ロボットハンド及びロボット装置
【課題】対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を制御することが可能なロボットハンド及びロボット装置を提供する。
【解決手段】対象物を把持する２つの指部１０１，１０２を備え、２つの指部１０１，１０２の各々には、対象物を把持する部分に回転部材１１０が設けられ、２つの指部１０１，１０２で対象物を把持した状態で、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転可能にされており、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置を変更する第１指部移動機構１５０を備え、第１指部移動機構１５０により、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸が互いに近づく方向または遠ざかる方向に２つの指部１０１，１０２の相対位置が切り換えられる。
【解決手段】対象物を把持する２つの指部１０１，１０２を備え、２つの指部１０１，１０２の各々には、対象物を把持する部分に回転部材１１０が設けられ、２つの指部１０１，１０２で対象物を把持した状態で、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転可能にされており、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置を変更する第１指部移動機構１５０を備え、第１指部移動機構１５０により、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸が互いに近づく方向または遠ざかる方向に２つの指部１０１，１０２の相対位置が切り換えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド及びロボット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボット装置に取り付けて、対象物を把持又は解放することで所定の作業を行うロボットハンドが知られている。近年では、例えば工具を把持して部品の組み付け等の作業を行うと共に、微小な部品を把持して精度良く配置する多機能なロボットハンドが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１のロボットハンドでは、２つの指部の対象物を把持する部分に複数の突起を有する弾性部材が設けられており、弾性部材の中心部には１つの突起が配置され、その周辺部には中心部の突起よりも高さの低い突起が複数配置されている。そして、２つの指部の開閉を適切に制御することにより、対象物に２つの指部の弾性部材の中心部の突起の先端のみを接触させることで対象物を回転可能に把持するとともに、指部の開閉の制御を変えることで弾性部材を変形させて対象物に複数の突起を接触させ、対象物を拘束して把持することを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５５１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術にあっては、２つの指部で対象物を回転可能に支持する際に、弾性部材の１つの突起の先端が接触する（対象物を２点で把持する）。しかし、対象物を２点で把持するだけでは、対象物の把持が不安定となり、対象物の姿勢を変更させる際に（対象物を回転させる際に）対象物が落下してしまうおそれがある。例えば、対象物を回転させたり回転させなかったりする制御を把持力の強弱で行っているので、強く持つ必要があるもの（重いものや滑りやすいもの）を回転させる場合に落とす可能性がある。逆に、やさしく持つ必要があるもの（変形しやすいものや壊れやすいもの）を回転させないように把持したい場合に把持力が強すぎて対象物が壊れてしまう可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のロボットハンドは、対象物を把持する２つの指部を備え、前記２つの指部の各々には、前記対象物を把持する部分に回転部材が設けられ、前記２つの指部で前記対象物を把持した状態で、前記２つの指部の回転部材が回転可能にされており、前記２つの指部の回転部材の相対位置を変更する第１指部移動機構を備え、前記第１指部移動機構により、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向または遠ざかる方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられることを特徴とする。
【０００７】
このロボットハンドによれば、２つの指部の回転部材の相対位置を変更することにより、対象物の姿勢を変更したり対象物を拘束して把持したりすることができる。例えば、対象物が作業面に水平（横）に置かれた棒状部材の場合において、２つの指部の回転部材の回転軸を互いに近づけた状態を考える。この状態において、２つの指部の回転部材で対象物の一端を把持して持上げると、対象物の他端は自重により把持点を基準に回転して垂れ下がり、この動作の過程で対象物の姿勢が横から縦に変更されることとなる。つまり、２つの指部の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を変更させることができる。一方、２つの指部の回転部材の回転軸を互いに遠ざけた状態においては、２つの指部のうち一方の指部と他方の指部とで対象物を支持する際に摩擦力が生じるため、２つの指部の回転部材で対象物の一端を把持して持上げても、対象物の回転が抑制され、この動作の過程で対象物の姿勢はほとんど変化しない。つまり、２つの指部の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を維持することができる。また、対象物を２つの指部の回転部材で把持する構成を採用しており、２つの指部に複数の突起を有する弾性部材を設け弾性部材の中心の１つの突起の先端で対象物を回転可能に把持する構成を必要としないので、対象物を安定して把持することができる。よって、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を変更することが可能なロボットハンドを提供することができる。
【０００８】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において、前記２つの指部の回転部材の回転軸は互いに一致していることが望ましい。
【０００９】
このロボットハンドによれば、回転部材の回転が最もスムーズになるので、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００１０】
前記ロボットハンドにおいて、前記第１指部移動機構は、ラックアンドピニオンギアと、前記ラックアンドピニオンギアを駆動させるモーターと、を備え、前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部には、前記ラックアンドピニオンギアのピニオンギアと噛み合うラックが形成されており、前記２つの指部のうち前記ラックが形成された指部を案内するガイド部が設けられており、前記２つの指部のうち前記ラックが形成された指部は、前記モーターが回転して前記ピニオンギアと前記ラックとが噛み合うことにより前記ガイド部に沿って移動してもよい。
【００１１】
このロボットハンドによれば、２つの指部の回転部材の相対位置を細かく制御することが可能となる。
【００１２】
前記ロボットハンドにおいて、前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、前記対象物が平滑面を有する場合でも前記対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていてもよい。
【００１３】
前記ロボットハンドによれば、対象物を常に安定して把持することができる。
【００１４】
前記ロボットハンドにおいて、前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、平滑面となっていてもよい。
【００１５】
このロボットハンドによれば、対象物を安定して把持することができる。例えば、対象物の表面が平滑面の場合、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが面で接触するため、対象物をしっかりと把持できる。これに対して、回転部材の対象物と接触する部分が凹凸形状であると、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが点で接触することとなり、対象物の把持が不安定となる場合もある。
【００１６】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の他に１以上の指部が設けられており、前記２つの指部と前記１以上の指部とによって前記対象物が３点以上の接触点で把持されていてもよい。
【００１７】
このロボットハンドによれば、対象物が２点で把持される場合に比べて、対象物を確実に把持することができる。
【００１８】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において前記１以上の指部を前記対象物と接触しない位置まで退避させ、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに遠ざかる方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において前記１以上の指部を前記対象物と接触する位置まで移動させる第２指部移動機構を備えていてもよい。
【００１９】
このロボットハンドによれば、対象物の姿勢を変更する場合は、２つの指部のみで対象物を把持することで対象物の姿勢変更がスムーズにでき、一方、対象物を拘束して把持する場合は、３以上の指部で対象物を把持することで対象物をしっかりと把持することができる。
【００２０】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物との接触を検出する第１センサーが設けられていてもよい。
【００２１】
このロボットハンドによれば、第１センサーによって２つの指部の回転部材と対象物との接触判定を行うことができる。つまり、第１センサーの接触判定が「接触なし」の場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していないことが分かり、一方「接触あり」の場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していることが分かる。よって、対象物の把持状態を確認することが容易となる。
【００２２】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部のうち一方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分と他方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分との相対位置を検出する第２センサーを備えていてもよい。
【００２３】
このロボットハンドによれば、第２センサーによって２つの指部の回転部材どうしの間隔を検出することができる。例えば、対象物の大きさが正確に認識できている場合に有効である。つまり、第２センサーの検出結果が「対象物の幅（２つの指部で対象物を挟み込む方向における対象物の長さ）よりも大きい」場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していないことが分かり、一方「対象物の幅と等しい」場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していることが分かる。よって、対象物の把持状態を確認することが容易となる。
【００２４】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物を把持する力を検出する第３センサーが設けられていてもよい。
【００２５】
このロボットハンドによれば、第３センサーによって２つの指部が対象物を把持するときの把持力を検出することができる。例えば、第３センサーの検出結果によって２つの指部の回転部材が対象物をしっかりと把持しているか否かが分かる。よって、対象物を確実に把持することができる。
【００２６】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部が同期して前記対象物に近づくまたは遠ざかるように、前記２つの指部を開閉動作させる駆動部を備えていてもよい。
【００２７】
このロボットハンドによれば、２つの指部で対象物を把持しやすくなる。よって、対象物を安定して把持しやすくなる。また、簡素な構成で２つの指部の開閉動作を実現することができる。
【００２８】
本発明に係るロボット装置は、上記のロボットハンドを備えたことを特徴とする。
【００２９】
このロボット装置によれば、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を制御することが可能なロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの全体構成を示す斜視図である。
【図２】同、ロボットハンドの全体構成を示す正面図である。
【図３】同、ロボットハンドの第１指部移動機構を示す斜視図である。
【図４】同、ロボットハンドの第１指部移動機構を示す平面図である。
【図５】同、ロボットハンドが対象物を把持した状態を示す図である。
【図６】同、ロボットハンドの回転部材の回転軸の切り換え動作を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るロボット装置の全体構成を示す図である。
【図８】同、ロボット装置の動作時の状態を示す図である。
【図９】同、ロボット装置の動作時の状態を示す図である。
【図１０】ロボットハンドの第１変形例を示す図である。
【図１１】同、ロボットハンドの第２指部移動機構を示す平面図である。
【図１２】同、ロボットハンドの回転部材の回転軸の切り換え動作を示す図である。
【図１３】ロボットハンドの第２変形例を示す図である。
【図１４】同、ロボットハンドの動作時の状態を示す図である。
【図１５】ロボットハンドの第３変形例を示す図である。
【図１６】ロボットハンドの第４変形例を示す図である。
【図１７】同、ロボットハンドの第１指部移動機構を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドＲＨの全体構成を示す斜視図である。図２は、ロボットハンドＲＨの全体構成を示す正面図である。図３は、ロボットハンドＲＨの第１指部移動機構１５０を示す斜視図である。図４は、ロボットハンドＲＨの第１指部移動機構１５０を示す平面図である。
図１に示すように、ロボットハンドＲＨは、２つの指部１０１，１０２と、第１センサー１４１と、２つの指部１０１，１０２を開閉動作させる駆動部１３０と、第１指部移動機構１５０と、を備えている。
【００３３】
このロボットハンドＲＨは、例えば工具や部品などの対象物を把持する産業用ロボットの把持装置として用いられる。なお、ロボットハンドＲＨとしては、産業ロボットに限られず、他の用途（宇宙関連、遊具など）に用いても構わない。
【００３４】
指部１０１，１０２は、対象物を把持する部分である。各指部１０１，１０２には、対象物を把持する部分に回転部材１１０が設けられている。ロボットハンドＲＨは、２つの指部１０１，１０２で対象物を把持した状態で、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転することにより、対象物の姿勢が変更可能となっている。
【００３５】
各指部１０１，１０２は、回転部材１１０と、回転部材１１０を回転可能に支持する支持部材１２０と、を備えている。
【００３６】
図２に示すように、回転部材１１０の対象物と接触する部分（以下、接触面１１０ｆと称することがある）は、平滑面となっている。回転部材１１０は例えば円盤状に形成された剛性部材である。
【００３７】
支持部材１２０は、回転部材１１０を回転可能に支持する第１支持部１２１と、関節部１２０ａと、第１支持部１２１を開閉可能に支持する第２支持部１２２と、を備えている。例えば、各指部１０１，１０２の第１支持部１２１には、回転部材１１０の回転軸を回転可能に支持する転がり軸受け（ボールベアリングなど）が設けられている。これにより、回転部材１１０は円滑に回転するようになっている。
【００３８】
第１支持部１２１及び第２支持部１２２は例えば棒状に形成された剛性部材である。例えば、第１支持部１２１の基端部（第２支持部１２２と接する部分）には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に中央部が第２支持部１２２の先端部（第１支持部１２１と接する部分）に固定された軸状の関節部１２０ａの両端部が挿通された構成となっている。そして、第１支持部１２１は、駆動部１３０からの駆動信号により、関節部１２０ａを中心に回転可能になっている。
【００３９】
なお、これに限らず、第２支持部１２２の先端部（第１支持部１２１と接する部分）には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に両端が第１支持部１２１の基端部（第２支持部１２２と接する部分）に固定された軸状の関節部１２０ａが挿通された構成であっても、第１支持部１２１は、駆動部１３０からの駆動信号により、関節部１２０ａを中心に回転可能となる。
【００４０】
第１センサー１４１は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられている。第１センサー１４１は、対象物との接触を検出するセンサーである。
【００４１】
駆動部１３０は、２つの指部１０１，１０２の一端部に取り付けられている。駆動部１３０は、２つの指部１０１，１０２が同期して対象物に近づくまたは遠ざかるように移動するように、２つの指部１０１，１０２を開閉動作させる。例えば、駆動部１３０からの駆動信号が各指部１０１，１０２の第２支持部１２２に伝達されると、各指部１０１，１０２の第１支持部１２１は、第２支持部１２２との接続部（以下、関節部と称することがある）を基準に、同期して対象物に近づくまたは遠ざかるように移動するように、開閉動作を行うようになっている。
【００４２】
図３及び図４に示すように、第１指部移動機構１５０は、ラックアンドピニオンギア１５１と、ラックアンドピニオンギアを駆動させるモーター１５４と、を備えている。ラックアンドピニオンギア１５１は、ピニオンギア１５２とラック１５３とから構成されている。２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０２には、ラックアンドピニオンギア１５１のピニオンギア１５２と噛み合うラック１５３が形成されている。第１指部移動機構１５０は、ピニオンギア１５２の一部（ラック１５３と噛み合う部分）が露出した状態で、カバー１５５に収容されている。駆動部１３０のピニオンギア１５２と隣り合う位置には、指部１０２を案内するガイド部（ガイドレールなど）１２４が設けられている。指部１０２は、モーター１５４が回転してピニオンギア１５２とラック１５３とが噛み合うことによりガイド部１２４に沿って移動する。これにより、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更される。
【００４３】
なお、ピニオンギア１５２は、ステッピングモーターにより直接駆動されてもよいし、ギアボックスやウオームギア等の減速装置によって動力が伝達されてもよい。
【００４４】
２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更されることにより、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸が互いに近づく状態と、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸が互いに遠ざかる状態と、が切り換えられる。これにより、対象物の回転が許容される状態と、対象物の回転が許容されない状態と、が切り換えられる。
【００４５】
図５は、ロボットハンドＲＨが対象物Ｗを把持した状態を示す図である。
図５に示すように、駆動部１３０からの駆動信号（閉動作の信号）が各指部１０１，１０２の第２支持部１２２に伝達されると、各指部１０１，１０２の第１支持部１２１は、関節部を基準に同期して対象物に近づくように移動し、閉動作を行う。閉動作の過程において、第１センサー１４１により、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０と対象物との接触判定が行われる。つまり、第１センサー１４１の接触判定が「接触あり」の場合は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していることが分かる。
【００４６】
図６は、ロボットハンドＲＨの回転部材１１０の回転軸の切り換え動作を示す図である。なお、図６においては、便宜上、ロボットハンドＲＨの構成部品のうち２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０のみを図示している。また、図６において、符号ＲＣ１は指部１０１の回転部材１１０の回転軸、符号ＲＣ２は指部１０２の回転部材１１０の回転軸である。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、第１指部移動機構１５０（図３参照）により、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致する状態に切り換えられると、対象物Ｗの回転が許容される状態に切り換えられる。
【００４８】
図６（ｂ）に示すように、第１指部移動機構１５０（図３参照）により、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致しない状態に切り換えられると、対象物Ｗの回転が許容されない状態に切り換えられる。なお、この状態においては、指部１０１の回転部材１１０と指部１０２の回転部材１１０とが対象物を把持する方向から視て大部分で重なっている。これにより、対象物Ｗが安定して把持されるようになっている。
【００４９】
本実施形態のロボットハンドＲＨによれば、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置を変更することにより、対象物の姿勢を変更したり対象物を拘束して把持したりすることができる。例えば、対象物が作業面に水平（横）に置かれた棒状部材の場合において、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２を互いに近づけた状態を考える。この状態において、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物の一端を把持して持上げると、対象物の他端は自重により把持点を基準に回転して垂れ下がり、この動作の過程で対象物の姿勢が横から縦に変更されることとなる。つまり、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を変更させることができる。一方、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２を互いに遠ざけた状態においては、指部１０１と指部１０２とで対象物を支持する際に摩擦力が生じるため、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物の一端を把持して持上げても、対象物の回転が抑制され、この動作の過程で対象物の姿勢はほとんど変化しない。つまり、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を維持することができる。また、対象物を２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で把持する構成を採用しており、２つの指部に複数の突起を有する弾性部材を設け弾性部材の中心の１つの突起の先端で対象物を回転可能に把持する構成を必要としないので、対象物を安定して把持することができる。よって、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を変更することが可能なロボットハンドＲＨを提供することができる。
【００５０】
この構成によれば、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２が互いに近づく方向に２つの指部１０１，１０２の相対位置が切り換えられた状態において、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２が互いに一致しているので、回転部材１１０の回転が最もスムーズになる。よって、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００５１】
この構成によれば、第１指部移動機構１５０としてラックアンドピニオンギア機構を採用しているので、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置を細かく制御することが可能となる。
【００５２】
この構成によれば、回転部材１１０の対象物と接触する部分が平滑面となっているので、対象物を安定して把持することができる。例えば、対象物の表面が平滑面の場合、回転部材１１０の対象物と接触する部分と対象物とが面で接触するため、対象物をしっかりと把持できる。これに対して、回転部材の対象物と接触する部分が凹凸形状であると、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが点で接触することとなり、対象物の把持が不安定となる場合がある。
【００５３】
ただし、回転部材１１０の対象物と接触する部分が凹凸形状であっても、やわらかく変形しやすく摩擦が大きい素材の場合は、より安定性が増す場合もある。いずれにせよ、回転部材１１０の対象物と接触する部分は、対象物が平滑面を有する場合でも対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていることが好ましい。
【００５４】
この構成によれば、第１センサー１４１によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０と対象物との接触判定を行うことができる。つまり、第１センサー１４１の接触判定が「接触なし」の場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していないことが分かり、一方「接触あり」の場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していることが分かる。よって、対象物の把持状態を確認することが容易となる。
【００５５】
この構成によれば、２つの指部１０１，１０２を開閉動作させる駆動部１３０を備えているので、２つの指部１０１，１０２で対象物を把持しやすくなる。よって、対象物を安定して把持しやすくなる。また、簡素な構成で２つの指部１０１，１０２の開閉動作を実現することができる。
【００５６】
（第２実施形態）
図７は、本実施形態に係るロボット装置ＲＡの構成を示す斜視図である。
図７に示すように、ロボット装置ＲＡは、例えば産業用ロボットアームとして用いられる。ロボット装置ＲＡは、取付部ＡＴＣ、第一関節１０、第二関節２０、第三関節３０、第四関節４０、第五関節５０及び第六関節６０を有している。
【００５７】
取付部ＡＴＣは、例えば床部や壁部、天井部などに取り付けられる部分である。第一関節１０〜第六関節６０は、例えば取付部ＡＴＣから順に直列に接続されている。第一関節１０〜第六関節６０は、例えば隣接する関節との間で回転軸を介して接続されており、互いにその回転軸を中心に回転可能に設けられている。第一関節１０〜第六関節６０のそれぞれが回転可能に設けられているため、それぞれの関節を適宜回転させることで、ロボットアームＲＡ全体としての複合的な動作が可能になっている。
【００５８】
第六関節６０は、ロボット装置ＲＡの先端部分である。この第六関節６０の先端部に、上記実施形態に記載のロボットハンドＲＨが取り付けられている。
【００５９】
本実施形態のロボット装置ＲＡによれば、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を制御することが可能なロボット装置ＲＡを提供することができる。
【００６０】
図８は、ロボット装置ＲＡの動作時の状態（指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致する場合の対象物Ｗの動き）を示す図である。図８（ａ）はロボットハンドＲＨで対象物Ｗを持上げる前の状態を示す図であり、図８（ｂ）はロボットハンドＲＨで対象物Ｗを持上げた後の状態を示す図である。なお、図８においては、便宜上、ロボット装置ＲＡを構成するロボットハンドＲＨ及び第六関節６０のみを図示し、その他の図示を省略している。
【００６１】
図８（ａ）に示すように、例えば、対象物Ｗが棒状部材であり、対象物Ｗが作業面（図示略）に横に置かれているとする。先ず、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗの一端部（対象物Ｗの重心とは異なる部分）を把持する。なお、２つの指部１０１，１０２で対象物Ｗを把持する前に、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更されることにより、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに「一致する」状態に切り換えられている。
【００６２】
次に、図８（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗを持上げる（ロボット装置ＲＡの第六関節を上方に移動させる）。すると、対象物Ｗの他端は自重により一端部を基準に回転して垂れ下がる。つまり、この動作の過程で対象物Ｗの姿勢が横から縦に変更されることとなる。この動作の過程でロボット装置ＲＡの第六関節６０は上方に移動するものの、その姿勢はほとんど変化していない。よって、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物Ｗの姿勢を変更できることが分かる。
【００６３】
図９は、ロボット装置ＲＡの動作時の状態（指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致しない場合の対象物Ｗの動き）を示す図である。図９（ａ）はロボットハンドＲＨで対象物Ｗを持上げる前の状態を示す図であり、図９（ｂ）はロボットハンドＲＨで対象物Ｗを持上げた後の状態を示す図である。なお、図９においては、便宜上、ロボット装置ＲＡを構成するロボットハンドＲＨ及び第六関節６０のみを図示し、その他の図示を省略している。
【００６４】
図９（ａ）に示すように、例えば、対象物Ｗが棒状部材であり、対象物Ｗが作業面（図示略）に横に置かれているとする。先ず、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗの一端部（対象物Ｗの重心とは異なる部分）を把持する。なお、２つの指部１０１，１０２で対象物Ｗを把持する前に、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更されることにより、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに「一致しない」状態に切り換えられている。
【００６５】
次に、図９（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗを持上げる（ロボット装置ＲＡの第六関節を上方に移動させる）。２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗを持上げても、指部１０１と指部１０２とで対象物Ｗを支持する際に摩擦力が生じるため、対象物Ｗの回転が抑制され、この動作の過程で対象物Ｗの姿勢はほとんど変化していない。よって、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物Ｗの姿勢を維持できることが分かる。
【００６６】
（変形例１）
図１０は、本発明に係るロボットハンドの第１変形例を示す図である。図１１は、ロボットハンドＲＨ１の第２指部移動機構１６０を示す平面図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ１は、２つの指部１０１，１０２の他に１つの指部１０３が設けられている点、第２指部移動機構１６０を備えている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１０に示すように、ロボットハンドＲＨ１は、２つの指部１０１，１０２と、指部１０３と、第１センサー１４１と、駆動部１３０と、第１指部移動機構１５０と、第２指部移動機構１６０と、を備えている。
【００６８】
指部１０３は、接触部材１１０Ａと、接触部材１１０Ａを固定支持する支持部材１２０Ａと、を備えている。
【００６９】
接触部材１１０Ａの対象物と接触する部分は、平滑面となっている。接触部材１１０Ａは例えば円盤状に形成された剛性部材である。
【００７０】
支持部材１２０Ａは、接触部材１１０Ａを固定支持する第１支持部１２１Ａと、関節部１２０Ａａと、第１支持部１２１Ａを開閉可能に支持する第２支持部１２２Ａと、を備えている。
【００７１】
第１支持部１２１Ａ及び第２支持部１２２Ａは例えば棒状に形成された剛性部材である。例えば、第１支持部１２１Ａの基端部（第２支持部１２２Ａと接する部分）には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に中央部が第２支持部１２２Ａの先端部（第１支持部１２１Ａと接する部分）に固定された軸状の関節部１２０Ａａの両端部が挿通された構成となっている。そして、第１支持部１２１Ａは、駆動部１３０からの駆動信号により、関節部１２０Ａａを中心に回転可能になっている。
【００７２】
なお、これに限らず、第２支持部１２２Ａの先端部（第１支持部１２１Ａと接する部分）には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に両端が第１支持部１２１Ａの基端部（第２支持部１２２Ａと接する部分）に固定された軸状の関節部１２０Ａａが挿通された構成であっても、第１支持部１２１Ａは、駆動部１３０からの駆動信号により、関節部１２０Ａａを中心に回転可能となる。
【００７３】
第１センサー１４１は、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物と接触する部分に設けられている。
【００７４】
図１１に示すように、第２指部移動機構１６０は、ラックアンドピニオンギア１６１と、ラックアンドピニオンギアを駆動させるモーター１６４と、を備えている。ラックアンドピニオンギア１６１は、ピニオンギア１６２とラック１６３とから構成されている。指部１０３には、ラックアンドピニオンギア１６１のピニオンギア１６２と噛み合うラック１６３が形成されている。駆動部１３０のピニオンギア１６２と隣り合う位置には、指部１０３を案内するガイド部（ガイドレールなど）１２４Ａが設けられている。指部１０３は、モーター１６４が回転してピニオンギア１６２とラック１６３とが噛み合うことによりガイド部１２４Ａに沿って移動する。これにより、指部１０３の接触部材１１０Ａの位置が変更される。第２指部移動機構１６０は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２が互いに近づく方向に２つの指部１０１，１０２の相対位置が切り換えられた状態（対象物の回転が許容される状態）において指部１０３を対象物と接触しない位置まで退避させ、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２が互いに遠ざかる方向に２つの指部１０１，１０２の相対位置が切り換えられた状態（対象物の回転が許容されない状態）において指部１０３を対象物と接触させる位置まで移動させる機能を有する。
【００７５】
指部１０３の接触部材１１０Ａの位置が変更されることにより、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物と接触しない状態と、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物と接触する状態と、が切り換えられる。これにより、対象物が２点の接触点で把持される状態と、対象物が３点の接触点で把持される状態と、が切り換えられる。
【００７６】
図１２は、ロボットハンドＲＨの回転部材１１０の回転軸の切り換え動作を示す図である。なお、図１２においては、便宜上、ロボットハンドＲＨ１の構成部品のうち２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０、指部１０３の接触部材１１０Ａのみを図示している。また、図１２において、符号ＲＣ１は指部１０１の回転部材１１０の回転軸、符号ＲＣ２は指部１０２の回転部材１１０の回転軸である。
【００７７】
図１２（ａ）に示すように、第１指部移動機構１５０（図３参照）により、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致する状態に切り換えられると、対象物Ｗの回転が許容される状態に切り換えられる。このとき、第２指部移動機構１６０（図１１参照）により、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物Ｗと接触しない状態に切り換えられる。これにより、対象物Ｗが２点の接触点で把持される。
【００７８】
図１２（ｂ）に示すように、第１指部移動機構１５０（図３参照）により、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致しない状態に切り換えられると、対象物Ｗの回転が許容されない状態に切り換えられる。このとき、第２指部移動機構１６０（図１１参照）により、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物Ｗと接触する状態に切り換えられる。これにより、対象物Ｗが３点の接触点で把持される。
【００７９】
本変形例のロボットハンドＲＨ１によれば、対象物が２点で把持される場合に比べて、対象物を確実に把持することができる。
【００８０】
この構成によれば、対象物の姿勢を変更する場合は、２つの指部１０１，１０２のみで対象物を把持することで対象物の姿勢変更がスムーズにでき、一方、対象物を拘束して把持する場合は、３つの指部１０１，１０２，１０３で対象物を把持することで対象物をしっかりと把持することができる。
【００８１】
なお、本変形例では、２つの指部１０１，１０２の他に１つの指部１０３が設けられているが、これに限らない。例えば、２つの指部１０１，１０２の他に２以上の指部が設けられた構成であってもよい。これにより、対象物をより安定して把持することができる。
【００８２】
（変形例２）
図１３は、本発明に係るロボットハンドの第２変形例を示す図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ２は、２つの指部１０１，１０２に設けられた第１センサー１４１に替えて第２センサー１４２が設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００８３】
図１３に示すように、第２センサー１４２は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられている。第２センサー１４２は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０が対象物を把持する部分（接触面１１０ｆ）と他方の指部１０２の回転部材１１０が対象物を把持する部分（接触面１１０ｆ）との相対位置を検出するセンサーである。
【００８４】
図１４は、ロボットハンドＲＨ２の動作時の状態を示す図である。図１４（ａ）は対象物Ｗが把持される前の状態を示す図、図１４（ｂ）は対象物Ｗが把持された状態を示す図である。
【００８５】
図１４（ａ）に示すように、２つの指部１０１，１０２に設けられた第２センサー１４２の検出結果により、一方の指部１０１の接触面１１０ｆと他方の指部１０２の接触面１１０ｆとの間の間隔１１０Ｌが対象物の幅ＷＬ（２つの指部１０１，１０２で対象物Ｗを挟み込む方向における対象物Ｗの長さ）よりも大きい場合を考える（１１０Ｌ＞ＷＬ）。この場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物Ｗを把持していないことが分かる。
【００８６】
図１４（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２に設けられた第２センサー１４２の検出結果により、一方の指部１０１の接触面１１０ｆと他方の指部１０２の接触面１１０ｆとの間の間隔１１０Ｌが対象物の幅ＷＬと等しい場合を考える（１１０Ｌ＝ＷＬ）。この場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物Ｗを把持していることが分かる。
【００８７】
本変形例のロボットハンドＲＨ２によれば、第２センサー１４２によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０どうしの間隔を検出することができる。例えば、対象物の大きさが正確に認識できている場合に有効である。つまり、第２センサー１４２の検出結果が「対象物の幅ＷＬよりも大きい」場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していないことが分かり、一方「対象物の幅ＷＬと等しい」場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していることが分かる。よって、対象物の把持状態を確認することが容易となる。
【００８８】
（変形例３）
図１５は、本発明に係るロボットハンドの第３変形例を示す図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ３は、２つの指部１０１，１０２に設けられた第１センサー１４１に替えて第３センサー１４３が設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００８９】
図１５に示すように、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられている。第３センサー１４３は、対象物を把持する力を検出するセンサーである。第３センサー１４３としては、例えば、圧力センサーを用いたり、モーターのトルクの変化（モーターを流れる電流の変化）を検出するセンサーを用いたりすることができる。例えば、回転部材１１０が押し込まれる力（回転部材１１０及び支持部材１２０のヤング率）が予め分かっている場合に有効である。
【００９０】
本変形例のロボットハンドＲＨ３によれば、第３センサー１４３によって２つの指部１０１，１０２が対象物を把持するときの把持力を検出することができる。例えば、第３センサー１４３の検出結果によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物をしっかりと把持しているか否かが分かる。よって、対象物を確実に把持することができる。
【００９１】
なお、本変形例では、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられているが、これに限らない。例えば、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち他方の指部１０２の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられていてもよい。すなわち、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち少なくとも一方の指部の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられていればよい。
【００９２】
また、本変形例では、第３センサー１４３のみが設けられているが、これに限らない。例えば、第３センサー１４３に加えて、さらに第１センサー１４１が設けられていてもよいし、第２センサー１４２が設けられていてもよい。
【００９３】
（変形例４）
図１６は、本発明に係るロボットハンドの第４変形例を示す図である。図１７は、ロボットハンドＲＨの第１指部移動機構１７０を示す平面図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ４は、ラックアンドピニオンギア機構を有する第１指部移動機構１５０に替えてプーリーベルト機構を有する第１指部移動機構１７０が設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００９４】
図１６及び図１７に示すように、第１指部移動機構１７０は、プーリーベルト１７１と、プーリーベルト１７１を駆動させるモーター１７４と、を備えている。プーリーベルト１７１は、一対のプーリー１７２と、プーリー１７２の回転に連動して回転するベルト１７３と、を備えている。２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０２には、ベルト１７３と当接する接触部１２３Ｂが形成されている。第１指部移動機構１７０は、ベルト１７３の一部（接触部１２３Ｂと当接する部分）が露出した状態で、カバー１７５に収容されている。駆動部１３０のベルト１７３と隣り合う位置には、指部１０２を案内するガイド部（ガイドレールなど）１２４が形成されている。指部１０２は、モーター１７４が回転してベルト１７３と接触部１２３Ｂとが接触することによりガイド部１２４に沿って移動する。これにより、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更される。
【００９５】
本変形例のロボットハンドＲＨ４によれば、第１指部移動機構１７０としてプーリーベルト機構を採用しているので、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置を細かく制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１０１，１０２，１０３…指部、１１０…回転部材、１１０ｆ…接触面（回転部材の対象物と接触する部分）、１２０…支持部材、１２４…ガイド部、１３０…駆動部、１４１…第１センサー、１４２…第２センサー、１４３…第３センサー、１５０…第１指部移動機構、１５１…ラックアンドピニオンギア、１５２…ピニオンギア、１５３…ラック、１５４…モーター、１６０…第２指部移動機構、Ｗ…対象物、ＲＣ１，ＲＣ２…回転軸、ＲＡ…ロボット装置、ＲＨ，ＲＨ１，ＲＨ２，ＲＨ３，ＲＨ４…ロボットハンド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド及びロボット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボット装置に取り付けて、対象物を把持又は解放することで所定の作業を行うロボットハンドが知られている。近年では、例えば工具を把持して部品の組み付け等の作業を行うと共に、微小な部品を把持して精度良く配置する多機能なロボットハンドが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１のロボットハンドでは、２つの指部の対象物を把持する部分に複数の突起を有する弾性部材が設けられており、弾性部材の中心部には１つの突起が配置され、その周辺部には中心部の突起よりも高さの低い突起が複数配置されている。そして、２つの指部の開閉を適切に制御することにより、対象物に２つの指部の弾性部材の中心部の突起の先端のみを接触させることで対象物を回転可能に把持するとともに、指部の開閉の制御を変えることで弾性部材を変形させて対象物に複数の突起を接触させ、対象物を拘束して把持することを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５５１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術にあっては、２つの指部で対象物を回転可能に支持する際に、弾性部材の１つの突起の先端が接触する（対象物を２点で把持する）。しかし、対象物を２点で把持するだけでは、対象物の把持が不安定となり、対象物の姿勢を変更させる際に（対象物を回転させる際に）対象物が落下してしまうおそれがある。例えば、対象物を回転させたり回転させなかったりする制御を把持力の強弱で行っているので、強く持つ必要があるもの（重いものや滑りやすいもの）を回転させる場合に落とす可能性がある。逆に、やさしく持つ必要があるもの（変形しやすいものや壊れやすいもの）を回転させないように把持したい場合に把持力が強すぎて対象物が壊れてしまう可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のロボットハンドは、対象物を把持する２つの指部を備え、前記２つの指部の各々には、前記対象物を把持する部分に回転部材が設けられ、前記２つの指部で前記対象物を把持した状態で、前記２つの指部の回転部材が回転可能にされており、前記２つの指部の回転部材の相対位置を変更する第１指部移動機構を備え、前記第１指部移動機構により、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向または遠ざかる方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられることを特徴とする。
【０００７】
このロボットハンドによれば、２つの指部の回転部材の相対位置を変更することにより、対象物の姿勢を変更したり対象物を拘束して把持したりすることができる。例えば、対象物が作業面に水平（横）に置かれた棒状部材の場合において、２つの指部の回転部材の回転軸を互いに近づけた状態を考える。この状態において、２つの指部の回転部材で対象物の一端を把持して持上げると、対象物の他端は自重により把持点を基準に回転して垂れ下がり、この動作の過程で対象物の姿勢が横から縦に変更されることとなる。つまり、２つの指部の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を変更させることができる。一方、２つの指部の回転部材の回転軸を互いに遠ざけた状態においては、２つの指部のうち一方の指部と他方の指部とで対象物を支持する際に摩擦力が生じるため、２つの指部の回転部材で対象物の一端を把持して持上げても、対象物の回転が抑制され、この動作の過程で対象物の姿勢はほとんど変化しない。つまり、２つの指部の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を維持することができる。また、対象物を２つの指部の回転部材で把持する構成を採用しており、２つの指部に複数の突起を有する弾性部材を設け弾性部材の中心の１つの突起の先端で対象物を回転可能に把持する構成を必要としないので、対象物を安定して把持することができる。よって、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を変更することが可能なロボットハンドを提供することができる。
【０００８】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において、前記２つの指部の回転部材の回転軸は互いに一致していることが望ましい。
【０００９】
このロボットハンドによれば、回転部材の回転が最もスムーズになるので、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００１０】
前記ロボットハンドにおいて、前記第１指部移動機構は、ラックアンドピニオンギアと、前記ラックアンドピニオンギアを駆動させるモーターと、を備え、前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部には、前記ラックアンドピニオンギアのピニオンギアと噛み合うラックが形成されており、前記２つの指部のうち前記ラックが形成された指部を案内するガイド部が設けられており、前記２つの指部のうち前記ラックが形成された指部は、前記モーターが回転して前記ピニオンギアと前記ラックとが噛み合うことにより前記ガイド部に沿って移動してもよい。
【００１１】
このロボットハンドによれば、２つの指部の回転部材の相対位置を細かく制御することが可能となる。
【００１２】
前記ロボットハンドにおいて、前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、前記対象物が平滑面を有する場合でも前記対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていてもよい。
【００１３】
前記ロボットハンドによれば、対象物を常に安定して把持することができる。
【００１４】
前記ロボットハンドにおいて、前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、平滑面となっていてもよい。
【００１５】
このロボットハンドによれば、対象物を安定して把持することができる。例えば、対象物の表面が平滑面の場合、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが面で接触するため、対象物をしっかりと把持できる。これに対して、回転部材の対象物と接触する部分が凹凸形状であると、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが点で接触することとなり、対象物の把持が不安定となる場合もある。
【００１６】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の他に１以上の指部が設けられており、前記２つの指部と前記１以上の指部とによって前記対象物が３点以上の接触点で把持されていてもよい。
【００１７】
このロボットハンドによれば、対象物が２点で把持される場合に比べて、対象物を確実に把持することができる。
【００１８】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において前記１以上の指部を前記対象物と接触しない位置まで退避させ、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに遠ざかる方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において前記１以上の指部を前記対象物と接触する位置まで移動させる第２指部移動機構を備えていてもよい。
【００１９】
このロボットハンドによれば、対象物の姿勢を変更する場合は、２つの指部のみで対象物を把持することで対象物の姿勢変更がスムーズにでき、一方、対象物を拘束して把持する場合は、３以上の指部で対象物を把持することで対象物をしっかりと把持することができる。
【００２０】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物との接触を検出する第１センサーが設けられていてもよい。
【００２１】
このロボットハンドによれば、第１センサーによって２つの指部の回転部材と対象物との接触判定を行うことができる。つまり、第１センサーの接触判定が「接触なし」の場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していないことが分かり、一方「接触あり」の場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していることが分かる。よって、対象物の把持状態を確認することが容易となる。
【００２２】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部のうち一方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分と他方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分との相対位置を検出する第２センサーを備えていてもよい。
【００２３】
このロボットハンドによれば、第２センサーによって２つの指部の回転部材どうしの間隔を検出することができる。例えば、対象物の大きさが正確に認識できている場合に有効である。つまり、第２センサーの検出結果が「対象物の幅（２つの指部で対象物を挟み込む方向における対象物の長さ）よりも大きい」場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していないことが分かり、一方「対象物の幅と等しい」場合は２つの指部の回転部材が対象物を把持していることが分かる。よって、対象物の把持状態を確認することが容易となる。
【００２４】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物を把持する力を検出する第３センサーが設けられていてもよい。
【００２５】
このロボットハンドによれば、第３センサーによって２つの指部が対象物を把持するときの把持力を検出することができる。例えば、第３センサーの検出結果によって２つの指部の回転部材が対象物をしっかりと把持しているか否かが分かる。よって、対象物を確実に把持することができる。
【００２６】
前記ロボットハンドにおいて、前記２つの指部が同期して前記対象物に近づくまたは遠ざかるように、前記２つの指部を開閉動作させる駆動部を備えていてもよい。
【００２７】
このロボットハンドによれば、２つの指部で対象物を把持しやすくなる。よって、対象物を安定して把持しやすくなる。また、簡素な構成で２つの指部の開閉動作を実現することができる。
【００２８】
本発明に係るロボット装置は、上記のロボットハンドを備えたことを特徴とする。
【００２９】
このロボット装置によれば、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を制御することが可能なロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの全体構成を示す斜視図である。
【図２】同、ロボットハンドの全体構成を示す正面図である。
【図３】同、ロボットハンドの第１指部移動機構を示す斜視図である。
【図４】同、ロボットハンドの第１指部移動機構を示す平面図である。
【図５】同、ロボットハンドが対象物を把持した状態を示す図である。
【図６】同、ロボットハンドの回転部材の回転軸の切り換え動作を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るロボット装置の全体構成を示す図である。
【図８】同、ロボット装置の動作時の状態を示す図である。
【図９】同、ロボット装置の動作時の状態を示す図である。
【図１０】ロボットハンドの第１変形例を示す図である。
【図１１】同、ロボットハンドの第２指部移動機構を示す平面図である。
【図１２】同、ロボットハンドの回転部材の回転軸の切り換え動作を示す図である。
【図１３】ロボットハンドの第２変形例を示す図である。
【図１４】同、ロボットハンドの動作時の状態を示す図である。
【図１５】ロボットハンドの第３変形例を示す図である。
【図１６】ロボットハンドの第４変形例を示す図である。
【図１７】同、ロボットハンドの第１指部移動機構を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドＲＨの全体構成を示す斜視図である。図２は、ロボットハンドＲＨの全体構成を示す正面図である。図３は、ロボットハンドＲＨの第１指部移動機構１５０を示す斜視図である。図４は、ロボットハンドＲＨの第１指部移動機構１５０を示す平面図である。
図１に示すように、ロボットハンドＲＨは、２つの指部１０１，１０２と、第１センサー１４１と、２つの指部１０１，１０２を開閉動作させる駆動部１３０と、第１指部移動機構１５０と、を備えている。
【００３３】
このロボットハンドＲＨは、例えば工具や部品などの対象物を把持する産業用ロボットの把持装置として用いられる。なお、ロボットハンドＲＨとしては、産業ロボットに限られず、他の用途（宇宙関連、遊具など）に用いても構わない。
【００３４】
指部１０１，１０２は、対象物を把持する部分である。各指部１０１，１０２には、対象物を把持する部分に回転部材１１０が設けられている。ロボットハンドＲＨは、２つの指部１０１，１０２で対象物を把持した状態で、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が回転することにより、対象物の姿勢が変更可能となっている。
【００３５】
各指部１０１，１０２は、回転部材１１０と、回転部材１１０を回転可能に支持する支持部材１２０と、を備えている。
【００３６】
図２に示すように、回転部材１１０の対象物と接触する部分（以下、接触面１１０ｆと称することがある）は、平滑面となっている。回転部材１１０は例えば円盤状に形成された剛性部材である。
【００３７】
支持部材１２０は、回転部材１１０を回転可能に支持する第１支持部１２１と、関節部１２０ａと、第１支持部１２１を開閉可能に支持する第２支持部１２２と、を備えている。例えば、各指部１０１，１０２の第１支持部１２１には、回転部材１１０の回転軸を回転可能に支持する転がり軸受け（ボールベアリングなど）が設けられている。これにより、回転部材１１０は円滑に回転するようになっている。
【００３８】
第１支持部１２１及び第２支持部１２２は例えば棒状に形成された剛性部材である。例えば、第１支持部１２１の基端部（第２支持部１２２と接する部分）には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に中央部が第２支持部１２２の先端部（第１支持部１２１と接する部分）に固定された軸状の関節部１２０ａの両端部が挿通された構成となっている。そして、第１支持部１２１は、駆動部１３０からの駆動信号により、関節部１２０ａを中心に回転可能になっている。
【００３９】
なお、これに限らず、第２支持部１２２の先端部（第１支持部１２１と接する部分）には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に両端が第１支持部１２１の基端部（第２支持部１２２と接する部分）に固定された軸状の関節部１２０ａが挿通された構成であっても、第１支持部１２１は、駆動部１３０からの駆動信号により、関節部１２０ａを中心に回転可能となる。
【００４０】
第１センサー１４１は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられている。第１センサー１４１は、対象物との接触を検出するセンサーである。
【００４１】
駆動部１３０は、２つの指部１０１，１０２の一端部に取り付けられている。駆動部１３０は、２つの指部１０１，１０２が同期して対象物に近づくまたは遠ざかるように移動するように、２つの指部１０１，１０２を開閉動作させる。例えば、駆動部１３０からの駆動信号が各指部１０１，１０２の第２支持部１２２に伝達されると、各指部１０１，１０２の第１支持部１２１は、第２支持部１２２との接続部（以下、関節部と称することがある）を基準に、同期して対象物に近づくまたは遠ざかるように移動するように、開閉動作を行うようになっている。
【００４２】
図３及び図４に示すように、第１指部移動機構１５０は、ラックアンドピニオンギア１５１と、ラックアンドピニオンギアを駆動させるモーター１５４と、を備えている。ラックアンドピニオンギア１５１は、ピニオンギア１５２とラック１５３とから構成されている。２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０２には、ラックアンドピニオンギア１５１のピニオンギア１５２と噛み合うラック１５３が形成されている。第１指部移動機構１５０は、ピニオンギア１５２の一部（ラック１５３と噛み合う部分）が露出した状態で、カバー１５５に収容されている。駆動部１３０のピニオンギア１５２と隣り合う位置には、指部１０２を案内するガイド部（ガイドレールなど）１２４が設けられている。指部１０２は、モーター１５４が回転してピニオンギア１５２とラック１５３とが噛み合うことによりガイド部１２４に沿って移動する。これにより、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更される。
【００４３】
なお、ピニオンギア１５２は、ステッピングモーターにより直接駆動されてもよいし、ギアボックスやウオームギア等の減速装置によって動力が伝達されてもよい。
【００４４】
２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更されることにより、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸が互いに近づく状態と、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸が互いに遠ざかる状態と、が切り換えられる。これにより、対象物の回転が許容される状態と、対象物の回転が許容されない状態と、が切り換えられる。
【００４５】
図５は、ロボットハンドＲＨが対象物Ｗを把持した状態を示す図である。
図５に示すように、駆動部１３０からの駆動信号（閉動作の信号）が各指部１０１，１０２の第２支持部１２２に伝達されると、各指部１０１，１０２の第１支持部１２１は、関節部を基準に同期して対象物に近づくように移動し、閉動作を行う。閉動作の過程において、第１センサー１４１により、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０と対象物との接触判定が行われる。つまり、第１センサー１４１の接触判定が「接触あり」の場合は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していることが分かる。
【００４６】
図６は、ロボットハンドＲＨの回転部材１１０の回転軸の切り換え動作を示す図である。なお、図６においては、便宜上、ロボットハンドＲＨの構成部品のうち２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０のみを図示している。また、図６において、符号ＲＣ１は指部１０１の回転部材１１０の回転軸、符号ＲＣ２は指部１０２の回転部材１１０の回転軸である。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、第１指部移動機構１５０（図３参照）により、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致する状態に切り換えられると、対象物Ｗの回転が許容される状態に切り換えられる。
【００４８】
図６（ｂ）に示すように、第１指部移動機構１５０（図３参照）により、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致しない状態に切り換えられると、対象物Ｗの回転が許容されない状態に切り換えられる。なお、この状態においては、指部１０１の回転部材１１０と指部１０２の回転部材１１０とが対象物を把持する方向から視て大部分で重なっている。これにより、対象物Ｗが安定して把持されるようになっている。
【００４９】
本実施形態のロボットハンドＲＨによれば、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置を変更することにより、対象物の姿勢を変更したり対象物を拘束して把持したりすることができる。例えば、対象物が作業面に水平（横）に置かれた棒状部材の場合において、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２を互いに近づけた状態を考える。この状態において、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物の一端を把持して持上げると、対象物の他端は自重により把持点を基準に回転して垂れ下がり、この動作の過程で対象物の姿勢が横から縦に変更されることとなる。つまり、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を変更させることができる。一方、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２を互いに遠ざけた状態においては、指部１０１と指部１０２とで対象物を支持する際に摩擦力が生じるため、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物の一端を把持して持上げても、対象物の回転が抑制され、この動作の過程で対象物の姿勢はほとんど変化しない。つまり、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物の姿勢を維持することができる。また、対象物を２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で把持する構成を採用しており、２つの指部に複数の突起を有する弾性部材を設け弾性部材の中心の１つの突起の先端で対象物を回転可能に把持する構成を必要としないので、対象物を安定して把持することができる。よって、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を変更することが可能なロボットハンドＲＨを提供することができる。
【００５０】
この構成によれば、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２が互いに近づく方向に２つの指部１０１，１０２の相対位置が切り換えられた状態において、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２が互いに一致しているので、回転部材１１０の回転が最もスムーズになる。よって、対象物の姿勢変更が容易となる。
【００５１】
この構成によれば、第１指部移動機構１５０としてラックアンドピニオンギア機構を採用しているので、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置を細かく制御することが可能となる。
【００５２】
この構成によれば、回転部材１１０の対象物と接触する部分が平滑面となっているので、対象物を安定して把持することができる。例えば、対象物の表面が平滑面の場合、回転部材１１０の対象物と接触する部分と対象物とが面で接触するため、対象物をしっかりと把持できる。これに対して、回転部材の対象物と接触する部分が凹凸形状であると、回転部材の対象物と接触する部分と対象物とが点で接触することとなり、対象物の把持が不安定となる場合がある。
【００５３】
ただし、回転部材１１０の対象物と接触する部分が凹凸形状であっても、やわらかく変形しやすく摩擦が大きい素材の場合は、より安定性が増す場合もある。いずれにせよ、回転部材１１０の対象物と接触する部分は、対象物が平滑面を有する場合でも対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていることが好ましい。
【００５４】
この構成によれば、第１センサー１４１によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０と対象物との接触判定を行うことができる。つまり、第１センサー１４１の接触判定が「接触なし」の場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していないことが分かり、一方「接触あり」の場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していることが分かる。よって、対象物の把持状態を確認することが容易となる。
【００５５】
この構成によれば、２つの指部１０１，１０２を開閉動作させる駆動部１３０を備えているので、２つの指部１０１，１０２で対象物を把持しやすくなる。よって、対象物を安定して把持しやすくなる。また、簡素な構成で２つの指部１０１，１０２の開閉動作を実現することができる。
【００５６】
（第２実施形態）
図７は、本実施形態に係るロボット装置ＲＡの構成を示す斜視図である。
図７に示すように、ロボット装置ＲＡは、例えば産業用ロボットアームとして用いられる。ロボット装置ＲＡは、取付部ＡＴＣ、第一関節１０、第二関節２０、第三関節３０、第四関節４０、第五関節５０及び第六関節６０を有している。
【００５７】
取付部ＡＴＣは、例えば床部や壁部、天井部などに取り付けられる部分である。第一関節１０〜第六関節６０は、例えば取付部ＡＴＣから順に直列に接続されている。第一関節１０〜第六関節６０は、例えば隣接する関節との間で回転軸を介して接続されており、互いにその回転軸を中心に回転可能に設けられている。第一関節１０〜第六関節６０のそれぞれが回転可能に設けられているため、それぞれの関節を適宜回転させることで、ロボットアームＲＡ全体としての複合的な動作が可能になっている。
【００５８】
第六関節６０は、ロボット装置ＲＡの先端部分である。この第六関節６０の先端部に、上記実施形態に記載のロボットハンドＲＨが取り付けられている。
【００５９】
本実施形態のロボット装置ＲＡによれば、対象物を安定して把持しつつ対象物の姿勢を制御することが可能なロボット装置ＲＡを提供することができる。
【００６０】
図８は、ロボット装置ＲＡの動作時の状態（指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致する場合の対象物Ｗの動き）を示す図である。図８（ａ）はロボットハンドＲＨで対象物Ｗを持上げる前の状態を示す図であり、図８（ｂ）はロボットハンドＲＨで対象物Ｗを持上げた後の状態を示す図である。なお、図８においては、便宜上、ロボット装置ＲＡを構成するロボットハンドＲＨ及び第六関節６０のみを図示し、その他の図示を省略している。
【００６１】
図８（ａ）に示すように、例えば、対象物Ｗが棒状部材であり、対象物Ｗが作業面（図示略）に横に置かれているとする。先ず、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗの一端部（対象物Ｗの重心とは異なる部分）を把持する。なお、２つの指部１０１，１０２で対象物Ｗを把持する前に、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更されることにより、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに「一致する」状態に切り換えられている。
【００６２】
次に、図８（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗを持上げる（ロボット装置ＲＡの第六関節を上方に移動させる）。すると、対象物Ｗの他端は自重により一端部を基準に回転して垂れ下がる。つまり、この動作の過程で対象物Ｗの姿勢が横から縦に変更されることとなる。この動作の過程でロボット装置ＲＡの第六関節６０は上方に移動するものの、その姿勢はほとんど変化していない。よって、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物Ｗの姿勢を変更できることが分かる。
【００６３】
図９は、ロボット装置ＲＡの動作時の状態（指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致しない場合の対象物Ｗの動き）を示す図である。図９（ａ）はロボットハンドＲＨで対象物Ｗを持上げる前の状態を示す図であり、図９（ｂ）はロボットハンドＲＨで対象物Ｗを持上げた後の状態を示す図である。なお、図９においては、便宜上、ロボット装置ＲＡを構成するロボットハンドＲＨ及び第六関節６０のみを図示し、その他の図示を省略している。
【００６４】
図９（ａ）に示すように、例えば、対象物Ｗが棒状部材であり、対象物Ｗが作業面（図示略）に横に置かれているとする。先ず、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗの一端部（対象物Ｗの重心とは異なる部分）を把持する。なお、２つの指部１０１，１０２で対象物Ｗを把持する前に、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更されることにより、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに「一致しない」状態に切り換えられている。
【００６５】
次に、図９（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗを持上げる（ロボット装置ＲＡの第六関節を上方に移動させる）。２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０で対象物Ｗを持上げても、指部１０１と指部１０２とで対象物Ｗを支持する際に摩擦力が生じるため、対象物Ｗの回転が抑制され、この動作の過程で対象物Ｗの姿勢はほとんど変化していない。よって、２つの指部１０１，１０２の把持姿勢がほとんど変化しない状態で対象物Ｗの姿勢を維持できることが分かる。
【００６６】
（変形例１）
図１０は、本発明に係るロボットハンドの第１変形例を示す図である。図１１は、ロボットハンドＲＨ１の第２指部移動機構１６０を示す平面図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ１は、２つの指部１０１，１０２の他に１つの指部１０３が設けられている点、第２指部移動機構１６０を備えている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１０に示すように、ロボットハンドＲＨ１は、２つの指部１０１，１０２と、指部１０３と、第１センサー１４１と、駆動部１３０と、第１指部移動機構１５０と、第２指部移動機構１６０と、を備えている。
【００６８】
指部１０３は、接触部材１１０Ａと、接触部材１１０Ａを固定支持する支持部材１２０Ａと、を備えている。
【００６９】
接触部材１１０Ａの対象物と接触する部分は、平滑面となっている。接触部材１１０Ａは例えば円盤状に形成された剛性部材である。
【００７０】
支持部材１２０Ａは、接触部材１１０Ａを固定支持する第１支持部１２１Ａと、関節部１２０Ａａと、第１支持部１２１Ａを開閉可能に支持する第２支持部１２２Ａと、を備えている。
【００７１】
第１支持部１２１Ａ及び第２支持部１２２Ａは例えば棒状に形成された剛性部材である。例えば、第１支持部１２１Ａの基端部（第２支持部１２２Ａと接する部分）には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に中央部が第２支持部１２２Ａの先端部（第１支持部１２１Ａと接する部分）に固定された軸状の関節部１２０Ａａの両端部が挿通された構成となっている。そして、第１支持部１２１Ａは、駆動部１３０からの駆動信号により、関節部１２０Ａａを中心に回転可能になっている。
【００７２】
なお、これに限らず、第２支持部１２２Ａの先端部（第１支持部１２１Ａと接する部分）には貫通穴（図示略）が形成されており、この貫通穴に両端が第１支持部１２１Ａの基端部（第２支持部１２２Ａと接する部分）に固定された軸状の関節部１２０Ａａが挿通された構成であっても、第１支持部１２１Ａは、駆動部１３０からの駆動信号により、関節部１２０Ａａを中心に回転可能となる。
【００７３】
第１センサー１４１は、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物と接触する部分に設けられている。
【００７４】
図１１に示すように、第２指部移動機構１６０は、ラックアンドピニオンギア１６１と、ラックアンドピニオンギアを駆動させるモーター１６４と、を備えている。ラックアンドピニオンギア１６１は、ピニオンギア１６２とラック１６３とから構成されている。指部１０３には、ラックアンドピニオンギア１６１のピニオンギア１６２と噛み合うラック１６３が形成されている。駆動部１３０のピニオンギア１６２と隣り合う位置には、指部１０３を案内するガイド部（ガイドレールなど）１２４Ａが設けられている。指部１０３は、モーター１６４が回転してピニオンギア１６２とラック１６３とが噛み合うことによりガイド部１２４Ａに沿って移動する。これにより、指部１０３の接触部材１１０Ａの位置が変更される。第２指部移動機構１６０は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２が互いに近づく方向に２つの指部１０１，１０２の相対位置が切り換えられた状態（対象物の回転が許容される状態）において指部１０３を対象物と接触しない位置まで退避させ、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１，ＲＣ２が互いに遠ざかる方向に２つの指部１０１，１０２の相対位置が切り換えられた状態（対象物の回転が許容されない状態）において指部１０３を対象物と接触させる位置まで移動させる機能を有する。
【００７５】
指部１０３の接触部材１１０Ａの位置が変更されることにより、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物と接触しない状態と、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物と接触する状態と、が切り換えられる。これにより、対象物が２点の接触点で把持される状態と、対象物が３点の接触点で把持される状態と、が切り換えられる。
【００７６】
図１２は、ロボットハンドＲＨの回転部材１１０の回転軸の切り換え動作を示す図である。なお、図１２においては、便宜上、ロボットハンドＲＨ１の構成部品のうち２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０、指部１０３の接触部材１１０Ａのみを図示している。また、図１２において、符号ＲＣ１は指部１０１の回転部材１１０の回転軸、符号ＲＣ２は指部１０２の回転部材１１０の回転軸である。
【００７７】
図１２（ａ）に示すように、第１指部移動機構１５０（図３参照）により、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致する状態に切り換えられると、対象物Ｗの回転が許容される状態に切り換えられる。このとき、第２指部移動機構１６０（図１１参照）により、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物Ｗと接触しない状態に切り換えられる。これにより、対象物Ｗが２点の接触点で把持される。
【００７８】
図１２（ｂ）に示すように、第１指部移動機構１５０（図３参照）により、指部１０１の回転部材１１０の回転軸ＲＣ１と指部１０２の回転部材１１０の回転軸ＲＣ２とが互いに一致しない状態に切り換えられると、対象物Ｗの回転が許容されない状態に切り換えられる。このとき、第２指部移動機構１６０（図１１参照）により、指部１０３の接触部材１１０Ａが対象物Ｗと接触する状態に切り換えられる。これにより、対象物Ｗが３点の接触点で把持される。
【００７９】
本変形例のロボットハンドＲＨ１によれば、対象物が２点で把持される場合に比べて、対象物を確実に把持することができる。
【００８０】
この構成によれば、対象物の姿勢を変更する場合は、２つの指部１０１，１０２のみで対象物を把持することで対象物の姿勢変更がスムーズにでき、一方、対象物を拘束して把持する場合は、３つの指部１０１，１０２，１０３で対象物を把持することで対象物をしっかりと把持することができる。
【００８１】
なお、本変形例では、２つの指部１０１，１０２の他に１つの指部１０３が設けられているが、これに限らない。例えば、２つの指部１０１，１０２の他に２以上の指部が設けられた構成であってもよい。これにより、対象物をより安定して把持することができる。
【００８２】
（変形例２）
図１３は、本発明に係るロボットハンドの第２変形例を示す図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ２は、２つの指部１０１，１０２に設けられた第１センサー１４１に替えて第２センサー１４２が設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００８３】
図１３に示すように、第２センサー１４２は、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられている。第２センサー１４２は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０が対象物を把持する部分（接触面１１０ｆ）と他方の指部１０２の回転部材１１０が対象物を把持する部分（接触面１１０ｆ）との相対位置を検出するセンサーである。
【００８４】
図１４は、ロボットハンドＲＨ２の動作時の状態を示す図である。図１４（ａ）は対象物Ｗが把持される前の状態を示す図、図１４（ｂ）は対象物Ｗが把持された状態を示す図である。
【００８５】
図１４（ａ）に示すように、２つの指部１０１，１０２に設けられた第２センサー１４２の検出結果により、一方の指部１０１の接触面１１０ｆと他方の指部１０２の接触面１１０ｆとの間の間隔１１０Ｌが対象物の幅ＷＬ（２つの指部１０１，１０２で対象物Ｗを挟み込む方向における対象物Ｗの長さ）よりも大きい場合を考える（１１０Ｌ＞ＷＬ）。この場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物Ｗを把持していないことが分かる。
【００８６】
図１４（ｂ）に示すように、２つの指部１０１，１０２に設けられた第２センサー１４２の検出結果により、一方の指部１０１の接触面１１０ｆと他方の指部１０２の接触面１１０ｆとの間の間隔１１０Ｌが対象物の幅ＷＬと等しい場合を考える（１１０Ｌ＝ＷＬ）。この場合、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物Ｗを把持していることが分かる。
【００８７】
本変形例のロボットハンドＲＨ２によれば、第２センサー１４２によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０どうしの間隔を検出することができる。例えば、対象物の大きさが正確に認識できている場合に有効である。つまり、第２センサー１４２の検出結果が「対象物の幅ＷＬよりも大きい」場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していないことが分かり、一方「対象物の幅ＷＬと等しい」場合は２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物を把持していることが分かる。よって、対象物の把持状態を確認することが容易となる。
【００８８】
（変形例３）
図１５は、本発明に係るロボットハンドの第３変形例を示す図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ３は、２つの指部１０１，１０２に設けられた第１センサー１４１に替えて第３センサー１４３が設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００８９】
図１５に示すように、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられている。第３センサー１４３は、対象物を把持する力を検出するセンサーである。第３センサー１４３としては、例えば、圧力センサーを用いたり、モーターのトルクの変化（モーターを流れる電流の変化）を検出するセンサーを用いたりすることができる。例えば、回転部材１１０が押し込まれる力（回転部材１１０及び支持部材１２０のヤング率）が予め分かっている場合に有効である。
【００９０】
本変形例のロボットハンドＲＨ３によれば、第３センサー１４３によって２つの指部１０１，１０２が対象物を把持するときの把持力を検出することができる。例えば、第３センサー１４３の検出結果によって２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０が対象物をしっかりと把持しているか否かが分かる。よって、対象物を確実に把持することができる。
【００９１】
なお、本変形例では、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０１の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられているが、これに限らない。例えば、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち他方の指部１０２の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられていてもよい。すなわち、第３センサー１４３は、２つの指部１０１，１０２のうち少なくとも一方の指部の回転部材１１０の対象物と接触する部分（接触面１１０ｆ）に設けられていればよい。
【００９２】
また、本変形例では、第３センサー１４３のみが設けられているが、これに限らない。例えば、第３センサー１４３に加えて、さらに第１センサー１４１が設けられていてもよいし、第２センサー１４２が設けられていてもよい。
【００９３】
（変形例４）
図１６は、本発明に係るロボットハンドの第４変形例を示す図である。図１７は、ロボットハンドＲＨの第１指部移動機構１７０を示す平面図である。
本変形例のロボットハンドＲＨ４は、ラックアンドピニオンギア機構を有する第１指部移動機構１５０に替えてプーリーベルト機構を有する第１指部移動機構１７０が設けられている点で、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと異なる。その他の構成は、上述の第１実施形態で説明したロボットハンドＲＨと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００９４】
図１６及び図１７に示すように、第１指部移動機構１７０は、プーリーベルト１７１と、プーリーベルト１７１を駆動させるモーター１７４と、を備えている。プーリーベルト１７１は、一対のプーリー１７２と、プーリー１７２の回転に連動して回転するベルト１７３と、を備えている。２つの指部１０１，１０２のうち一方の指部１０２には、ベルト１７３と当接する接触部１２３Ｂが形成されている。第１指部移動機構１７０は、ベルト１７３の一部（接触部１２３Ｂと当接する部分）が露出した状態で、カバー１７５に収容されている。駆動部１３０のベルト１７３と隣り合う位置には、指部１０２を案内するガイド部（ガイドレールなど）１２４が形成されている。指部１０２は、モーター１７４が回転してベルト１７３と接触部１２３Ｂとが接触することによりガイド部１２４に沿って移動する。これにより、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置が変更される。
【００９５】
本変形例のロボットハンドＲＨ４によれば、第１指部移動機構１７０としてプーリーベルト機構を採用しているので、２つの指部１０１，１０２の回転部材１１０の相対位置を細かく制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１０１，１０２，１０３…指部、１１０…回転部材、１１０ｆ…接触面（回転部材の対象物と接触する部分）、１２０…支持部材、１２４…ガイド部、１３０…駆動部、１４１…第１センサー、１４２…第２センサー、１４３…第３センサー、１５０…第１指部移動機構、１５１…ラックアンドピニオンギア、１５２…ピニオンギア、１５３…ラック、１５４…モーター、１６０…第２指部移動機構、Ｗ…対象物、ＲＣ１，ＲＣ２…回転軸、ＲＡ…ロボット装置、ＲＨ，ＲＨ１，ＲＨ２，ＲＨ３，ＲＨ４…ロボットハンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持する２つの指部を備え、
前記２つの指部の各々には、前記対象物を把持する部分に回転部材が設けられ、
前記２つの指部で前記対象物を把持した状態で、前記２つの指部の回転部材が回転可能にされており、
前記２つの指部の回転部材の相対位置を変更する第１指部移動機構を備え、
前記第１指部移動機構により、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向または遠ざかる方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において、前記２つの指部の回転部材の回転軸は互いに一致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指部移動機構は、
ラックアンドピニオンギアと、
前記ラックアンドピニオンギアを駆動させるモーターと、を備え、
前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部には、前記ラックアンドピニオンギアのピニオンギアと噛み合うラックが形成されており、
前記２つの指部のうち前記ラックが形成された指部を案内するガイド部が設けられており、
前記２つの指部のうち前記ラックが形成された指部は、前記モーターが回転して前記ピニオンギアと前記ラックとが噛み合うことにより前記ガイド部に沿って移動することを特徴とする請求項１または２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、前記対象物が平滑面を有する場合でも前記対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項５】
前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、平滑面となっていることを特徴とする請求項４に記載のロボットハンド。
【請求項６】
前記２つの指部の他に１以上の指部が設けられており、
前記２つの指部と前記１以上の指部とによって前記対象物が３点以上の接触点で把持されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において前記１以上の指部を前記対象物と接触しない位置まで退避させ、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに遠ざかる方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において前記１以上の指部を前記対象物と接触する位置まで移動させる第２指部移動機構を備えてい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２つの指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物との接触を検出する第１センサーが設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記２つの指部のうち一方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分と他方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分との相対位置を検出する第２センサー
を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物を把持する力を検出する第３センサーが設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１１】
前記２つの指部が同期して前記対象物に近づくまたは遠ざかるように移動するように、前記２つの指部を開閉動作させる駆動部を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロボットハンドを備えたロボット装置。
【請求項１】
対象物を把持する２つの指部を備え、
前記２つの指部の各々には、前記対象物を把持する部分に回転部材が設けられ、
前記２つの指部で前記対象物を把持した状態で、前記２つの指部の回転部材が回転可能にされており、
前記２つの指部の回転部材の相対位置を変更する第１指部移動機構を備え、
前記第１指部移動機構により、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向または遠ざかる方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において、前記２つの指部の回転部材の回転軸は互いに一致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指部移動機構は、
ラックアンドピニオンギアと、
前記ラックアンドピニオンギアを駆動させるモーターと、を備え、
前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部には、前記ラックアンドピニオンギアのピニオンギアと噛み合うラックが形成されており、
前記２つの指部のうち前記ラックが形成された指部を案内するガイド部が設けられており、
前記２つの指部のうち前記ラックが形成された指部は、前記モーターが回転して前記ピニオンギアと前記ラックとが噛み合うことにより前記ガイド部に沿って移動することを特徴とする請求項１または２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、前記対象物が平滑面を有する場合でも前記対象物の平滑面に対して常に複数の接触点を持つ構造となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項５】
前記回転部材の前記対象物と接触する部分は、平滑面となっていることを特徴とする請求項４に記載のロボットハンド。
【請求項６】
前記２つの指部の他に１以上の指部が設けられており、
前記２つの指部と前記１以上の指部とによって前記対象物が３点以上の接触点で把持されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに近づく方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において前記１以上の指部を前記対象物と接触しない位置まで退避させ、前記２つの指部の回転部材の回転軸が互いに遠ざかる方向に前記２つの指部の相対位置が切り換えられた状態において前記１以上の指部を前記対象物と接触する位置まで移動させる第２指部移動機構を備えてい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２つの指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物との接触を検出する第１センサーが設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記２つの指部のうち一方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分と他方の指部の前記回転部材が前記対象物を把持する部分との相対位置を検出する第２センサー
を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
前記２つの指部のうち少なくとも一方の指部の前記回転部材の前記対象物と接触する部分には、前記対象物を把持する力を検出する第３センサーが設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１１】
前記２つの指部が同期して前記対象物に近づくまたは遠ざかるように移動するように、前記２つの指部を開閉動作させる駆動部を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボットハンド。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロボットハンドを備えたロボット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１７１０１９（Ｐ２０１２−１７１０１９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３１７２５（Ｐ２０１１−３１７２５）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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