(57)【要約】【課題】簡単な構造で把持と貯留を両立可能なロボットハンドを提供する。【解決手段】対象物を把持する開閉可能な複数の指部２を備え、指部２を閉じることで指部２により管路を形成する。管路は、指部２の先端の開口部Ａと、複数の指部２によって囲まれる空間Ｂと、によって構成されている。空間Ｂは、中空部Ｃを介して負圧装置２０と接続されている。負圧装置２０を作動させることで、指部２で把持した対象物を吸引して空間Ｂ内に複数の対象物を貯留できるようになっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持する開閉可能な複数の指部を備え、
前記指部を閉じることで前記指部により管路を形成することを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部の内側に溝が形成されていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部を閉じたときに当該指部の合わせ部をシールするシール材が設けられていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のロボットハンドにおいて、
隣接する前記指部の間に膜部材が設けられていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項５】
請求項４に記載のロボットハンドにおいて、
前記膜部材は、チューブ状であることを特徴とするロボットハンド。
【請求項６】
請求項５に記載のロボットハンドにおいて、
前記膜部材は、伸縮性を有することを特徴とするロボットハンド。
【請求項７】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記管路の先端には、先端に向けて拡径するノズル部が形成されていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項８】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記対象物を回収する回収部と、
前記管路と連通する中空部と、を備え、
前記中空部には、前記回収部が脱着可能に設けられていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項９】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記対象物を回収する回収部と、
前記管路と連通する中空部と、
前記中空部に分岐して設けられる分岐路と、を備え、
前記回収部は、前記分岐路に設けられていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項１０】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記管路と連通する通気孔を備え、
前記通気孔は、前記指部に設けられていることを特徴とするロボットハンド。
【請求項１１】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部は、当該指部のたわみを検出する歪センサを備えることを特徴とするロボットハンド。
【請求項１２】
請求項１１に記載のロボットハンドにおいて、
前記歪センサは、把持力の検出、負圧の検出または外力の検出を行うことを特徴とするロボットハンド。
【請求項１３】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記複数の指部が回動自在に連結されるベースと、
前記指部に回動自在に連結されるリンクと、
前記リンクに回動自在に連結されるとともに前記ベースにスライド自在に設けられるスライダと、を備えることを特徴とするロボットハンド。
【請求項１４】
請求項１３に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部と前記リンクとの連結部が、前記指部と前記ベースとの連結部よりも径方向の外側に位置していることを特徴とするロボットハンド。
【請求項１５】
請求項２に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部は、対象物を把持する把持部と、前記把持部を保持するガイド部と、前記ガイド部をスライド自在に動作させるスライダと、を備えることを特徴とするロボットハンド。
【請求項１６】
請求項８または請求項９に記載のロボットハンドにおいて、
前記中空部には、負圧装置が接続されてい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、ロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、第１部品を吸着子で着脱自在に吸着保持し、第２部品を開閉する爪で着脱自在に把持して組み付け部に搬送するロボットハンドが記載されている。このロボットハンドは、開閉する爪で部品を把持する姿勢と同姿勢で別部品を吸着保持できる位置に吸着子が設けられ、且つ複数の部品を組み合わせて爪と吸着子とで保持可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２０１７８８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、特許文献１に記載のロボットハンドは、対象物を把持する開閉する爪と、爪間に対象物を吸着する吸着子とを組み合わせた構造であるため、吸着した対象物を保持した状態で別の対象物を把持するには、構造が複雑になる課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、簡単な構造で対象物の把持と貯留を両立可能なロボットハンドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、対象物を把持するための開閉可能な複数の指部を備え、前記指部を閉じることで前記指部により管路を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡単な構造で対象物の把持と貯留を両立可能なロボットハンドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のロボットハンドの指部が開いた状態を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態のロボットハンドの指部が閉じた状態を示す斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】第１実施形態の指部の変形例を示す断面図である。
【図７】第１実施形態のロボットハンドにエア漏れ防止構造を適用した構成図である。
【図８】第１実施形態のロボットハンドの動作説明図である。
【図９】第２実施形態のロボットハンドの指部が開いた状態を示す斜視図である。
【図１０】第２実施形態のロボットハンドの指部が閉じた状態を示す斜視図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】第２実施形態のロボットハンドの指部の変形例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は指部先端の断面図である。
【図１３】第３実施形態のロボットハンドを示し、（ａ）は回収部を取り付けた状態の断面図、（ｂ）は回収部を取出した状態の断面図である。
【図１４】第４実施形態のロボットハンドを示す断面図である。
【図１５】第５実施形態のロボットハンドを示す斜視図である。
【図１６】第５実施形態のロボットハンドの要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は繰り返さない。なお、図１に示す方向を基準にして説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のロボットハンドの指部が開いた状態を示す斜視図である。
図１に示すように、ロボットハンド１は、複数の指部（本実施形態では、４本の指部）を有する構成例である。ロボットハンド１は、複数の指部２、リンク３、スライダ４、ベース５を備えて構成されている。
【００１０】
指部２は、基端から先端にかけて先細り状に形成された棒状の機械部品である。なお、４本の指部２は、いずれも同じ形状である。また、指部２の基端部内側には、ベース５と回転自在に連結される連結部２ａを有している。また、指部２の基端部外側には、リンク３と回転自在に連結される連結部２ｂを有している。連結部２ａは、連結部２ｂよりも径方向内側に位置している。連結部２ａは、幅方向の中央部が凹状に形成されている。連結部２ｂは、幅方向の中央部が凹状に形成されている。
【００１１】
また、指部２は、７つの面で構成され、外壁面２ｐ、外壁側面２ｑ，２ｑ、内壁面２ｒ、側壁面２ｓ，２ｓ、先端壁面２ｔを有して構成されている。外壁面２ｐは、基端から先端にかけて外面を構成している。外壁側面２ｑ，２ｑは、外壁面２ｐの左右両側に、基端から軸方向の略中央にかけて構成されている。内壁面２ｒは、基端から先端にかけて内面を構成している。側壁面２ｓは、外壁面２ｐと外壁側面２ｑと内壁面２ｒとで囲まれて構成されている。先端壁面２ｔは、外壁面２ｐの先端と内壁面２ｒの先端と外壁側面２ｑ，２ｑとで囲まれて構成されている。なお、図示していないが、内壁面２ｒには、対象物をしっかりと把持するためにヤスリ状の溝や摩擦係数の高い部材が設けられている。
【００１２】
リンク３は、略板状に形成され、指部２とスライダ４とを繋ぐ腕状の機械部品である。また、リンク３は、前後方向の前端に指部２と連結される連結部３ａと、前後方向の後端にスライダ４と連結される連結部３ｂと、を有している。連結部３ａは、幅方向の中央部が凸状に形成されている。連結部３ｂは、幅方向の中央部が凹状に形成されている。
【００１３】
スライダ４は、リンク３に力を与える部材であり、円筒部４ａ（円筒状の機械部品）を有している。この円筒部４ａは、ベース５の外周側に軸方向（前後方向）にスライド可能に取り付けられている。また、円筒部４ａの先端面（前端面）には、リンク３と連結される連結部４ｂが形成されている。この連結部４ｂは、凸状に形成され、周方向に９０度間隔に形成されている。
【００１４】
ベース５は、略円柱状に形成され、スライダ４を軸方向に案内する中空の機械部品である。ベース５の根元側は、図示しないロボットアームに固定され、ロボットハンド１を自在に移動できるように構成されている。また、ベース５は、スライダ４を軸方向に摺動可能な摺動面５ａを有している。また、ベース５の後端には、摺動面５ａよりも径方向外側に突出する環状部５ｂを有している。また、ベース５には、前端面から後端面にかけて、軸方向に貫通する中空部Ｃが形成されている。この中空部Ｃは、径方向の中心を通るように形成されている。また、ベース５の先端には、それぞれの指部２が連結される連結部５ｄが形成されている。この連結部５ｄは、径方向外側に向けて凸状に形成されている。
【００１５】
指部２の連結部２ａは、連結ピンＰ１を介してベース５の連結部５ｄに回動自在に連結されている。指部２の連結部２ｂは、連結ピンＰ２を介してリンク３の連結部３ａに回動自在に連結されている。リンク３の連結部３ｂは、連結ピンＰ３を介してスライダ４の連結部４ｂに回動自在に連結されている。連結ピンＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、互いに平行となる向きに配置されている。また、連結ピンＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、軸方向（前後方向）に直交する方向、かつ、略周方向を向くように配置されている。
【００１６】
これにより、スライダ４を前方へスライドさせることにより、４本の指部２がリンク３を介して前方に同時に押圧される。そして、連結ピンＰ１からなる軸を支点として指部２が回動することで、各指部２が閉じる方向に回動する。
【００１７】
前記した複数の指部２、複数のリンク３、スライダ４、ベース５によって、指部２の開閉動作を行わせるリンク機構が構成されている。
【００１８】
図２は、第１実施形態のロボットハンドの指部が閉じた状態を示す斜視図である。
図２に示すように、スライダ４が図１の状態から前方にスライド移動することで、４本（複数）の指部２が閉じた状態になる。また、４本の指部２が閉じることで、スライダ４がそれ以上前方に動作しないようになっている。また、４本の指部２が閉じることで、ロボットハンド１の先端に、各指部２の先端壁面２ｔ（図１参照）によって囲まれた矩形状の開口部Ａが形成される。
【００１９】
スライダ４を前後方向に駆動させる駆動源１０は、例えばモータを使用することができる。例えば、モータの出力軸にピニオンギヤを設け、スライダ４の外周面に軸方向（前後方向）に延びて配置されるラックギヤを設けることで、スライダ４を軸方向（前後方向）に動作させることができる。
【００２０】
また、スライダ４が図２の状態から後方にスライド移動することで、スライダ４によってリンク３が後方に引かれ、連結部２ｂが後方に引かれる。これにより、各指部２は、連結ピンＰ１を支点として同時に回動し、４本の指部２が図１に示すように開いた状態になる。
【００２１】
このように、第１実施形態のロボットハンド１では、スライダ４を前後に動作させるだけで、複数の指部２を開閉することができる。
【００２２】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
図３に示すように、ロボットハンド１は、４本の指部２を閉じることで、４本の指部２で囲まれる内側の領域に空間Ｂが形成される。具体的には、ロボットハンド１は、４本の指部２を閉じたときに、４本の指部２の内壁面２ｒによって囲まれることで空間Ｂが形成される。また、４本の指部２を閉じたときに、開口部Ａおよび空間Ｂによって、管路が形成される。また、空間Ｂは、先端の開口部Ａから基端（ベース５）に向けて流路断面積が徐々に拡大するように形成されている。
【００２３】
中空部Ｃの入口の大きさ（流路断面積）は、開口部Ａの大きさ（流路断面積）よりも大きく形成されている。また、中空部Ｃの入口の大きさ（流路断面積）は、空間Ｂの基端の大きさ（流路断面積）よりも小さく形成されている。
【００２４】
中空部Ｃは、ベース５の前端面から後端面にかけてベース５の径方向の中心を通るように形成されている。また、中空部Ｃは、後端側において負圧装置２０と接続されている。負圧装置２０を作動させることで、矢印で示すように、ロボットハンド１の先端の開口部Ａから吸い込まれた空気が、空間Ｂ、中空部Ｃを通って、吸引するようになっている。
【００２５】
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。
図４に示すように、ロボットハンド１は、指部２の前側（先端側）において、４本の指部２が閉じたときに、各指部２が断面視において略台形状となっている。また、ロボットハンド１は、隣接する指部２の側壁面２ｓは、平滑面になっている。よって、指部２が閉じたときに、指部２の側壁面２ｓ同士が面で接して、隙間無く合わさるようになっている。これにより、指部２を閉じたときの管路（空間Ｂ）の気密性が確保される。
【００２６】
図５に示すように、ロボットハンド１は、指部２の後側（基端側）において、４本の指部２が閉じたときに、各指部２が断面視において略六角形状（断面視ベース形状）となっている。また、ロボットハンド１は、隣接する指部２の側壁面２ｓは、平滑面になっている。よって、指部２が閉じたときに、指部２の側壁面２ｓ同士が面で接して、隙間無く合わさるようになっている。これにより、指部２を閉じたときの管路（空間Ｂ）の気密性が確保される。また、図５の位置において４つの内壁面２ｒで囲まれる空間Ｂ２（Ｂ）は、図４の位置において４つの内壁面２ｒで囲まれる空間Ｂ１（Ｂ）よりも流路断面積が大きく形成されている。これにより、４本の指部２を閉じたときに、指部２間の隙間から空気が漏れるのを抑制でき、４本の指部２を介してロボットハンド１の開口部Ａ（図２参照）から空気を吸引することができる。
【００２７】
図６は、第１実施形態の指部の変形例を示す断面図である。なお、図６は、図５に相当する位置で切断したときの断面図である。
図６に示すように、ロボットハンド１は、各指部２の側壁面２ｓ，２ｓの全面に、シート状のシール材２ｕを設けたものである。このシール材２ｕは、ゴムなどの一般的に用いられるもので構成されている。また、ロボットハンド１は、隣接する指部２のシール材２ｕ同士が接することで、隙間無く合わさるようになっている。これにより、４本の指部２を閉じたときに、指部２の隙間から空気が漏れるのを抑制でき、４本の指部２を介してロボットハンド１の開口部Ａ（図２参照）から吸引することができる。なお、シール材２ｕは、指部２を閉じたときに、対向する側壁面２ｓの両側に限定されるものではなく、側壁面２ｓのいずれか一方であってもよい。
【００２８】
なお、ロボットハンド１では、図４および図５に示すように側壁面２ｓが平滑面によって形成される構成、図６に示すように膜状のシール材２ｕによって形成される構成だけではない。例えば、隣接する指部２の一方が凹状、他方が凸状に形成され、凹凸形状によって咬合する構成であってもよい。また、前記した各構成を適宜選択して組み合わせてもよい。
【００２９】
図７は、第１実施形態のロボットハンドにエア漏れ防止構造を適用した構成図である。
図７に示すように、ロボットハンド１は、指部２を軽く開いたときのエア漏れを防ぐために、指部２の間に伸縮性のある膜部材Ｄが設けられている。この膜部材Ｄは、例えば、空気を透過しないゴムシートで構成されている。なお、本実施形態の膜部材Ｄは、指部２とリンク３とスライダ４を包むように円筒状（チューブ状）のゴムシートで構成され、指部２の先端のみを露出させるものである。このような構造にすれば、指部２の開閉動作を損ねることなく、指部２の側面の隙間や、リンク３やスライダ４の可動部からのエア漏れを防止できる。
【００３０】
このように構成することで、４本の指部２を開いたとしても、膜部材Ｄが伸びて、指部２間の隙間を常に塞いでおくことができる。また、４本の指部２が開閉動作しても、指部２とリンク３との連結部３ａ，２ｂ、リンク３とスライダ４との連結部３ｂ，４ｂの回動動作に膜部材Ｄを追従させて変形させることができる。これにより、連結部２ｂ，３ａ，３ｂ，４ｂからの空気漏れを防止できる。また、膜部材Ｄの基端の位置をスライダ４にすることで、膜部材Ｄをスライダ４の円形の外面に密着させることが容易になり、空気漏れを効果的に防止できる。
【００３１】
なお、図７では、ロボットハンド１の周囲全体を囲むチューブ状に形成した場合を例に挙げて説明したが、隣接する指部２と指部２の間のみに伸縮性を有する膜部材Ｄを設けてもよい。また、指部２間をシールできるものであれば、必ずしも伸縮性を有する弾性部材を適用する必要はない。
【００３２】
次に、本発明のロボットハンド１の動作を図８を参照して説明する。図８は、第１実施形態のロボットハンドの動作説明図である。本実施形態のロボットハンド１は、空間Ｂの容積を大きく確保することにより、複数の対象物９Ａ，９Ｂを指部２で形成された空間内に貯留することができる。なお、図８では、ロボットハンド１を簡略化して平面的に図示し、また駆動源１０や負圧装置２０の図示を省略する。また、図８では、２つの対象物９Ａ，９Ｂを把持する場合について説明する。また、必要に応じて、図７で説明した膜部材Ｄをロボットハンド１に取り付けてもよい。
【００３３】
まず、図８のＡ図に示すように、ロボットハンド１は、駆動源１０（図２参照）からの動力によって指部２を開閉動作させることで、複数（４本）の指部２で１つ目の対象物９Ａを把持する。
【００３４】
そして、図８のＢ図に示すように、ロボットハンド１は、負圧装置２０（図３参照）を作動し、中空部Ｃを負圧にする。そして、指部２を軽く開いて把持していた対象物９Ａを開放することで、吸引力によって指部２で囲まれた空間内へ対象物９Ａが吸い込まれる。
【００３５】
そして、図８のＣ図に示すように、指部２を閉じ、負圧装置２０を停止して、吸込んだ対象物９Ａの落下を防止し、１つ目の対象物９Ａの貯留（空間Ｂ内への保持）を完了する。この際、吸引力を利用せずに重力を利用し、空間Ｂ内へ対象物９Ａを落下させることによっても貯留を行うことができる。
【００３６】
そして、１つ目の対象物９Ａの貯留後は、図８のＤ図に示すように、指部２を閉じた状態でロボットハンド１を移動し、２つ目の対象物９Ｂの近傍（上方）となるように開口部Ａを位置決めする。そして、負圧装置２０（図３参照）を作動し、吸引力によって開口部Ａに２つ目の対象物９Ｂを吸着させる。その後、指部２を徐々に開いて対象物９Ｂを開口部Ａから指部２間に吸い込む。
【００３７】
そして、図８のＥ図に示すように、ロボットハンド１は、複数の指部２で２つ目の対象物９Ｂを把持する。
【００３８】
そして、図８のＦ図に示すように、中空部Ｃが負圧になっているので、指部２を軽く開いて把持していた対象物９Ａ，９Ｂを開放することで、吸引力によって指部２間の空間の奥側に対象物９Ａ，９Ｂが吸い込まれる。なお、１つ目の対象物９Ａは２つ目の対象物９Ｂにブロックされて指部２間の空間から落下することがない。そして、負圧装置２０（図３参照）を作動させた状態を継続して、ロボットハンド１を上昇させる。
【００３９】
その後、ロボットハンド１は、対象物９Ａ，９Ｂを保持した状態でロボットハンド１を所定の場所（例えば、対象物を回収する回収ボックス）へ移動させる。
【００４０】
この図８のＡ図からＦ図までの一連の動作を繰り返すことにより、複数の対象物９Ａ，９Ｂを空間Ｂ内へ貯留することが可能となる。なお、貯留動作は、必ずしも吸着力や重力を利用する必要はなく、対象物９Ａ，９Ｂを積み上げてから一気につかみ上げるなどの手段を行うこともできる。
【００４１】
前記したように、ロボットハンド１に複数の対象物９Ａ，９Ｂを貯留できることにより、ピッキング作業の効率を高めることが可能になる。例えば、穀物類の中に混じる小石の除去作業では、小石を一つずつ拾い上げて回収ボックスへ搬送するのではなく、拾い上げた小石をロボットハンド１の空間Ｂに貯留する。ある程度の個数に達した後に回収ボックスに搬送することによって作業効率を向上させることができる。また、例えば樹木に実っている果実の収穫作業では、果実を把持動作によって掴んで枝から摘み取り、摘み取った果実を貯留する動作を繰り返した後に、収穫袋に貯留した複数の果実を移すような動作を行う。これにより、果実（対象物）の作業効率（収穫効率）を向上させることができる。
【００４２】
本実施形態のロボットハンド１によれば、簡易な構成で対象物９Ａ，９Ｂの把持と吸着を可能にするとともに、複数の対象物９Ａ，９Ｂの貯留が可能となる。これにより、複数の対象物９Ａ，９Ｂの同時ピッキングが可能となり、作業効率の高いピッキング作業ロボットを提供することができるようになる。
【００４３】
また、重量物や表面に凹凸があるなど吸着に適さない対象物については、複数の指部２による把持によってピッキングを行うことができる。さらに、軽量で小さな対象物については、負圧装置２０（図３参照）を設けて、吸着によるピッキングを行うことができる。このように、把持によるピッキングと吸着によるピッキングという両方の用途に対応することができるようになる。
【００４４】
以上説明したように第１実施形態のロボットハンド１は、対象物９Ａ，９Ｂを把持する開閉可能な複数の指部２を備える。複数の指部２を閉じることで、複数の指部２によって管路（開口部Ａ＋空間Ｂ）を形成するものである。これにより、簡単な構造で対象物の把持と貯留を両立することが可能なロボットハンド１を実現できる。
【００４５】
また、第１実施形態では、指部２を閉じたときに指部２の側壁面２ｓ（合わせ部）をシールするシール材２ｕが設けられている（図６参照）。これにより、指部２を閉じたときの管路（空間Ｂ）の気密性（シール性）を向上できる。
【００４６】
また、第１実施形態では、隣接する指部２の間に膜部材Ｄが設けられている（図７参照）。これにより、指部２を開いたときの空気の漏れを防止できる。
【００４７】
また、第１実施形態では、膜部材Ｄがチューブ状である（図７参照）。これにより、膜部材Ｄをロボットハンド１に容易に取り付けることができるとともに、可動部からの空気漏れを防止できる。
【００４８】
また、第１実施形態では、膜部材Ｄが伸縮性を有する。これにより、ロボットハンド１に密着させることができるので、エア漏れを効果的に抑えることができる。また、膜部材Ｄの基端をスライダ４の位置に設定することで、スライダ４に膜部材Ｄを密着させることができ、空気漏れを効果的に防止できる。
【００４９】
第１実施形態では、複数の指部２が回動自在に連結されるベース５と、複数の指部２に回動自在に連結されるリンク３と、リンク３に回動自在に連結されるとともにベース５にスライド自在に設けられるスライダ４と、を備える。これにより、簡単な機構でスライダ４をスライド動作させるだけで複数の指部２の開閉動作を行うことができる。
【００５０】
第１実施形態では、指部２とリンク３との連結部２ｂ，３ａが、指部２とベース５との連結部２ａ，５ｄよりも径方向の外側に位置している（図３参照）。これにより、管路（空間Ｂ）の基端側の流路断面を広く形成することができ、複数の対象物を貯留することが容易になる。
【００５１】
第１実施形態では、中空部Ｃに負圧装置２０が接続されている（図３参照）。これにより、管路（開口部Ａおよび空間Ｂ）を介して対象物を吸引（吸着）することが可能になる。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のロボットハンド１Ａについて図９ないし図１１を参照して説明する。図９は、第２実施形態のロボットハンドの指部が開いた状態を示す斜視図、図１０は、第２実施形態のロボットハンドの指部が閉じた状態を示す斜視図、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。第２実施形態のロボットハンド１Ａは、２本指の構成例である。
【００５３】
図９に示すように、第２実施形態のロボットハンド１Ａは、２つの指部２Ａ，２Ｂ、指部２Ａ，２Ｂの開閉を行うスライダ４Ａ、管継手６、指部２Ａの駆動を行う駆動源１０を備えて構成されている。
【００５４】
指部２Ａ，２Ｂは、Ｌ字型の形状であり、対象物を把持する指として用いる把持部２１と、把持部２１を開閉する方向へ動作させるガイド部２２と、を有している。なお、指部２Ａは、指部２Ｂに設けられる管継手６を除いて同じ形状である。
【００５５】
把持部２１は、略棒形状（断面視略半円状）であり、内側に長手方向に延びる窪み部（溝）２１ａが形成されている。また、把持部２１の内側には、窪み部２１ａの周囲を囲むように略四角枠状の平滑面２１ｂが形成されている。また、把持部２１の先端には、窪み部２１ａを外部に連通させる溝部２１ｃが形成されている。この溝部２１ｃは、平滑面を流路断面半円状に切り欠くことで形成されている。
【００５６】
なお、平滑面２１ｂには、対象物をしっかりと把持するためにヤスリ状の凹凸や摩擦係数の高い部材が設けられていてもよい。
【００５７】
また、指部２Ｂは、窪み部２１ａ（図１１参照）および平滑面２１ｂを有し、これら窪み部２１ａおよび平滑面２１ｂが、指部２Ａの窪み部２１ａおよび平滑面２１ｂと対向して設けられている。また、ロボットハンド１Ａは、指部２Ａ，２Ｂを閉じたときに、平滑面２１ｂが面同士で接するように、指部２Ａ，２Ｂが組み付けられている。
【００５８】
指部２Ｂには、窪み部２１ａと外部とを連通させる管継手６が形成されている。なお、管継手６は、指部２Ａであってもよく、ロボットハンド１Ａの設置状況に応じて適宜切り替えることができる。
【００５９】
ガイド部２２は、把持部２１の長手方向の一端に形成されている。また、ガイド部２２は、把持部２１の長手方向に直交する方向（もう一方の把持部２１側）に延びて形成されている。また、ガイド部２２は、把持部２１の幅方向の半分程度の厚みを持って形成されている。また、ガイド部２２の一面側には、スライダ４Ａを取り付けるための固定凹部２２ａが形成されている。また、固定凹部２２ａには、スライダ４Ａをねじ固定する際のねじ孔２２ｂが形成されている。
【００６０】
図１０に示すように、スライダ４Ａは、例えばリニアガイドであり、レール部材４１、スライド部材４２、鋼球（不図示）などを備えて構成されている。２つのプレートであるレール部材４１とスライド部材４２との間に鋼球を挟むことによって一方向に抵抗なくスライドできるようになっている。レール部材４１は、指部２Ａの固定凹部２２ａにねじ孔２２ｂを介してねじ固定される。スライド部材４２は、指部２Ｂの固定凹部２２ａにねじ孔２２ｂを介してねじ固定される。
【００６１】
また、スライド部材４２がレール部材４１上をスライドすることで、指部２Ａ，２Ｂの開閉動作が行われる。指部２Ａ，２Ｂが閉じることで、把持部２１の平滑面２１ｂ同士が接するとともに、先端の溝部２１ｃ，２１ｃが合わさることによって連通孔２３が形成される。
【００６２】
管継手６は、エアチューブ等を嵌めて固定する継ぎ手であり、指部２Ｂに開けられた通気孔Ｅ（図１１参照）に嵌め込まれている。通気孔Ｅは、指部２Ｂの窪み部２１ａと連通している。また、管継手６は、スライド方向に突出して形成されている。
【００６３】
図１１に示すように、ロボットハンド１Ａは、指部２Ａ，２Ｂに、窪み部２１ａと溝部２１ｃとが形成されている。これにより、指部２Ａ，２Ｂが閉じたときに溝部２１ｃ，２１ｃによって開口部Ａ１が指部２の間に形成され、窪み部２１ａ，２１ａによって空間Ｂ３が指部２Ａ，２Ｂの間に形成される。これらの開口部Ａ１と空間Ｂ３とによって、本実施形態の管路が構成されている。さらに、ロボットハンド１Ａは、空間Ｂ３に繋がる通気孔Ｅが設けられている。本実施形態では、開口部Ａ１と空間Ｂ３とによって管路が形成される。
【００６４】
なお、形成される管路の気密性を維持するために、指部２Ａ，２Ｂの平滑面２１ｂ（合わせ部）にシール材が設けられていてもよい。また、指部２Ａ，２Ｂを軽く開いたときの空間Ｂ３内の気密性を保持するために、指部２Ａ，２Ｂの間に第１実施形態の膜部材Ｄ（図７参照）と同様な膜部材を設けるようにしてもよい。膜部材は、指部２Ａ，２Ｂの把持部２１間に架け渡す構成でもよいし、把持部２１，２１を囲むようなチューブ状でもよい。
【００６５】
図１２は、第２実施形態のロボットハンドの指部の変形例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は指部先端の断面図である。なお、図１２（ｂ）は、指部２を閉じた状態である。
図１２（ａ）に示すように、ロボットハンド１Ｂは、指部２Ａ，２Ｂの先端の溝部２１ｃ（図１１参照）に替えて溝部２１ｄにしたものである。この溝部２１ｄは、基端から先端に向けて流路断面が拡大するように形成されている。
【００６６】
図１２（ｂ）に示すように、溝部２１ｄは、指先側を広く空間Ｂ３側を狭くしたテーパー状の開口部Ａ２（溝部２１ｄ，２１ｄ、ノズル部）が形成されている。これにより、対象物９を吸着する際にエア漏れを防ぐことができ、対象物９を吸着し易くなる。
【００６７】
次に、ロボットハンド１Ａ，１Ｂの動作を図９ないし図１２を参照して説明する。
ロボットハンド１Ａ，１Ｂは、指部２Ａ，２Ｂの開閉動作により対象物の把持を行なうことができる。指部２Ａ，２Ｂの開閉動作は、駆動源１０（図９参照）によって２つの指部２Ａ，２Ｂを相対的にスライド動作させることによって行う。２つの指部２Ａ，２Ｂの間に対象物が位置するようにロボットハンド１Ａ，１Ｂを位置決めし、あらかじめ開いておいた指部２Ａ，２Ｂを閉じることで対象物を把持することができる。
【００６８】
また、ロボットハンド１Ａ，１Ｂは、指部２Ａ，２Ｂを閉じたときに対象物の吸着を行うことができる。管継手６にエアホースを介して接続される図示しない負圧装置によって負圧をかける。これにより、指部２が閉じたときに開口部Ａ１（Ａ２）、空間Ｂ３によって形成される管路および通気孔Ｅ（図１１参照）を通して外気が吸い込まれる。この吸引力を利用することによって、指部２Ａ，２Ｂの先端に形成された開口部Ａ１（Ａ２）に対象物を吸着させることができる。また、１つ目の対象物を貯留した後に、２つ目の対象物を取り込む場合には、図８で説明した場合と同様にして行うことができる。
【００６９】
このように、１つのロボットハンド１Ａ，１Ｂで把持と吸着ができることにより、重量物や表面に凹凸があるなど吸着に適さない対象物では把持によるピッキングを行い、軽量で小さな対象物では吸着によるピッキングを行うことができる。これにより、把持と吸着の両方の用途に対応することができるようになる。
【００７０】
また、ロボットハンド１Ａ，１Ｂでは、指部２Ａ，２Ｂの内側に窪み部２１ａが形成されている。これにより、空間Ｂ３の容積を大きく確保することができ、複数の対象物を空間Ｂ３内に貯留することができる。また、ロボットハンド１Ａ，１Ｂに複数の対象物を貯留できることにより、ピッキング作業の効率を高めることが可能となる。
【００７１】
また、ロボットハンド１Ａ，１Ｂによれば、指部２Ａ，２Ｂの本数が２本の簡易な構成で対象物の把持と吸着を可能にするとともに、複数の対象物の貯留が可能となる。これにより、複数の対象物の同時ピッキングが可能となり、作業効率の高いピッキング作業ロボットを提供することができるようになる。
【００７２】
また、ロボットハンド１Ｂでは、管路の先部に、先端に向けて拡径する溝部２１ｄ，２１ｄ（開口部Ａ２、ノズル部）が形成されている（図１２（ａ）、（ｂ）参照）。これにより、対象物を吸着する際のエア漏れを防ぐことができる。
【００７３】
また、ロボットハンド１Ａ，１Ｂでは、空間Ｂ３（管路）と連通する通気孔Ｅを備え、通気孔Ｅは、指部２Ｂに設けられている。これにより、設計上、ガイド部２２側に通気孔を形成できない場合であっても、吸引する機能を追加することが可能になる。
【００７４】
また、ロボットハンド１Ａ，１Ｂでは、指部２Ａ，２Ｂが、対象物を把持する把持部２１と、把持部２１を保持するガイド部２２と、ガイド部２２をスライド自在に動作させるスライダ４Ａと、を備える。これにより、２本の指部２Ａ，２Ｂによって、対象物の把持と貯留、ないし対象物の把持と吸着が可能になる。
【００７５】
（第３実施形態）
図１３は、第３実施形態のロボットハンドを示し、（ａ）は回収部を取り付けた状態の断面図、（ｂ）は回収部を取出した状態の断面図である。なお、第３実施形態のロボットハンド１Ｃは、第１実施形態に着脱可能な回収部を追加した構成例である。
図１３（ａ）に示すように、ロボットハンド１Ｃは、複数の指部２、リンク３、スライダ４、ベース５、回収部７Ａを備えて構成されている。
【００７６】
ロボットハンド１Ｃは、中空部Ｃ１の途中の中空部Ｃ１０に回収部７Ａを備えている。この回収部７Ａは、例えば、樹脂製または金属製の筒体７ａと、この筒体７ａの軸方向の一端に形成された空気を透過可能なメッシュ状の底面７ｂと、を有している。中空部Ｃ１０は、回収部７Ａの軸方向の長さよりも長く形成され、かつ、回収部７Ａを収容できるように中空部Ｃ１よりも流路径が若干太く形成されている。また、回収部７Ａは、底面７ｂが空気の流れ方向の下流側に位置するように中空部Ｃ１０内に配置されている。これにより、貯留するために吸い上げられた対象物９は空間Ｂを通過して回収部７Ａに到達し、回収部７Ａ内に貯留されるようになる。
【００７７】
図１３（ｂ）に示すように、回収部７Ａは、中空部Ｃ１０に対して着脱可能に構成されている。これにより、回収部７Ａに回収された対象物９を回収する場合には、複数の指部２を開いて、開放状態となった中空部Ｃ１０から回収部７Ａを取り出す。取出した回収部７Ａ内の対象物９は、図示しない回収ボックスに回収される。
【００７８】
第３実施形態では、対象物９を回収する回収部７Ａと、空間Ｂ（管路）と連通する中空部Ｃ１０と、を備え、中空部Ｃ１０には回収部７Ａが脱着可能に設けられている。これにより、回収部７Ａに貯留された複数の対象物９を、回収部７Ａごと回収することができる。また、回収部７Ａを中空部Ｃ１０に貯留することで、指部２を開いたときに、２つ目以降の対象物９の落下を防止することができる。
【００７９】
このように脱着可能な回収部７Ａを設けたロボットハンド１Ｃにより、例えば、樹木に実っている果実の収穫作業を行うことができる。この場合、果実を把持動作により掴んで枝から摘み取り、摘み取った果実を回収部７Ａに貯留する動作を繰り返す。これにより、回収部７Ａに貯留した複数の果実を一度に回収する作業を行うことができるようになり、作業効率の向上に貢献できる。
【００８０】
（第４実施形態）
図１４は、第４実施形態のロボットハンドを示す断面図である。なお、第４実施形態のロボットハンド１Ｄは、第１実施形態に着脱可能な回収部を追加した構成例である。
図１４に示すように、ロボットハンド１Ｄは、指部２、リンク３、スライダ４、ベース５、回収部７Ｂを備えて構成されている。
【００８１】
ロボットハンド１Ｄは、中空部Ｃ１の途中の中空部Ｃ１１に分岐路Ｒ３が形成され、分岐路Ｒ３に回収部７Ｂが設けられている。この回収部７Ｂは、例えば袋状のものであり、分岐路Ｒ３に対して着脱可能に構成されている。なお、中空部Ｃ１１は、空間Ｂから分岐路Ｒ３まで流路径が太く形成され、空間Ｂに貯留した対象物を回収部７Ｂまで導入できる構造となっている。これにより、貯留するために吸い上げられた対象物９は空間Ｂ、中空部Ｃ１１、分岐路Ｒ３を通過して回収部７Ｂに回収されるようになっている。
【００８２】
第４実施形態では、対象物９を回収する回収部７Ｂと、管路（開口部Ａおよび空間Ｂ）と連通する中空部Ｃ１１と、中空部Ｃ１１に分岐して設けられる分岐路Ｒ３と、を備える。回収部７Ｂは、分岐路Ｒ３に設けられている。これにより、回収部７Ｂに貯留された複数の対象物９は、回収部７Ｂごと回収することができる。また、回収部７Ｂに対象物９を貯留することで、２つ目以降の対象物９の落下を防止することができる。
【００８３】
このように脱着可能な回収部７Ｂを設けたロボットハンド１Ｄにより、例えば樹木に実っている果実の収穫作業では、果実を把持動作により掴んで枝から摘み、摘んだ果実を回収部７Ｂに貯留する動作を繰り返す。その後、収穫袋に貯留した複数の果実を一度に回収する作業を行うことができるようになり、作業効率の向上に貢献できる。
【００８４】
（第５実施形態）
図１５は、第５実施形態のロボットハンドを示す斜視図、図１６は、第５実施形態のロボットハンドの要部を示す断面図である。なお、図１６では、指部２で対象物９を保持している状態を示している。第５実施形態のロボットハンド１Ｅは、第１実施形態の指部２にたわみを検出する歪センサ８を追加した構成例である。
図１５に示すように、ロボットハンド１Ｅは、指部２、リンク３、スライダ４、ベース５、歪センサ８を備えて構成されている。歪センサ８は、指部２に設けられている。
【００８５】
図１６に示すように、指部２は例えば中空構造としてたわみやすい構造となっている。歪センサ８は、指部２の外殻ｍ１や内殻ｍ２に設けられ、指部２のたわみ変形を検出する。
【００８６】
ロボットハンド１Ｅの構造において、指部２に外力Ｆが働くと指部２の外殻ｍ１に対して内側へのたわみが発生する。このたわみにより外殻ｍ１の内側に貼られた歪センサ８ａ（８）は引張り方向の歪を発生し、それに応じた信号を出力する。内殻ｍ２の内側に貼られた歪センサ８ｂは圧縮方向の歪を発生し、それに応じた信号を出力する。指部２のたわみは外殻ｍ１でも内殻ｍ２でも検出することができ、少なくとも一方に歪センサ８を設けることで外力Ｆを検知することができる。この外力検知により、ロボットアーム（不図示）の動作中にロボットハンド１Ｅが障害物に触れたりしたことを検知できるようになる。
【００８７】
また、指部２が閉じて負圧を発生させて吸着作業を行う場合、指部２の内殻ｍ２全体に圧力が作用し、指部２の内殻ｍ２に対して内側へのたわみが発生する。このとき、このたわみにより外殻ｍ１の内側に貼られた歪センサ８ａは引張り方向の歪を発生し、それに応じた信号を出力する。内殻ｍ２の内側に貼られた歪センサ８ｂは圧縮方向の歪を発生し、それに応じた信号を出力する。これらのセンサ信号により、指部２で囲まれた空間の負圧を検出することができる。負圧によるセンサ信号は負圧を掛けたときに定常的に発生するので、外力検出と判別が可能である。また、一定量の負圧が掛からない場合は、エア漏れが起きていることを検出できる。
【００８８】
また、図１６に示すように、指部２で対象物９を把持する場合、把持力によって指部２は内殻ｍ２の外側へのたわみが発生する。このとき、指部２の外殻ｍ１の内側に貼られている歪センサ８ｂは圧縮方向の歪を発生し、それに応じた信号を出力する。内殻ｍ２の内側に貼られた歪センサ８ｂは引張り方向の歪を発生し、それに応じた信号を出力する。これらのセンサ信号により、対象物９を把持している力を検出することができる。これにより、把持力のフィードバックが可能となり、対象物９の確実な把持や柔らかな把持など用途に合わせた把持作業が行えるようになる。
【００８９】
第５実施形態では、指部２に当該指部２のたわみを検出する歪センサ８を設けることによって、ロボットハンド１Ｅに掛かる外力の検出、負圧の検出、把持力の検出が可能となる。
【００９０】
なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００９１】
また、第３実施形態および第４実施形態では、２本の指部２Ａ，２Ｂにそれぞれ窪み部２１ａおよび溝部２１ｃを形成した場合を例に挙げて説明したが、３本の指部のそれぞれに溝を形成する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  ロボットハンド
２，２Ａ，２Ｂ  指部
２ｓ    側壁面（合わせ部）
２ｕ    シール材
３      リンク
４，４Ａ  スライダ
５      ベース
６      管継手
７Ａ，７Ｂ  回収部
８，８ａ，８ｂ  歪センサ
９，９Ａ，９Ｂ  対象物
１０    駆動源
２０    負圧装置
２１    把持部
２１ａ  窪み部（溝）
２１ｂ  平滑面
２１ｃ  溝部
２１ｄ  溝部（ノズル部）
２２    ガイド部
Ａ，Ａ１，Ａ２  開口部（管路）
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３  空間（管路）
Ｃ，Ｃ１，Ｃ１０，Ｃ１１  中空部
Ｄ      膜部材
Ｅ      通気孔
Ｒ３    分岐路
【図１】
2019181643.tif 000003
【図２】
2019181643.tif 000004
【図３】
2019181643.tif 000005
【図４】
2019181643.tif 000006
【図５】
2019181643.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019181643.tif 000009
【図８】
2019181643.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019181643.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019181643.tif 000014
【図１３】
2019181643.tif 000015
【図１４】
2019181643.tif 000016
【図１５】
2019181643.tif 000017
【図１６】
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