(57)【要約】【課題】小型化が可能で、かつ、可動範囲が大きい指モジュールを提供する。【解決手段】指モジュール１は、第一軸２１および第二軸２２を中心に回動可能で、第二軸２２は第一軸２１よりも指先側に配置された指本体２０と、第一軸２１を覆う蛇腹形状１１を有し、かつ、第二軸２２を露出させるカバー１０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】
ベース部材と、
前記ベース部材に対して第一軸を中心に回動可能な指基部と前記指基部に対して第二軸を中心に回動可能な指先部とを有し、かつ、前記第二軸は前記第一軸よりも指先側に配置された指本体と、
前記ベース部材及び前記指本体を覆い、前記第一軸の周囲において前記指基部の回動方向に形成された蛇腹形状を有し、かつ、前記第二軸を露出させるカバーと、を備えた、指モジュール。
【請求項２】
前記蛇腹形状は、前記ベース部材の第一面に沿って延びる第一部分と、前記第一面と交差する前記ベース部材の第二面に沿って延びる第二部分とを有する、請求項１に記載の指モジュール。
【請求項３】
前記カバーは前記ベースと前記指本体とを一括で覆うように一体成型されている、請求項１または２に記載の指モジュール。
【請求項４】
前記カバーにおいて前記指本体を覆う部分におけるワークを把持する部分の厚みは他の部分の厚みより厚い、請求項１から３のいずれか１項に記載の指モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の前記指モジュールを複数備え、１つの指モジュールの前記カバーの硬度と他の指モジュールの前記カバーの硬度とが異なる、ロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、指モジュールおよびそれを備えたロボットハンドに関し、より特定的には、カバーが設けられた指モジュールおよびそれを備えたロボットハンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のロボットハンドとしては、たとえば国際公開第２００２／０５８８９６号（特許文献１）に開示されているものが知られている。
【０００３】
特許文献１のロボットハンドでは、各指機構の各節間部材にその外周面を覆う緩衝部材が装着され、この緩衝部材は互いに隣り合うもの同士がその間の関節の箇所で離間しており、更に、汚れの防止のために、各指機構にはゴム等のエラストマーから成る弾性カバーが挿脱自在に外挿されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００２／０５８８９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のロボットハンドでは、指機構とカバーとの間に所定の空間（隙間）を設けることで、関節部における可動を可能としている。指機構とカバーとの間の隙間を単純に少なくすると、関節部の可動時にカバーと指機構が干渉してしまい、その可動範囲が制限される。この場合、ロボットハンドとして持てる対象物が少なくなってしまうという問題が発生する。一方で、関節部の可動時における指機構とカバーとの干渉を緩和するように、両部材の間の隙間を大きく設定することも可能であるが、この場合はカバーを装着した指機構が太くなるため、狭い隙間に指が入らなくなる、または、把持対象物を把持する際に周囲の障害物に干渉しやすくなるなどの問題が発生する。
【０００６】
そこで、この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、小型化及び関節部における可動範囲を大きくすることが可能な、指機構にカバーが装着された指モジュール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】
【０００７】
この発明に従った指モジュールは、ベース部材と、ベース部材に対して第一軸を中心に回動可能な指基部と指基部に対して第二軸を中心に回動可能な指先部とを有し、かつ、第二軸は第一軸よりも指先側に配置された指本体と、ベース部材及び指本体を覆い、第一軸の周囲において指基部の回動方向に形成された蛇腹形状を有し、かつ、第二軸を露出させるカバーと、を備える。
【０００８】
このように構成された指モジュールでは、カバーは、根元側の第一軸を覆う蛇腹形状を有するため、第一軸を確実にシールすることができる。これに対して指先側の第二軸を露出させるため、第二軸をカバーで覆う場合と比較して、小型化が可能で、かつ、可動範囲が大きい指モジュールを提供することが可能となる。
【０００９】
好ましくは蛇腹形状は、ベース部材の第一面に沿って延びる第一部分と、第一面と交差するベース部材の第二面に沿って延びる第二部分とを有する。この場合、蛇腹形状が、第一面と第二面とに沿って延びるため、指本体は第一軸において、第一面および第二面上で回動することができる。その結果、第一軸の可動範囲を広げることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、カバーはベースと指本体とを一括で覆うように一体成型されている。この場合、カバーが確実に指本体を覆うことが可能となり、ゴミの侵入を防止することができる。
【００１１】
好ましくは、カバーにおいて指本体を覆う部分におけるワークを把持する部分の厚みは他の部分の厚みより厚い。この場合、ワークを把持する部分の厚みが厚いため、当該部分が摩耗しても使用でき、カバーの寿命を長くすることができる。さらに当該部分以外が薄いため、指本体の動きを妨げることがない。
【００１２】
この発明に従ったロボットハンドは、複数の指モジュールを備え、１つの指モジュールのカバーの硬度と他の指モジュールのカバーの硬度とが異なる。
【００１３】
このように構成されたロボットハンドでは、各指モジュールのカバーに必要な硬度を付与することができるため、複雑な把持が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に従えば、第一軸を確実にシールすることができ、かつ、指先側の第二軸を露出させるため、動きの多い指先側の多彩な動きを妨げることがない指モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に従った、ロボットハンドを構成する指モジュールの斜視図である。
【図２】実施の形態に従った、ロボットハンドを構成する指モジュールの斜視図である。
【図３】図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た指モジュールの先端部の側面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図２中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】断面が角形の指本体を有する指モジュールの蛇腹形状のカバーの断面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１および図２は、実施の形態に従った、ロボットハンドを構成する指モジュールの斜視図である。図１および図２を参照すると、指モジュール１はベース部材４０と、ベース部材４０に支持された指本体２０と、指本体２０及びベース部材４０を一括で覆うカバー１０とを有する。
【００１７】
ベース部材４０には、小型の超音波モータが収納されており、指基部６０と指先部３０とを備える指本体２０を、第一軸２１の周りに回動させることが可能である。なお、指本体２０を駆動させる動力としては、超音波モータ以外にも、電磁モータであってもよい。
【００１８】
ベース部材４０の第一面４１は第二面４２と交差しており、第一面４１と第二面４２との上で指本体２０は移動することが可能である。即ち、指本体２０はベース部材４０に対して第一軸２１を中心として第一面４１側と第二面４２側に向けて回動することが可能である。
【００１９】
指基部６０は中間軸２３を備えており、指基部６０の中間軸２３よりも先端側の部分は、中間軸２３を中心として回動することが可能である。中間軸２３は、第一軸２１と直交する方向に延びている。指基部６０は、その内部に、指基部６０の中間軸２３よりも先端側の部分を回動させるための駆動源として、小型の超音波モータを備えている。なお、駆動源は超音波モータに限らず、電磁モータであってもよい。
【００２０】
指本体２０は、指基部６０の先端に、指基部６０に対して回動可能に設けられた指先部３０を備える。指基部６０には指先部３０を回動するための駆動源として、例えば、超音波モータが収納されている。なお、駆動源は超音波モータに限らず、電磁モータであってもよい。指先部３０は、その表面がゴムなどの摩擦係数の大きい弾性部材により構成されており、ワークを容易に把持することが可能である。指先部３０は第二軸２２を中心として回動することが可能である。
【００２１】
カバー１０は、ベース部材４０から指本体２０の指基部６０までを一括で覆うように一体成型で構成されている。この構成により、ベース部材４０や指本体２０に外部から水分や埃などが入り込むことが防止される。カバー１０には蛇腹形状１１及び１２が設けられている。カバー１０のベース部材４０を覆う部分に設けられた蛇腹形状１１は、第一面４１と第二面４２とに沿うように構成されている。これにより、蛇腹形状１１はカバー１０内において三次元的に存在する。
【００２２】
蛇腹形状１１は、指本体２０の全周を取り囲むように構成されている。蛇腹形状１１が存在することで、指本体２０が第一軸２１を中心として回動するときのカバー１０による抵抗を小さくすることが可能となる。即ち、蛇腹形状１１が伸縮することで、指本体２０の回動時におけるカバー１０と指本体２０との干渉を緩和している。
【００２３】
さらに、蛇腹形状１１が第一面４１および第二面４２に沿って存在することで、指本体２０が第一面４１および第二面４２に向けて回動しやすくなり、指本体２０の可動範囲を広くすることが可能となる。
【００２４】
カバー１０はその全体をゴムなどの弾性部材で形成されている。指機構の可動部に対応するカバー１０の可動部対応箇所は、それぞれ、山形部分が連続する凹凸形状からなる蛇腹形状が形成されている。ベース部材４０に形成された蛇腹形状１１においては、第一面４１と第二面４２とを接続する部分が、側面視で曲線状の蛇腹形状１１となっている。指本体２０を覆うカバー１０のうち、物体を把持する際に物体に接触する把持面１３となる部分では、その厚みがその他の部分よりも厚く形成されている。この構成により、柔軟な把持面１３を構成することができ、物体を安定して把持することができるようになる。
【００２５】
カバー１０の中間軸２３の周囲に対応する部分にも、蛇腹形状１２が設けられている。蛇腹形状１２が存在することで、指基部６０の中間軸２３よりも先端側の部分の回動を容易にしている。蛇腹形状１２では、カバー１０の一部が凹凸形状に成形されている。
【００２６】
カバー１０は、指基部６０の先端側において、第二軸２２を露出するように指基部６０を覆っている。そして、カバー１０から露出して延びる第二軸２２としてのシャフト５２には指先部３０を構成するＬ形部材３１が取り付けられている。
【００２７】
図３は、図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た指モジュールの先端部の側面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図３および図４を参照すると、第二軸２２としてのシャフト５２が指本体２０およびカバー１０を貫通して設けられている。シャフト５２のカバー１０から露出した部分には指先部３０のＬ形部材３１が取り付けられている。カバー１０のうちシャフト５２に接触する部分は厚肉部１８であり、他の部分より厚く構成されている。厚肉部１８はシャフト５２を取り囲む環形状とされている。
【００２８】
図５は、図２中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
図５を参照すると、本願発明の実施の形態では、指本体２０を先端側から視た断面形状が四角形状となっており、カバー１０における蛇腹形状１１は、この断面四角形状の指本体２０の周囲を取り囲むように設けられている。つまり、図５に実線及び点線で示すように、蛇腹形状１１は、指本体２０が可動しない方向にも設けられており、指本体２０の四方を取り囲む構成となっている。これにより、カバー１０を装着した指モジュールを小型化することができる。比較例として、図５に二点鎖線及び点線で示すように、指本体２０の回動中心に蛇腹形状の基点を設定した場合について説明する。本願発明の実施の形態では、指本体２０が断面四角形状であるため、指本体２０に４つの角部が存在する。指本体２０の回動中心に蛇腹形状の基点を設定すると、蛇腹形状を指本体２０の角部と干渉しないようにする必要があるため、指が回動しない方向における蛇腹形状の横幅が実施の形態の蛇腹形状１１の横幅よりも広くなってしまう。即ち、本願発明の実施の形態のように、蛇腹形状を四方に延びる形とすることで、指モジュールを幅方向に細く形成することができ、小型化できる。
なお、指本体２０は、先端視断面形状が四角形状であるものに限らず、円形、角系、非円形、楕円形などの様々な形状のものを採用することが可能である。
【００２９】
図６は、断面が角形の指本体を有する指モジュールの蛇腹形状のカバーの断面図である。図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【００３０】
図６および図７を参照して、可動しない（可動が少ない）蛇腹の部分では、山の高さを小さく（低く）することが可能である。さらに可動しない（可動が少ない）箇所の樹脂を薄くすることも可能である。図７で示すように、可動が少ない部分では、通常の厚みの部分９１の他に、薄肉部分９２を設けることが可能である。すなわち、応力が集中する部分の厚みを厚くすることが可能である。
【００３１】
指モジュール１は、第一軸２１および第二軸２２を中心に回動可能で、第二軸２２は第一軸２１よりも指先側に配置された指本体２０と、第一軸２１を覆う蛇腹形状１１を有し、かつ、第二軸２２を露出させるカバー１０とを備える。
【００３２】
蛇腹形状１１は、第一面４１に沿って延びる第一部分１１ａと、第一面４１と交差する第二面４２に沿って延びる第二部分１１ｂとを有する。カバー１０は一体成型されている。カバー１０においてワークを把持する部分である把持面１３の厚みは他の部分の厚みより厚い。
【００３３】
同じ形の指モジュール１を複数個用意し、それぞれを、防水性を有するカバー１０で覆った後に、それら複数の指モジュールを組み合わせてロボットハンド２を構成する。これにより、型構造が簡略化されるので型費が安くなる。さらに、破損（破れ、傷など）で交換が必要な際に指ユニットごとに交換可能になるため、材料費の面でも安価になる。さらに、防水性能を持たせつつ、３本指の材質（硬度）を任意に変えることが可能になる。
【００３４】
ロボットハンド２は、複数の指モジュール１を備え、ある指モジュール１のカバー１０の硬度と別の指モジュール１のカバー１０の硬度とが異なる。
【００３５】
カバー１０を構成する弾性体（ゴム）などは硬度が低いほど高い摩擦力を発生させる。摩擦力が高いほど物体を安定して把持できるが、物体をあやつるような場合は摩擦力が高すぎると滑らなくあやつりに向かない。各々のカバー１０の硬度が異なることで、複雑な動作が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
この発明は、ロボットハンドの分野において用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  指モジュール、２  ロボットハンド、１０  カバー、１１，１２  蛇腹形状、１１ａ  第一部分、１１ｂ  第二部分、１３  把持面、１８  厚肉部、２０  指本体、２１  第一軸、２２  第二軸、２３  中間軸、３０  指先部、３１  Ｌ形部材、４０  ベース部材、４１  第一面、４２  第二面、５２  シャフト、９１  部分、９２  薄肉部分。
【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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