ロボットハンドおよびロボット
【課題】対象物を把持するロボットハンドによって溝状のインタフェースを操作する。
【解決手段】対象物を把持するロボットハンドに、掌部１０と、掌部１０から突出し、対象物を把持可能な一対のグリッパ５１，５２と、それらグリッパ５１，５２の間隔が変化するようにグリッパ５１，５２を移動させる開閉手段と、第１のグリッパ５１の先端の第１の指先部５５を押し込む直線運動によって第２のグリッパ５２の先端の第２の指先部５６を第１のグリッパ５１に向けて回動するように駆動するリンク手段とを備える。リンク手段は、第１の指先部５５に結合されたラック、そのラックにかみ合わされたピニオン、そのピニオンの回転を伝達するベルトなどを備える。
【解決手段】対象物を把持するロボットハンドに、掌部１０と、掌部１０から突出し、対象物を把持可能な一対のグリッパ５１，５２と、それらグリッパ５１，５２の間隔が変化するようにグリッパ５１，５２を移動させる開閉手段と、第１のグリッパ５１の先端の第１の指先部５５を押し込む直線運動によって第２のグリッパ５２の先端の第２の指先部５６を第１のグリッパ５１に向けて回動するように駆動するリンク手段とを備える。リンク手段は、第１の指先部５５に結合されたラック、そのラックにかみ合わされたピニオン、そのピニオンの回転を伝達するベルトなどを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を把持するロボットハンドおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
多様な位置・大きさ・形状の対象物を把持することを目的としたロボットハンドが開発されている（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２９３７８６号公報
【特許文献２】特開平８−３２３６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
たとえば家庭など人間と共存する環境において、ロボットハンドには溝形状の取手にハンドの指部を差し入れて扉や引き出しなどを扱うことが求められる。
【０００４】
しかし、１対の平行移動可能な指を持った２指１自由度の開閉式ハンドは、ふすまに代表されるようなドアや、引き出し、収納棚の扉など、インタフェースが溝（みぞ）形状のものにアクセスすることは困難である。さらに、ばねなどを用いて扉をロックしている場合には、インタフェースの溝にハンドを挿入してからロックを解除しないと、扉の開閉ができない。
【０００５】
ロボットハンドに人間と同じ動作をさせて扉の開閉を実現しようとすると、多自由度多指ハンドを用いて溝にハンドの指を挿入するか、またはロボットが把持しやすい取手を専用のインタフェースとして別途設ける必要がある。多指多自由度のハンドは冗長であるがゆえに機構が複雑となる傾向がある。機構が複雑になると重量が大きくなり、家庭内で動作するような比較的小型の移動ロボットに搭載することが非現実的である。
【０００６】
また、比較的自由度の少ない単純な機構のロボットハンド専用のインタフェースを設けることは、出っ張りなどが存在する生活環境においては、人とロボット双方に障害となりうる。
【０００７】
そこで、本発明は、対象物を把持するロボットハンドによって溝状のインタフェースを操作できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、対象物を把持するロボットハンドにおいて、掌部と、前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記掌部に対して相対的に移動が可能な第１のグリッパと、前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記第１のグリッパに向かう回動が可能な第２のグリッパと、前記第１のグリッパの先端を前記掌部に近づける運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１のグリッパに向かって回動するように駆動するリンク手段と、前記第１のグリッパの把持部および前記第２のグリッパの把持部の間隔が変化するように前記第１および第２のグリッパの少なくとも一方を移動させる開閉手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、対象物を把持するロボットにおいて、掌部と、前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記掌部に対して相対的に移動が可能な第１のグリッパと、前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記第１のグリッパに向かう回動が可能な第２のグリッパと、前記第１のグリッパの先端を前記掌部に近づける運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１のグリッパに向かって回動するように駆動するリンク手段と、前記第１のグリッパの把持部および前記第２のグリッパの把持部の間隔が変化するように前記第１および第２のグリッパの少なくとも一方を移動させる開閉手段と、前記掌部を第１のグリッパの突出方向およびその反対方向に移動させる腕部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対象物を把持するロボットハンドによって溝状のインタフェースを操作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係るロボットハンドの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図３は、本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図６におけるIII−III矢視断面図である。図４は、本実施の形態のロボットハンドの図６におけるIV−IV矢視断面図である。図５は、本実施の形態のロボットハンドの図６におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。図６は、本実施の形態のロボットハンドの図３、図４および図５におけるVI−VI矢視断面図である。
【００１３】
本実施の形態のロボットハンドは、掌部１０並びに第１および第２のグリッパ５１，５２を有している。掌部１０は、手首関節２２を介して腕部２１に接続されている。
【００１４】
腕部２１は、その軸の周りに回転可能な自由度を持ち、ひねり動作を行うことが可能である。つまり、腕部２１の回転により、ロボットハンドの第１および第２のグリッパ５１，５２を自在な角度に向け、対象にアクセスすることができる。なお、このような回転可能な自由度は、掌部１０や手首関節２２に持たせてもよい。
【００１５】
また、掌部１０は、腕部２１の軸を含む鉛直平面内で少なくとも１自由度を持ち、その平面内で傾動可能に手首関節２２に取り付けられている。つまり、腕部２１の水平に対する傾き角が変化しても、掌部１０の姿勢を変えずに維持することができる。
【００１６】
第１のグリッパ５１は、掌部１０から延びる第１の指本体５３、および、その第１の指本体から延びる第１の指先部５５を有している。第２のグリッパ５２は、掌部１０から第１の指本体５３と平行に延びる第２の指本体５４、および、その第２の指本体から延びる第２の指先部５６を有している。
【００１７】
第１の指本体５３の内部には、第１の指本体５３と同じ方向に延びるラック６０が収められている。ラック６０の一方の端部は第１の指先部５５に固定されていて、他方の端部にはバネ６２が取り付けられている。バネ６２のラック６０に対して反対側の端部は、箱５７に固定されている。箱５７は、第１の指本体５３に固定されている。
【００１８】
掌部１０の内部には、ラック６０とかみ合わされたピニオン６１、および、ピニオン６１と車軸７３で結合された第１のプーリー１５が配設されている。また、第２の指本体５４の取付け部の近傍には、第２および第３のプーリー１６，６４が取り付けられている。第１のプーリー１５と第２のプーリー１６との間には、第１のベルト６３がかけ渡されている。第２のプーリー１６と第３のプーリー６４との間は、回転軸７４で結合されている。第２の指先部５６には、結合軸７２を中心とする第４のプーリー６６が取り付けられている。第３のプーリー６４と第４のプーリー６６との間には、第２のベルト６５がかけ渡されている。
【００１９】
また、掌部１０の内部には、モーター４１が配設されている。モーター４１の回動は、モーター軸７５を介してモーター直結歯車８２に伝達される。モーター直結歯車８２の回転は、２枚の歯車８４，８５を介して第１の指本体移動用ラック８６に伝達される。また、モーター直結歯車８２の回動は、歯車８３を介して第２の指本体移動用ラック８１にも伝達される。第１および第２の指本体移動用ラック８６，８１は、それぞれ第１および第２の指本体５３，５４に取り付けられている。
【００２０】
第１のプーリー１５と第２のプーリー１６のほぼ中間には、調整用プーリー１７が配設されている。調整用プーリー１７は、第１のベルト６３にグリッパ５１，５２の反対側で接触している。調整用プーリー１７には第１のベルト６３と干渉しないように取り付けられた調整用ラック４４が取り付けられている。調整用ラック４４には調整用ピニオン１８がかみ合わされている。調整用ピニオン１８は、モーター軸７５を介してモーター４１に結合されている。
【００２１】
このような機構による第１および第２のグリッパ５１，５２の動きを説明する。
【００２２】
まず、第１および第２のグリッパ５１，５２が互いに接近したり遠ざかったりする移動（図１の矢印９２）について説明する。
【００２３】
モーター４１が回動すると、その回動は第１および第２の指本体移動用ラック８６，８１に伝達される。これにより、第１および第２の指本体移動用ラック８６，８１は、矢印９２に沿って直線運動する。第１および第２の指本体移動用ラック８６，８１の直線運動に伴って、第１および第２のグリッパ５１，５２は直線運動する。この直線運動により、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔が変化する。
【００２４】
このようにして、第１および第２のグリッパ５１，５２を開閉することにより、第１および第２のグリッパ５１，５２で対象物を把持することができる。対象物の把持は、第１および第２の指先部５５，５６で行ってもよいし、第１および第２の指本体５３，５４で行ってもよい。
【００２５】
なお、第１および第２のグリッパ５１，５２の開閉は、第１および第２のグリッパ５１，５２を均等に動かしているが、不均等に動かしてもよいし、どちらか一方のみを動かしてもよい。
【００２６】
次に、第１のグリッパ５１の先端すなわち第１の指先部５５の先端が掌部１０に近づく移動に伴う、第２の指先の先端すなわち第２の指先部５６の先端の回動について説明する。
【００２７】
図７は、本実施の形態におけるロボットハンドの断面図である。図７は、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔を狭めた状態を示している。
【００２８】
第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔の変化に伴って、第１のプーリー１５と第２のプーリー１６の間隔も変化する。この間隔の変化は、モーター４１が回動した角度に比例している。
【００２９】
第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔が狭いほど、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔が単位長さ変化したときの、第１のベルト６３がたわまないような調整用プーリー１７の移動量は大きい。このため、調整用ラック４４に刻まれた歯の間隔は、第１および第２のグリッパ５１，５２に近い側ほど大きい。
【００３０】
モーター４１の回動は、調整用ピニオン１８にモーター軸７５を介して伝達される。調整用ピニオン１８の回動によって、調整用ラック４４に伝達されて、第１のベルト６３が緩まないように調整用プーリー１７は移動される。
【００３１】
第１の指先部５５にその第１の指先部５５を押し込む方向（図１の矢印９０の方向）の力が加わると、第１の指先部５５は第１の指本体５３の内部に押し込まれる。第１の指先部５５の移動に伴ってラック６０は掌部１０の内部に押し込まれ、これに伴ってピニオン６１が回動する。ピニオン６１の回動は、車軸７３によって第１のプーリー１５に伝達される。
【００３２】
第１のプーリー１５の回動は、上述の通り第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔が変化しても緩まない第１のベルト６３を介して、第２のプーリー１６に伝達される。第２のプーリー１６の回動は、回転軸７４によって第３のプーリー６４に伝達される。第３のプーリー６４の回動は、第２のベルト６５によって第４のプーリー６６に伝達される。第４のプーリー６６の回動は、結合軸７２を介して第２の指先部５６に伝達される。
【００３３】
このようにして、第１の指先部５５の矢印９０の方向への移動によって、第２の指先部５６が第１のグリッパ５１に向かう方向（図１の矢印９１の方向）に回動する。
【００３４】
図１は、本実施の形態のロボットハンドをアクセス対象とともに示す側面図である。図２は、本実施の形態のロボットハンドをアクセス対象とともに示す斜視図である。
【００３５】
アクセス対象の引き出し付き棚は、棚３４、引き出し部３０およびロック部３２を有していて、棚３４と引き出し部３０の間には、溝状のインタフェース３１が形成されているとする。引き出し部３０は、通常はロック部３２によって棚３４から引き出されないようになっており、ロックが解除されると矢印９０の方向に引き出し可能なものである。ロック部３２は、この引き出し付き棚の溝状のインタフェース３１に配置された爪３３を矢印９１の方向に押すとロックを解除するように構成されている。
【００３６】
第１および第２のグリッパ５１，５２は矢印９２に沿って移動し、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔は変化可能である。これにより、第１および第２のグリッパ５１，５２を用いて、物体を把持することができる。
【００３７】
このロボットハンドを用いて引き出し部３０を引き出す場合には、まず、腕部２１を動かして矢印９０と反対方向に掌部１０を移動させ、第１の指先部５５を引き出し部３０に押し付ける。これによって第１の指先部５５は、矢印９０の方向に移動して第１の指本体５３の内部に押し込まれる。この第１の指先部５５の移動に伴って、第２の指先は結合軸７２を中心に矢印９１の方向に回動する。このとき掌部１０は引き出し部３０に向かって移動しているから、第２の指先部５６は、回動しながらインタフェース３１に進入していくこととなる。
【００３８】
このようにして第２の指先部５６をインタフェース３１に進入させ、爪３３を押すことによりロック部３２によるロックは解除される。このようにロックが解除された状態で、腕部を動かして掌部１０を矢印９０の方向に移動させると、第２の指先部５６が爪３３に引っかかった状態で、棚３４から引き出し部３０を矢印９０の方向に引き出すことができる。
【００３９】
その後、たとえば腕部２１を動かすことにより、第２の指先部５６を爪３３から離す。第２の指先部５６が爪３３から離れた状態で、ロボットハンド全体を矢印９０の方向に移動させることにより、ロボットハンドは引き出し部３０から離れる。
【００４０】
このように、第１のグリッパ５１の先端すなわち第１の指先部５５の先端が掌部１０に近づく移動に伴って、第２の指先の先端すなわち第２の指先部５６の先端が回動するロボットハンドを用いると、溝状のインタフェース３１を容易に操作することができる。また、このような動作のためにモーターなどの新たな駆動源を設ける必要はない。
【００４１】
また、第１および第２のグリッパ５１，５２を互いに近づくように移動可能であるため、物体を把持することも可能である。
【００４２】
なお、ここでは引き出し付き棚へのアクセスについて説明したが、溝状のインタフェースを有する他の対象にも同様にアクセスすることができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図８は、本発明に係るロボットハンドの第２の実施の形態における断面図である。図８は、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔を狭めた状態を示している。
【００４４】
本実施の形態のロボットハンドは、第１の実施の形態の調整用ラックを別の調整用ラック７７に変更し、２つのローラー７６を設けたものである。
【００４５】
２つのローラー７６は、調整用プーリー１７の両側で第１のベルト６３の外面と接触している。また、２つのローラー７６は、第１のプーリー１５および第２のプーリー１６とローラー７６との間で第１のベルト６３が第１のプーリー１５から第２のプーリー１６に向かう方向に平行になるように配置されている。
【００４６】
調整用ラック７７には、等間隔で歯が刻まれている。
【００４７】
このようなロボットハンドでは、第１および第２のプーリー１５，１６の間の距離の変化に比例して調整用プーリー１７を移動させることにより、第１のベルト６３が緩まないようにすることができる。
【００４８】
本実施の形態のロボットハンドは、調整用ラック７７が第１の実施の形態よりも単純であり、容易に製造することができる。
【００４９】
［第３の実施の形態］
図９は、本発明に係るロボットハンドの第３の実施の形態における断面図である。図９は、第１の指先部５５が第１の指本体５３に押し込まれた状態を示している。
【００５０】
本実施の形態のロボットハンドは、第１の実施の形態のロボットハンドに第１の指先部５５を押し込まれた状態で固定可能なロック手段を追加したものである。ロック手段は、第１の指本体５３に固定された箱５７の内部に配設されている。
【００５１】
ロック手段は、ラック６０に取り付けられたロック爪１およびロック解除爪４を有している。また、ロック手段は、箱５７にバネを介して取り付けられたロック解除スイッチ３、および、ロック解除スイッチ３に取り付けられた引っ掛かり部２を有している。
【００５２】
ロック爪１およびロック解除爪４は、ラック６０から離れる方向に付勢されていて、また、ラック６０の内部に押し込み可能に形成されている。また、第１の指先部５５は、バネ６２によって第１の指本体５３から押し出される方向に力が加えられている。このため第１の指先部５５が第１の指本体５３に所定の長さ押し込まれると、ロック爪１が引っ掛かり部２に引っ掛かって固定される。
【００５３】
ロック解除スイッチ３は、第１の指先部５５が最も深く第１の指本体５３に押し込まれた状態でロック解除爪４に押されるような位置に配設されている。ロック解除スイッチ３が押されると、第１の指先部５５が第１の指本体から最も突出した状態に戻るまで、引っ掛かり部２がロック爪１に引っ掛からないように移動するようになっている。
【００５４】
このように、第１のグリッパ５１にロック手段を持たせることにより、第２の指先部５６を回動させた状態で固定することができる。このようなロボットハンドを用いると、より多様なインタフェース３１にアクセスすることができる。
【００５５】
［第４の実施の形態］
図１０は、本発明に係るロボットハンドの第４の実施の形態における断面図である。
【００５６】
本実施の形態のロボットハンドは、第１の実施の形態のロボットハンドと、第１のグリッパ５１および第１のグリッパの運動を第１のプーリー１５に伝達する機構が異なる。
【００５７】
このロボットハンドの第１のグリッパ５１は、第１の指本体５３と第１の指先部５５との間に中間部５８が設けられている。第１の指本体５３と中間部５８との間、および、第１の指先部５５と中間部５８との間には、それぞれバネ５９が取り付けられており、第１のグリッパ５１を伸ばすように付勢されている。
【００５８】
また、第１の指本体５３と中間部５８とは指関節軸４８で結合されていて、その指関節軸４８には指関節プーリー４７が結合されている。また、第１の指本体５３と中間部５８との結合軸にもプーリー４９が結合されている。指関節プーリー４７の回動は、ベルト４５，４６を介して回転軸７４に伝達され、第１のプーリー１５に伝達される。
【００５９】
第１の指先部５５が掌部１０に向かって押されると、第１の指先部５５と中間部５８との間の角度が小さくなり、第１の指先部５５と掌部１０との距離は短くなる。このように第１の指先部５５が掌部１０に向かうように回動すると、その回動に伴って指関節プーリー４７およびベルト４５，４６によって第１のプーリー１５が回動する。
【００６０】
第１のプーリー１５の回動は、第１の実施の形態と同様に第２のグリッパ５２に伝達されて、第２の指先部５６が回動する。したがって、第１の指先部５５が掌部１０に近づくことにより、第２の指先部５６が回動することとなる。
【００６１】
このように、第１の指先部５５が回動する場合でも、第１の指先部５５が掌部１０に近づくとともに第２の指先部５６を回動させることができる。つまり、本実施の形態のロボットハンドでも、第１の実施の形態と同様に溝状のインタフェース３１（図１参照）を容易に操作することができる。また、このような動作のためにモーターなどの新たな駆動源を設ける必要はない。第１および第２のグリッパ５１，５２を互いに近づくように移動可能であるため、対象物を把持することも可能である。
【００６２】
なお、第１の指先部５５と中間部５８との間の角度が小さくなった状態で一旦ロックし、さらに第１の指先部５５を掌部１０に向かうように回動させることによりロックが解除されるようにしてもよい。
【００６３】
［他の実施の形態］
第１ないし第４の実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。
【００６４】
たとえば、上述の各実施の形態は２つのグリッパを持つ２指のロボットハンドであるが、３指以上のロボットハンドにも適用することができる。掌部１０が手首関節２２を介して腕部２１に接続された自由度の高い動きが可能なロボットハンドについて説明したが、インタフェース３１の形状によっては、掌部１０の動きの自由度は小さくてもよい場合がある。このような場合には、適宜適当な手首関節２２や腕部２１を用いればよい。
【００６５】
上述の各実施の形態では、回動運動を回動運動に伝達する場合に、プーリーとベルトを用いているが、他の伝達手段を用いてもよい。たとえば、タイミングベルトやチェーンを用いることもできる。また、ベルトの緩みを抑制するために調整プーリーなどを用いているが、プーリーなどの回転体の間の距離に応じて伸縮するようなベルトを用いることもできる。
【００６６】
さらに、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態をアクセス対象とともに示す側面図である。
【図２】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態をアクセス対象とともに示す斜視図である。
【図３】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図６におけるIII−III矢視断面図である。
【図４】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図６におけるIV−IV矢視断面図である。
【図５】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図６におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図３、図４および図５におけるVI−VI矢視断面図である。
【図７】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態における断面図である。
【図８】本発明に係るロボットハンドの第２の実施の形態における断面図である。
【図９】本発明に係るロボットハンドの第３の実施の形態における断面図である。
【図１０】本発明に係るロボットハンドの第４の実施の形態における断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…ロック爪、２…引っ掛かり部、３…ロック解除スイッチ、１０…掌部、１５…第１のプーリー、１６…第２のプーリー、１７…調整用プーリー、１８…調整用ピニオン、２１…腕部、２２…手首関節、３０…引き出し部、３１…インタフェース、３２…ロック部、３３…爪、３４…棚、４１…モーター、４４…調整用ラック、４５…ベルト、４６…ベルト、４７…指関節プーリー、４８…指関節軸、４９…プーリー、５１…第１のグリッパ、５２…第２のグリッパ、５３…第１の指本体、５４…第２の指本体、５５…第１の指先部、５６…第２の指先部、５８…中間部、５９…バネ、６０…ラック、６１…ピニオン、６３…第１のベルト、６４…第３のプーリー、６５…第２のベルト、６６…第４のプーリー、７２…結合軸、７３…車軸、７４…回転軸、７５…モーター軸、７６…ローラー、７７…調整用ラック、８１…第２の指本体移動用ラック、８２…モーター直結歯車、８３…歯車、８４…歯車、８５…歯車、８６…第１の指本体移動用ラック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を把持するロボットハンドおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
多様な位置・大きさ・形状の対象物を把持することを目的としたロボットハンドが開発されている（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２９３７８６号公報
【特許文献２】特開平８−３２３６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
たとえば家庭など人間と共存する環境において、ロボットハンドには溝形状の取手にハンドの指部を差し入れて扉や引き出しなどを扱うことが求められる。
【０００４】
しかし、１対の平行移動可能な指を持った２指１自由度の開閉式ハンドは、ふすまに代表されるようなドアや、引き出し、収納棚の扉など、インタフェースが溝（みぞ）形状のものにアクセスすることは困難である。さらに、ばねなどを用いて扉をロックしている場合には、インタフェースの溝にハンドを挿入してからロックを解除しないと、扉の開閉ができない。
【０００５】
ロボットハンドに人間と同じ動作をさせて扉の開閉を実現しようとすると、多自由度多指ハンドを用いて溝にハンドの指を挿入するか、またはロボットが把持しやすい取手を専用のインタフェースとして別途設ける必要がある。多指多自由度のハンドは冗長であるがゆえに機構が複雑となる傾向がある。機構が複雑になると重量が大きくなり、家庭内で動作するような比較的小型の移動ロボットに搭載することが非現実的である。
【０００６】
また、比較的自由度の少ない単純な機構のロボットハンド専用のインタフェースを設けることは、出っ張りなどが存在する生活環境においては、人とロボット双方に障害となりうる。
【０００７】
そこで、本発明は、対象物を把持するロボットハンドによって溝状のインタフェースを操作できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、対象物を把持するロボットハンドにおいて、掌部と、前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記掌部に対して相対的に移動が可能な第１のグリッパと、前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記第１のグリッパに向かう回動が可能な第２のグリッパと、前記第１のグリッパの先端を前記掌部に近づける運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１のグリッパに向かって回動するように駆動するリンク手段と、前記第１のグリッパの把持部および前記第２のグリッパの把持部の間隔が変化するように前記第１および第２のグリッパの少なくとも一方を移動させる開閉手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、対象物を把持するロボットにおいて、掌部と、前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記掌部に対して相対的に移動が可能な第１のグリッパと、前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記第１のグリッパに向かう回動が可能な第２のグリッパと、前記第１のグリッパの先端を前記掌部に近づける運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１のグリッパに向かって回動するように駆動するリンク手段と、前記第１のグリッパの把持部および前記第２のグリッパの把持部の間隔が変化するように前記第１および第２のグリッパの少なくとも一方を移動させる開閉手段と、前記掌部を第１のグリッパの突出方向およびその反対方向に移動させる腕部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対象物を把持するロボットハンドによって溝状のインタフェースを操作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係るロボットハンドの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図３は、本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図６におけるIII−III矢視断面図である。図４は、本実施の形態のロボットハンドの図６におけるIV−IV矢視断面図である。図５は、本実施の形態のロボットハンドの図６におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。図６は、本実施の形態のロボットハンドの図３、図４および図５におけるVI−VI矢視断面図である。
【００１３】
本実施の形態のロボットハンドは、掌部１０並びに第１および第２のグリッパ５１，５２を有している。掌部１０は、手首関節２２を介して腕部２１に接続されている。
【００１４】
腕部２１は、その軸の周りに回転可能な自由度を持ち、ひねり動作を行うことが可能である。つまり、腕部２１の回転により、ロボットハンドの第１および第２のグリッパ５１，５２を自在な角度に向け、対象にアクセスすることができる。なお、このような回転可能な自由度は、掌部１０や手首関節２２に持たせてもよい。
【００１５】
また、掌部１０は、腕部２１の軸を含む鉛直平面内で少なくとも１自由度を持ち、その平面内で傾動可能に手首関節２２に取り付けられている。つまり、腕部２１の水平に対する傾き角が変化しても、掌部１０の姿勢を変えずに維持することができる。
【００１６】
第１のグリッパ５１は、掌部１０から延びる第１の指本体５３、および、その第１の指本体から延びる第１の指先部５５を有している。第２のグリッパ５２は、掌部１０から第１の指本体５３と平行に延びる第２の指本体５４、および、その第２の指本体から延びる第２の指先部５６を有している。
【００１７】
第１の指本体５３の内部には、第１の指本体５３と同じ方向に延びるラック６０が収められている。ラック６０の一方の端部は第１の指先部５５に固定されていて、他方の端部にはバネ６２が取り付けられている。バネ６２のラック６０に対して反対側の端部は、箱５７に固定されている。箱５７は、第１の指本体５３に固定されている。
【００１８】
掌部１０の内部には、ラック６０とかみ合わされたピニオン６１、および、ピニオン６１と車軸７３で結合された第１のプーリー１５が配設されている。また、第２の指本体５４の取付け部の近傍には、第２および第３のプーリー１６，６４が取り付けられている。第１のプーリー１５と第２のプーリー１６との間には、第１のベルト６３がかけ渡されている。第２のプーリー１６と第３のプーリー６４との間は、回転軸７４で結合されている。第２の指先部５６には、結合軸７２を中心とする第４のプーリー６６が取り付けられている。第３のプーリー６４と第４のプーリー６６との間には、第２のベルト６５がかけ渡されている。
【００１９】
また、掌部１０の内部には、モーター４１が配設されている。モーター４１の回動は、モーター軸７５を介してモーター直結歯車８２に伝達される。モーター直結歯車８２の回転は、２枚の歯車８４，８５を介して第１の指本体移動用ラック８６に伝達される。また、モーター直結歯車８２の回動は、歯車８３を介して第２の指本体移動用ラック８１にも伝達される。第１および第２の指本体移動用ラック８６，８１は、それぞれ第１および第２の指本体５３，５４に取り付けられている。
【００２０】
第１のプーリー１５と第２のプーリー１６のほぼ中間には、調整用プーリー１７が配設されている。調整用プーリー１７は、第１のベルト６３にグリッパ５１，５２の反対側で接触している。調整用プーリー１７には第１のベルト６３と干渉しないように取り付けられた調整用ラック４４が取り付けられている。調整用ラック４４には調整用ピニオン１８がかみ合わされている。調整用ピニオン１８は、モーター軸７５を介してモーター４１に結合されている。
【００２１】
このような機構による第１および第２のグリッパ５１，５２の動きを説明する。
【００２２】
まず、第１および第２のグリッパ５１，５２が互いに接近したり遠ざかったりする移動（図１の矢印９２）について説明する。
【００２３】
モーター４１が回動すると、その回動は第１および第２の指本体移動用ラック８６，８１に伝達される。これにより、第１および第２の指本体移動用ラック８６，８１は、矢印９２に沿って直線運動する。第１および第２の指本体移動用ラック８６，８１の直線運動に伴って、第１および第２のグリッパ５１，５２は直線運動する。この直線運動により、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔が変化する。
【００２４】
このようにして、第１および第２のグリッパ５１，５２を開閉することにより、第１および第２のグリッパ５１，５２で対象物を把持することができる。対象物の把持は、第１および第２の指先部５５，５６で行ってもよいし、第１および第２の指本体５３，５４で行ってもよい。
【００２５】
なお、第１および第２のグリッパ５１，５２の開閉は、第１および第２のグリッパ５１，５２を均等に動かしているが、不均等に動かしてもよいし、どちらか一方のみを動かしてもよい。
【００２６】
次に、第１のグリッパ５１の先端すなわち第１の指先部５５の先端が掌部１０に近づく移動に伴う、第２の指先の先端すなわち第２の指先部５６の先端の回動について説明する。
【００２７】
図７は、本実施の形態におけるロボットハンドの断面図である。図７は、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔を狭めた状態を示している。
【００２８】
第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔の変化に伴って、第１のプーリー１５と第２のプーリー１６の間隔も変化する。この間隔の変化は、モーター４１が回動した角度に比例している。
【００２９】
第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔が狭いほど、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔が単位長さ変化したときの、第１のベルト６３がたわまないような調整用プーリー１７の移動量は大きい。このため、調整用ラック４４に刻まれた歯の間隔は、第１および第２のグリッパ５１，５２に近い側ほど大きい。
【００３０】
モーター４１の回動は、調整用ピニオン１８にモーター軸７５を介して伝達される。調整用ピニオン１８の回動によって、調整用ラック４４に伝達されて、第１のベルト６３が緩まないように調整用プーリー１７は移動される。
【００３１】
第１の指先部５５にその第１の指先部５５を押し込む方向（図１の矢印９０の方向）の力が加わると、第１の指先部５５は第１の指本体５３の内部に押し込まれる。第１の指先部５５の移動に伴ってラック６０は掌部１０の内部に押し込まれ、これに伴ってピニオン６１が回動する。ピニオン６１の回動は、車軸７３によって第１のプーリー１５に伝達される。
【００３２】
第１のプーリー１５の回動は、上述の通り第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔が変化しても緩まない第１のベルト６３を介して、第２のプーリー１６に伝達される。第２のプーリー１６の回動は、回転軸７４によって第３のプーリー６４に伝達される。第３のプーリー６４の回動は、第２のベルト６５によって第４のプーリー６６に伝達される。第４のプーリー６６の回動は、結合軸７２を介して第２の指先部５６に伝達される。
【００３３】
このようにして、第１の指先部５５の矢印９０の方向への移動によって、第２の指先部５６が第１のグリッパ５１に向かう方向（図１の矢印９１の方向）に回動する。
【００３４】
図１は、本実施の形態のロボットハンドをアクセス対象とともに示す側面図である。図２は、本実施の形態のロボットハンドをアクセス対象とともに示す斜視図である。
【００３５】
アクセス対象の引き出し付き棚は、棚３４、引き出し部３０およびロック部３２を有していて、棚３４と引き出し部３０の間には、溝状のインタフェース３１が形成されているとする。引き出し部３０は、通常はロック部３２によって棚３４から引き出されないようになっており、ロックが解除されると矢印９０の方向に引き出し可能なものである。ロック部３２は、この引き出し付き棚の溝状のインタフェース３１に配置された爪３３を矢印９１の方向に押すとロックを解除するように構成されている。
【００３６】
第１および第２のグリッパ５１，５２は矢印９２に沿って移動し、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔は変化可能である。これにより、第１および第２のグリッパ５１，５２を用いて、物体を把持することができる。
【００３７】
このロボットハンドを用いて引き出し部３０を引き出す場合には、まず、腕部２１を動かして矢印９０と反対方向に掌部１０を移動させ、第１の指先部５５を引き出し部３０に押し付ける。これによって第１の指先部５５は、矢印９０の方向に移動して第１の指本体５３の内部に押し込まれる。この第１の指先部５５の移動に伴って、第２の指先は結合軸７２を中心に矢印９１の方向に回動する。このとき掌部１０は引き出し部３０に向かって移動しているから、第２の指先部５６は、回動しながらインタフェース３１に進入していくこととなる。
【００３８】
このようにして第２の指先部５６をインタフェース３１に進入させ、爪３３を押すことによりロック部３２によるロックは解除される。このようにロックが解除された状態で、腕部を動かして掌部１０を矢印９０の方向に移動させると、第２の指先部５６が爪３３に引っかかった状態で、棚３４から引き出し部３０を矢印９０の方向に引き出すことができる。
【００３９】
その後、たとえば腕部２１を動かすことにより、第２の指先部５６を爪３３から離す。第２の指先部５６が爪３３から離れた状態で、ロボットハンド全体を矢印９０の方向に移動させることにより、ロボットハンドは引き出し部３０から離れる。
【００４０】
このように、第１のグリッパ５１の先端すなわち第１の指先部５５の先端が掌部１０に近づく移動に伴って、第２の指先の先端すなわち第２の指先部５６の先端が回動するロボットハンドを用いると、溝状のインタフェース３１を容易に操作することができる。また、このような動作のためにモーターなどの新たな駆動源を設ける必要はない。
【００４１】
また、第１および第２のグリッパ５１，５２を互いに近づくように移動可能であるため、物体を把持することも可能である。
【００４２】
なお、ここでは引き出し付き棚へのアクセスについて説明したが、溝状のインタフェースを有する他の対象にも同様にアクセスすることができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図８は、本発明に係るロボットハンドの第２の実施の形態における断面図である。図８は、第１および第２のグリッパ５１，５２の間隔を狭めた状態を示している。
【００４４】
本実施の形態のロボットハンドは、第１の実施の形態の調整用ラックを別の調整用ラック７７に変更し、２つのローラー７６を設けたものである。
【００４５】
２つのローラー７６は、調整用プーリー１７の両側で第１のベルト６３の外面と接触している。また、２つのローラー７６は、第１のプーリー１５および第２のプーリー１６とローラー７６との間で第１のベルト６３が第１のプーリー１５から第２のプーリー１６に向かう方向に平行になるように配置されている。
【００４６】
調整用ラック７７には、等間隔で歯が刻まれている。
【００４７】
このようなロボットハンドでは、第１および第２のプーリー１５，１６の間の距離の変化に比例して調整用プーリー１７を移動させることにより、第１のベルト６３が緩まないようにすることができる。
【００４８】
本実施の形態のロボットハンドは、調整用ラック７７が第１の実施の形態よりも単純であり、容易に製造することができる。
【００４９】
［第３の実施の形態］
図９は、本発明に係るロボットハンドの第３の実施の形態における断面図である。図９は、第１の指先部５５が第１の指本体５３に押し込まれた状態を示している。
【００５０】
本実施の形態のロボットハンドは、第１の実施の形態のロボットハンドに第１の指先部５５を押し込まれた状態で固定可能なロック手段を追加したものである。ロック手段は、第１の指本体５３に固定された箱５７の内部に配設されている。
【００５１】
ロック手段は、ラック６０に取り付けられたロック爪１およびロック解除爪４を有している。また、ロック手段は、箱５７にバネを介して取り付けられたロック解除スイッチ３、および、ロック解除スイッチ３に取り付けられた引っ掛かり部２を有している。
【００５２】
ロック爪１およびロック解除爪４は、ラック６０から離れる方向に付勢されていて、また、ラック６０の内部に押し込み可能に形成されている。また、第１の指先部５５は、バネ６２によって第１の指本体５３から押し出される方向に力が加えられている。このため第１の指先部５５が第１の指本体５３に所定の長さ押し込まれると、ロック爪１が引っ掛かり部２に引っ掛かって固定される。
【００５３】
ロック解除スイッチ３は、第１の指先部５５が最も深く第１の指本体５３に押し込まれた状態でロック解除爪４に押されるような位置に配設されている。ロック解除スイッチ３が押されると、第１の指先部５５が第１の指本体から最も突出した状態に戻るまで、引っ掛かり部２がロック爪１に引っ掛からないように移動するようになっている。
【００５４】
このように、第１のグリッパ５１にロック手段を持たせることにより、第２の指先部５６を回動させた状態で固定することができる。このようなロボットハンドを用いると、より多様なインタフェース３１にアクセスすることができる。
【００５５】
［第４の実施の形態］
図１０は、本発明に係るロボットハンドの第４の実施の形態における断面図である。
【００５６】
本実施の形態のロボットハンドは、第１の実施の形態のロボットハンドと、第１のグリッパ５１および第１のグリッパの運動を第１のプーリー１５に伝達する機構が異なる。
【００５７】
このロボットハンドの第１のグリッパ５１は、第１の指本体５３と第１の指先部５５との間に中間部５８が設けられている。第１の指本体５３と中間部５８との間、および、第１の指先部５５と中間部５８との間には、それぞれバネ５９が取り付けられており、第１のグリッパ５１を伸ばすように付勢されている。
【００５８】
また、第１の指本体５３と中間部５８とは指関節軸４８で結合されていて、その指関節軸４８には指関節プーリー４７が結合されている。また、第１の指本体５３と中間部５８との結合軸にもプーリー４９が結合されている。指関節プーリー４７の回動は、ベルト４５，４６を介して回転軸７４に伝達され、第１のプーリー１５に伝達される。
【００５９】
第１の指先部５５が掌部１０に向かって押されると、第１の指先部５５と中間部５８との間の角度が小さくなり、第１の指先部５５と掌部１０との距離は短くなる。このように第１の指先部５５が掌部１０に向かうように回動すると、その回動に伴って指関節プーリー４７およびベルト４５，４６によって第１のプーリー１５が回動する。
【００６０】
第１のプーリー１５の回動は、第１の実施の形態と同様に第２のグリッパ５２に伝達されて、第２の指先部５６が回動する。したがって、第１の指先部５５が掌部１０に近づくことにより、第２の指先部５６が回動することとなる。
【００６１】
このように、第１の指先部５５が回動する場合でも、第１の指先部５５が掌部１０に近づくとともに第２の指先部５６を回動させることができる。つまり、本実施の形態のロボットハンドでも、第１の実施の形態と同様に溝状のインタフェース３１（図１参照）を容易に操作することができる。また、このような動作のためにモーターなどの新たな駆動源を設ける必要はない。第１および第２のグリッパ５１，５２を互いに近づくように移動可能であるため、対象物を把持することも可能である。
【００６２】
なお、第１の指先部５５と中間部５８との間の角度が小さくなった状態で一旦ロックし、さらに第１の指先部５５を掌部１０に向かうように回動させることによりロックが解除されるようにしてもよい。
【００６３】
［他の実施の形態］
第１ないし第４の実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。
【００６４】
たとえば、上述の各実施の形態は２つのグリッパを持つ２指のロボットハンドであるが、３指以上のロボットハンドにも適用することができる。掌部１０が手首関節２２を介して腕部２１に接続された自由度の高い動きが可能なロボットハンドについて説明したが、インタフェース３１の形状によっては、掌部１０の動きの自由度は小さくてもよい場合がある。このような場合には、適宜適当な手首関節２２や腕部２１を用いればよい。
【００６５】
上述の各実施の形態では、回動運動を回動運動に伝達する場合に、プーリーとベルトを用いているが、他の伝達手段を用いてもよい。たとえば、タイミングベルトやチェーンを用いることもできる。また、ベルトの緩みを抑制するために調整プーリーなどを用いているが、プーリーなどの回転体の間の距離に応じて伸縮するようなベルトを用いることもできる。
【００６６】
さらに、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態をアクセス対象とともに示す側面図である。
【図２】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態をアクセス対象とともに示す斜視図である。
【図３】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図６におけるIII−III矢視断面図である。
【図４】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図６におけるIV−IV矢視断面図である。
【図５】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図６におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態の図３、図４および図５におけるVI−VI矢視断面図である。
【図７】本発明に係るロボットハンドの第１の実施の形態における断面図である。
【図８】本発明に係るロボットハンドの第２の実施の形態における断面図である。
【図９】本発明に係るロボットハンドの第３の実施の形態における断面図である。
【図１０】本発明に係るロボットハンドの第４の実施の形態における断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…ロック爪、２…引っ掛かり部、３…ロック解除スイッチ、１０…掌部、１５…第１のプーリー、１６…第２のプーリー、１７…調整用プーリー、１８…調整用ピニオン、２１…腕部、２２…手首関節、３０…引き出し部、３１…インタフェース、３２…ロック部、３３…爪、３４…棚、４１…モーター、４４…調整用ラック、４５…ベルト、４６…ベルト、４７…指関節プーリー、４８…指関節軸、４９…プーリー、５１…第１のグリッパ、５２…第２のグリッパ、５３…第１の指本体、５４…第２の指本体、５５…第１の指先部、５６…第２の指先部、５８…中間部、５９…バネ、６０…ラック、６１…ピニオン、６３…第１のベルト、６４…第３のプーリー、６５…第２のベルト、６６…第４のプーリー、７２…結合軸、７３…車軸、７４…回転軸、７５…モーター軸、７６…ローラー、７７…調整用ラック、８１…第２の指本体移動用ラック、８２…モーター直結歯車、８３…歯車、８４…歯車、８５…歯車、８６…第１の指本体移動用ラック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持するロボットハンドにおいて、
掌部と、
前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記掌部に対して相対的に移動が可能な第１のグリッパと、
前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記第１のグリッパに向かう回動が可能な第２のグリッパと、
前記第１のグリッパの先端を前記掌部に近づける運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１のグリッパに向かって回動するように駆動するリンク手段と、
前記第１のグリッパの把持部および前記第２のグリッパの把持部の間隔が変化するように前記第１および第２のグリッパの少なくとも一方を移動させる開閉手段と、
を有することを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記リンク手段は、前記第１のグリッパの少なくとも一部の直線運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１の指に向かって回動するように駆動す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】
前記第１のグリッパは、前記掌部から離れる方向に延びる第１の指本体と、その第１の指本体から離れる方向に延びて前記第１の指本体に向かって押し込み可能な第１の指先部を備え、
前記第２のグリッパは、前記掌部から離れる方向に延びる第２の指本体と、その第２の指本体の前記掌部の反対側の端部に位置する結合軸の周りに回動可能に取り付けられた第２の指先部とを備え、
前記リンク手段は、前記第１の指先部が前記第１の指本体に向かって押し込まれる前記直線運動とともに直線に沿って移動するラックと、そのラックにかみ合わされた前記第１の指本体との相対的な位置が変化しないピニオンと、そのピニオンの回動運動によって前記第２の指先部を前記結合軸の周りに回動させる回動手段とを備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記開閉手段は、前記第１および第２の指本体の少なくとも一方を前記掌部に対して相対的に移動させるものであり、
前記回動手段は、前記ピニオンと同軸に結合された第１のプーリーと、前記第２の指本体との相対的な位置が変化しない第２のプーリーと、前記第２のプーリーと同軸に結合された第３のプーリーと、前記結合軸に取り付けられた第４のプーリーと、前記第１のプーリーと前記第２のプーリーとにかけ渡された第１のベルトと、前記第３のプーリーと前記第４のプーリーにかけ渡された第２のベルトと、前記第１のベルトに接触して前記第１のプーリーと前記第２のプーリーとの間の距離の変化に応じて前記第１のベルトが緩まないように移動する調整用プーリーと、を備える、
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】
前記第１の指先部を前記第１の指本体から離れる方向に付勢するバネと、
前記第１の指先部が第１の長さまで押し込まれると前記第１の指先部が前記指本体から離れる方向に移動しないように固定し、さらに前記第１の指先部が前記第１の長さよりも長い第２の長さまで押し込まれると前記第１の長さでの固定を解除するロック手段と、
を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のロボットハンド。
【請求項６】
前記リンク手段は、前記第１のグリッパの少なくとも一部の回動運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１の指に向かって回動するように駆動す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７】
前記第１のグリッパは、前記掌部から離れる方向に延びる中間部と、その中間部の前記掌部に遠い端部の指関節軸に回動可能に結合されてその指関節軸から前記掌部から離れる方向に延びる第１の指先部を備え、
前記第２のグリッパは、前記掌部から離れる方向に延びる第２の指本体と、その第２の指本体の前記掌部の反対側の端部に位置する結合軸の周りに回動可能に取り付けられた第２の指先部とを備え、
前記リンク手段は、前記指関節軸に結合された指関節プーリーと、前記指関節プーリーの回動運動に伴って回動する前記第１の指本体との相対的な位置が変化しない回転軸と、その回転軸の回動運動によって前記第２の指先部を前記結合軸の周りに回動させる回動手段とを備える、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記開閉手段は、前記中間部の前記掌部に近い端部および第２の指本体の少なくとも一方を前記掌部に対して相対的に移動させるものであり、
前記回動手段は、前記回転軸に結合された第１のプーリーと、前記第２の指本体との相対的な位置が変化しない第２のプーリーと、前記第２のプーリーと同軸に結合された第３のプーリーと、前記結合軸に取り付けられた第４のプーリーと、前記第１のプーリーと前記第２のプーリーとにかけ渡された第１のベルトと、前記第３のプーリーと前記第４のプーリーにかけ渡された第２のベルトと、前記第１のベルトに接触して前記第１のプーリーと前記第２のプーリーとの間の距離の変化に応じて前記第１のベルトが緩まないように移動する調整用プーリーと、を備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記第１の指先部と前記中間部との相対的な角度が大きくなるように付勢するバネと、
前記第１の指先部と前記中間部との相対的な角度が第１の角度以下になると前記第１の指先部と前記中間部との相対的な角度が大きくならないように固定し、さらに前記第１の指先部と前記中間部との相対的な角度が前記第１の角度よりも小さい第２の角度以下になると前記第１の角度での固定を解除するロック手段と、
を有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
対象物を把持するロボットにおいて、
掌部と、
前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記掌部に対して相対的に移動が可能な第１のグリッパと、
前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記第１のグリッパに向かう回動が可能な第２のグリッパと、
前記第１のグリッパの先端を前記掌部に近づける運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１のグリッパに向かって回動するように駆動するリンク手段と、
前記第１のグリッパの把持部および前記第２のグリッパの把持部の間隔が変化するように前記第１および第２のグリッパの少なくとも一方を移動させる開閉手段と、
前記掌部を第１のグリッパの突出方向およびその反対方向に移動させる腕部と、
を有することを特徴とするロボット。
【請求項１１】
前記掌部と前記腕部との間に設けられて前記掌部と前記腕部の相対的な角度を変化させる手首関節を有することを特徴とする請求項１０に記載のロボット。
【請求項１】
対象物を把持するロボットハンドにおいて、
掌部と、
前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記掌部に対して相対的に移動が可能な第１のグリッパと、
前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記第１のグリッパに向かう回動が可能な第２のグリッパと、
前記第１のグリッパの先端を前記掌部に近づける運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１のグリッパに向かって回動するように駆動するリンク手段と、
前記第１のグリッパの把持部および前記第２のグリッパの把持部の間隔が変化するように前記第１および第２のグリッパの少なくとも一方を移動させる開閉手段と、
を有することを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記リンク手段は、前記第１のグリッパの少なくとも一部の直線運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１の指に向かって回動するように駆動す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】
前記第１のグリッパは、前記掌部から離れる方向に延びる第１の指本体と、その第１の指本体から離れる方向に延びて前記第１の指本体に向かって押し込み可能な第１の指先部を備え、
前記第２のグリッパは、前記掌部から離れる方向に延びる第２の指本体と、その第２の指本体の前記掌部の反対側の端部に位置する結合軸の周りに回動可能に取り付けられた第２の指先部とを備え、
前記リンク手段は、前記第１の指先部が前記第１の指本体に向かって押し込まれる前記直線運動とともに直線に沿って移動するラックと、そのラックにかみ合わされた前記第１の指本体との相対的な位置が変化しないピニオンと、そのピニオンの回動運動によって前記第２の指先部を前記結合軸の周りに回動させる回動手段とを備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記開閉手段は、前記第１および第２の指本体の少なくとも一方を前記掌部に対して相対的に移動させるものであり、
前記回動手段は、前記ピニオンと同軸に結合された第１のプーリーと、前記第２の指本体との相対的な位置が変化しない第２のプーリーと、前記第２のプーリーと同軸に結合された第３のプーリーと、前記結合軸に取り付けられた第４のプーリーと、前記第１のプーリーと前記第２のプーリーとにかけ渡された第１のベルトと、前記第３のプーリーと前記第４のプーリーにかけ渡された第２のベルトと、前記第１のベルトに接触して前記第１のプーリーと前記第２のプーリーとの間の距離の変化に応じて前記第１のベルトが緩まないように移動する調整用プーリーと、を備える、
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】
前記第１の指先部を前記第１の指本体から離れる方向に付勢するバネと、
前記第１の指先部が第１の長さまで押し込まれると前記第１の指先部が前記指本体から離れる方向に移動しないように固定し、さらに前記第１の指先部が前記第１の長さよりも長い第２の長さまで押し込まれると前記第１の長さでの固定を解除するロック手段と、
を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のロボットハンド。
【請求項６】
前記リンク手段は、前記第１のグリッパの少なくとも一部の回動運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１の指に向かって回動するように駆動す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７】
前記第１のグリッパは、前記掌部から離れる方向に延びる中間部と、その中間部の前記掌部に遠い端部の指関節軸に回動可能に結合されてその指関節軸から前記掌部から離れる方向に延びる第１の指先部を備え、
前記第２のグリッパは、前記掌部から離れる方向に延びる第２の指本体と、その第２の指本体の前記掌部の反対側の端部に位置する結合軸の周りに回動可能に取り付けられた第２の指先部とを備え、
前記リンク手段は、前記指関節軸に結合された指関節プーリーと、前記指関節プーリーの回動運動に伴って回動する前記第１の指本体との相対的な位置が変化しない回転軸と、その回転軸の回動運動によって前記第２の指先部を前記結合軸の周りに回動させる回動手段とを備える、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記開閉手段は、前記中間部の前記掌部に近い端部および第２の指本体の少なくとも一方を前記掌部に対して相対的に移動させるものであり、
前記回動手段は、前記回転軸に結合された第１のプーリーと、前記第２の指本体との相対的な位置が変化しない第２のプーリーと、前記第２のプーリーと同軸に結合された第３のプーリーと、前記結合軸に取り付けられた第４のプーリーと、前記第１のプーリーと前記第２のプーリーとにかけ渡された第１のベルトと、前記第３のプーリーと前記第４のプーリーにかけ渡された第２のベルトと、前記第１のベルトに接触して前記第１のプーリーと前記第２のプーリーとの間の距離の変化に応じて前記第１のベルトが緩まないように移動する調整用プーリーと、を備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記第１の指先部と前記中間部との相対的な角度が大きくなるように付勢するバネと、
前記第１の指先部と前記中間部との相対的な角度が第１の角度以下になると前記第１の指先部と前記中間部との相対的な角度が大きくならないように固定し、さらに前記第１の指先部と前記中間部との相対的な角度が前記第１の角度よりも小さい第２の角度以下になると前記第１の角度での固定を解除するロック手段と、
を有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
対象物を把持するロボットにおいて、
掌部と、
前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記掌部に対して相対的に移動が可能な第１のグリッパと、
前記掌部から突出し、前記対象物の把持部を備え、先端が前記第１のグリッパに向かう回動が可能な第２のグリッパと、
前記第１のグリッパの先端を前記掌部に近づける運動によって前記第２のグリッパの先端を前記第１のグリッパに向かって回動するように駆動するリンク手段と、
前記第１のグリッパの把持部および前記第２のグリッパの把持部の間隔が変化するように前記第１および第２のグリッパの少なくとも一方を移動させる開閉手段と、
前記掌部を第１のグリッパの突出方向およびその反対方向に移動させる腕部と、
を有することを特徴とするロボット。
【請求項１１】
前記掌部と前記腕部との間に設けられて前記掌部と前記腕部の相対的な角度を変化させる手首関節を有することを特徴とする請求項１０に記載のロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２３８３２６（Ｐ２００８−２３８３２６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８１４９１（Ｐ２００７−８１４９１）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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