(57)【要約】【課題】圧力制御流体の供給および排出により変形する柔軟指を用いて、様々な種類の把持対象物を把持することが可能な把持用ハンドを提供する。【解決手段】この把持用ハンドは、ベース部材５０と、ベース部材５０を通過する軸線ＣＬ周りに配置された複数の指２０とを有し、各指２０が、可撓性を有する柔軟指部２２と、柔軟指部の基端側を支持する指ベース部材２１とを有し、ベース部材５０に支持されると共に、複数の指ベース部材２１をそれぞれ支持する複数のリンク機構３０を備え、各リンク機構３０が、支持している指ベース部材２１の姿勢がベース部材５０に対し実質的に変化しないように、支持している指ベース部材２１のベース部材５０に対する移動を許容するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、該ベース部材を通過又は挿通する軸線周りに配置された複数の指とを有する把持用ハンドであって、
前記各指が、可撓性を有する柔軟指部と、該柔軟指部の基端側を支持する指ベース部材とを有し、
前記ベース部材又は該ベース部材に取付けられた部材に支持されると共に、前記複数の指ベース部材をそれぞれ支持する複数のリンク機構を備え、
該各リンク機構が、支持している前記指ベース部材の姿勢が前記ベース部材に対し実質的に変化しないように、支持している前記指ベース部材の前記ベース部材に対する移動を許容するものである把持用ハンド。
【請求項２】
前記ベース部材に支持された部材が、前記軸線周りに配置された複数の旋回部材であり、
前記各旋回部材が、前記軸線に実質的に沿った方向に延びる旋回軸線周りに旋回可能に前記ベース部材に取付けられ、
前記複数のリンク機構が、前記複数の旋回部材にそれぞれ支持されている請求項１に記載の把持用ハンド。
【請求項３】
前記各旋回部材を前記旋回軸線周りに駆動する旋回駆動装置を備える請求項１又は２に記載の把持用ハンド。
【請求項４】
前記リンク機構が平行リンクから成る請求項１〜３の何れかに記載の把持用ハンド。
【請求項５】
前記各リンク機構の可動範囲内で前記指ベース部材を前記ベース部材又は前記旋回部材に対して移動させる駆動機構を備える請求項１〜４の何れかに記載の把持用ハンド。
【請求項６】
前記駆動機構が、前記ベース部材に対し前記軸線に沿った方向に移動する軸方向移動部材と、該軸方向移動部材と前記指ベース部材又は前記リンク機構の前記指ベース部材側とを連結する少なくとも１つの駆動リンク部材とを備える請求項５に記載の把持用ハンド。
【請求項７】
前記駆動機構が、前記複数の指ベース部材をそれぞれ独立して前記ベース部材又は前記旋回部材に対して移動させるものである請求項５又は６に記載の把持用ハンド。
【請求項８】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
該制御部が、把持対象物の種類に応じた位置に前記各指ベース部材が配置されるように前記駆動機構を制御する請求項５〜７の何れかに記載の把持用ハンド。
【請求項９】
前記駆動機構を制御する制御部と、
前記各柔軟指部の内部に対し圧力制御流体を給排する流体給排装置と、
該流体給排装置により給排される前記圧力制御流体の量および圧力と、前記各柔軟指部の挙動および物性の変化との対応関係情報を保存している記憶装置とを備え、
前記制御部が、前記流体給排装置が前記各柔軟指部に対し給排する前記圧力制御流体の量および圧力と、前記対応関係情報とを少なくとも用いて、前記駆動機構によって前記各指ベース部材を移動すべき位置を決定する請求項５〜７に記載の把持用ハンド。
【請求項１０】
前記各柔軟指部の内部に対し圧力制御流体を給排する流体給排装置と、
該流体給排装置により給排される前記圧力制御流体の量および圧力と、前記各柔軟指部の挙動および物性の変化との対応関係情報を保存している記憶装置と、
前記各柔軟指部によって把持対象物を把持する時に、前記流体給排装置が前記各柔軟指部に対し給排する前記圧力制御流体の量および圧力と、前記対応関係情報とを少なくとも用いて、前記各柔軟指部において前記把持対象物を把持している把持位置の推定を行う制御部とを備える請求項１〜７の何れかに記載の把持用ハンド。
【請求項１１】
流体給排装置と、
該流体給排装置と前記各柔軟指部とを接続する管とを備え、
前記ベース部材と前記各柔軟指部との間の前記管の一部が、前記旋回部材の前記旋回軸線に沿った方向に延び、且つ、該旋回軸線の近傍に配置されている請求項２又は３に記載の把持用ハンド。
【請求項１２】
前記各柔軟指部が前記各指ベース部材に着脱自在に連結されている請求項１〜１１の何れかに記載の把持用ハンド。
【請求項１３】
前記各柔軟指部の基端には、前記各柔軟指部よりも高剛性であり、前記各柔軟指部の中空部に連通する筒状部が設けられ、
前記各指ベース部材には、前記各柔軟指部に対し圧力制御流体を給排するための流路を有するカプラが設けられ、
前記各柔軟指部の前記筒状部が前記各指ベース部材の前記カプラに着脱自在に連結されている請求項１２に記載の把持用ハンド。
【請求項１４】
流体給排装置と、
該流体給排装置と前記複数の柔軟指部とをそれぞれ接続する複数の流体流路と、
前記複数の流体流路の途中にそれぞれ設けられた複数の流量調整弁とを備え、
前記複数の柔軟指部にそれぞれ対応する前記複数の流量調整弁が、対応する前記柔軟指部の前記旋回部材の旋回に応じて弁開度が変化するものである請求項２又は３に記載の把持用ハンド。
【請求項１５】
前記駆動機構を制御する制御部と、
視覚センサとを備え、
前記制御部が、前記視覚センサにより得られる視覚データを用いて、前記駆動機構によって前記各指ベース部材を移動すべき位置を決定する請求項５〜７に記載の把持用ハンド。
【請求項１６】
前記各柔軟指部の内部に対し圧力制御流体を給排する流体給排装置と、
該流体給排装置により給排される前記圧力制御流体の量および圧力と前記各柔軟指部の変形量との対応関係情報を保存している記憶装置と、
把持対象物を把持した時に、前記流体給排装置が前記各柔軟指部に対し給排する前記圧力制御流体の量および圧力と、前記対応関係情報とを少なくとも用いて、前記各柔軟指部において前記把持対象物を把持している位置又は範囲を推定する制御部とを備える請求項１〜１５の何れかに記載の把持用ハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は把持用ハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、８本のリンク部材が直列に連結されて成り、正八角形形状に変形することが可能であると共に、長方形にも変形可能なベース部材と、ベース部材の８本のリンク部材のいずれかに各々支持された複数の指とを備え、各指が複数の関節を有するものであり、把持対象物の形状に応じてベース部材の形状を変更する把持用ハンドが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、４本のリンク部材が所定方向に並ぶように接続されて成るベース部材と、ベース部材の前記所定方向の一方および他方に支持された複数の指とを備え、各指は複数の関節を有するものであり、大きい把持対象物を把持する時は４本のリンク部材が１直線上に並ぶようにベース部材を変形し、小さい把持対象物を把持する時は、前記所定方向の一端および他端のリンク部材が互いに近づくように、前記所定方向の中央のリンク部材を折りたたむ把持用ハンドが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、ベース部材と、ベース部材にそれぞれ旋回可能に取付けられた複数の指とを備え、各指が複数の関節を有するものであり、各指の関節を曲げることにより把持対象物の把持を行う把持用ハンドが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０７６０５０号公報
【特許文献２】特開２００８−１７８９３９号公報
【特許文献３】特開２０１５−５３３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および特許文献２の把持用ハンドは、把持対象物の大きさに応じてベース部材の形状を変えることができるが、各指の根元の位置をベース部材に対し変更することができない。このため、各指の根元の位置をベース部材に対し変更することができない分だけ、把持可能な把持対象物の種類に制約が生ずる。
【０００７】
また、前記各把持用ハンドは、複数の関節を有する指を備え、各指の関節を曲げることにより把持対象物の把持が行われる。近年では食品等の不定形且つデリケートな把持対象物の把持も要求されてきているので、各指の関節を曲げることによる把持では食品等のデリケートな把持対象物の把持を適切に行えない場合がある。
【０００８】
食品等のデリケートな把持対象物のために、圧力制御流体の供給および排出により変形する柔軟指を用いることも考えられるが、柔軟指は複数の関節を有する指に対し有効可動範囲が狭く、正確な制御も難しい。このため、前記各把持用ハンドにおいて圧力制御流体の供給および排出により変形する柔軟指を用いても、様々な種類の把持対象物に対応することはできない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、圧力制御流体の供給および排出により変形する柔軟指を用いて、様々な種類の把持対象物を把持することが可能な把持用ハンドの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様は、ベース部材と、該ベース部材を通過又は挿通する軸線周りに配置された複数の指とを有する把持用ハンドであって、前記各指が、可撓性を有する柔軟指部と、該柔軟指部の基端側を支持する指ベース部材とを有し、前記ベース部材又は該ベース部材に取付けられた部材に支持されると共に、前記複数の指ベース部材をそれぞれ支持する複数のリンク機構を備え、該各リンク機構が、支持している前記指ベース部材の姿勢が前記ベース部材に対し実質的に変化しないように、支持している前記指ベース部材の前記ベース部材に対する移動を許容するものである。
【００１１】
第１の態様では、各指の指ベース部材がそれぞれリンク機構を介してベース部材又はベース部材に取付けられた部材に支持され、各リンク機構は、支持している指ベース部材の姿勢がベース部材に対し実質的に変化しないように、支持している各指ベース部材のベース部材に対する移動を許容するものである。つまり、各指の根元部分の姿勢がベース部材に対し実質的に変化しないように、各指の互いに対する位置を変更できるようになっている。
【００１２】
例えば、小さい把持対象物を把持する場合は、各指の根元部分の姿勢がベース部材に対し実質的に変化しないように、複数の指を互いに近づくように移動し、これにより実質的にベース部材が狭くなったように把持用ハンドが振る舞い、大きい把持対象物を把持する場合は、各指の根元部分の姿勢がベース部材に対し実質的に変化しないように、複数の指を互いに離れるように移動し、これにより実質的にベース部材が広くなったように把持用ハンドが振る舞うことができる。
【００１３】
このため、仮に各指の可動範囲が小さい又は殆ど無い場合でも、把持対象物を把持することが可能となる。また、各指が柔軟指部を備えているので、食品等の不定形且つデリケートな把持対象物であっても好適に把持することができる。
【００１４】
上記態様において、好ましくは、前記ベース部材に支持された部材が、前記軸線周りに配置された複数の旋回部材であり、前記各旋回部材が、前記軸線に実質的に沿った方向に延びる旋回軸線周りに旋回可能に前記ベース部材に取付けられ、前記複数のリンク機構が、前記複数の旋回部材にそれぞれ支持されている。
【００１５】
当該構成では、複数の指がリンク機構を介して複数の旋回部材にそれぞれ支持され、各旋回部材がベース部材に対し旋回可能である。このため、リンク機構によって各指の根元部分の姿勢がベース部材に対し実質的に変化しないように複数の指の互いに対する位置を調整できると共に、各指の旋回軸周りの姿勢を調整することができる。これは、把持対象物の適用範囲を広げる上で有利である。
【００１６】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、前記各旋回部材を前記旋回軸線周りに駆動する旋回駆動装置をさらに備えている。
この構成では、各旋回部材を旋回駆動装置により旋回させることができるので、各指の旋回軸周りの姿勢の調整作業の軽減や調整時間の短縮を行う上で有利である。
【００１７】
上記態様において、好ましくは、前記リンク機構が平行リンクから成る。
このように構成すると、指ベース部材の姿勢がベース部材に対し変化しないように、複数の指の互いに対する位置の変更をすることが可能となる。このため、ベース部材に対する各柔軟指部の姿勢を推定し易くなり、柔軟指部を用いる把持用ハンドの制御を正確に行う上で有利である。
【００１８】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、前記各リンク機構の可動範囲内で前記指ベース部材を前記ベース部材又は前記旋回部材に対して移動させる駆動機構を備えている。
この構成では、各指ベース部材を駆動機構により移動することができるので、各指の位置の調整作業の軽減や調整時間の短縮を行う上で有利である。
【００１９】
上記態様において、好ましくは、前記駆動機構が、前記ベース部材に対し前記軸線に沿った方向に移動する軸方向移動部材と、該軸方向移動部材と前記指ベース部材又は前記リンク機構の前記指ベース部材側とを連結する少なくとも１つの駆動リンク部材とを備えている。
【００２０】
軸線周りに複数の指が配置されているので、軸線に沿った方向に移動する軸方向移動部材を設けることは、例えば軸線に直交する方向に移動する移動部材を設ける場合と比較し、把持用ハンドの軸線に直交する方向の寸法を小さくする上で有利である。
【００２１】
上記態様において、好ましくは、前記駆動機構が、前記複数の指ベース部材をそれぞれ独立して前記ベース部材又は前記旋回部材に対して移動させるものである。
このように構成すると、駆動機構により複数の指ベース部材のベース部材又は旋回部材に対する位置をそれぞれ独立して調整することができるので、把持対象物の適用範囲を広げる上で有利である。
【００２２】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、前記駆動機構を制御する制御部を備え、該制御部が、把持対象物の種類に応じた位置に前記各指ベース部材が配置されるように前記駆動機構を制御する。
このように構成すると、把持対象物の種類に応じて各指の位置が自動的に変更されるので、柔軟指部を用いる把持用ハンドによる把持品質を向上する上で有利である。
【００２３】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、前記駆動機構を制御する制御部と、前記各柔軟指部の内部に対し圧力制御流体を給排する流体給排装置と、該流体給排装置により給排される前記圧力制御流体の量および圧力と、前記各柔軟指部の挙動および物性の変化との対応関係情報を保存している記憶装置とを備え、前記制御部が、前記流体給排装置が前記各柔軟指部に対し給排する前記圧力制御流体の量および圧力と、前記対応関係情報とを少なくとも用いて、前記駆動機構によって前記各指ベース部材を移動すべき位置を決定する。
【００２４】
柔軟指部の変形量等の挙動およびバネ定数等の物性は、その内部に供給および排出される圧力制御流体の量および圧力に応じて変化し、例えば供給する圧力制御流体の量が増えると各柔軟指部のハンド内側への変形量が大きくなると共に、各柔軟指部のバネ定数が大きくなる。このため、複数の指ベース部材の互いに対する位置が固定されていると、大きさが様々な把持対象物を把持する場合等に、大きい把持対象物に加わる把持力と小さい把持対象物に加わる把持力の間に大きな差が生じる。
【００２５】
これに対し、上記構成によれば、流体給排装置が各柔軟指部に対し給排する圧力制御流体の量および圧力と、対応関係情報とを少なくとも用いて、駆動機構によって各指ベース部材を移動すべき位置が決定される。このため、大きさが様々な把持対象物に加わる把持力を適切に調整することが可能となる。
【００２６】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、前記各柔軟指部の内部に対し圧力制御流体を給排する流体給排装置と、該流体給排装置により給排される前記圧力制御流体の量および圧力と、前記各柔軟指部の挙動および物性の変化との対応関係情報を保存している記憶装置と、前記各柔軟指部によって把持対象物を把持する時に、前記流体給排装置が前記各柔軟指部に対し給排する前記圧力制御流体の量および圧力と、前記対応関係情報とを少なくとも用いて、前記各柔軟指部において前記把持対象物を把持している把持位置の推定を行う制御部とを備えている。
【００２７】
このように構成すると、各柔軟指部において把持対象物を把持している位置、範囲等である把持位置を推定することにより、把持対象物の把持の際に把持位置の制御が可能となり、把持品質を向上する上で有利である。
【００２８】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、流体給排装置と、該流体給排装置と前記各柔軟指部とを接続する管とを備え、前記ベース部材と前記各柔軟指部との間の前記管の一部が、前記旋回部材の前記旋回軸線に沿った方向に延び、且つ、該旋回軸線の近傍に配置されている。
このように構成すると、ベース部材と各柔軟指部との間の管が把持用ハンドの可動部を駆動する時に邪魔にならず、管の破損、外れ等の防止にも繋がる。
【００２９】
上記態様において、好ましくは、前記各柔軟指部が前記各指ベース部材に着脱自在に連結されている。
柔軟指部は可撓性を有するので、金属製部材に比べ頻繁に交換やメンテナンスを行う必要がある。このため、上記のように柔軟指部が指ベース部材に着脱自在に連結された構造は、交換作業やメンテナンス作業に要する時間を短縮する上で有利である。
【００３０】
上記態様において、好ましくは、前記各柔軟指部の基端には、前記各柔軟指部よりも高剛性であり、前記各柔軟指部の中空部に連通する筒状部が設けられ、前記各指ベース部材には、前記各柔軟指部に対し圧力制御流体を給排するための流路を有するカプラが設けられ、前記各柔軟指部の前記筒状部が前記各指ベース部材の前記カプラに着脱自在に連結されている。
このように構成すると、柔軟指部の基端の筒状部を指ベース部材のカプラに着脱することにより柔軟指部の着脱を行うことができ、交換作業やメンテナンス作業に要する時間を短縮することができる。
【００３１】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、流体給排装置と、該流体給排装置と前記複数の柔軟指部とをそれぞれ接続する複数の流体流路と、前記複数の流体流路の途中にそれぞれ設けられた複数の流量調整弁とを備え、前記複数の柔軟指部にそれぞれ対応する前記複数の流量調整弁が、対応する前記柔軟指部の前記旋回部材の旋回に応じて弁開度が変化するものである。
【００３２】
このように構成すると、各指の柔軟指部に対し圧力制御流体を給排する流路の弁開度調整が各指の旋回位置に応じて機械的になされるので、電磁弁等に制御信号を送る制御処理を省くことができ、また、制御信号により各流量調整弁を制御するというステップを省くことにより弁開度調整機構の信頼性を向上することが可能となる。
【００３３】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、前記駆動機構を制御する制御部と、視覚センサとを備え、前記制御部が、前記視覚センサにより得られる視覚データを用いて、前記駆動機構によって前記各指ベース部材を移動すべき位置を決定する。
【００３４】
例えば、制御部が視覚データ中の把持対象物の姿勢に基づいて、各指ベース部材の前記軸線に交差する方向の位置を調整することができる。把持対象物が円柱形状を有する場合は、把持対象物を軸方向から把持する場合の各指ベース部材の位置と径方向から把持する場合の各指ベース部材の位置を変えることで、把持品質を向上することが可能となる。
【００３５】
上記態様の把持用ハンドは、好ましくは、前記各柔軟指部の内部に対し圧力制御流体を給排する流体給排装置と、該流体給排装置により給排される前記圧力制御流体の量および圧力と前記各柔軟指部の変形量との対応関係情報を保存している記憶装置と、把持対象物を把持した時に、前記流体給排装置が前記各柔軟指部に対し給排する前記圧力制御流体の量および圧力と、前記対応関係情報とを少なくとも用いて、前記各柔軟指部において前記把持対象物を把持している位置又は範囲を推定する制御部とを備える。
【００３６】
このように構成されていると、仮に各柔軟指部と把持対象物との接触状態を目視、視覚センサ等によりモニタしていなくても、各柔軟指部に対し給排する圧力制御流体の量および圧力を用いて、各柔軟指部において把持対象物を把持している位置又は範囲を推定することができるので、把持品質の向上、確認等を行う上で有利である。また、推定した把持位置又は範囲を把持品質の履歴として保存し、その履歴を後で活用することも可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、圧力制御流体の供給および排出により変形する柔軟指を用いて、様々な種類の把持対象物を把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態のハンドの斜視図である。
【図２】第１実施形態のハンドの側面図である。
【図３】第１実施形態のハンドの正面図である。
【図４】第１実施形態のハンドの概略構成図である。
【図５】第１実施形態のハンドの動作説明図である。
【図６】第１実施形態のハンドの動作説明図である。
【図７】第１実施形態のハンドの動作説明図である。
【図８】第１実施形態のハンドの動作説明図である。
【図９】第１実施形態のハンドの制御装置のブロック図である。
【図１０】ハンドによる把持モデルを示す図である。
【図１１】第１実施形態のハンドの把持モデルを示す図である。
【図１２】第１実施形態のハンドの把持状態を示す図であり、（ａ）は柔軟指部が把持対象物に面しない回転位置に配置された状態であり、（ｂ）は柔軟指部が把持対象物に面する回転位置に配置された状態を示す。
【図１３】第１実施形態のハンドの把持状態を示す図であり、（ａ）は柔軟指部が把持対象物に面しない回転位置に配置された状態であり、（ｂ）は柔軟指部が把持対象物に面する回転位置に配置された状態を示す。
【図１４】第１実施形態のハンドの動作説明図であり、（ａ）は把持対象物の上端に柔軟指部が接触した状態を示し、（ｂ）は隙間位置まで柔軟指部が移動触した状態を示し、（ｃ）は把持位置まで柔軟指部が移動触した状態を示す。
【図１５】第１実施形態のハンドの配管例を示すモデル図である。
【図１６】第１実施形態のハンドの他の配管例を示すモデル図である。
【図１７】本発明の第２実施形態のハンドのモデル図である。
【図１８】第２実施形態のハンドの動作説明図である。
【図１９】第２実施形態のハンドの動作説明図である。
【図２０】第２実施形態のハンドの動作説明図である。
【図２１】第２実施形態のハンドの第１の変形例を示すモデル図である。
【図２２】第２実施形態のハンドの第２の変形例を示すモデル図である。
【図２３】第１実施形態のハンドの第１の変形例を示すモデル図である。
【図２４】第１実施形態のハンドの第２の変形例を示すモデル図である。
【図２５】第１実施形態のハンドの第３の変形例を示すモデル図である。
【図２６】第１実施形態のハンドの第４の変形例を示すモデル図である。
【図２７】本発明の第３実施形態の指を示す図である。
【図２８】第３実施形態の指の操作説明図である。
【図２９】第３実施形態の指の操作説明図である。
【図３０】第３実施形態の柔軟指ユニットの第１の変形例を示す図である。
【図３１】第３実施形態の柔軟指ユニットの第２の変形例を示す図である。
【図３２】本発明の第４実施形態のハンドのベース部材近傍を示す図である。
【図３３】第４実施形態のハンドのベース部材近傍を示す図である。
【図３４】第４実施形態のハンドの動作説明図である。
【図３５】第４実施形態のハンドの動作説明図である。
【図３６】第４実施形態のハンドの流量調整弁の概略構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の第１実施形態に係る把持用ハンドを図面を参照して以下に説明する。本実施形態の把持用ハンドは、例えばロボット（図示せず）の先端に取付けられて用いられるものである。
この把持用ハンドは、図１〜図３に示すように、３本の指２０を有する。指２０の数は３本に限られることはなく、２本であってもよいし、４本以上であってもよい。
【００４０】
３本の指２０の各々は、平行リンク（リンク機構）３０および旋回部材４０を介してベース部材５０に支持されている。３つの旋回部材４０の一端はそれぞれの旋回軸線４０ａ周りに旋回可能にベース部材５０に支持されており、ベース部材５０には３つの旋回部材４０を各々の旋回軸線４０ａ周りに回転させる３つの第１アクチュエータ（旋回駆動装置）６１が取付けられている。各第１アクチュエータ６１は例えば回転モータから成り、その出力軸の回転位置を検出するためのエンコーダ等の回転位置センサを備えていると共に、その駆動電流を検出する駆動電流センサを備えている。
【００４１】
本実施形態では、３つの旋回軸線４０ａは、ハンド中心軸線ＣＬと平行に配置され、ハンド中心軸線ＣＬからの距離が同一であり、ハンド中心軸線ＣＬ周りに等角度間隔に配置されている。また、本実施形態ではハンド中心軸線ＣＬはベース部材５０の中心軸線と一致している。以下の説明では、ハンド中心軸線ＣＬと平行な方向をハンド軸方向と称し、ハンド中心軸線ＣＬを通過しハンド中心軸線ＣＬと直交する方向をハンド径方向と称する場合がある。さらに、以下の説明では、旋回軸線４０ａを通過し旋回軸線４０ａと直交する方向を指径方向と称する場合がある。
【００４２】
各旋回部材４０の他端には、第１リンク部材３１の一端が回動軸線３１ａ周りに回動可能に連結され、第２リンク部材３２の一端が回動軸線３２ａ周りに回動可能に連結されている。また、第１リンク部材３１の他端は回動軸線３１ｂ周りに回動可能に指２０の指ベース部材２１に連結され、第２リンク部材３２の他端は回動軸線３２ｂ周りに回動可能に指ベース部材２１に連結されている。回動軸線３１ａ，回動軸線３１ｂ，回動軸線３２ａおよび回動軸線３２ｂは互いに平行である。
【００４３】
回動軸線３１ａおよび回動軸線３２ａは旋回軸線４０ａからの距離が互いに異なり、回動軸線３１ｂおよび回動軸線３２ｂも旋回軸線４０ａからの距離が互いに異なる。本実施形態では、回動軸線３２ａは回動軸線３１ａよりも旋回軸線４０ａから遠く、回動軸線３２ｂは回動軸線３１ｂよりも旋回軸線４０ａから遠い。
【００４４】
このように、第１リンク部材３１および第２リンク部材３２の一端が旋回部材４０の他端に回動可能に連結され、第１リンク部材３１および第２リンク部材３２の他端が指２０の指ベース部材２１に回動可能に連結されることにより、平行リンク３０が構成されている。平行リンク３０により、指ベース部材２１は旋回部材４０に対し姿勢が変化することなく各リンク部材３１，３２の回動方向に移動することができる。
【００４５】
例えば、第１アクチュエータ６１によって回動軸線３１ａと回動軸線３２ａとがハンド径方向に並ぶように旋回部材４０が位置決めされた状態で、第１リンク部材３１および第２リンク部材３２が回動すると、指ベース部材２１はハンド径方向に移動するが、指ベース部材２１の旋回部材４０に対する姿勢は変化しない。換言すると、回動軸線３１ａと回動軸線３２ａとをハンド径方向（指径方向）に通過する仮想線と、回動軸線３１ｂと回動軸線３２ｂとをハンド径方向（指径方向）に通過する仮想線との平行が維持されたまま、指ベース部材２１がハンド径方向（指径方向）に移動する。
【００４６】
この把持用ハンドは、図１および図３に示すように、ベース部材５０とハンド軸方向に間隔をおいて配置された軸方向移動部材（駆動機構）７０と、軸方向移動部材７０に支持された３つの第１駆動リンク部材（駆動機構）７１と、３つの第１駆動リンク部材７１にそれぞれ連結された３つの第２駆動リンク部材（駆動機構）７２とを有する。
各第１駆動リンク部材７１の一端は、旋回軸線４０ａと平行な旋回軸線７１ａ周りに旋回可能に軸方向移動部材７０に支持されている（図１参照）。
【００４７】
本実施形態では、３つの第１駆動リンク部材７１の旋回軸線７１ａは、それぞれ３つの旋回部材４０の旋回軸線４０ａと一致している。また、第２駆動リンク部材７２の一端は第１駆動リンク部材７１の他端に回動軸線３１ａおよび回動軸線３２ａと平行な回動軸線７２ａ周りに回動可能に連結され、第２駆動リンク部材７２の他端は、指ベース部材２１、第１リンク部材３１の他端側、又は第２リンク部材３２の他端側に、回動軸線３１ｂおよび回動軸線３２ｂと平行な回動軸線７２ｂ周りに回動可能に連結されている。
【００４８】
本実施形態では、一例として、回動軸線７２ａと回動軸線３２ｂは一致しており、第１駆動リンク部材７１の他端側又は第２駆動リンク部材７２の一端側が旋回部材４０の他端側に形成された切欠き４０ｂ内に配置され、これらと旋回部材４０の他端側が指径方向に並ぶように構成されているが、これに限られない。
上記のように構成されているので、ベース部材５０に対して旋回部材４０を第１アクチュエータ６１によって旋回軸線４０ａ周りに旋回させると、第１駆動リンク部材７１も旋回部材４０に追随して旋回する。
【００４９】
第２駆動リンク部材７２は、その一端が第１駆動リンク部材７１の他端に回動軸線７２ａ周りに回動可能に連結され、旋回軸線４０ａに対し傾斜可能である。また、ベース部材５０には回転モータから成る第２アクチュエータ（駆動機構）６２が取付けられ、第２アクチュエータ６２の出力軸６２ａが台形ねじ、ボールねじ等のねじ部を介して軸方向移動部材（駆動機構）７０に係合している。このため、第２アクチュエータ６２の出力軸６２ａを回転させると、軸方向移動部材７０をハンド中心軸線ＣＬに沿った方向（ハンド軸方向）に移動させることができる。上記構造により、第２アクチュエータ６２による軸方向移動部材７０のハンド中心軸線ＣＬに沿った移動に応じて、第１リンク部材３１および第２リンク部材３２が指径方向に回動し、指ベース部材２１が指径方向に移動する。第２アクチュエータ６２は、その出力軸６２ａの回転位置を検出するためのエンコーダ等の回転位置センサを備えていると共に、その駆動電流を検出する駆動電流センサを備えている。
【００５０】
各指ベース部材２１の一方の面には、可撓性を有する材料、例えばゴム状弾性を有する材料から成ると共に流体（空気）を供給可能な中空部を内部に有する柔軟指部２２の基端が取付けられている。柔軟指部２２の中空部は柔軟指部２２の基端において指ベース部材２１の前記一方の面によって閉鎖されている。また、指ベース部材２１における前記一方の面と反対側に平行リンク３０の第１リンク部材３１および第２リンク部材３２の他端側が連結されている。
【００５１】
柔軟指部２２のハンド中心軸線ＣＬ側に配置される側は、伸長し難い把持用壁２２ａとなっており、柔軟指部２２において把持用壁２２ａよりもハンド中心軸線ＣＬから離れた位置に配置される側は、伸長し易い伸長壁２２ｂとなっている。伸長壁２２ｂは、例えば浪打形状（コルゲート形状）となっている。
【００５２】
このため、中空部の気圧が外部の気圧と同じ状態で、各柔軟指部２２の把持用壁２２ａが延びる方向はハンド中心軸線ＣＬが延びる方向と略一致しているが、中空部内の気圧が外部の気圧よりも高くなると、柔軟指部２２の伸長壁２２ｂが伸長し、柔軟指部２２の先端側がハンド中心軸線ＣＬ側に向かって屈曲する。
【００５３】
各指２０の柔軟指部２２の中空部はコンプレッサ等の圧縮機（流体給排装置）１００に接続されている。図４に示すように、各指ベース部材２１における前記反対側にはカプラ２１ａが固定され、カプラ２１ａには管（流体流路）２１ｂの一端が接続されている。カプラ２１ａは管２１ｂの端を着脱可能な周知の構造を有するものであればよい。各指ベース部材２１内にはカプラ２１ａ内と柔軟指部２２の中空部とを接続する通路２１ｃが形成されている。各管２１ｂの他端はハブ２１ｄおよび管２１ｅを介して圧縮機１００に接続されている。
【００５４】
この把持用ハンドは制御装置２００を備えており、制御装置２００は、図９に示すように、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ等を有する制御部２０１と、表示装置２０２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ等を有する記憶装置２０３と、制御装置２００に接続されると共に操作者が持ち運び可能な操作盤２０４とを有する。操作盤２０４は制御装置２００と無線通信するように構成されていてもよい。
【００５５】
制御装置２００は、第１アクチュエータ６１、第２アクチュエータ６２、および圧縮機１００のコントローラ１１０に接続され、これらを制御する。圧縮機１００は各柔軟指部２２に対し給排した圧力制御流体の圧力および給排した流量を検出可能であり、当該検出圧力および検出流量はコントローラ１１０を介して制御装置２００に送信される。なお、各柔軟指部２２内、各指ベース部材２１等に設けられたセンサにより各柔軟指部２２に対し給排される圧力制御流体の圧力および流量が検出され、当該検出圧力および検出流量が制御装置２００に送信されるように構成してもよい。
【００５６】
このように構成された把持用ハンドの基本的な動作を以下説明する。なお、この場合、制御装置２００の記憶装置２０３には、把持対象物Ｗの種類と各指ベース部材２１のハンド軸方向に交差する方向の位置とを対応付けるとともに、把持対象物Ｗの種類と各指ベース部材２１の旋回方向の姿勢とを対応付ける指配置データが格納されている。
【００５７】
図５に示すように、外形の大きな把持対象物Ｗの把持作業を開始する場合、制御部２０１は、先ず、把持作業を行う把持対象物Ｗの種類の情報を受付けると共に、第２アクチュエータ６２により軸方向移動部材７０を柔軟指部２２の先端側、つまりハンド先端側に向かって移動し、これにより各指２０の指ベース部材２１をハンド径方向（指径方向）の外側に移動させ、把持作業前の各指ベース部材２１の位置調整を行う。
【００５８】
続いて、第２アクチュエータ６２により軸方向移動部材７０をベース部材５０側、つまりハンド基端側に向かって移動させ、これにより各指２０の指ベース部材２１をハンド径方向（指径方向）の内側に移動させると共に、圧縮機１００により各柔軟指部２２内に圧力制御流体（圧縮空気）を供給する把持動作を行う。
【００５９】
これにより、各柔軟指部２２の先端側がハンド径方向（指径方向）の内側に屈曲し、これにより、各柔軟指部２２によって把持対象物Ｗが把持される。なお、第２アクチュエータ６２により各指ベース部材２１をハンド径方向（指径方向）の内側に移動させずに、圧縮機１００により各柔軟指部２２の内部に対し圧力制御流体を給排することだけで、把持動作を行うことも可能である。
【００６０】
一方、図６に示すように、外形の小さな把持対象物Ｗを把持する場合、制御部２０１は、先ず、把持作業を行う把持対象物Ｗの種類の情報を受付けると共に、第２アクチュエータ６２により軸方向移動部材７０をベース部材５０、つまりハンド基端側に向かって移動し、これにより各指２０の指ベース部材２１をハンド径方向（指径方向）の内側に移動させ、把持作業前の各指ベース部材２１の位置調整を行う。把持動作は外形の大きな把持対象物Ｗを把持する場合と同様である。
【００６１】
また、図７に示すように、例えばハンド中心軸線ＣＬの延在方向から見て円形状である把持対象物Ｗを把持する場合、制御部２０１は、先ず、把持作業を行う把持対象物Ｗの種類の情報を受付けると共に、各第１アクチュエータ６１によって、各柔軟指部２２の把持用壁２２ａがハンド中心軸線ＣＬ側を向くように各旋回部材４０を回転させ、把持作業前の各指ベース部材２１の姿勢調整を行う。このようにすると、第２アクチュエータ６２により軸方向移動部材７０を移動させると各指ベース部材２１がハンド径方向に移動し、圧縮機１００により圧力制御流体を供給すると各柔軟指部２２の先端側がハンド径方向の内側に屈曲するようになる。把持動作は外形の大きな把持対象物Ｗを把持する場合と同様である。
【００６２】
また、図８に示すように、例えばハンド中心軸線ＣＬと直交する方向に長手を有する把持対象物Ｗを把持する場合、制御部２０１は、先ず、各第１アクチュエータ６１によって、一部（本実施形態では１つ）の柔軟指部２２の把持用壁２２ａと他の（本実施形態では２つ）の柔軟指部２２の把持用壁２２ａとが互いに反対方向を向くように、各旋回部材４０を回転させ、把持作業前の各指ベース部材２１の位置調整を行う。換言すると、一部（本実施形態では１つ）の指２０の第１リンク部材３１と第２リンク部材３２とが並ぶ方向と、他の（本実施形態では２つ）の指２０の第１リンク部材３１と第２リンク部材３２とが並ぶ方向とが平行となる。また、各指２０の第１リンク部材３１が第２リンク部材３２よりもハンド径方向の内側に配置される。把持動作は外形の大きな把持対象物Ｗを把持する場合と同様である。
【００６３】
記憶装置２０３には、把持用ハンドの制御の基本機能を担うシステムプログラム２０３ａ、把持用ハンドにより把持対象物Ｗに対し所定の作業を行うための動作プログラム２０３ｂ、例えば把持対象物Ｗの搬送のための把持およびその解除を行う場合の一連の動作プログラム２０３ｂが格納されている。また、記憶装置２０３には、把持対象物Ｗの把持の調整を行う把持調整プログラム２０３ｃも格納されている。
【００６４】
例えば、制御部２０１は、システムプログラム２０３ａにより作動し、把持対象物Ｗに対し所定の作業を行う際には動作プログラム２０３ｂに基づき第１アクチュエータ６１、第２アクチュエータ６２、および圧縮機１００を制御し、動作プログラム２０３ｂにより各指２０が把持対象物Ｗに接触する際に把持調整プログラム２０３ｃに基づき各第１アクチュエータ６１、第２アクチュエータ６２、圧縮機１００等を制御する。把持対象物Ｗの形状や把持方向が一定でない場合に上記の把持調整は特に有効である。把持調整の過程で、把持調整プログラム２０３ｃは後述のように把持位置および把持力の推定又は計算も行うものである。
【００６５】
各指２０の柔軟指部２２によって把持対象物Ｗを把持している際に、制御装置２００は、各第１アクチュエータ６１および第２アクチュエータ６２の回転位置センサの検出値、各第１アクチュエータ６１および第２アクチュエータ６２の駆動電流センサの検出値（各アクチュエータに加わるトルク）、各柔軟指部２２に対し給排される圧力制御流体の圧力および流量の検出値等を制御装置２００が受付ける。また、制御装置２００の制御部２０１は、これら検出値に基づき、指ベース部材２１の位置および姿勢と、柔軟指部２２の位置および姿勢との少なくとも１つを含む指位置の計算又は推定、各柔軟指部２２において把持対象物Ｗを把持している位置、範囲等である把持位置の推定、各柔軟指部２２により把持対象物Ｗを把持する把持力の計算又は推定等を行う。これら位置および力が各々の目標値に近付くように制御部２０１が上記把持調整を行うことは、把持対象物Ｗの把持品質を向上する上で有利である。
【００６６】
前記各々の目標値は、あらかじめ複数の把持対象物Ｗを用い、指位置、把持位置、および把持力の少なくとも１つを変化させながら把持テストを行い、当該把持テストの結果に基づきデータベースを作成し、当該データベースに基づき設定することができる。また、把持用ハンドおよび複数の把持対象物Ｗのモデルをシミュレーション装置上で作成し、シミュレーション装置上で上記テストと同様にシミュレーションを行い、当該シミュレーションの結果に基づき前記データベースを作成することも可能である。さらに、把持用ハンドおよび把持対象物Ｗのモデルをシミュレーション装置上で作成し、制御装置２００が受付ける前記検出値をシミュレーション装置に入力することにより把持状態を推定し、当該推定に基づき前記各々の目標値を設定することも可能である。
【００６７】
前記目標値は、上記のようにデータベースを作成する方法の他に、把持対象物Ｗを把持している最中に、各柔軟指部２２および把持対象物Ｗのモデルを用いた物理シミュレーションを行い逐次求めることも可能であり、深層学習等により推定することも可能である。実機、シミュレーションのどちらにおいても、各アクチュエータ６１，６２および圧縮機１００の検出値や、視覚データなどの情報を学習用データとして深層学習プログラムにあらかじめ学習させておくか、または把持最中にも常に学習するように構成することができる。これにより、把持最中の各種検出値の情報を基に、深層学習プログラムが目標値を推定することができる。深層学習を用いることで、データベースに完全に一致するケースが無くても、ある程度対応可能となる。
【００６８】
前記指位置のうち、各指ベース部材２１の位置および姿勢については、制御装置２００が把持用ハンドのモデルのデータ等に基づき、各第１アクチュエータ６１および第２アクチュエータ６２の回転位置センサの検出値を用いて計算することができる。
【００６９】
前記指位置のうち、各柔軟指部２２の把持用壁２２ａの長手方向の所定位置（中間位置、先端位置等）の把持対象物Ｗを把持していない状態（無負荷状態）における位置および姿勢については、あらかじめ様々な圧力および量の圧力制御流体を供給又は排出する柔軟指テストを行い、当該柔軟指テストの結果に基づきデータベースを作成しておくと、当該データベースに基づき計算することができる。
【００７０】
前記把持位置の推定又は計算方法を、先ず図１０に示す簡易モデルを用いて説明する。なお、ここに示す簡易モデルは一例であり、他のモデルを用いることも当然可能である。把持調整プログラム２０３ｃが、前記把持調整の過程で、後述のように把持位置および把持力の推定又は計算も行うように構成されていてもよい。図１０では、圧力制御流体を供給しない状態での各柔軟指部２２の把持用壁２２ａの先端の位置を中立位置ｘＲとする。一例では、ｘＲは指ベース部材２１の所定部分のハンド径方向位置と同じ位置である。また、流体圧力Ｐと流体流量Ｑを印加した状態で、把持対象物Ｗが無い状態における把持用壁２２ａの先端の位置をｘＲ＋Ｌ、把持対象物Ｗが有る状態における把持用壁２２ａの先端の位置を把持位置ｘＷとする。Ｌは前記無負荷状態における把持用壁２２ａの位置および姿勢のテスト等により求められる。
【００７１】
簡易的に考え、把持対象物Ｗを把持している時に、柔軟指部２２の把持用壁２２ａの先端がΔｘの距離だけ把持対象物Ｗによって押し戻されているとすると、Δｘは下記式（１）から求められる。
Δｘ＝Ｌ−（ｘＷ−ｘＲ）  ・・・（１）
【００７２】
また、柔軟指部２２の把持用壁２２ａの先端におけるバネ定数（柔軟指部２２の物性）Ｋは流体圧力Ｐ、流体流量Ｑ、およびΔｘで変化する関数であり、下記式（２）であらわされる。
Ｋ＝ｆ（Ｐ，Ｑ，Δｘ）  ・・・（２）
【００７３】
従って、把持力Ｆは下記式（３）の関数で定義される。
Ｆ＝Ｋ・Δｘ＝ｆ（Ｐ，Ｑ，Δｘ）・Δｘ＝ｆ（Ｐ，Ｑ，ｘＲ，ｘＷ）  ・・・（３）
【００７４】
流体圧力Ｐ、流体流量Ｑ、中立位置ｘＲは制御部２０１によって制御する変数であり、把持力Ｆは制御部２０１にて計算又は推定される。このため、把持位置ｘＷは下記式（４）の関数で推定できる。
ｘＷ＝ｆ（Ｐ，Ｑ，ｘＲ，Ｆ）  ・・・（４）
各アクチュエータ６１，６２の駆動電流に基づき制御部２０１が把持力Ｆを推定するように構成すると、他にセンサ等を設けずに把持力Ｆを推定することができ、ハンドの小型化、製造コスト低減等を行う上で有利である。
【００７５】
上記のモデルは対向する指２０にも適用でき、本実施形態の把持用ハンドに適用する場合は、図１１に示すようにバネとして機能する各指２０の柔軟指部２２により把持対象物Ｗが把持されるモデルとみなせる。
流体圧力Ｐ、流体流量Ｑを変えることにより、また、各アクチュエータ６１，６２により各指ベース部材２１の中立位置ｘＲを変えることにより、把持位置と把持力を制御部２０１によって制御することができる。例えば上記のようにモデル化して把持位置および把持力を制御することにより、把持品質を向上することが可能となる。
【００７６】
柔軟指部２２の形状、特性により、流体圧力Ｐおよび流体流量Ｑに対する柔軟指部２２の変形量（柔軟指部２２の変形量）Ｌおよび柔軟指部２２のバネ定数Ｋが変化する。このため、柔軟指部２２の種類ごとに流体圧力Ｐおよび流体流量Ｑに対する変形量Ｌおよびバネ定数Ｋの対応関係情報を記憶装置２０３に保存しておくと、上記把持位置を正確に推定又は計算することができる。
【００７７】
一方、把持調整プログラム２０３ｃが、前記把持調整の過程で、後述のように各柔軟指部２２が片当たりしているか否かを検出し、片当たりを補正するように構成されていてもよい。
例えば、図１２（ａ）および図１３（ａ）に示すように、柔軟指部２２の把持用壁２２ａが把持対象物Ｗの接触面に対向していない場合、その柔軟指部２２は接触面に片当たりすることになる。そして、この状態で把持を行うと、旋回部材４０に旋回軸線４０ａ周りの回転反力が発生することになるので、その回転反力を制御部２０１が第１アクチュエータ６１の駆動電流に基づいて検出することができる。なお、旋回軸線４０ａ周りの回転反力を検出するためのトルクセンサを別途設けてもよい。
【００７８】
旋回軸線４０ａ周りの回転反力が大きい場合、例えば回転反力が所定値を超える場合に、その柔軟指部２２が好適な方向に力を加えられない状態になっていることがわかるので、それを補正するように、制御部２０１が把持調整プログラム２０３ｃに基づき各第１アクチュエータ６１を制御する。例えば、図１２（ａ）の状態から図１２（ｂ）の状態になるように制御を行い、図１３（ａ）の状態から図１３（ｂ）の状態になるように制御を行う。
【００７９】
また、把持調整プログラム２０３ｃが、前述の片当たり以外にも、各柔軟指部２２が被接触部材と接触する際にその接触状態を検出し、検出結果に応じて各第１アクチュエータ６１、第２アクチュエータ６２、圧縮機１００等を制御するように構成されていてもよい。
【００８０】
第１アクチュエータ６１の駆動電流に基づいて柔軟指部２２に働く旋回軸線４０ａ周りの回転反力を検出するのと同様に、制御部２０１は、第２アクチュエータ６２の駆動電流に基づいて各柔軟指部２２に働くハンド軸方向の反力（軸方向反力）を検出することができる。なお、各指２０に柔軟指部２２に加わる軸方向反力を検出するための力センサを設けることも可能である。
【００８１】
例えば、図１４（ｃ）に示すように、所定方向に並べられた複数の把持対象物Ｗの隙間Ｇに各柔軟指部２２を挿入して把持対象物Ｗの把持を行う場合に、制御部２０１が各柔軟指部２２に加わる軸方向反力を検出し、これにより把持対象物Ｗに対する各柔軟指部２２の状態を推定することが可能となる。
【００８２】
例えば、把持対象物Ｗを把持するために、各柔軟指部２２を把持対象物Ｗに対しハンド軸方向の所定位置まで移動させる途中で、図１４（ａ）に示すように各柔軟指部２２の先端が把持対象物Ｗにハンド軸方向に接触すると、その接触が軸方向反力として制御部２０１により検出される。この時、制御部２０１は把持調整プログラム２０３ｃに基づき、各アクチュエータ６１，６２の制御を行うか、把持用ハンドが取付けられたロボットの制御装置に指令を送る。
【００８３】
これにより各柔軟指部２２が把持対象物Ｗに対してハンド径方向（ハンド中心軸線ＣＬと交差する方向）に移動する。この時、各柔軟指部２２の先端は把持対象物Ｗの上面を滑るように移動することになる。そして、各柔軟指部２２の先端が把持対象物Ｗの隙間Ｇに到達すると、図１４（ｂ）のように各柔軟指部２２の先端が隙間Ｇに入り込み、この時に各柔軟指部２２の軸方向反力が小さくなったこと（軸方向反力の変化）が制御部２０１により検出される。
【００８４】
各柔軟指部２２が可撓性を有するものであることから、前述のように把持対象物Ｗに接触させることにより各柔軟指部２２を少し変形させ、この状態で把持対象物Ｗに対し各柔軟指部２２を相対移動させ、その際の軸方向反力の変化を検出することにより、各柔軟指部２２と把持対象物Ｗとの相対位置関係を推定することが可能となる。
【００８５】
上記のように、各柔軟指部２２の可撓性を利用して、複数の把持対象物Ｗの間に各柔軟指部２２を滑り込ませることができると、ばら積み状態の複数の把持対象物Ｗの把持作業、密に配置された複数の把持対象物Ｗの取出し作業等の容易化が可能となる。
【００８６】
なお、本実施形態において、一例として、各柔軟指部２２に対し圧力制御流体を給排する図４の管２１ｂを図１５に示すように配置することが可能である。即ち、指ベース部材２１から延びる管２１ｂが第２リンク部材３２および旋回部材４０に沿って延びてベース部材５０に到達するように配置することが可能である。第２リンク部材３２および旋回部材４０に沿わせるために、管２１ｂを管保持部材２１ｆにより第２リンク部材３２および旋回部材４０にそれぞれ保持させることも可能である。
【００８７】
このように構成すると、旋回部材４０に沿う部分からベース部材５０までの間の管２１ｂの少なくとも一部がハンド軸方向に延び、且つ、旋回軸線４０ａの近傍に配置されるので、管２１ｂが把持用ハンドの可動部を駆動する時に邪魔にならず、管２１ｂの破損、外れ等の防止にも繋がる。
【００８８】
さらに、図１６に示すように、旋回部材４０に沿う部分からベース部材５０までの間の管２１ｂの一部がロータリージョイント２１ｇにより構成されていてもよい。この場合、ロータリージョイント２１ｇの固定部がハンド軸方向に延びるように旋回軸線４０ａの近傍に固定される。また、ロータリージョイント２１ｇの可動部は前記固定部に対し旋回軸線４０ａに沿った軸線周りに回動可能である。そして、可動部が柔軟指部２２側の管に接続され、固定部が圧縮機１００側の管に接続される。
【００８９】
このように構成すると、旋回部材４０の旋回時や平行リンク３０の駆動時に管２１ｂに意図しない引張力が加わることがより効果的に防止され、管２１ｂが振り回されることもより効果的に防止され、管２１ｂの破損、外れ等の防止を行う上で有利である。
【００９０】
本発明の第２実施形態に係る把持用ハンドを図面を参照して以下に説明する。第２実施形態は、第１実施形態では単一の軸方向移動部材７０および第２アクチュエータ６２を設けていたところ、複数の指２０にそれぞれ軸方向移動部材８０および第２アクチュエータ６３を設けるようにした点で異なる。第２実施形態において第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
第２実施形態の把持用ハンドは、図１７に示すように、複数の指２０にそれぞれ第２アクチュエータ６３が設けられると共に、複数の指２０にそれぞれ軸方向移動部材８０が設けられている。複数の軸方向移動部材８０はそれぞれ対応する第２アクチュエータ６３によりハンド軸方向に移動するように構成されている。各第２アクチュエータ６３はベース部材５０に取付けられ、各第２アクチュエータ６３の出力軸が台形ねじ、ボールねじ等のねじ部を介して軸方向移動部材８０に係合している。各第２アクチュエータ６３は、その出力軸の回転位置を検出するためのエンコーダ等の回転位置センサを備えていると共に、その駆動電流を検出する駆動電流センサを備えている。
【００９２】
上記構成により、第２アクチュエータ６３の出力軸を回転させると、軸方向移動部材８０をハンド中心軸線ＣＬに沿った方向（ハンド軸方向）に移動させることができる。
第１実施形態では、複数の第１駆動リンク部材７１の一端が軸方向移動部材７０に支持されていたが、第２実施形態では複数の第１駆動リンク部材７１の一端がそれぞれ対応する軸方向移動部材８０により支持されている。
【００９３】
このように構成されているので、第１実施形態では第２アクチュエータ６２を駆動させると全ての平行リンク３０が同時に動作したが、第２実施形態では各第２アクチュエータ６３により各々の平行リンク３０を独立して動作させることができる。つまり、複数の指２０の指ベース部材２１のハンド径方向の位置をそれぞれ調整することができる。
【００９４】
このように、複数の指２０の指ベース部材２１のハンド径方向の位置をそれぞれ調整することができるので、様々な把持対象物Ｗに対し各柔軟指部２２の好適な把持状態を実現することができる。また、各柔軟指部２２により把持対象物Ｗを把持したまま複数の指２０の指ベース部材２１のハンド軸方向と交差する方向の位置をそれぞれ調整することもでき、これは、把持対象物Ｗを把持した状態における把持用ハンドに対する把持対象物Ｗの姿勢の変更（Ｉｎ−Ｈａｎｄマニピュレーション）の容易化、多様化に資するものである。
【００９５】
例えば、図１８に示すように把持対象物Ｗを支持した状態から図１９に示すように、複数の指ベース部材２１のうち少なくとも一部の位置をハンド軸方向と交差する方向に移動することにより、各柔軟指部２２と把持対象物Ｗとの接触位置が変化し、把持対象物Ｗが回転する。
一方、図１８に示すように把持対象物Ｗを支持した状態で図２０に示すように複数の指ベース部材２１の位置をハンド軸方向と交差する同一方向に移動することにより、ベース部材５０に対する把持対象物Ｗのハンド径方向の位置を変更することができる。
【００９６】
また、複数の指２０の柔軟指部２２により把持対象物Ｗを把持している状態において、例えば第１アクチュエータ６１により一対の指２０の柔軟指部２２を対向するように配置すると共に、他の指２０を把持対象物Ｗから退避させることも可能となる。これは、複数の指２０により把持対象物Ｗの持ち替え（把持用ハンドに対する把持対象物Ｗの姿勢の変更）の容易化、多様化に資するものである。
【００９７】
第１実施形態および第２実施形態において、第２アクチュエータ６２，６３を旋回部材４０上に取付けることも可能である。
例えば、第２実施形態において、図２１に示すように各第２アクチュエータ６３を対応する旋回部材４０に取付けることが可能である。この場合、第１駆動リンク部材７１が省かれ、第２駆動リンク部材７２の一端が軸方向移動部材８０に回動軸線７２ａ周りに回動可能に連結される。このように第２アクチュエータ６３を旋回部材４０上に取付けることは、部品数の低減、構造の簡素化、設計の自由度の向上等に資するものである。
【００９８】
また、図２２に示すように、複数の旋回部材４０の旋回軸線４０ａを同軸状に配置することも可能である。この場合、旋回軸線４０ａの特異点が１箇所に統一されるので、旋回軸線４０ａの特異点が統一されている方が把持し易い把持対象物Ｗに対し有利である。
【００９９】
また、第１実施形態、第２実施形態、および上記変形例において、第１駆動リンク部材７１および第２駆動リンク部材７２の代わりに、各指２０の指ベース部材２１を所定の方向に向かって付勢する付勢機構と、該付勢機構による付勢に抗して指ベース部材２１を移動させる駆動リンク部材とを設けることも可能である。
【０１００】
例えば、第１実施形態において前記付勢機構および前記駆動リンク部材を設けた例を図２３に示す。図２３に示すように、各平行リンク３０には、付勢機構として、第１リンク部材３１と第２リンク部材３２とを接続するコイルスプリング等の付勢部材３３が設けられ、付勢部材３３の一端は第１リンク部材３１の他端側に接続され、付勢部材３３の他端は第２リンク部材３２の一端側に接続されている。また、付勢部材３３は第１リンク部材３１の他端側と第２リンク部材３２の一端側とを近付ける方向に付勢力を発生させるものである。
【０１０１】
付勢部材３３により、各平行リンク３０は、第１リンク部材３１の他端側と第２リンク部材３２の一端側とが近づくように付勢され、これにより指ベース部材２１がハンド径方向の外側に移動する。
一方、図２３に示すように、各平行リンク３０における指ベース部材２１、第１リンク部材３１の他端側、又は第２リンク部材３２の他端側にはワイヤ（駆動リンク部材）３４の一端が接続され、ワイヤ３４の他端は軸方向移動部材７０に接続されている。この場合、駆動リンク部材は引張力を伝達できるものであればよく、長手方向に弾性変形するものであってもよく、ワイヤ３４のように可撓性を有さない棒であってもよい。
【０１０２】
上記の構成では、第２アクチュエータ６２により軸方向移動部材７０を移動させることにより、各指ベース部材２１の位置を変更することができる。この構成は、第１駆動リンク部材７１および第２駆動リンク部材７２を省きながら各指ベース部材２１の移動を可能にするので、省スペース化、構造の簡素化、設計の自由度の向上等に資するものである。
【０１０３】
なお、付勢部材３３が、第１リンク部材３１の他端側と第２リンク部材３２の一端側とが離れるように付勢力を発生するものであってもよい。この場合、ワイヤ３４の代わりに棒を用いることにより、各指ベース部材２１の移動を実現することができる。
また、付勢部材３３は第１リンク部材３１の一端側と第２リンク部材３２の他端側とを接続するものであってもよい。
【０１０４】
なお、第２実施形態において前記付勢部材３３およびワイヤ３４を設ける場合は、付勢部材３３を前述のように設けると共に、ワイヤ３４の他端を対応する軸方向移動部材８０に接続することになる。
【０１０５】
また、第１実施形態、第２実施形態、および上記様々な変形例において、指ベース部材２１と旋回部材４０の他端とを、第１リンク部材３１および第２リンク部材３２ではなく、図２４に示すように複数の可撓性部材３５により接続することも可能である。この場合、各旋回部材４０が所定の旋回位置に配置された時に、複数の可撓性部材３５がハンド径方向に並ぶように配置される。
【０１０６】
各可撓性部材３５は、例えばプラスチック、金属等から成る細長い部材から成る。各可撓性部材３５は、一端が旋回部材４０の他端又はそれに固定された部材に固定され、他端が指ベース部材２１又はそれに固定された部材に固定されることにより、指ベース部材２１と旋回部材４０の他端とに支持されている。つまり、各可撓性部材３５は、指ベース部材２１と旋回部材４０の他端とに両端部が固定され、実質的に両端固定梁として機能する。
【０１０７】
このため、各可撓性部材３５は、図２４に示すように長手方向の伸縮量が比較的小さい状態で長手方向と交差する方向に撓み、これにより、第１および第２実施形態と同様に、指ベース部材２１をその旋回部材４０に対する姿勢を変更することなく移動することが可能となる。即ち、旋回部材４０に対して指ベース部材２１をその姿勢を変更することなくハンド軸方向と交差する方向に変位可能に支持するリンク機構が各可撓性部材３５により構成されている。
【０１０８】
なお、図２４では、各平行リンク３０に一対の可撓性部材３５が設けられ、一対の可撓性部材３５の一端同士が基端側部材３５ａにより接続され、一対の可撓性部材３５の他端同士が先端側部材３５ｂにより接続されている。つまり、図２４では、一対の可撓性部材３５、基端側部材３５ａ、および先端側部材３５ｂにより成る矩形状の一体部品が用いられている。また、図２４では、基端側部材３５ａが旋回部材４０の他端側に固定され、先端側部材３５ｂが指ベース部材２１に固定されている。
【０１０９】
なお、図２４の基端側部材３５ａおよび先端側部材３５ｂを設けずに、各可撓性部材３５の一端を旋回部材４０の他端側に直接固定し、各可撓性部材３５の他端を指ベース部材２１に直接固定することにより、各可撓性部材３５を上記のように機能させることも可能である。
【０１１０】
また、第１実施形態、第２実施形態、および上記様々な変形例において、指ベース部材２１と旋回部材４０の他端とを、第１リンク部材３１および第２リンク部材３２ではなく、図２５（ａ）に示すように、一端が旋回部材４０の他端側に連結され他端が指ベース部材２１に連結されたリンク部材３６と、旋回部材４０の他端側に固定された第１プーリ３６ｃと、指ベース部材２１に固定された第２プーリ３６ｄと、第１プーリ３６ｃと第２プーリ３６ｄとに巻掛けられたチェーン、ベルト等の巻掛部材３６ｅとを設けることも可能である。巻掛部材３６ｅは第１プーリ３６ｃおよび第２プーリ３６ｄに対し滑らないように巻掛けられている。第１プーリ３６ｃおよび第２プーリ３６ｄは歯車であってもよい。
【０１１１】
この場合、リンク部材３６の一端は回動軸線３６ｇ周りに回動可能に旋回部材４０の他端に連結され、リンク部材３６の他端は回動軸線３６ｈ周りに回動可能に指ベース部材２１に連結されている。第１プーリ３６ｃは回動軸線３６ｇと同軸であり、第２プーリ３６ｄは回動軸線３６ｈと同軸である。また、第１プーリ３６ｃの外径と第２プーリ３６ｄの外径は同一である。
【０１１２】
上記構成において、指ベース部材２１と軸方向移動部材７０，８０とをシャフト（駆動リンク部材）７３等で連結すると、図２５（ｂ）に示すように、第２アクチュエータ６２，６３によって指ベース部材２１をその姿勢を実質的に変更することなくハンド軸方向と交差する方向に変位させることができる。つまり、旋回部材４０に対して指ベース部材２１をその姿勢を実質的に変更することなくハンド軸方向と交差する方向に変位可能に支持するリンク機構が、リンク部材３６、第１プーリ３６ｃ、第２プーリ３６ｄ、および巻掛部材３６ｅにより構成されている。
【０１１３】
また、図２６（ａ）に示すように、巻掛部材３６ｅの代わりに奇数個の歯車３６ｆを設けることも可能である。この場合、第１プーリ３６ｃおよび第２プーリ３６ｄも歯車である。奇数個の歯車３６ｆは直列に並ぶようにリンク部材３６に回転可能に支持され、歯車３６ｆは互いに噛み合っている。また、歯車アレイの一方の歯車３６ｆが第１プーリ３６ｃと噛み合い、歯車アレイの他方の歯車３６ｆが第２プーリ３６ｄと噛み合っている。
【０１１４】
この場合でも、図２６（ｂ）に示すように、第２アクチュエータ６２，６３によって指ベース部材２１をその姿勢を実質的に変更することなくハンド軸方向と交差する方向に変位させることができる。つまり、旋回部材４０に対して指ベース部材２１をその姿勢を実質的に変更することなくハンド軸方向と交差する方向に変位可能に支持するリンク機構が、リンク部材３６、第１プーリ３６ｃ、第２プーリ３６ｄ、および奇数個の歯車３６ｆにより構成されている。歯車３６ｆは１個でもよく、５個以上であってもよい。
【０１１５】
本発明の第３実施形態に係る把持用ハンドを図面を参照して以下に説明する。第１実施形態、第２実施形態、および上記様々な変形例では、各柔軟指部２２は図４に示すように指ベース部材２１にボルトを用いて固定されている。これに対し、第３実施形態は、図２７〜図２９に示すように、各指２０を、柔軟指部２２および基端部材２３を有する柔軟指モジュールＦＭと、柔軟指モジュールＦＭが着脱自在に取付けられる指ベース部材２１とから構成するものである。基端部材２３はプラスチック、金属等から成り、柔軟指部２２よりも高剛性の部材である。以下の説明では、指２０において柔軟指部２２の先端側を指先端側と称し、指２０において指ベース部材２１のカプラ２１ａが設けられた側を指基端側と称する。
【０１１６】
図２７〜図２９の例では、基端部材２３には、柔軟指部２２の基端の外形が大きくなったフランジ状の部分部をハンド軸方向に挟む第１部材２３ａおよび第２部材２３ｂが設けられている。第１部材２３ａと第２部材２３ｂとはボルトにより締結されており、第１部材２３ａよりも指基端側に配置された第２部材２３ｂには、指基端側に向かって延びる筒状部２３ｃが設けられている。
【０１１７】
一方、指ベース部材２１の指先端側にはプラスチックから成るカプラ２４が固定されている。カプラ２４は、筒状のカプラ本体２４ａと、カプラ本体２４ａの指先端側の内周面に取付けられた筒状の係止部材２５とを有する。カプラ本体２４ａの内孔は各指ベース部材２１内の通路２１ｃと連通している。
【０１１８】
カプラ本体２４ａの内孔の指基端側は、筒状部２３ｃの外形と同等又は僅かに大きい内形を有する基端側孔２４ｂとなっており、カプラ本体２４ａの内孔の指先端側は基端側孔２４ｂよりも大きい内形を有する先端側孔２４ｃとなっている。先端側孔２４ｃの指基端側にはＯリング等のシール部材２４ｅが取付けられ、シール部材２４ｅの内形は筒状部２３ｃの外形よりも小さい。また、先端側孔２４ｃにおける指先端側は徐々に内形が小さくなる傾斜面２４ｄとなっている。
【０１１９】
係止部材２５の指基端側は先端側孔２４ｃ内に配置されている。係止部材２５の指基端側には拡縮部２５ａが設けられ、係止部材２５の指先端側にはフランジ部２５ｂが設けられている。フランジ部２５ｂの外形はカプラ本体２４ａの指先端側の開口の内形よりも大きい。また、拡縮部２５ａの外形は先端側孔２４ｃの指基端側の外形よりも小さいが、カプラ本体２４ａの指先端側の開口の内形よりも大きい。このため、係止部材２５が指先端側に移動すると拡縮部２５ａが傾斜面２４ｄに接触し、その状態で係止部材２５をさらに指先端側に移動すると、拡縮部２５ａの内形が小さくなる。
【０１２０】
係止部材２５の拡縮部２５ａは、傾斜面２４ｄに接触していない状態で、筒状部２３ｃの外形と同等の内形を有する。
柔軟指モジュールＦＭを指ベース部材２１に取付ける時は、図２７及び図２８に示すように、筒状部２３ｃがカプラ本体２４ａの基端側孔２４ｂ内に配置されるまで、柔軟指モジュールＦＭの筒状部２３ｃを指ベース部材２１のカプラ２４の係止部材２５の内孔に挿入する。この状態で柔軟指モジュールＦＭに指先端側に向かう力が加わると、係止部材２５が筒状部２３ｃと共に指先端側に移動し、係止部材２５の拡縮部２５ａが筒状部２３ｃに抱き付くので、柔軟指モジュールＦＭは指ベース部材２１から外れない。
なお、カプラ２４が高い剛性を有する場合は、柔軟指モジュールＦＭに加わる力をカプラ２４のみによって受けても良い。これに対し、指ベース部材２１に柔軟指モジュールＦＭを支持するための支持部材を設け、当該支持部材およびカプラ２４によって柔軟指モジュールＦＭに加わる力を受けても良い。
【０１２１】
一方、図２９に示すように、係止部材２５を指基端側に向かって押しながら、筒状部２３ｃをカプラ２４から引き抜くことにより、柔軟指モジュールＦＭを指ベース部材２１から取外すことができる。
柔軟指部２２は例えばゴム状弾性を有するエラストマー材料から成るので、金属製部材に比べ頻繁に交換やメンテナンスを行う必要がある。このため、上記のように柔軟指モジュールＦＭを指ベース部材２１に容易に着脱できる構造は、交換作業やメンテナンス作業に要する時間を短縮する上で有利である。
【０１２２】
なお、第３実施形態において、柔軟指モジュールＦＭを図３０に示すように構成することもできる。図３０の柔軟指モジュールＦＭは、その指基端側にプラスチック製又は金属製の筒状部２６を有する。具体的には、柔軟指部２２の指基端側が筒状に形成され、当該筒状に形成された部分の外周面にプラスチック製又は金属製の筒状部材が接着等により固定されている。このように構成されている場合も、柔軟指モジュールＦＭの筒状部２６が指ベース部材２１のカプラ２４に着脱自在に取付けられる。
【０１２３】
さらに、第３実施形態において、柔軟指モジュールＦＭを図３１に示すように構成することもできる。図３１の柔軟指モジュールＦＭは、柔軟指部２２の指基端側の筒状部２７の内部にらせん状に配置されたワイヤ、補強用の繊維、その他の補強部材が入れられ、筒状部２７の剛性が柔軟指部２２の他の部分の剛性よりも高くなっている。このように構成されている場合も、柔軟指モジュールＦＭの筒状部２７が指ベース部材２１のカプラ２４に着脱自在に取付けられる。
【０１２４】
本発明の第４実施形態に係る把持用ハンドを図面を参照して以下に説明する。第４実施形態は、第１〜第３実施形態および上記様々な変形例において、複数の柔軟指部２２のそれぞれに対し圧力制御流体を給排する管２１ｂの途中に流量調整弁５１を設けるものである。
【０１２５】
図３２〜図３６に示すように、各流量調整弁５１は、弁ケース５２と、弁ケース５２内に収容された第１弁体５３および第２弁体５４とを有する。弁ケース５２の一端側は管２１ｂを介して圧縮機１００側に連通していると共に、弁ケース５２の他端側は管２１ｂを介して指ベース部材２１に接続されている。
【０１２６】
本実施形態では、第１弁体５３と第２弁体５４とは回動軸線５１ａ周りに相対的に回動可能であり、第１弁体５３および第２弁体５４の少なくとも一方を回動させる弁回動機構を有する。本実施形態では第１弁体５３はベース部材５０に固定されており、第２弁体５４が弁回動機構により回動軸線５０ａ周りに回動する。本実施形態では、図３６に示されるように、回動軸線５１ａに対し直交する方向に第２弁体５４から突出する突出部５４ｂが弁回動機構を構成している。
【０１２７】
第２弁体５４は旋回部材４０の旋回と連動して回動軸線５１ａ周りに回動する。例えば、３つの指２０が図３４の状態から図３５の状態となるように旋回部材４０のうち２つが旋回軸線４０ａ周りに略３０°旋回した時に、対応する２つの流量調整弁５１の第２弁体５４が図３３の状態から図３２の状態まで回動軸線５１ａ周りに回動する。図３２および図３３では、第１弁体５３の流路５３ａと第２弁体５４の流路５４ａとが重なる範囲（弁開度に相当）が斜線で示されている。本実施形態では各回動軸線５１ａと各旋回軸線４０ａとが同軸状に配置されているが、各回動軸線５１ａと各旋回軸線４０ａとが同軸状に配置されている必要はない。
【０１２８】
本実施形態では、各突出部５４ｂは対応する旋回部材４０に接続されている。これにより、旋回部材４０の旋回と第２弁体５４の回動が連動する。一方、第２弁体５４の外周面に歯車となっており、当該歯車に少なくとも１つの他の歯車が噛み合い、当該他の歯車が第１アクチュエータ６１又は旋回部材４０に設けられた歯車に噛み合うように構成することにより、旋回部材４０の旋回と第２弁体５４の回動とを連動させることも可能である。この場合、各回動軸線５１ａと各旋回軸線４０ａとが同軸状に配置されている必要はない。
【０１２９】
このように、旋回部材４０の旋回に応じて第１弁体５３と第２弁体５４とが相対的に回動するように構成すると、図３２および図３３に示すように、各旋回部材４０の旋回に応じて各流量調整弁５１の弁開度が変化する。
【０１３０】
例えば、図３４のように３つの指２０の柔軟指部２２の把持用壁２２ａがハンド中心軸線ＣＬに向かう状態では、図３３のように全ての流量調整弁５１の弁開度が等しいが、図３５のように２つの指２０の旋回部材４０が略３０°旋回して当該２つの指２０の柔軟指部２２の把持用壁２２ａが旋回しなかった１つの指２０の柔軟指部２２の把持用壁２２ａと反対方向を向くようになると、旋回した２つの指２０に対応する２つの流量調整弁５１の弁開度が小さくなる。弁開度が大きい指２０は弁開度が小さい指２０よりも柔軟指部２２の内部に対し給排される圧力制御流体の量が多くなるので、弁開度に応じて指２０の柔軟指部２２が発生する把持力が変化する。
【０１３１】
そして、例えば図３５のように、全ての指２０の把持力が等しくなるよりも、旋回した２つの指２０の各々の把持力が旋回しなかった１つの指２０の把持力よりも小さくなる方が、安定した把持が実現できる場合がある。各指２０の柔軟指部２２に対し圧力制御流体を給排する管２１ｂの弁開度調整が各指２０の旋回位置に応じて機械的になされるので、電磁弁等に制御信号を送る制御処理を省くことができ、また、制御信号により各流量調整弁５１を制御するというステップを省くことにより弁開度調整機構の信頼性を向上することができる。
【０１３２】
なお、第１〜第４実施形態および上記様々な変形例において、指ベース部材２１、平行リンク３０、旋回部材４０、ベース部材５０、第１および第２アクチュエータ６１，６２，６３、および軸方向移動部材７０，８０を覆うカバーを設けることも可能である。カバーはゴム状弾性を有する材料から形成されていてもよく、プラスチックから形成されていてもよい。
【０１３３】
カバーを設けることにより、把持用ハンドが把持対象物Ｗ、他の部材、人等に意図せず接触する際に把持対象物Ｗ、他の部材、人等に与えるダメージを低減する又は無くすことができると共に、把持用ハンドが受けるダメージも低減又は無くすことができる。
【０１３４】
なお、第１〜第４実施形態および上記様々な変形例において、把持用ハンドをカメラ等の視覚センサと共に用いるハンドシステム又はロボットシステムを構成することも可能である。この場合、視覚センサは把持用ハンドとは別の場所に設けられていてもよいし、把持用ハンドに取付けられていてもよい。さらに、視覚センサが把持用ハンドの指２０の柔軟指部２２の中空部内に配置されていてもよい。
【０１３５】
この場合、視覚センサで得られた視覚データが制御装置２００に送られ、制御装置２００の制御部２０１が視覚データに基づき把持用ハンドの制御を行う。例えば、制御装置２００の記憶装置２０３に把持する把持対象物Ｗのモデルを格納しておき、制御部２０１がモデルに基づき視覚データ中の把持対象物Ｗの位置および姿勢を判定し、当該判定の結果を用いて制御部２０１が第１アクチュエータ６１、第２アクチュエータ６２、圧縮機１００等を制御する。
【０１３６】
また、把持する把持対象物Ｗの種類に応じた各指２０の指ベース部材２１のハンド軸方向に交差する方向の位置および旋回方向の位置のデータである指配置データを記憶装置２０３に格納しておき、制御装置２００が把持する把持対象物Ｗの種類を受付けると、制御部２０１が指配置データを参照して、当該把持対象物Ｗの種類に応じて各指ベース部材２１のハンド軸方向に交差する方向の位置および旋回方向の姿勢を調整することもできる。
【０１３７】
さらに、制御部２０１がモデルに基づき視覚データ中の把持対象物Ｗの位置および姿勢を判定し、判定した把持対象物Ｗの姿勢に基づいて各指ベース部材２１のハンド軸方向に交差する方向の位置および旋回方向の姿勢を調整することもできる。例えば、柱状の把持対象物Ｗをその軸方向から把持する場合は図３４のように各指ベース部材２１を配置し、当該柱状の把持対象物Ｗをその径方向から把持する場合は図３５のように各指ベース部材２１を配置する。このように把持対象物Ｗの位置、姿勢等に応じて各指ベース部材２１の位置および姿勢を調整することは、把持対象物Ｗの把持作業の自由度を向上する上で有利である。
【０１３８】
また、図３４や図３５のように各柔軟指部２２の把持用壁２２ａが把持対象物Ｗの面と対向するように、各指ベース部材２１の旋回軸線４０ａ周りの姿勢を制御することにより、各柔軟指部２２が受ける把持反力を好適な方向に集中させることが可能となる。また、各柔軟指部２２が不利な方向に屈曲し難くなり、各柔軟指部２２の耐久性を向上する上で有利である。
【０１３９】
さらに言えば、各柔軟指部２２の把持用壁２２ａを好適な方向に向けることが可能となるので、各柔軟指部２２の把持用壁２２ａを好適な方向に向けない場合と比較し、各柔軟指部２２が発揮しなければならない力を軽減することができる。これは、各柔軟指部２２の把持能力が向上していることを意味する。
【０１４０】
さらに、制御部２０１が視覚データ中の把持する把持対象物Ｗ以外の把持対象物Ｗ、障害物等の位置、姿勢、および形状の少なくとも１つを判定し、当該判定の結果を用いて制御部２０１が各指ベース部材２１の位置および姿勢を調整するように構成することも可能である。
【０１４１】
上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドは、ベース部材５０と、ベース部材５０を通過するハンド中心軸線ＣＬ周りに配置された複数の指２０とを有し、各指２０が、可撓性を有する柔軟指部２２と、柔軟指部２２の基端側を支持する指ベース部材２１とを有し、ベース部材５０に取付けられた複数の旋回部材４０にそれぞれ支持され、複数の指ベース部材２１をそれぞれ支持する複数のリンク機構（平行リンク３０；複数の可撓性部材３５を用いた上記リンク機構；リンク部材３６、第１プーリ３６ｃ、第２プーリ３６ｄ、および巻掛部材を用いた上記リンク機構；リンク部材３６、第１プーリ３６ｃ、第２プーリ３６ｄ、および奇数個の歯車３６ｆを用いた上記リンク機構）を備えている。
【０１４２】
また、複数の前記リンク機構の各々が、支持している指ベース部材２１の姿勢がベース部材５０に対し実質的に変化しないように、支持している指ベース部材２１のベース部材５０に対する移動を許容するものである。この移動の方向は本実施形態ではハンド軸方向に交差する方向である。
このように構成されているので、各指２０の根元部分の姿勢がベース部材５０に対し実質的に変化しないように、各指２０の互いに対する位置を変更できる。
【０１４３】
例えば、小さい把持対象物Ｗを把持する場合は、各指２０の根元部分の姿勢がベース部材５０に対し実質的に変化しないように、複数の指２０を互いに近づくように移動し、これにより実質的にベース部材５０が狭くなったように把持用ハンドが振る舞い、大きい把持対象物Ｗを把持する場合は、各指２０の根元部分の姿勢がベース部材５０に対し実質的に変化しないように、複数の指２０を互いに離れるように移動し、これにより実質的にベース部材５０が広くなったように把持用ハンドが振る舞うことができる。
【０１４４】
このため、仮に各指２０の可動範囲が小さい又は殆ど無い場合でも、前記リンク機構により複数の指２０を互いに近づくように移動することにより、把持対象物Ｗを把持することも可能である。また、各指２０が柔軟指部２２を備えているので、食品等の不定形且つデリケートな把持対象物Ｗであっても好適に把持することができる。
また、各指ベース部材２１を移動させるためにスライドレールを用いないので、把持用ハンドをコンパクトに構成する上で有利である。
【０１４５】
ここで、可撓性を有する柔軟指部２２を用いて把持対象物Ｗの把持を行うので、柔軟指部２２が把持対象物Ｗの形状に応じて柔軟に変形する。これは把持対象物Ｗと柔軟指部２２との接触面積の増大に繋がり、把持対象物Ｗの安定把持を実現する上で有利である。
また、各指ベース部材２１の位置を前記リンク機構でハンド中心軸線ＣＬと交差する方向に調整できるので、このような指ベース部材２１の位置の調整ができない場合と比較し、同じ把持対象物Ｗを保持する際の圧力流体の圧力を低減することができる。
【０１４６】
また、可撓性を有する柔軟指部２２を用いて把持対象物Ｗの把持を行うので、各指２０の先端側が把持対象物Ｗや障害物に意図せず衝突した際でも、各指２０を支持する機構に与える負荷が軽減され、把持用ハンドの故障のリスクを低減することができる。
【０１４７】
なお、本実施形態では、柔軟指部２２において把持用壁２２ａよりもハンド中心軸線ＣＬから離れた位置に配置される壁（伸長壁２２ｂ）を浪打形状とすることにより、圧力制御流体を供給した際に柔軟指部２２の先端側がハンド中心軸線ＣＬ側に向かって屈曲するように構成されている。
【０１４８】
これに対し、柔軟指部２２の把持用壁２２ａ内に柔軟指部２２の長手方向に延びるように複数の補強用繊維を設けることも可能である。この場合、伸長壁２２ｂを浪打形状にしなくても、圧力制御流体を供給した際に柔軟指部２２の先端側がハンド中心軸線ＣＬ側に向かって屈曲する。逆に、伸長壁２２ｂに浪打形状を設けずに把持用壁２２ａに浪打形状を設けることも可能である。この場合、圧力制御流体を排出した際に柔軟指部２２の先端側がハンド中心軸線ＣＬ側に向かって屈曲する。その他の周知な方法で、圧力制御流体を供給又は排出した際に柔軟指部２２の先端側がハンド中心軸線ＣＬ側に向かって屈曲するように構成してもよい。
【０１４９】
また、本実施形態では、ハンド中心軸線ＣＬ周りに３つの指２０が設けられたものを示したが、ハンド中心軸線ＣＬ周りに４つ以上の指２０が設けられてもよい。
さらに、本実施形態では、円板状のベース部材５０のハンド中心軸線ＣＬ周りに複数の指２０が設けられたものを示したが、ベース部材５０はブロック状、その他の複雑な形状等であってもよく、その場合でもベース部材５０を通過するハンド中心軸線ＣＬ周りに複数の指２０を設けることができる。なお、ベース部材５０がドーナツ状の円板等の中央近傍に孔を有する部材である場合、ハンド中心軸線ＣＬがベース部材５０を挿通することになる。
【０１５０】
また、ハンド中心軸線ＣＬは様々に決めることができるが、本実施形態では、例えば、把持用ハンドに設けられた複数の柔軟指部２２がそれぞれ所定位置に配置された状態で、複数の柔軟指部２２の各々の基端面を通過する仮想面を定義し、該仮想面に垂直であり、且つ、前記各々の基端面からの距離が等しい位置を通過する線とすることができる。
前記所定位置は、例えば、複数の柔軟指部２２が互いに最も離れるように前記各リンク機構が動かされた時の各柔軟指部２２の位置、複数の柔軟指部２２が互いに最も近づくように前記各リンク機構が動かされた時の各柔軟指部２２の位置等とすることができる。
【０１５１】
なお、本実施形態では、ベース部材５０の中心軸線周りに複数の指２０が設けられている。このように、ベース部材５０の中心軸線や、ベース部材５０を通過又は挿通するその他の軸線周りに複数の指２０が設けられていても、前述と同様の作用効果を達成可能である。
【０１５２】
なお、本実施形態では、前記複数のリンク機構は、ベース部材５０に取付けられた複数の旋回部材４０にそれぞれ支持されると共に、複数の指ベース部材２１をそれぞれ支持するものである。
これに対し、旋回部材４０を設けずに、複数のリンク機構がそれぞれベース部材５０に支持されると共に、複数の指２０がそれぞれリンク機構により支持されるように把持用ハンドを構成してもよい。
【０１５３】
例えば、第１実施形態において、各平行リンク３０の第１リンク部材３１および第２リンク部材３２の一端をベース部材５０に回動可能に連結することができる。この場合でも、各指２０の根元部分の姿勢がベース部材５０に対し実質的に変化しないように、各指２０の互いに対する位置を変更することができ、前述と同様の作用効果を奏する。
【０１５４】
また、上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドでは、ハンド中心軸線ＣＬ周りに配置された複数の旋回部材４０が設けられ、各旋回部材４０は、ハンド中心軸線ＣＬに実質的に沿った方向に延びる旋回軸線４０ａ周りに旋回可能にベース部材５０に取付けられ、前記複数のリンク機構が旋回部材４０にそれぞれ支持されている。
【０１５５】
このため、前記リンク機構によって各指２０の根元部分の姿勢がベース部材５０に対し実質的に変化しないように複数の指２０の互いに対する位置を調整できると共に、各指２０の旋回軸線４０ａ周りの姿勢を調整することができる。これは、把持可能な把持対象物Ｗの種類を増やす上で有利である。
【０１５６】
また、上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドは、各旋回部材４０を第１アクチュエータ６１により旋回させることができるので、各指２０の旋回軸線４０ａ周りの姿勢の調整作業の軽減や調整時間の短縮を行う上で有利である。
【０１５７】
また、上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドは、リンク機構が平行リンク３０から成る。このように構成すると、指ベース部材２１の姿勢がベース部材５０に対し全く又は殆ど変化しないように、複数の指２０の互いに対する位置の変更をすることが可能となる。このため、ベース部材５０に対する各柔軟指部２２の姿勢を推定し易くなり、柔軟指部を用いる把持用ハンドの制御を正確に行う上で有利である。
【０１５８】
また、上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドは、各指ベース部材２１を第２アクチュエータ６２，６３により移動することができるので、各指２０の位置の調整作業の軽減や調整時間の短縮を行う上で有利である。
【０１５９】
さらに、本実施形態では、第２アクチュエータ６２，６３によってベース部材５０に対してハンド中心軸線ＣＬに沿った方向に移動する軸方向移動部材７０，８０と、軸方向移動部材７０，８０と指ベース部材２１又は前記リンク機構の指ベース部材２１側とを連結する駆動リンク部材３４，７１，７２，７３とを備えている。
【０１６０】
ハンド中心軸線ＣＬ周りに複数の指２０が配置されているので、ハンド中心軸線ＣＬに沿った方向に移動する軸方向移動部材７０，８０を設けることは、ハンド中心軸線ＣＬに直交する方向に移動する移動部材を設ける場合と比較し、把持用ハンドのハンド中心軸線ＣＬに直交する方向の寸法を小さくする上で有利である。
【０１６１】
また、前述のように、複数の指ベース部材２１をそれぞれ独立してベース部材５０又は旋回部材４０に対して移動させるように構成すると、各第２アクチュエータ６３により複数の指ベース部材２１のベース部材５０又は旋回部材４０に対する位置をそれぞれ独立して調整することができるので、把持対象物Ｗの適用範囲を広げる上で有利である。
【０１６２】
また、上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドは、各第２アクチュエータ６２，６３を制御する制御部２０１を備え、制御部２０１が、把持対象物Ｗの種類に応じた位置に各指ベース部材２１が配置されるように各第２アクチュエータ６２，６３を制御する。
このように構成すると、把持対象物Ｗの種類に応じて各指２０の位置が自動的に変更されるので、柔軟指部２２を用いる把持用ハンドによる把持品質を向上する上で有利である。
【０１６３】
また、把持対象物Ｗの種類に応じて各指２０を適切な位置に配置できるので、把持対象物Ｗに沿って変形する各柔軟指部２２をより把持対象物Ｗに沿わせることが可能となる。これは、１つの把持用ハンドで多くの種類の把持対象物Ｗを安定して把持することを可能とするものであり、把持品質の向上と把持作業のスピードアップの両立を可能にするものである。
【０１６４】
また、上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドは、各第２アクチュエータ６２，６３を制御する制御部２０１と、各柔軟指部２２の内部に対し圧力制御流体を給排する圧縮機１００と、圧縮機１００により給排される圧力制御流体の量および圧力と、各柔軟指部２２の挙動および物性の変化との対応関係情報を保存している記憶装置２０３とを備え、制御部２０１が、圧縮機１００が各柔軟指部２２に対し給排する圧力制御流体の量および圧力と、対応関係情報とを少なくとも用いて、各第２アクチュエータ６２，６３によって各指ベース部材を移動すべき位置を決定する。
【０１６５】
柔軟指部２２の変形量等の挙動およびバネ定数等の物性は、供給および排出される圧力制御流体の量および圧力に応じて変化し、例えば供給する圧力制御流体の量が増えると各柔軟指部２２のハンド内側への変形量が大きくなると共に、各柔軟指部２２のバネ定数が大きくなる。このため、複数の指ベース部材２１の互いに対する位置が固定されていると、大きさが様々な把持対象物Ｗを把持する場合等に、大きい把持対象物Ｗに加わる把持力と小さい把持対象物Ｗに加わる把持力の間に大きな差が生じる。
【０１６６】
これに対し、上記構成によれば、圧縮機１００が各柔軟指部２２に対し給排する圧力制御流体の量および圧力と、対応関係情報とを少なくとも用いて、各第２アクチュエータ６２，６３によって各指ベース部材２１を移動すべき位置が決定される。このため、大きさが様々な把持対象物Ｗに加わる把持力を適切に調整することが可能となる。
【０１６７】
また、上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドは、各柔軟指部２２の内部に対し圧力制御流体を給排する圧縮機１００と、圧縮機１００により給排される圧力制御流体の量および圧力と、各柔軟指部２２の挙動および物性の変化との対応関係情報を保存している記憶装置２０３と、各柔軟指部２２によって把持対象物Ｗを把持する時に、圧縮機１００が各柔軟指部２２に対し給排する圧力制御流体の量および圧力と、対応関係情報とを少なくとも用いて、各柔軟指部２２において把持対象物Ｗを把持している把持位置の推定を行う制御部２０１とを備えている。
【０１６８】
このように構成されているので、各柔軟指部２２において把持対象物Ｗを把持している位置、範囲等である把持位置を推定することにより、把持対象物Ｗの把持の際に把持位置の制御が可能となり、把持品質を向上する上で有利である。
【０１６９】
また、上記第１〜第４実施形態および上記様々な変形例の把持用ハンドは、圧縮機１００と、圧縮機１００と各柔軟指部２２とを接続するための管２１ｂとを備え、ベース部材５０と各柔軟指部２２との間の管２１ｂの一部が、旋回部材４０の旋回軸線４０ａに沿った方向に延び、且つ、旋回軸線４０ａの近傍に配置されている。このため、ベース部材５０と各柔軟指部２２との間の管２１ｂが把持用ハンドの可動部を駆動する時に邪魔にならず、管２１ｂの破損、外れ等の防止にも繋がる。
【０１７０】
上記第３実施形態およびその変形例の把持用ハンドでは、各柔軟指部２２が各指ベース部材２１に着脱自在に連結されている。
柔軟指部２２は可撓性を有するので、金属製部材に比べ頻繁に交換やメンテナンスを行う必要がある。このため、上記のように柔軟指部２２が指ベース部材２１に着脱自在に連結された構造は、交換作業やメンテナンス作業に要する時間を短縮する上で有利である。
【０１７１】
具体的に、各柔軟指部２２の基端には、各柔軟指部２２よりも高剛性であり、各柔軟指部の中空部に連通する筒状部２３ｃ，２６，２７が設けられ、前記各指ベース部材には、各柔軟指部２２に対し圧力制御流体を給排するための流路を有するカプラ２４が設けられ、各柔軟指部２２の筒状部２３ｃ，２６，２７が各指ベース部材２１のカプラ２４に着脱自在に連結される。
このように構成すると、柔軟指部２２の基端の筒状部２３ｃ，２６，２７を指ベース部材２１のカプラ２４に着脱することにより柔軟指部２２の着脱を行うことができ、交換作業やメンテナンス作業に要する時間を短縮することができる。
【０１７２】
上記第４実施形態およびその変形例の把持用ハンドは、圧縮機１００と、圧縮機１００と前記複数の柔軟指部２２とをそれぞれ接続する複数の管２１ｂと、複数の管２１ｂの途中にそれぞれ設けられた複数の流量調整弁５１とを備え、複数の柔軟指部２２にそれぞれ対応する複数の流量調整弁５１は、対応する柔軟指部２２の旋回部材４０の旋回に応じて弁開度が変化するものである。
【０１７３】
このように構成すると、各指２０の柔軟指部２２に対し圧力制御流体を給排する管２１ｂの弁開度調整が各指２０の旋回位置に応じて機械的になされるので、電磁弁等に制御信号を送る制御処理を省くことができ、また、制御信号により各流量調整弁５１を制御するというステップを省くことにより弁開度調整機構の信頼性を向上することが可能となる。
【０１７４】
また、制御部２０１が、視覚センサにより得られる視覚データを用いて、各第２アクチュエータ６２，６３によって各指ベース部材を移動すべき位置を決定することができ、例えば、制御部２０１が視覚データ中の把持対象物Ｗの姿勢に基づいて、各指ベース部材２１のハンド中心軸線ＣＬに交差する方向の位置を調整することができる。把持対象物Ｗが円柱形状を有する場合は、把持対象物Ｗを軸方向から把持する場合の各指ベース部材２１の位置と径方向から把持する場合の各指ベース部材２１の位置を変えることで、把持品質を向上することが可能となる。
【符号の説明】
【０１７５】
２０  指
２１  指ベース部材
２１ａ  カプラ
２１ｂ  管
２１ｃ  通路
２１ｄ  ハブ
２１ｅ  管
２１ｆ  管保持部材
２１ｇ  ロータリージョイント
２２  柔軟指部
２２ａ  把持用壁
２２ｂ  伸長壁
２３  基端部材
２３ａ  第１部材
２３ｂ  第２部材
２３ｃ  筒状部
２４  カプラ
２４ａ  カプラ本体
２４ｂ  基端側孔
２４ｃ  先端側孔
２４ｄ  傾斜面
２４ｅ  シール部材
２５  係止部材
２５ａ  拡縮部
２５ｂ  フランジ部
２６，２７  筒状部
３０  平行リンク
３１  第１リンク部材
３１ａ，３１ｂ  回動軸線
３２  第２リンク部材
３２ａ，３２ｂ  回動軸線
３３  付勢部材
３４  ワイヤ（駆動リンク部材）
３５  可撓性部材
３５ａ  基端側部材
３５ｂ  先端側部材
３６  リンク部材
３６ｃ  第１プーリ
３６ｄ  第２プーリ
３６ｅ  巻掛部材
３６ｆ  歯車
３６ｇ，３６ｈ  回動軸線
４０  旋回部材
４０ａ  旋回軸線
４０ｂ  切欠き
５０  ベース部材
５１  流量調整弁
５１ａ  回動軸線
５２  弁ケース
５３  第１弁体
５３ａ  流路
５４  第２弁体
５４ａ  流路
５４ｂ  突出部
６１  第１アクチュエータ
６２，６３  第２アクチュエータ
６２ａ  出力軸
７０，８０  軸方向移動部材
７１  第１駆動リンク部材
７１ａ  旋回軸線
７２  第２駆動リンク部材
７２ａ，７２ｂ  回動軸線
７３  シャフト（駆動リンク部材）
１００  圧縮機（流体給排装置）
１１０  コントローラ
２００  制御装置
２０１  制御部
２０２  表示装置
２０３  記憶装置
２０３ａ  システムプログラム
２０３ｂ  動作プログラム
２０３ｃ  把持調整プログラム
２０４  操作盤
ＣＬ  ハンド中心軸線
Ｗ  把持対象物
Ｇ  隙間
【図１】
2019118986.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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019118986.tif 000012
【図１１】
2019118986.tif 000013
【図１２】
2019118986.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2019118986.tif 000018
【図１７】
2019118986.tif 000019
【図１８】
2019118986.tif 000020
【図１９】
2019118986.tif 000021
【図２０】
2019118986.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2019118986.tif 000024
【図２３】
2019118986.tif 000025
【図２４】
2019118986.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2019118986.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2019118986.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2019118986.tif 000036
【図３５】
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【図３６】
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