(57)【要約】【課題】指の把持対象把持面を把持対象になじみ易くする把持対象の把持性能と、把持対象に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形を抑えた把持対象の把持位置の保持効果との両立を図り得るロボットハンドの指構造を提供する。【解決手段】指骨格部材１１の把持対象把持面１２に、その斜面部１２ａおよび平面部１２ｂに対し沿うように第１柔軟部材１３を貼着するとともに、把持対象把持面１２に対し中空部分１４を存して覆うように第２柔軟部材１５を取り付ける。そして、第１および第２柔軟部材の中空部分側面１３ａ，１５ａ上に、それぞれ縦方向および横方向に凹凸を繰り返す凹凸パターンを設けている。【選択図】  図1
2006334743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指により物体を把持するロボットハンドの指構造であって、
上記指の骨格を形成する指骨格部材の物体把持面には、その物体把持面に対し沿うように貼着された第１柔軟部材と、上記物体把持面に対し中空部分を存して覆うように取り付けられた第２柔軟部材とが設けられており、
上記第１および第２柔軟部材が互いに向き合う両柔軟部材の中空部分側面には、それぞれの面上に凹凸を繰り返す凹凸パターンが設けられていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項２】
指により物体を把持するロボットハンドの指構造であって、
上記指の骨格を形成する指骨格部材の物体把持面には、その物体把持面に対し沿うように貼着された第１柔軟部材と、上記物体把持面に対し中空部分を存して覆うように取り付けられた第２柔軟部材とが設けられており、
上記第１および第２柔軟部材が互いに向き合う両柔軟部材の中空部分側面の一方には、その面上で凸部を繰り返す凸部パターンが設けられている一方、他方には、その面上で凹部を繰り返す凹部パターンが設けられていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項３】
上記請求項１に記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンは、その第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンを第１柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンに対し向かい合わせて重ねた際に全面で凹凸が嵌まり合って密着するような対称的なパターン形状に形成されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項４】
上記請求項２に記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹部パターンおよび凸部パターンは、その凹部パターンおよび凸部パターンを向かい合わせて重ねた際に全面で密着するような対称的なパターン形状に形成されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項５】
上記請求項１または請求項３に記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンは、互いに凹凸を繰り返す周期が異なっていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項６】
上記請求項５に記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの凹凸を繰り返す周期の比率は、凹凸を繰り返す周期の長い方が短い方の２倍未満に設定されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項７】
上記請求項２または請求項４に記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹部パターンおよび凸部パターンは、互いに凹部または凸部を繰り返す周期が異なっていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項８】
上記請求項７に記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹部パターンおよび凸部パターンの凹部または凸部を繰り返す周期の比率は、凹部を繰り返す周期が凸部を繰り返す周期の１／２より長く、２倍未満に設定されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項９】
上記請求項１、請求項３、請求項５および請求項６のうちのいずれか１つに記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材は、一体的に設けられていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項１０】
上記請求項９に記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材は、表面側に凹凸パターンを形成した状態で、その表面側が中空部分側面となるように表裏を逆にすることによって指骨格部材の物体把持面に取り付けられていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項１１】
上記請求項１、請求項３、請求項５、請求項６および請求項９のうちのいずれか１つに記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンとしては、その中空部分側面上において１方向にのみ繰り返すパターンが適用されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項１２】
上記請求項２、請求項４、請求項７および請求項８のうちのいずれか１つに記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹パターンおよび凸パターンとしては、その中空部分側面上において同一の１方向にのみ繰り返すパターンがそれぞれ適用されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項１３】
上記請求項１、請求項３、請求項５、請求項６および請求項９のうちのいずれか１つに記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンとしては、その中空部分側面上において互いに異なる２方向以上に繰り返すパターンが適用されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項１４】
上記請求項２、請求項４、請求項７および請求項８のうちのいずれか１つに記載のロボットハンドの指構造において、
第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹パターンおよび凸パターンとしては、その中空部分側面上において互いに異なる２方向以上に繰り返すパターンがそれぞれ適用されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項１５】
指により物体を把持するロボットハンドの指構造であって、
上記指の骨格を形成する指骨格部材の物体把持面には、その物体把持面に対し沿うように貼着された第１柔軟部材と、上記物体把持面に対し中空部分を存して覆うように取り付けられた第２柔軟部材とが設けられており、
上記第１および第２柔軟部材が互いに向き合う両柔軟部材の中空部分側面には、互いの柔軟部材同士を向かい合わせて重ねた際に中空部分側面上での互いの移動を規制するような高い摩擦特性を有する高摩擦材料が設けられていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項１６】
上記請求項１５に記載のロボットハンドの指構造において、
高摩擦材料としては、第１および第２柔軟部材の中空部分側面に埋め込まれた硬質の粒子が適用されていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項１７】
上記請求項１または請求項２に記載のロボットハンドの指構造において、
第１柔軟部材と指骨格部材とは、一体的に設けられていることを特徴とするロボットハンドの指構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドの指構造に関し、特に、物体を把持する指の把持面の構造に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ロボットハンドの指構造としては、物体を把持する指の基体を、指の物体把持面を形成する断面円弧状の薄肉な弾性膜と、その内部の厚肉な補強パッドと、この弾性膜と補強パッドとの間に形成された密閉な中空部分とで一体形成し、その中空部分内に流体圧を加えて加圧することによって、物体を把持し易くしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、その他のロボットハンドの指構造としては、指内部に物体把持面よりも柔軟性の高い柔軟部材を用い、指が把持物体になじみ易くしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
ところが、上記従来のものでは、物体を把持した際に物体に剪断力が加わると、指の物体把持面と指の骨格を形成する指骨格部材との間で中空部分あるいは内部の柔軟部材が剪断変形を生じ、物体と指骨格部材との間に位置ズレが生じるため、物体の把持位置を保持することができない。
【０００５】
そこで、内部に中空部分を有する柔軟な指構造において、その中空部分内に抗張力部材を設けることによって、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形を高張力部材自身の剛性によって抑制し、物体と指骨格部材との間に生じる位置ズレを抑えて物体の把持位置を保持するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平８−１９７４７５号公報
【特許文献２】特開２００４−１７４６２５号公報
【特許文献３】特開平２−１５２７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記提案のものにおいても、以下に述べるような課題が存在する。
【０００７】
つまり、中空部分内での剪断変形量を抑制するためには抗張力部材を短くして自身の剛性を確保しておく必要があり、このように抗張力部材を短くすると、中空部分の厚み方向の高さが短くなってしまうため、物体把持面が硬くなって指が把持物体になじみ難くなってしまう。このため、指の物体把持面を物体になじみ易くする物体の把持性能と、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形を抑えた物体の把持位置の保持効果との両立を図ることができない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、指の物体把持面を物体になじみ易くする物体の把持性能と、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形を抑えた物体の把持位置の保持効果との両立を図ることができるロボットハンドの指構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、指により物体を把持するロボットハンドの指構造として、上記指の骨格を形成する指骨格部材の物体把持面に、その物体把持面に対し沿うように貼着された第１柔軟部材と、上記物体把持面に対し中空部分を存して覆うように取り付けられた第２柔軟部材とを設ける。そして、上記第１および第２柔軟部材が互いに向き合う両柔軟部材の中空部分側面に、それぞれの面上に凹凸を繰り返す凹凸パターンを設けたり、第１および第２柔軟部材が互いに向き合う両柔軟部材の中空部分側面の一方にその面上で凸部を繰り返す凸部パターンを設ける一方、他方にその面上で凹部を繰り返す凹部パターンを設けている。
【００１０】
これらの特定事項により、指により物体を把持すると、第２柔軟部材に圧力が加わって中空部分を潰しながら該第２柔軟部材の中空部分側面が指骨格部材の物体把持面に沿う第１柔軟部材の中空部分側面に接触し、互いに向かい合う凹凸パターン同士、または凸部パターンと凹部パターンとが嵌り合う。このとき、物体に剪断力が加わっても、凹凸パターン同士、または凸部パターンと凹部パターンとの嵌り合いによって、中空部分での剪断変形が抑制されることになり、物体と指骨格部材との間に生ずる位置ズレが抑えられて物体の把持位置が円滑に保持されることになる。一方、短い抗張力部材を中空部分内に設けたもののように中空部分の厚み方向の高さを短くする必要がなく、中空部分の厚み方向の高さが十分に確保され、物体把持面の柔軟性が損なわれずに指が把持物体になじみ易いものとなる。
【００１１】
これにより、指の物体把持面を物体になじみ易くする物体の把持性能と、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形を抑えた物体の把持位置の保持効果との両立を図ることが可能となる。
【００１２】
特に、凹凸パターン、または凹部パターンおよび凸部パターンを特定するものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１３】
つまり、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンを、その第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンを第１柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンに対し向かい合わせて重ねた際に全面で凹凸が嵌まり合って密着するような対称的なパターン形状に形成したり、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹部パターンおよび凸部パターンを、その凹部パターンおよび凸部パターンを向かい合わせて重ねた際に全面で密着するような対称的なパターン形状に形成している。
【００１４】
これらの特定事項により、指により物体を把持する際に、第２柔軟部材の中空部分側面が中空部分を潰しながら指骨格部材の物体把持面上の第１柔軟部材の中空部分側面に接触して、互いに向かい合う凹凸パターン同士、または凸部パターンと凹部パターンとが全面で密着するように嵌り合うため、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形が効果的に抑制され、物体と指骨格部材との間に生ずる位置ズレを抑えて物体の把持位置を円滑に保持することが可能となる。
【００１５】
また、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの互いに凹凸を繰り返す周期を異ならせたり、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹部パターンおよび凸部パターンの互いに凹部または凸部を繰り返す周期を異ならせている場合には、指により物体を把持して第２柔軟部材の中空部分側面により中空部分を潰した際に嵌り合う凹凸パターンの周囲では凹凸の位相がずれるために凹凸が嵌り合わず、凸部同士の接触箇所が形成されて凹凸が嵌り合った箇所よりも第２柔軟部材が上に盛り上がって側壁の基部が形成されることになり、物体を把持している際の物体からの剪断力と第２柔軟部材の側壁基部からの反力とがつり合った状態となるため、把持時の圧力によって第２柔軟部材の側壁が潰れることなく維持され、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形が効果的に抑制される。これにより、物体と指骨格部材との間に生ずる位置ズレを抑え、物体の把持位置を円滑に保持することが可能となる。
【００１６】
そして、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの凹凸を繰り返す周期の比率を、凹凸を繰り返す周期の長い方が短い方の２倍未満に設定したり、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹部パターンおよび凸部パターンの凹部を繰り返す周期の比率を、凹部を繰り返す周期が凸部を繰り返す周期の１／２よりも長く、２倍未満に設定している場合には、指により物体を把持して第２柔軟部材の中空部分側面により中空部分を潰した際に嵌り合う凹凸パターンの周囲での凸部同士の接触箇所、または凸部パターンと凹部パターンとが嵌り合った周囲での凸部と凹部との接触箇所が速やかに形成されて、その周囲に側壁の基部がいち早く形成されることになり、把持時の圧力によって第２柔軟部材の側壁が潰れることなく維持され、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形が効果的に抑制される。これにより、物体と指骨格部材との間に生ずる位置ズレを抑え、物体の把持位置を円滑に保持することが可能となる。
【００１７】
特に、第１および第２柔軟部材を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１８】
つまり、第１および第２柔軟部材を一体的に設けている。
【００１９】
この特定事項により、第１および第２柔軟部材が別々に設けられることなく一体的に設けられているので、第１および第２柔軟部材を袋状にして用いることで容易に取り付けられ、第１および第２柔軟部材の取付作業性を高めることが可能となる。
【００２０】
また、第１および第２柔軟部材を、表面側に凹凸パターンを形成した状態で、その表面側が中空部分側面となるように表裏を逆にすることによって指骨格部材の物体把持面に取り付けている場合には、第１および第２柔軟部材の製造を容易に行うことが可能となる。
【００２１】
特に、凹凸パターンまたは凹パターンおよび凸パターンを特定するものとして、以下の構成が掲げられる。
【００２２】
つまり、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンとして、その中空部分側面上において１方向にのみ繰り返すパターンを適用したり、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹パターンおよび凸パターンとして、その中空部分側面上において同一の１方向にのみ繰り返すパターンをそれぞれ適用している。
【００２３】
この特定事項により、凹凸パターンが中空部分側面上において１方向にのみ繰り返される場合に、凹凸パターンの作成が容易に行える上、凹凸パターンを繰り返す方向に対する第２柔軟部材の剪断変形および滑り防止効果を効率よく発揮することが可能となる。
【００２４】
また、凹パターンおよび凸パターンが中空部分側面上において同一の１方向にのみ繰り返される場合においても、凹パターンおよび凸パターンの作成が容易に行える上、凹パターンおよび凸パターンを繰り返す方向に対する第２柔軟部材の剪断変形および滑り防止効果を効率よく発揮することが可能となる。
【００２５】
これに対し、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンとして、その中空部分側面上において互いに異なる２方向以上に繰り返すパターンを適用したり、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹パターンおよび凸パターンとして、その中空部分側面上において互いに異なる２方向以上に繰り返すパターンをそれぞれ適用している場合には、凹凸パターン、または凹パターンおよび凸パターンを繰り返す２方向以上に対する第２柔軟部材の剪断変形および滑り防止効果をより効率よく発揮することが可能となる。
【００２６】
特に、上記目的を達成するため、指により物体を把持するロボットハンドの指構造を同様に対象とする他の解決手段として、指の骨格を形成する指骨格部材の物体把持面に、その物体把持面に対し沿うように貼着された第１柔軟部材と、上記物体把持面に対し中空部分を存して覆うように取り付けられた第２柔軟部材とを設け、上記第１および第２柔軟部材が互いに向き合う両柔軟部材の中空部分側面に、互いの柔軟部材同士を向かい合わせて重ねた際に中空部分側面上での互いの移動を規制するような高い摩擦特性を有する高摩擦材料、例えば、第１および第２柔軟部材の中空部分側面に埋め込まれた硬質の粒子を設けている。
【００２７】
この特定事項により、指により物体を把持すると、第２柔軟部材に圧力が加わって中空部分を潰しながら該第２柔軟部材の中空部分側面が指骨格部材の物体把持面に沿う第１柔軟部材の中空部分側面に接触する。このとき、物体に剪断力が加わっても、第２柔軟部材の中空部分側面と第１柔軟部材の中空部分側面との接触部に高い摩擦力が発生し、中空部分での剪断変形が抑制されることになる。一方、短い抗張力部材を中空部分内に設けたもののように中空部分の厚み方向の高さを短くする必要がなく、中空部分の厚み方向の高さが十分に確保され、物体把持面の柔軟性が損なわれずに指が把持物体になじみ易いものとなる。これにより、指の物体把持面を物体になじみ易くする物体の把持性能と、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形の抑制効果との両立を図ることが可能となる。
【００２８】
特に、第１柔軟部材と指骨格部材とを特定するものとして、以下の構成が掲げられる。
【００２９】
つまり、第１柔軟部材と指骨格部材とを一体的に設けている。
【００３０】
この特定事項により、第１柔軟部材と指骨格部材とが別々に設けられることなく一体的に設けられているので、部品点数が削減され、指先構造の組み立て容易性を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
以上、要するに、指骨格部材の物体把持面に貼着した第１柔軟部材、および物体把持面に対し中空部分を存して覆うように取り付けた第２柔軟部材の互いに向き合う中空部分側面に、凹凸パターンや凸部パターンおよび凹部パターン、または高摩擦材料を設けることで、物体を把持した際に第２柔軟部材の中空部分側面と第１柔軟部材の中空部分側面とが接触すると、凹凸パターン同士、または凸部パターンと凹部パターンとの嵌り合い、もしくは高摩擦材料同士の高い摩擦力の発生により、物体に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形の抑制効果と、中空部分の厚み方向の十分な高さの確保による指の物体把持面を物体になじみ易くした物体の把持性能との両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１は本発明の実施形態に係わるロボットハンドの指構造を示す断面図であって、この指１は、その指１の骨格を形成する指骨格部材１１を具備している。この指骨格部材１１は、図示しない他の指との共同により物体としての把持対象Ｗ（図３に表れる）を把持する物体把持面としての把持対象把持面１２を備えている。この把持対象把持面１２は、指１の基端側（図１では左側）のヒンジ部１１ａから指先側（図１では右側）に向かってなだらかに傾斜する斜面部１２ａと、この斜面部１２ａに連接され、把持する把持対象Ｗに対し対向する平面部１２ｂとで構成されている。
【００３４】
また、上記指骨格部材１１の把持対象把持面１２には、その把持対象把持面１２の斜面部１２ａおよび平面部１２ｂに対し沿うように第１柔軟部材１３が貼着されているとともに、上記把持対象把持面１２（斜面部１２ａおよび平面部１２ｂ）に対し中空部分１４を存して覆うように第２柔軟部材１５が取り付けられている。第１および第２柔軟部材は、柔軟性を有するゴム系などの弾性材料よりなる。そして、第２柔軟部材１５は、その一側縁（図１では左側縁）が斜面部１２ａよりも指１基端側（ヒンジ１１ａ側）の指骨格部材１１に取り付けられている一方、他側縁（図１では右側縁）が平面部１２ｂよりも指１先端側（指先側）の指骨格部材１１に取り付けられている。この場合、第２柔軟部材１５の一側縁および他側縁は、第１柔軟部材１３を跨いで把持対象Ｗと向き合う面上にそれぞれ取り付けられ、指１により把持対象Ｗを把持しない状態では第１柔軟部材１３に対し接触しないように張りを持たせて中空部分１４を膨らませた状態を保持している。
【００３５】
そして、第１柔軟部材１３および第２柔軟部材１５が中空部分１４を挟んで互いに向き合う両柔軟部材１３，１５の中空部分側面１３ａ，１５ａには、それぞれの面１３ａ，１５ａ上に凹凸を繰り返す凹凸パターンが設けられている。第１柔軟部材１３および第２柔軟部材１５の中空部分側面１３ａ，１５ａ上の凹凸パターンは、互いに直行する縦方向（図１では左右方向）および横方向（図１では手前奥方向）にそれぞれ谷底に略矩形状の平坦面を有する凹部および突端に略矩形状の平坦面を有する凸部を繰り返す対称的なパターン形状に形成されている。
【００３６】
また、図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、第１柔軟部材１３および第２柔軟部材１５の中空部分側面１３ａ，１５ａ上の凹凸パターンは、互いに凹凸を繰り返す周期が異なっている。つまり、第２柔軟部材１５の中空部分側面１５ａ上の凹凸パターンの縦方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ２１が第１柔軟部材１３の中空部分側面１３ａ上の凹凸パターンの縦方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ１１の１．２倍の比率に、第２柔軟部材１５の中空部分側面１５ａ上の凹凸パターンの横方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ２２が第１柔軟部材１３の中空部分側面１３ａ上の凹凸パターンの横方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ１２の１．２倍の比率にそれぞれ設定されている。なお、図２中の破線は、凹部の谷底と凸部の突端との高さ方向中央位置の等高線を示している。
【００３７】
次に、指１により把持対象を把持した際の現象を図３および図４に基づいて説明する。
【００３８】
先ず、図３に示すように、指１の先端が把持対象Ｗと接触して把持動作に移行すると、第２柔軟部材１５に圧力が加わって中空部分１４を潰しながら変形し、第２柔軟部材１５の中空部分側面１５ａが指骨格部材１１の把持対象把持面１２（斜面部１２ａおよび平面部１２ｂ）に沿う第１柔軟部材１３の中空部分側面１３ａに接触し、互いに向かい合う凹凸パターン同士が嵌り合う。このとき、把持対象Ｗから把持対象把持面１２に剪断力が加わっても、第１および第２柔軟部材１３，１５の中空部分側面１３ａ，１５ａの凹凸パターン同士の嵌り合いによって剪断力に抗する力が発生し、中空部分１４での剪断変形が抑制されることになる。
【００３９】
そして、第２柔軟部材１５の中空部分側面１５ａ上の凹凸パターンの縦方向および横方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ２１，Ｐ２２が第１柔軟部材１３の中空部分側面１３ａ上の凹凸パターンの縦方向および横方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ１１，Ｐ１２の１．２倍の比率に設定されているので、凹凸パターンが嵌り合った箇所の周囲では凹凸の位相がずれるために凹凸が嵌り合わず、凸部同士の接触箇所が形成されて凹凸が嵌り合った箇所よりも第２柔軟部材１５が上に盛り上がった形状となる。この凹凸が嵌り合った箇所の周囲で第２柔軟部材１５が盛り上がる形状は、把持対象Ｗに対する側壁の基部となる。このため、図４に示すように、把持対象Ｗを把持している際に把持対象Ｗから剪断力ＦＳが加えられると、第２柔軟部材１５に形成された側壁基部からの反力ＦＲにより、力がつり合った状態（ＦＳ＝ＦＲ）となる。このとき、把持圧力ＦＰと剪断力ＦＳの合力ＦＴが第２柔軟部材１５に加わる。この合力ＦＰは、上記側壁基部の凸部同士の接触箇所を圧縮する方向に働き、接触箇所で発生する反力ＦＲとつり合うことになる。つまり、合力ＦＴと反力ＦＲがつり合うので、把持対象Ｗに剪断力ＦＳが加わった際の中空部分１４での剪断変形が抑制されて、把持対象Ｗの滑りが抑制されることになる。
【００４０】
一方、短い抗張力部材を中空部分内に設けたもののように中空部分１４の厚み方向の高さを短くする必要がなく、中空部分１４の厚み方向の高さが十分に確保され、把持対象把持面１２の柔軟性が損なわれずに指１の第２柔軟部材１５が把持対象Ｗになじみ易いものとなる。
【００４１】
これにより、指１の把持対象把持面１２を把持対象Ｗになじみ易くする把持対象Ｗの把持性能と、把持対象Ｗに剪断力が加わった際の中空部分１４での剪断変形を抑えた把持対象Ｗの把持位置の保持効果との両立を図ることができる。
【００４２】
しかも、第１および第２柔軟部材１３，１５の中空部分側面１３ａ，１５ａの凹凸パターンとして、その中空部分側面上において互いに異なる縦方向および横方向に繰り返すパターンが適用されているので、凹凸パターンを繰り返す縦方向および横方向に対する第２柔軟部材１５の剪断変形および滑り防止効果が効率よく発揮されることになる。
【００４３】
（変形例１）
上記実施形態では、第１および第２柔軟部材１３，１５が互いに向き合う中空部分側面１３ａ，１５ａ上においてそれぞれ凹凸を繰り返す凹凸パターンを設けたが、図５の（ａ）に示すように、第１柔軟部材２１の中空部分側面２１ａの面上に凸部を繰り返す凸部パターンが設けられている一方、図５の（ｂ）に示すように、第２柔軟部材２２の中空部分側面２２ａの面上に凹部を繰り返す凹部パターンが設けられていてもよく、この場合においても同様の作用効果が得られる。また、第１柔軟部材の中空部分側面の面上に凹部を繰り返す凹部パターンが設けられている一方、第２柔軟部材の中空部分側面の面上に凸部を繰り返す凸部パターンが設けられていてもよい。この場合、中空部分側面上において凸パターンの縦方向および横方向で凸部を繰り返す周期Ｑ２１，Ｑ２２は、中空部分側面上において凹パターンの縦方向および横方向で凹部を繰り返す周期Ｑ１１，Ｑ１２と同等の比率に設定されている。
【００４４】
（変形例２）
上記実施形態では、第１および第２柔軟部材１３，１５の中空部分側面１３ａ，１５ａ上の凹凸パターンの互いに凹凸を繰り返す周期を異ならせたが、第１柔軟部材および第２柔軟部材の中空部分側面上の凹凸パターンの縦方向および横方向で凹凸を繰り返す周期、または凸部パターンおよび凹部パターンの縦方向および横方向で凹部および凸部を繰り返す周期を一致、つまり第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンまたは凸部パターンおよび凹部パターンの一方を第１柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンまたは凹部パターンおよび凸部パターンの他方に対し向かい合わせて重ねた際に全面で凹凸が嵌まり合って密着するような対称的なパターン形状に形成されていてもよい。この場合、指により把持対象を把持する際に、第２柔軟部材の中空部分側面が中空部分を潰しながら指骨格部材の把持対象把持面上の第１柔軟部材の中空部分側面に接触して、互いに向かい合う凹凸パターン同士、または凸部パターンと凹部パターンとが全面で密着するように嵌り合うため、把持対象に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形が効果的に抑制され、把持対象と指骨格部材との間に生ずる位置ズレを抑えて把持対象の把持位置を円滑に保持することが可能となる。
【００４５】
（変形例３）
上記実施形態では、第１柔軟部材１３および第２柔軟部材１５の中空部分側面１３ａ，１５ａ上の凹凸パターンとして、それぞれ谷底に略矩形状の平坦面を有する凹部および突端に略矩形状の平坦面を有する凸部を繰り返す対称的なパターン形状を適用したが、図６に示すように、第１柔軟部材３１および第２柔軟部材３２の中空部分側面３１ａ，３２ａ上の凹凸パターンとして、それぞれ谷底に三角形状の平坦面を有する凹部および突端に三角形状の平坦面を有する凸部を繰り返す対称的なパターン形状がそれぞれ適用されていてもよく、この場合においても同様の作用効果が得られる。
【００４６】
（変形例４）
上記実施形態では、第２柔軟部材１５の中空部分側面１５ａ上の凹凸パターンの縦方向および横方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ２１，Ｐ２２が第１柔軟部材１３の中空部分側面１３ａ上の凹凸パターンの縦方向および横方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ１１，Ｐ１２の１．２倍の比率に設定したが、第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの凹凸を繰り返す周期の比率は、凹凸を繰り返す周期の長い方が短い方の２倍未満に設定されていればよく、凹凸を繰り返す周期の長い方が短い方の２倍未満に設定されていれば、指により把持対象を把持した際に嵌り合う凹凸パターンの周囲での凸部同士の接触箇所が速やかに形成されてその周囲に側壁の基部がいち早く形成され、把持時の圧力によって第２柔軟部材の側壁が潰れることなく維持されて、把持対象に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形を効果的に抑制することが可能となる。
【００４７】
また、第１柔軟部材の中空部分側面上の凹凸パターンの縦方向で凹凸を繰り返す周期が、第１柔軟部材の中空部分側面上の凹凸パターンの横方向で凹凸を繰り返す周期と異なっていてもよい。つまり、図２の（ａ）において、第２柔軟部材１５の中空部分側面１５ａ上の凹凸パターンの縦方向および横方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ２１，Ｐ２２が互いに異なる長さであってもよい。同じく、図２の（ｂ）において、第１柔軟部材１３の中空部分側面１３ａ上の凹凸パターンの縦方向および横方向で凹凸を繰り返す周期Ｐ１１，Ｐ１２が互いに異なる長さであってもよい。
【００４８】
（変形例５）
上記実施形態では、指骨格部材１１の把持対象把持面１２に第１柔軟部材１３を貼着するとともに、把持対象把持面１２に対し中空部分１４を存して覆うように第２柔軟部材１５を取り付けて、第１柔軟部材１３と第２柔軟部材１５とを別体で構成したが、図７に示すように、指骨格部材１１の把持対象把持面１２に沿うように貼着された第１柔軟部材４１と、把持対象把持面１２に対し中空部分１４を存して覆うように取り付けられた第２柔軟部材４２とを一体的に構成してもよく、その場合には、第１および第２柔軟部材４１，４２を、表面側に凹凸パターンを形成した状態で、その表面側が中空部分側面４１ａ，４２ａとなるように表裏を逆にすることによって指骨格部材１１の把持対象把持面１２に取り付けられる。このように、第１柔軟部材４１と第２柔軟部材４２とを一体的に構成することで、第１および第２柔軟部材４１，４２を袋状にして用いれば、容易に取り付けられ、第１および第２柔軟部材４１，４２の取付作業性を高めることができる上、第１および第２柔軟部材４１，４２の製造を容易に行うことができることになる。
【００４９】
（変形例６）
上記実施形態では、指骨格部材１１の把持対象把持面１２に第１柔軟部材１３を貼着するとともに、把持対象把持面１２に対し中空部分１４を存して覆うように第２柔軟部材１５を取り付けて、指骨格部材１１と第１柔軟部材１３とを別体で構成したが、図１において、指骨格部材１１と第１柔軟部材１３とを一体的に構成してもよい。この場合、指表面が物体形状になじむ性質は主に第２柔軟部材の柔軟性による効果であるため、第１柔軟部材が指骨格部材と同じ硬質の材料であっても把持性能を低下させることはない。したがって、指骨格部材１１と第１柔軟部材１３とを一体的に構成することによって、ロボットハンドの組み立て容易性を高めることができることになる。
【００５０】
（変形例７）
上記実施形態では、第１柔軟部材１３および第２柔軟部材１５の中空部分側面１３ａ，１５ａ上において凹凸パターンの凹凸を縦方向および横方向に繰り返したが、第１柔軟部材および第２柔軟部材の中空部分側面上において凹凸パターンの凹凸が一方向にのみ繰り返されるようにしてもよく、その場合には、凹凸を繰り返す方向に対して空間部分での剪断変形の防止および滑り防止の効果が得られることになる。
【００５１】
（変形例８）
上記実施形態では、第１柔軟部材１３および第２柔軟部材１５の中空部分側面１３ａ，１５ａ上にそれぞれ凹凸パターンを設けたが、第１および第２柔軟部材が互いに向き合う両柔軟部材の中空部分側面に、互いの柔軟部材同士を向かい合わせて重ねた際に中空部分側面上での互いの移動を規制するような高い摩擦特性を有する高摩擦材料、例えば第１および第２柔軟部材の中空部分側面に埋め込まれた研磨材のような硬質の粒子が設けられていてもよい。
【００５２】
この場合、指により把持対象を把持すると、第２柔軟部材に圧力が加わって中空部分を潰しながら該第２柔軟部材の中空部分側面が指骨格部材の把持対象把持面に沿う第１柔軟部材の中空部分側面に接触する。このとき、把持対象に剪断力が加わっても、第２柔軟部材の中空部分側面と第１柔軟部材の中空部分側面との接触部に高い摩擦力が発生し、この摩擦力が把持対象の剪断力と釣り合って中空部分での剪断変形が抑制されることになり、把持対象の滑りが抑制されることになる。また、中空部分の厚み方向の高さが十分に確保され、把持対象把持面の柔軟性が損なわれずに第２柔軟部材１５が把持対象Ｗになじみ易いものとなる。これにより、把持対象把持面を把持対象になじみ易くする把持対象の把持性能と、把持対象に剪断力が加わった際の中空部分での剪断変形を抑えた把持対象の把持位置の保持効果との両立を図ることができる。
【００５３】
（変形例９）
上記実施形態では、第１および第２柔軟部材１３，１５の中空部分側面１３ａ，１５ａに凹凸パターンを設けたが、第２柔軟部材の反中空部分側面（把持対象と接触する面）にも凹凸パターンを設けたり、高摩擦材料としての硬質の粒子が埋め込まれるようにしてもよい。この場合には、把持対象との間に剪断力が作用しても、把持対象が第２柔軟部材の反中空部分側面に対し滑りが生じることなく円滑に把持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
ロボットハンドおよびグリッパ全般に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係わるロボットハンドの指構造の断面図である。
【図２】（ａ）は第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの一部を示す斜視図であり、（ｂ）は第１柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの一部を示す斜視図である。
【図３】把持対象を把持した状態を示すロボットハンドの指構造の断面図である。
【図４】把持対象を把持した際の力の釣り合いを説明する説明図である。
【図５】（ａ）は変形例１に係わる第１柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの一部を示す斜視図であり、（ｂ）は第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの一部を示す斜視図である。
【図６】変形例３に係わる第１および第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの一部を示す斜視図である。
【図７】変形例５に係わるロボットハンドの指構造の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１        指
１１      指骨格部材
１２      把持対象把持面（物体把持面）
１３      第１柔軟部材
１３ａ    中空部分側面
１４      中空部分
１５      第２柔軟部材
１５ａ    中空部分側面
Ｐ１１    第１柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの縦方向での凹凸の周期
Ｐ１２    第１柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの横方向での凹凸の周期
Ｐ２１    第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの縦方向での凹凸の周期
Ｐ２２    第２柔軟部材の中空部分側面の凹凸パターンの横方向での凹凸の周期
２１      第１柔軟部材
２１ａ    中空部分側面
２２      第２柔軟部材
２２ａ    中空部分側面
Ｑ１１    第１柔軟部材の中空部分側面の凸パターンの縦方向での凸部の周期
Ｑ１２    第１柔軟部材の中空部分側面の凸パターンの横方向での凸部の周期
Ｑ２１    第２柔軟部材の中空部分側面の凹パターンの縦方向での凹部の周期
Ｑ２２    第２柔軟部材の中空部分側面の凹パターンの横方向での凹部の周期
３１      第１柔軟部材
３１ａ    中空部分側面
３２      第２柔軟部材
３２ａ    中空部分側面
４１      第１柔軟部材
４１ａ    中空部分側面
４２      第２柔軟部材
４２ａ    中空部分側面
Ｗ        把持対象（物体）
【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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