(57)【要約】【課題】簡易な構成で、容易に摩擦力を変えることができるロボットハンド用人工皮膚の提供。【解決手段】ロボットハンド用人工皮膚１２は、ロボットハンドの指部３に設けられるものであり、弾性を有する第一接触部１３と、第一接触部１３の摩擦係数よりも小さい摩擦係数を有する第二接触部１４とを備える。第二接触部１４は、その表面が第一接触部１３の表面よりも外方へ突出した状態で、第一接触部１３の表面に固定される。外方へ突出した第二接触部１４は、対象物と接触した際の押圧力に応じて、第一接触部１３の弾性力に対抗して第一接触部１３内に押し込むことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットハンドの対象物との接触箇所に設けられるロボットハンド用人工皮膚であって、
弾性を有する第一接触部と、
前記第一接触部の摩擦係数よりも小さい摩擦係数を有し、表面が前記第一接触部の表面よりも外方へ突出した状態で前記第一接触部に設けられる第二接触部とを備え、
前記第二接触部は、前記対象物と接触した際の押圧力に応じて、前記第一接触部の弾性力に対抗して前記第一接触部内に押し込まれる
ことを特徴とするロボットハンド用人工皮膚。
【請求項２】
前記第二接触部は、前記第一接触部の表面に設けられて、表面が第一接触部の表面よりも外方へ突出される
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド用人工皮膚。
【請求項３】
前記第一接触部の表面には、内方へ凹んで凹部が形成されており、
前記第二接触部は、厚みが前記凹部の深さよりも大きく形成されており、前記凹部に設けられて、表面が前記第一接触部の表面よりも外方へ突出される
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド用人工皮膚。
【請求項４】
手掌部に回動可能に設けられる指部を備え、
前記指部に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットハンド用人工皮膚が設けられる
ことを特徴とするロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドの指部などに設けられるロボットハンド用人工皮膚に関するものである。また、そのようなロボットハンド用人工皮膚が適用されるロボットハンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、指部が３層構造とされるロボット装置が開示されている。具体的には、ロボット装置の指部は、第１の硬度を有する骨格層と、第１の硬度よりも低い第２の硬度を有する柔軟層と、第１の硬度よりも低くかつ第２の硬度よりも高い硬度を有する表面層とから構成されている。これにより、ロボット装置は、対象物を把持する際の指部の密着性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の場合、指部の最表面が表面層からなる同一素材で構成されているので、指部において摩擦力を変えることができない。従って、従来のロボット装置を用いて、たとえば、指部で対象物を把持する作業と、対象物をなぞって対象物のセンシング作業とを使い分ける際に不都合が生じる。
【０００５】
指部で対象物を把持する作業では、対象物を安定して把持するために、指部の摩擦力が大きいことが好ましい。一方、対象物のセンシング作業では、指部を対象物に接触させつつ滑らせるので、指部の摩擦力が小さいことが好ましい。このようにして求められる指部の摩擦力が異なる場合、従来のロボット装置では、指部が同一素材で構成されているので、対応することができないおそれがある。すなわち、従来のロボット装置では、前述したどちらかの作業に合わせた摩擦力を有する指部を備えることになり、作業の目的に合わせて摩擦力を変えることができない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡易な構成で、容易に摩擦力を変えることができるロボットハンド用人工皮膚と、これを備えるロボットハンドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係るロボットハンド用人工皮膚は、ロボットハンドの対象物との接触箇所に設けられるロボットハンド用人工皮膚であって、弾性を有する第一接触部と、前記第一接触部の摩擦係数よりも小さい摩擦係数を有し、表面が前記第一接触部の表面よりも外方へ突出した状態で前記第一接触部に設けられる第二接触部とを備え、前記第二接触部は、前記対象物と接触した際の押圧力に応じて、前記第一接触部の弾性力に対抗して前記第一接触部内に押し込まれることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るロボットハンド用人工皮膚は、前記第二接触部は、前記第一接触部の表面に設けられて、表面が第一接触部の表面よりも外方へ突出されることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係るロボットハンド用人工皮膚は、前記第一接触部の表面には、内方へ凹んで凹部が形成されており、前記第二接触部は、厚みが前記凹部の深さよりも大きく形成されており、前記凹部に設けられて、表面が前記第一接触部の表面よりも外方へ突出されることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るロボットハンドは、手掌部に回動可能に設けられる指部を備え、前記指部に、前記ロボットハンド用人工皮膚が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るロボットハンド用人工皮膚によれば、第二接触部は、表面が第一接触部の表面よりも外方へ突出しており、対象物と接触した際に第一接触部内に押し込むことができる。従って、対象物に第二接触部が接触している状態と、対象物に第一接触部が接触している状態とにすることができる。この場合、第二接触部と対象物との間の摩擦力は、第一接触部と対象物との間の摩擦力よりも小さくなり、摩擦力を容易に変えることができる。
【００１２】
また、本発明に係るロボットハンド用人工皮膚によれば、第二接触部が第一接触部の表面に設けられるので、容易に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係るロボットハンド用人工皮膚によれば、第二接触部が第一接触部に形成された凹部に設けられるので、第二接触部をより確実に第一接触部に保持することができる。
【００１４】
本発明に係るロボットハンドによれば、上述した作用効果を奏するロボットハンドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のロボットハンド用人工皮膚の実施例１が適用されたロボットハンドの一例を示す概略正面図である。
【図２】図１のロボットハンドの指部の概略側面図であり、一部を断面にして示している。
【図３】図１のロボットハンドの使用状態を示す一部を断面にした概略側面図であり、対象物のセンシング作業を行っている状態を示している。
【図４】図１のロボットハンドの使用状態を示す一部を断面にした概略側面図であり、対象物を把持した状態を示している。
【図５】本発明のロボットハンド用人工皮膚の実施例２が適用されたロボットハンドの指部の一例を示す概略正面図であり、一部を拡大して示している。
【図６】図５のロボットハンドの指部の概略側面図であり、一部を断面にして示している。
【図７】図５のロボットハンドの使用状態を示す一部を断面にした概略側面図であり、対象物を把持した状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１および図２は、本発明のロボットハンド用人工皮膚の実施例１が適用されたロボットハンドの概略図であり、図１は概略正面図、図２はロボットハンドの指部の概略右側面図である。なお、図１および図２は、一部を拡大して示しており、図２は、一部を断面にして示している。図３および図４は、本実施例１のロボットハンドの使用状態を示す概略図であり、図３は対象物のセンシング作業を行っている状態を示す概略右側面図、図４は対象物を把持した状態を示す概略右側面図である。なお、図３および図４は、一部を断面にして示すと共に、一部を拡大して示している。本実施例のロボットハンド１は、板状の手掌部２と、手掌部２に回動可能に設けられる指部３とを備える。
【００１８】
手掌部２は、ロボットハンド１の手掌部分を構成するものであり、縁部には複数の指部３が回動可能に設けられる。本実施例では、手掌部２の上端部に三本の指部３ａ，３ｂ，３ｃが上方へ延出して略放射状に設けられると共に、手掌部２の下端部に指部３ｄが下方へ延出して設けられる。
【００１９】
手掌部２の上端部に設けられる各指部３ａ，３ｂ，３ｃは、左右に互いに離隔して配置される。各指部３ａ，３ｂ，３ｃは、複数の節と、互いに隣接する節同士を接続する関節とを備えて構成される。本実施例では、各指部３ａ，３ｂ，３ｃは、同様の構成であるので、ここでは、右側に配置される指部３ａについて説明し、中央に配置される指部３ｂおよび左側に配置される指部３ｃについての説明は省略する。
【００２０】
右側に配置される指部３ａは、手掌部２に遠い方から順に、第一節４、第二節５および第三節６を有しており、第一節４と第二節５とが第一関節７を介して互いに回動可能に接続され、第二節５と第三節６とが第二関節８を介して互いに回動可能に接続されて構成される。指部３ａは、その第三節６の下端部が第三関節（図示省略）を介して手掌部２の上端部に回動可能に接続される。このようにして、各指部３ａ，３ｂ，３ｃは、手掌部２の上端部に回動可能に設けられる。なお、本実施例では、各指部３ａ，３ｂ，３ｃは、同様の構成とされたが、これに限定されるものではない。たとえば、三本の指部３ａ，３ｂ，３ｃを互いに比較した際に、節の数および対応する節の長さが異なってもよい。また、各指部３ａ，３ｂ，３ｃの根元の関節が直交関節であってもよい。
【００２１】
各指部３ａ，３ｂ，３ｃの第一節４、第二節５および第三節６を回動させる回動機構は、従来公知の機構が用いられる。たとえば、第一節４、第二節５および第三節６は、前述した第一関節７、第二関節８および第三関節を介して、公知のリンク機構または複数の歯車によって接続される。この場合、第三関節を回動させることで、その回動に伴って第二関節８および第一関節７を連動して回動させることができる。従って、指部３ａ，３ｂ，３ｃが伸長した状態から、各節４，５，６を手掌部２の前面側に回動させて、指部３ａ，３ｂ，３ｃを屈曲させることができる。また、これとは逆に、指部３ａ，３ｂ，３ｃが屈曲した状態から、各節４，５，６を手掌部２から離れるように回動させて、指部３ａ，３ｂ，３ｃを伸長させることができる。なお、第三関節を回動させるモータは、手掌部２の後面に設けられる。
【００２２】
また、各指部３ａ，３ｂ，３ｃの回動機構として、第一関節７、第二関節８および第三関節にモータを設けてもよい。この場合、第一関節７、第二関節８および第三関節に設けられたモータを駆動させることで、第一関節７、第二関節８および第三関節を回動させ、これにより、第一節４、第二節５および第三節６を回動させることができる。
【００２３】
手掌部２の下端部に設けられる指部３ｄは、複数の節と、互いに隣接する節同士を接続する関節とを備えて構成される。本実施例では、指部３ｄは、手掌部２に遠い方から順に、第一節９および第二節１０を有しており、第一節９と第二節１０とが第一関節１１を介して互いに回動可能に接続されて構成される。指部３ｄは、その第二節１０の下端部が第二関節（図示省略）を介して手掌部２の下端部に回動可能に接続される。なお、指部３ｄの構成は、これに限定されるものではなく、たとえば、指部３ｄの根元の関節が直交関節であってもよい。
【００２４】
第一節９および第二節１０を回動させる回動機構は、前述した各指部３ａ，３ｂ，３ｃの回動機構と同様の機構とされ、従来公知の機構が用いられる。たとえば、第一節９および第二節１０は、第一関節１１および第二関節を介して、公知のリンク機構または複数の歯車によって接続される。この場合、第二関節を回動させることで、その回動に伴って第一関節１１を連動して回動させることができる。従って、指部３ｄが伸長した状態から、各節９，１０を手掌部２の前面側に回動させて、指部３ｄを屈曲させることができる。また、これとは逆に、指部３ｄが屈曲した状態から、各節９，１０を手掌部２から離れるように回動させて、指部３ｄを伸長させることができる。なお、第二関節を回動させるモータは、手掌部２の後面に設けられる。
【００２５】
また、指部３ｄの回動機構として、第一関節１１および第二関節にモータを設けてもよい。この場合、第一関節１１および第二関節に設けられたモータを駆動させることで、第一関節１１および第二関節を回動させ、これにより、第一節９および第二節１０を回動させることができる。
【００２６】
以上のような構成のロボットハンド１には、本発明のロボットハンド用人工皮膚が適用される。このロボットハンド用人工皮膚１２は、摩擦力を変えることができるものであり、ロボットハンド１の対象物との接触箇所に設けられる。本実施例では、ロボットハンド用人工皮膚１２は、複数の指部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内、手掌部２の上端部の右側に配置される指部３ａに設けられる。本実施例のロボットハンド用人工皮膚１２は、下方へ開口する略四角筒状の第一節４に設けられる第一接触部１３と、第一接触部１３に設けられる第二接触部１４とを備える。
【００２７】
第一接触部１３は、摩擦係数が比較的大きい材料から形成されており、弾性を有する板状の部材とされる。板状の第一接触部１３は、第一節４の前面および上面を連続して覆うように、裏面が第一節４の前面および上面に接着剤などで固定される。第一接触部１３は、後述する第二接触部１４を内部に押し込むことができる程度の弾性を有するものであり、本実施例では、ゴム製とされる。
【００２８】
第二接触部１４は、摩擦係数が比較的小さい材料によって形成されている。本実施例では、第二接触部１４は、ビニール製とされるが、これに限定されるものではなく、たとえば、プラスチック製または金属製であってもよい。第一接触部１３と比較した場合、第二接触部１４は、第一接触部１３の摩擦係数よりも小さい摩擦係数を有している。本実施例の第二接触部１４は、正面視略指紋状のシート状に形成されている。具体的には、第二接触部１４は、一対の略半円弧状のリング部材１５，１５を複数（図示例では三つ）有している。各リング部材１５は、シート状に形成されており、板面を前後に向けて配置される。各一対のリング部材１５，１５は、内径および外径が同一に形成されており、開口が互いに対応するようにして、同一円周上に左右に離隔して配置される。複数の一対のリング部材１５，１５はそれぞれ、内径および外径が異なって形成されており、同心円に配置される。このようにして、第二接触部１４は、正面視略指紋状に形成される。なお、本実施例１の第二接触部１４は、シート状の部材とされたが、これに限定されるものではなく、たとえば、塗装によって形成してもよい。
【００２９】
第二接触部１４は、その表面が第一接触部１３の表面よりも外方へ突出した状態で、第一接触部１３に設けられる。本実施例では、第二接触部１４は、第一接触部１３の最も表側の面である表面に設けられて、表面が第一接触部１３の表面よりも外方へ突出される。具体的には、各リング部材１５の裏面が第一接触部１３の表面に接着剤などで固定されることで、第二接触部１４の表面が第一接触部１３の表面よりも外方へ突出される。この際、各リング部材１５は、前述したように略指紋形状となるように配置される。
【００３０】
次に、本発明のロボットハンド用人工皮膚およびこれを備えるロボットハンドの使用について説明する。図３に示されるように、本実施例のロボットハンド１は、指部３ａで対象物１６をなぞって対象物１６のセンシング作業を行うことができる。ここで、センシング作業としては、たとえば、対象物１６の表面形状を測定する作業である。この際、ロボットハンド１には、指部３ａの上下の振動を測定する振動センサが設けられる。この振動センサを用いて対象物１６の表面形状を測定するには、対象物１６を指部３ａでなぞった際の指部３ａの上下の振動を振動センサで測定すればよく、その測定値に基づいて対象物１６の表面形状が決定される。
【００３１】
対象物１６のセンシング作業を行う際には、対象物１６に第二接触部１４のみを接触させる。本実施例では、第二接触部１４は、その表面が第一接触部１３の表面よりも外方へ突出するようにして、弾性を有する第一接触部１３の表面に固定される。従って、第二接触部１４が第一接触部１３の弾性に対抗して第一接触部１３内に押し込まれないように、指部３ａの第一節４を対象物１６に対して押圧することで、第二接触部１４の表面のみを対象物１６に接触させることができる。そして、第二接触部１４の表面のみを対象物１６に接触させつつ、対象物１６の表面において指部３ａを適宜に移動させることで、対象物１６のセンシング作業を行うことができる。ここで、第二接触部１４は、摩擦係数の小さな材料で形成されているので、対象物１６に対して滑りやすい。従って、対象物１６の表面上での指部３ａの移動をスムーズに行うことができる。
【００３２】
図４に示されるように、本実施例のロボットハンド１は、手掌部２の上端部に設けられた指部３ａと手掌部２の下端部に設けられた指部３ｄとで対象物１７を把持することができる。対象物１７を把持する際には、指部３ａおよび指部３ｄを適宜に屈曲させればよい。この際、対象物１７には、第一接触部１３を接触させる。本実施例では、第一接触部１３は、前述したように弾性を有する部材から構成されている。従って、指部３ａの第一節４をセンシング作業時よりも強く対象物１７に対して押圧することで、第二接触部１４は、第一接触部１３の弾性力に対抗して第一接触部１３内に押し込まれた状態とされる。これにより、第一接触部１３および第二接触部１４が対象物１７に接触した状態とすることができる。ここで、第一接触部１３は、摩擦係数の大きな材料で形成されているので、対象物１７に対して滑り難い。従って、対象物１７を安定して把持することができる。
【実施例２】
【００３３】
次に、本発明のロボットハンド用人工皮膚およびこれを備えるロボットハンドの実施例２について説明する。本実施例２のロボットハンド用人工皮膚およびこれを備えるロボットハンドも基本的には、前記実施例１と同様の構成である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００３４】
図５は、本発明のロボットハンド用人工皮膚の実施例２が適用されたロボットハンドの指部の一例を示す概略正面図であり、一部を拡大して示している。図６は、本実施例２のロボットハンドの指部の概略右側面図である。図７は、本実施例２のロボットハンドの使用状態を示す概略右側面図であり、対象物を把持した状態を示している。なお、図６および図７は、一部を断面にして示すと共に、一部を拡大して示している。
【００３５】
本実施例２では、第一接触部１３の表面に、内方へ凹んで凹部１８が形成されている。本実施例の凹部１８は、正面視略指紋状に形成されている。具体的には、凹部１８は、一対の略半円弧状のリング状凹部１９を複数（図示例では三つ）有している。各リング状凹部１９は、前方へ開口して形成されている。各一対のリング状凹部１９は、内径および外径が同一に形成されており、開放両端部が互いに対応するようにして、同一円周上に左右に離隔して配置される。複数の一対のリング状凹部１９はそれぞれ、内径および外径が異なって形成されており、同心円に配置される。このようにして、凹部１８は、正面視略指紋状に形成される。
【００３６】
本実施例２では、第二接触部１４は、正面視略指紋状の板状に形成されている。具体的には、第二接触部１４は、一対の略半円弧状のリング部材２０，２０を複数（図示例では三つ）有している。各リング部材２０は、板状に形成されており、板面を前後に向けて配置される。各一対のリング部材２０，２０は、内径および外径が同一に形成されており、開口が互いに対応するようにして、同一円周上に左右に離隔して配置される。複数の一対のリング部材２０，２０はそれぞれ、内径および外径が異なって形成されており、同心円に配置される。このようにして、第二接触部１４は、正面視略指紋状に形成される。なお、本実施例２の第二接触部１４は、プラスチック製とされるが、これに限定されるものではなく、たとえば、金属製であってもよい。
【００３７】
図５および図６に示されるように、第二接触部１４は、凹部１８に設けられる。具体的には、第二接触部１４の各リング部材２０はそれぞれ、対応する各リング状凹部１９にはめ込まれる。この際、各リング部材２０は、第一接触部１３に接着剤などで固定されるのが好ましい。ここで、第二接触部１４は、厚みが凹部１８の深さよりも大きく形成されている。すなわち、各リング部材２０は、その板厚がはめ込まれるリング状凹部１９の深さよりも大きく形成されている。従って、各リング部材２０はそれぞれ、前端部がリング状凹部１９から前方へ突出される。このようにして、第二接触部１４は、表面が第一接触部１３の表面よりも外方へ突出される。
【００３８】
本実施例２のロボットハンド用人工皮膚１２は、前記実施例１と同様に、ロボットハンド１の指部３ａに設けられる。このようにしてロボットハンド用人工皮膚１２が設けられた本実施例２のロボットハンド１は、前記実施例１の場合と同様にして、対象物１６のセンシングおよび対象物１７の把持を行うことができる。
【００３９】
対象物１６のセンシングを行う際には、第二接触部１４が第一接触部１３の弾性に対抗して第二接触部１４の前端部が第一接触部１３内に押し込まれないように、指部３ａの第一節４が対象物１６に対して押圧され、第二接触部１４の表面のみを対象物１６に接触させる。そして、その接触状態を維持しつつ、対象物１６の表面において指部３ａを適宜に移動させる。また、図７に示されるように、対象物１７の把持を行う際には、指部３ａの第一節４がセンシング時よりも強く対象物１７に対して押圧され、第二接触部１４が第一接触部１３の弾性力に対抗して第二接触部１４の前端部が第一接触部１３内に押し込まれることで、第一接触部１３および第二接触部１４が対象物１７に接触した状態とされる。
【００４０】
前記各実施例の場合、突出した第二接触部１４は、対象物１６，１７と接触した際の押圧力に応じて、第一接触部１３内に押し込まれる。すなわち、第二接触部１４のみが対象物１６に接触した状態と、第二接触部１４および第一接触部１３が対象物１７に接触した状態とにすることができる。従って、たとえば、対象物１６のセンシングを行う際には、滑りやすい第二接触部１４を対象物１６に接触させる一方、対象物１７の把持を行う際には、滑り難い第一接触部１３を対象物１７に接触させることができる。このように、求められる摩擦力が異なる作業を同一の指部３ａを用いて行う際、容易に摩擦力を変えることができる。
【００４１】
前記実施例１の場合、第二接触部１４は、第一接触部１３の表面に貼り付けられて設けられる。従って、本実施例１によれば、容易に製造することができるので、製造コストを低減することができる。また、前記実施例１の場合、第二接触部１４がシート状に形成されているので、第二接触部１４と第一接触部１３とで形成される凹凸が小さい。従って、表面に凹凸を有する対象物１６をなぞる際、第二接触部１４が対象物１６に形成された凹凸に引っ掛かり難く、スムーズに対象物１６をなぞることができる。
【００４２】
前記実施例２の場合、第二接触部１４は、第一接触部１３に形成された凹部１８にはめ込まれる。従って、第二接触部１４は、第一接触部１３により確実に保持される。この場合、たとえば、対象物１６をなぞっている際に、第二接触部１４が第一接触部１３から剥がれ難くすることができる。
【００４３】
本発明は、前記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記各実施例では、ロボットハンド用人工皮膚１２は、手掌部２の上端部の右側に配置される指部３ａに設けられたが、これに限定されるものではなく、その他の指部３ｂ，３ｃ，３ｄに設けてもよいし、複数の指部３に設けてもよい。さらに、前記各実施例では、第二接触部１４は、正面視略指紋形状に形成されたが、これに限定されるものではなく、たとえば、正面視において上下または左右に延出する部材をスリット状に形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、求められる摩擦力が異なる作業を行うロボットハンドに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  ロボットハンド
２  手掌部
３  指部
１２  ロボットハンド用人工皮膚
１３  第一接触部
１４  第二接触部
１６  対象物
１７  対象物
１８  凹部
【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】
2019010715.tif 000007
【図６】
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【図７】
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