(57)【要約】【課題】複数の指部を備えるロボットハンドにおいて、狭いスペースにある小さな対象物を把持可能にする。【解決手段】ロボットハンド（１）は、３本の指部（３）を備える。各指部（３）は、指基部（２０）と、指基部（２０）に対して回動可能に支持された指先部（１０）と、指基部（２０）の先端から指基部（２０）の長手方向に沿って突出する突起部（２３）と、指先部（１０）の先端から指先部（１０）の長手方向に沿って突出する突起部（１１）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の指部を備えるロボットハンドであって、
前記複数の指部の少なくとも１つは、
指基部と、
前記指基部に対して回動可能に支持され、他の指部に近づく方向に回動することによって前記他の指部との間に対象物を挟んで把持する指先部と、
前記指基部の先端から前記指基部の長手方向に沿って突出する第１突起部と、
前記指先部の先端から前記指先部の長手方向に沿って突出し、前記指先部が前記指基部に対して前記他の指部から遠ざかる方向に回動することによって前記第１突起部との間に対象物を挟んで把持する第２突起部とを備える、ロボットハンド。
【請求項２】
前記第１突起部の先端部分の幅は、前記第２突起部の先端部分の幅よりも小さい、請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記指先部は、前記他の指部と向かい合う把持面と、前記第１突起部と向かい合う背面とを有し、
前記把持面は、指先に向かうほど前記背面に近づくように前記背面に対して傾斜する、請求項１または２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記ロボットハンドは、前記複数の指部を所定の回転軸回りに回動可能に支持する掌部を備え、
前記指先部の前記背面に対する前記把持面の傾斜角は、前記指基部の長手方向と前記指先部の長手方向とを一致させた状態で、前記所定の回転軸に沿う方向から見て前記複数の指部の中心に位置する中心面に前記指先部の前記把持面が接するまで前記指基部を前記掌部に対して回動させた場合において、前記指基部の長手方向と前記中心面とが成す角度に設定される、請求項３に記載のロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の指部を備えるロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１１−２４０４２２号公報（特許文献１）には、互いに向かい合う２つの指部を備えるロボットハンドが開示されている。２つの指部の指先には、棒状部材が指先方向に摺動可能に設けられている。このロボットハンドは、大きな対象物を把持する場合には、棒状部材を指先に収納した状態で２本の指部の指先で対象物を挟んで把持する。一方、小さな対象物を把持する場合には、２本の指部の指先から棒状部材をそれぞれ突出させた状態で２本の棒状部材で対象物を挟んで把持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４０４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、特許文献１に開示されたロボットハンドは、２本の棒状部材で小さな対象物を把持することができる。しかしながら、２本の棒状部材は２本の指部の指先にそれぞれ設けられるため、２本の棒状部材で小さな対象物を把持するためには、２本の指部の指先を小さな対象物の周辺に移動させる必要がある。そのため、指先２本分未満の狭いスペースに小さな対象物がある場合には、２本の棒状部材が小さな対象物に届かず、小さな対象物を把持できない。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の指部を備えるロボットハンドにおいて、狭いスペースにある小さな対象物を把持可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るロボットハンドは、複数の指部を備える。複数の指部の少なくとも１つは、指基部と、指基部に対して回動可能に支持され、他の指部に近づく方向に回動することによって他の指部との間に対象物を挟んで把持する指先部と、指基部の先端から指基部の長手方向に沿って突出する第１突起部と、指先部の先端から指先部の長手方向に沿って突出し、指先部が指基部に対して他の指部から遠ざかる方向に回動することによって第１突起部との間に対象物を挟んで把持する第２突起部とを備える。
【０００７】
このような構成によれば、複数の指部の指先の間に対象物を挟んで把持することができるだけでなく、１本の指部の指先に設けられた第１、第２突起部の間に小さな対象物を挟んで把持することができる。したがって、小さな対象物が指先１本分程度の狭いスペースにある場合であっても、その対象物を第１、第２突起部で把持することができる。
【０００８】
好ましくは、第１突起部の先端部分の幅は、第２突起部の先端部分の幅よりも小さい。
このような構成によれば、環形状の対象物（たとえばＯリング）の内周面と外周面とを第１、第２突起部で挟んで把持する場合に、対象物の内周面を先端部分の幅がより小さい第１突起部で把持し対象物の外周面を第２突起部で把持することで、対象物をより安定的に把持することができる。
【０００９】
好ましくは、指先部は、他の指部と向かい合う把持面と、第１突起部と向かい合う背面とを有する。把持面は、指先に向かうほど背面に近づくように背面に対して傾斜する。
【００１０】
このような構成によれば、指先部の把持面が背面に対して傾斜しているため、把持面が背面と略平行に形成される場合よりも、指先部の把持面が対象物に当接した時の指先部の背面と第１突起部との距離をより大きく確保することができる。そのため、複数の指部の間にある対象物に指先部の把持面を当接させて把持する際に、指先部の背面を第１突起部に干渉し難くすることができる。
【００１１】
好ましくは、ロボットハンドは、複数の指部を所定の回転軸回りに回動可能に支持する掌部を備える。指先部の背面に対する把持面の傾斜角は、指基部の長手方向と指先部の長手方向とを一致させた状態で、所定の回転軸に沿う方向から見て複数の指部の中心に位置する中心面に指先部の把持面が接するまで指基部を掌部に対して回動させた場合において、指基部の長手方向と中心面とが成す角度に設定される。
【００１２】
このような構成によれば、中心面付近にある薄い対象物を指先部の把持面に当接させて把持する場合であっても、指先部の背面が第１突起部に干渉することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ロボットハンドの斜視図である。
【図２】指部の指先部分を拡大した図である。
【図３】一対の突起部でＯリングを把持している状態を示す図である。
【図４】一対の突起部で把持していたＯリングを解放する様子を模式的に示す図である。
【図５】対象物に指先部の把持面を当接させて把持している状態を示す図である。
【図６】指先部における背面に対する把持面の傾斜角θを示す図である。
【図７】把持面の傾斜角θの決め方を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１５】
図１は、本実施の形態によるロボットハンド１の斜視図である。ロボットハンド１は、掌部２と、３本の指部３とを含む。
【００１６】
各指部３は、指先部１０と、指基部２０とを含む。なお、各指部３の構成および機構は基本的に同じであるため、以下では、主に、図１において最も下側に配置される指部３について説明する。
【００１７】
指基部２０は、掌部２に対して回転軸Ｃ３を中心軸として回動可能に支持される。指基部２０は、掌部２の内部に設けられるアクチュエータを駆動させることによって、他の指部３に近づく方向（以下「内方向」という）あるいは他の指部３から遠ざかる方向（以下「外方向」という）に回動される。なお、本実施の形態による指基部２０は、第１指基部２１と、第２指基部２２とに分割されている。第１指基部２１は、第２指基部２２に対して回転軸Ｃ２を中心軸として回動可能に支持される。
【００１８】
指先部１０は、指基部２０（より詳しくは第１指基部２１）に対して回転軸Ｃ１を中心軸として回動可能に支持される。指先部１０は、指基部２０の内部に設けられるアクチュエータを駆動させることによって内方向あるいは外方向に回動される。
【００１９】
指先部１０は、他の指部３との間に対象物を挟んで対象物を把持する。すなわち、ロボットハンド１は、３本の指部３の間の空間（以下「通常把持領域」ともいう）にある比較的大きな対象物を複数の指部３で挟んで把持することができる。なお、指先部１０の表面は、対象物の表面形状にフィットして対象物をしっかりと把持できるように、ゴムなどの弾性材で覆われる。
【００２０】
さらに、指部３の先端には、ピンセットのように機能する一対の突起部１１，２３が設けられる。突起部１１，２３は、角棒状に成型された樹脂を素材とする部材である。
【００２１】
突起部２３は、指基部２０の先端から指基部２０の長手方向に沿って突出し、指先部１０よりも外方向側に配置される。
【００２２】
一方、突起部１１は、指先部１０の先端から指先部１０の長手方向に沿って突出する。指先部１０が指基部２０に対して外方向に回動することによって、突起部１１は、外方向側に配置される突起部２３との間に対象物を挟んで把持することができる。
【００２３】
すなわち、本実施の形態によるロボットハンド１は、通常把持領域にある比較的大きな対象物を複数の指部３の間に挟んで把持することができるだけでなく、各指部３の先端に設けられた一対の突起部１１，２３間の空間（以下「ピンセット把持領域」ともいう）にある比較的小さな対象物（精密部品など）を一対の突起部１１，２３の間に挟んで把持することができる。したがって、小さな対象物が指先１本分程度の狭いスペースにある場合であっても、その対象物を一対の突起部１１，２３で挟んで把持することができる。
【００２４】
図２は、指部３の指先部分を拡大した図である。なお、図２には、突起部１１が突起部２３に当接するまで指先部１０を外方向に回動した状態が示されている。
【００２５】
図２に示すように、突起部１１と突起部２３とが当接する状態において、突起部１１，２３の先端同士が当接する。
【００２６】
突起部２３は、先端が根元より細くなる形状を有する。これにより、突起部２３の先端で小さな精密部品を把持できる一方、突起部２３全体としての強度が確保される。
【００２７】
突起部１１の把持面（突起部２３との対向面）１１Ａおよび突起部２３の把持面（突起部１１との対向面）２３Ａは、一般的なピンセットと同様、把持した対象物が滑るのを防止するために波状に加工されている。なお、突起部１１，２３で把持すべき対象物の形状が決まっているのであれば、突起部１１の把持面１１Ａおよび突起部２３の把持面２３Ａが対象物の形状に合わせて固有の形状（たとえば切欠き形状など）に加工されていてもよい。
【００２８】
さらに、突起部２３の先端部分の幅αは、突起部１１の先端部分の幅βよりも小さい値に設定される。
【００２９】
図３は、突起部１１，２３でＯリング（円環状のリング）５０を把持している状態を示す図である。図３に示すように、Ｏリング５０の内周側の面と外周側の面とを一対の突起部１１，２３で挟んで把持する際に、Ｏリング５０の内周側の面を先端部分の幅がより小さい突起部２３で把持しＯリング５０の外周側の面を他方の突起部１１で把持することで、Ｏリング５０を安定的に把持することができる。
【００３０】
さらに、突起部１１，２３で把持していたＯリング５０を解放する際には、指基部２０に取り付けられた突起部２３の位置が維持され、指先部１０に取り付けされた突起部１１が内方向に回動される。本実施の形態においては、解放時に回動される側の突起部１１ではなく、解放時に位置が維持される側の突起部２３の先端部分の幅を小さくすることによって、突起部２３を、Ｏリング５０を解放する際の移動方向を規制するガイドとして活用することができる。
【００３１】
図４は、突起部１１，２３で把持していたＯリング５０を解放して被嵌合部品５１に嵌める様子を模式的に示す図である。図４に示すように、まず、Ｏリング５０の開口部内に被嵌合部品５１の上面が収まるように、Ｏリング５０の内周側を把持する突起部２３の位置を被嵌合部品５１の上面端部に合わせる。この際、突起部２３の先端部分の幅αが小さいため、突起部２３を被嵌合部品５１の上面端部に精度よく合わせることができる。
【００３２】
その後、指先部１０を内方向に回動させると、位置が維持される突起部２３に沿ってＯリング５０が落下して被嵌合部品５１に嵌合される。このように、突起部１１，２３で把持していたＯリング５０を解放して被嵌合部品５１に嵌める際に、突起部２３を、Ｏリング５０の移動方向を規制するガイドとして活用することができる。
【００３３】
図２に戻って、指先部１０は、把持面１０Ａと、背面１０Ｂとを有する。背面１０Ｂは、突起部２３と対向する側に設けられ、指先部１０の長手方向に沿って平面状に形成される。把持面１０Ａは、他の指部３と対向する側に設けられ、通常把持領域にある対象物を把持する。
【００３４】
把持面１０Ａは、指先に向かうほど背面１０Ｂに近づくように、背面１０Ｂに対して傾斜している。そのため、把持面１０Ａが背面１０Ｂと略平行に形成される場合よりも、把持面１０Ａが通常把持領域にある対象物に当接した時の背面１０Ｂと突起部２３との距離をより大きく確保することができる。そのため、通常把持領域にある対象物に把持面１０Ａを当接させて把持する際に、背面１０Ｂを突起部２３に干渉し難くすることができる。
【００３５】
図５は、通常把持領域にある対象物に指先部１０の把持面１０Ａを当接させて把持している状態を示す図である。なお、図５には、ロボットハンド１を回転軸Ｃ３に沿う方向から見た場合の状態が模式的に示されている。以下では、指部３の回転軸Ｃ３間の距離を「距離Ｄ」、回転軸Ｃ３に沿う方向から見て複数の指部３の中心に位置する面を「中心面Ｐ」として説明する。
【００３６】
図５（Ａ）は、距離Ｄよりも大きい幅ｄ１の対象物６０Ａを把持している状態を示す。図５（Ｂ）は、距離Ｄよりもやや小さい幅ｄ２の対象物６０Ｂを把持している状態を示す。図５（Ｃ）は、距離Ｄよりもかなり小さい幅ｄ３の薄い対象物６０Ｃを把持している状態を示す。
【００３７】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、指先部１０の把持面１０Ａを対象物に当接させる場合、対象物の幅が小さいほど、指基部２０の先端同士の距離が小さくなり、指先部１０の背面１０Ｂと突起部２３との距離が小さくなる。したがって、仮に把持面１０Ａが背面１０Ｂと略平行に形成されていると、図５（Ｃ）に示すような薄い対象物６０Ｃに把持面１０Ａを当接させようとする際に、背面１０Ｂが突起部２３に干渉してしまい、把持面１０Ａを対象物６０Ｃに十分に当接させることができなくなるおそれがある。
【００３８】
しかしながら、本実施の形態においては、把持面１０Ａが、指先に向かうほど背面１０Ｂに近づくように背面１０Ｂに対して傾斜している。そのため、図５（Ｃ）に示すような薄い対象物６０Ｃを把持する場合においても、背面１０Ｂと突起部２３との距離が確保されるため、背面１０Ｂが突起部２３に干渉することなく、把持面１０Ａを対象物６０Ｃに十分に当接させることができる。
【００３９】
図６は、指先部１０における背面１０Ｂに対する把持面１０Ａの傾斜角θを示す図である。傾斜角θは、図５（Ｃ）に示すような薄い対象物６０Ｃに把持面１０Ａを当接させて把持する場合においても、背面１０Ｂが突起部２３に干渉しない角度に設定される。
【００４０】
図７は、把持面１０Ａの傾斜角θの決め方を説明するための図である。図７に示すように、把持面１０Ａの傾斜角θは、指基部２０の長手方向と指先部１０の長手方向とを一致させた状態で中心面Ｐに把持面１０Ａが接するまで指基部２０を掌部２に対して内方向に回動させた場合において、指基部２０の長手方向と中心面Ｐとが成す角度に設定される。傾斜角θをこのような角度に設定することによって、中心面Ｐ付近にある薄い対象物を把持面１０Ａに当接させて把持する場合であっても、指先部１０の背面１０Ｂが突起部２３に干渉することを抑制することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によるロボットハンド１は、３本の指部３を備える。各指部３は、指基部２０と、指基部２０に対して回動可能に支持された指先部１０と、指基部２０の先端から指基部２０の長手方向に沿って突出する突起部２３と、指先部１０の先端から指先部１０の長手方向に沿って突出する突起部１１とを備える。
【００４２】
したがって、ロボットハンド１は、通常把持領域にある比較的大きな対象物を複数の指部３の間に挟んで把持することができるだけでなく、ピンセット把持領域にある比較的小さな対象物を各指部３の先端に設けられた一対の突起部１１，２３の間に挟んで把持することができる。したがって、小さな対象物が指先１本分程度の狭いスペースにある場合であっても、その対象物を一対の突起部１１，２３で挟んで把持することができる。
【００４３】
なお、上述の実施の形態においては、３本の指部３のすべてに一対の突起部１１，２３を設ける場合を説明したが、必ずしも３本の指部３のすべてに一対の突起部１１，２３を設ける必要はない。すなわち、３本の指部３のうちの少なくとも１本の指部に一対の突起部１１，２３を設けるようにしてもよい。
【００４４】
また、上述の実施の形態においては、指部３の本数を３本にしたが、指部３の本数は少なくとも２本以上であればよい。
【００４５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１  ロボットハンド、２  掌部、３  指部、１０  指先部、２０  指基部、１０Ａ  把持面、１０Ｂ  背面、１１，２３  突起部、５０  Ｏリング、６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ  対象物、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３  回転軸。
【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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