Ｗの断面形状が凹形である例が示されている。このような場合には、２つの指部１４０を折り畳んだ状態で第１回動体１５０の先端側を対象物Ｗの内側に入れて、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０を第２回転方向（先端側をロボットハンド１００の外側に向ける方向）に回転させると、２つの第１回動体１５０で対象物Ｗを内側から押し広げて把持（支え持つ）ことができる。このとき、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第２回転方向に回転させれば、第２回動体１６０が当接軸１２０から受ける反力を、第１回動体１５０の対象物Ｗに対する押圧力に付加することができる。
【００６３】
また、図７（ｂ）には、第２変形例のロボットハンド１００とは別体に挟持部５０が設けられている例が示されている。このような場合には、片方の指部１４０に対してロボットハンド１００の外側に挟持部５０を固定しておき、折り畳んだ指部１４０（第１回動体１５０）と挟持部５０との間に対象物Ｗを位置させた状態で、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０を第２回転方向に回転させると、第１回動体１５０と挟持部５０とで対象物Ｗを両側から挟んで把持することができる。また、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第２回転方向に回転させることで、第２回動体１６０が当接軸１２０から受ける反力を、第１回動体１５０の対象物Ｗに対する押圧力に付加することができる。尚、このようにロボットハンド１００とは別体に設けられた挟持部５０との間で対象物Ｗを把持することを前提とする場合には、ロボットハンド１００に指部１４０を複数備える必要はなく、指部１４０を１つだけ備えたロボットハンド１００としてもよい。
【００６４】
図８は、第３変形例のロボットハンド１００の構成を示した説明図である。図８（ａ）には、第３変形例のロボットハンド１００の片方の指部１４０が斜視図で示されている。第３変形例の第２回動体１６０の先端側には、第１回動体１５０と向き合う面とは反対側の面から固定軸１７４が突設されている。この固定軸１７４は、指部１４０を折り畳んで第２回動体１６０と第１回動体１５０とを重ね合せた状態で第１回動軸１５２と同軸となるように設けられている。
【００６５】
一方、第３変形例の基体１１０の立設部１１４からは、固定当接部１２２が突設されており、この固定当接部１２２は、第１回動体１５０および第２回動体１６０と直に接することのないように、取付部１１２との間に第１回動体１５０および第２回動体１６０の厚み以上の間隔を空けて設けられている。また、第３変形例の立設部１１４の固定当接部１２２よりもロボットハンド１００の内側には、固定当接部１２２と平行に指部１４０に向かって摺動可能な可動当接部１２４が内蔵されており、固定当接部１２２と可動当接部１２４との間には、固定軸１７４の直径以上の間隔が設けられている。
【００６６】
このような第３変形例のロボットハンド１００では、図８（ａ）に示されるように可動当接部１２４が立設部１１４に埋没した状態では、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第１回転方向に回転させて指部１４０を折り畳む際に、第２回動体１６０の固定軸１７４が可動当接部１２４に当接することはない。そして、第２回動体１６０と第１回動体とが重なり合うように指部１４０を折り畳むと、第２回動体１６０の固定軸１７４が基体１１０の固定当接部１２２に当接する。この状態で、図示しない駆動機構の駆動によって、図８（ｂ）に示すように可動当接部１２４を立設部１１４から突出した状態にすると、固定軸１７４が固定当接部１２２と可動当接部１２４との間に挟まれ、第２回動体１６０を第２回転方向に回転させる場合には、第２回動体１６０の固定軸１７４が可動当接部１２４に当接する。
【００６７】
このように第３変形例のロボットハンド１００では、基体１１０に可動当接部１２４を備えることにより、前述の第２変形例と同様に、第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させる場合にも、基体１１０（固定当接部１２２あるいは可動当接部１２４）に対して第２回動体１６０の固定軸１７４を当接させることが可能となる。そのため、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０が第１回転方向に回転してロボットハンド１００の内側に向けて押圧する場合、および第１回動体１５０が第２回転方向に回転してロボットハンド１００の外側に向けて押圧する場合の何れでも、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が受ける反力を利用して第１回動体１５０による押圧力を高めることができる。
【００６８】
図９は、第４変形例のロボットハンド１００の構成を示した説明図である。図９（ａ）には、第４変形例のロボットハンド１００の片方の指部１４０が斜視図で示されている。第４変形例の第２回動体１６０の先端には、凸部１７６が第２回動体１６０の長手方向に延設されている。一方、第４変形例の基体１１０の立設部１１４は、取付部１１２からの高さが第１回動体１５０の厚み以下に設けられており、立設部１１４の端面からは、固定当接軸１２６が第１回動軸１５２と平行に立設されている。また、第４変形例の立設部１１４の固定当接軸１２６よりもロボットハンド１００の内側には、固定当接軸１２６と平行に摺動可能な可動当接軸１２８が内蔵されており、固定当接軸１２６と可動当接軸１２８との間には、凸部１７６の幅以上の間隔が設けられている。
【００６９】
このような第４変形例のロボットハンド１００では、図９（ａ）に示されるように可動当接軸１２８が立設部１１４に埋没した状態では、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第１回転方向に回転させて指部１４０を折り畳む際に、第２回動体１６０の凸部１７６が可動当接軸１２８に当接することはない。そして、第２回動体１６０と第１回動体１５０とが重なり合うように指部１４０を折り畳むと、第２回動体１６０の凸部１７６が基体１１０の固定当接軸１２６に当接する。この状態で、図示しない駆動機構の駆動によって可動当接軸１２８を立設部１１４から突出した状態にすると、図９（ｂ）に示すように凸部１７６が固定当接軸１２６と可動当接軸１２８との間に挟まれ、第２回動体１６０を第２回転方向に回転させる場合には、第２回動体１６０の凸部１７６が可動当接軸１２８に当接する。
【００７０】
このように第４変形例のロボットハンド１００では、基体１１０に可動当接軸１２８を備えることにより、前述の第２変形例や第３変形例と同様に、第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させる場合にも、基体１１０（固定当接軸１２６あるいは可動当接軸１２８）に対して第２回動体１６０の凸部１７６を当接させることが可能となる。そのため、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０が第１回転方向に回転してロボットハンド１００の内側に向けて押圧する場合、および第１回動体１５０が第２回転方向に回転してロボットハンド１００の外側に向けて押圧する場合の何れでも、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が受ける反力を利用して第１回動体１５０による押圧力を高めることができる。
【００７１】
尚、第４変形例のロボットハンド１００では、第２回動体１６０の凸部１７６を第２回動体１６０の長手方向に摺動可能な可動式にすると共に、基体１１０の可動当接軸１２８を、立設部１１４から突出した状態で設けられた固定式の当接軸１２９に代えてもよい。このようにすれば、凸部１７６が第２回動体１６０に埋没した状態では、指部１４０を折り畳む際に第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させても第２回動体１６０の凸部１７６が基体１１０の固定当接軸１２６や固定式の当接軸１２９に当接することはない。そして、第２回動体１６０と第１回動体１５０とが重なり合うように指部１４０を折り畳んだ状態で、凸部１７６を第２回動体１６０の先端から突出した状態にすると、凸部１７６が固定当接軸１２６と固定式の当接軸１２９との間に挟まれる。これにより、第２回動体１６０を第１回転方向に回転させる場合には、凸部１７６を固定当接軸１２６に当接させ、第２回動体１６０を第２回転方向に回転させる場合には、凸部１７６を固定式の当接軸１２９に当接させることができる。
【００７２】
図１０は、第５変形例のロボットハンド１００の構成を示した説明図である。図１０（ａ）には、第５変形例のロボットハンド１００の片方の指部１４０が斜視図で示されている。第５変形例の第２回動体１６０の先端側には、第１回動体１５０と向き合う面とは反対側の面に対して第１回動軸１５２と平行に摺動可能な可動軸１７８が内蔵されている。この可動軸１７８は、指部１４０を折り畳んで第２回動体１６０と第１回動体１５０とを重ね合せた状態で第１回動軸１５２と同軸となるように設けられている。
【００７３】
一方、基体１１０の立設部１１４からは、当接部１３０が突設されており、第５変形例の当接部１１６は、第１回動体１５０および第２回動体１６０と直に接することのないように、取付部１１２との間に第１回動体１５０および第２回動体１６０の厚み以上の間隔を空けて設けられている。そして、第５変形例の当接部１１６には、第１回動軸１５２と同軸の当接孔１３２が形成されており、この当接孔１３２は、直径が第２回動体１６０の可動軸１７８の直径よりも大きく設けられている。
【００７４】
このような第５変形例のロボットハンド１００では、可動軸１７８が第２回動体１６０に埋没した状態では、指部１４０を折り畳む際に第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させても第２回動体１６０の可動軸１７８が基体１１０の当接部１３０に当接することはない。そして、第２回動体１６０と第１回動体１５０とが重なり合うように指部１４０を折り畳んだ状態で、可動軸１７８を第２回動体１６０から突出した状態にすると、可動軸１７８が当接部１３０の当接孔１３２に挿入される。図１０（ｂ）には、可動軸１７８が当接孔１３２に挿入された状態が、当接部１３０の断面を取ることで示されている。これにより、第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させる場合にも、基体１１０の当接孔１３２の内周面に第２回動体１６０の可動軸１７８の外周面を当接させることが可能となる。そのため、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０が第１回転方向に回転してロボットハンド１００の内側に向けて押圧する場合、および第１回動体１５０が第２回転方向に回転してロボットハンド１００の外側に向けて押圧する場合の何れでも、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が受ける反力を利用して第１回動体１５０による押圧力を高めることができる。
【００７５】
尚、第５変形例のロボットハンド１００では、次のようにしてもよい。先ず、第２回動体１６０の先端側には、可動軸１７８に代えて、貫通孔１８０を形成する。また、基体１１０の当接部１３０には、当接孔１３２に代えて、第１回動軸１５２に向かって摺動可能な可動当接軸１３４を内蔵する。このようにすれば、可動当接軸１３４が当接部１３０に埋没した状態では、指部１４０を折り畳む際に第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させても第２回動体１６０が可動当接軸１３４に当接することはない。そして、第２回動体１６０と第１回動体１５０とが重なり合うように指部１４０を折り畳んだ状態で、可動当接軸１３４が当接部１１６から突出した状態にすると、可動当接軸１２８が第２回動体１６０の貫通孔１８０に挿入される。図１１には、可動当接軸１２８が貫通孔１８０に挿入された状態が、第２回動体１６０の先端側の断面を取ることで示されている。これにより、第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させる場合にも、基体１１０の可動当接軸１２８の外周面に第２回動体１６０の貫通孔１８０の内周面を当接させることができる。
【００７６】
図１２は、第６変形例のロボットハンド１００の構成を示した説明図である。図１２（ａ）には、第６変形例のロボットハンド１００の片方の指部１４０が斜視図で示されている。第６変形例の第２回動体１６０の先端側には、第１回動体１５０と向き合う面とは反対側の面から２つの固定軸１８２ａ、１８２ｂが突設されている。これら２つの固定軸１８２ａ，１８２ｂは、第２回動体１６０の短手方向に間隔を空けて設けられている。一方、基体１１０の立設部１１４には、指部１４０に向かって摺動可能な可動当接部１３６が内蔵されている。この可動当接部１３６は、立設部１１４から突出した状態で、第１回動体１５０および第２回動体１６０と直に接することのないように、取付部１１２との間に第１回動体１５０および第２回動体１６０の厚み以上の間隔を空けて設けられている。
【００７７】
このような第６変形例のロボットハンド１００では、可動当接部１３６が立設部１１４に埋没した状態では、指部１４０を折り畳む際に第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させても第２回動体１６０の固定軸１８２ａ，１８２ｂが基体１１０の可動当接部１３６に当接することはない。そして、第２回動体１６０と第１回動体１５０とが重なり合うように指部１４０を折り畳んだ状態で、可動当接部１３６を立設部１１４から突出した状態にすると、図１２（ｂ）に示されるように可動当接部１３６が２つの固定軸１８２ａ，１８２ｂの間に挟まれる。これにより、第２回動体１６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させる場合にも、基体１１０の可動当接軸１３４に第２回動体１６０の固定軸１８２ａ，１８２ｂの何れかを当接させることが可能となる。そのため、第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０が第１回転方向に回転してロボットハンド１００の内側に向けて押圧する場合、および第１回動体１５０が第２回転方向に回転してロボットハンド１００の外側に向けて押圧する場合の何れでも、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が受ける反力を利用して第１回動体１５０による押圧力を高めることができる。
【００７８】
図１３は、第７変形例のロボットハンド１００の構成を示した説明図である。図１３には、第７変形例のロボットハンド１００の片方の指部１４０が斜視図で示されている。図１３（ａ）に示されるように第７変形例のロボットハンド１００は、前述した実施例（図１（ａ）参照）と比較すると、第２回動体１６０に対して回動可能な第３回動体１９０が追加して設けられている。この第３回動体１９０は、第２回動体１６０の先端側に取り付けられる基端側に第３回動軸１９２を有し、第２回動体１６０に内蔵された第３駆動モーター１９４の駆動によって第３回動軸１９２まわりに回動する。また、第３回動軸１９２は、第１回動軸１５２や第２回動軸１６２と平行に設けられているため、第３回動体１９０は、第１回動体１５０や第２回動体１６０の回動面と平行に回動する。
【００７９】
第７変形例のロボットハンド１００においても、前述した実施例と同様に、第２回動体１６０を第１回転方向に回転させて第１回動体１５０に重ね合せると、第２回動体１６０が基体１１０の当接部１１６に当接する。また、第３回動体１９０を回転させて第２回動体１６０に重ね合せると、図１３（ｂ）に示されるように、第１回動体１５０、第２回動体１６０、第３回動体１９０の３つを重ね合せて指部１４０を折り畳んだ状態となる。
【００８０】
このような第７変形例のロボットハンド１００では、図１３（ｂ）に示した状態から第１駆動モーター１５４の駆動により第１回動体１５０を第１回転方向に回転させるのに加えて、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０を第１回転方向に回転させると、第２回動体１６０が当接部１１６から受ける反力を第１回動体１５０の押圧力に付加することができる。さらに、第３駆動モーター１９４の駆動により第３回動体１９０を同じく第１回転方向に回転させると、第３駆動モーター１９４の駆動による第３回動体１９０の押圧力も対象物に加わるので、対象物に対する押圧力を一層高めることができる。
【００８１】
上述した実施例あるいは変形例のロボットハンド１００に搭載される第１駆動モーター１５４、第２駆動モーター１６４、および第３駆動モーター１９４としては、電磁モーターに限らず、以下のような圧電モーターを採用してもよい。
【００８２】
図１４は、圧電モーター２００の構造を示した斜視図である。図示されるように圧電モーター２００は、立方体形状をしており、圧電材料を含んで板状の形成された２枚の圧電素子（表圧電素子２２０，裏圧電素子２２１）の間に、金属平板で形成されたシム板２１０を挟んで貼り合わせた積層構造となっている。尚、以下では、圧電モーター２００の長手方向をＸ方向と称する。また、図中に示すように、Ｘ方向と直交する圧電モーター２００の短手方向をＹ方向と称し、Ｘ方向およびＹ方向と直交する圧電モーター２００の厚さ方向をＺ方向と称するものとする。
【００８３】
表圧電素子２２０のシム板２１０と接する面とは反対側の面（上面）には、表圧電素子２２０に電圧を印加するための表電極２２２が設けられており、図１４に示されているように、表圧電素子２２０の上面を格子状に４分割するように４つの矩形形状の表電極２２２が設けられている。また、図示は省略するが、裏圧電素子２２１のシム板２１０と接する面とは反対側の面（下面）にも同様に、その下面を格子状に４分割するように４つの矩形形状の裏電極２２３が設けられている。また、金属製のシム板２１０は、圧電素子（表圧電素子２２０，裏圧電素子２２１）を補強するだけでなく、表圧電素子２２０および裏圧電素子２２１に電圧を印加するための共通電極としての役割を有しており、グランドに接地されている。
【００８４】
圧電モーター２００の長手方向（Ｘ方向）の端部には、凸部２１２が設けられている。また、圧電モーター２００の短手方向（Ｙ方向）に向いた両側面には、圧電モーター２００を凸部２１２が設けられた側に向けて付勢した状態で支持するための一対の支持部２１４が設けられている。これら凸部２１２および支持部２１４はシム板２１０と一体に形成されている。
【００８５】
図１５は、圧電モーター２００の動作原理を示す説明図である。圧電モーター２００は、圧電モーター２００の表電極２２２および裏電極２２３に一定周期で電圧を印加したときに、圧電モーター２００の凸部２１２が楕円運動することによって動作する。圧電モーター２００の凸部２１２が楕円運動するのは次の理由による。尚、表圧電素子２２０に設けられた表電極２２２と、裏圧電素子２２１に設けられた裏電極２２３とはＸ−Ｙ平面に関して面対称であって基本的には同じであるため、ここでは、表電極２２２を例に説明する。
【００８６】
先ず、周知のように圧電材料を含む圧電素子（表圧電素子２２０，裏圧電素子２２１）は、正電圧を印加すると伸張する性質を有している。従って、図１５（ａ）に示すように、４つの表電極２２２の全てに正電圧を印加した後、印加電圧を解除することを繰り返すと、圧電モーター２００（表圧電素子２２０）は、長手方向（Ｘ方向）に伸縮する動作を繰り返す。このように圧電モーター２００が長手方向（Ｘ方向）に伸縮を繰り返す動作を「伸縮振動」と呼ぶ。以下では、圧電モーター２００が伸縮する方向（図中の±Ｘ方向）を「伸縮方向」と呼ぶ。また、正電圧を印加する周波数を変化させていくと、ある特定の周波数となったときに伸縮量が急に大きくなって、一種の共振現象が発生する。伸縮振動で共振が発生する周波数（共振周波数）は、表圧電素子２２０の物性と、表圧電素子２２０の寸法（幅Ｗ、長さＬ、厚さＴ）とによって決定される。
【００８７】
また、図１５（ｂ）あるいは図１５（ｃ）に示すように、互いに対角線の位置にある２つの表電極２２２を組（表電極２２２ａおよび表電極２２２ｄの組、あるいは表電極２２２ｂおよび表電極２２２ｃの組）として、一定周期で正電圧を印加する。すると、圧電モーター２００（表圧電素子２２０）は、長手方向（Ｘ方向）の先端部（凸部２１２が設けられた部分）が、図面上で左右方向（Ｙ方向）に首を振るような動作を繰り返す。例えば、図１５（ｂ）に示したように、表電極２２２ａおよび表電極２２２ｄの組に一定周期で正電圧を印加すると、圧電モーター２００は、長手方向の先端部が右方向に移動する動作を繰り返す。また、図１５（ｃ）に示したように、表電極２２２ｂおよび表電極２２２ｃの組に一定周期で正電圧を印加すると、圧電モーター２００は、長手方向の先端部が左方向に移動する動作を繰り返す。このような圧電モーター２００の動作を「屈曲振動」と呼ぶ。以下では、圧電モーター２００が屈曲振動する方向（図中の±Ｙ方向）を「屈曲方向」と呼ぶ。こうした屈曲振動についても、表圧電素子２２０の物性と、表圧電素子２２０の寸法（幅Ｗ、長さＬ、厚さＴ）とによって決まる共振周波数が存在する。従って、互いに対角線の位置にある２つの表電極２２２に対して、その共振周波数で正電圧を印加すると、圧電モーター２００は右方向あるいは左方向（Ｙ方向）に大きく首を振って振動する。
【００８８】
ここで、図１５（ａ）に示した伸縮振動の共振周波数も、図１５（ｂ）あるいは図１５（ｃ）に示した屈曲振動の共振周波数も、表圧電素子２２０の物性や、表圧電素子２２０の寸法（幅Ｗ、長さＬ、厚さＴ）によって決定される。従って、表圧電素子２２０の寸法（幅Ｗ、長さＬ、厚さＴ）を適切に選んでやれば、２つの共振周波数を一致させることができる。そして、そのような表圧電素子２２０に対して、図１５（ｂ）あるいは図１５（ｃ）に示すような屈曲振動の形態の電圧を共振周波数で印加すると、図１５（ｂ）あるいは図１５（ｃ）に示す屈曲振動が生じると同時に、共振によって図１５（ａ）の伸縮振動も誘起される。その結果、図１５（ｂ）に示す態様で表電極２２２ａおよび表電極２２２ｄの組に電圧を印加した場合には、圧電モーター２００の先端部（凸部２１２が設けられた部分）が図面上で時計回りに楕円を描くような動作（楕円運動）を行う。また、図１５（ｃ）に示す態様で表電極２２２ｂおよび表電極２２２ｃの組に電圧を印加した場合には、圧電モーター２００の先端部が図面上で反時計回りの楕円運動を行う。尚、以上の説明では表電極２２２に正電圧を印加するものとして説明した。しかし、周知のように圧電材料は、負電圧を印加することによっても変形する。従って、表電極２２２に負電圧を印加することによって屈曲振動（および伸縮振動）を発生させても良いし、正電圧と負電圧とを繰り返すような交番電圧を印加することによって屈曲振動（および伸縮振動）を発生させても良い。また、上述した説明では、共振周波数の電圧を印加するものとして説明した。しかし、共振周波数を含んだ波形の電圧を印加すれば十分であり、例えばパルス状の電圧であっても構わない。さらに、裏圧電素子２２１についても、表圧電素子２２０と同様に、裏電極２２３に電圧を印加することによって屈曲振動および伸縮振動を発生させることができる。
【００８９】
圧電モーター２００は、このような楕円運動を利用して対象物を駆動する。すなわち、圧電モーター２００の凸部２１２を対象物に押しつけた状態で楕円運動を発生させる。すると、凸部２１２は、圧電モーター２００が伸張する際には対象物に押し付けられた状態で左から右に向かって（あるいは右から左に向かって）移動し、圧電モーター２００が収縮する際には対象物から離れた状態で元の位置まで復帰する動作を繰り返す。この結果、対象物は、凸部２１２から受ける摩擦力によって一方向に駆動される。
【００９０】
図１６は、前述した実施例のロボットハンド１００に搭載される第１駆動モーター１５４および第２駆動モーター１６４として、第１圧電モーター２００ａおよび第２圧電モーター２００ｂを採用した例を示した説明図である。図１６（ａ）には、指部１４０の内部構造が上面視で示されており、図１６（ｂ）には、指部１４０を側面視した断面が示されている。
【００９１】
第１回動体１５０に搭載された第１圧電モーター２００ａは、伸縮方向および屈曲方向が第１回動体１５０の回動面と平行に設けられている。また、第１圧電モーター２００ａは、第１回動体１５０に回転可能に設けられた第１回転円板２３２の外周面に凸部２１２を押し付けた状態で設置されている。第１回転円板２３２には、同軸に第１小歯車２３２ｇが設けられており、この第１小歯車２３２ｇは、第１回動軸１５２と同軸となるように基体１１０に固定された第１固定歯車２３０と噛み合わされている。このようにすれば、第１圧電モーター２００ａを駆動すると、第１回転円板２３２が回転し、その回転が第１小歯車２３２ｇを介して第１固定歯車２３０に伝わるので、基体１１０に対して第１回動体１５０を回動させることができる。
【００９２】
同様に、第２回動体１６０に搭載された第２圧電モーター２００ｂは、伸縮方向および屈曲方向が第２回動体１６０の回動面と平行に設けられている。また、第２圧電モーター２００ｂは、第２回動体１６０に回転可能に設けられた第２回転円板２３６の外周面に凸部２１２を押し付けた状態で設置されている。第２回転円板２３６には、同軸に第２小歯車２３６ｇが設けられており、この第２小歯車２３６ｇは、第２回動軸１６２と同軸となるように第１回動体１５０に対して固定された第２固定歯車２３４と噛み合わされている。これにより、第２圧電モーター２００ｂを駆動すると、第２回転円板２３６が回転し、その回転が第２小歯車２３６ｇを介して第２固定歯車２３４に伝わるので、第１回動体１５０に対して第２回動体１６０を回動させることができる。
【００９３】
このように圧電モーター２００を駆動源として採用したロボットハンド１００では、いわゆる電磁モーターを用いる場合に比べて、ロボットハンド１００の小型化を図ることができる。特に、圧電モーター２００の伸縮方向および屈曲方向を第１回動体１５０および第２回動体１６０の回動面と平行に設置することにより、複雑なギア機構を必要とせず回動面と平行な面内で回転を伝えることができるので、第１回動体１５０および第２回動体１６０の回動軸方向の厚みを薄くすることができる。また、圧電モーター２００ａ，２００ｂは、回転円板２３２，２３６に凸部２１２を押し付けた状態で設けられるので、電源を切っても第１回動体１５０および第２回動体１６０の姿勢を維持することができる。そのため、指部１４０で対象物を把持した姿勢を維持するのに電力が不要であり、省電力化を実現できる。
【００９４】
以上に説明した実施例および変形例のロボットハンド１００の構成は、大型化することにより、以下のようなロボットアームに拡張することも可能である。
【００９５】
図１７は、ロボットアーム３００の構成を示した説明図である。図１７（ａ）には、ロボットアーム３００が斜視図で示されている。図示したロボットアーム３００の構成は、基本的には、前述した実施例のロボットハンド１００を大型化したものである。すなわち、ロボットアーム３００は、ロボットアーム３００の基礎となる基体３１０と、基体３１０に対して回動可能な第１回動体３５０と、この第１回動体３５０に対して回動可能な第２回動体３６０とを有している。以下では、第１回動体３５０と第２回動体３６０とを合わせて腕部３４０と称する。基体３１０は、第１回動体３５０が取り付けられる取付部３１２と、取付部３１２に対して立設された立設部３１４とを備えている。第１回動体３５０は、取付部３１２に取り付けられる基端側に第１回動軸３５２を有し、取付部３１２に内蔵された第１駆動モーター３５４の駆動によって第１回動軸３５２まわりに回動する。また、第２回動体３６０は、第１回動体３５０の先端側に取り付けられる基端側に第２回動軸３６２を有し、第１回動体３５０に内蔵された第２駆動モーター３６４の駆動によって第２回動軸３６２まわりに回動する。第１回動軸３５２と第２回動軸３６２とは平行に設けられているため、第２回動体３６０は、第１回動体３５０の回動面と平行に回動する。また、基体３１０の立設部３１４からは当接部３１６が突設されており、第２回動体３６０を第１回動体３５０に重ね合せるように腕部３４０を折り畳むと、第２回動体３６０が当接部３１６に当接する。
【００９６】
第２回動体３６０の先端には、ロボットハンド１００が第２回動体３６０に対して回動可能に取り付けられている。第２回動体３６０の先端側には第３回動軸３７０が設けられており、図示しない第３駆動モーターの駆動によってロボットハンド１００は第３回動軸３７０まわりに回動する。尚、第２回動体３６０の先端に取り付けるものは、ロボットハンド１００に限られず、所定の作業を行う様々な工具を取り付けることもできる。
【００９７】
このようなロボットアーム３００では、図１７（ｂ）に示されるように、腕部３４０を伸ばした状態で、第１駆動モーター３５４の駆動により第１回動体３５０を第１回転方向（図中の右回り）に回転させると共に、第２駆動モーター３６４の駆動により第２回動体３６０を第１回転方向に回転させると、第２回動体３６０で図中の左側の対象物Ｗに向けて押圧することができる。
【００９８】
また、図１７（ｃ）に示されるように、第２回動体３６０を第１回動体３５０に重ね合せるように腕部３４０を折り畳んだ状態で、第１駆動モーター３５４の駆動により第１回動体３５０を第１回転方向（図中の右回り）に回転させると、第１回動体３５０の先端側で図中の左側の対象物Ｗに向けて押圧することができる。このとき、第２駆動モーター３６４の駆動により第２回動体３６０を第１回転方向に回転させると、第２回動体３６０が当接部３１６から受ける反力を利用して、第１回動体３５０による対象物Ｗに対する押圧力を高めることができる。
【００９９】
尚、ロボットアーム３００には、前述した実施例のロボットハンド１００の構成だけでなく、前述した変形例のロボットハンド１００の構成についても好適に適用することが可能である。
【０１００】
図１８は、ロボットアーム３００の変形例の構成を示した説明図である。図１８（ａ）には、変形例のロボットアーム３００が斜視図で示されている。図示した変形例のロボットアーム３００の構成は、基本的には、前述した第５変形例のロボットハンド１００を大型化したものである。すなわち、変形例のロボットアーム３００は、第２回動体３６０の先端側に、第１回動体３５０と向き合う面とは反対側の面に対して第１回動軸３５２と平行に摺動可能な可動軸３７８が内蔵されている。一方、基体３１０の立設部３１４からは当接部３３０が突設されており、この当接部３３０は、取付部３１２との間に第１回動体３５０および第２回動体３６０の厚み以上の間隔を空けて設けられている。また、当接部３３０には、第１回動軸１５２の軸方向に当接孔３３２が形成されており、当接孔１３２の直径は、第２回動体３６０の可動軸３７８の直径よりも大きく設けられている。
【０１０１】
このような変形例のロボットアーム３００では、可動軸３７８が第２回動体３６０に埋没した状態では、第２回動体３６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させても第２回動体３６０の可動軸３７８が基体３１０の当接部３３０に当接することはない。そして、第２回動体３６０を第１回動体３５０に重ね合せた状態で、可動軸３７８を第２回動体３６０から突出した状態にすると、可動軸３７８が当接部３３０の当接孔３３２に挿入される。これにより、第２回動体３６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させる場合にも、基体３１０の当接孔３３２の内周面に第２回動体３６０の可動軸３７８の外周面を当接させることが可能となる。そのため、第１駆動モーター３５４の駆動により第１回動体３５０が第１回転方向に回転する場合だけでなく、第２回転方向に回転する場合でも、第２駆動モーター３６４の駆動により第２回動体３６０が受ける反力を利用して、第１回動体３５０による押圧力を高めることができる。
【０１０２】
また、図１９に示されるように、２つのロボットアーム３００を搭載したロボット４００であれば、２つの腕部３４０を折り畳んで第１回動体３５０の先端側で対象物を把持する際に、第２駆動モーター３６４の駆動により第２回動体３６０が基体３１０から受ける反力を利用して、第１回動体３５０による把持力を高めることができる。さらに、ロボットアーム３００の先端に実施例や変形例のロボットハンド１００を搭載したロボット４００であれば、２つの指部１４０を折り畳んで第１回動体１５０の先端側で対象物を把持する際に、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体１６０が基体１１０から受ける反力を利用して、第１回動体１５０による把持力を高めることができる。
【０１０３】
また、前述した実施例あるいは変形例のロボットハンド１００の構成は、ロボットアーム３００の他にも、対象物を動かすアクチュエータに適用することが可能である。ここで、本明細書中で「アクチュエータ」とは、複数の回動駆動機構を含んで対象物に対して力を加えることが可能な装置を意味するものとする。
【０１０４】
図２０は、本発明のアクチュエータをゲーム機に応用した例を示した説明図である。図２０（ａ）には、一般にピンボールと呼ばれるゲーム機６００の全体図が示されている。ゲーム機６００には、傾斜した盤面であるゲーム領域６０２が設けられており、ゲーム領域６０２の図中右端の発射レーン６０３を通ってゲーム領域６０２の上部に向けて打ち出されたボール６０６がゲーム領域６０２を転がり落ちるようになっている。ゲーム領域６０２の下部には、転がり落ちてくるボール６０６を上方に向かって打ち返すためのフリッパー６０８が設けられており、このフリッパー６０８で打ち返したボール６０６を、ゲーム領域６０２に複数設けられたターゲット６０４に当てて得点を重ねるゲームを行う。図示したゲーム機６００では、このフリッパー６０８として本発明のアクチュエータ５００が採用されている。
【０１０５】
図２０（ｂ）には、フリッパー６０８（アクチュエータ５００）の拡大図が示されている。図示したフリッパー６０８の構成は、基本的には、前述した実施例のロボットハンド１００と同様である。すなわち、フリッパー６０８は、フリッパー６０８の基礎となる基体５１０と、基体５１０に対して回動可能な第１回動体５５０と、この第１回動体５５０に対して回動可能な第２回動体５６０とを有している。第１回動体５５０は、基体５１０に取り付けられる基端側に第１回動軸５５２を有し、基体５１０に内蔵された第１駆動モーター５５４の駆動によって第１回動軸５５２まわりに回動する。また、第２回動体５６０は、第１回動体５５０の先端側に取り付けられる基端側に第２回動軸５６２を有し、第１回動体５５０に内蔵された第２駆動モーター５６４の駆動によって第２回動軸５６２まわりに回動する。そして、第２回動体５６０を第１回転方向（第２回動体５６０の先端側をゲーム領域６０２の上部に向ける方向）に回転させて第１回動体５５０に重ね合せると、基体５１０に設けられた当接部５１６に第２回動体５６０が当接する。
【０１０６】
このようなフリッパー６０８では、第１回動体５５０に対して第２回動体５６０を伸ばした状態で、第１駆動モーター５５４の駆動により第１回動体５５０を第１回転方向に回転させるか、第２駆動モーター５６４の駆動により第２回動体５６０を第１回転方向に回転させると、ボール６０６を上方に向かって打ち返すことができる。
【０１０７】
また、第２回動体５６０を第１回動体５５０に重ね合せて畳んだ状態で、第１駆動モーター５５４の駆動により第１回動体５５０を第１回転方向に回転させるのに加えて、第２駆動モーター１６４の駆動により第２回動体５６０を第１回転方向に回転させると、第２回動体５６０が当接部５１６から受ける反力を第１回動体５５０がボール６０６を打ち返す力に付加することができる。そのため、例えば、通常よりも重い特別なボール６０６を打ち返したり、同じ重さのボール６０６をより強力に打ち返したりする（より高い位置までボール６０６を到達させる）ことが可能となる。
【０１０８】
図２１は、対象物の分別システムに本発明のアクチュエータを応用した例を示した説明図である。図２１（ａ）に示すように分別システム７００は、形状や重さの異なる様々な対象物Ｗを載せて運ぶベルトコンベヤ７０２を備え、白抜きの矢印で示すように図中の上方から下方へと対象物Ｗを運ぶ。尚、図中のハッチングを付した対象物Ｗは、ハッチングを付していない対象物Ｗよりも重いことを表している。また、ベルトコンベヤ７０２で運ばれる対象物Ｗを形状に基づいて振り分ける振分装置７０４を備えており、この振分装置７０４として本発明のアクチュエータ５００が採用されている。
【０１０９】
図２１（ａ）に示した振分装置７０４（アクチュエータ５００）の構成は、基本的には、前述した第５変形例のロボットハンド１００と同様である。すなわち、振分装置７０４は、第２回動体５６０の先端側に、第１回動体５５０と向き合う面とは反対側の面に対して第１回動軸５５２や第２回動軸５６２と平行に摺動可能な可動軸５７８が内蔵されている。一方、基体５１０には、当接部５３０が第１回動体５５０や第２回動体５６０と接触することのないように設けられており、この当接部５３０には、第１回動軸５５２の軸方向に当接孔３３２が形成されている。
【０１１０】
このような振分装置７０４では、図２１（ａ）に示すように、第１回動体５５０に対して第２回動体５６０を伸ばした状態で、第１駆動モーター５５４の駆動により第１回動体５５０を第１回転方向（図中の右回り）に回転させるか、第２駆動モーター５６４の駆動により第２回動体５６０を第１回転方向に回転させると、ベルトコンベヤ７０２で運ばれてくる対象物Ｗを押して図中右側に寄せることができる。また、これとは逆に、第１回動体５５０を第２回転方向（図中の左回り）に回転させるか、第２回動体５６０を第２回転方向に回転させると、対象物Ｗを押して図中左側に寄せることができる。
【０１１１】
また、図２１（ｂ）に示すように、第２回動体５６０を第１回動体５５０に重ね合せた状態で、可動軸５７８を第２回動体５６０から突出した状態にすると、可動軸５７８が当接部５３０の当接孔５３２に挿入される。これにより、第２回動体５６０を第１回転方向および第２回転方向の何れに回転させる場合にも、基体５１０の当接孔５３２の内周面に第２回動体５６０の可動軸５７８の外周面を当接させることが可能となる。このため、第１駆動モーター５５４の駆動により第１回動体５５０が第１回転方向に回転して対象物Ｗを右側に押す場合、および第１回動体５５０が第２回転方向に回転して対象物Ｗを左側に押す場合の何れでも、第２駆動モーター５６４の駆動により第２回動体５６０が基体５１０から受ける反力を利用して、第１回動体５５０が対象物Ｗを押す力を高めることができる。その結果、重い対象物Ｗが運ばれてきた場合でも左右に振り分けることが可能となる。
【０１１２】
以上、本発明のロボットハンド、ロボットアーム、アクチュエータ、およびロボットについて説明したが、本発明は上記の実施例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１００…ロボットハンド、    １１０…基体、    １１２…取付部、
１１４…立設部、    １１６…当接部、    １１８…固定部、
１２０…当接軸、    １２２…固定当接部、    １２４…可動当接部、
１２６…固定当接軸、    １２８…可動当接軸、    １２９…当接軸、
１３０…当接部、    １３２…当接孔、    １３４…可動当接軸、
１３６…可動当接部、    １４０…指部、    １５０…第１回動体、
１５２…第１回動軸、    １５４…第１駆動モーター、    １６０…第２回動体、
１６２…第２回動軸、    １６４…第２駆動モーター、    １６６…切欠き部、
１６８…切欠き部、    １７０…可動部、    １７４…固定軸、
１７６…凸部、    １７８…可動軸、    １８０…貫通孔、
１８２…固定軸、    １９０…第３回動体、    １９２…第３回動軸、
１９４…第３駆動モーター、    ２００…圧電モーター、    ２１０…シム板、
２１２…凸部、    ２１４…支持部、    ２２０…表圧電素子、
２２１…裏圧電素子、    ２２２…表電極、    ２２３…裏電極、
２３０…第１固定歯車、    ２３２…第１回転円板、    ２３２ｇ…第１小歯車、
２３４…第２固定歯車、    ２３６…第２回転円板、    ２３６ｇ…第２小歯車、
３００…ロボットアーム、    ３１０…基体、    ３１２…取付部、
３１４…立設部、    ３１６…当接部、    ３３０…当接部、
３３２…当接孔、    ３４０…腕部、    ３５０…第１回動体、
３５２…第１回動軸、    ３５４…第１駆動モーター、    ３６０…第２回動体、
３６２…第２回動軸、    ３６４…第２駆動モーター、    ３７０…第３回動軸、
３７８…可動軸、    ４００…ロボット、    ５００…アクチュエータ、
５１０…基体、    ５１６…当接部、    ５３０…当接部、
５３２…当接孔、    ５５０…第１回動体、    ５５２…第１回動軸、
５５４…第１駆動モーター、    ５６０…第２回転体、    ５６０…第２回動体、
５６２…第２回動軸、    ５６４…第２駆動モーター、    ５７８…可動軸、
６００…ゲーム機、    ６０２…ゲーム領域、    ６０３…発射レーン、
６０４…ターゲット、    ６０６…ボール、    ６０８…フリッパー、
７００…分別システム、    ７０２…ベルトコンベヤ、    ７０４…振分装置、
Ｗ…対象物
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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