(57)【要約】【課題】掴んだ把持対象物の保持状態を確実に維持することができるロボットハンドの提供を課題とする。【解決手段】各フィンガ部材３間に、これらフィンガ部材３同士を把持対象物Ｏに巻き付けた状態で連結する連結部４を備える構成を採用した。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のフィンガ部材を備え、これらフィンガ部材間に把持対象物を把持するロボットハンドにおいて、
前記各フィンガ部材間には、これらフィンガ部材同士を前記把持対象物に巻き付けた状態で連結する連結部が備えられている
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、
前記把持対象物に巻き付いた状態の前記各フィンガ部材に締め付け力を付与する締結機構が備えられている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項３】
請求項２に記載のロボットハンドにおいて、
前記締結機構は、付勢部材である
ことを特徴とするロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットハンドに関し、特に、把持対象物を把持した後のホールドを確実なものとすることができるロボットハンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地上、宇宙、さらには海底における作業において、ロボットハンドを備えた作業ロボットが広く用いられている。前記ロボットハンドとしては、複数の指部を屈曲可能に連結したフィンガ部材を一対備え、これらフィンガ部材間に把持対象物を挟み込んで把持する構成が一般的となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィンガ部材の各指部を屈曲させる機構としては、これら指部間の節それぞれにモータを設けて回動させたり、または、単一のモータの回転駆動力をワイヤーを介して各指部間に伝達することで回動させる構造がある。いずれの場合においても、把持対象物を保持した状態を保つには、把持力を維持するための動力を常に各フィンガ部材に供給し続ける必要がある。しかしながら、この動力が何らかの不具合によって損なわれてしまった場合には、フィンガ部材間から把持対象物が滑り抜けてしまう恐れがある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、掴んだ把持対象物の保持状態を確実に維持することができるロボットハンドの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載のロボットハンドは、複数本のフィンガ部材を備え、これらフィンガ部材間に把持対象物を把持するロボットハンドにおいて、前記各フィンガ部材間に、これらフィンガ部材同士を前記把持対象物に巻き付けた状態で連結する連結部が備えられていることを特徴とする。
上記請求項１に記載のロボットハンドによれば、各フィンガ部材間に把持対象物を挟み込んだ後、連結部によって各フィンガ部材同士を連結することで、各フィンガ部材への駆動力が損なわれた場合においても、各フィンガ部材同士が再び開いてしまうのを防ぐことができる。
【０００６】
請求項２に記載のロボットハンドは、請求項１に記載のロボットハンドにおいて、前記把持対象物に巻き付いた状態の前記各フィンガ部材に締め付け力を付与する締結機構が備えられていることを特徴とする。
上記請求項２に記載のロボットハンドによれば、例え滑りやすい把持対象物であっても、締結機構による締め付け力を増すことにより、しっかりと保持することができるようになる。
【０００７】
請求項３に記載のロボットハンドは、請求項２に記載のロボットハンドにおいて、前記締結機構が、付勢部材であることを特徴とする。
上記請求項３に記載のロボットハンドによれば、付勢部材の付勢力によって締め付け力が発生する。この時の付勢部材は、電力などの動力供給を不要としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のロボットハンドの各実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。
まず、図１から図３を参照しながら、本発明の第１実施形態について以下に説明する。
【０００９】
図１及び図２に示すように、本実施形態のロボットハンド１は、基部２と、該基部２に接続された２本（複数本）のフィンガ部材３を備え、これらフィンガ部材３間に把持対象物Ｏを把持する概略構成となっている。
各フィンガ部材３は、それぞれ、３本の指部３ａ，３ｂ，３ｃ間を関節３ｄ，３ｅで連結した多関節フィンガ部材であり、関節３ｆにおいて基部２に連結されている。そして、これらフィンガ部材３は、図示を省略するが、基部２内に内蔵されたモータにより、プーリ及び巻き取り装置及びワイヤを備える駆動力伝達機構を介して駆動され、図１の開いた状態から図２の閉じた状態に動作するようになっている。この閉じる際の各フィンガ部材３は、把持対象物Ｏの外形になじむように変形するため、各指部３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれが把持対象物Ｏの表面に当接して把持する。
【００１０】
そして、本実施形態のロボットハンド１は、各フィンガ部材３間に、これらフィンガ部材３同士を把持対象物Ｏに巻き付けた状態で連結する連結部４を備えた点が、特に特徴的となっている。この連結部４は、図３（ａ）に示すように、一方のフィンガ部材３の先端である指部３ａに固定された被係止部材５と、他方のフィンガ部材３の先端である指部３ａに固定された係止装置６とを備えて構成されている。
【００１１】
被係止部材５は、係止装置６が係止するための爪を有する略Ｌ字形状の部品である。
係止装置６は、指部３ａに対して回動可能に取り付けられたヒンジ６ａと、該ヒンジ６ａに対して同軸に固定されたシリンダ６ｂと、該シリンダ６ｂ内に収容されたピストン６ｃと、該ピストン６ｃを収縮させる方向に付勢する圧縮バネ６ｄと、非連結時のピストン６ｃを伸展させるようにシリンダ６ｂ内に圧力Ｐを付与する油圧機構（図示せず）と、該油圧機構を制御する制御機構（図示せず）を備えている。
【００１２】
ピストン６ｃの先端には、被係止部材５に係止する爪が形成されており、またその後端は、シリンダ６ｂ内に収容されて圧力室６ｂ１を形成するようになっている。この圧力室６ｂ１には、前記油圧機構が接続されており、前記制御機構からの指示に基づいて油圧Ｐが供給された場合には、図３（ａ）に示すように、ピストン６ｃを、圧縮バネ６ｄの付勢力に打ち勝って伸展させるようになっている。
逆に、前記制御機構からの指示に基づいて油圧Ｐが圧力室６ｂ１から抜かれた場合には、図３（ｂ）に示すように、圧縮バネ６ｄ（付勢部材）の付勢力によってピストン６ｃが収縮する。すると、ピストン６ｃの先端の爪と、被係止部材５の爪とが互いに係り合い、両指部３ａ間を連結する。
【００１３】
さらに、この連結状態において、圧縮バネ６ｄは、両指部３ａ間を接近させるため、把持対象物に巻き付いた状態の両フィンガ部材３に締め付け力を付与する締結機構として機能する。すなわち、図２に示すように、各指部３ａ，３ｂ，３ｃの各内面が把持対象物Ｏを周囲から圧迫し、これらの接触面間に強い摩擦力が生じるため、把持対象物Ｏを確実に固定保持することができる。
しかも、この時の圧縮バネ６ｄは、電力などの動力供給を不要としているため、連結部４や各フィンガ部材３への電力供給がなくとも、締め付け力を発揮することが可能となっている。
【００１４】
以上説明の本実施形態のロボットハンド１によれば、各フィンガ部材３同士を連結する連結部４を備えたことにより、把持後に各フィンガ部材３同士が再び開いてしまうのを防ぐことができるので、保持状態を確実に維持することが可能となる。さらには、締め付け力を付与する圧縮バネ６ｄを備えたことにより、動力供給を要することなく、締め付け力を維持することができ、把持対象物Ｏを確実に保持することが可能となる。
【００１５】
続いて、図４から図８を参照しながら、本発明の第２実施形態について以下に説明する。なお、本実施形態は、上記第１実施形態の変形例に相当するので、その相違点のみを説明し、その他については上記第１実施形態と同様であるとして説明を省略する。
図４及び図５に示すように、本実施形態のロボットハンド（以下、上記第１実施形態のロボットハンド１と区別するために符号１１を付して説明する。）は、前記連結部４の代わりに他の連結部１２を設けた点と、前記圧縮バネ６ｄの代わりに締結機構１３を設けた点とが、特に特徴的となっている。これら相違点に伴い、前記指部３ａの構造が変更されているため、新たな符号３ｘを付して説明する。
【００１６】
連結部１２は、図６（ａ）に示すように、一方のフィンガ部材３の先端である指部３ｘに形成されたスライド溝１４及び被係止孔１５と、他方のフィンガ部材３の先端である指部３ｘに固定された係止装置１６とを備えて構成されている。
スライド溝１４は、前記他方のフィンガ部材３の指部３ｘの先端がスライド挿入される溝であり、また、被係止孔１５は、スライド溝１４に対する指部３ｘのスライド方向に垂直方向に形成された一対の貫通孔である。
【００１７】
係止装置１６は、前記他方の指部３ｘに内蔵され、外部に向かって突出するように付勢された一対の爪１６ａを備えている。これら爪１６ａには、傾斜面１６ａ１が形成されており、スライド溝１４に当接することで、前記他方の指部３ｘの内部に各爪１６ａが引っ込むものとなっている。そして、これら爪１６ａは、対応する被係止孔１５の位置に来た場合に、これら被係止孔１５内に突出して係止するため、両指部３ｘ間を引き離し不可能に連結する。
【００１８】
なお、この連結部１２において、付勢された各爪１６ａの代わりに、図７（ａ），（ｂ）に示すピストン機構１７を設けても良い。このピストン機構１７は、油圧、空気圧などの流体圧を受けることによって外部に突出する一対のピストン１７ａを備えている。これらピストン１７ａは、図７（ａ）に示す非連結状態では、流体圧を受けず、前記他方の指部３ｘ内に引っ込んだ状態となっている。そして、前記スライド溝１４内に前記他方の指部３ｘを挿入させ、各ピストン１７ａと対応する被係止孔１５との位置が一致した時に、図７（ｂ）に示すように、各ピストン１７ａが前記流体圧を受けて突出し、被係止孔１５に係止する。これにより、両指部３ｘ間が引き離し不可能に連結される。
この図７の変形例では、流体圧を駆動力として各ピストン１７ａを突出させるものとしたが、これに限らず、ソレノイドなどの電磁式の駆動力を用いる構成を採用しても良い。
【００１９】
前記締結機構１３は、各指部３ｘの双方に設けられて、これら指部３ｘの長さを収縮させる機構である。すなわち、図８（ａ）に示すように、各指部３ｘは、その長手方向において先端指３ｘ１と後端指３ｘ２に２分割されており、これらの間に形成された隙間ｃを狭めることで、その全長を短縮させることが可能となっている。
締結機構１３は、先端指３ｘ１及び後端指３ｘ２内に同軸に内蔵されたボールねじ１３ａと、該ボールねじ１３ａを先端指３ｘ１側から後端指３ｘ２側に向かって引っ張る歯車装置１３ｂと、該歯車装置１３ｂを駆動するモータ１３ｃと、後端指３ｘ２に対する先端指３ｘ１のスライド動作をガイドするスライドガイド１３ｄとを備えている。
【００２０】
ボールねじ１３ａは、その先端側において先端指３ｘ１に固定され、また、その後端側において歯車装置１３ｂと歯合し、後端指３ｘ２に対して進退するようになっている。
スライドガイド１３ｄは、先端指３ｘ１に形成された細溝１３ｄ１と、該細溝１３ｄ１内で摺動し、後端指３ｘ２側に固定されたガイドロッド１３ｄ２とを備えており、後端指３ｘ２に対して先端指３ｘ１が回転することなくスライド動作させることが可能となっている。
【００２１】
この締結機構１３によれば、把持対象物Ｏを把持して前記連結部１２により両フィンガ部材３間を連結した後、モータ１３ｃを起動させることで、その駆動力が歯車装置１３ｂを介してボールねじ１３ａに伝達される。すると、各指部３ｘが、図８（ａ）の状態から図８（ｂ）の状態に収縮する。これにより、図５に示すように、各指部３ｘ，３ｂ，３ｃの各内面が把持対象物Ｏを周囲から圧迫し、これらの接触面間に強い摩擦力が生じるため、把持対象物Ｏを確実に固定保持することができる。
しかも、この時の圧縮バネ６ｄは、電力などの動力供給を不要としているため、連結部４や各フィンガ部材３への電力供給がなくとも、締め付け力を発揮することが可能となっている。
【００２２】
以上説明の本実施形態のロボットハンド１１によれば、上記第１実施形態のロボットハンド１と同様の効果を得ることが可能となる。
【００２３】
なお、上記第１実施形態及び第２実施形態では、フィンガ部材３の本数が２本の場合について説明したが、これに限らず、３本以上としても良い。
また、各フィンガ部材３は、３本の指部３ａ，３ｂ，３ｃからなるものとしたが、これに限らず、１本または２本、もしくは４本以上としても良い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のロボットハンドによれば、各フィンガ部材同士を連結する連結部を備えたことにより、把持後に各フィンガ部材同士が再び開いてしまうのを防ぐことができるので、保持状態を確実に維持することが可能となる。また、請求項２に記載のロボットハンドによれば、締め付け力を付与する締結機構を備えたことにより、より確実に把持対象物を保持することが可能となる。また、請求項３に記載のロボットハンドによれば、前記締結機構に付勢部材を採用することにより、動力供給を要することなく、締め付け力を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロボットハンドの第１実施形態を示す図であって、把持対象物を把持する前の状態を説明する説明図である。
【図２】同ロボットハンドを示す図であって、把持対象物を把持した状態を説明する説明図である。
【図３】同ロボットハンドの連結部を説明する図であって、（ａ）が連結作業途中状態、（ｂ）が連結作業完了状態を示している。
【図４】本発明のロボットハンドの第２実施形態を示す図であって、把持対象物を把持する前の状態を説明する説明図である。
【図５】同ロボットハンドを示す図であって、把持対象物を把持した状態を説明する説明図である。
【図６】同ロボットハンドの連結部を説明する断面図であって、（ａ）が連結作業途中状態、（ｂ）が連結作業完了状態を示している。
【図７】同ロボットハンドの連結部の変形例を説明する断面図であって、（ａ）が連結作業途中状態、（ｂ）が連結作業完了状態を示している。
【図８】同ロボットハンドの締結機構を説明する断面図であって、（ａ）が締結作業前状態、（ｂ）が締結作業完了状態を示している。
【符号の説明】
１，１１・・・ロボットハンド
３・・・フィンガ部材
４，１２・・・連結部
６ｄ・・・圧縮バネ（付勢部材、締結機構）
１３・・・締結機構
Ｏ・・・把持対象物
【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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