(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持する２つの指部を備え、
前記２つの指部の各々には、前記対象物を把持する部分に回転部材が設けられ、
前記２つの指部で前記対象物を把持した状態で、前記２つの指部の回転部材が回転可能にされ、
前記２つの指部の少なくとも一方は、前記回転部材と、前記回転部材を回転可能に支持する支持部材とを備えており、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに、前記回転部材と前記支持部材とが互いに接触し、前記回転部材の回転動作が抑制されることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記２つの指部の回転部材の回転軸は、互いに一致していることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、前記対象物が平滑面を有する場合でも前記対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、平滑面となっていることを特徴とする請求項３に記載のロボットハンド。
【請求項５】
前記２つの指部の前記支持部材には、前記回転部材の回転軸を回転可能に収容する収容部が形成されており、
前記回転部材の回転軸と前記収容部との間には弾性部材が配置されており、
前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに、前記弾性部材が弾性変形することにより、前記回転部材と前記支持部材とが互いに接触することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項６】
前記回転部材の回転軸は弾性を有し、
前記２つの指部の前記支持部材には、前記回転部材の回転軸を回転可能に収容する収容部が形成されており、
前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに、前記回転軸が弾性変形することにより、前記回転部材と前記支持部材とが互いに接触することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記支持部材と接触する前記回転部材の面と、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記回転部材と接触する前記支持部材の面、のいずれか一方の面には凹部が形成され他方の面には前記凹部と噛み合う凸部が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記支持部材と接触する前記回転部材の面と、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記回転部材と接触する前記支持部材の面、の少なくとも一方の面は、前記回転部材と前記支持部材とが接触したときに前記回転部材の回転動作を抑制する摩擦係数を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記２つの指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物との接触を検出する第１センサーが設けられており、
前記２つの指部の前記回転部材と前記支持部材との間には、前記回転部材と前記支持部材との接触を検出する第２センサーが設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
前記２つの指部のうち一方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分と他方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分との相対位置を検出する第３センサーと、
前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記２つの指部のうち一方の指部の前記回転部材と接触する前記支持部材の面と、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記２つの指部のうち他方の指部の前記回転部材と接触する前記支持部材の面との相対位置を検出する第４センサーと、
を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１１】
前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物を把持する力を検出する第５センサーが設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１２】
前記２つの指部が同期して前記対象物に近づくまたは遠ざかるように移動するように、前記２つ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請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロボットハンドを備えたロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド及びロボット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボット装置に取り付けて、対象物を把持又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良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、２つの指部の対象物を把持する部分に複数の突起を有する弾性部材が設けられており、弾性部材の中心部には１つの突起が配置され、その周辺部には中心部の突起よりも高さの低い突起が複数配置されている。そして、２つの指部の開閉を適切に制御することにより、対象物に２つの指部の弾性部材の中心部の突起の先端のみを接触させることで対象物を回転可能に把持するとともに、指部の開閉の制御を変えることで弾性部材を変形させて対象物に複数の突起を接触させ、対象物を拘束して把持することを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５５１９１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、２つの指部で対象物を回転可能に支持する際に、弾性部材の１つの突起の先端が接触する（対象物を２点で把持する）。しかし、対象物を２点で把持するだけでは、対象物の把持が不安定となり、対象物の姿勢を変更させる際に（対象物を回転させる際に）対象物が落下してしまうおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のロボットハンドは、対象物を把持する２つの指部を備え、前記２つの指部の各々には、前記対象物を把持する部分に回転部材が設けられ、前記２つの指部で前記対象物を把持した状態で、前記２つの指部の回転部材が回転可能にされていることを特徴とする。
【０００７】
このロボットハンドによれば、２つの指部の回転部材が回転することにより、対象物の姿勢を変更することができる。例えば、対象物が作業面に水平（横）に置かれた棒状部材の場合、２つの指部の回転部材で対象物の一端を把持して持上げると、対象物の他端は自重により把持点を基準に回転して垂れ下がり、この動作の過程で対象物の姿勢が横から縦に変更されることとなる。つまり、２つの指部の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を変更させることができる。また、対象物を２つの指部の回転部材で把持する構成を採用しており、２つの指部に複数の突起を有する弾性部材を設け弾性部材の中心の１つの突起の先端で対象物を回転可能に把持する構成を必要としないので、対象物を安定して把持することができる。よって、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を変更することが可能なロボットハンドを提供することができる。
【０００８】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の少なくとも一方は、前記回転部材と、前記回転部材を回転可能に支持する支持部材とを備えており、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに、前記回転部材と前記支持部材とが互いに接触し、前記回転部材の回転動作が抑制されていてもよい。
【０００９】
このロボットハンドによれば、２つの指部で対象物を所定の把持力未満の把持力で把持したときには回転部材と支持部材とが互いに離間して回転部材が回転可能となり、その一方で対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときには回転部材と支持部材とが互いに接触して回転部材の回転動作が抑制される。つまり、回転部材と支持部材とが互いに接触しているか否かによって回転部材の回転動作が抑制される。よって、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００１０】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の回転部材の回転軸は、互いに一致していてもよい。
【００１１】
このロボットハンドによれば、対象物の姿勢変更を安定して行うことができる。これに対して、２つの指部の回転部材の回転軸が互いに異なっていると、対象物が回転しにくくなる。
【００１２】
前記ロボットハンドにおいて、前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、前記対象物が平滑面を有する場合でも前記対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていてもよい。
【００１３】
このロボットハンドによれば、対象物を常に安定して把持することができる。
【００１４】
前記ロボットハンドにおいて、前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、平滑面となっていてもよい。
【００１５】
このロボットハンドによれば、対象物を安定して把持することができる。例えば、対象物の表面が平滑面の場合、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが面で接触するため、対象物をしっかりと把持できる。これに対して、回転部材の対象物と接触する部分が凹凸形状であると、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが点で接触することとなり、対象物の把持が不安定となる場合もある。
【００１６】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の前記支持部材には、前記回転部材の回転軸を回転可能に収容する収容部が形成されており、前記回転部材の回転軸と前記収容部との間には弾性部材が配置されており、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに、前記弾性部材が弾性変形することにより、前記回転部材と前記支持部材とが互いに接触してもよい。
【００１７】
このロボットハンドによれば、２つの指部で対象物を所定の把持力未満の把持力で把持したときには、弾性部材が十分に変形せず、回転部材と支持部材とが互いに離間して回転部材が回転可能となり、その一方で対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときには、弾性部材が弾性変形し、回転部材と支持部材とが互いに接触して回転部材の回転動作が抑制される。つまり、弾性部材が所定量だけ弾性変形するか否かによって回転部材の回転動作が抑制される。よって、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００１８】
前記ロボットハンドにおいて、前記回転部材の回転軸は弾性を有し、前記２つの指部の前記支持部材には、前記回転部材の回転軸を回転可能に収容する収容部が形成されており、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに、前記回転軸が弾性変形することにより、前記回転部材と前記支持部材とが互いに接触してもよい。
【００１９】
このロボットハンドによれば、２つの指部で対象物を所定の把持力未満の把持力で把持したときには、回転部材の回転軸が十分に変形せず、回転部材と支持部材とが互いに離間して回転部材が回転可能となり、その一方で対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときには、回転部材の回転軸が弾性変形し、回転部材と支持部材とが互いに接触して回転部材の回転動作が抑制される。つまり、回転部材の回転軸が所定量だけ弾性変形するか否かによって回転部材の回転動作が抑制される。よって、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００２０】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記回転部材が前記支持部材と接触する面と、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記支持部材が前記回転部材と接触する面とのいずれか一方の面には凹部が形成され他方の面には前記凹部と噛み合う凸部が形成されていてもよい。
【００２１】
このロボットハンドによれば、対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときに凹部と凸部とが噛み合うことによって回転部材の回転動作が抑制される。よって、簡素な構成で対象物の姿勢変更を行うことができる。
【００２２】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記回転部材が前記支持部材と接触する面と、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記支持部材が前記回転部材と接触する面との少なくとも一方の面は、前記回転部材と前記支持部材とが接触したときに前記回転部材の回転動作を抑制する摩擦係数を有していてもよい。
【００２３】
このロボットハンドによれば、対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときに回転部材と支持部材とが接触する面における摩擦力によって回転部材の回転動作が抑制される。よって、簡素な構成で対象物の姿勢変更を行うことができる。
【００２４】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物との接触を検出する第１センサーが設けられており、前記２つの指部の前記回転部材と前記支持部材との間には、前記回転部材と前記支持部材との接触を検出する第２センサーが設けられていてもよい。
【００２５】
このロボットハンドによれば、第１センサーによって２つの指部の回転部材と対象物との接触判定を行うとともに、第２センサーによって回転部材と支持部材との接触判定を行うことができる。つまり、第１センサーの接触判定が「接触なし」の場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していないことが分かり、一方「接触あり」の場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していることが分かる。また、第２センサーの接触判定が「接触なし」の場合は２つの指部の回転部材が回転可能であることが分かり、一方「接触あり」の場合は２つの指部の回転部材の回転が停止している（回転部材が支持部材に固定されている）ことが分かる。よって、対象物の把持状態及び回転部材の回転動作の状態を確認することが容易となる。
【００２６】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部のうち一方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分と他方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分との相対位置を検出する第３センサーと、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに前記２つの指部のうち一方の指部の前記支持部材が前記回転部材と接触する面と、前記２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で前記対象物を把持したときに他方の指部の前記支持部材が前記回転部材と接触する面との相対位置を検出する第４センサーと、を備えていてもよい。
【００２７】
このロボットハンドによれば、第３センサーによって２つの指部の回転部材どうしの間隔を検出するとともに、第４センサーによって２つの指部の支持部材における回転部材との接触面どうしの間隔を検出することができる。例えば、対象物の大きさが正確に認識できている場合に有効である。つまり、第３センサーの検出結果が「対象物の幅（２つの指部で対象物を挟み込む方向における対象物の長さ）よりも大きい」場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していないことが分かり、一方「対象物の幅と等しい」場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していることが分かる。また、第４センサーの検出結果が「対象物の幅と２つの指部の回転部材の厚み（２つの指部で対象物を挟み込む方向における回転部材の長さ）とを足し合わせた値よりも大きい」場合は２つの指部の回転部材が回転可能であることが分かり、一方「対象物の幅と２つの指部の回転部材の厚みとを足し合わせた値と等しい」場合は２つの指部の回転部材の回転が停止している（回転部材が支持部材に固定されている）ことが分かる。よって、対象物の把持状態及び回転部材の回転動作の状態を確認することが容易となる。
【００２８】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物を把持する力を検出する第５センサーが設けられていてもよい。
【００２９】
このロボットハンドによれば、第５センサーによって２つの指部が対象物を把持するときの把持力を検出することができる。例えば、第５センサーの検出結果によって２つの指部の回転部材が対象物をしっかりと把持しているか否かが分かる。よって、対象物を確実に把持することができる。
【００３０】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部が同期して前記対象物に近づくまたは遠ざかるように、前記２つの指部を開閉動作させる駆動部を備えていてもよい。
【００３１】
このロボットハンドによれば、２つの指部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、簡素な構成で２つの指部の開閉動作を実現することができる。
【００３２】
本発明に係るロボット装置は、上記のロボットハンドを備えたことを特徴とする。
【００３３】
このロボット装置によれば、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を制御することが可能なロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの全体構成を示す斜視図である。
【図２】同、ロボットハンドの全体構成を示す正面図である。
【図３】同、ロボットハンドの全体構成を示す断面図である。
【図４】同、回転部材と支持部材とが互いに接する面を示す図である。
【図５】同、ロボットハンドが対象物を把持した状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るロボット装置の全体構成を示す図である。
【図７】同、ロボット装置の動作時の状態を示す図である。
【図８】ロボットハンドの第１変形例を示す図である。
【図９】ロボットハンドの第２変形例を示す図である。
【図１０】ロボットハンドの第３変形例を示す図である。
【図１１】同、ロボットハンドの動作時の状態を示す図である。
【図１２】ロボットハンドの第４変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００３６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドＲＨの全体構成を示す斜視図である。図２は、ロボットハンドＲＨの全体構成を示す正面図である。図３は、ロボットハンドＲＨの全体構成を示す断面図である。
図１に示すように、ロボットハンドＲＨは、２つの指部１０１，１０２と、第１センサー１４１と、第２センサー１４２と、２つの指部１０１，１０２を開閉動作させる駆動部１０３と、を備えている。
【００３７】
このロボットハンドＲＨは、例えば工具や部品など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。なお、ロボットハンドＲＨとしては、産業ロボットに限られず、他の用途（宇宙関連、遊具など）に用いても構わない。
【００３８】
指部１０１，１０２は、対象物を把持する部分である。各指部１０１，１０２には、対象物を把持する部分に回転部材１１０が設けられている。ロボットハンドＲＨは、２つの指部１０１，１０２で対象物を把持した状態で、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転することにより、対象物の姿勢が変更可能となっている。
【００３９】
各指部１０１，１０２は、回転部材１１０と、回転部材１１０を回転可能に支持する支持部材１２０と、を備えている。２つの指部１０１，１０２によって所定の把持力以上の把持力で対象物を把持したときに、回転部材１１０と支持部材１２０とが互いに接触し、回転部材１１０の回転動作が抑制される。
【００４０】
図２に示すように、回転部材１１０は、対象物に接触する接触部材１１１と、回転軸１１２と、を備えている。２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸１１２は、互いに一致している。つまり、一方の指部１０１の回転部材１１０の回転軸１１２と他方の指部１０２の回転部材１１０の回転軸１１２とは、２つの指部１０１，１０２が開閉する方向から視て互いに重なる位置に配置されている。
【００４１】
回転部材１１０の接触部材１１１の対象物と接触する部分（以下、接触面１１１ｆ１と称することがある）は、平滑面となっている。接触部材１１１は例えば円盤状に形成された剛性部材である。例えば、接触部材１１１の接触面１１１ｆ１とは反対側の面の中央部に回転軸１１２の一端が固定された構成となっている。これにより、回転部材１１０が回転軸１１２を中心に、接触部材１１１と回転軸１１２とが一体で、回転可能になっている。
【００４２】
なお、接触部材１１１の接触面１１１ｆ１とは反対側の面のうち回転軸１１２が設けられていない部分は、２つの指部１０１，１０２によって所定の把持力以上の把持力で対象物を把持したときに、接触部材１１１が支持部材１２０と接触する部分（以下、接触面１１１ｆ２と称することがある）である。また、そのときに、支持部材１２０が接触部材１１１と接触する部分を接触面１２０ｆと称することがある。
【００４３】
図３に示すように、各指部１０１，１０２の支持部材１２０には、回転部材１１０の回転軸１１２を回転可能に収容する収容部１２１が形成されている。収容部１２１の側壁部には、回転軸１１２を回転可能に支持する転がり軸受け１３１（ボールベアリングなど）が設けられている。これにより、回転軸１１２は円滑に回転するようになっている。
【００４４】
回転部材１１０の回転軸１１２と収容部１２１との間には弾性部材１３２（バネなど）が配置されている。２つの指部１０１，１０２によって所定の把持力以上の把持力で対象物を把持したときに、弾性部材１３２が弾性変形（圧縮変形）することにより、回転部材１１０の接触部材１１１（接触面１１１ｆ２）と支持部材１２０（接触面１２０ｆ）とが互いに接触するようになっている。
【００４５】
第１センサー１４１は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の接触部材１１１が対象物と接触する部分（接触面１１１ｆ１）に設けられている。第１センサー１４１は、対象物との接触を検出するセンサーである。
【００４６】
第２センサー１４２は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の接触部材１１１と支持部材１２０との間に設けられている。本実施形態では、第２センサー１４２は、支持部材１２０が接触部材１１１と接触する部分（接触面１２０ｆ）に設けられている。第２センサー１４２は、回転部材１１０の接触部材１１１と支持部材１２０との接触を検出するセンサーである。
【００４７】
駆動部１０３は、２つの指部１０１，１０２の一端部に取り付けられている。駆動部１０３は、２つの指部１０１，１０２が同期して対象物Ｗに近づくまたは遠ざかるように移動するように、２つの指部１０１，１０２を開閉動作させる。
【００４８】
図４は、回転部材１１０の接触部材１１１と支持部材１２０とが互いに接する面を示す図である。なお、図４（ａ）は接触部材１１１が支持部材１２０と接触する部分（接触面１１１ｆ２）を示した図であり、図４（ｂ）は支持部材１２０が接触部材１１１と接触する部分（接触面１２０ｆ）を示した図である。
【００４９】
図４（ａ）に示すように、接触部材１１１の接触面１１１ｆ２には複数（３つ）の凹部１１１ｈが形成されている。各凹部１１１ｈは、平面視円弧状に形成されており、回転軸１１２を中心とした回転対称に配置されている。
【００５０】
図４（ｂ）に示すように、支持部材１２０の接触面１２０ｆには複数（３つ）の凸部１２２が形成されている。各凸部１２２は、各凹部１１１ｈと噛み合う大きさとなっている。各凸部１２２は、平面視矩形状に形成されており、収容部１２１を中心とした回転対象に配置されている。
【００５１】
図５は、ロボットハンドＲＨが対象物Ｗを把持した状態を示す図である。
図５に示すように、２つの指部１０１，１０２によって所定の把持力以上の把持力で対象物Ｗを把持すると、弾性部材１３２が弾性変形（圧縮変形）して回転部材１１０の回転軸１１２が収容部１２１に収容される。回転軸１１２全体が収容部１２１に収容されると、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の接触部材１１１と支持部材１２０とが互いに接触する。対象物Ｗの表面は平滑面となっており、回転部材１１０の対象物Ｗと接触する部分（接触面１１１ｆ１）と対象物Ｗとが面で接触する。このとき、回転部材１１０の接触部材１１１の接触面１１１ｆ２に形成された凹部１１１ｈと支持部材１２０の接触面１２０ｆに形成された凸部１２２とは互いに噛み合う。凹部１１１ｈと凸部１２２とが噛み合うことにより、回転部材１１０の回転動作が抑制される。
【００５２】
本実施形態のロボットハンドＲＨによれば、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転することにより、対象物の姿勢を変更することができる。例えば、対象物が作業面に水平（横）に置かれた棒状部材の場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物の一端を把持して持上げると、対象物の他端は自重により把持点を基準に回転して垂れ下がり、この動作の過程で対象物の姿勢が横から縦に変更されることとなる。つまり、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を変更させることができる。また、対象物を２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で把持する構成を採用しており、２つの指部に複数の突起を有する弾性部材を設け弾性部材の中心の１つの突起の先端で対象物を回転可能に把持する構成を必要としないので、対象物を安定して把持することができる。よって、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を変更することが可能なロボットハンドＲＨを提供することができる。
【００５３】
この構成によれば、２つの指部１０１，１０２で対象物を所定の把持力未満の把持力で把持したときには回転部材１１０と支持部材１２０とが互いに離間して回転部材１１０が回転可能となり、その一方で対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときには回転部材１１０と支持部材１２０とが互いに接触して回転部材１１０の回転動作が抑制される。つまり、回転部材１１０と支持部材１２０とが互いに接触しているか否かによって回転部材１１０の回転動作が抑制される。よって、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００５４】
この構成によれば、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸１１２が互いに一致しているので、対象物の姿勢変更を安定して行うことができる。これに対して、２つの指部の回転部材の回転軸が互いに異なっていると、回転部材が回転しても対象物が回転しにくくなる。
【００５５】
この構成によれば、回転部材１１０の対象物と接触する部分が平滑面となっているので、対象物を安定して把持することができる。例えば、対象物の表面が平滑面の場合、回転部材１１０の対象物と接触する部分と対象物とが面で接触するため、対象物をしっかりと把持できる。これに対して、回転部材の対象物と接触する部分が凹凸形状であると、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが点で接触することとなり、対象物の把持が不安定となる場合がある。
【００５６】
ただし、回転部材１１０の対象物と接触する部分が凹凸形状であっても、やわらかく変形しやすく摩擦が大きい素材の場合には、より安定性が増す場合もある。いずれにせよ、回転部材１１０の対象物と接触する部分は、対象物が平滑面を有する場合でも対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていることが好ましい。
【００５７】
この構成によれば、２つの指部１０１，１０２で対象物を所定の把持力未満の把持力で把持したときには、弾性部材１３２が十分に変形せず、回転部材１１０と支持部材１２０とが互いに離間して回転部材１１０が回転可能となり、その一方で対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときには、弾性部材１３２が弾性変形し、回転部材１１０と支持部材１２０とが互いに接触して回転部材１１０の回転動作が抑制される。つまり、弾性部材１３２が所定量だけ弾性変形するか否かによって回転部材１１０の回転動作が抑制される。よって、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００５８】
この構成によれば、対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときに凹部１１１ｈと凸部１２２とが噛み合うことによって回転部材１１０の回転動作が抑制される。よって、簡素な構成で対象物の姿勢変更を行うことができる。
【００５９】
この構成によれば、第１センサー１４１によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０と対象物との接触判定を行うとともに、第２センサー１４２によって回転部材１１０と支持部材１２０との接触判定を行うことができる。つまり、第１センサー１４１の接触判定が「接触なし」の場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していないことが分かり、一方「接触あり」の場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していることが分かる。また、第２センサー１４２の接触判定が「接触なし」の場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転可能であることが分かり、一方「接触あり」の場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転が停止している（回転部材１１０が支持部材１２０に固定されている）ことが分かる。よって、対象物の把持状態及び回転部材１１０の回転動作の状態を確認することが容易となる。
【００６０】
この構成によれば、２つの指部１０１，１０２を同期して開閉動作させる駆動部１０３を備えているので、２つの指部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、簡素な構成で２つの指部１０１，１０２の開閉動作を実現することができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、各指部１０１，１０２が、回転部材１１０と、回転部材１１０を回転可能に支持する支持部材１２０と、を備えている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、指部１０１，１０２のいずれか一方のみが、回転部材１１０と、回転部材１１０を回転可能に支持する支持部材１２０と、を備えていてもよい。つまり、２つの指部１０１，１０２によって所定の把持力以上の把持力で対象物を把持したときに、一方の指部の回転部材１１０のみの回転が止まる構成であっても対象物を回転させずに把持できる効果がある。すなわち、指部１０１，１０２の少なくとも一方が、回転部材１１０と、回転部材１１０を回転可能に支持する支持部材１２０と、を備えていればよい。
【００６２】
また、本実施形態では、接触部材１１１の接触面１１１ｆ２に凹部１１１ｈが形成され、支持部材１２０の接触面１２０ｆに凸部１２２が形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、接触部材１１１の接触面１１１ｆ２に凸部が形成され、支持部材１２０の接触面１２０ｆに凹部が形成された構成であってもよい。すなわち、２つの指部１０１，１０２によって所定の把持力以上の把持力で対象物を把持したときに接触部材１１１の接触面１１１ｆ２、そのときに支持部材１２０の接触面１２０ｆのいずれか一方の面には凹部が形成されるとともに他方の面には凹部と噛み合う凸部が形成されていればよい。
【００６３】
また、本実施形態では、第２センサー１４２が、支持部材１２０が接触部材１１１と接触する部分（接触面１２０ｆ）に設けられているが、これに限らない。例えば、第２センサー１４２が、接触部材１１１が支持部材１２０と接触する部分（接触面１１１ｆ２）に設けられていてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、接触部材１１１の接触面１１１ｆ２には３つの凹部１１１ｈが形成されているが、これに限らない。例えば、接触部材１１１の接触面１１１ｆ２には１または２、４以上の凹部が形成されていてもよい。すなわち、接触部材１１１の接触面１１１ｆ２に形成される凹部の配置数は必要に応じて適宜変更可能である。なお、支持部材１２０の接触面１２０ｆには３つの凸部１２２が形成されているが、これに限らず、支持部材１２０の接触面１２０ｆに形成される凸部の配置数も、凹部の配置数と同様に必要に応じて適宜変更可能である。
【００６５】
（第２実施形態）
図６は、本実施形態に係るロボット装置ＲＡの構成を示す斜視図である。  
図６に示すように、ロボット装置ＲＡは、例えば産業用ロボットアームとして用いられる。ロボット装置ＲＡは、取付部ＡＴＣ、第一関節１０、第二関節２０、第三関節３０、第四関節４０、第五関節５０及び第六関節６０を有している。
【００６６】
取付部ＡＴＣは、例えば床部や壁部、天井部などに取り付けられる部分である。第一関節１０〜第六関節６０は、例えば取付部ＡＴＣから順に直列に接続されている。第一関節１０〜第六関節６０は、例えば隣接する関節との間で回転軸を介して接続されており、互いにその回転軸を中心に回転可能に設けられている。第一関節１０〜第六関節６０のそれぞれが回転可能に設けられているため、それぞれの関節を適宜回転させることで、ロボットアームＲＡ全体としての複合的な動作が可能になっている。
【００６７】
第六関節６０は、ロボット装置ＲＡの先端部分である。この第六関節６０の先端部に、上記実施形態に記載のロボットハンドＲＨが取り付けられている。
【００６８】
本実施形態のロボット装置ＲＡによれば、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を制御することが可能なロボット装置ＲＡを提供することができる。
【００６９】
図７は、ロボット装置ＲＡの動作時の状態を示す図である。図７（ａ）は対象物Ｗの姿勢が変更される前を示す図であり、図７（ｂ）は対象物Ｗの姿勢が変更された後を示す図である。なお、図７においては、便宜上、ロボット装置ＲＡを構成するロボットハンドＲＨ及び第六関節６０のみを図示し、その他の図示を省略している。
【００７０】
図７（ａ）に示すように、例えば、対象物Ｗが棒状部材であり、対象物Ｗが作業面（図示略）に横に置かれているとする。先ず、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗの一端部（対象物Ｗの重心とは異なる部分）を把持する。
【００７１】
次に、図７（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗを持上げる（ロボット装置ＲＡの第六関節を上方に移動させる）。すると、対象物の他端は自重により一端部を基準に回転して垂れ下がる。つまり、この動作の過程で対象物Ｗの姿勢が横から縦に変更されることとなる。この動作の過程でロボット装置ＲＡの第六関節６０は上方に移動するものの、その姿勢はほとんど変化していない。よって、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物Ｗの姿勢を変更できることが分かる。
【００７２】
（変形例１）
図８は、本発明に係るロボットハンドの第１変形例を示す図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ１は、回転部材１１０Ａの回転軸１１２Ａが弾性を有する点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。つまり、第１実施形態のロボットハンドＲＨは回転部材１１０の回転軸１１２と収容部１２１との間に弾性部材１３２が配置されていたのに対し、本変形例では弾性部材１３２が配置されておらず、回転軸１１２Ａ自体が弾性部材として機能する構成となっている。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００７３】
図８に示すように、２つの指部１０１Ａ，１０２Ａの回転部材１１０Ａは接触部材１１１と、回転軸１１２Ａと、を備えている。回転軸１１２Ａは例えばゴムなどの弾性部材により形成されている。２つの指部１０１Ａ，１０２Ａの支持部材１２０には、回転部材１１０Ａの回転軸１１２Ａを回転可能に支持する収容部１２１が形成されている。２つの指部１０１Ａ，１０２Ａによって所定の把持力以上の把持力で対象物を把持したときに、回転軸１１２Ａが弾性変形することにより、回転部材１１０Ａの接触部材１１１と支持部材１２０とが互いに接触する。
【００７４】
本変形例のロボットハンドＲＨ１によれば、２つの指部１０１Ａ，１０２Ａで対象物を所定の把持力未満の把持力で把持したときには、回転部材１１０Ａの回転軸１１２Ａが十分に変形せず、回転部材１１０Ａと支持部材１２０とが互いに離間して回転部材１１０Ａが回転可能となり、その一方で対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときには、回転部材１１０Ａの回転軸１１２Ａが弾性変形し、回転部材１１０Ａと支持部材１２０とが互いに接触して回転部材１１０Ａの回転動作が抑制される。つまり、回転部材１１０Ａの回転軸１１２Ａが所定量だけ弾性変形するか否かによって回転部材１１０Ａの回転動作が抑制される。よって、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００７５】
（変形例２）
図９は、本発明に係るロボットハンドの第２変形例を示す図である。なお、図９においては、便宜上、ロボットハンドＲＨの構成のうち、２つの指部の回転部材１１０Ｂと支持部材１２０Ｂとが互いに接触する部分のみを示している。なお、図９（ａ）は、図４（ａ）に対応した、接触部材１１１Ｂが支持部材１２０Ｂと接触する部分（接触面１１１Ｂｆ２）であり、図９（ｂ）は、図４（ｂ）に対応した、支持部材１２０Ｂが接触部材１１１Ｂと接触する部分（接触面１２０Ｂｆ）である。
【００７６】
本変形例のロボットハンドＲＨ２は、２つの指部によって所定の把持力以上の把持力で対象物を把持したときに回転部材１１０Ｂの接触部材１１１Ｂが支持部材１２０Ｂと接触する面（接触面１１１Ｂｆ２）、そのときの支持部材１２０Ｂが回転部材１１０Ｂの接触部材１１１Ｂと接触する面（接触面１２０Ｂｆ）の双方の面が、回転部材１１０Ｂの接触部材１１１Ｂと支持部材１２０Ｂとが互いに接触したときに回転部材１１０Ｂの回転動作を抑制する摩擦係数を有する点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。つまり、第１実施形態のロボットハンドＲＨは接触部材１１１の接触面１１１ｆ２に凹部１１１ｈが形成され、支持部材１２０の接触面１２０ｆに凹部１１１ｈと噛み合う凸部１２２が形成されていたのに対し、本変形例では凹部１１１ｈ及び凸１２２が形成されていない。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００７７】
図９（ａ）に示すように、接触部材１１１Ｂの接触面１１１Ｂｆ２は、回転部材１１０Ｂの接触部材１１１Ｂと支持部材１２０Ｂとが互いに接触したときに回転部材１１０Ｂの回転動作を抑制する摩擦係数を有する面となっている。このような摩擦係数を有する面は、例えば、ゴムシートなどの摩擦係数の大きい素材を接触部材１１１Ｂの接触面１１１Ｂｆ２に配置したり、接触部材１１１Ｂの接触面１１１Ｂｆ２に複数の微細な凹凸を付したりすることにより実現することができる。
【００７８】
図９（ｂ）に示すように、支持部材１２０Ｂの接触面１２０Ｂｆも、回転部材１１０Ｂの接触部材１１１Ｂと支持部材１２０Ｂとが互いに接触したときに回転部材１１０Ｂの回転動作を抑制する摩擦係数を有する面となっている。このような摩擦係数を有する面は、接触部材１１１Ｂの接触面１１１Ｂｆ２と同様に、例えば、ゴムシートなどの摩擦係数の大きい素材を支持部材１２０Ｂの接触面１２０Ｂｆに配置したり、支持部材１２０Ｂの接触面１２０Ｂｆに複数の微細な凹凸を付したりすることにより実現することができる。
【００７９】
本変形例のロボットハンドＲＨ２によれば、対象物を所定の把持力以上の把持力で把持したときに回転部材１１０Ｂと支持部材１２０Ｂとが接触する面における摩擦力によって回転部材１１０Ｂの回転動作が抑制される。よって、簡素な構成で対象物の姿勢変更を行うことができる。
【００８０】
なお、本変形例では、接触面１１１Ｂｆ２及び接触面１２０Ｂｆの双方の面が、回転部材１１０Ｂの接触部材１１１Ｂと支持部材１２０Ｂとが互いに接触したときに回転部材１１０Ｂの回転動作を抑制する摩擦係数を有する面となっているが、これに限らない。例えば、接触面１１１Ｂｆ２のみが回転部材１１０Ｂの接触部材１１１Ｂと支持部材１２０Ｂとが互いに接触したときに回転部材１１０Ｂの回転動作を抑制する摩擦係数を有する面となっていてもよいし、接触面１２０Ｂｆのみが回転部材１１０Ｂの接触部材１１１Ｂと支持部材１２０Ｂとが互いに接触したときに回転部材１１０Ｂの回転動作を抑制する摩擦係数を有する面となっていてもよい。
【００８１】
（変形例３）
図１０は、本発明に係るロボットハンドの第３変形例を示す図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ３は、２つの指部１０１，１０２に設けられた第１センサー１４１、第２センサー１４２に替えて第３センサー１４３、第４センサー１４４が設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１０に示すように、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の接触部材１１１の対象物と接触する部分（接触面１１１ｆ１）に設けられている。第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０が対象物を把持する部分（接触面１１１ｆ１）と他方の指部１０２の回転部材１１０が対象物を把持する部分（接触面１１１ｆ１）との相対位置を検出するセンサーである。
【００８３】
第４センサー１４４は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の接触部材１１１と支持部材１２０との間に設けられている。本変形例では、第４センサー１４４は、支持部材１２０が接触部材１１１と接触する部分（接触面１２０ｆ）に設けられている。第４センサー１４４は、２つの指部１０１，１０２によって所定の把持力以上の把持力で対象物を把持したときに２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の支持部材１２０が回転部材１１０の接触部材１１１と接触する面（接触面１２０ｆ）と、そのときに他方の指部１０２の支持部材１２０が回転部材１１０の接触部材１１１と接触する面（接触面１２０ｆ）との相対位置を検出するセンサーである。
【００８４】
図１１は、ロボットハンドＲＨ３の動作時の状態を示す図である。図１１（ａ）は対象物Ｗが把持される前の状態を示す図、図１１（ｂ）は対象物Ｗが把持された状態を示す図、図１１（ｃ）は回転部材の回転が停止した状態を示す図である。
【００８５】
図１１（ａ）に示すように、２つの指部１０１，１０２に設けられた第３センサー１４３の検出結果により、一方の指部１０１の接触面１１１ｆ１と他方の指部１０２の接触面１１１ｆ１との間の間隔Ｌ１が対象物の幅ＷＬ（２つの指部１０１，１０２で対象物Ｗを挟み込む方向における対象物Ｗの長さ）よりも大きい場合を考える（Ｌ１＞ＷＬ）。この場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物Ｗを把持していないことが分かる。
【００８６】
図１１（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２に設けられた第３センサー１４３の検出結果により、一方の指部１０１の接触面１１１ｆ１と他方の指部１０２の接触面１１１ｆ１との間の間隔Ｌ１が対象物の幅ＷＬと等しい場合を考える（Ｌ１＝ＷＬ。この場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物Ｗを把持していることが分かる。
【００８７】
また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２に設けられた第４センサー１４４の検出結果により、一方の指部１０１の接触面１２０ｆと他方の指部１０２の接触面１２０ｆとの間の間隔Ｌ２が対象物の幅ＷＬと２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の厚み１１１ｔ（２つの指部１０１，１０２で対象物Ｗを挟み込む方向における回転部材１１０の接触部材１１１の長さ）とを足し合わせた値よりも大きい場合を考える（Ｌ２＞ＷＬ＋１１１ｔ×２）。この場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転可能であることが分かる。
【００８８】
図１１（ｃ）に示すように、２つの指部１０１，１０２に設けられた第４センサー１４４の検出結果により、一方の指部１０１の接触面１２０ｆと他方の指部１０２の接触面１２０ｆとの間の間隔Ｌ２が対象物の幅ＷＬと２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の厚み１１１ｔとを足し合わせた値と等しい場合を考える（Ｌ２＝ＷＬ＋１１１ｔ×２）。この場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転が停止している（回転部材１１０が支持部材１２０に固定されている）ことが分かる。
【００８９】
本変形例のロボットハンドＲＨ３によれば、第３センサー１４３によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０どうしの間隔を検出するとともに、第４センサー１４４によって２つの指部１０１，１０２の支持部材１２０における回転部材１１０との接触面どうしの間隔を検出することができる。例えば、対象物の大きさが正確に認識できている場合に有効である。つまり、第３センサーの検出結果が「対象物の幅（２つの指部で対象物を挟み込む方向における対象物の長さ）よりも大きい」場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していないことが分かり、一方「対象物の幅と等しい」場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していることが分かる。また、第４センサー１４４の検出結果が「対象物の幅と２つの指部の回転部材の厚み（２つの指部で対象物を挟み込む方向における回転部材の長さ）とを足し合わせた値よりも大きい」場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転可能であることが分かり、一方「対象物の幅と２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の厚みとを足し合わせた値と等しい」場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転が停止している（回転部材１１０が支持部材１２０に固定されている）ことが分かる。よって、対象物の把持状態及び回転部材１１０の回転動作の状態を確認することが容易となる。
【００９０】
（変形例４）
図１２は、本発明に係るロボットハンドの第４変形例を示す図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ４は、２つの指部１０１，１０２に設けられた第１センサー１４１に替えて第５センサー１４５が設けられている点、第２センサー１４２が設けられていない点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００９１】
図１２に示すように、第５センサー１４５は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０の接触部材１１１の対象物と接触する部分（接触面１１１ｆ１）に設けられている。第５センサー１４５は、対象物を把持する力を検出するセンサーである。第５センサー１４５としては、例えば、圧力センサーを用いたり、モーターのトルクの変化（モーターを流れる電流の変化）を検出するセンサーを用いたりすることができる。例えば、回転部材１１０が押し込まれる力（弾性部材１３２の弾性係数（ばね定数など））が予め分かっている場合に有効である。
【００９２】
本変形例のロボットハンドＲＨ４によれば、第５センサー１４５によって２つの指部１０１，１０２が対象物を把持するときの把持力を検出することができる。例えば、第５センサー１４５の検出結果によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物をしっかりと把持しているか否かが分かる。よって、対象物を確実に把持することができる。
【００９３】
なお、本変形例では、第５センサー１４５は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０の接触部材１１１の対象物と接触する部分（接触面１１１ｆ１）に設けられているが、これに限らない。例えば、第５センサー１４５は、２つの指部１０１，１０２のうち他方の指部１０２の回転部材１１０の接触部材１１１の対象物と接触する部分（接触面１１１ｆ１）に設けられていてもよい。すなわち、第５センサー１４５は、２つの指部１０１，１０２のうち少なくとも一方の指部の回転部材１１０の接触部材１１１の対象物と接触する部分（接触面１１１ｆ１）に設けられていればよい。
【００９４】
また、本変形例では、第５センサー１４５のみが設けられているが、これに限らない。例えば、第５センサー１４５に加えて、さらに第１センサー１４１及び第２センサー１４２が設けられていてもよいし、第３センサー１４３及び第４センサー１４４が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１０１，１０２，１０１Ａ，１０２Ａ…指部、１０３…駆動部、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ…回転部材、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ…接触部材、１１１ｆ１…接触面（回転部材の対象物と接触する部分）、１１１ｈ…凹部、１１２，１１２Ａ…回転軸、１２０，１２０Ｂ…支持部材、１２１…収容部、１２２…凸部、１３２…弾性部材、１４１…第１センサー、１４２…第２センサー、１４３…第３センサー、１４４…第４センサー、１４５…第５センサー、Ｗ…対象物、ＲＡ…ロボット装置、ＲＨ，ＲＨ１，ＲＨ２，ＲＨ３，ＲＨ４…ロボットハンド
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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