(57)【要約】【課題】表面構造を部位によって最適化したロボットハンドを提供することを課題とする。【解決手段】複数本の指Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有するロボットハンド１であって、構造部２の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部３と、少なくともセンサ部３を覆う被覆材からなる被覆部４とを備え、センサ部３及び／又は被覆部４の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数が細かい作業を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多い、あるいは、センサ部３及び／又は被覆部４の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数が把持を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の指を有するロボットハンドであって、
構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、
少なくとも前記センサ部を覆う被覆材からなる被覆部と
を備え、
前記センサ部及び／又は前記被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数が、前記センサ部及び／又は前記被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記細かい作業を行うのに適した特性は、前記細かい作業を行うのに適していない特性より前記圧力センサの分解能が高いことを特徴とする請求項１に記載するロボットハンド。
【請求項３】
前記細かい作業を行うのに適した特性は、前記細かい作業を行うのに適していない特性より前記被覆材の硬さが硬いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載するロボットハンド。
【請求項４】
前記細かい作業を行うのに適した特性は、前記細かい作業を行うのに適していない特性より前記被覆材の厚さが薄いことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載するロボットハンド。
【請求項５】
複数本の指を有するロボットハンドであって、
構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、
少なくとも前記センサ部を覆う被覆材からなる被覆部と
を備え、
前記センサ部及び／又は前記被覆部の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数が、前記センサ部及び／又は前記被覆部の構成によって把持を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とするロボットハンド。
【請求項６】
前記把持を行うのに適した特性は、前記把持を行うのに適していない特性より前記圧力センサの分解能が低いことを特徴とする請求項５に記載するロボットハンド。
【請求項７】
前記把持を行うのに適した特性は、前記把持を行うのに適していない特性より前記被覆材の硬さが柔らかいことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載するロボットハンド。
【請求項８】
前記把持を行うのに適した特性は、前記把持を行うのに適していない特性より前記被覆材の厚さが厚いことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載するロボットハンド。
【請求項９】
複数本の指を有するロボットハンドであって、
構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、
少なくとも前記センサ部を覆う被覆材からなる被覆部と
を備え、
前記センサ部及び／又は前記被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数と前記センサ部及び／又は前記被覆部の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数とが同数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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットハンドは、各種産業用ロボットや人型ロボット等に組み付けられて様々な分野で利用されている。ロボットハンドは、所定の形状を有する物体を所定の方向から把持するものが主流であった。近年、ロボットハンドは、多指ロボットハンドを有するものが開発され、多自由度を有する多指ロボットハンドにより任意の形状の物体を任意の方向から把持することが可能となり、様々な作業を行うことができる。
【０００３】
また、ロボットハンドには、柔軟な被覆や触覚センサ（圧力センサ）を設けたものがある。例えば、被覆としては、指先にゴム製の素材の被覆を設けたものやゴム製のグローブをはめたものがある。また、特許文献１に記載のロボットハンド用触覚センサは、多指多自由度のロボットハンドの各箇所に感圧部が設けられ、全ての感圧部が同じ感度帯になるように受ける負荷が小さい感圧部に緩衝材を貼り付けている。
【特許文献１】特開２００４−３３０３７０号公報
【特許文献２】特開２００５−３４９４９２号公報
【特許文献３】特開２００５−２６２４１１号公報
【特許文献４】特許平４−３０４９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人間が手を使って作業を行う場合、手の部位によって器用に対象物を操るなどの細かい作業性が要求され、手の部位によって対象物をしっかりと把持するなどの安定性が要求される。対象物と接触する被覆が厚かったりあるいは柔らかかったりすると、対象物との接触面積が増えたりするので、対象物が被覆に対して滑り難くなる。そのため、被覆としては、細かい作業を行うためには薄いものや硬いものがよく、対象物を把持するためには厚いものや柔らかいものがよい。また、人間の手は、細かい作業が要求される部位ほど触覚としての高い感度を有している。しかし、従来のロボットハンドでは、被覆の厚さや硬さを部位によって変えておらず、また、触覚センサの分解能を部位によって変えていない。
【０００５】
そこで、本発明は、表面構造を部位によって最適化したロボットハンドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るロボットハンドは、複数本の指を有するロボットハンドであって、構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、少なくともセンサ部を覆う被覆材からなる被覆部とを備え、センサ部及び／又は被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数が、センサ部及び／又は被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とする。
【０００７】
このロボットハンドでは、複数本の指を有しており、構造部（リンク機構、関節機構、アクチュエータ等）の表面側にセンサ部及び被覆部が設けられている。センサ部は、圧力センサからなり、圧力センサの分解能などの構成によって様々な特性に設定できる。被覆部は、センサ部を覆う被覆材からなり、被覆材の厚さや硬さなどの構成によって様々な特性に設定できる。このセンサ部の構成と被覆材の構成の少なくとも一方の構成の仕方によって、指毎に、細かい作業（例えば、小さい物を持ったり、操ったりする作業）に適した特性と細かい特性に適していない特性を持たせることができる。このロボットハンドは、複数本の指のうち細かい作業に適した特性を持つ指の本数を多くすることによって、ロボットハンドにおける各指で最適化でき、細かい作業性を重視したロボットハンドとなる。
【０００８】
本発明の上記ロボットハンドでは、細かい作業を行うのに適した特性は、細かい作業を行うのに適していない特性より圧力センサの分解能を高くする構成としてもよい。このように圧力センサの分解能（空間、感度などの分解能）を高くすることにより、人間の触覚に近くなり、対象物と何処のどの程度のエリアやどの程度の強さで接触しているかの高精度な情報を検出することができ、細かい作業をするために必要な情報を得ることができる。なお、高分解能な圧力センサほど高価であるが、必要な部位にのみ高分解能な圧力センサを配置するので、センサ部のコストを極力抑えることができる。また、高分解能な圧力センサを用いるほど電気的な処理や制御が複雑になるが、必要な部位にのみ高分解能な圧力センサを用いるので、電気的な処理や制御の負荷を極力抑えることができる。
【０００９】
本発明の上記ロボットハンドでは、細かい作業を行うのに適した特性は、細かい作業を行うのに適していない特性より被覆材の硬さを硬くする構成としてもよい。このように被覆材を硬くすることにより、反力が伝わり易く、対象物と接触したときに接触面積が少なくなって物が滑り易くなるので、細かい作業に適している。
【００１０】
本発明の上記ロボットハンドでは、細かい作業を行うのに適した特性は、細かい作業を行うのに適していない特性より被覆材の厚さを薄くする構成としてもよい。このように被覆材を薄くすることにより、直接的に力が作用し易くなるので、精度が要求される細かい作業に適している。
【００１１】
本発明に係るロボットハンドは、複数本の指を有するロボットハンドであって、構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、少なくともセンサ部を覆う被覆材からなる被覆部とを備え、センサ部及び／又は被覆部の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数が、センサ部及び／又は被覆部の構成によって把持を行うのに適していない特性を持つ指の本数より多いことを特徴とする。
【００１２】
このロボットハンドでは、上記と同様に、複数本の指を有しており、構造部の表面側にセンサ部及び被覆部が設けられている。このセンサ部の構成と被覆材の構成の少なくとも一方の構成の仕方によって、指毎に、対象物の把持に適した特性と把持に適していない特性を持たせることができる。このロボットハンドは、複数本の指のうち把持に適した特性を持つ指の本数を多くすることによって、ロボットハンドにおける各指で最適化でき、把持性を重視したロボットハンドとなる。なお、把持には、物を把持し続ける保持も含む。
【００１３】
本発明の上記ロボットハンドでは、把持を行うのに適した特性は、把持を行うのに適していない特性より圧力センサの分解能を低くする構成としてもよい。把持性を良くするためには、対象物と何処のどの程度のエリアやどの程度の強さで接触しているかの高精度な情報は必要ない。そこで、分解能が低い圧力センサを用いることにより、センサ部のコストを極力抑えることができ、電気的な処理や制御の負荷を極力抑えることができる。
【００１４】
本発明の上記ロボットハンドでは、把持を行うのに適した特性は、把持を行うのに適していない特性より被覆材の硬さを柔らかくする構成としてもよい。このように被覆材を柔らかくすることにより、物をしっかりと把持するのに適しており、安定して物を把持することができる。
【００１５】
本発明の上記ロボットハンドでは、把持を行うのに適した特性は、把持を行うのに適していない特性より被覆材の厚さを厚くする構成としてもよい。このように被覆材を厚くすることにより、物をしっかりと把持するのに適しており、物とぶつかって衝撃を受けたときにその衝撃を吸収することもできる。
【００１６】
本発明に係るロボットハンドは、複数本の指を有するロボットハンドであって、構造部の表面側に設けられる圧力センサからなるセンサ部と、少なくともセンサ部を覆う被覆材からなる被覆部とを備え、センサ部及び／又は被覆部の構成によって細かい作業を行うのに適した特性を持つ指の本数とセンサ部及び／又は被覆部の構成によって把持を行うのに適した特性を持つ指の本数とが同数であることを特徴とする。
【００１７】
このロボットハンドでは、上記と同様に、複数本の指を有しており、構造部の表面側にセンサ部及び被覆部が設けられている。このセンサ部の構成と被覆材の構成の少なくとも一方の構成の仕方によって、指毎に、細かい作業に適した特性と対象物の把持に適した特性のいずれかの特性を持たせることができる。このロボットハンドは、複数本の指において、細かい作業に適した特性と把持に適した特性を持つ指の本数を同数にすることによって、ロボットハンドにおける各指で最適化でき、細かい作業性と把持性を両立させたロボットハンドとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、指毎に作業性や把持性を重視した特性を持たせることによって、表面構造を各指によって最適化することができ、作業性や把持性を重視したロボットハンドを構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係るロボットハンドの実施の形態を説明する。
【００２０】
本実施の形態では、本発明に係るロボットハンドを、４指ハンドのロボットハンドに適用する。本実施の形態では、分布型圧力センサからなるセンサ部と被覆材からなる被覆部を手のひら側に設ける構成とする。本実施の形態には、４つの形態があり、第１の実施の形態と第２の実施の形態が細かい作業性を重視した形態であり、第３の実施の形態及び第４の実施の形態が把持性を重視した形態であり、また、第１の実施の形態及び第３の実施の形態が分布型圧力センサのセルの大きさと被覆材の厚さ及び柔軟さが２段階の形態であり、第２の実施の形態及び第４の実施の形態が分布型圧力センサのセルの大きさと被覆材の厚さ及び柔軟さが３段階の形態である。
【００２１】
図１〜図４を参照して、第１の実施の形態に係るロボットハンド１について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。図２は、第１の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。図３は、第１の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。図４は、本実施の形態に係る被覆材の厚さと圧力の伝達エリアとの関係を示す側面図とセンサ部の正面図であり、（ａ）が被覆材が厚い場合であり、（ｂ）が被覆材が薄い場合である。
【００２２】
ロボットハンド１は、４本の指（親指、人差指、中指、小指）を有しており、手のひら側で対象物に対して様々な作業を行う。特に、ロボットハンド１は、親指、人差指、中指が細かい作業を行うのに適した特性を持つ指であり、小指が把持や保持を行うのに適した特性を持つ指であり、細かい作業性を重視したロボットハンドである。そのために、ロボットハンド１は、構造部２、センサ部３、被覆部４を備えている。
【００２３】
構造部２は、リンク機構、関節機構及びアクチュエータなどからなり、表面は金属などの硬い材質で形成されている。構造部２は、親指Ａの末節Ａａ及び基節Ａｃ、人差指Ｂの末節Ｂａ、中節Ｂｂ及び基節Ｂｃ、中指Ｃの末節Ｃａ、中節Ｃｂ及び基節Ｃｃ、小指Ｄの末節Ｄａ、中節Ｄｂ及び基節Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆから構成され、アクチュエータによって関節機構を駆動することによって各部が動作する。
【００２４】
センサ部３は、構造部２の表面の手のひら側に設けられる。センサ部３は、分布型圧力センサで構成され、末節Ａａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｄａ、中節Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ、基節Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃ，Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆの各部位の表面を覆うように、２種類の分布型圧力センサ３ａ，３ｃがそれぞれ設けられる。分布型圧力センサ３ａ，３ｃは、対象物がロボットハンド１における何処のどの程度のエリアで接触しているのか及び対象物がどの程度の強さの圧力で接触しているかを検出するセンサである。
【００２５】
分布型圧力センサ３ａ，３ｃは、複数個の圧力センサセルで構成され、指Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと手のひらの部位Ｅ，Ｆの単位で大きさ（受圧面積）の異なる圧力センサセル３ｘ，３ｚがそれぞれ配置される。各圧力センサセル３ｘ，３ｚは、正方形であり、この正方形の面で受けた圧力をそれぞれ検出する。各分布型圧力センサ３ａ，３ｃでは、一定時間毎に、圧力を受けている位置とエリア（範囲）及び受けている圧力の大きさを示す圧力信号をロボットの制御装置（図示せず）に送信する。制御装置では、この各分布型圧力センサ３ａ，３ｃからの圧力信号に基づいてアクチュエータを制御する。
【００２６】
親指Ａ（末節Ａａ、基節Ａｃ）、人差指Ｂ（末節Ｂａ、中節Ｂｂ、基節Ｂｃ）、中指Ｃ（末節Ｃａ、中節Ｃｂ、基節Ｃｃ）に配置される分布型圧力センサ３ａは、圧力センサセル３ｘの大きさが小さく、空間の分解能が高い（圧力を受けているエリアを高精度に検出できる）。小指Ｄ（末節Ｄａ、中節Ｄｂ、基節Ｄｃ）、手のひらＥ、母指球Ｆに配置される分布型圧力センサ３ｃは、圧力センサセル３ｚの大きさが大きく、空間の分解能が低い。
【００２７】
被覆部４は、構造部２の表面の手のひら側であり、センサ部３の上側に設けられる。被覆部４は、被覆材で構成され、末節Ａａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｄａ、中節Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ、基節Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃ，Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆの各部位の分布型圧力センサ３ａ，３ｃの全面を覆うように被覆材４ａ，４ｃがそれぞれ設けられる。被覆材４ａ，４ｃは、柔軟な材料（少なくとも構造部２よりも柔軟な材料）で形成され、例えば、シリコン材で形成される。被覆材４ａ，４ｃは、対象物に接触したときに、対象物の大きさに応じて変形して対象物との接触面積を大きくする。ちなみに、被覆部４が無いと、対象物に対して作業を行う場合、全くの剛体同士の点接触となり、対象物を全く安定して扱えない。
【００２８】
被覆材４ａ，４ｃは、厚さと柔軟さが異なる。親指Ａ（末節Ａａ、基節Ａｃ）、人差指Ｂ（末節Ｂａ、中節Ｂｂ、基節Ｂｃ）、中指Ｃ（末節Ｃａ、中節Ｃｂ、基節Ｃｃ）に配置される被覆材４ａは、薄くかつ硬い。小指Ｄ（末節Ｄａ、中節Ｄｂ、基節Ｄｃ）、手のひらＥ、母指球Ｆに配置される被覆材４ｃは、厚くかつ柔らかい。各部位における被覆材４ａ，４ｃにおいては、厚さが一定でもよいし、あるいは、指先から離れるほど厚くなるようにしてもよい。被覆材が薄いほど、直接的に力が作用し易くなるので、精度が要求される細かい作業（例えば、小さい物を持ったり、操ったりする作業）に適している。一方、被覆材が厚いほど、物をしっかりと把持や保持するのに適しており、物とぶつかって衝撃を受けたときにその衝撃を吸収することができる。また、被覆材が薄くかつ硬いほど、細かい作業に最も適している。一方、被覆材が厚くかつ柔らかいほど、物をしっかりと把持や保持するのに最も適している。
【００２９】
図４には、任意の物体Ｏが被覆部４に接触したときのセンサ部３への圧力の伝達エリアを示しており、（ａ）が厚い被覆材（例えば、小指Ｄの被覆材４ｃ）の場合であり、（ｂ）が薄い被覆材（例えば、親指の被覆材４ａ）の場合である。ここでは、（ａ）、（ｂ）共に、圧力センサセルとしては最もセルが小さい圧力センサセル３ｘを配置した場合を示している。図４（ａ）から判るように、被覆材が厚いと、センサ部３までの距離が長くなるので、センサ部３に到達するまでに物体Ｏから受けた圧力が拡散する。そのため、センサ部３で受ける圧力エリアは物体Ｏの断面積よりもかなり大きくなり（斜線で示すセルが１６個分のエリア）、小面積の圧力センサセル３ｘを用いてもその高い空間分解能を発揮できず、実際の物体Ｏよりも大きなエリアを検知してしまう。一方、図４（ｂ）から判るように、被覆材が薄いと、センサ部３までの距離が短くなるので、センサ部３に到達するまでに物体Ｏから受けた圧力が殆ど拡散しない。そのため、センサ部３で受ける圧力エリアは物体Ｏの断面積と殆ど同程度となり（斜線で示すセルが４個分のエリア）、小面積の圧力センサセル３ｘを用いることによってその高い空間分解能を発揮でき、実際の物体Ｏと同程度のエリアを高精度に検知できる。
【００３０】
ロボットハンド１では、親指Ａ、人差指Ｂ、中指Ｃの被覆材が薄くかつ圧力センサセルが小さくなっているので、被覆材の厚さと圧力センサセルの大きさ（分布型圧力センサの空間分解能）との関係においても最適化が図られている。
【００３１】
このように構成したロボットハンド１では、親指Ａ、人差指Ｂ、中指Ｃが細かい作業に適しており、小指Ｄ、手のひらＥ、母指球Ｆが物の把持や保持に適している。また、このロボットハンド１では、親指Ａ、人差指Ｂ、中指Ｃが細かい作業に必要な精度の高い圧力情報や位置情報を取得することができる。
【００３２】
このロボットハンド１によれば、親指Ａ、人差指Ｂ、中指Ｃに高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置し、小指Ｄに低分解能の分布型圧力センサと厚くかつ柔らかい被覆材を配置することにより、ロボットハンドの表面構造として各指に応じた最適化を図ることができる。特に、細かい作業に適した特性を持つ指の本数の方が多いので、作業性を重視したロボットハンドを得ることができる。
【００３３】
図５〜図７を参照して、第２の実施の形態に係るロボットハンド１１について説明する図５は、第２の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。図６は、第２の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。図７は、第２の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。なお、ロボットハンド１１では、第１の実施の形態に係るロボットハンド１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
ロボットハンド１１は、第１の実施の形態に係るロボットハンド１と同様に、親指、人差指、中指が細かい作業を行うのに適した特性を持つ指であり、小指が把持や保持を行うのに適した特性を持つ指であり、細かい作業性を重視したロボットハンドである。しかし、ロボットハンド１１は、ロボットハンド１と比較すると、センサ部１３と被覆部１４の特性が３段階あり、指単位だけでなく指先からの距離に応じても特性が変わる。そのために、ロボットハンド１１は、構造部２、センサ部１３、被覆部１４を備えている。
【００３５】
センサ部１３は、第１の実施の形態のセンサ部３と比較すると、セルの大きさの異なる分布型圧力センサが３種類あり、同じ２種類の分布型圧力センサの他に中程度の大きさのセルからなる分布型圧力センサを有している。センサ部１３は、末節Ａａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｄａ、中節Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ、基節Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃ，Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆの各部位の表面を覆うように、３種類の分布型圧力センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃがそれぞれ設けられる。分布型圧力センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、複数個の圧力センサセルで構成され、指Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと手のひらの部位Ｅ，Ｆの単位及び指先からの距離に応じて大きさの異なる圧力センサセル３ｘ，３ｙ，３ｚがそれぞれ配置される。
【００３６】
親指Ａの末節Ａａ、人差指Ｂの末節Ｂａ、中指Ｃの末節Ｃａに配置される分布型圧力センサ１３ａは、圧力センサセル３ｘの大きさが最も小さく、空間の分解能が最も高い。親指Ａの基節Ａｃ、人差指Ｂの中節Ｂｂ、中指Ｃの中節Ｃｂ、小指Ｄの末節Ｄａに配置される分布型圧力センサ１３ｂは、圧力センサセル３ｙの大きさが中間であり、空間の分解能が中程度である。人差指Ｂの基節Ｂｃ、中指Ｃの基節Ｃｃ、小指Ｄの中節Ｄｂと基節Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆに配置される分布型圧力センサ１３ｃは、圧力センサセル３ｚの大きさが最も大きく、空間の分解能が最も低い。
【００３７】
被覆部１４は、第１の実施の形態の被覆部４と比較すると、同じ２種類の被覆材の他に厚さと柔軟さの異なる被覆材が３種類あり、同じ２種類の被覆材の他に中程度の厚さと柔軟さの被覆材を有している。被覆部１４は、末節Ａａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｄａ、中節Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ、基節Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃ，Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆの各部位の分布型圧力センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの全面を覆うように３種類の被覆材１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられる。
【００３８】
親指Ａの末節Ａａ、人差指Ｂの末節Ｂａ、中指Ｃの末節Ｃａに配置される被覆材１４ａは、最も薄くかつ硬い。親指Ａの基節Ａｃ、人差指Ｂの中節Ｂｂ、中指Ｃの中節Ｃｂ、小指Ｄの末節Ｄａに配置される被覆材１４ｂは、中程度の厚さと柔軟さである。人差指Ｂの基節Ｂｃ、中指Ｃの基節Ｃｃ、小指Ｄの中節Ｄｂと基節Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆに配置される被覆材１４ｃは、最も厚くかつ柔らかい。各部位における被覆材１４ａ，１４ｂ，１４ｃにおいては、厚さが一定でもよいし、あるいは、指先から離れるほど厚くなるようにしてもよい。
【００３９】
このように構成したロボットハンド１１では、親指Ａ、人差指Ｂ、中指Ｃが細かい作業に適しており、小指Ｄ、手のひらＥ、母指球Ｆが物の把持や保持に適している。さらに、ロボットハンド１１では、指先に近いほど被覆材が薄くかつ硬くなりかつ圧力センサセルが小さくなっているので、指先ほど細かい作業に適しており、指先から離れるほど物の把持や保持に適している。また、このロボットハンド１１では、親指Ａ、人差指Ｂ、中指Ｃの特に指先が細かい作業に必要な精度の高い圧力情報や位置情報を取得することができる。
【００４０】
このロボットハンド１１によれば、親指Ａ、人差指Ｂ、中指Ｃに高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置し、小指Ｄに低分解能の分布型圧力センサと厚くかつ柔らかい被覆材を配置し、さらに、指先からの距離が近いほど高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置することにより、ロボットハンドの表面構造として各部位に応じた最適化を図ることができる。特に、細かい作業に適した特性を持つ指の方が多いので、作業性を重視したロボットハンドを得ることができ。また、指先に近い部位ほど高い作業性を得ることができ、指先から離れた部位ほど高い把持性や保持安定性を得ることができる。
【００４１】
図８〜図１０を参照して、第３の実施の形態に係るロボットハンド２１について説明する。図８は、第３の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。図９は、第３の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。図１０は、第３の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。なお、ロボットハンド２１では、第１の実施の形態に係るロボットハンド１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
ロボットハンド２１は、人差指が細かい作業を行うのに適した特性を持つ指であり、親指、中指、小指が把持や保持を行うのに適した特性を持つ指であり、把持性や保持安定性を重視したロボットハンドである。そのために、ロボットハンド２１は、構造部２、センサ部２３、被覆部２４を備えている。
【００４３】
センサ部２３は、第１の実施の形態のセンサ部３と比較すると、分布型圧力センサの種類は同じ２種類あるが、２種類の分布型圧力センサが配置される指が異なる。人差指Ｂ（末節Ｂａ、中節Ｂｂ、基節Ｂｃ）に配置される分布型圧力センサ２３ａは、圧力センサセル３ｘの大きさが小さく、空間の分解能が最も高い。親指Ａ（末節Ａａ、基節Ａｃ）、中指Ｃ（末節Ｃａ、中節Ｃｂ、基節Ｃｃ）、小指Ｄ（末節Ｄａ、中節Ｄｂ、基節Ｄｃ）、手のひらＥ、母指球Ｆに配置される分布型圧力センサ２３ｃは、圧力センサセル３ｚの大きさが大きく、空間の分解能が低い。
【００４４】
被覆部２４は、第１の実施の形態の被覆部４と比較すると、被覆材の種類は同じ２種類あるが、２種類の被覆材が配置される指が異なる。人差指Ｂ（末節Ｂａ、中節Ｂｂ、基節Ｂｃ）に配置される被覆材２４ａは、薄くかつ硬い。親指Ａ（末節Ａａ、基節Ａｃ）、中指Ｃ（末節Ｃａ、中節Ｃｂ、基節Ｃｃ）、小指Ｄ（末節Ｄａ、中節Ｄｂ、基節Ｄｃ）、手のひらＥ、母指球Ｆに配置される被覆材２４ｃは、厚くかつ柔らかい。
【００４５】
このように構成したロボットハンド２１では、人差指Ｂが細かい作業に適しており、親指Ａ、中指Ｃ、小指Ｄ、手のひらＥ、母指球Ｆが物の把持や保持に適している。
【００４６】
このロボットハンド２１によれば、人差指Ｂに高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置し、親指Ａ、中指Ｃ、小指Ｄに低分解能の分布型圧力センサと厚くかつ柔らかい被覆材を配置することにより、ロボットハンドの表面構造として各指に応じた最適化を図ることができる。特に、物を把持や保持するのに適した特性を持つ指の方が多いので、把持性や作業安定性を重視したロボットハンドを得ることができる。また、最適化によって低分解能の分布型圧力センサ（低価なセンサ）を多く用いているので、コストも抑えることができ、電気的な処理や制御装置における負荷を抑えることができる。
【００４７】
図１１〜図１３を参照して、第４の実施の形態に係るロボットハンド３１について説明する。図１１は、第４の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。図１２は、第４の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。図１３は、第４の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。なお、ロボットハンド３１では、第１の実施の形態に係るロボットハンド１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
ロボットハンド３１は、第３の実施の形態に係るロボットハンド２１と同様に、人差指が細かい作業を行うのに適した特性を持つ指であり、親指、中指、小指が把持や保持を行うのに適した特性を持つ指であり、把持性や保持安定性を重視したロボットハンドである。しかし、ロボットハンド３１は、ロボットハンド２１と比較すると、センサ部３３と被覆部３４の特性が３段階であり、指単位だけでなく指先からの距離に応じて特性が変わる。そのために、ロボットハンド３１は、構造部２、センサ部３３、被覆部３４を備えている。
【００４９】
センサ部３３は、第３の実施の形態のセンサ部２３と比較すると、セルの大きさの異なる分布型圧力センサが３種類あり（第２の実施の形態のセンサ部１３と同様の３種類の分布型圧力センサであり）、同じ２種類の分布型圧力センサの他に中程度の大きさのセルからなる分布型圧力センサを有している。センサ部３３は、末節Ａａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｄａ、中節Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ、基節Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃ，Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆの各部位の表面を覆うように、３種類の分布型圧力センサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃがそれぞれ設けられる。分布型圧力センサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、複数個の圧力センサセルで構成され、指Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと手のひらの部位Ｅ，Ｆの指単位及び指先からの距離に応じて大きさの異なる圧力センサセル３ｘ，３ｙ，３ｚがそれぞれ配置される。
【００５０】
人差指Ｂの末節Ｂａに配置される分布型圧力センサ３３ａは、圧力センサセル３ｘの大きさが最も小さく、空間の分解能が最も高い。親指Ａの末節Ａａ、中指Ｃの末節Ｃａ、小指Ｄの末節Ｄａに配置される分布型圧力センサ３３ｂは、圧力センサセル３ｙの大きさが中間であり、空間の分解能が中程度である。親指Ａの基節Ａｃ、人差指Ｂの中節Ｂｂと基節Ｂｃ、中指Ｃの中節Ｃｂと基節Ｃｃ、小指Ｄの中節Ｄｂと基節Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆに配置される分布型圧力センサ３３ｃは、圧力センサセル３ｚの大きさが最も大きく、空間の分解能が最も低い。
【００５１】
被覆部３４は、第３の実施の形態の被覆部２４と比較すると、同じ２種類の被覆材の他に厚さと柔軟さの異なる被覆材が３種類あり（第２の実施の形態の被覆部１４と同様の３種類の被覆材であり）、同じ２種類の被覆材の他に中程度の厚さと柔軟さの被覆材を有している。被覆部３４は、末節Ａａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｄａ、中節Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ、基節Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃ，Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆの各部位の分布型圧力センサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃの全面を覆うように３種類の被覆材３４ａ，３４ｂ，３４ｃが設けられる。
【００５２】
人差指Ｂの末節Ｂａに配置される被覆材３４ａは、最も薄くかつ硬い。親指Ａの末節Ａａ、中指Ｃの末節Ｃａ、小指Ｄの末節Ｄａに配置される被覆材３４ｂは、中程度の厚さと柔軟さである。親指Ａの基節Ａｃ、人差指Ｂの中節Ｂｂと基節Ｂｃ、中指Ｃの中節Ｃｂと基節Ｃｃ、小指Ｄの中節Ｄｂと基節Ｄｃ、手のひらＥ、母指球Ｆに配置される被覆材３４ｃは、最も厚くかつ柔らかい。
【００５３】
このように構成したロボットハンド３１では、人差指Ｂが細かい作業に適しており、親指Ａ、中指Ｃ、小指Ｄ、手のひらＥ、母指球Ｆが物の把持や保持に適している。さらに、ロボットハンド３１では、指先に近いほど被覆材が薄くかつ硬くなりかつ圧力センサセルが小さくなっているので、指先ほど細かい作業に適しており、指先から離れるほど物の把持や保持に適している。
【００５４】
このロボットハンド３１によれば、人差指Ｂに高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置し、親指Ａ、中指Ｃ、小指Ｄに低分解能の分布型圧力センサと厚くかつ柔らかい被覆材を配置し、さらに、指先からの距離が近いほど高分解能の分布型圧力センサと薄くかつ硬い被覆材を配置することにより、ロボットハンドの表面構造として各部位に応じた最適化を図ることができる。特に、物を把持や保持するのに適した特性を持つ指の方が多いので、把持性や保持安定性を重視したロボットハンドを得ることができ、また、最適化によって低分解能の分布型圧力センサを多く用いているので、コストも抑えることができ、電気的な処理や制御装置における負荷を抑えることができる。
【００５５】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００５６】
例えば、本実施の形態では４指のロボットハンドにおけるハンドの手のひら側にセンサ部及び被覆部を設ける構成としたが、３指や５指などの複数本の指を持つ様々なロボットハンドに適用可能であり、また、ハンドの手の甲側や側部にセンサ部及び被覆部を設ける構成としてもよい。
【００５７】
また、細かい作業に適した特性を持つ指の本数と把持に適した特性を持つ指の本数についてはそれぞれ適宜の本数に設定してよく、細かい作業に適した特性を持つ指の本数の方を多くすると細かい作業性重視のロボットハンドであり、把持に適した特性を持つ指の本数の方を多くすると把持性重視のロボットハンドであり、細かい作業に適した特性を持つ指の本数と把持に適した特性を持つ指の本数を同数にすると細かい作業性と把持性とのバランスの採れたロボットハンドである。
【００５８】
また、本実施の形態では指の形状としては各指の区別ができる人間の指に似た形状のものとしたが、人間の指と似ていない指でもよい。例えば、全て同じ形状の指としてもよい。
【００５９】
また、本実施の形態では分布型圧力センサとしては空間の分解能の異なるものを配置する構成としたが、感度（圧力の強弱）の分解能の異なるセンサを配置する構成としてもよい、あるいは、感度と空間の分解能の異なるセンサを配置する構成としてもよい。
【００６０】
また、本実施の形態では分布型圧力センサと被覆材の両方を最適化する構成としたが、被覆材が同じ柔軟さや厚さで分布型圧力センサだけを最適化する構成としてもよいし、あるいは、分布型圧力センサが同じ分解能で被覆材だけを最適化する構成としてもよい。被覆材を最適化する場合、柔軟さと厚さの一方だけを最適化する構成としてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では正方形のセルからなる分布型圧力センサを適用したが、分布型圧力センサ以外の圧力センサでも適用可能であり、また、セルの形状も正方形以外の形状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。
【図４】本実施の形態に係る被覆材の厚さと圧力の伝達エリアとの関係を示す側面図とセンサ部の正面図であり、（ａ）が被覆材が厚い場合であり、（ｂ）が被覆材が薄い場合である。
【図５】第２の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。
【図６】第２の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。
【図７】第２の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。
【図８】第３の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。
【図９】第３の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。
【図１１】第４の実施の形態に係るロボットハンドの側面図である。
【図１２】第４の実施の形態に係るロボットハンドの手のひら側から見た正面図である。
【図１３】第４の実施の形態に係るロボットハンドの被覆材を取った状態での手のひら側から見た正面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１１，２１，３１…ロボットハンド、２…構造部、３，１３，２３，３３…センサ部、３ａ，３ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，２３ａ，２３ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…分布型圧力センサ、３ｘ，３ｙ，３ｚ…圧力センサセル、４，１４，２４，３４…被覆部、４ａ，４ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，２４ａ，２４ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…被覆材
【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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【図１３】
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