(57)【要約】      （修正有）【課題】軽量で構造が簡単な汎用性の高い安価なロボットハンドを提供すること。【解決手段】１台のモータ１の出力軸２に太陽歯車３を固定し、この歯車にかみ合う遊星歯車４を、この太陽歯車を取り囲むように配置し、それぞれの遊星歯車の回転軸には、Ｌ字状、あるいは偏心軸、またはスパイラル状の交換可能なフィンガー６を取り外し自由に固定できる構造とする。さらに、モータの出力軸と太陽歯車の間にトルクセンサを挿入し、遊星歯車の回転軸に固定したフィンガーが物品を把持するときに発生する反力をトルクとして検出することにより、把持力の検出ができる。【選択図】図１
2006082140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ１の出力軸２に結合した太陽歯車３と、該太陽歯車３にかみ合いながらその周りに配置された複数の遊星歯車４と、該遊星歯車４の回転軸５に交換可能に固定されたフィンガー６よりなることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
モータ１の出力軸２に結合した太陽歯車３と、該太陽歯車３にかみ合いながらその周りに配置された複数の遊星歯車４と、該遊星歯車４に噛み合う第２遊星歯車１４と、該遊星歯車４の回転軸５と第２遊星歯車１４の回転軸１５に交換可能に固定されたフィンガー６よりなることを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
モータ１の出力軸２にトルクセンサ７の軸を結合し、該トルクセンサ７の軸に太陽歯車３を固定したことを特徴とする請求項１ないし請求項２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、ロボットのアームの先端に取り付けて、物品を把持するロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の本発明に近いロボットハンドは、例えば特開平０５−２０８３９１において、図９に示されるように、基部端面１１３の半径方向に複数、例えば３本のガイド溝１１７に沿って摺動する基部端面に垂直な３個の回転軸１２０と、それぞれの回転軸に対し、クランク状フィンガー１１４を具え、それぞれのフィンガーには弾性部材がそのほぼ半周に固着されている。
【０００３】
そして、図１０に示すように回転軸１２０がこれを回転させる軸回転モータ１１８の軸１１９と軸心が一致しかつ同期して回転するように結合されている。 軸回転モータ１１８は摺動台１２１上に固定されている。摺動台１２１はその下部に斜め溝１２６が形成されたカム機構１２２を持ち、これは送りモータ１２３と軸心が一致し、この送りモータと同期して回転する送りねじ１２４に螺合した送りナット１２５に結合した構造となっている。
【０００４】
従って送りモータの回転にともなって、送りねじが回転し送りナットが上下動すると、これに結合したカム機構を持つ摺動台が水平方向に摺動する。そして、軸回転モータの回転によりクランク状フィンガーが旋回し、フィンガー上に固着された弾性部材が物品に当たってこれを把持する。
【特許文献１】特開平０５−２０８３９１
【非特許文献１】豊田中央研究所Ｒ＆Ｄレビュー  Vol.28 No.1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来例は、把持用フィンガーの動きが直線と旋回の自由度を持つため、かなり複雑な形状の物品まで把持することができるが、構造が複雑な上、各回転軸ごとに２個のモータが必要で、例えばフィンガー３個の場合６個のモータが必要となり、ロボットハンドの重量が重くなるとともに、把持動作の制御も複雑になり大きな制御装置および複雑な制御ソフトを必要とし、高価になる。また、把持力の検出が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の持つ課題を解決し、軽量で簡単な構造の汎用性の高い安価な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】
【０００７】
この目的は、本発明のロボットハンドを１台のモータの出力軸に太陽歯車を固定し、この歯車にかみ合う遊星歯車を、この太陽歯車を取り囲むように配置し、それぞれの遊星歯車の回転軸には、Ｌ字状、あるいは偏心軸、またはスパイラル状の交換可能なフィンガーを取り外し自由に固定できる構造とすることにより達成される。
【０００８】
さらに、モータの出力軸と太陽歯車の間にトルクセンサを挿入し、遊星歯車の回転軸に固定したフィンガーが物品を把持するときに発生する反力をトルクとして検出することにより、把持力を検出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のロボットハンドは、１台のモータで複数のフィンガーを動作して、物品を把持できるので、小型軽量化が可能で安価にできる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
１台のモータの出力軸に太陽歯車を固定し、この歯車にかみ合う遊星歯車を、この太陽歯車を取り囲むように配置し、それぞれの遊星歯車の回転軸には、フィンガーを取り外し自由に固定できる構造とした。
【実施例１】
【００１１】
以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は第１の実施例のロボットハンドの構成を示す構造図である。モータ１の出力軸２に太陽歯車３が固定されている。この太陽歯車とかみ合う３個の遊星歯車４がこの周り配置されている。それぞれの遊星歯車が固定されている回転軸５が下方に伸びて、その先端側には物品把持用のＬ字状フィンガー６が交換可能に固定さた構造となっている。
【００１２】
動作は、ロボットハンドのＬ字状フィンガー６を開いた状態で、把持する物品９の上方より接近し、モータ１が回転すると太陽歯車３が回転して、回転力が遊星歯車４に伝達され、回転軸５が回って、Ｌ字状フィンガー６が旋回して図２に示すように物品を把持する。物品の確認は、下部プレート７に取り付けた物体検出センサー１１により行うことができる。物体検出センサーとしては、渦電流形の近接センサー、あるいは反射型の光電センサー、静電容量型センサー、超音波センサーなどを用いることが出来る。
【実施例２】
【００１３】
図３は第２の実施例で、物品を把持するフィンガーを上記実施例１のロボットハンドにおけるＬ字状フィンガーの代わりに、薄板フィンを軸の周りに螺旋状に巻き付けた螺旋状フィンガー１６を回転軸５に固定したものである。 フィンガーを螺旋状にしているため、これが回転することにより、物品を上方に引き込んで保持することが出来る。 この螺旋状フィンガーは柔らかく壊れやすい物品の保持に適する。
【実施例３】
【００１４】
図４は第３の実施例で、物品を把持するフィンガーを上記実施例１のロボットハンドにおけるＬ字状フィンガーの代りに、殻状フィンガー２６を回転軸５に固定したものである。図５に示すように、このフィンガーは閉じたとき物品を完全に包み込むことが可能で、粒状の物体を保持し運搬するときに適する。
【実施例４】
【００１５】
図６は第４の実施例のロボットハンドの構成を示す構造図である。モータ１の出力軸２に太陽歯車としてかさ歯車１３が固定されている。この太陽歯車とかみ合う３個の遊星歯車としてかさ歯車２４がこの周り配置されている。したがって、それぞれの遊星かさ歯車２４が固定されている回転軸２５が放射状に広がり、その先端側には固定された物品把持用のくの字状フィンガー２７aも放射状に広がって、フィンガーを開いたときのフィンガーの位置が、フィンガーが閉じた状態２７ｂの時より高くなっている。このロボットハンドでは、水平方向から物品への接近が可能である。従って、上方が閉じられた空間での作業に適する。
【実施例５】
【００１６】
図７は第５の実施例のロボットハンドの構成を示す歯車伝達系の構成図である。これは実施例１のロボットハンドにおいて、モータ１の出力軸２の固定された太陽歯車３に噛み合う遊星歯車４、４’と該遊星歯車に噛み合う第２遊星歯車１４、１４’からなり、遊星歯車の回転軸５にフィンガー３６、３６’が、第２遊星歯車の回転軸１５、１５’にフィンガー３７、３７’が固定されている。
【００１７】
この場合、太陽歯車３の回転に伴って、遊星歯車４および第２遊星歯車１４が回転するが、遊星歯車と第２遊星歯車の回転方向は互いに逆向きであるため、遊星歯車の回転軸５、５’に固定されたフィンガー３６、３６’と第２遊星歯車の回転軸１５、１５’に固定されたフィンガー３７，３７’が互いに逆向きに回転して、４本のフィンガーが物品３９を把持する。この構造のロボットハンドは図７に示すような長尺の物品の把持に適する。
【実施例６】
【００１８】
図８は第６の実施例のロボットハンドの構成を示す構造図である。これは実施例１のロボットハンドにおいて、モータ１の出力軸２の途中に回転型のトルクセンサ１０を介して太陽歯車３が固定された構造となっている。トルクセンサとしては、構造は図示しないが、例えば特開平９−２８０９７３に記載されているトルクセンサが使用できる。
【００１９】
動作は、上記した実施例１と同様に、モータ１が回転すると太陽歯車３が回転して、回転力が遊星歯車４に伝達され、回転軸５が回って、Ｌ字状フィンガー６が旋回して物品を把持する。このときモータの回転はトルクセンサ１０を介して伝達されるので、Ｌ字状フィンガー６の受ける反力はトルクとして、回転軸５に伝わり、さらに遊星歯車４、太陽歯車３へ伝わる。太陽歯車３は３個の遊星歯車４がかみ合っているので、太陽歯車３には３個のＬ字状フィンガーの合力が作用する。この力はモータ出力軸へ伝達されるため、トルクセンサ１０によりトルクとして検出でき、この検出トルクから伝達系に依存した簡単な換算式を使って把持力を知ることができる。また、トルクセンサは各遊星歯車の回転軸にも挿入することができ、それぞれのフィンガーの反力を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、ロボットアームの先端に取り付けて、物品を把持する装置に利用できる。  
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のロボットハンド要部断面図
【図２】本発明のロボットハンド把持状態における要部断面図
【図３】本発明のロボットハンド第２実施例の斜視図
【図４】本発明のロボットハンド第３施例の斜視図
【図５】本発明のロボットハンド第３実施例の底面図
【図６】本発明のロボットハンド第４実施例の斜視図
【図７】本発明のロボットハンド第５実施例の歯車伝達系の断面図
【図８】本発明のロボットハンド第６実施例の斜視図
【図９】従来のロボットハンド要部斜視図
【図１０】従来のロボットハンドの駆動部正面図
【符号の説明】
【００２２】
１、２１          モータ
２、２２          モータ出力軸
３                太陽歯車
４                遊星歯車
５、１５，２５    旋回軸
６                Ｌ字状フィンガー
７、２７          上部プレート
８、２８          下部プレート
９，１９、２９    物品  
１０              トルクセンサ
１１              物体検出センサ
１４              第２遊星歯車
１６              螺旋状フィンガー
２３              太陽かさ歯車
２４              遊星かさ歯車
２６              殻状フィンガー
３              くの字状フィンガー
【図１】
2006082140.tif 000003
【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】
2006082140.tif 000008
【図７】
2006082140.tif 000009
【図８】
2006082140.tif 000010
【図９】
2006082140.tif 000011
【図１０】
2006082140.tif 000012