(57)【要約】  ロボットハンド（１０）により皿類を把持する際には、その固定側係合板（１３）と可動側係合指（１４）を水平の状態にして、ハンドリング対象の皿（２０）に向けて移動させ、それらの間に、皿（２０）の外周縁側の部分を差し込む。次に、可動側係合指（１４）の先端部（１４ｂ）を皿（２０）の側に所定量だけ折り曲げ、ロボットハンド（１０）を持ち上げる。この結果、皿（２０）が自重によって固定側係合板（１３）と可動側係合指（１４）の間に把持された状態が形成される。この後は、左右の第１指ユニット（１５、１６）を皿（２０）の側に折り曲げて、それらの皿押し付け面（１５ｇ、１６ｇ）によって皿（２０）を押し付ける。これによって皿（２０）が固定側係合板（１３）と可動側係合指（１４）の間の確実に把持された状態が形成される。
2010029595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掌部材（２、１２）と、前記掌部材（２、１２）に所定の間隔で取り付けた第１係合部材（３、１３）および第２係合部材（４、１４）と、前記掌部材（２、１２）に取り付けた指部材（５、１５，１６）とを有するロボットハンド（１、１０）を用いた板状物品（６、２０）のハンドリング方法であって、
前記ロボットハンド（１、１０）を把持対象の板状物品（６、２０）に向けて移動して、前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）の間に把持対象の板状物品（６、２０）の一部（６ａ）を差し込み、
前記板状物品（６、２０）の差し込み動作に先立って、あるいは、前記差し込み動作の後に、前記第１係合部材（３、１３）が前記第２係合部材（４、１４）の下側に位置するように前記ロボットハンド（１、１０）の向き、あるいは、姿勢を変更し、
前記ロボットハンド（１、１０）を持ち上げることによって、下側の前記第１係合部材（３、１３）によって支持される部位を支点（６ｂ）として、前記板状物品（６、２０）をその自重によって旋回させ、当該板状物品（６）における前記第１、第２係合部材（３、４）の間に差し込まれている部分（６ａ）の端部（６ｃ）を上側の前記第２係合部材（４）に押し付けて、前記板状物品（６）が自重によって前記第１、第２係合部材（３，４、１３，１４）の間に保持された保持状態を形成し、
前記第１、第２係合部材（３，４、１３，１４）の間から突出している前記板状物品（６、２０）の部分を上側から前記指部材（５、１５，１６）によって押し付けることにより、前記第１および第２係合部材（３，４、１３，１４）によって前記板状物品（６、２０）が把持された把持状態を形成することを特徴とする板状物品のハンドリング方法。
【請求項２】
請求項１に記載の板状物品のハンドリング方法において、
把持対象の前記板状物品（６、２０）の寸法に応じて、前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）の間隔を調整することを特徴とする板状物品のハンドリング方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の板状物品のハンドリング方法において、
前記指部材（５、１５，１６）を前記板状物品（６、２０）から離すと共に、前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）を相対的に開くことにより、前記把持状態の前記板状物品（６、２０）を前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）の間から開放することを特徴とする板状物品のハンドリング方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の板状物品のハンドリング方法において、
前記板状物品（６、２０）は、皿、椀などの食器類、または、鍋、フライパンなどの調理用具であることを特徴とする板状物品のハンドリング方法。
【請求項５】
掌部材（２、１２）と、
掌部材（２、１２）に取り付けた第１係合部材（３、１３）と、
前記掌部材（２、１２）に取り付けた第２係合部材（４、１４）と、
前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）によって規定され、これらの間に形成されている物品差込溝（Ａ）と、
前記掌部材（２、１２）に取り付けた第１指部材（５、１５，１６）とを有し、
前記第１指部材（５、１５，１６）は、前記物品差込溝（Ａ）に対して前記第２係合部材（４、１４）と同一の側に位置しており、
前記第１指部材（５、１５，１６）の先端部は、前記第２係合部材（４、１４）の側の初期位置から前記第１係合部材（３、１３）の側に向けて移動可能であり、
前記第１係合部材（３、１３）が前記第２係合部材（４、１４）よりも下側に位置する状態において、前記板状物品（６、２０）の一部（６ａ）が前記物品差込溝（Ａ）に差し込まれると、当該板状物品（６、２０）は、前記第２係合部材（４、１４）の先端部を支点（６ａ）として自重によって旋回して、当該板状物品（６、２０）における前記物品差込溝（Ａ）内に位置している端部（６ｃ）が下側から前記第２係合部材（４、１４）に押し付けられて、当該板状物品（６、２０）が前記第１、第２係合部材（３，４、１３，１４）の間に保持された保持状態が形成され、
前記第１、第２係合部材（３，４、１３，１４）の間に前記板状物品（６、２０）が保持された状態において、前記第１指部材（５、１５，１６）の先端部を前記初期位置から前記第１係合部材（３、１３）の側に移動させて前記板状物品（６、２０）における前記物品差込溝（Ａ）から突出している部位に押し付けると、前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）に前記板状物品（６、２０）が押し付けられた物品把持状態が形成されることを特徴とするロボットハンド（１、１０）。
【請求項６】
請求項５に記載のロボットハンド（１、１０）において、
前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）は相対的に開閉可能であることを特徴とするロボットハンド（１、１０）。
【請求項７】
請求項５または６に記載のロボットハンド（１、１０）において、
前記第１指部材（５、１５，１６）は多関節型の指部材であることを特徴とするロボットハンド（１、１０）。
【請求項８】
請求項５ないし７のうちのいずれかの項に記載のロボットハンド（１、１０）において、
前記第１指部材（５、１５，１６）として、前記第２係合部材（４、１４）の両側に配置された少なくとも２本の指部材を備えていることを特徴とするロボットハンド（１、１０）。
【請求項９】
請求項５ないし８のうちのいずれかの項に記載のロボットハンド（１０）において、
前記掌部材（１２）に取り付けた少なくとも１本の第２指部材（１７）を有しており、
前記第２指部材（１７）は、前記第１指部材（１５、１６）に対して、前記物品差込溝（Ａ）とは反対側から当該第１指部材（１５、１６）に所定の間隔で対峙しており、
前記第１指部材（１５、１６）および前記第２指部材（１７）は相対的に開閉可能であることを特徴とするロボットハンド（１０）。
【請求項１０】
請求項９に記載のロボットハンド（１０）において、
前記第１指部材（１５、１６）は少なくとも一つの関節部を中心としてその先端部が前記物品差込溝（Ａ）の側および前記第２指部材（１７）の側の双方に折り曲げ可能であり、
前記第２指部材（１７）は少なくとも一つの関節部を中心としてその先端部が前記第１指部材（１５、１６）の側に折り曲げ可能であることを特徴とするロボットハンド（１０）。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のロボットハンド（１０）において、
前記掌部材（１２）は、前記第１指部材（１５、１６）および前記第２指部材（１７）の取り付け位置の中心からオフセットした位置を中心として旋回可能であることを特徴とするロボットハンド（１０）。
【請求項１２】
請求項５ないし１１のうちのいずれかの項に記載のロボットハンド（１、１０）において、
前記第１係合部材（３、１３）は、本体部（１３ａ）と、前記板状物品を支持する前記支点となる先端部（１３ｂ）とを備えており、
前記先端部（１３ｂ）は前記本体部（１３ａ）に対して取り外し可能な状態で取り付けられていることを特徴とするロボットハンド（１、１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皿などの食器類、フライパンなどの調理用具、その他の板状物品を確実に把持して持ち上げて目的の場所に移送することのできるロボットハンド、および、当該ロボットハンドを用いた板状物品のハンドリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては各種のロボットハンドが提案されているが、皿、椀などの食器類、調理鍋、フライパン等の調理用具のハンドリングに適したロボットハンドについては殆ど提案されていないのが現状である。例えば、飲食店などの調理場においては、残飯などが付着した皿が積み上げられ、定期的に洗浄機、シンクなどに移されて洗浄が行われる。積み上げられた皿を一枚ずつ把持して、洗浄機、シンクなどの目的とする場所まで移送する作業をロボットハンドに行わせることは極めて困難である。【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているような一対の把持爪を備えた典型的なロボットハンドを用いて皿を把持しようとすると、皿の表面に付着している汚れなどによって皿が滑りやすいので、確実に皿を握ることができず、移送中に落下させて破損してしまう可能性が高い。皿を落下しないように把持するために把持力を強くすると、皿を把持する際に大きな力が皿に加わり、皿を破損するおそれがある。また、特許文献２に記載されているような触覚センサ付きの指を用いて皿を破損しないように把握することも考えられるが、皿に付着している残飯などに触覚センサが当たった場合には適切な把持力によって皿を把持できず、皿を落としてしまうおそれがある。
【特許文献１】特開２００６−２９７５１４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来においては、皿などを簡単な機構により確実に把持して目的とする場所に移送することのできる食器類などの板状部品のハンドリング方法が提案されていない。また、食器類などの板状部品を簡単な機構により確実に把持可能なロボットハンドも提案されていない。【０００５】
本発明の課題は、皿などの食器類、フライパンなどの調理用具、その他の板状物品を簡単な機構により確実に把持しても目的とする場所に移送することのできる板状物品のハンドリング方法を提案することにある。【０００６】
また、本発明の課題は、かかる板状物品のハンドリング方法に用いるのに適したロボットハンドを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図１ないし図６は本発明による板状物品のハンドリング方法およびロボットハンドを示す説明図である。以下の説明は、本発明の理解を容易にするために図１ないし図６を参照して本発明を説明するものであり、本発明を図１〜図６の構成に限定することを意図したものではない。【０００８】
まず、図１に示すように、本発明の方法に用いるロボットハンド１は、掌部材２と、前記掌部材２に所定の間隔で取り付けた第１係合部材３および第２係合部材４と、前記掌部材２に取り付けた指部材５とを有している。ハンドリング対象の板状物品６は例えば皿である。【０００９】
本発明のロボットハンド１を用いた板状物品６のハンドリング方法では、図２に示すように、前記ロボットハンド１を把持対象の板状物品６に向けて移動して、前記第１係合部材３および前記第２係合部材４の間に前記板状物品６の一部６ａを差し込む。【００１０】
ここで、前記板状物品６の差し込み動作に先立って、あるいは、前記差し込み動作の後に、前記第１係合部材３が前記第２係合部材４の下側に位置するように前記ロボットハンド１の向き、あるいは、姿勢を変更する。図示の例では、図１に示すように、予めロボットハンド１をこのような姿勢に保持し、しかる後に差し込み動作を行っている。例えば、縦に並んでいる板状物品６に対して、上側から垂直にロボットハンド１を降下させて、差し込み動作を行った場合には、差し込み動作の後に、ロボットハンド１を水平に旋回させて第１係合部材が下側になるように姿勢を変更すればよい。【００１１】
差し込み動作の後に、図３に示すように、第１係合部材３が下側の状態のまま、前記ロボットハンド１を持ち上げる。これにより、下側の前記第１係合部材３によって支持される部位を支点６ｂとして、前記板状物品６がその自重Ｗによって旋回して、当該板状物品６における前記第１、第２係合部材３、４の間に差し込まれている部分６ａの端部６ｃが上側の前記第２係合部材４に下側から押し付けられる。この結果、前記板状物品６が自重Ｗによって前記第１、第２係合部材３、４の間に保持された保持状態が形成される。【００１２】
次に、図４に示すように、前記第１、第２係合部材３、４の間から突出している前記板状物品６の部分を上側から前記指部材５によって押し付ける。これにより、前記第１および第２係合部材３、４によって前記板状物品６が上下から確実に把持された把持状態が形成される。【００１３】
把持状態が形成された後は、図５に示すように、ロボットハンド１を更に持ち上げて、板状物品６を吊り下げた状態で把持しながら、目的の場所まで板状物品６を移送することができる。【００１４】
本発明の板状物品のハンドリング方法は、把持対象の前記板状物品の寸法に応じて、前記第１係合部および前記第２係合部の間隔を調整することを特徴としている。図６に示すように、異なる形状の板状物品６を把持する場合には、各板状物品６Ａ〜６Ｃを第１、第２係合部材３、４の間に差し込むことができるように、これらの間隔を調整できることが望ましい。また、把持した板状物品を第１、第２係合部材の間から開放する際にも、これらを開くことにより、板状物品を速やかに開放することができるので望ましい。【００１５】
本発明の板状物品のハンドリング方法によれば、例えば、図５の状態において、前記指部材５を前記板状物品６から離すと共に、前記第１係合部材３および前記第２係合部材４を相対的に開くことにより、前記把持状態の前記板状物品６を前記第１係合部材３および前記第２係合部材４の間から開放して所定の場所に置くことができる。【００１６】
本発明の板状物品のハンドリング方法は、図１〜６に示すような皿などの食器類、または、同様な形状をした鍋、フライパンなどの調理用具のハンドリングのために用いるのに適している。【００１７】
次に、本発明のロボットハンド１は、
掌部材２と、
掌部材に取り付けた第１係合部材３と、
前記掌部材に取り付けた第２係合部材４と、
前記第１係合部材３および前記第２係合部材４によって規定され、これらの間に形成されている物品差込溝Ａと、
前記掌部材２に取り付けた第１指部材５とを有しており、
前記第１指部材５は、前記物品差込溝Ａに対して前記第２係合部材４と同一の側に位置しており、
前記第１指部材５の先端部は、前記第２係合部材４の側の初期位置から前記第１係合部材３の側に向けて移動可能であり、
前記第１係合部材３が前記第２係合部材４よりも下側に位置する状態において、前記板状物品６の一部６ａが前記物品差込溝Ａに差し込まれると、当該板状物品６は、前記第１係合部材３の先端部を支点６ａとして自重によって旋回して、当該板状物品６における前記物品差込溝Ａ内に位置している端部６ｃが下側から前記第２係合部材４に押し付けられて、当該板状物品６が前記第１、第２係合部材３、４の間に保持された保持状態が形成され、
前記第１、第２係合部材３、４の間に前記板状物品６が保持された状態において、前記第１指部材５の先端部を前記初期位置から前記第１係合部材３の側に移動させて前記板状物品６における前記物品差込溝Ａから突出している部位に押し付けると、前記第１係合部材３および前記第２係合部材４に前記板状物品６が押し付けられた物品把持状態が形成されることを特徴としている。【００１８】
本発明のロボットハンド１は、前記第１係合部材３および前記第２係合部材４は相対的に開閉可能であることが望ましい。【００１９】
本発明のロボットハンド１は、前記第１指部材５として、多関節型の指部材を用いることができる。各関節部を中心として第１指部材５を折り曲げることにより、その先端部の移動範囲を大きくとることができるので、形状および大きさの異なる各種の板状物品を確実に先端部によって押し付けることができる。【００２０】
本発明のロボットハンド１は、前記第１指部材５として、前記第２係合部材４の両側に配置された少なくとも２本の指部材を備えていることが望ましい。第２係合部材の両側から板状物品を押し付けることにより、確実に板状物品の把持状態を形成できる。【００２１】
次に、本発明のロボットハンド１は、後述の実施の形態に示すように、前記掌部材２に取り付けた少なくとも１本の第２指部材を有し、前記第２指部材は、前記第１指部材に対して、前記物品差込溝とは反対側から当該第１指部材に所定の間隔で対峙しており、前記第１指部材および前記第２指部材は相対的に開閉可能であることを特徴としている。【００２２】
この構成のロボットハンドでは、第１指部材と第２指部材の間に、コップ、球などを把持することができる。【００２３】
この場合、前記第１指部材は少なくとも一つの関節部を中心としてその先端部が前記物品差込溝の側および前記第２指部材の側の双方に折り曲げ可能であり、前記第２指部材は少なくとも一つの関節部を中心としてその先端部が前記第１指部材の側に折り曲げ可能であることが望ましい。第１指部材は関節部を中心として一方の側に折り曲げることにより板状物品を把持でき、反対側に折り曲げることにより、第２指部材との間にカップ、球体などの物品を把持することができる。【００２４】
また、前記掌部材は、前記第１指部材および前記第２指部材の取り付け位置の中心からオフセットした位置を中心として旋回可能であることが望ましい。このようにすると、掌部材の旋回に伴う第１、第２指部材の移動範囲を大きくできるので、物品把持作業に有利である。【００２５】
さらに、前記第１係合部材は、本体部と、前記板状物品を支持する前記支点となる先端部とを備え、前記先端部は前記本体部に対して取り外し可能な状態で取り付けられていることが望ましい。把持対象の板状物品の形状、大きさに応じて、先端部を交換することにより、各種形状の板状物品を確実に把持できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、一対の第１係合部材および第２係合部材の間に板状部材の一部を差し込み、板状部材の自重を利用して、第１、第２係合部材の間に板状部材を保持した状態を形成している。しかる後に、指部材によって保持されている板状部材を押し付けることにより、第１、第２係合部材によって確実に板状部材が把持された状態を形成している。【００２７】
本発明によれば、一対の把持爪を用いて板状部材を両側から直接に把持する場合には、把持爪によって把持される板状物品の表面形状、表面状態などに起因して、把持爪の間から板状物体が滑り落ちる可能性が高い。これに対して、本発明によれば、一対の第１、第２係合部材の間に板状物品を保持した状態を形成し、しかる後に指部材を押し付けるようにしているので、簡単かつ確実に板状物品を把持した状態を形成できる。【００２８】
特に、本発明の方法およびロボットハンドは、皿などの食器類、フライパンなどの調理用具のハンドリングに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のロボットハンドを示す説明図である。
【図２】ロボットハンドの係合部材の間に皿の外周縁部分を差し込んだ状態を示す説明図である。
【図３】皿を持ち上げて係合部材の間に保持した状態を示す説明図である。
【図４】指部材によって皿を押し付けた把持状態を示す説明図である。
【図５】把持した皿を移送する状態を示す説明図である。
【図６】係合部材の間隔調整機能を示す説明図である。
【図７】本発明を適用したロボットハンドの正面図である。
【図８】図７のロボットハンドの側面図である。
【図９】図７のロボットハンドの底面図である。
【図１０】図７のロボットハンドの可動側係合指の側面図である。
【図１１】指ユニットの関節部を示す断面図、および、その側面図である。
【図１２】図７のロボットハンドにより皿を把持した状態を示す説明図である。
【図１３】図７のロボットハンドによりコップを把持した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、図７ないし図１２を参照して、本発明を適用したロボットハンドの一例を説明する【００３１】
（構造の説明）
図７ないし図１０は本発明を適用したロボットハンドの一例を示す正面図、側面図、底面図および部分側面図である。本例のロボットハンド１０は掌板１２を備えており、この掌板１２の表面１２ａの下端には前方に向けて直角に延びる固定側係合板１３（第１係合部材）が取り付けられている。掌板１２の表面１２ａの中央部分には１関節型の可動側係合指１４（第２係合部材）が取り付けられている。可動側係合指１４は、掌板１２の表面１２ａから直角に前方に延びており、固定側係合板１３に対して一定の間隔で対峙しており、これらの間に物品差込溝Ａが規定されている。この可動側係合指１４の左右には、２関節型の第１指ユニット１５、１６が配置されており、これら第１指ユニット１５、１６は、掌板１２の表面１２ａに取り付けられ、そこから前方に向けて直角に延びている。可動側係合指１４の上側には、２関節型の第２指ユニット１７が配置されており、この第２指ユニット１７も掌板１２の表面１２ａに取り付けられ、そこから前方に向けて直角に延びている。【００３２】
掌板１２は、上記の各部材が取り付けられている部位から斜め上方に突出した手首関節部１２ｂを備えており、この手首関節部１２ｂの裏面側には、想像線で示す腕ユニット１８が連結されている。腕ユニット１８に連結された掌板１２は、腕ユニット側の駆動機構によって、手首関節部１２ｂの旋回軸線１２ｃを中心として旋回可能である。【００３３】
固定側係合板１３は、全体として一定幅および一定厚さの板であり、掌板１２に後端が固定されたアルミニウムなどの金属製の本体板１３ａと、この本体板１３ａの先端に取り付けたポリアセタールなどの樹脂製のアタッチメント１３ｂとを備えており、アタッチメント１３ｂはビス１３ｃによって本体板１３ａに固定されており、簡単に交換することが可能である。本例では、ハンドリング対象の板状物品が円形の皿であるので、アタッチメント１３ｂの先端輪郭形状は僅かに凹円弧状となっている。【００３４】
可動側係合指１４は、図１０に示すように、掌板１２に後端が固定された根元部１４ａと、この根元部１４ａの先端に、関節部１４Ａを介して連結した先端部１４ｂとを備えている。先端部１４ｂは、関節部１４Ａの関節軸１４ｃを中心として図における水平に延びた初期位置から下方向に折り曲げ可能であり、例えば、最大で４５度折り曲げ可能となっている。先端部１４ｂは、固定側係合指１３に対峙する面が、先端に向かうに連れて固定側係合部１３に突出した傾斜面となっており、この傾斜面は、弾性板あるいはラバー板などの柔軟性素材１４ｄが貼り付けられた皿係合面１４ｅとなっている。【００３５】
左右の第１指ユニット１５、１６は同一構造であり、左右対称な状態に配置されている。これらの第１指ユニット１５、１６は、掌板１２に固定された根元指部１５ａ、１６ａと、これらの先端に関節部１５Ａ、１６Ａを介して連結された中間指部１５ｂ、１６ｂと、これら中間指部１５ｂ、１６ｂの先端に関節部１５Ｂ、１６Ｂを介して連結された先端指部１５ｃ、１６ｃとを備えている。中間指部１５ｂ、１６ｂは、関節部１５Ａ、１６Ａの関節軸１５ｄ、１６ｄを中心として図８における上下方向（固定側係合板１３の側および第２指ユニット１７の側）に折り曲げ可能である。先端指部１５ｃ、１６ｃも、関節部１５Ｂ、１６Ｂの関節軸１５ｅ、１６ｅを中心として図８における上下方向（固定側係合板１３の側および第２指ユニット１７の側）に折り曲げ可能である。図８から分かるように、先端指部１５ｃ、１６ｃの先端部分は側方から見た場合に半円形輪郭をしており、可動側係合指１４の皿係合面１４ｅと同様な柔軟性素材１５ｆ、１６ｆが貼り付けられている。この先端部分における固定側係合板１３の側の面が皿押し付け面１５ｇ、１６ｇとして機能する。また、後述のように、第２指ユニット１７の側の面がコップ把持面１５ｈ、１６ｈとして機能する。【００３６】
第２指ユニット１７も第１指ユニット１５、１６と同一構造のものであり、掌板１２に固定された根元指部１７ａと、この先端に関節部１７Ａを介して連結された中間指部１７ｂと、この中間指部１７ｂの先端に関節部１７Ｂを介して連結された先端指部１７ｃとを備えている。中間指部１７ｂは、関節部１７Ａの関節軸１７ｄを中心として図８における上下方向（第１指ユニット１５、１６に対して接近および離れる方向）に折り曲げ可能である。先端指部１７ｃも、関節部１７Ｂの関節軸１７ｅを中心として図８における上下方向（第１指ユニット１５、１６に対して接近および離れる方向）に折り曲げ可能である。先端指部１７ｃの先端部分は側方から見た場合に半円形輪郭をしており、柔軟性素材１７ｆが貼り付けられたコップ把持面１７ｈとして機能する。【００３７】
（指ユニットの関節部の構造）
図１１（ａ）は第１指ユニット１５の関節部１５Ａの内部構造を示す断面図であり、図１１（ｂ）は関節部１５Ａの側面図である。他の関節部１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ、１７Ｂおよび関節部１４Ａも同一構造である。【００３８】
関節部１５Ａは、モータ２１および減速機２２が内蔵されているハウジング２３と、このハウジング２３に、関節軸１５ｄを中心として旋回可能な状態で連結されている連結腕２４とを有している。ハウジング２３は第１指ユニット１５の根元指部１５ａに同軸状態に連結固定されており、連結腕２４は第１指ユニット１５の中間指部１５ｂに同軸状態に連結固定されている。【００３９】
モータ２１の回転力は、駆動側歯車２５、これに噛み合っている伝達歯車２６、および、この伝達歯車２６に噛み合っている従動側歯車２７からなる減速歯車列を介して、減速機２２に伝達される。駆動側歯車２５はモータ２１の出力軸２８に同軸状態に連結固定されており、従動側歯車２７は減速機２２の入力軸２９に同軸状態に連結固定されている。【００４０】
本例の減速機２２は波動歯車減速機であり、ハウジング２３に固定した円環状の剛性内歯歯車３１と、この内側に同軸状態に配置されているカップ形状の可撓性外歯歯車３２と、この内側に嵌めた楕円形輪郭の波動発生器３３とを備えている。波動発生器３３は、この中心を貫通して延びている入力軸２９に連結固定されている。入力軸２９はベアリング３４を介してハウジング２３によって回転自在の状態で支持されている。入力軸２９の先端部は、カップ形状の可撓性外歯歯車３２のカップ底部を規定しているボス３２ａの部分にベアリング３５を介して回転自在の状態で支持されている。【００４１】
可撓性外歯歯車３２のボス３２ａには同軸状態に出力軸３２ｂが形成されており、この出力軸３２ｂは、連結腕２４の一方の側の部位２４ａに連結固定されている。また、ボス３２ａは、ベアリング３６を介して、ハウジング２３によって回転自在の状態で支持されている。連結腕２４の他方の側の部位２４ｂは、ベアリング３７を介して、入力軸２９を中心として回転自在の状態に支持されている。関節軸１５ｄは出力軸３２ｂによって規定されている。【００４２】
モータ２１が回転すると、その回転が減速歯車列（２５、２６、２７）を介して減速されて減速機２２の入力軸２９に伝達される。入力軸２９に同軸状態に連結固定されている波動発生器３３が回転すると、可撓性外歯歯車３２と剛性内歯歯車３１の噛み合い位置が円周方向に移動して、これら両歯車の間には、これらの歯数差に応じた相対回転が発生する。剛性内歯車３１は固定側となっているので、可撓性外歯歯車３２が回転し、ここに連結されている出力軸３２ｂに連結されている連結腕２４が、当該出力軸３２ｂ（関節軸１５ｄ）を中心として旋回する。【００４３】
なお、図１０から分かるように、関節部１４Ａの場合には、可撓性外歯歯車３２が固定側とされ、剛性内歯歯車３１が取り付けられているハウジング２３が旋回するようになっている。【００４４】
（皿の把持動作の説明）
図１２を参照してロボットハンド１０を用いて浅い円盤状の皿２０を把持する動作の一例を説明する。図１２（ａ）は皿２０を把持した状態を示す正面図であり、図１２（ｂ）は側面図である。【００４５】
まず、固定側係合板１３と可動側係合指１４を水平の状態でハンドリング対象の皿２０に向けて移動して、それらの間に、皿２０の外周縁側の部分を差し込む。次に、可動側係合指１４の先端部１４ｂを皿２０の側に所定量だけ折り曲げ、しかる後に、ロボットハンド１０を持ち上げる。この結果、図１２に示すように、皿２０が把持された状態が形成される。この後は、左右の第１指ユニット１５、１６を皿２０の側に折り曲げて、それらの皿押し付け面１５ｇ、１６ｇによって皿２０を押し付ける。これによって皿２０が固定側係合板１３と可動側係合指１４の間の確実に把持された状態が形成される。【００４６】
（コップの把持動作の説明）
次に、本例のロボットハンド１０はコップなどを把持することもできる。すなわち、第１指ユニット１５、１６と、第２指ユニット１７とを用いて、各種の物品を把持することができる。【００４７】
図１３はロボットハンド１０を用いてコップを把持した状態を示す説明図であり、（ａ）はその正面図であり、（ｂ）はその平面図である。例えば、机に乗っているコップ２１を把持する場合には、ロボットハンド１０を旋回軸線１２ｃを中心として図１２（ａ）に示す状態から９０度旋回させる。この結果、第１指ユニット１５、１６と第２指ユニット１７とが左右に水平に並んだ状態になる。この状態で、コップ２１がこれらの間に入るように、第１指ユニット１５、１６と、第２指ユニット１７を開く。しかる後に、ロボットハンド１を降下させて、これらの間にコップ２１を位置決めする。そして、第１指ユニット１５、１６と第２指ユニット１７を閉じて、これらの間にコップ２１を把持する。このように、第１指ユニット１５、１６は、固定側係合板１３の側に移動して皿２０を押し付け、逆方向に移動してコップ２１などを把持する。【００４８】
このように、本例のロボットハンド１０は、皿類を把持できると共にコップ類も把持できる。また、掌板１２は、３本の指ユニットの中心からオフセットした位置（１２ｃ）を中心として旋回する手首関節軸を備えているので、指ユニットの移動範囲が広く、把持動作に有利である。【００４９】
（その他の実施の形態）
なお、上記の例では、皿、コップの把持について説明したが、これ以外の板状物品、球体、筒状体などを把持するために本発明のロボットハンドを用いることができることは勿論である。【００５０】
また、第１指ユニットを２本配置し、第２指ユニットを１本配置してあるが、１本の第１指ユニット、３本以上の第１指ユニットを配置してもよい。同様に、２本以上の第２指ユニットを配置してもよい。さらに、指ユニットとして２関節型のものを用いたが、１関節型のものであってもよく、３関節以上の多関節型のものであってもよい。同様に、可動側係合指１４も１関節型ではなく多関節型のものとしてもよい。【００５１】
さらに、本発明の特徴は、第１係合部材（３、１３）と第２係合部材（４、１４）の間に把持対象の板状物品（６、２０）を差し込み、これらの間に板状物品を引っ掛けて持ち上げることである。したがって、第１係合部材と第２係合部材の間に差し込まれた板状物品を押し付けるための指部材（５、１５，１６）は、上記のような２関節型の指ユニット以外の押し付け部材を用いることも可能である。例えば、エアシリンダ等の駆動機構によって移動する指部材（押さえ部材）を用いても良いことは勿論である。【００５２】
上記の例では、固定側係合板１３と可動側係合指１４の組み合わせとしたが、双方を可動式としてもよく、固定側と可動側を逆にしてもよい。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月5日(2011.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
掌部材（２、１２）と、
掌部材（２、１２）に取り付けた第１係合部材（３、１３）と、
前記掌部材（２、１２）に取り付けた第２係合部材（４、１４）と、
前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）によって規定され、これらの間に形成されている物品差込溝（Ａ）と、
前記掌部材（２、１２）に取り付けた第１指部材（５、１５，１６）とを有し、
前記第１指部材（５、１５，１６）は、前記物品差込溝（Ａ）に対して前記第２係合部材（４、１４）と同一の側に位置しており、
前記第１指部材（５、１５，１６）の先端部は、前記第２係合部材（４、１４）の側の初期位置から前記第１係合部材（３、１３）の側に向けて移動可能であり、
前記第１係合部材（３、１３）が前記第２係合部材（４、１４）よりも下側に位置する状態において、前記板状物品（６、２０）の一部（６ａ）が前記物品差込溝（Ａ）に差し込まれると、当該板状物品（６、２０）は、前記第２係合部材（４、１４）の先端部を支点として自重によって旋回して、当該板状物品（６、２０）における前記物品差込溝（Ａ）内に位置している端部（６ｃ）が下側から前記第２係合部材（４、１４）に押し付けられて、当該板状物品（６、２０）が前記第１、第２係合部材（３，４、１３，１４）の間に保持された保持状態が形成され、
前記第１、第２係合部材（３，４、１３，１４）の間に前記板状物品（６、２０）が保持された状態において、前記第１指部材（５、１５，１６）の先端部を前記初期位置から前記第１係合部材（３、１３）の側に移動させて前記板状物品（６、２０）における前記物品差込溝（Ａ）から突出している部位に押し付けると、前記第１係合部材（３、１３）および前記第２係合部材（４、１４）に前記板状物品（６、２０）が押し付けられた物品把持状態が形成されることを特徴とするロボットハンド（１、１０）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明のロボットハンド１を用いた板状物品６のハンドリング方法では、図２に示すように、前記ロボットハンド１を把持対象の板状物品６に向けて移動して、前記第１係合部材３および前記第２係合部材４の間に前記板状物品６の部分６ａを差し込む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
次に、本発明のロボットハンド１は、
掌部材２と、
掌部材に取り付けた第１係合部材３と、
前記掌部材に取り付けた第２係合部材４と、
前記第１係合部材３および前記第２係合部材４によって規定され、これらの間に形成されている物品差込溝Ａと、
前記掌部材２に取り付けた第１指部材５とを有しており、
前記第１指部材５は、前記物品差込溝Ａに対して前記第２係合部材４と同一の側に位置しており、
前記第１指部材５の先端部は、前記第２係合部材４の側の初期位置から前記第１係合部材３の側に向けて移動可能であり、
前記第１係合部材３が前記第２係合部材４よりも下側に位置する状態において、前記板状物品６の一部６ａが前記物品差込溝Ａに差し込まれると、当該板状物品６は、前記第１係合部材３の先端部を支点として自重によって旋回して、当該板状物品６における前記物品差込溝Ａ内に位置している端部６ｃが下側から前記第２係合部材４に押し付けられて、当該板状物品６が前記第１、第２係合部材３、４の間に保持された保持状態が形成され、
前記第１、第２係合部材３、４の間に前記板状物品６が保持された状態において、前記第１指部材５の先端部を前記初期位置から前記第１係合部材３の側に移動させて前記板状物品６における前記物品差込溝Ａから突出している部位に押し付けると、前記第１係合部材３および前記第２係合部材４に前記板状物品６が押し付けられた物品把持状態が形成されることを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
可動側係合指１４は、図１０に示すように、掌板１２に後端が固定された根元部１４ａと、この根元部１４ａの先端に、関節部１４Ａを介して連結した先端部１４ｂとを備えている。先端部１４ｂは、関節部１４Ａの関節軸１４ｃを中心として図における水平に延びた初期位置から下方向に折り曲げ可能であり、例えば、最大で４５度折り曲げ可能となっている。先端部１４ｂは、固定側係合指１４に対峙する面が、先端に向かうに連れて固定側係合板１３に突出した傾斜面となっており、この傾斜面は、弾性板あるいはラバー板などの柔軟性素材１４ｄが貼り付けられた皿係合面１４ｅとなっている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
モータ２１が回転すると、その回転が減速歯車列（２５、２６、２７）を介して減速されて減速機２２の入力軸２９に伝達される。入力軸２９に同軸状態に連結固定されている波動発生器３３が回転すると、可撓性外歯歯車３２と剛性内歯歯車３１の噛み合い位置が円周方向に移動して、これら両歯車の間には、これらの歯数差に応じた相対回転が発生する。剛性内歯歯車３１は固定側となっているので、可撓性外歯歯車３２が回転し、ここに連結されている出力軸３２ｂに連結されている連結腕２４が、当該出力軸３２ｂ（関節軸１５ｄ）を中心として旋回する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図１３はロボットハンド１０を用いてコップを把持した状態を示す説明図であり、（ａ）はその正面図であり、（ｂ）はその平面図である。例えば、机に乗っているコップ３０を把持する場合には、ロボットハンド１０を旋回軸線１２ｃを中心として図１２（ａ）に示す状態から９０度旋回させる。この結果、第１指ユニット１５、１６と第２指ユニット１７とが左右に水平に並んだ状態になる。この状態で、コップ３０がこれらの間に入るように、第１指ユニット１５、１６と、第２指ユニット１７を開く。しかる後に、ロボットハンド１０を降下させて、これらの間にコップ３０を位置決めする。そして、第１指ユニット１５、１６と第２指ユニット１７を閉じて、これらの間にコップ２１を把持する。このように、第１指ユニット１５、１６は、固定側係合板１３の側に移動して皿２０を押し付け、逆方向に移動してコップ３０などを把持する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2010029595.tif 000016
【国際調査報告】
2010029595.tif 000017
2010029595.tif 000018
2010029595.tif 000019