(57)【要約】【課題】ロボットハンドの指先部の指腹面に作用する外力を多軸力センサによって精度よく検出する。【解決手段】ロボットハンドの指先部１０は、柱状の力伝達体５３に作用する力又はモーメントを検出する多軸力センサ５と、表面が力伝達体５３の中心軸（ｚ軸）と略垂直となる向きに配置され、力伝達体５３を指向していない側の表面を指腹面とする膜部材１と、表面がｚ軸と略垂直かつ膜部材１の表面と略平行となる向きで、膜部材１と力伝達体５３との間に位置し、ｚ軸に平行な方向にのみ変位可能に配置された板状のｚ軸力伝達板３とを備え、ｚ軸に平行な外力が指腹面に作用する場合に、膜部材１に押されるｚ軸力伝達板３によって力伝達体５３が押圧されるよう構成されている。【選択図】図５
2008126331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の力伝達体に作用する力又はモーメントを検出する多軸力センサと、
表面が前記力伝達体の中心軸と略垂直となる向きに配置され、前記力伝達体を指向していない側の表面を指腹面とする膜部材と、
表面が前記中心軸と略垂直かつ前記膜部材の表面と略平行となる向きで前記膜部材と前記力伝達体との間に位置し、前記中心軸に平行な方向にのみ変位可能に配置されている板状部材とを備え、
前記中心軸に平行な外力が前記指腹面に作用する場合に、前記膜部材に押される前記板状部材によって前記力伝達体が押圧されるよう構成されたロボットハンドの指構造。
【請求項２】
中空筒状の壁部と、一端が前記壁部から延出し他端が前記力伝達体に連結される少なくとも１つのビームとを有し、前記壁部が形成する中空筒の片端が前記膜部材によって閉じられるように前記膜部材と前記壁部とが固定されている固定部材をさらに備え、
前記板状部材は、前記壁部が形成する中空筒内に位置し、前記固定部材と干渉することなく前記中心軸方向に沿って変位可能に配置されている請求項１に記載のロボットハンドの指構造。
【請求項３】
前記壁部と前記力伝達体の間が少なくとも２つのビームにより連結され、前記２つのビームのなす角度が略直角である請求項２に記載のロボットハンドの指構造。
【請求項４】
柱状の力伝達体に作用する力又はモーメントを検出する多軸力センサと、
表面が前記力伝達体の中心軸と略垂直となる向きで前記力伝達体に対向し、前記中心軸に平行な方向にのみ変位可能に配置されている板状部材とを備え、
前記中心軸に平行な外力が前記板状部材に作用する場合に、前記板状部材によって前記力伝達体が押圧されるよう構成された力覚センサ装置。
【請求項５】
表面が前記中心軸と略垂直となる向きで、前記力伝達体との間に前記板状部材が位置するように配置されている膜部材と、
中空筒状の壁部と、一端が前記壁部から延出し他端が前記力伝達体に連結される少なくとも１つのビームとを有し、前記壁部が形成する中空筒の片端が前記膜部材によって閉じられるように前記膜部材の縁辺と前記壁部とが固定されている固定部材をさらに備え、
前記板状部材は、前記壁部が形成する中空筒内に位置し、前記固定部材と干渉することなく前記中心軸方向に沿って変位可能に配置されている請求項４に記載の力覚センサ装置。
【請求項６】
前記壁部と前記力伝達体の間が少なくとも２つのビームにより連結され、前記２つのビームのなす角度が略直角である請求項５に記載の力覚センサ装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の力覚センサ装置を備え、前記膜部材を指腹面として露出させたことを特徴とするロボットハンドの指構造。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の力覚センサ装置を備え、前記膜部材を指腹面又は掌面の少なくとも一部として露出させた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腹面に作用する外力の検出に適したロボットハンドの指構造及び力覚センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロボットハンドによって物体の把持を行う際にロボットハンドの把持力を適正に調整するためには、ロボットハンドに作用する外力を検出する必要がある。したがって、ロボットハンドの指先部に多軸力センサを内蔵させることが行われている。例えば特許文献１には、３軸力センサを内蔵するロボットハンドの指先構造が開示されている。
【０００３】
ここで、多軸力センサとは、少なくとも互いに直交する２軸方向以上の力又はモーメントを検出可能なセンサである。多軸力センサの代表的な構造は、可撓性のダイヤフラムの上に柱状の力伝達体が設けられた構造である。このような多軸力センサは、力伝達体に作用する力によって生じるダイヤフラムの変形を力の計測に利用している（例えば特許文献２乃至４を参照）。
【０００４】
一例として特許文献２に開示された多軸力センサの構造を図６に示す。図６に示す多軸力センサ７０は、可撓性のダイヤフラム７１の上に柱状の力伝達体７２が設けられ、ダイヤフラム７１の力伝達体７２が設けられた面と反対の面にセンサ基板７３が固定された構造である。センサ基板７３には、ピエゾ抵抗素子７４が形成されている。このような構造によって、力伝達体７２に作用する力によってダイヤフラム７１が変形し、このダイヤフラム７１の変形によってセンサ基板７３に力が働き、このセンサ基板７３に働く力によってピエゾ抵抗素子７４の抵抗変化が引き起こされる。このため、ピエゾ抵抗素子７４の抵抗変化を検知することにより、力伝達体７２に作用する力を計測することができる。なお、本明細書では、図３に示すように、柱状の力伝達体７２の中心軸に沿った方向をｚ軸方向とし、このｚ軸と直交する他の２つの軸をｘ軸及びｙ軸と定義する。また、本明細書において言及される他の多軸力センサに対しても特に断らない限り、この座標軸の定義を適用するものとする。
【０００５】
多軸力センサ代表的なものは、６軸力センサ及び３軸力センサである。６軸力センサは、互いに直交する３軸方向の力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと、これら３軸の軸回りのモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚの合計６成分を独立に検出可能なセンサである。一方、３軸力センサは、１軸方向の力Ｆｚと、力検出軸と直交する２軸方向のモーメントＭｘ及びＭｙの合計３成分を検出するセンサ、又は、互いに直交する３軸方向の力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの３成分を検出するセンサである。
【特許文献１】特開２００５−８８０９６号公報
【特許文献２】特許第２７４６２９８号公報
【特許文献３】特開２００１−３１１６７１号公報
【特許文献４】特開２００１−１０８５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のロボットハンドの指先部は、特許文献１の図４に示されるように、多軸力センサが有する柱状の力伝達体の中心軸つまりｚ軸が、指先部を支持する指第１関節から指先部の先端に向かう方向であって指先部の指腹側の面(以下、指腹面と呼ぶ)に垂直な方向（以下、指先長手方向と呼ぶ）に沿うように多軸力センサが配置される構造を採用している。したがって、このような構造を有する指先部では、指腹面に垂直に加わる外力が、ｘ軸方向又はｙ軸方向の力又はモーメントとして多軸力センサに検出されることになる。この指腹面に垂直に作用する外力は、指腹面に接する物体による押圧力の主要な成分であるから、ロボットハンドによって物体把持を行う場合などには特に、この外力を正確に検出することが求められる。
【０００７】
例えば、指先部に設けられるセンサが、柱状の力伝達体に作用するｚ軸方向の力と、ｘ軸周り及びｙ軸周りのモーメントとを検出する３軸力センサである場合は、指腹面に垂直な方向の外力は、ｘ軸周り又はｙ軸周りのモーメント成分として検出される。つまり、指腹面のどの位置に外力が作用するかによって、３軸力センサで検出されるモーメントの大きさが変化するため、指腹面に作用する外力を正確に検知することが困難である。
【０００８】
また例えば、指先部に設けられるセンサが６軸力センサである場合でも、力伝達体の中心軸が指先長手方向に沿って配置されている限り、指腹面のどの位置に外力が作用するかによって、６軸力センサで検出される力及びモーメントの大きさが変化し、指腹面に垂直に作用する外力を正確に検知することが困難である。
【０００９】
また、単に多軸力センサのｚ軸が指腹面に垂直な方向に沿うように、多軸力センサを指先部に配置した場合、指腹面に垂直に加わる外力を正確に検知できる範囲が指腹面の一部に限定されるという問題がある。具体的には、指腹面のうち、実質的に力伝達体の先端面と対向する領域に限定される。
【００１０】
本発明は上述した問題点を考慮してなされたものであり、ロボットハンドの指腹面に作用する外力を多軸力センサによって精度よく検出することが可能なロボットハンドの指構造、力覚センサ装置及び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】
【００１１】
本発明の第１の態様にかかるロボットハンドの指構造は、柱状の力伝達体に作用する力又はモーメントを検出する多軸力センサと、表面が前記力伝達体の中心軸と略垂直となる向きに配置され、前記力伝達体を指向していない側の表面を指腹面とする膜部材と、表面が前記中心軸と略垂直かつ前記膜部材の表面と略平行となる向きで前記膜部材と前記力伝達体との間に位置し、前記中心軸に平行な方向にのみ変位可能に配置されている板状部材とを備え、前記中心軸に平行な外力が前記指腹面に作用する場合に、前記膜部材に押される前記板状部材によって前記力伝達体が押圧されるよう構成されたものである。なお、後述する発明の実施の形態においては、膜部材１が前記膜部材に相当し、ｚ軸力伝達板３が前記板状部材に相当する。
【００１２】
上記第１の態様にかかるロボットハンドの指構造は、力伝達体の中心軸であるｚ軸が指腹面に対して垂直となるように多軸力センサが配置された構造であるため、指腹面に垂直に作用する外力をｚ軸方向の力として計測できる。このため、指腹面に作用する外力を正確に計測することができる。さらに、力伝達体と膜部材の間に変位方向がｚ軸方向に制限された板状部材が配置された構造を有する。このため、指腹面のうち実質的に力伝達体の先端面と対向する領域以外に外力が作用する場合にも、多軸軸力センサによってこれを検出することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様にかかるロボットハンドの指構造が、中空筒状の壁部と、一端が前記壁部から延出し他端が前記力伝達体に連結される少なくとも１つのビームとを有し、前記壁部が形成する中空筒の片端が前記膜部材によって閉じられるように前記膜部材と前記壁部とが固定されている固定部材をさらに備えたものである。さらに、前記板状部材は、前記壁部が形成する中空筒内に位置し、前記固定部材と干渉することなく前記中心軸方向に沿って変位可能に配置されていることを特徴としている。なお、後述する発明の実施の形態においては、ｘｙ軸力伝達フレーム２が前記固定部材に相当する。
【００１４】
上記第２の態様によれば、指腹面に作用する力であって指腹面に平行な成分が、固定部材を介して多軸力センサに伝達される。このため、ロボットハンドに把持される物体と指腹面との摩擦力等を多軸軸力センサにより直接的に検出することができる。
【００１５】
本発明の第３の態様は、上記第１又は第２の態様にかかるロボットハンドの指構造において、前記壁部と前記力伝達体の間が少なくとも２つのビームにより連結され、前記２つのビームのなす角度が略直角であることを特徴とする。これにより、ビームのねじれや力伝達体のねじれに起因する指腹面に平行な力の向き及び大きさの計測誤差を抑制できる。
【００１６】
本発明の第４の態様にかかる力覚センサ装置は、柱状の力伝達体に作用する力又はモーメントを検出する多軸力センサと、表面が前記力伝達体の中心軸と略垂直となる向きで前記力伝達体に対向し、前記中心軸に平行な方向にのみ変位可能に配置されている板状部材とを備え、前記中心軸に平行な外力が前記第１の部材に作用する場合に、前記第１の部材によって前記力伝達体が押圧されるよう構成されたものである。
【００１７】
上記第４の態様にかかる力覚センサ装置は、力伝達体の中心軸であるｚ軸が膜部材に対して垂直となるように多軸力センサが配置された構造であるため、膜部材に垂直に作用する外力をｚ軸方向の力として計測できる。このため、膜部材の表面に作用する力を正確に計測することができる。さらに、力伝達体と膜部材の間に変位方向がｚ軸方向に制限された第１の部材が配置された構造を有する。このため、膜部材の表面のうち実質的に力伝達体の先端面と対向する領域以外に外力が作用する場合にも、多軸軸力センサによってこれを検出することができる。したがって、膜部材を指腹面又は掌面の少なくとも一部として露出させた状態で当該力覚センサ装置をロボットハンドに内蔵することにより、指腹面又は掌面に作用する外力を正確に計測することができる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、前記第４の態様にかかる力覚センサ装置が、表面が前記中心軸と略垂直となる向きで、前記力伝達体との間に前記板状部材が位置するように配置されている膜部材と、中空筒状の壁部と、一端が前記壁部から延出し他端が前記力伝達体に連結される少なくとも１つのビームとを有し、前記壁部が形成する中空筒の片端が前記膜部材によって閉じられるように前記膜部材の縁辺と前記壁部とが固定されている固定部材をさらに備えたものである。さらに、前記板状部材は、前記壁部が形成する中空筒内に位置し、前記固定部材と干渉することなく前記中心軸方向に沿って変位可能に配置されていることを特徴としている。
【００１９】
上記第５の態様によれば、膜部材に作用する力であって膜部材の表面に平行な成分が、固定部材を介して多軸力センサに伝達される。このため、膜部材の表面に平行に作用する力を多軸軸力センサにより直接的に検出することができる。
【００２０】
本発明の第６の態様は、前記第５の態様にかかる力覚センサ装置を備え、前記膜部材を指腹面又は掌面の少なくとも一部として露出させたことを特徴とするロボットハンドである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、ロボットハンドの指先部の指腹面に作用する外力を多軸力センサによって精度よく検出することが可能なロボットハンドの指構造、力覚センサ装置及びロボットハンドを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。
【００２３】
本実施の形態にかかる指先部１０は、複数の指リンクを有するロボットハンドにおいて、各指リンクの末端に配置されるリンク部材である。以下では、指先部１０の構造を図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施の形態にかかる指先部１０の外観を示す斜視図である。図２は、指先部１０を指腹面側からみた平面図である。なお、図２では、指先部１０の内部構造を明らかにするために、膜部材１及びｚ軸力伝達板３を除いて図示している。図３は、指先部１０の断面図であり、図２のＡＡ線での断面を示している。図４は、指先部１０の断面図であり、図２のＢＢ線での断面を示している。
【００２４】
図１、３及び４に示すように、指先部１０の指腹側の表面には、可撓性の膜部材１が設けられる。膜部材１の縁辺は、ｘｙ軸力伝達フレーム２に接着固定されている。指先部１０を有するロボットハンドによって物体把持などの動作が行うために、膜部材１の表面には高い静摩擦係数が求められる。このため、膜部材１には高摩擦係数の材料を用いるとよい。あるいは、膜部材１の指腹側の表面の静摩擦係数を高めるためにエンボス加工を施してもよい。
【００２５】
詳細については後述するが、膜部材１に作用する指腹面に垂直な方向の力Ｆｚは、指背側に向けて押圧された膜部材１と、ｚ軸力伝達板３とを介して３軸力センサ５に伝達される。このため、膜部材１は、可撓性の部材であるとよい。なお、膜部材１の撓み変形によらず、膜部材１が力Ｆｚによって弾性変形することでｚ軸力伝達板３に力が作用する構成としてもよい。この場合は、膜部材１の指腹面に外力が作用していない状態において、膜部材１とｚ軸力伝達板３が面接触する構成とすればよい。
【００２６】
一方、膜部材１に作用する外力の指腹面に平行な方向の力Ｆｘ及びＦｙは、力Ｆｘ及びＦｙによって膜部材１が引っ張られることにより、ｘｙ軸力伝達フレーム２を介して３軸力センサ５に伝達される。したがって、膜部材１の張力によるｘｙ軸力伝達フレーム２への力伝達を的確に行えるように、膜部材１の縦弾性係数は大きいほうがよい。
【００２７】
ｘｙ軸力伝達フレーム２は、指先部１の指腹面、つまり膜部材１に作用する平行な方向の力Ｆｘ及びＦｙを３軸力センサ５に伝達するための部材である。図２乃至４に示すように、ｘｙ軸力伝達フレーム２は、壁部２１、ｘ軸ビーム２２ａ及びｂ、並びにｙ軸ビーム２３ａ及びｂを有する。壁部２１は、ｘｙ軸力伝達フレーム２の外周に中空筒状に形成されている。壁部２１の指腹側の端部には膜部材１が接着固定される。
【００２８】
ｘ軸伝達ビーム２２ａ及びｂは、ｘ軸方向つまり指先長手方向に沿って設けられたビーム（梁）部材である。ｘ軸伝達ビーム２２ａ及びｂは、壁部２１から延出しており、３軸力センサ５が有する柱状の力伝達体５３に連結されている。また、ｙ軸伝達ビーム２３ａ及びｂは、ｙ軸方向に沿って設けられたビーム（梁）部材である。ｙ軸伝達ビーム２３ａ及びｂも、壁部２１から延出し、３軸力センサ５が有する柱状の力伝達体５３に連結されている。
【００２９】
ｚ軸力伝達板３は、指先部１の指腹面、つまり膜部材１に作用する指腹面に垂直な方向の力Ｆｚを３軸力センサ５に伝達するための部材である。なお、図２では、ｚ軸力伝達板３を点線によって示している。図２に示すように、ｚ軸力伝達板３は、ｘｙ軸力伝達フレーム２が有する壁部２１によって形成される中空円筒の内側に配置されている。また、図３及び４に示すように、ｚ軸力伝達板３は、ｚ軸方向で見ると、力伝達体５３、ｘ軸ビーム２２ａ及び２２ｂ、並びにｙ軸ビーム２３ａ及び２３ｂと膜部材１との間に位置する。また、ｚ軸力伝達板３は、ｚ軸に沿って変位可能に設けられている。具体的には、ｚ軸力伝達板３に設けられた４つの凹部３１のそれぞれにガイド支柱４が挿入されており、ｚ軸力伝達板３は４本のガイド支柱４に沿って摺動可能に構成されている。
【００３０】
４本のガイド支柱は、指先部フレーム６から延出し、ｚ軸に平行に設けられている。このような構成によって、ｚ軸力伝達板３の変位可能な方向がｚ軸方向に制限される。ｚ軸力伝達板３と力伝達体５３の間は、膜部材１に外力が作用していない状態で面接触していてもよく、隙間を設けて対向するように配置されてもよい。
【００３１】
３軸力センサ５は、力伝達体５３に作用するｚ軸方向の力と、ｘ軸方向及びｙ軸方向のモーメントとを検出するセンサである。図２乃至４に示すように、３軸力センサ５は、３軸力センサ５のｚ軸つまり力伝達体５３の中心軸が、指腹面に対して垂直となるように配置されている。
【００３２】
３軸力センサ５は、変位部材５１、センサ基板５４及びセンサ筐体５５を有する。図２及び３に示すように変位部材５１の中央部には、円形のダイヤフラム部５２が形成され、さらにダイヤフラム部５３の中心に円柱状の力伝達体５３が形成されている。センサ基板５４には、センサ基板５４の機械的な歪みを検出するための抵抗素子又は可変容量素子などの検出素子（不図示）が設けられている。つまり、本実施の形態に示す３軸力センサ５の検出原理は、力伝達体５３に作用する外力によってダイヤフラム部５２が変形し、このダイヤフラム部５２の変形によってセンサ基板５４に力が働き、このセンサ基板５４に働く力をセンサ基板５４が有する検出素子（不図示）によって検出するものである。センサ筐体５５には変位部材５２が固定され、センサ筐体５５の内部にセンサ基板５４が収容される。また、センサ筐体５５は、指先部フレーム６に固定されている。
【００３３】
指先部フレーム６は、指先部１０の指背側に配置され、４本のガイド支柱４及び３軸力センサ５を支持している。指先部フレーム６の基端側には指第１関節部７が形成されている。指先部１０は、指第１関節部７によってロボットハンドが有する指リンクに接続される。
【００３４】
次に、指先部１０の指腹面に作用する外力が３軸力センサ５にどのように伝達されるかについて図５を用いて説明する。図５（ａ）は、図２の線ＡＡによる断面図であり、指先部１０の指腹面に対して指腹面に垂直なｚ軸方向の力Ｆｚが作用したときの様子を示している。また、図５（ｂ）は、図２の線ＡＡによる断面図であり、指先部１０の指腹面に対して指腹面に平行なｘ軸方向の力Ｆｘが作用したときの様子を示している。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、力Ｆｚが作用すると膜部材１が撓み変形し、指背側の方向（−ｚ方向）に押し下げられた膜部材１がｚ軸力伝達板３に接することにより、膜部材１からｚ軸力伝達板３へ力Ｆｚが伝達される。すると、ガイド支柱４によって変位方向がｚ軸方向に制限されているｚ軸力伝達板３は、ｚ軸に沿って指背側に向けて押し下げられる。これにより、押し下げられたｚ軸力伝達板３によって力伝達体５３がｚ軸方向に押圧されるため、力Ｆｚが３軸力センサ５により検出される。
【００３６】
このように、本実施の形態にかかる指先部１０は、力伝達体５３の中心軸であるｚ軸が指腹面に対して垂直となるように３軸力センサ５が配置された構造であるため、指腹面に垂直に作用する外力をｚ軸方向の力として計測できる。このため、指腹面に作用する外力を正確に計測することができる。
【００３７】
なお、指腹面において力Ｆｚが作用する位置が、図５（ａ）に示す位置と異なる場合であっても、ｚ軸力伝達板３が押し下げられることによって力伝達体５３に力Ｆｚが伝達される。つまり、指先部１０は、力伝達体５３の中心軸であるｚ軸が指腹面に対して垂直となるように３軸力センサ５が配置されるだけでなく、力伝達体５３と膜部材１の間に変位方向がｚ軸方向に制限されたｚ軸力伝達板３が配置された構造を有する。このため、指先部１０の指腹面のうち実質的に力伝達体５３の先端面と対向する領域以外に力Ｆｚが作用する場合にも、３軸力センサ５によってこれを検出することができる。
【００３８】
一方、図５（ｂ）に示すようなｘ軸方向の力Ｆｘが指腹面にはたらく場合には、力Ｆｘによって膜部材１が図の下方に引っ張られ、膜部材１の張力によってｘｙ軸力伝達フレーム２が有する壁部２１の指先末端側が指腹側に引っ張られる。この壁部２１の動きによって、ｘｙ軸力伝達フレーム２とｘ軸ビーム２２ａ及びｂにより連結されている力伝達体５３が操作され、力Ｆｘは、ｙ軸周りのモーメントＭｙとして３軸力センサ５３に検出される。上述した力Ｆｘが作用する場合と同様に、指先部１０の指腹面に対して指腹面に平行なｙ軸方向の力Ｆｙが作用する場合は、力Ｆｙがｘ軸周りのモーメントＭｘとして３軸力センサ５３に検出される。つまり、指先部１０は、膜部材１とこれに接する物体との摩擦力等の指腹面と平行に作用する外力を、ｘｙ軸力伝達フレーム２を介して３軸力センサ５により直接的に検出することができる。
【００３９】
上述した発明の実施の形態では、指先部１０が力ＦｚとモーメントＭｘ及びＭｙを検出する３軸力センサ５を備える構成を示した。しかしながら、指先部１０は、３軸力センサ５に代えて、互いに直交する３軸方向の力Ｆｘ、Ｆｙ及びＦｚを検出する３軸力センサや６軸力センサを備えてもよい。
【００４０】
また、上述した発明の実施の形態における３軸力センサ５の内部構造は一例である。柱状の力伝達体を有し、この力伝達体に作用する力又はモーメントを検出する多軸力センサについては、既に多くの製品化が行われている。これらの製品が採用する様々な構造を指先部１０に内蔵される多軸力センサに適用できることはいうまでもない。
【００４１】
また、上述した指先部１０が有するｘｙ軸伝達フレーム２と力伝達体５３を連結する構造は一例である。つまり、ｘ軸伝達ビーム２２ａ及びｂ、ｙ軸伝達ビーム２３ａ及びｂによって、膜部材１に作用する指腹面に平行な力を３軸力センサ５が有する力伝達体５３に伝達する構造は一例である。ｘｙ軸伝達フレーム２と力伝達体５３は、ｚ軸力伝達板３と干渉することなく、指腹面に平行な力を力伝達体５３に伝達できるよう構成されていればよい。このため、ｘ軸伝達ビーム２２ａ及びｂ、ｙ軸伝達ビーム２３ａ及びｂの一部によって壁部２１と力伝達体５３の間が連結されてもよい。また、さらに多くのビームによって壁部２１と力伝達体５３の間が連結されてもよい。また、ｘ軸又はｙ軸に平行でないビームによって壁部２１と力伝達体５３の間が連結されてもよい。しかしながら、指腹面に平行な力の向き及び大きさを正確に計測するためには、少なくとも互いに直交する２本のビーム、例えばｘ軸ビーム２２ａ及びｙ軸ビーム２３ａによって壁部２１と力伝達体５３とを連結することが望ましい。これにより、ビームのねじれや力伝達体５３のねじれに起因する指腹面に平行な力の向き及び大きさの計測誤差を抑制できる。
【００４２】
また、上述した発明の実施の形態では、ロボットハンドが有する指リンクの末端に位置する指先部に本発明を適用する例を示した。しかしながら、上述した指先部１０の構造は、指リンクにおいて指先部より基端側に配置されるリンクや、ロボットハンドの掌部分など、外力の検出が要求されるその他の部位に適用してもよい。さらに、指先部１０の構造は、ロボットハンドに限らず、力覚を計測する力覚センサ装置として広く適用可能である。
【００４３】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明にかかるロボットハンドの指先部の外観斜視図である。
【図２】本発明にかかるロボットハンドの指先部の平面図である。
【図３】本発明にかかるロボットハンドの指先部の断面図である。
【図４】本発明にかかるロボットハンドの指先部の断面図である。
【図５】指先部にｚ軸方向及びｘ軸方向の力が作用したときの断面図である。
【図６】多軸力センサの構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  指先部
１  膜部材
２  ｘｙ軸力伝達フレーム
２１  壁部
２２  ｘ軸ビーム
２３  ｙ軸ビーム
３  ｚ軸力伝達板
３１  凹部
４  ガイド支柱
５  ３軸力センサ
５１  変位部材
５２  ダイヤフラム部
５３  力伝達体
５４  センサ基板
５５  センサ筐体
６  指先部フレーム
７  指第１関節部
【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】
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【図６】
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