(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能な複数の指部を有するロボットハンドであって、
少なくとも一対の前記指部が対向する側には、回転駆動部により回転する回転部を有し、前記回転部が対象物と接触して、回転方向または回転速度を同期して回転する、あるいは回転方向および回転速度を同期して回転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、
前記指部は前記回転部を収納する凹部と、前記回転部を前記凹部より突出するように加勢する弾性部と、を有す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、
前記一対の指部が同期して前記対象物に接近するまたは遠ざかるように、前記一対の指部を開閉動作させる駆動部を備えることを特徴とするロボットハンド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のロボットハンドにおいて、
対向する場所に位置する前記指部を開閉動作する際の前記指部同士の距離は、前記対象物の幅と、前記対象物を移動するかまたは把持するかの動作内容と、によって決定さ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、ロボットハンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットアーム等のロボット装置に取り付けて、対象物を把持または解放することで所定の作業を行うロボットハンドが知られている。近年では、例えば工具を把持して部品の組み付け等の作業を行うと共に、微小な部品を把持して精度よく配置する多機能なロボットハンドが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１のロボットハンドでは、対象物を把持する３本のフィンガーがフィンガー支持部に取り付けられており、この各フィンガーがフィンガー支持部に、駆動機構を介して平行移動可能に支持されている。この３本のフィンガーを同時に平行移動させることで、把持対象を、把持したままで平行移動することを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術にあっては、対象を把持しているフィンガー自体を平行移動させることにより把持対象の平行移動を実現している。しかし、この手法では、把持対象を移動させることのできる範囲がロボットハンドの構造に大きく依存している。そこで、フィンガーの移動可能範囲に制限されずに把持対象を移動可能なロボットハンドが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかるロボットハンドは、開閉可能な複数の指部を有するロボットハンドであって、少なくとも前記指部が対向する側には、回転駆動部により回転する回転部を有し、前記回転部が対象物と接触して回転し前記対象物を移動させることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、ロボットハンドは開閉可能な複数の指部を有する。従って、指部を開閉することにより、対象物を把持することができる。そして、指部は対向する側に回転駆動部により回転する回転部を有する。そのため、把持する際に回転部を対象物に接触させることができる。そして、回転部を対象物に接触させて対向する場所の回転部を互いに逆回転させることにより、同じ向きの力を把持対象に加えることができる。これによって、指部の開閉可能な範囲に制限されずに対象物を移動させることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載のロボットハンドでは、前記指部は前記回転部を収納する凹部と、前記回転部を前記凹部より突出するように加勢する弾性部と、を有することが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、指部は回転部を収納する凹部を有する。この凹部は把持時に回転部を収納するスペースとなる。このため、回転部を凹部に収納することができる。これによって、普段の把持時には回転部を完全に収納し、把持対象に接する部分を回転部による線接触から回転部と指部との面接触へと変化させることができる。さらに、指部は、凹部より回転部を突出させるように加勢する弾性部を持つ。この弾性部にかかる力を物体の移動時と把持時とで変化させることで、これらの動作を切り替えることができる。従って、把持するときには確実に対象物を把持し、対象物を移動させたいときには品質良く対象物を移動させることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載のロボットハンドは、前記一対の指部が同期して前記対象物に接近するまたは遠ざかるように、前記一対の指部を開閉動作させる駆動部を備えることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、駆動部が一対の指部を開閉動作させることにより、一対の指部を同期して対象物に近づけている。従って、対象物から等距離となる場所に一対の指部を配置した後、一対の指部を対象物に近づけることにより、対象物を安定して把持しやすくなる。また、対象物を移動させるときにも同様の方法にて、一対の指部を対象物に近づけることにより、対象物に両面から指部を接触させることができる。そして、接触させた後で回転部を回転させることにより対象物を移動させることができる。その結果、品質良く対象物を移動させることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載のロボットハンドは、対向する場所に位置する前記指部を開閉動作する際の前記指部同士の距離は、前記対象物の幅と、前記対象物を移動するかまたは把持するかの動作内容と、によって決定されることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、対面する指部同士の距離が対象物の幅に対して狭いときは、指部に内蔵された回転部が凹部に収納される。このため、安定して対象物を把持することができる。また、対象物の幅から指部に内蔵される回転部の半径程度広めに取られた場合は、対象物と指部とは回転部のみで接触する。このため、対象物を回転部にて移動可能な把持状態となる。従って、対象物を回転部にて移動させる時と把持する時との動作の切り替えを、非常に簡単な操作によって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１にかかるロボットハンドの構成を示す概略斜視図。
【図２】指部を示す要部拡大斜視図。
【図３】指部の先端内部構造を説明するための模式図。
【図４】把持対象を移動させる方法を説明するための模式図。
【図５】把持対象を把持する方法を説明するための模式図。
【図６】変形例１にかかる指部の構成を示す概略斜視図。
【図７】変形例２にかかる指部の構成を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかるロボットハンドの構成を示す概略斜視図である。図２は、指部を示す要部拡大斜視図である。図３は、指部の先端内部構造を説明するための模式図である。図４は、把持対象を移動させる方法を説明するための模式図である。図５は、把持対象を把持する方法を説明するための模式図である。
【００１８】
図１に示すように、ロボットハンド１は、少なくとも一対存在する指部１０１〜１０４と、指部１０１〜１０４を開閉動作させる駆動部１６０と、駆動部１６０を回転動作させる駆動部１７０を備えている。ロボットハンド１は図示しないロボットに組み込んで用いられる。まず、実施形態１にかかるロボットハンド１の概略構成について説明する。
【００１９】
このロボットハンド１は、例えば工具や部品等の対象物を把持する産業用ロボットの把持装置として用いられる。尚、ロボットハンドとしては、産業用ロボットに限られず、他の用途（宇宙関連、遊具等）に用いても構わない。
【００２０】
実施形態１では、ロボットハンド１に備えられる指は４本として考えているが、対面する指の組の数は２つに限定しなくてもよい。１組でも良く、３組以上であっても良い。
【００２１】
駆動部１６０は、指部１０１〜１０４の一端に取り付けられている。駆動部１６０は、指部１０１、１０２が同期して対象物に接近する、または遠ざかるように移動させて、一対の指部１０１、１０２を開閉動作させる。また、指部１０３、１０４も同様である。
【００２２】
駆動部１７０は、駆動部１６０の一端に取り付けられている。駆動部１７０は、ロボットハンド１全体を回転させるよう、駆動部１６０を回転動作させる。ロボットハンド１は制御装置１３０を備え、指部１０１〜１０４、駆動部１６０、駆動部１７０は制御装置１３０が出力する制御信号に従って動作する。
【００２３】
図２及び図３に示すように、指部１０１〜１０４は、回転部としての回転部材１１１とそれを指部内部に収納するための凹部１２１を備えている。回転部材１１１は円柱形をしており、その円柱曲面の一部が、一対の指部１０１〜１０４の対向する側から見えるように内蔵されている。凹部１２１は、回転部材１１１と比べ一回り大きい。これは、回転部材１１１を回転させたとき、回転部材１１１が凹部１２１の内側面に接触しないようにすることで、スムーズな回転が妨げられないようにしている。指部１０１〜１０４は内部に回転駆動部１３１を備え、回転駆動部１３１の回転軸は回転部材１１１と接続されている。回転駆動部１３１は例えば、電動モーター等からなり時計回りと反時計回りとに回転可能となっている。
【００２４】
指部１０１〜１０４は、対象物を把持する部分である。ロボットハンド１は、少なくとも一対の指部１０１、１０２で対象物を把持した状態で、指部に内蔵された回転部材１１１が、指部内部に内蔵された回転駆動部１３１によって回転させられることにより、対象物の水平移動を可能としている。
【００２５】
回転部材１１１は、指部１０１〜１０４において対象物と接触する部分である接触部１０５と比較して、一部が突出するように備えられている。これによって、対象物を把持するとき、最初に対象物に接するのは回転部材１１１となる。以下、単一の指部１０１に関する説明は、四本の指部総てに適用されるものとする。
【００２６】
回転部材１１１は、ゴムに代表される、弾性体を用いるのが望ましい。これは、対象物へ傷をつけないようにするためである。また、対象物の凹凸に対応して変形させて回転部材１１１を対象物に接触させることができる。これにより、接触抵抗を大きくすることができる。回転部材１１１の弾性体はゴムに限定されず各種の材料を用いることができる。回転部材１１１の材料には例えば、ウレタン等の各種の樹脂やスポンジ等の中空構造の材料を採用することができる。
【００２７】
指部１０１は、回転部材１１１を回転させる回転駆動部１３１を支持する支持部材１４１を内部に備えている。支持部材１４１は弾性を有する材料からなり、回転駆動部１３１及び回転部材１１１が振動するときにも、振動を吸収して減衰させる機能を備えている。
【００２８】
指部１０１は回転部材１１１と、支持部材１４１と、モーター等に代表される回転駆動部１３１と、ばねに代表される弾性部としての弾性体１５１等により構成される。支持部材１４１の両端は、回転部材１１１と、回転駆動部１３１とを接続している。支持部材１４１には、回転部材１１１の回転軸を回転可能に支持する転がり軸受け（ボールベアリング等）が設けられている。これにより、回転部材１１１は円滑に回転するようになっている。弾性体１５１は、指部１０１の内側と、回転駆動部１３１及び転がり軸受けと、を接続している。力の加わっていない状態では、前記のとおり、回転部材１１１の一部が接触部１０５と比較して、凹部１２１の外側に突出するように備え付けられている。接触部１０５に対して回転部材１１１が突出する量を突出量１１２とする。
【００２９】
次に、ロボットハンド１が対象物を把持せずに移動させる方法を説明する。図４に示すように、制御装置１３０からの制御信号（指部閉動作の信号）が駆動部１６０に伝達されると、駆動部１６０は指部１０１〜１０４を対象物４の幅４ａに応じて閉動作を行う。閉動作は指部１０１〜１０４の間隔を狭くする動作を称す。対象物４の幅４ａは、前もって利用者が計測し、制御装置１３０に入力する。対象物４の平行移動を行うために閉動作が行われるとき、制御装置１３０から駆動部１６０へ対象物４を平行移動するための閉動作を行うことを示す制御信号が出力される。駆動部１６０は制御信号に従って、指部１０１〜１０４を移動させる。対象物４の幅の寸法を幅４ａとし、指部１０１の接触部１０５と指部１０２の接触部１０５との距離を指部同士の距離としての指間距離１１３とする。つまり、指間距離１１３は指部同士の距離である。
【００３０】
そして、駆動部１６０は、指間距離１１３を幅４ａより長い距離で且つ突出量１１２の２倍と幅４ａとを加算した距離より短い距離にする。駆動部１６０は指部１０３及び指部１０４についても同様に移動する。これにより、対象物４と接触するのは、各指部１０１、１０２、１０３、１０４に内蔵された回転部材１１１の突出部のみとなる。この状態を「平行移動状態」と称する。
【００３１】
平行移動状態にて制御装置１３０は、指部１０１〜１０４に内蔵される回転部材１１１を回転駆動部１３１によって回転させる。これにより、対象物４に力を加え対象物４を移動させる。回転部材１１１は対象物４を同一方向に押し出すように、回転方向・回転速度を同期して回転する。このとき、対向する指部１０１、１０２では、回転部材１１１の回転方向を逆の方向にする。また、同じ向きの指部１０１、１０３では、回転部材１１１の回転方向を同じ方向にする。
【００３２】
次に、ロボットハンド１が対象物４を平行移動せずに把持する方法を説明する。図５に示すように、制御装置１３０からの制御信号（指部閉動作の信号）が駆動部１６０に伝達されると、駆動部１６０は指部１０１〜１０４を対象物４の幅４ａに応じて閉動作を行う。この時、駆動部１７０に、この閉動作が対象物４の平行移動を伴わないものであることを示す信号が送られる。
【００３３】
そして、駆動部１６０は、指間距離１１３を幅４ａと等しい距離にする。このとき、対象物４が回転部材１１１を押圧する。そして、対象物４から加えられる力で弾性体１５１が収縮する。その結果、回転部材１１１は収納用の凹部１２１へ押し込められる。これによって、対象物４と指部１０１〜１０４とは回転部材１１１だけでなく接触部１０５とも接触するようになる。この状態を以下「安定把持状態」と称する。安定把持状態では、回転部材１１１は指部１０１〜１０４にある凹部１２１へ収納される。
【００３４】
本実施形態のロボットハンド１によれば、一対の指部１０１，１０２の回転部材１１１を回転駆動部１３１によって回転させることで、対象物４を平行移動させることができる。例えば、対象物が作業面に横に置かれた直方体部材の場合において、少なくとも一対の対面する指部１０１及び指部１０２が回転部材１１１のみで対象物と接触するような状態で把持しているとする。この時、回転部材１１１が、回転駆動部１３１によってそれぞれ逆の回転方向で回転させられることで、対象物４と接する点を介して、平行移動のための力を加えることができる。この平行移動の際、その移動距離は回転部材１１１の径及び回転数と、対象物の長さのみに依存し、ハンドの機構によらない。よって、対象物をハンドのみで平行移動させることで、生産性よく把持するロボットハンド１の提供が可能となる。
【００３５】
このロボットハンド１の構成によれば、指部１０１を収納する凹部１２１と回転部材１１１を加勢する弾性体１５１とを備えている。従って、回転部材１１１に一定以上の力を加えることで、弾性体が縮み、回転部材を凹部１２１に完全に収納できる。よって、回転部材に加える力の変化だけで、平行移動状態と安定把持状態との切り替えができるようになる。
【００３６】
この構成によれば、一対の指部１０１，１０２を開閉動作させる駆動部１６０を備えているので、一対の指部１０１，１０２で対象物を把持しやすくなる。よって、対象物を安定して把持しやすくなる。また、簡単な構成で一対の指部１０１，１０２の開閉動作を実現することができる。
【００３７】
この構成によれば、把持命令の際に、平行移動状態または安定把持状態であるのかを同時に命令として送ることで、各状態における相対する指部１０１，１０２の接触部１０５同士の距離である指間距離１１３が設定される。つまり、平行移動状態では対象物と接する点を回転部材１１１の突出部のみにするために、対象物４の幅４ａより少し広めに指部１０１〜１０４の接触部１０５同士の距離がとられる。それと異なり、安定把持状態では、指部全体で対象物に触れるために指部１０１，１０２の接触部１０５同士の距離は対象物４の幅４ａと等しい距離に設定される。このとき、対象物４によって回転部材１１１は凹部１２１へと押し込まれる。よって、安定把持状態と、平行移動状態とを対面する指部１０１〜１０４同士の距離で切り替えることができる。
【００３８】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良等を加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００３９】
（変形例１）
図６は、変形例１にかかる指部の構成を示す概略斜視図である。
上記実施形態１では、１つの指部１０１〜１０４に対し、取り付けられる回転部材１１１は１つの構成であるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。以下、変形例１にかかるロボットハンド２について説明する。尚、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００４０】
図６に示すように、ロボットハンド２の指部１９０に回転部材１１１を２つ以上（以下、回転部としての回転部材１１１ａ、回転部としての回転部材１１１ｂと称する）取り付けても良い。尚、回転駆動部１３１は回転部材１１１ａ，１１１ｂに対して同一のものを設置しても良く、回転部材１１１毎に設置しても良い。
【００４１】
二つ以上の回転部材１１１を指部１９０に内蔵する際には、回転軸は同一のものを利用するのが望ましい。これは、回転部材１１１を凹部１２１に押し込む際の安定を増すためである。ただし、同一指部１９０に内蔵される回転部材１１１のそれぞれの回転方向を個別に変化させるために、回転駆動部１３１を複数用意するような状態を想定する場合は、この限りではない。
【００４２】
以上述べたように、本変形例にかかるロボットハンド２によれば、実施形態１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
回転部材１１１を１つの指部１９０に対して複数取り付けることで、より大きな把持対象の把持と、平行移動とが可能となる。また、回転部が増えることで、より強い力で対象物４の平行移動をさせることが可能となる。
【００４３】
（変形例２）
図７は、変形例２にかかる指部の構成を示す概略斜視図である。
上記実施形態１では、回転部材１１１の回転軸の方向と、指部１０１〜１０４の長尺方向とを同じ方向の構成であるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。以下、変形例２にかかるロボットハンド３について説明する。尚、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００４４】
図７に示すように、ロボットハンド３の指部２００には回転部材２０１が設置されている。回転部材２０１の回転軸は、指部２００の長尺方向と垂直かつ指部の接触部１０５の面と平行になっている。尚、本構成における内部構造は、回転駆動部１３１とはすば歯車等の歯車とを利用することで簡単に実現できる。
【００４５】
以上述べたように、本変形例にかかるロボットハンド３によれば、実施形態１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
回転部材２０１の回転軸の方向を指部２００の長尺方向と垂直の方向に取り付けることで、実施形態１とは異なる方向に対象物４を移動させることができるようになる。
【符号の説明】
【００４６】
１，２，３…ロボットハンド、１０１，１０２，１０３，１０４…指部、１１１，１１１ａ，１１１ｂ…回転部としての回転部材、１１３…指部同士の距離としての指間距離、１２１…凹部、１３１…回転駆動部、１５１…弾性部としての弾性体、１６０…駆動部。
【図１】
0005821251.tif 000002
【図２】
0005821251.tif 000003
【図３】
0005821251.tif 000004
【図４】
0005821251.tif 000005
【図５】
0005821251.tif 000006
【図６】
0005821251.tif 000007
【図７】
0005821251.tif 000008