把持機構
【課題】種々の形状の把持対象物体を安定して把持することが可能な小型軽量な把持機構を提供することにある。
【解決手段】把持機構１０では、第２の指リンク１２は第１の指リンク１１の一方先端にて第１の軸線Ａ１周りに回転可能であり、第１の指リンクは第１の軸線に直交する第２の軸線Ａ２に沿って相互に開閉運動が可能である。これにより、第２の指リンクを互いに逆方向に回転させつつ、第１の指リンクを互いに逆方向に開閉させることにより、第２の指リンクの周面を把持対象物体の表面に沿わせることができ、一対の第２の指リンクにより把持対象物体を把持・解放することができる。このため、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持できる。更に、指リンク自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化できる。
【解決手段】把持機構１０では、第２の指リンク１２は第１の指リンク１１の一方先端にて第１の軸線Ａ１周りに回転可能であり、第１の指リンクは第１の軸線に直交する第２の軸線Ａ２に沿って相互に開閉運動が可能である。これにより、第２の指リンクを互いに逆方向に回転させつつ、第１の指リンクを互いに逆方向に開閉させることにより、第２の指リンクの周面を把持対象物体の表面に沿わせることができ、一対の第２の指リンクにより把持対象物体を把持・解放することができる。このため、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持できる。更に、指リンク自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持対象物体を挟み込んで取り上げることが可能な把持機構に関し、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することが可能な把持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、旋回アームの先端に一対のリンクロッドを平行に突出させ、各リンクロッドの突出端にフィンガを直角に取り付けたハンドリングユニットが提案されている。このようなハンドリングユニットは、一対のリンクロッドをアーム軸方向に移動させ、一対のフィンガを接近・離間させることにより把持対象物体を把持・解放するようになっている。また、特許文献２には、側面視Ｌ字形の一対のアームを一端側で重ねてコの字状となるように配置し、各アームの他端側にクローラを対向配置した把持装置が提案されている。このような把持装置は、一対のアームを一端軸方向に移動させ、一対のクローラを接近・離間させて回動させることにより把持対象物体を把持・解放するようになっている。しかし、ハンドリングユニットでは旋回アームが長尺となるため、また、把持装置ではクローラが大型となるため、機構そのものの質量が増大する。このため、把持対象物体が軽量であっても過大なアクチュエータや機構部品を搭載せざるを得なかった。
【０００３】
特許文献３には、ハンド基部に第１のフィンガの一端を軸線に直交する軸線周りで回動可能に取り付け、この第１のフィンガの他端に第２のフィンガを上記回動軸線と平行な軸線周りで回動可能に取り付けたものを一対備えたロボットハンドが提案されている。このようなロボットハンドは、一対の第１及び第２のフィンガを回動させ、一対のハンド基部を開閉させることにより把持対象物体を把持・解放するようになっている。このような構成によれば、フィンガ自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するアクチュエータや機構部品を小型化することができる。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−４８９８２号公報
【特許文献２】実開昭６０−１４３６８４号公報
【特許文献３】特許第２６９７２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したロボットハンドでは、一対のハンド基部の開閉により一対の第２のフィンガで把持対象物体を摘む動作なため、把持可能な把持対象物体の形状が限定され、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することが困難である。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、種々の形状の把持対象物体を安定して把持することが可能な小型軽量な把持機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的達成のため、本発明の把持機構では、第１及び第２の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、 前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線周りに回転可能であり、 前記第２の指リンクを含む前記第１の指リンクは、前記第１の軸線に直交する第２の軸線に沿って相互に開閉運動が可能であることを特徴としている。
【０００８】
これにより、一対の第２の指リンクを互いに逆方向に回転させつつ、一対の第１の指リンクを互いに逆方向に相互に開閉させることにより、第２の指リンクの周面を把持対象物体の表面に沿わせることができるので、最終的には一対の第２の指リンクにより把持対象物体を把持・解放することができる。このため、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、指リンク自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。
【０００９】
上記目的達成のため、本発明の把持機構では、第１、第２及び第３の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、 前記第３の指リンクは、前記第２の指リンクの一方先端にて該第２の指リンクの第２の軸線周りに回転可能であり、 前記第３の指リンクを含む前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線に直交する第３の軸線周りに回転可能であり、 前記第２、第３の指リンクを含む前記第１の指リンクは、前記第３の軸線に沿って相互に開閉運動が可能であることを特徴としている。
【００１０】
これにより、一対の第３の指リンクを互いに逆方向に回転させつつ、一対の第１の指リンクを互いに逆方向に相互に開閉させることにより、第３の指リンクの周面を把持対象物体の表面に沿わせることができるので、最終的には一対の第３の指リンクにより把持対象物体を把持・解放することができる。このため、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、指リンク自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。更に、一対の第２の指リンクが加わることにより一対の第３の指リンクの自由度が高まるので把持対象物体をより容易に把持・解放することができる。
【００１１】
また、前記各指リンクを駆動する駆動手段の少なくとも１つが、該指リンクの動作軸に対しオフセットした位置に配置されていることを特徴としている。
これにより、質量の大きい駆動手段は回転させず、必要最小限の機構部材のみを回転させて慣性を小さくすることができるので、搭載する駆動手段を出力の小さいものとすることができる。
また、前記第１の指リンクは、前記第１の軸線に沿って左右対称に相互に開閉運動が可能であることを特徴としている。
これにより、搭載する駆動手段の個数を減らすことができるので、更に小型軽量な把持機構とすることができる。
【００１２】
また、前記把持対象物体に接触して把持する指リンクは、軸対称形状であることを特徴としている。
これにより、把持対象物体に直接接触する指リンクの周面を把持対象物体の表面に確実に沿わせることができるので、把持対象物体をより安定して把持することができる。
また、前記第１の軸線に沿って相互に開閉運動する機構が、受動コンプライアンスを有することを特徴としている。
これにより、移動制御及び把持力制御が簡易となり、把持対象物体を安定して把持することができる。
【００１３】
本発明の把持機構は、より具体的には、第１、第２及び第３の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、 一対の前記第３の指リンクは、前記第２の指リンクの一方先端にて該第２の指リンクの第２の軸線周りに同時に逆方向に回転可能であり、 一対の前記第３の指リンクを含む一対の前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線に直交する第３の軸線周りに同時に同方向に回転可能であり、 一対の前記第２、第３の指リンクを含む一対の前記第１の指リンクは、前記第３の軸線に沿って左右対称に直進可能であり、 一対の前記第１の指リンクを駆動する第１の駆動手段と、一対の前記第２の指リンク及び一対の前記第３の指リンクをそれぞれ駆動する第２・第３の駆動手段が、該指リンクの動作軸に対しオフセットした位置に配置されていることを特徴としている。
【００１４】
そして、前記第２・第３の駆動手段は、モータの駆動力をベルト・プーリ機構により一対の前記第２の指リンクに伝達し、更に前記ベルト・プーリ機構により伝達された駆動力を歯車機構により一対の前記第３の指リンクに伝達することを特徴としている。
また、前記把持対象物体に接触して把持する指リンクは、回転自在な１つの主ローラと、該主ローラに連動して回転する１つ以上の副ローラと、当該指リンクと上位の指リンクとの間を付勢する付勢手段とを備え、前記主ローラの回転を前記副ローラに伝達することにより前記把持対象物体を把持することを特徴としている。そして、回転伝達用のベルトが、前記主ローラと前記副ローラを覆うように該ローラ間に架け渡されていることを特徴としている。
これにより、把持対象物体を主ローラ又は副ローラの周面の複数点で支持することができ、更に当該指リンクと上位の指リンクの間には付勢手段による受動コンプライアンスがあるため、把持対象物体を安定して把持することができる。（主ローラから副ローラへの回転伝達は、様々な形態が考えられ、例えば後述する図１３〜１７に示した伝達機構を用いることが出来る。）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
この把持機構１０は、一対の第１の指リンク１１及び一対の第２の指リンク１２と本体１３を備えており、該指リンク１１、１２の動作により把持対象物体を把持可能となっている。尚、一対の第１の指リンク１１は同一構成であり、一対の第２の指リンク１２も同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００１７】
第１の指リンク１１は、本体１３の底部から図示下方へ突出するように配置されている。第２の指リンク１２は、第１の指リンク１１の下端から図示下方へ突出するように配置されている。そして、第２の指リンク１２は、第１の指リンク１１の下端にて第１の指リンク１１の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転可能に設けられている。第２の指リンク１２の第２の駆動手段は、図示していないが第１の指リンク１１に内蔵されている。また、第１の指リンク１１は、第２の指リンク１２と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進（開閉）可能に設けられている。第１の指リンク１１の第１の駆動手段は、図示していないが本体１３に内蔵されている。
【００１８】
このような構成において、第１の軸線Ａ１と直交する平面上、即ち水平に保持された円盤状の把持対象物体を把持及び解放する際の動作を説明する。尚、初期状態においては、一対の第１の指リンク１１は本体１３の中央に位置決めされて互いに近接もしくは接触しているものとする。
先ず、本体１３が固定されている図示しないロボットアームを動作させて、一対の第２の指リンク１２の周面を把持対象物体の周面に当接させる。続いて、一対の第２の指リンク１２が開きつつ、一対の第２の指リンク１２の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するように、ロボットアームを動作させつつ、一対の第１の指リンク１１をそれぞれ逆方向に直進させると共に一対の第２の指リンク１２をそれぞれ逆方向に回転させる。
【００１９】
即ち、例えば把持対象物体が一対の第２の指リンク１２の図示奥側に位置しているときは、図示右側の第１の指リンク１１を図示右方向へ直進させると共に、図示左側の第１の指リンク１１を図示左方向へ直進させ、図示右側の第２の指リンク１２を上から見て左回転させると共に、図示左側の第２の指リンク１２を上から見て右回転させる。そして、一対の第２の指リンク１２の間隔が把持対象物体の直径と同一となったときに上記直進動作及び上記回転動作を停止することにより、一対の第２の指リンク１２により把持対象物体を把持することができる。
【００２０】
次に、ロボットアームを動作させて、一対の第２の指リンク１２に把持されている把持対象物体を所定位置に搬送する。続いて、一対の第１の指リンク１１を先程とは逆方向に直進させると共に一対の第２の指リンク１２を先程とは逆方向に回転させる。即ち、図示右側の第１の指リンク１１を図示左方向へ直進させると共に、図示左側の第１の指リンク１１を図示右方向へ直進させ、図示右側の第２の指リンク１２を上から見て右回転させると共に、図示左側の第２の指リンク１２を上から見て左回転させる。これにより、一対の第２の指リンク１２が閉じつつ、一対の第２の指リンク１２の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するので、一対の第２の指リンク１２から把持対象物体を解放することができる。
【００２１】
以上のような把持機構１０によれば、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１、１２自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例を示す斜視図である。
この把持機構１００は、一対の第１の指リンク１１０、一対の第２の指リンク１２０、一対の第１の駆動手段１３０、一対の第２の駆動手段１４０及び本体１５０を備えている。尚、一対の各部は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
第１の指リンク１１０は、中空直方体状に形成されており、第２の指リンク１２０は、中実円筒状に形成されている。第１の駆動手段１３０は、モータ１３１、歯車ヘッド１３２、エンコーダ１３３、ピニオン１３４及びラック１３５を備えている。第２の駆動手段１４０は、モータ１４１、歯車ヘッド１４２及びエンコーダ１４３を備えている。
【００２３】
第１の駆動手段１３０のモータ１３１、歯車ヘッド１３２及びエンコーダ１３３は、モータ軸１３６が図示下方を向くように、本体１５０上部に固定されている。ピニオン１３４は、モータ軸１３６に嵌入されており、ラック１３５は、第１の指リンク１１０上端に固定されている。第１の指リンク１１０の上部は、上端に固定されているラック１３５がモータ軸１３６に嵌入されているピニオン１３４と噛み合うように、本体１５０内にて図示左右方向に架け渡されている２本のガイドバー１５１に移動自在に貫装されている。第２の駆動手段１４０のモータ１４１、歯車ヘッド１４２及びエンコーダ１４３は、モータ軸１４４が図示下方を向くように、第１の指リンク１１０下部に内蔵固定されている。第２の指リンク１２０は、モータ軸１４４に嵌入されている。
【００２４】
このような構成において、第２の駆動手段１４０のモータ１４１の回転は歯車ヘッド１４２により減速されて、第２の指リンク１２０を第１の指リンク１１０の下端にて第１の指リンク１１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転させる。この第２の指リンク１２０の回転は、エンコーダ１４３により制御される。第１の駆動手段１３０のモータ１３１の回転は歯車ヘッド１３２により減速され、ピニオン１３４からラック１３５を介して、第１の指リンク１１０を第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進させる。この第１の指リンク１１０の直進は、エンコーダ１３３により制御される。
【００２５】
この把持機構１００によれば、上記把持機構１０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１０、１２０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ１３１、１４１、歯車ヘッド１３２、１４２及びエンコーダ１３３、１４３やピニオン１３４及びラック１３５を小型化することができる。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第２の具体例を図２に対応させて示す斜視図であり、同一構成部材は同一番号を付す。
この把持機構２００の一対の第１の指リンク１１０、一対の第２の指リンク１２０、一対の第２の駆動手段１４０及び本体１５０は、図２に示す把持機構１００と略同一構成であるが、一対の第１の駆動手段２３０が、図２に示す把持機構１００と異なる構成となっている。尚、一対の第１の駆動手段２３０は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００２７】
第１の駆動手段２３０は、モータ２３１、歯車ヘッド２３２、エンコーダ２３３、２つのタイミングプーリ２３４ａ、２３４ｂ、タイミングベルト２３５、ボールネジ２３７及びボールナット２３８を備えている。第１の駆動手段２３０のモータ２３１、歯車ヘッド２３２及びエンコーダ２３３は、モータ軸２３６が図示左方を向くように、本体１５０上部に固定されている。ボールネジ２３７は、本体１５０内にて図示左右方向に架け渡されてボールナット２３８が螺合されている。タイミングプーリ２３４ａは、モータ軸２３６に嵌入されており、タイミングプーリ２３４ｂは、ボールネジ２３７の左端に嵌入されている。そして、タイミングベルト２３５が、２つのタイミングプーリ２３４ａ、２３４ｂ間に架け渡されている。ボールナット２３８は、第１の指リンク１１０上端に固定されている。
【００２８】
このような構成において、第２の駆動手段１４０のモータ１４１の回転は歯車ヘッド１４２により減速されて、第２の指リンク１２０を第１の指リンク１１０の下端にて第１の指リンク１１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転させる。この第２の指リンク１２０の回転は、エンコーダ１４３により制御される。第１の駆動手段２３０のモータ２３１の回転は歯車ヘッド２３２により減速され、タイミングプーリ２３４ａ、タイミングベルト２３５、タイミングプーリ２３４ｂ、ボールネジ２３７からボールナット２３８を介して、第１の指リンク１１０を第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進させる。この第１の指リンク１１０の直進は、エンコーダ２３３により制御される。
【００２９】
この把持機構２００によれば、上記把持機構１０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１０、１２０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ２３１、１４１、歯車ヘッド２３２、１４２及びエンコーダ２３３、１４３やタイミングプーリ２３４ａ、２３４ｂ、タイミングベルト２３５、ボールネジ２３７及びボールナット２３８を小型化することができる。
【００３０】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第３の具体例を図２に対応させて示す斜視図であり、同一構成部材は同一番号を付す。
この把持機構３００の一対の第１の指リンク１１０、一対の第２の指リンク１２０、一対の第２の駆動手段１４０及び本体１５０は、図２に示す把持機構１００と略同一構成であるが、一対の第１の駆動手段３３０が、図２に示す把持機構１００と異なる構成となっている。尚、一対の第１の駆動手段３３０は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００３１】
第１の駆動手段３３０は、モータ３３１、歯車ヘッド３３２、エンコーダ３３３、２つのタイミングプーリ３３４ａ、３３４ｂ及びタイミングベルト３３５を備えている。第１の駆動手段３３０のモータ３３１、歯車ヘッド３３２及びエンコーダ３３３は、モータ軸３３６が図示下方を向くように、本体１５０左上部に固定されている。タイミングプーリ３３４ａは、モータ軸３３６に嵌入されており、タイミングプーリ３３４ｂは、本体１５０略中央上部でタイミングプーリ３３４ａと平行になるように下向きに軸支持されている。そして、タイミングベルト３３５が、２つのタイミングプーリ３３４ａ、３３４ｂ間に架け渡されており、該ベルト略中央が第１の指リンク１１０上端に固定されている。
【００３２】
このような構成において、第２の駆動手段１４０のモータ１４１の回転は歯車ヘッド１４２により減速されて、第２の指リンク１２０を第１の指リンク１１０の下端にて第１の指リンク１１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転させる。この第２の指リンク１２０の回転は、エンコーダ１４３により制御される。第１の駆動手段３３０のモータ３３１の回転は歯車ヘッド３３２により減速され、タイミングプーリ３３４ａ、３３４ｂからタイミングベルト３３５を介して、第１の指リンク１１０を第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進させる。この第１の指リンク１１０の直進は、エンコーダ３３３により制御される。
【００３３】
この把持機構３００によれば、上記把持機構１０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１０、１２０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ３３１、１４１、歯車ヘッド３３２、１４２及びエンコーダ３３３、１４３やタイミングプーリ３３４ａ、３３４ｂ及びタイミングベルト３３５を小型化することができる。
【００３４】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第４の具体例を図２に対応させて示す斜視図であり、同一構成部材は同一番号を付す。
この把持機構４００の一対の第１の指リンク１１０、一対の第２の指リンク１２０、一対の第２の駆動手段１４０及び本体１５０は、図２に示す把持機構１００と略同一構成であるが、一対の第１の駆動手段４３０が、図２に示す把持機構１００と異なる構成となっている。尚、一対の第１の駆動手段４３０は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００３５】
第１の駆動手段４３０は、モータ４３１、歯車ヘッド４３２、エンコーダ４３３、プーリ４３４、ワイヤ４３５及び引張バネ４３７を備えている。第１の駆動手段４３０のモータ４３１、歯車ヘッド４３２及びエンコーダ４３３は、モータ軸４３６が図示下方を向くように、本体１５０中央上部に固定されている。プーリ４３４は、モータ軸４３６に嵌入されている。引張バネ４３７の一端は、本体１５０左内側面に係止されている。そして、ワイヤ４３５の一端がプーリ４３４に連結され、他端が引張バネ４３７の他端に連結されており、該ワイヤ他端側が第１の指リンク１１０上端に固定されている。
【００３６】
このような構成において、第２の駆動手段１４０のモータ１４１の回転は歯車ヘッド１４２により減速されて、第２の指リンク１２０を第１の指リンク１１０の下端にて第１の指リンク１１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転させる。この第２の指リンク１２０の回転は、エンコーダ１４３により制御される。第１の駆動手段４３０のモータ４３１の回転は歯車ヘッド４３２により減速され、プーリ４３４によるワイヤ４３５の巻き取り動作、もしくはプーリ４３４によるワイヤ４３５の巻き戻し動作及び引張バネ４３７の復元動作を介して、第１の指リンク１１０を第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進させる。この第１の指リンク１１０の直進は、エンコーダ４３３により制御される。
【００３７】
この把持機構４００によれば、上記把持機構１０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１０、１２０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ４３１、１４１、歯車ヘッド４３２、１４２及びエンコーダ４３３、１４３やプーリ４３４、ワイヤ４３５及び引張バネ４３７を小型化することができる。
【００３８】
上述した本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第１〜第４の具体例では、一対の第１の駆動手段１１０〜４１０を備えているが、以下で説明するような構成の第１の駆動手段１６０〜４６０とすることにより、第１の駆動手段１１０〜４１０のように全ての部材を一対で構成する必要が無く、簡易な構成とすることができる。
【００３９】
図６（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
この第１の駆動手段１６０は、モータ１６１、歯車ヘッド１６２、エンコーダ１６３及びピニオン１６４は１つで良く、ラック１６５Ａ、１６５Ｂのみ一対とした構成となっている。第１の駆動手段１６０のモータ１６１、歯車ヘッド１６２及びエンコーダ１６３は、モータ軸１６６が図２の下方を向くように、本体１５０中央上部に固定される。ピニオン１６４は、モータ軸１６６に嵌入されている。そして、一対のラック１６５Ａ、１６５Ｂは、一対の第１の指リンク１１０上端にそれぞれ固定され、ピニオン１６４を両側から挟んでピニオン１６４と噛み合うように配置される。
【００４０】
このような構成において、第１の駆動手段１６０のモータ１６１の回転は歯車ヘッド１６２により減速され、ピニオン１６４から一対のラック１６５Ａ、１６５Ｂを介して、一対の第１の指リンク１１０を一対の第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って左右対称で直進させる。この一対の第１の指リンク１１０の左右対称の直進は、エンコーダ１６３により制御される。
この第１の駆動手段１６０によれば、モータ１６１、歯車ヘッド１６２、エンコーダ１６３及びピニオン１６４は１つで良いため、図２に示す第１の駆動手段１１０と比べて機構そのものの質量の増大を抑えて小型軽量化することができる。
【００４１】
図７（Ａ）、（Ｂ）は、図３に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第２の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
この第１の駆動手段２６０は、モータ２６１、歯車ヘッド２６２、エンコーダ２６３、タイミングプーリ２６４ａ、タイミングプーリ２６４ｂ、タイミングベルト２６５及びボールネジ２６７は１つで良く、ボールナット２６８Ａ、２６８Ｂのみ一対とした構成となっている。第１の駆動手段２６０のモータ２６１、歯車ヘッド２６２及びエンコーダ２６３は、モータ軸２６６が図３の左方を向くように、本体１５０左上部に固定される。ボールネジ２６７は、中央を境に左右で正ネジと逆ネジが切られており、本体１５０内にて図示左右方向に架け渡されて正ネジと逆ネジのボールナット２６８Ａ、２６８Ｂがそれぞれ螺合されている。タイミングプーリ２６４ａは、モータ軸２６６に嵌入されており、タイミングプーリ２６４ｂは、ボールネジ２６７の左端に嵌入されている。そして、タイミングベルト２６５が、２つのタイミングプーリ２６４ａ、２６４ｂ間に架け渡されている。一対のボールナット２６８Ａ、２６８Ｂは、一対の第１の指リンク１１０上端にそれぞれ固定される。
【００４２】
このような構成において、第１の駆動手段２６０のモータ２６１の回転は歯車ヘッド２６２により減速され、タイミングプーリ２６４ａ、タイミングベルト２６５、タイミングプーリ２６４ｂ、ボールネジ２６７から一対のボールナット２６８Ａ、２６８Ｂを介して、一対の第１の指リンク１１０を一対の第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って左右対称に直進させる。この一対の第１の指リンク１１０の左右対称の直進は、エンコーダ２６３により制御される。
この第１の駆動手段２６０によれば、モータ２６１、歯車ヘッド２６２、エンコーダ２６３、タイミングプーリ２６４ａ、タイミングプーリ２６４ｂ、タイミングベルト２６５及びボールネジ２６７は１つで良いため、図３に示す第１の駆動手段２１０と比べて機構そのものの質量の増大を抑えて小型軽量化することができる。
【００４３】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、図４に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第３の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
この第１の駆動手段３６０は、モータ３６１、歯車ヘッド３６２、エンコーダ３６３、タイミングプーリ３６４ａ、タイミングプーリ３６４ｂ及びタイミングベルト３６５は１つで良い構成となっている。第１の駆動手段３６０のモータ３６１、歯車ヘッド３６２及びエンコーダ３６３は、モータ軸３６６が図４の下方を向くように、本体１５０左上部に固定される。タイミングプーリ３６４ａは、モータ軸３６６に嵌入されており、タイミングプーリ３６４ｂは、本体１５０右上部でタイミングプーリ３６４ａと平行になるように下向きに軸支持されている。そして、タイミングベルト３６５が、２つのタイミングプーリ３６４ａ、３６４ｂ間に架け渡されており、該ベルト略中央両側が一対の第１の指リンク１１０上端にそれぞれ固定されている。
【００４４】
このような構成において、第１の駆動手段３６０のモータ３６１の回転は歯車ヘッド３６２により減速され、タイミングプーリ３６４ａ、３６４ｂからタイミングベルト３６５を介して、一対の第１の指リンク１１０を一対の第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って左右対称に直進させる。この一対の第１の指リンク１１０の左右対称の直進は、エンコーダ３６３により制御される。
この第１の駆動手段３６０によれば、モータ３６１、歯車ヘッド３６２、エンコーダ３６３、タイミングプーリ３６４ａ、タイミングプーリ３６４ｂ及びタイミングベルト３６５は１つで良いため、図４に示す第１の駆動手段３１０と比べて機構そのものの質量の増大を抑えて小型軽量化することができる。
【００４５】
図９は、図５に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第４の具体例で使用可能な第１の駆動手段を含む把持機構全体を示す斜視図である。
この第１の駆動手段４６０は、モータ４６１、歯車ヘッド４６２、エンコーダ４６３、プーリ４６４及びワイヤ４６５は１つで良く、引張バネ４６７Ａ、４６７Ｂのみ一対とした構成となっている。第１の駆動手段４６０のモータ４６１、歯車ヘッド４６２及びエンコーダ４６３は、モータ軸４６６が図示下方を向くように、本体１５０中央上部に固定されている。プーリ４６４は、モータ軸４６６に嵌入されている。一対の引張バネ４６７Ａ、４６７Ｂの一端は、本体１５０左内側面及び本体１５０右内側面にそれぞれ係止されている。そして、ワイヤ４６５の中央がプーリ４６４に連結され、両端が一対の引張バネ４６７Ａ、４６７Ｂの他端にそれぞれ連結されており、該ワイヤ両端側が一対の第１の指リンク１１０上端にそれぞれ固定されている。
【００４６】
このような構成において、第１の駆動手段４６０のモータ４６１の回転は歯車ヘッド４６２により減速され、プーリ４６４によるワイヤ４６５の巻き取り動作、もしくはプーリ４６４によるワイヤ４６５の巻き戻し動作及びバネ４６７の復元動作を介して、一対の第１の指リンク１１０を一対の第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って左右対称に直進させる。この一対の第１の指リンク１１０の左右対称の直進は、エンコーダ４６３により制御される。
この第１の駆動手段４６０によれば、モータ４６１、歯車ヘッド４６２、エンコーダ４６３、プーリ４６４及びワイヤ４６５は１つで良いため、図５に示す第１の駆動手段４１０と比べて機構そのものの質量の増大を抑えて小型軽量化することができる。
【００４７】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
この把持機構２０は、一対の第１の指リンク２１、一対の第２の指リンク２２及び一対の第３の指リンク２３と本体２４を備えており、該指リンク２１、２２、２３の動作により把持対象物体を把持可能となっている。ここで、この把持機構２０における第１の指リンク２１及び第３の指リンク２３は、図１に示す把持機構１０における第１の指リンク１１及び第２の指リンク１２と略同一構成であり、この把持機構２０では第２の指リンク２２が新たに付加された構成となっている。尚、一対の第１の指リンク２１は同一構成であり、一対の第２の指リンク２２も同一構成であり、更に一対の第３の指リンク２３も同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００４８】
第１の指リンク２１は、本体２４の底部から図示下方へ突出するように配置されている。第２の指リンク２２は、第１の指リンク２１の下端から突出するように配置されている。そして、第２の指リンク２２は、第１の指リンク２１の下端にて第１の指リンク２１の図示上下方向に延びる第１の軸線Ｂ１に直交する図示左右方向に延びる第３の軸線Ｂ３周りに回転可能に設けられている。第３の指リンク２３は、第２の指リンク２２の下端から第２の指リンク２２の図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２方向へ突出するように配置されている。そして、第３の指リンク２３は、第２の指リンク２１の下端にて第２の軸線Ｂ２周りに回転可能に設けられている。第３の指リンク２３の回転駆動手段は、図示していないが第２の指リンク２２に内蔵されている。第２の指リンク２２の回転駆動手段は、図示していないが第１の指リンク２１に内蔵されている。また、第１の指リンク２１は、第２、第３の指リンク２２、２３と共に第３の軸線Ｂ３に沿って直進可能に設けられている。第１の指リンク２１の直進駆動手段は、図示していないが本体２４に内蔵されている。
【００４９】
このような構成において、第１の軸線Ｂ１と平行な平面上、即ち垂直に保持された円盤状の把持対象物体を把持及び離脱する際の動作を説明する。尚、初期状態においては、一対の第１の指リンク２１は本体２４の中央に位置決めされて互いに近接もしくは接触しているものとする。また、一対の第２、第３の指リンク２２、２３は第１の軸線Ｂ１上に位置決め、即ち図示下方を向いているものとする。
【００５０】
先ず、本体２４が固定されている図示しないロボットアームを動作させると共に一対の第２の指リンク２２をそれぞれ同方向に９０°回転させて一対の第３の指リンク２３を水平方向に位置決めし、一対の第３の指リンク２３の周面を把持対象物体の周面に当接させる。続いて、一対の第３の指リンク２３が開きつつ、一対の第３の指リンク２３の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するように、ロボットアームを動作させつつ、一対の第１の指リンク３１をそれぞれ逆方向に直進させると共に一対の第３の指リンク２３をそれぞれ逆方向に回転させる。
【００５１】
即ち、例えば一対の第２の指リンク２２を図示手前側に９０°回転させて一対の第３の指リンク２３を図示手前に突き出るように水平方向に位置決めしたときは、図示右側の第１の指リンク２１を図示右方向へ直進させると共に、図示左側の第１の指リンク２１を図示左方向へ直進させ、図示右側の第３の指リンク２３を手前から見て右回転させると共に、図示左側の第３の指リンク２３を手前から見て左回転させる。そして、一対の第３の指リンク２３の間隔が把持対象物体の直径と同一となったときに上記直進動作及び上記回転動作を停止することにより、一対の第３の指リンク２３により把持対象物体を把持することができる。
【００５２】
次に、ロボットアームを動作させて、一対の第３の指リンク２３に把持されている把持対象物体を所定位置に搬送する。続いて、一対の第１の指リンク３１を先程とは逆方向に直進させると共に一対の第３の指リンク２３を先程とは逆方向に回転させる。即ち、図示右側の第１の指リンク２１を図示左方向へ直進させると共に、図示左側の第１の指リンク２１を図示右方向へ直進させ、図示右側の第３の指リンク２３を手前から見て左回転させると共に、図示左側の第３の指リンク２３を手前から見て右回転させる。これにより、一対の第３の指リンク２３が閉じつつ、一対の第３の指リンク２３の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するので、一対の第３の指リンク２３から把持対象物体を解放することができる。
【００５３】
以上のような把持機構２０によれば、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク２１、２２、２３自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。更に、一対の第２の指リンク２２が加わることにより一対の第３の指リンク２３の自由度が高まるので把持対象物体をより容易に把持・解放することができる。
【００５４】
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例を示す斜視図である。
この把持機構５００は、一対の第１の指リンク５１０、一対の第２の指リンク５２０、一対の第３の指リンク５３０、一対の第１の駆動手段５４０、一対の第２の駆動手段５５０、一対の第３の駆動手段５６０及び本体５７０を備えている。尚、一対の各部は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００５５】
第１及び第２の指リンク５１０、５２０は、中空直方体状に形成されており、第３の指リンク５３０は、中実円筒状に形成されている。第１の駆動手段５４０は、モータ５４１、歯車ヘッド５４２、エンコーダ５４３、ピニオン５４４及びラック５４５を備えている。第２の駆動手段５５０は、モータ５５１、歯車ヘッド５５２、エンコーダ５５３、２つの傘歯車（ベベルギア）５５４ａ、５５４ｂを備えている。第３の駆動手段５６０は、モータ５６１、歯車ヘッド５６２及びエンコーダ５６３を備えている。
【００５６】
第１の駆動手段５４０のモータ５４１、歯車ヘッド５４２及びエンコーダ５４３は、モータ軸５４６が図示下方を向くように、本体５７０上部に固定されている。ピニオン５４４は、モータ軸５４６に嵌入されており、ラック５４５は、第１の指リンク５１０上端に固定されている。第１の指リンク５１０の上部は、上端に固定されているラック５４５がモータ軸５４６に嵌入されているピニオン５４４と噛み合うように、本体５７０内にて図示左右方向に架け渡されている２本のガイドバー５７１に移動自在に貫装されている。
【００５７】
第２の駆動手段５５０のモータ５５１、歯車ヘッド５５２及びエンコーダ５５３は、モータ軸５５５が図示下方を向くように、第１の指リンク５１０下部に内蔵固定されている。傘歯車５５４ａは、モータ軸５５５に嵌入されており、傘歯車５５４ｂは、第２の指リンク５２０の回転軸５２１に嵌入されかつ第２の指リンク５２０に固定されて傘歯車５５４ａと噛み合わされている。第３の駆動手段５６０のモータ５６１、歯車ヘッド５６２及びエンコーダ５６３は、モータ軸５６４が図示下方を向くように、第２の指リンク５２０下部に内蔵固定されている。第３の指リンク５３０は、モータ軸５６４に嵌入されている。
【００５８】
このような構成において、第３の駆動手段５６０のモータ５６１の回転は歯車ヘッド５６２により減速されて、第３の指リンク５３０を第２の指リンク５２０の下端にて第２の指リンク５２０の図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに回転させる。この第３の指リンク５３０の回転は、エンコーダ５６３により制御される。第２の駆動手段５５０のモータ５５１の回転は歯車ヘッド５５２により減速されて、傘歯車５５４ａを回転させ、第２の指リンク５２０に固定された傘歯車５５４ｂ及び第２の指リンク５２０を第１の指リンク５１０の下端にて第１の指リンク５１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ｂ１に直交する図示左右方向に延びる第３の軸線Ｂ３周りに回転させる。この第２の指リンク５２０の回転は、エンコーダ５５３により制御される。第１の駆動手段５４０のモータ５４１の回転は歯車ヘッド５４２により減速され、ピニオン５４４からラック５４５を介して、第１の指リンク５１０を第２、第３の指リンク５２０、５３０と共に第３の軸線Ｂ３に沿って直進させる。この第１の指リンク５１０の直進は、エンコーダ５４３により制御される。
【００５９】
この把持機構５００によれば、上記把持機構２０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク５１０、５２０、５３０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ５４１、５５１、５６１、歯車ヘッド５４２、５５２、５６２、エンコーダ５４３、５５３、５６３やピニオン５４４、ラック５４５、傘歯車５５４ａ、５５４ｂを小型化することができる。更に、一対の第２の指リンク５２０が加わることにより一対の第３の指リンク５３０の自由度が高まるので把持対象物体をより容易に把持・解放することができる。尚、第１の駆動手段５４０としてピニオン５４４とラック５４５を備えた構成としたが、図３〜図９に示す第１の駆動手段２３０、３３０、４３０、１６０、２６０、３６０、４６０の構成も適用可能である。
【００６０】
ここで、上述した第１の駆動手段１３０、２３０、３３０、４３０、１６０、２６０、３６０、４６０、５４０のモータ１３１、２３１、３３１、４３１、１６１、２６１、３６１、４６１、５４１、歯車ヘッド１３２、２３２、３３２、４３２、１６２、２６２、３６２、４６２、５４２、エンコーダ１３３、２３３、３３３、４３３、１６３、２６３、３６３、４６３、５４３は、第１の指リンク１１０の駆動軸である第２の軸線Ａ２もしくは第３の軸線Ｂ３に対しオフセットした位置に配置しているので、以下の利点を得ることができる。設計の自由度が広がり、コンパクトに設計することができる。即ち、モータ１３１等は大体円筒で軸方向に長い機構なのでそれをオフセットさせたり９０度回転させて配置することで、全体を小さくすることができる。その結果、機構重量を減らすことができる。また、重量物であるモータ１３１等を把持機構全体の重心付近に集中させることができる。その結果、重心周りのイナーシャを低減することができる。そして、アーム部のアクチュエータを小さくすることができる。また、質量の大きいモータ１３１等は回転させず、必要最小限の機構部材のみを回転させて慣性を小さくすることができ、搭載するモータ１３１を出力の小さいものとすることができる。
【００６１】
同様に、第２の駆動手段５５０のモータ５５１、歯車ヘッド５５２、エンコーダ５５３を、第２の指リンク５２０の駆動軸である第３の軸線Ｂ３に対しオフセットした位置に配置することにより、以下の利点を得ることができる。設計の自由度が広がり、コンパクトに設計することができる。即ち、モータ５５１等は大体円筒で軸方向に長い機構なのでそれをオフセットさせたり９０度回転させて配置することで、全体を小さくすることができる。その結果、機構重量を減らすことができる。また、重量物であるモータ５５１等を把持機構全体の重心付近に集中させることができる。その結果、重心周りのイナーシャを低減することができる。そして、アーム部のアクチュエータを小さくすることができる。
【００６２】
図１２は、第２の駆動手段をオフセットした場合の第１の例を示す斜視図、図１３〜図１７は、第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
図１２に示す例では、第２の駆動手段５５０のモータ５５１、歯車ヘッド５５２、エンコーダ５５３は、第１の指リンク５１０の上部に配置されている。即ち、第２の駆動手段５５０のモータ５５１のモータ軸５５５が、第２の指リンク５２０の回転軸５２１から所定距離を隔てて第３の軸線Ｂ３と平行となるように配置されている。そして、モータ５５１のモータ軸５５５と第２の指リンク５２０の回転軸５２１とは、図１３〜図１７に示す駆動力伝達機構６１０〜６５０により連結されている。
【００６３】
図１３に示す駆動力伝達機構６１０は、歯車列による伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入された平歯車（スパーギア）６１１、この平歯車６１１に噛み合う平歯車６１２、この平歯車６１２に噛み合う平歯車６１３、この平歯車６１３に噛み合い、回転軸５２１に嵌入された平歯車６１４を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５から平歯車６１１、６１２、６１３、６１４を介して回転軸５２１に伝達される。
【００６４】
図１４に示す駆動力伝達機構６２０は、傘歯車とシャフトによる伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入された傘歯車６２１、この傘歯車６２１に噛み合い、シャフト６２３の一端に嵌入された傘歯車６２２、シャフト６２３の他端に嵌入された傘歯車６２４、この傘歯車６２４に噛み合い、回転軸５２１に嵌入された傘歯車６２５を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５から傘歯車６２１、６２２、シャフト６２３、傘歯車６２４、６２５を介して回転軸５２１に伝達される。
【００６５】
図１５に示す駆動力伝達機構６３０は、タイミングベルトとタイミングプーリによる伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入されたタイミングプーリ６３１、回転軸５２１に嵌入されたタイミングプーリ６３３、タイミングプーリ６３１、６３３間に架け渡されたタイミングベルト６３２を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５からタイミングプーリ６３１、タイミングベルト６３２、タイミングプーリ６３３を介して回転軸５２１に伝達される。
【００６６】
図１６に示す駆動力伝達機構６４０は、ワイヤとプーリによる伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入され、螺旋状の溝が形成されたプーリ６４１、回転軸５２１に嵌入され、螺旋状の溝が形成されたプーリ６４２、プーリ６４１、６４２に両端がそれぞれ係止されて螺旋溝に巻回された２本のワイヤ６４３、６４４を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５からプーリ６４１、ワイヤ６４３、６４４、プーリ６４２を介して回転軸５２１に伝達される。尚、ワイヤとプーリに代わりにチェーンとスプロケットによっても構成可能である。
【００６７】
図１７に示す駆動力伝達機構６５０は、蛇管による伝達手段であり、モータ軸５５５と回転軸５２１に両端が嵌入され、変位自在な蛇管６５１を備えている。モータ５５１の駆動力は、蛇管６５１を介して回転軸５２１に伝達される。
【００６８】
図１８は、第２の駆動手段をオフセットした場合の第２の例を示す斜視図、図１９〜図２１は、第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
図１８に示す例では、第２の駆動手段５５０のモータ５５１、歯車ヘッド５５２、エンコーダ５５３は、第１の指リンク５１０の上部に配置されている。即ち、第２の駆動手段５５０のモータ５５１のモータ軸５５５が、第２の指リンク５２０の回転軸５２１から所定距離を隔てて第１の軸線Ｂ１と平行になるように配置されている。そして、モータ５５１のモータ軸５５５と第２の指リンク５２０の回転軸５２１とは、図１９〜図２１に示す駆動力伝達機構６６０〜６８０により連結されている。
【００６９】
図１９に示す駆動力伝達機構６６０は、歯車列による伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入された傘歯車６６１、この傘歯車６６１に噛み合う傘歯車６６２、この傘歯車６６２と同軸配置された平歯車６６３、この平歯車６６３に噛み合う平歯車６６４、この平歯車６６４に噛み合い、回転軸５２１に嵌入された平歯車６６５を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５から傘歯車６６１、６６２、平歯車６６３、６６４、６６５を介して回転軸５２１に伝達される。
【００７０】
図２０に示す駆動力伝達機構６７０は、傘歯車とシャフトによる伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入されたカップリング６７１、このカップリング６７１に一端が嵌入されたシャフト６７２、このシャフト６７２の他端に嵌入された傘歯車６７３、この傘歯車６７３に噛み合い、回転軸５２１に嵌入された傘歯車６７４を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５からカップリング６７１、シャフト６７２、傘歯車６７３、６７４を介して回転軸５２１に伝達される。
【００７１】
図２１に示す駆動力伝達機構６８０は、シャフトとユニバーサルジョイントによる伝達機構であり、モータ軸５５５に一端が嵌入されたシャフト６８１、このシャフト６８１の他端に嵌入されていると共に回転軸５２１に嵌入されたユニバーサルジョイント６８２を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５からシャフト６８１、ユニバーサルジョイント６８２を介して回転軸５２１に伝達される。尚、駆動力伝達機構は、タイミングベルトとタイミングプーリ、ワイヤとプーリ、蛇管によっても構成可能である。
【００７２】
更に同様に、上述した第３の駆動手段５６０のモータ５６１、歯車ヘッド５６２及びエンコーダ５６３を、第３の指リンク５３０の駆動軸である第２の軸線Ｂ２に対しオフセットした位置に配置することにより、以下の利点を得ることができる。設計の自由度が広がり、コンパクトに設計することができる。即ち、モータ５６１等は大体円筒で軸方向に長い機構なのでそれをオフセットさせたり９０度回転させて配置することで、全体を小さくすることができる。その結果、機構重量を減らすことができる。また、重量物であるモータ５６１等を把持機構全体の重心付近に集中させることができる。その結果、重心周りのイナーシャを低減することができる。そして、アーム部のアクチュエータを小さくすることができる。また、質量の大きいモータ５６１等は回転させず、必要最小限の機構部材のみを回転させて慣性を小さくすることができるので、搭載するモータ５６１を出力の小さいものとすることができる。
【００７３】
図２２は、第３の駆動手段をオフセットした場合の第１の例を示す斜視図である。
図２２に示す例では、第３の駆動手段５６０のモータ５６１、歯車ヘッド５６２、エンコーダ５６３は、第１の指リンク５１０の上部に配置されている。即ち、第３の駆動手段５６０のモータ５６１のモータ軸５６５が、第３の指リンク５３０の回転軸５３１から所定距離を隔てて第３の軸線Ｂ３と平行となるように配置されている。そして、モータ５６１のモータ軸５６５と第３の指リンク５３０の回転軸５３１とは、第１の指リンク５１０と第２の指リンク５２０の外側側面に配置されている駆動力伝達機構７１０により連結されている。
【００７４】
この駆動力伝達機構７１０は、タイミングベルトとタイミングプーリと傘歯車による伝達機構であり、モータ軸５６５に嵌入されたタイミングプーリ７１１、第３の軸線Ｂ３上に回転自在に配置された伝達軸７１２、この伝達軸７１２に嵌入されたタイミングプーリ７１３、タイミングプーリ７１１、７１３間に架け渡されたタイミングベルト７１４、上記伝達軸７１２に嵌入されたタイミングプーリ７１５、第２の指リンク５２０にて第３の軸線Ｂ３と平行に回転自在に配置された伝達軸７１６、この伝達軸７１６に嵌入されたタイミングプーリ７１７、タイミングプーリ７１５、７１７間に架け渡されたタイミングベルト７１８、上記伝達軸７１６に嵌入された傘歯車７１９、回転軸５３１に嵌入された傘歯車７２０を備えている。モータ５６１の駆動力は、モータ軸５６５からタイミングプーリ７１１、タイミングベルト７１４、タイミングプーリ７１３、７１５、タイミングベルト７１８、タイミングプーリ７１７、傘歯車７１９、７２０を介して回転軸５３１に伝達される。
【００７５】
図２３は、第３の駆動手段をオフセットした場合の第２の例を示す斜視図である。
図２３に示す例では、第３の駆動手段５６０のモータ５６１、歯車ヘッド５６２、エンコーダ５６３は、第１の指リンク５１０の外側側面に突出されている支持板５１１に配置されている。即ち、第３の駆動手段５６０のモータ５６１のモータ軸５６５が、第３の指リンク５３０の回転軸５３１から所定距離を隔てて第１の軸線Ｂ１と平行となるように配置されている。そして、モータ５６１のモータ軸５６５と第３の指リンク５３０の回転軸５３１とは、駆動力伝達機構７３０により連結されている。
【００７６】
この駆動力伝達機構７３０は、蛇管と傘歯車による伝達機構であり、第２の指リンク５２０にて第３の軸線Ｂ３と平行に回転自在に配置された伝達軸７３１と、この伝達軸７３１とモータ軸５６５に両端が嵌入された蛇管７３２、伝達軸７３１に嵌入された傘歯車７３３、回転軸５３１に嵌入された傘歯車７３４を備えている。モータ５６１の駆動力は、モータ軸５６５から蛇管７３２、傘歯車７３３、７３４を介して回転軸５３１に伝達される。尚、第２の駆動手段１４０も同様にオフセット可能である。
【００７７】
図２４は、第１、第２、第３の駆動手段をオフセットした場合の把持機構の具体例を示す斜視図、図２５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、その４面図である。
この把持機構８００は、一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂ、一対の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、一対の第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂ、第１の駆動手段８４０、一対の第２・第３の駆動手段８５０Ａ、８５０Ｂ及び本体８６０を備えている。
【００７８】
一対の第１及び第２の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂ、８２０Ａ、８２０Ｂは、中空直方体状に形成されており、一対の第３の指リンク８３０、８３０Ｂは、中実円筒状に形成されている。第１の駆動手段８４０は、モータ８４１、歯車ヘッド８４２、エンコーダ８４３、ピニオン８４４及び一対のラック８４５Ａ、８４５Ｂを備えている。一対の第２・第３の駆動手段８５０Ａ、８５０Ｂは、モータ８５１Ａ、８５１Ｂ、歯車ヘッド８５２Ａ、８５２Ｂ、エンコーダ８５３Ａ、８５３Ｂ、６つのタイミングプーリ８５４Ａａ〜８５４Ａｆ、８５４Ｂａ〜８５４Ｂｆ、３本のタイミングベルト８５５Ａａ〜８５５Ａｃ、８５５Ｂａ〜８５５Ｂｃ、４つの平歯車８５６Ａａ〜８５６Ａｄ、８５６Ｂａ〜８５６Ｂｄ、３つの傘歯車８５７Ａａ〜８５７Ａｃ、８５７Ｂａ〜８５７Ｂｃ及び一対の伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂを備えている。
【００７９】
第１の駆動手段８４０のモータ８４１、歯車ヘッド８４２及びエンコーダ８４３は、モータ軸８４６が図示下方を向くように、本体８６０上部に固定されている。ピニオン８４４は、モータ軸８４６に嵌入されており、一対のラック８４５Ａ、８４５Ｂは、一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂ上端にそれぞれ固定され、ピニオン８４４を両側から挟んでピニオン８４４と噛み合うように配置されている。第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂの上部は、上端に固定されているラック８４５Ａ、８４５Ｂがモータ軸８４６に嵌入されているピニオン８４４と噛み合うように、本体８６０内にて図示左右方向に架け渡されている２本のガイドバー８７１ａ、８７１ｂに移動自在に貫装されている。
【００８０】
一対の第２・第３の駆動手段８５０Ａ、８５０Ｂのモータ８５１Ａ、８５１Ｂ、歯車ヘッド８５２Ａ、８５２Ｂ及びエンコーダ８５３Ａ、８５３Ｂは、モータ軸８５９Ａ、８５９Ｂが図示左右方向をそれぞれ向くように、本体８６０上部であってモータ８４１両側にそれぞれ固定されている。タイミングプーリ８５４Ａａ、８５４Ｂａは、本体８７０から突出したモータ軸８５９Ａ、８５９Ｂにそれぞれ嵌入されており、タイミングプーリ８５４Ａｂ、８５４Ｂｂは、本体８７０から突出したガイドバー８７１ａ、８７１ｂの一端にそれぞれ嵌入されている。そして、タイミングベルト８５５Ａａ、８５５Ｂａが、タイミングプーリ８５４Ａａ、８５４Ｂａとタイミングプーリ８５４Ａｂ、８５４Ｂｂとの間にそれぞれ架け渡されている。
【００８１】
一対の伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂは、一対の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂの回転軸８２１Ａ、８２１Ｂと平行になるように、一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂの下部内に架け渡されている。タイミングプーリ８５４Ａｃ、８５４Ｂｃは、ガイドバー８７１ａの両端であって本体８７０の内側にそれぞれ嵌入されており、タイミングプーリ８５４Ａｄ、８５４Ｂｄは、伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂにそれぞれ回転自在に嵌入されている。そして、タイミングベルト８５５Ａｂ、８５５Ｂｂが、タイミングプーリ８５４Ａｃ、８５４Ｂｃとタイミングプーリ８５４Ａｄ、８５４Ｂｄとの間にそれぞれ架け渡されている。タイミングプーリ８５４Ａｅ、８５４Ｂｅは、ガイドバー８７１ｂの両端であってタイミングプーリ８５４Ａｃ、８５４Ｂｃの内側にそれぞれ回転自在に嵌入されており、タイミングプーリ８５４Ａｆ、８５４Ｂｆは、伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂにおけるタイミングプーリ８５４Ａｄ、８５４Ｂｄの内側にそれぞれ嵌入されている。そして、タイミングベルト８５５Ａｃ、８５５Ｂｃが、タイミングプーリ８５４Ａｅ、８５４Ｂｅとタイミングプーリ８５４Ａｆ、８５４Ｂｆとの間にそれぞれ架け渡されている。
【００８２】
平歯車８５６Ａａ、８５６Ａｂ、８５６Ｂａ、８５６Ｂｂは、伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂの両端にそれぞれ嵌入されており、タイミングプーリ８５４Ａｄ、８５４Ａｆ、８５４Ｂｄ、８５４Ｂｆにそれぞれ固定されている。平歯車８５６Ａｃ、８５６Ａｄ、８５６Ｂｃ、８５６Ｂｄは、一対の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂの回転軸８２１Ａ、８２１Ｂの両端であって平歯車８５６Ａａ、８５６Ａｂ、８５６Ｂａ、８５６Ｂｂとそれぞれ噛み合うようにそれぞれ回転自在に嵌入されている。傘歯車８５７Ａａ、８５７Ａｂ、８５７Ｂａ、８５７Ｂｂは、回転軸８２１Ａ、８２１Ｂにおける平歯車８５６Ａｃ、８５６Ａｄ、８５６Ｂｃ、８５６Ｂｄの内側にそれぞれ固定され回転自在に嵌入されている。そして、傘歯車８５７Ａｃ、８５７Ｂｃは、一対の第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの回転軸８３１Ａ、８３１Ｂであって傘歯車８５７Ａａ、８５７Ａｂ、８５７Ｂａ、８５７Ｂｂとそれぞれ噛み合うようにそれぞれ嵌入されている。
【００８３】
このような構成において、一方の第２・第３の駆動手段８５０Ａのモータ８５１Ａの回転は歯車ヘッド８５２Ａにより減速されて、タイミングプーリ８５４Ａａ、タイミングベルト８５５Ａａ、タイミングプーリ８５４Ａｂを介してガイドバー８７１ａを回動させる。更に、タイミングプーリ８５４Ａｃ、タイミングベルト８５５Ａｂ、タイミングプーリ８５４Ａｄを回動させる。そして、平歯車８５６Ａａ、８５６Ａｃ、傘歯車８５７Ａａ、８５７Ａｃを介して一方の第３の指リンク８３０Ａを一方の第２の指リンク８２０Ａの下端にて第２の指リンク８２０Ａの図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに回転させる。（この第３の指リンク８３０Ａの回転は、エンコーダ８５３Ａにより制御される。）
【００８４】
同時に、上記ガイドバー８７１ａの回動により、タイミングプーリ８５４Ｂｃ、タイミングベルト８５５Ｂｂ、タイミングプーリ８５４Ｂｄを回動させる。そして、平歯車８５６Ｂａ、８５６Ｂｃ、傘歯車８５７Ｂａ、８５７Ｂｃを介して他方の第３の指リンク８３０Ｂを第２の指リンク８２０Ｂの下端にて第２の指リンク８２０Ｂの図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに一方の第３の指リンク８３０Ａの回転とは逆方向に回転させる。（この第３の指リンク８３０Ｂの回転は、エンコーダ８５３Ｂにより制御される。）
【００８５】
また、他方の第２・第３の駆動手段８５０Ｂのモータ８５１Ｂの回転は歯車ヘッド８５２Ｂにより減速されて、タイミングプーリ８５４Ｂａ、タイミングベルト８５５Ｂａ、タイミングプーリ８５４Ｂｂを介してガイドバー８７１ｂを回動させる。更に、タイミングプーリ８５４Ａｅ、タイミングベルト８５５Ａｃ、タイミングプーリ８５４Ａｆを回動させる。そして、平歯車８５６Ａｂ、８５６Ａｄ、傘歯車８５７Ａｂ、８５７Ａｃを介して一方の第３の指リンク８３０Ａを第２の指リンク８２０Ａの下端にて第２の指リンク８２０Ａの図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに先程とは逆方向に回転させる。（この第３の指リンク８３０Ａの回転は、エンコーダ８５３Ｂにより制御される。）
【００８６】
同時に、上記ガイドバー８７１ｂの回動により、タイミングプーリ８５４Ｂｅ、タイミングベルト８５５Ｂｃ、タイミングプーリ８５４Ｂｆを回動させる。そして、平歯車８５６Ｂｂ、８５６Ｂｄ、傘歯車８５７Ｂｂ、８５７Ｂｃを介して他方の第３の指リンク８３０Ｂを第２の指リンク８２０Ｂの下端にて第２の指リンク８２０Ｂの図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに先程とは逆方向に回転させる。（この第３の指リンク８３０Ｂの回転は、エンコーダ８５３Ｂにより制御される。）
【００８７】
本機構は差動機構になっており、図２５を参照して説明すると、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂが同一の回転速度で図の左から右の軸線に対し右ねじの方向の回転をするとき、平歯車８５６Ａｂ、８５６Ａｄは同じ右ねじの方向に回転する。その結果、第２の指リンク８２０Ａが紙面手前方向に回転する。このとき、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂの回転が同速度であれば第２の指リンク８２０Ａのみが回転し、第３の指リンク８３０Ａは回転しない。また、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂを左右の指で共有しているので、第２の指リンク８２０Ｂも第２の指リンク８２０Ａと同じ量だけ回転することが機構的に保証される。つまり、複雑な制御なしに左右の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの指先回転速度を同期させることが可能となる。
【００８８】
一方、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂが同一の回転速度で互いに逆回転した場合、差動歯車により第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂのみが回転し、第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂは回転しない。また、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂに嵌入されているプーリ８５４Ａｅ、８５４Ａｆ、８５４Ｂｅ、８５４Ｂｆが左右対称の配置になっていることから，第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの回転方向は逆でかつ速さは同一であることが機構的に保証される。この場合も複雑な制御なしに左右の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの指先回転速度を同期させることが可能となる。尚、第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの回転角度は、差動機構であることから、エンコーダ８５３Ａ、８５３Ｂ双方によって制御され、どちらか一方のみで決定することはできない。
【００８９】
第１の駆動手段８４０のモータ８４１の回転は歯車ヘッド８４２により減速され、ピニオン８４４から一対のラック８４５Ａ、８４５Ｂを介して、一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂを一対の第２、第３の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、８３０Ａ、８３０Ｂと共に第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂの図示上下方向に延びる第１の軸線Ｂ１に直交する図示左右方向に延びる第３の軸線Ｂ３に沿って左右対称に直進させる。この一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂの左右対称の直進は、エンコーダ８４３により制御される。
【００９０】
この把持機構８００によれば、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク８１０Ａ、８１０Ｂ、８２０Ａ、８２０Ｂ、８３０Ａ、８３０Ｂ自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ８４１、８５１Ａ、８５１Ｂ、歯車ヘッド８４２、８５２Ａ、８５２Ｂ及びエンコーダ８４３、８５３Ａ、８５３Ｂやピニオン８４４、ラック８４５Ａ、８４５Ｂ、タイミングプーリ８５４Ａａ〜８５４Ａｆ、８５４Ｂａ〜８５４Ｂｆ、タイミングベルト８５５Ａａ〜８５５Ａｃ、８５５Ｂａ〜８５５Ｂｃ、平歯車８５６Ａａ〜８５６Ａｄ、８５６Ｂａ〜８５６Ｂｄ、傘歯車８５７Ａａ〜８５７Ａｃ、８５７Ｂａ〜８５７Ｂｃを小型化することができる。
【００９１】
更に、一対の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂが加わることにより一対の第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの自由度が高まるので把持対象物体をより容易に把持・解放することができる。更に、第２・第３の駆動手段８５０のモータ８５１Ａ、８５１Ｂ、歯車ヘッド８５２Ａ、８５２Ｂ及びエンコーダ８５３Ａ、８５３Ｂを、第２の指リンク８２０の第３の軸線Ｂ３及び第３の指リンク８３０の第２の軸線Ｂ２に対しオフセットした位置に配置しているので、質量の大きいモータ８５１Ａ、８５１Ｂ等は回転させず、必要最小限の機構部材のみを回転させて慣性を小さくすることができ、搭載するモータ８５１Ａ、８５１Ｂを出力の小さいものとすることができる。更に、１つの第２・第３の駆動手段８５０で第２の指リンク８２０及び第３の指リンク８３０を回転させることができるので、把持機構８００自体を小型軽量に構成することができる。
【００９２】
尚、第１の駆動手段８４０としてピニオン８４４とラック８４５を備えた構成としたが、図３〜図９に示す第１の駆動手段２３０、３３０、４３０、１６０、２６０、３６０、４６０の構成も適用可能である。また、第２・３の駆動手段８５０Ａ、８５０Ｂとしてタイミングプーリ８５４Ａａ〜８５４Ａｆ、８５４Ｂａ〜８５４Ｂｆ、タイミングベルト８５５Ａａ〜８５５Ａｃ、８５５Ｂａ〜８５５Ｂｆ、平歯車８５６Ａａ〜８５６Ａｄ、８５６Ｂａ〜８５６Ｂｆ、傘歯車８５７Ａａ〜８５７Ａｃ、８５７Ｂａ〜８５７Ｂｆを備えた構成としたが、図１３〜図１７、図１９〜図２１に示す第２の駆動手段５５０、図２２〜図２３に示す第３の駆動手段５６０の構成も適用可能である。
【００９３】
図２６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの形状例を示す斜視図である。
図２６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す指リンク４１、４２、４３、４４は、回転軸が嵌入される部位を除いて、中実円筒状、周面の側面視が曲線の中実鼓状、中実樽状、周面の側面視が直線の中実鼓状に形成されている。即ち、各指リンク４１、４２、４３、４４は、回転時に同一形状を保つために軸対称形状である必要がある。これにより、把持対象物をスムーズに把持することができる。また、各指リンク４１、４２、４３、４４の表面は、弾性があることが望ましい。これにより、把持対象物を確実に把持することができる。この弾性表面にするには、例えばシリコンゴムやエラストマ等を貼り付ける。また、各指リンク４１、４２、４３、４４は、着脱が容易な構成であることが望ましい。これにより、把持対象物に合った指リンクに迅速・容易に交換することができ、工数を低減させることができる。
【００９４】
図２７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第１の変形例を示す５面図である。
この指リンク７０は、１つの主ローラ７１、２つの副ローラ７２、７３、２本の引張バネ（付勢手段）７４、７５及びローラフレーム７６を備えている。ローラフレーム７６は、三角形板状に形成されており、一角部に主ローラ７１の軸７１ａが回転自在に取り付けられ、他の二角部に副ローラ７２、７３の軸７２ａ、７３ａが固定されている。更に、副ローラ７２、７３の軸７２ａ、７３ａの近傍には係止軸７６ａ、７６ｂが突設されている。このローラフレーム７６は、係止軸７６ａ、７６ｂに引張バネ７４、７５の一端が係止され、上位の指リンク７７に突設されている係止軸７７ａに引張バネ７４、７５の他端が係止されている。そして、主ローラ７１と副ローラ７２、７３は互いに接触配置されている。
【００９５】
このような構成の指リンク７０は、主ローラ７１の回転を副ローラ７２、７３に摩擦伝達することにより把持対象物体を把持する。このとき、把持対象物体を副ローラ７２、７３の周面の２点で支持することができ、更に指リンク７０と指リンク７７の間には引張バネ７４、７５による受動コンプライアンスがあるため、把持対象物体を安定して把持することができる。
【００９６】
尚、主ローラ７１の回転を副ローラ７２、７３に伝達する手段としては、歯車やタイミングベルト等であっても良い。また、主ローラ７１と副ローラ７２、７３の外周にベルトを掛けるようにしても良い。これによれば、主ローラ７１と副ローラ７２、７３を離間配置することができるので、把持対象物体を把持する際の接触長さを長くして、より安定して把持することができる。また、受動コンプライアンスは捩りコイルバネにより取るようにしても良い。
【００９７】
図２８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第２の変形例を示す３面図である。
この指リンク８０は、１つの主ローラ８１、１つの副ローラ８２、２つのタイミングプーリ８３、８４、１本のタイミングベルト８５、２本の引張バネ（付勢手段）８６、８７及びローラフレーム８８を備えている。ローラフレーム８８は、長方形板状に形成されており、一端部に主ローラ８１の軸８１ａが回転自在に取り付けられ、他端部に副ローラ８２の軸８２ａが固定されている。更に、主ローラ８１の軸８１ａの近傍には係止軸８８ａ、８８ｂが突設されている。このローラフレーム８８は、係止軸８８ａ、８８ｂに引張バネ８６、８７の一端が係止され、上位の指リンク８９に突設されている係止軸８９ａに引張バネ８６、８７の他端が係止されている。更に、主ローラ８１とタイミングプーリ８３は軸８１ａに一体化され、副ローラ８２とタイミングプーリ８４は一体化されて軸８２ａに回転自在に挿入されている。そして、タイミングベルト８５が、タイミングプーリ８３、８４間に架け渡されている。
【００９８】
このような構成の指リンク８０は、主ローラ８１の回転を副ローラ８２にベルト・プーリ機構により伝達することにより把持対象物体を把持する。このとき、指リンク８０と指リンク８９の間には引張バネ８６、８７による受動コンプライアンスがあるため、把持対象物体を安定して把持することができる。また、主ローラ８１と副ローラ８２を離間配置することができるので、把持対象物体を把持する際の接触長さを長くして、より安定して把持することができる。
尚、主ローラ８１の回転を副ローラ８２に伝達する手段としては、歯車や摩擦接触等であっても良い。また、受動コンプライアンスは捩りコイルバネにより取るようにしても良い。
【００９９】
図２９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第３の変形例を示す３面図である。
この指リンク９０は、１つの主ローラ９１、１つの副ローラ９２、１本のゴムベルト９３、２本の引張バネ（付勢手段）９４、９５及びローラフレーム９６を備えている。ローラフレーム９６は、長方形板状に形成されており、一端部に主ローラ９１の軸９１ａが回転自在に取り付けられ、他端部に副ローラ９２の軸９２ａが固定されている。更に、主ローラ９１の軸９１ａの近傍には係止軸９６ａ、９６ｂが突設されている。このローラフレーム９６は、係止軸９６ａ、９６ｂに引張バネ９４、９５の一端が係止され、上位の指リンク９７に突設されている係止軸９７ａに引張バネ９４、９５の他端が係止されている。更に、主ローラ９１は軸９１ａに一体化され、副ローラ９２は軸９２ａに回転自在に挿入されている。そして、ゴムベルト９３が、主ローラ９１と副ローラ９２を覆うようにそれらの間に架け渡されている。
【０１００】
このような構成の指リンク９０は、主ローラ９１の回転を副ローラ９２にベルトにより伝達することにより把持対象物体を把持する。このとき、指リンク９０と指リンク９７の間には引張バネ９４、９５による受動コンプライアンスがあるため、把持対象物体を安定して把持することができる。また、主ローラ９１と副ローラ９２を離間配置することができるので、把持対象物体を把持する際の接触長さを長くして、より安定して把持することができる。
尚、主ローラ９１の回転を副ローラ９２に伝達する手段としては、歯車やタイミングベルトあるいは摩擦接触等であっても良い。また、受動コンプライアンスは捩りコイルバネにより取るようにしても良い。
【０１０１】
ここで、上記例では把持対象物体に直接接触する指リンクが受動コンプライアンス持つ場合を説明したが、水平並進駆動する指リンクが持つようにしても良い。これにより、低減速比の歯車ヘッドと低位置ゲインのサーボ系を用いることによる電磁気力による受動コンプライアンスが可能となる。また、低減速比の歯車ヘッドと電流検出によるトルク制御が可能となる。また、機構的コンプライアンスを持つようにしても良い。
【０１０２】
図３０は、機構的コンプライアンス持つときの第１の例を示す斜視図である。この第１の駆動手段９６０は、モータ９６１、歯車ヘッド９６２、エンコーダ９６３、タイミングプーリ９６４ａ、タイミングプーリ９６４ｂ、タイミングベルト９６５、一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂ及び２枚で１組の板バネ９６７Ａ、９６７Ｂを備えている。第１の駆動手段９６０のモータ９６１、歯車ヘッド９６２及びエンコーダ９６３は、モータ軸９６８が図示下方を向くように、図示しない本体左上部に固定されている。
【０１０３】
タイミングプーリ９６４ａは、モータ軸９６８に嵌入されており、タイミングプーリ９６４ｂは、本体右上部にてタイミングプーリ９６４ａと平行になるように下向きに軸支持されている。そして、タイミングベルト９６５が、２つのタイミングプーリ９６４ａ、９６４ｂ間に架け渡されており、該ベルト略中央両側が一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂにそれぞれ固定されている。一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂの両側が２枚で1組の板バネ９６７Ａ、９６７Ｂの上端にそれぞれ固定され、一対の第１の指リンク９１０Ａ、９１０Ｂ上端の両側が該２枚で1組の板バネ９６７Ａ、９６７Ｂの下端にそれぞれ固定されている。この第１の駆動手段９６０によれば、第１の指リンク９１０Ａ、９１０Ｂ位置を計測し板バネ９６７Ａ、９６７Ｂの変位を求めれば、力センサを用いることなしに把持力を位置として計測可能であり、その結果、簡便な力フィードバック制御である形状帰還力フィードバックが構成できる。尚、２枚で1組の板バネ９６７Ａ、９６７Ｂの曲げにより構成したが、１枚の板バネの捩りによって構成しても良い。
【０１０４】
図３１は、機構的コンプライアンス持つときの第２の例を図３０に対応させて示す斜視図であり、同一構成部材は同一番号を付す。この第１の駆動手段９７０は、モータ９６１、歯車ヘッド９６２、エンコーダ９６３、タイミングプーリ９６４ａ、タイミングプーリ９６４ｂ、タイミングベルト９６５、一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂ及び一対の圧縮バネ９７１Ａ、９７１Ｂを備えている。一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂの内側端部に圧縮バネ９７１Ａ、９７１Ｂの一端がそれぞれ固定され、一対の第１の指リンク９１０Ａ、９１０Ｂの上端外側端部に該圧縮バネ９７１Ａ、９７１Ｂの他端がそれぞれ固定されている。この第１の駆動手段９７０によっても、第１の指リンク９１０Ａ、９１０Ｂ位置を計測し圧縮バネ９７１Ａ、９７１Ｂの変位を求めれば、力センサを用いることなしに把持力を位置として計測可能であり、その結果、簡便な力フィードバック制御である形状帰還力フィードバックが構成できる。
【０１０５】
図３２は、本発明の第３の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
この把持機構３０は、一対の第１の指リンク３１及び一対の第２の指リンク３２と本体３３を備えており、該指リンク３１、３２の動作により把持対象物体を把持可能となっている。尚、一対の第１の指リンク３１は同一構成であり、一対の第２の指リンク３２も同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【０１０６】
第１の指リンク３１は、本体３３の一側部から図示下方へ突出するように配置されて、平行リンク機構を構成する２本のアーム３４に回動自在に支持されている。第２の指リンク３２は、第１の指リンク３１の下端から図示下方へ突出するように配置されている。そして、第２の指リンク３２は、第１の指リンク３１の下端にて第１の指リンク３１の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転可能に設けられている。第２の指リンク３２の第２の駆動手段は、図示していないが第１の指リンク３１に内蔵されている。また、第１の指リンク３１は、第２の指リンク３２と共に第１の軸線Ａ１に直交するように図面に対し手前から奥方向に延びる第３の軸線Ａ３周りに旋回（開閉）可能に設けられている。第１の指リンク３１の第１の駆動手段は、図示していないが本体３３に内蔵されている。
【０１０７】
このような構成において、第３の軸線Ａ３と平行な平面上、即ち水平に保持された円盤状の把持対象物体を把持及び解放する際の動作を説明する。尚、初期状態においては、一対の第１の指リンク３１は本体３３の中央下部に位置決めされて互いに近接もしくは接触しているものとする。
先ず、本体３３が固定されている図示しないロボットアームを動作させて、一対の第２の指リンク３２の周面を把持対象物体の周面に当接させる。続いて、一対の第２の指リンク３２が開きつつ、一対の第２の指リンク３２の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するように、ロボットアームを動作させつつ、一対の第１の指リンク３１をそれぞれ逆方向に旋回させると共に一対の第２の指リンク３２をそれぞれ逆方向に回転させる。
【０１０８】
即ち、例えば把持対象物体が一対の第２の指リンク３２の図示奥側に位置しているときは、図示右側の第１の指リンク３１を図示右方向へ旋回させると共に、図示左側の第１の指リンク３１を図示左方向へ旋回させ、図示右側の第２の指リンク３２を上から見て左回転させると共に、図示左側の第２の指リンク３２を上から見て右回転させる。そして、一対の第２の指リンク３２の間隔が把持対象物体の直径と同一となったときに上記旋回動作及び上記回転動作を停止することにより、一対の第２の指リンク３２により把持対象物体を把持することができる。
【０１０９】
次に、ロボットアームを動作させて、一対の第２の指リンク３２に把持されている把持対象物体を所定位置に搬送する。続いて、一対の第１の指リンク３１を先程とは逆方向に旋回させると共に一対の第２の指リンク３２を先程とは逆方向に回転させる。即ち、図示右側の第１の指リンク３１を図示左方向へ旋回させると共に、図示左側の第１の指リンク３１を図示右方向へ旋回させ、図示右側の第２の指リンク３２を上から見て右回転させると共に、図示左側の第２の指リンク３２を上から見て左回転させる。これにより、一対の第２の指リンク３２が閉じつつ、一対の第２の指リンク３２の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するので、一対の第２の指リンク３２から把持対象物体を解放することができる。
【０１１０】
以上のような把持機構３０によれば、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク３１、３２自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。
尚、上述した実施形態では、第１及び第２の指リンクもしくは第１、第２及び第３の指リンクを有する把持機構について説明したが、１つもしくは４つ以上の指リンクを有する把持機構であっても同様に適用可能である。また、駆動力伝達機構も上記機構に限定されるものでは無く、各機構を組み合わせるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第２の具体例を図２に対応させて示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第３の具体例を図２に対応させて示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第４の具体例を図２に対応させて示す斜視図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、図３に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第２の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、図４に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第３の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
【図９】図５に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第４の具体例で使用可能な第１の駆動手段を含む把持機構全体を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例を示す斜視図である。
【図１２】第２の駆動手段をオフセットした場合の第１の例を示す斜視図である。
【図１３】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１４】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１５】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１６】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１７】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１８】第２の駆動手段をオフセットした場合の第２の例を示す斜視図である。
【図１９】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図２０】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図２１】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図２２】第３の駆動手段をオフセットした場合の第１の例を示す斜視図である。
【図２３】第３の駆動手段をオフセットした場合の第２の例を示す斜視図である。
【図２４】第１、第２、第３の駆動手段をオフセットした場合の把持機構の具体例を示す斜視図である。
【図２５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、図２４の４面図である。
【図２６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの形状例を示す斜視図である。
【図２７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第１の変形例を示す５面図である。
【図２８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第２の変形例を示す３面図である。
【図２９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第３の変形例を示す３面図である。
【図３０】機構的コンプライアンス持つときの第１の例を示す斜視図である。
【図３１】機構的コンプライアンス持つときの第２の例を示す斜視図である。
【図３２】本発明の第３の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、２０、３０、１００、２００、３００、４００、５００、８００ 把持機構、１１、２１、３１、１１０、５１０、８１０Ａ、８１０Ｂ 第１の指リンク、１２、２２、３２、１２０、５２０、８２０Ａ、８２０Ｂ 第２の指リンク、２３、５３０、８３０Ａ、８３０Ｂ 第３の指リンク、５２１、５３１ 回転軸、１３、２４、３３、１５０、５７０ 本体、１３０、２３０、２６０、３３０、４３０、１６０、２６０、３６０、４６０、５４０、８４０、９６０、９７０ 第１の駆動手段、１４０、５５０ 第２の駆動手段、５６０ 第３の駆動手段、８５０Ａ、８５０Ｂ 第２・３の駆動手段、１３１、１４１、１６１、２３１、２６１、３３１、３６１、４３１、４６１、５４１、５５１、５６１、８４１、８５１Ａ、８５１Ｂ、９６１ モータ、１３６、１４４、１６６、２３６、２６６、３３６、３６６、４３６、４６６、５４６、５５５、５６５ モータ軸、１３２、１４２、１６２、２３２、２６２、３３２、３６２、４３２、４６２、５４２、５５２、５６２、８４２、８５２Ａ、８５２Ｂ、９６２ 歯車ヘッド、１３３、１４３、１６３、２３３、２６３、３３３、３６３、４３３、４６３、５４３、５５３、５６３、８４３、８５３Ａ、８５３Ｂ、９６３ エンコーダ、１３４、１６４、５４４、８４４ ピニオン、１３５、１６５Ａ、１６５Ｂ、５４５、８４５ ラック、２３４ａ、２３４ｂ、２６４ａ、２６４ｂ、３３４ａ、３３４ｂ、３６４ａ、３６４ｂ、６３１、６３３、７１１、７１３、７１５、７１７、８５４Ａａ〜８５４Ａｆ、８５４Ｂａ〜８５４Ｂｆ、９６４ａ、９６４ｂ タイミングプーリ、２３５、２６５、３３５、３６５、６３２、７１４、７１８、８５５Ａａ〜８５５Ａｃ、８５５Ｂａ〜８５５Ｂｆ、９６５ タイミングベルト、６１１、６１２、６１３、６１４、６６３、６６４、６６５、８５６Ａａ〜８５６Ａｄ、８５６Ｂａ〜８５６Ｂｆ 平歯車、５５４ａ、５５４ｂ、６２１、６２２、６２４、６２５、６６１、６６２、６７３、６７４、７１９、７２０、７３３、７３４、８５７Ａａ〜８５７Ａｃ、８５７Ｂａ〜８５７Ｂｆ 傘歯車、２３７、２６７ ボールネジ、２３８ ボールナット、４３４、４６４、６４１、６４２ プーリ、４３５、４６５、６４３、６４４ ワイヤ、４３７、４６７Ａ、４６７Ｂ、７４、７５、８６、８７、９４、９５ 引張バネ、９７１Ａ、９７１Ｂ 圧縮バネ、５７１ ガイドバー、６２３、６７２、６８１ シャフト、６５１、７３２ 蛇管、６７１ カップリング、６８２ ユニバーサルジョイント、７１２、７１６、７３１ 伝達軸、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０、７１０，７３０ 駆動力伝達機構、９６６Ａ、９６６Ｂ 第１の指リンク支持部、９６７Ａ、９６７Ｂ 板バネ、３４ アーム、４１、４２、４３、４４、７０、８０、９０ 指リンク、７１、８１、９１ 主ローラ、７２、７３、８２、９２ 副ローラ、７６、８８、９６ ローラフレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持対象物体を挟み込んで取り上げることが可能な把持機構に関し、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することが可能な把持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、旋回アームの先端に一対のリンクロッドを平行に突出させ、各リンクロッドの突出端にフィンガを直角に取り付けたハンドリングユニットが提案されている。このようなハンドリングユニットは、一対のリンクロッドをアーム軸方向に移動させ、一対のフィンガを接近・離間させることにより把持対象物体を把持・解放するようになっている。また、特許文献２には、側面視Ｌ字形の一対のアームを一端側で重ねてコの字状となるように配置し、各アームの他端側にクローラを対向配置した把持装置が提案されている。このような把持装置は、一対のアームを一端軸方向に移動させ、一対のクローラを接近・離間させて回動させることにより把持対象物体を把持・解放するようになっている。しかし、ハンドリングユニットでは旋回アームが長尺となるため、また、把持装置ではクローラが大型となるため、機構そのものの質量が増大する。このため、把持対象物体が軽量であっても過大なアクチュエータや機構部品を搭載せざるを得なかった。
【０００３】
特許文献３には、ハンド基部に第１のフィンガの一端を軸線に直交する軸線周りで回動可能に取り付け、この第１のフィンガの他端に第２のフィンガを上記回動軸線と平行な軸線周りで回動可能に取り付けたものを一対備えたロボットハンドが提案されている。このようなロボットハンドは、一対の第１及び第２のフィンガを回動させ、一対のハンド基部を開閉させることにより把持対象物体を把持・解放するようになっている。このような構成によれば、フィンガ自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するアクチュエータや機構部品を小型化することができる。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−４８９８２号公報
【特許文献２】実開昭６０−１４３６８４号公報
【特許文献３】特許第２６９７２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したロボットハンドでは、一対のハンド基部の開閉により一対の第２のフィンガで把持対象物体を摘む動作なため、把持可能な把持対象物体の形状が限定され、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することが困難である。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、種々の形状の把持対象物体を安定して把持することが可能な小型軽量な把持機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的達成のため、本発明の把持機構では、第１及び第２の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、 前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線周りに回転可能であり、 前記第２の指リンクを含む前記第１の指リンクは、前記第１の軸線に直交する第２の軸線に沿って相互に開閉運動が可能であることを特徴としている。
【０００８】
これにより、一対の第２の指リンクを互いに逆方向に回転させつつ、一対の第１の指リンクを互いに逆方向に相互に開閉させることにより、第２の指リンクの周面を把持対象物体の表面に沿わせることができるので、最終的には一対の第２の指リンクにより把持対象物体を把持・解放することができる。このため、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、指リンク自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。
【０００９】
上記目的達成のため、本発明の把持機構では、第１、第２及び第３の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、 前記第３の指リンクは、前記第２の指リンクの一方先端にて該第２の指リンクの第２の軸線周りに回転可能であり、 前記第３の指リンクを含む前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線に直交する第３の軸線周りに回転可能であり、 前記第２、第３の指リンクを含む前記第１の指リンクは、前記第３の軸線に沿って相互に開閉運動が可能であることを特徴としている。
【００１０】
これにより、一対の第３の指リンクを互いに逆方向に回転させつつ、一対の第１の指リンクを互いに逆方向に相互に開閉させることにより、第３の指リンクの周面を把持対象物体の表面に沿わせることができるので、最終的には一対の第３の指リンクにより把持対象物体を把持・解放することができる。このため、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、指リンク自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。更に、一対の第２の指リンクが加わることにより一対の第３の指リンクの自由度が高まるので把持対象物体をより容易に把持・解放することができる。
【００１１】
また、前記各指リンクを駆動する駆動手段の少なくとも１つが、該指リンクの動作軸に対しオフセットした位置に配置されていることを特徴としている。
これにより、質量の大きい駆動手段は回転させず、必要最小限の機構部材のみを回転させて慣性を小さくすることができるので、搭載する駆動手段を出力の小さいものとすることができる。
また、前記第１の指リンクは、前記第１の軸線に沿って左右対称に相互に開閉運動が可能であることを特徴としている。
これにより、搭載する駆動手段の個数を減らすことができるので、更に小型軽量な把持機構とすることができる。
【００１２】
また、前記把持対象物体に接触して把持する指リンクは、軸対称形状であることを特徴としている。
これにより、把持対象物体に直接接触する指リンクの周面を把持対象物体の表面に確実に沿わせることができるので、把持対象物体をより安定して把持することができる。
また、前記第１の軸線に沿って相互に開閉運動する機構が、受動コンプライアンスを有することを特徴としている。
これにより、移動制御及び把持力制御が簡易となり、把持対象物体を安定して把持することができる。
【００１３】
本発明の把持機構は、より具体的には、第１、第２及び第３の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、 一対の前記第３の指リンクは、前記第２の指リンクの一方先端にて該第２の指リンクの第２の軸線周りに同時に逆方向に回転可能であり、 一対の前記第３の指リンクを含む一対の前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線に直交する第３の軸線周りに同時に同方向に回転可能であり、 一対の前記第２、第３の指リンクを含む一対の前記第１の指リンクは、前記第３の軸線に沿って左右対称に直進可能であり、 一対の前記第１の指リンクを駆動する第１の駆動手段と、一対の前記第２の指リンク及び一対の前記第３の指リンクをそれぞれ駆動する第２・第３の駆動手段が、該指リンクの動作軸に対しオフセットした位置に配置されていることを特徴としている。
【００１４】
そして、前記第２・第３の駆動手段は、モータの駆動力をベルト・プーリ機構により一対の前記第２の指リンクに伝達し、更に前記ベルト・プーリ機構により伝達された駆動力を歯車機構により一対の前記第３の指リンクに伝達することを特徴としている。
また、前記把持対象物体に接触して把持する指リンクは、回転自在な１つの主ローラと、該主ローラに連動して回転する１つ以上の副ローラと、当該指リンクと上位の指リンクとの間を付勢する付勢手段とを備え、前記主ローラの回転を前記副ローラに伝達することにより前記把持対象物体を把持することを特徴としている。そして、回転伝達用のベルトが、前記主ローラと前記副ローラを覆うように該ローラ間に架け渡されていることを特徴としている。
これにより、把持対象物体を主ローラ又は副ローラの周面の複数点で支持することができ、更に当該指リンクと上位の指リンクの間には付勢手段による受動コンプライアンスがあるため、把持対象物体を安定して把持することができる。（主ローラから副ローラへの回転伝達は、様々な形態が考えられ、例えば後述する図１３〜１７に示した伝達機構を用いることが出来る。）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
この把持機構１０は、一対の第１の指リンク１１及び一対の第２の指リンク１２と本体１３を備えており、該指リンク１１、１２の動作により把持対象物体を把持可能となっている。尚、一対の第１の指リンク１１は同一構成であり、一対の第２の指リンク１２も同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００１７】
第１の指リンク１１は、本体１３の底部から図示下方へ突出するように配置されている。第２の指リンク１２は、第１の指リンク１１の下端から図示下方へ突出するように配置されている。そして、第２の指リンク１２は、第１の指リンク１１の下端にて第１の指リンク１１の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転可能に設けられている。第２の指リンク１２の第２の駆動手段は、図示していないが第１の指リンク１１に内蔵されている。また、第１の指リンク１１は、第２の指リンク１２と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進（開閉）可能に設けられている。第１の指リンク１１の第１の駆動手段は、図示していないが本体１３に内蔵されている。
【００１８】
このような構成において、第１の軸線Ａ１と直交する平面上、即ち水平に保持された円盤状の把持対象物体を把持及び解放する際の動作を説明する。尚、初期状態においては、一対の第１の指リンク１１は本体１３の中央に位置決めされて互いに近接もしくは接触しているものとする。
先ず、本体１３が固定されている図示しないロボットアームを動作させて、一対の第２の指リンク１２の周面を把持対象物体の周面に当接させる。続いて、一対の第２の指リンク１２が開きつつ、一対の第２の指リンク１２の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するように、ロボットアームを動作させつつ、一対の第１の指リンク１１をそれぞれ逆方向に直進させると共に一対の第２の指リンク１２をそれぞれ逆方向に回転させる。
【００１９】
即ち、例えば把持対象物体が一対の第２の指リンク１２の図示奥側に位置しているときは、図示右側の第１の指リンク１１を図示右方向へ直進させると共に、図示左側の第１の指リンク１１を図示左方向へ直進させ、図示右側の第２の指リンク１２を上から見て左回転させると共に、図示左側の第２の指リンク１２を上から見て右回転させる。そして、一対の第２の指リンク１２の間隔が把持対象物体の直径と同一となったときに上記直進動作及び上記回転動作を停止することにより、一対の第２の指リンク１２により把持対象物体を把持することができる。
【００２０】
次に、ロボットアームを動作させて、一対の第２の指リンク１２に把持されている把持対象物体を所定位置に搬送する。続いて、一対の第１の指リンク１１を先程とは逆方向に直進させると共に一対の第２の指リンク１２を先程とは逆方向に回転させる。即ち、図示右側の第１の指リンク１１を図示左方向へ直進させると共に、図示左側の第１の指リンク１１を図示右方向へ直進させ、図示右側の第２の指リンク１２を上から見て右回転させると共に、図示左側の第２の指リンク１２を上から見て左回転させる。これにより、一対の第２の指リンク１２が閉じつつ、一対の第２の指リンク１２の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するので、一対の第２の指リンク１２から把持対象物体を解放することができる。
【００２１】
以上のような把持機構１０によれば、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１、１２自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例を示す斜視図である。
この把持機構１００は、一対の第１の指リンク１１０、一対の第２の指リンク１２０、一対の第１の駆動手段１３０、一対の第２の駆動手段１４０及び本体１５０を備えている。尚、一対の各部は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
第１の指リンク１１０は、中空直方体状に形成されており、第２の指リンク１２０は、中実円筒状に形成されている。第１の駆動手段１３０は、モータ１３１、歯車ヘッド１３２、エンコーダ１３３、ピニオン１３４及びラック１３５を備えている。第２の駆動手段１４０は、モータ１４１、歯車ヘッド１４２及びエンコーダ１４３を備えている。
【００２３】
第１の駆動手段１３０のモータ１３１、歯車ヘッド１３２及びエンコーダ１３３は、モータ軸１３６が図示下方を向くように、本体１５０上部に固定されている。ピニオン１３４は、モータ軸１３６に嵌入されており、ラック１３５は、第１の指リンク１１０上端に固定されている。第１の指リンク１１０の上部は、上端に固定されているラック１３５がモータ軸１３６に嵌入されているピニオン１３４と噛み合うように、本体１５０内にて図示左右方向に架け渡されている２本のガイドバー１５１に移動自在に貫装されている。第２の駆動手段１４０のモータ１４１、歯車ヘッド１４２及びエンコーダ１４３は、モータ軸１４４が図示下方を向くように、第１の指リンク１１０下部に内蔵固定されている。第２の指リンク１２０は、モータ軸１４４に嵌入されている。
【００２４】
このような構成において、第２の駆動手段１４０のモータ１４１の回転は歯車ヘッド１４２により減速されて、第２の指リンク１２０を第１の指リンク１１０の下端にて第１の指リンク１１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転させる。この第２の指リンク１２０の回転は、エンコーダ１４３により制御される。第１の駆動手段１３０のモータ１３１の回転は歯車ヘッド１３２により減速され、ピニオン１３４からラック１３５を介して、第１の指リンク１１０を第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進させる。この第１の指リンク１１０の直進は、エンコーダ１３３により制御される。
【００２５】
この把持機構１００によれば、上記把持機構１０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１０、１２０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ１３１、１４１、歯車ヘッド１３２、１４２及びエンコーダ１３３、１４３やピニオン１３４及びラック１３５を小型化することができる。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第２の具体例を図２に対応させて示す斜視図であり、同一構成部材は同一番号を付す。
この把持機構２００の一対の第１の指リンク１１０、一対の第２の指リンク１２０、一対の第２の駆動手段１４０及び本体１５０は、図２に示す把持機構１００と略同一構成であるが、一対の第１の駆動手段２３０が、図２に示す把持機構１００と異なる構成となっている。尚、一対の第１の駆動手段２３０は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００２７】
第１の駆動手段２３０は、モータ２３１、歯車ヘッド２３２、エンコーダ２３３、２つのタイミングプーリ２３４ａ、２３４ｂ、タイミングベルト２３５、ボールネジ２３７及びボールナット２３８を備えている。第１の駆動手段２３０のモータ２３１、歯車ヘッド２３２及びエンコーダ２３３は、モータ軸２３６が図示左方を向くように、本体１５０上部に固定されている。ボールネジ２３７は、本体１５０内にて図示左右方向に架け渡されてボールナット２３８が螺合されている。タイミングプーリ２３４ａは、モータ軸２３６に嵌入されており、タイミングプーリ２３４ｂは、ボールネジ２３７の左端に嵌入されている。そして、タイミングベルト２３５が、２つのタイミングプーリ２３４ａ、２３４ｂ間に架け渡されている。ボールナット２３８は、第１の指リンク１１０上端に固定されている。
【００２８】
このような構成において、第２の駆動手段１４０のモータ１４１の回転は歯車ヘッド１４２により減速されて、第２の指リンク１２０を第１の指リンク１１０の下端にて第１の指リンク１１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転させる。この第２の指リンク１２０の回転は、エンコーダ１４３により制御される。第１の駆動手段２３０のモータ２３１の回転は歯車ヘッド２３２により減速され、タイミングプーリ２３４ａ、タイミングベルト２３５、タイミングプーリ２３４ｂ、ボールネジ２３７からボールナット２３８を介して、第１の指リンク１１０を第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進させる。この第１の指リンク１１０の直進は、エンコーダ２３３により制御される。
【００２９】
この把持機構２００によれば、上記把持機構１０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１０、１２０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ２３１、１４１、歯車ヘッド２３２、１４２及びエンコーダ２３３、１４３やタイミングプーリ２３４ａ、２３４ｂ、タイミングベルト２３５、ボールネジ２３７及びボールナット２３８を小型化することができる。
【００３０】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第３の具体例を図２に対応させて示す斜視図であり、同一構成部材は同一番号を付す。
この把持機構３００の一対の第１の指リンク１１０、一対の第２の指リンク１２０、一対の第２の駆動手段１４０及び本体１５０は、図２に示す把持機構１００と略同一構成であるが、一対の第１の駆動手段３３０が、図２に示す把持機構１００と異なる構成となっている。尚、一対の第１の駆動手段３３０は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００３１】
第１の駆動手段３３０は、モータ３３１、歯車ヘッド３３２、エンコーダ３３３、２つのタイミングプーリ３３４ａ、３３４ｂ及びタイミングベルト３３５を備えている。第１の駆動手段３３０のモータ３３１、歯車ヘッド３３２及びエンコーダ３３３は、モータ軸３３６が図示下方を向くように、本体１５０左上部に固定されている。タイミングプーリ３３４ａは、モータ軸３３６に嵌入されており、タイミングプーリ３３４ｂは、本体１５０略中央上部でタイミングプーリ３３４ａと平行になるように下向きに軸支持されている。そして、タイミングベルト３３５が、２つのタイミングプーリ３３４ａ、３３４ｂ間に架け渡されており、該ベルト略中央が第１の指リンク１１０上端に固定されている。
【００３２】
このような構成において、第２の駆動手段１４０のモータ１４１の回転は歯車ヘッド１４２により減速されて、第２の指リンク１２０を第１の指リンク１１０の下端にて第１の指リンク１１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転させる。この第２の指リンク１２０の回転は、エンコーダ１４３により制御される。第１の駆動手段３３０のモータ３３１の回転は歯車ヘッド３３２により減速され、タイミングプーリ３３４ａ、３３４ｂからタイミングベルト３３５を介して、第１の指リンク１１０を第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進させる。この第１の指リンク１１０の直進は、エンコーダ３３３により制御される。
【００３３】
この把持機構３００によれば、上記把持機構１０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１０、１２０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ３３１、１４１、歯車ヘッド３３２、１４２及びエンコーダ３３３、１４３やタイミングプーリ３３４ａ、３３４ｂ及びタイミングベルト３３５を小型化することができる。
【００３４】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第４の具体例を図２に対応させて示す斜視図であり、同一構成部材は同一番号を付す。
この把持機構４００の一対の第１の指リンク１１０、一対の第２の指リンク１２０、一対の第２の駆動手段１４０及び本体１５０は、図２に示す把持機構１００と略同一構成であるが、一対の第１の駆動手段４３０が、図２に示す把持機構１００と異なる構成となっている。尚、一対の第１の駆動手段４３０は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００３５】
第１の駆動手段４３０は、モータ４３１、歯車ヘッド４３２、エンコーダ４３３、プーリ４３４、ワイヤ４３５及び引張バネ４３７を備えている。第１の駆動手段４３０のモータ４３１、歯車ヘッド４３２及びエンコーダ４３３は、モータ軸４３６が図示下方を向くように、本体１５０中央上部に固定されている。プーリ４３４は、モータ軸４３６に嵌入されている。引張バネ４３７の一端は、本体１５０左内側面に係止されている。そして、ワイヤ４３５の一端がプーリ４３４に連結され、他端が引張バネ４３７の他端に連結されており、該ワイヤ他端側が第１の指リンク１１０上端に固定されている。
【００３６】
このような構成において、第２の駆動手段１４０のモータ１４１の回転は歯車ヘッド１４２により減速されて、第２の指リンク１２０を第１の指リンク１１０の下端にて第１の指リンク１１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転させる。この第２の指リンク１２０の回転は、エンコーダ１４３により制御される。第１の駆動手段４３０のモータ４３１の回転は歯車ヘッド４３２により減速され、プーリ４３４によるワイヤ４３５の巻き取り動作、もしくはプーリ４３４によるワイヤ４３５の巻き戻し動作及び引張バネ４３７の復元動作を介して、第１の指リンク１１０を第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って直進させる。この第１の指リンク１１０の直進は、エンコーダ４３３により制御される。
【００３７】
この把持機構４００によれば、上記把持機構１０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク１１０、１２０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ４３１、１４１、歯車ヘッド４３２、１４２及びエンコーダ４３３、１４３やプーリ４３４、ワイヤ４３５及び引張バネ４３７を小型化することができる。
【００３８】
上述した本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第１〜第４の具体例では、一対の第１の駆動手段１１０〜４１０を備えているが、以下で説明するような構成の第１の駆動手段１６０〜４６０とすることにより、第１の駆動手段１１０〜４１０のように全ての部材を一対で構成する必要が無く、簡易な構成とすることができる。
【００３９】
図６（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
この第１の駆動手段１６０は、モータ１６１、歯車ヘッド１６２、エンコーダ１６３及びピニオン１６４は１つで良く、ラック１６５Ａ、１６５Ｂのみ一対とした構成となっている。第１の駆動手段１６０のモータ１６１、歯車ヘッド１６２及びエンコーダ１６３は、モータ軸１６６が図２の下方を向くように、本体１５０中央上部に固定される。ピニオン１６４は、モータ軸１６６に嵌入されている。そして、一対のラック１６５Ａ、１６５Ｂは、一対の第１の指リンク１１０上端にそれぞれ固定され、ピニオン１６４を両側から挟んでピニオン１６４と噛み合うように配置される。
【００４０】
このような構成において、第１の駆動手段１６０のモータ１６１の回転は歯車ヘッド１６２により減速され、ピニオン１６４から一対のラック１６５Ａ、１６５Ｂを介して、一対の第１の指リンク１１０を一対の第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って左右対称で直進させる。この一対の第１の指リンク１１０の左右対称の直進は、エンコーダ１６３により制御される。
この第１の駆動手段１６０によれば、モータ１６１、歯車ヘッド１６２、エンコーダ１６３及びピニオン１６４は１つで良いため、図２に示す第１の駆動手段１１０と比べて機構そのものの質量の増大を抑えて小型軽量化することができる。
【００４１】
図７（Ａ）、（Ｂ）は、図３に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第２の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
この第１の駆動手段２６０は、モータ２６１、歯車ヘッド２６２、エンコーダ２６３、タイミングプーリ２６４ａ、タイミングプーリ２６４ｂ、タイミングベルト２６５及びボールネジ２６７は１つで良く、ボールナット２６８Ａ、２６８Ｂのみ一対とした構成となっている。第１の駆動手段２６０のモータ２６１、歯車ヘッド２６２及びエンコーダ２６３は、モータ軸２６６が図３の左方を向くように、本体１５０左上部に固定される。ボールネジ２６７は、中央を境に左右で正ネジと逆ネジが切られており、本体１５０内にて図示左右方向に架け渡されて正ネジと逆ネジのボールナット２６８Ａ、２６８Ｂがそれぞれ螺合されている。タイミングプーリ２６４ａは、モータ軸２６６に嵌入されており、タイミングプーリ２６４ｂは、ボールネジ２６７の左端に嵌入されている。そして、タイミングベルト２６５が、２つのタイミングプーリ２６４ａ、２６４ｂ間に架け渡されている。一対のボールナット２６８Ａ、２６８Ｂは、一対の第１の指リンク１１０上端にそれぞれ固定される。
【００４２】
このような構成において、第１の駆動手段２６０のモータ２６１の回転は歯車ヘッド２６２により減速され、タイミングプーリ２６４ａ、タイミングベルト２６５、タイミングプーリ２６４ｂ、ボールネジ２６７から一対のボールナット２６８Ａ、２６８Ｂを介して、一対の第１の指リンク１１０を一対の第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って左右対称に直進させる。この一対の第１の指リンク１１０の左右対称の直進は、エンコーダ２６３により制御される。
この第１の駆動手段２６０によれば、モータ２６１、歯車ヘッド２６２、エンコーダ２６３、タイミングプーリ２６４ａ、タイミングプーリ２６４ｂ、タイミングベルト２６５及びボールネジ２６７は１つで良いため、図３に示す第１の駆動手段２１０と比べて機構そのものの質量の増大を抑えて小型軽量化することができる。
【００４３】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、図４に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第３の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
この第１の駆動手段３６０は、モータ３６１、歯車ヘッド３６２、エンコーダ３６３、タイミングプーリ３６４ａ、タイミングプーリ３６４ｂ及びタイミングベルト３６５は１つで良い構成となっている。第１の駆動手段３６０のモータ３６１、歯車ヘッド３６２及びエンコーダ３６３は、モータ軸３６６が図４の下方を向くように、本体１５０左上部に固定される。タイミングプーリ３６４ａは、モータ軸３６６に嵌入されており、タイミングプーリ３６４ｂは、本体１５０右上部でタイミングプーリ３６４ａと平行になるように下向きに軸支持されている。そして、タイミングベルト３６５が、２つのタイミングプーリ３６４ａ、３６４ｂ間に架け渡されており、該ベルト略中央両側が一対の第１の指リンク１１０上端にそれぞれ固定されている。
【００４４】
このような構成において、第１の駆動手段３６０のモータ３６１の回転は歯車ヘッド３６２により減速され、タイミングプーリ３６４ａ、３６４ｂからタイミングベルト３６５を介して、一対の第１の指リンク１１０を一対の第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って左右対称に直進させる。この一対の第１の指リンク１１０の左右対称の直進は、エンコーダ３６３により制御される。
この第１の駆動手段３６０によれば、モータ３６１、歯車ヘッド３６２、エンコーダ３６３、タイミングプーリ３６４ａ、タイミングプーリ３６４ｂ及びタイミングベルト３６５は１つで良いため、図４に示す第１の駆動手段３１０と比べて機構そのものの質量の増大を抑えて小型軽量化することができる。
【００４５】
図９は、図５に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第４の具体例で使用可能な第１の駆動手段を含む把持機構全体を示す斜視図である。
この第１の駆動手段４６０は、モータ４６１、歯車ヘッド４６２、エンコーダ４６３、プーリ４６４及びワイヤ４６５は１つで良く、引張バネ４６７Ａ、４６７Ｂのみ一対とした構成となっている。第１の駆動手段４６０のモータ４６１、歯車ヘッド４６２及びエンコーダ４６３は、モータ軸４６６が図示下方を向くように、本体１５０中央上部に固定されている。プーリ４６４は、モータ軸４６６に嵌入されている。一対の引張バネ４６７Ａ、４６７Ｂの一端は、本体１５０左内側面及び本体１５０右内側面にそれぞれ係止されている。そして、ワイヤ４６５の中央がプーリ４６４に連結され、両端が一対の引張バネ４６７Ａ、４６７Ｂの他端にそれぞれ連結されており、該ワイヤ両端側が一対の第１の指リンク１１０上端にそれぞれ固定されている。
【００４６】
このような構成において、第１の駆動手段４６０のモータ４６１の回転は歯車ヘッド４６２により減速され、プーリ４６４によるワイヤ４６５の巻き取り動作、もしくはプーリ４６４によるワイヤ４６５の巻き戻し動作及びバネ４６７の復元動作を介して、一対の第１の指リンク１１０を一対の第２の指リンク１２０と共に第１の軸線Ａ１に直交する図示左右方向に延びる第２の軸線Ａ２に沿って左右対称に直進させる。この一対の第１の指リンク１１０の左右対称の直進は、エンコーダ４６３により制御される。
この第１の駆動手段４６０によれば、モータ４６１、歯車ヘッド４６２、エンコーダ４６３、プーリ４６４及びワイヤ４６５は１つで良いため、図５に示す第１の駆動手段４１０と比べて機構そのものの質量の増大を抑えて小型軽量化することができる。
【００４７】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
この把持機構２０は、一対の第１の指リンク２１、一対の第２の指リンク２２及び一対の第３の指リンク２３と本体２４を備えており、該指リンク２１、２２、２３の動作により把持対象物体を把持可能となっている。ここで、この把持機構２０における第１の指リンク２１及び第３の指リンク２３は、図１に示す把持機構１０における第１の指リンク１１及び第２の指リンク１２と略同一構成であり、この把持機構２０では第２の指リンク２２が新たに付加された構成となっている。尚、一対の第１の指リンク２１は同一構成であり、一対の第２の指リンク２２も同一構成であり、更に一対の第３の指リンク２３も同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００４８】
第１の指リンク２１は、本体２４の底部から図示下方へ突出するように配置されている。第２の指リンク２２は、第１の指リンク２１の下端から突出するように配置されている。そして、第２の指リンク２２は、第１の指リンク２１の下端にて第１の指リンク２１の図示上下方向に延びる第１の軸線Ｂ１に直交する図示左右方向に延びる第３の軸線Ｂ３周りに回転可能に設けられている。第３の指リンク２３は、第２の指リンク２２の下端から第２の指リンク２２の図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２方向へ突出するように配置されている。そして、第３の指リンク２３は、第２の指リンク２１の下端にて第２の軸線Ｂ２周りに回転可能に設けられている。第３の指リンク２３の回転駆動手段は、図示していないが第２の指リンク２２に内蔵されている。第２の指リンク２２の回転駆動手段は、図示していないが第１の指リンク２１に内蔵されている。また、第１の指リンク２１は、第２、第３の指リンク２２、２３と共に第３の軸線Ｂ３に沿って直進可能に設けられている。第１の指リンク２１の直進駆動手段は、図示していないが本体２４に内蔵されている。
【００４９】
このような構成において、第１の軸線Ｂ１と平行な平面上、即ち垂直に保持された円盤状の把持対象物体を把持及び離脱する際の動作を説明する。尚、初期状態においては、一対の第１の指リンク２１は本体２４の中央に位置決めされて互いに近接もしくは接触しているものとする。また、一対の第２、第３の指リンク２２、２３は第１の軸線Ｂ１上に位置決め、即ち図示下方を向いているものとする。
【００５０】
先ず、本体２４が固定されている図示しないロボットアームを動作させると共に一対の第２の指リンク２２をそれぞれ同方向に９０°回転させて一対の第３の指リンク２３を水平方向に位置決めし、一対の第３の指リンク２３の周面を把持対象物体の周面に当接させる。続いて、一対の第３の指リンク２３が開きつつ、一対の第３の指リンク２３の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するように、ロボットアームを動作させつつ、一対の第１の指リンク３１をそれぞれ逆方向に直進させると共に一対の第３の指リンク２３をそれぞれ逆方向に回転させる。
【００５１】
即ち、例えば一対の第２の指リンク２２を図示手前側に９０°回転させて一対の第３の指リンク２３を図示手前に突き出るように水平方向に位置決めしたときは、図示右側の第１の指リンク２１を図示右方向へ直進させると共に、図示左側の第１の指リンク２１を図示左方向へ直進させ、図示右側の第３の指リンク２３を手前から見て右回転させると共に、図示左側の第３の指リンク２３を手前から見て左回転させる。そして、一対の第３の指リンク２３の間隔が把持対象物体の直径と同一となったときに上記直進動作及び上記回転動作を停止することにより、一対の第３の指リンク２３により把持対象物体を把持することができる。
【００５２】
次に、ロボットアームを動作させて、一対の第３の指リンク２３に把持されている把持対象物体を所定位置に搬送する。続いて、一対の第１の指リンク３１を先程とは逆方向に直進させると共に一対の第３の指リンク２３を先程とは逆方向に回転させる。即ち、図示右側の第１の指リンク２１を図示左方向へ直進させると共に、図示左側の第１の指リンク２１を図示右方向へ直進させ、図示右側の第３の指リンク２３を手前から見て左回転させると共に、図示左側の第３の指リンク２３を手前から見て右回転させる。これにより、一対の第３の指リンク２３が閉じつつ、一対の第３の指リンク２３の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するので、一対の第３の指リンク２３から把持対象物体を解放することができる。
【００５３】
以上のような把持機構２０によれば、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク２１、２２、２３自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。更に、一対の第２の指リンク２２が加わることにより一対の第３の指リンク２３の自由度が高まるので把持対象物体をより容易に把持・解放することができる。
【００５４】
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例を示す斜視図である。
この把持機構５００は、一対の第１の指リンク５１０、一対の第２の指リンク５２０、一対の第３の指リンク５３０、一対の第１の駆動手段５４０、一対の第２の駆動手段５５０、一対の第３の駆動手段５６０及び本体５７０を備えている。尚、一対の各部は同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【００５５】
第１及び第２の指リンク５１０、５２０は、中空直方体状に形成されており、第３の指リンク５３０は、中実円筒状に形成されている。第１の駆動手段５４０は、モータ５４１、歯車ヘッド５４２、エンコーダ５４３、ピニオン５４４及びラック５４５を備えている。第２の駆動手段５５０は、モータ５５１、歯車ヘッド５５２、エンコーダ５５３、２つの傘歯車（ベベルギア）５５４ａ、５５４ｂを備えている。第３の駆動手段５６０は、モータ５６１、歯車ヘッド５６２及びエンコーダ５６３を備えている。
【００５６】
第１の駆動手段５４０のモータ５４１、歯車ヘッド５４２及びエンコーダ５４３は、モータ軸５４６が図示下方を向くように、本体５７０上部に固定されている。ピニオン５４４は、モータ軸５４６に嵌入されており、ラック５４５は、第１の指リンク５１０上端に固定されている。第１の指リンク５１０の上部は、上端に固定されているラック５４５がモータ軸５４６に嵌入されているピニオン５４４と噛み合うように、本体５７０内にて図示左右方向に架け渡されている２本のガイドバー５７１に移動自在に貫装されている。
【００５７】
第２の駆動手段５５０のモータ５５１、歯車ヘッド５５２及びエンコーダ５５３は、モータ軸５５５が図示下方を向くように、第１の指リンク５１０下部に内蔵固定されている。傘歯車５５４ａは、モータ軸５５５に嵌入されており、傘歯車５５４ｂは、第２の指リンク５２０の回転軸５２１に嵌入されかつ第２の指リンク５２０に固定されて傘歯車５５４ａと噛み合わされている。第３の駆動手段５６０のモータ５６１、歯車ヘッド５６２及びエンコーダ５６３は、モータ軸５６４が図示下方を向くように、第２の指リンク５２０下部に内蔵固定されている。第３の指リンク５３０は、モータ軸５６４に嵌入されている。
【００５８】
このような構成において、第３の駆動手段５６０のモータ５６１の回転は歯車ヘッド５６２により減速されて、第３の指リンク５３０を第２の指リンク５２０の下端にて第２の指リンク５２０の図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに回転させる。この第３の指リンク５３０の回転は、エンコーダ５６３により制御される。第２の駆動手段５５０のモータ５５１の回転は歯車ヘッド５５２により減速されて、傘歯車５５４ａを回転させ、第２の指リンク５２０に固定された傘歯車５５４ｂ及び第２の指リンク５２０を第１の指リンク５１０の下端にて第１の指リンク５１０の図示上下方向に延びる第１の軸線Ｂ１に直交する図示左右方向に延びる第３の軸線Ｂ３周りに回転させる。この第２の指リンク５２０の回転は、エンコーダ５５３により制御される。第１の駆動手段５４０のモータ５４１の回転は歯車ヘッド５４２により減速され、ピニオン５４４からラック５４５を介して、第１の指リンク５１０を第２、第３の指リンク５２０、５３０と共に第３の軸線Ｂ３に沿って直進させる。この第１の指リンク５１０の直進は、エンコーダ５４３により制御される。
【００５９】
この把持機構５００によれば、上記把持機構２０で説明したと同様に、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク５１０、５２０、５３０自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ５４１、５５１、５６１、歯車ヘッド５４２、５５２、５６２、エンコーダ５４３、５５３、５６３やピニオン５４４、ラック５４５、傘歯車５５４ａ、５５４ｂを小型化することができる。更に、一対の第２の指リンク５２０が加わることにより一対の第３の指リンク５３０の自由度が高まるので把持対象物体をより容易に把持・解放することができる。尚、第１の駆動手段５４０としてピニオン５４４とラック５４５を備えた構成としたが、図３〜図９に示す第１の駆動手段２３０、３３０、４３０、１６０、２６０、３６０、４６０の構成も適用可能である。
【００６０】
ここで、上述した第１の駆動手段１３０、２３０、３３０、４３０、１６０、２６０、３６０、４６０、５４０のモータ１３１、２３１、３３１、４３１、１６１、２６１、３６１、４６１、５４１、歯車ヘッド１３２、２３２、３３２、４３２、１６２、２６２、３６２、４６２、５４２、エンコーダ１３３、２３３、３３３、４３３、１６３、２６３、３６３、４６３、５４３は、第１の指リンク１１０の駆動軸である第２の軸線Ａ２もしくは第３の軸線Ｂ３に対しオフセットした位置に配置しているので、以下の利点を得ることができる。設計の自由度が広がり、コンパクトに設計することができる。即ち、モータ１３１等は大体円筒で軸方向に長い機構なのでそれをオフセットさせたり９０度回転させて配置することで、全体を小さくすることができる。その結果、機構重量を減らすことができる。また、重量物であるモータ１３１等を把持機構全体の重心付近に集中させることができる。その結果、重心周りのイナーシャを低減することができる。そして、アーム部のアクチュエータを小さくすることができる。また、質量の大きいモータ１３１等は回転させず、必要最小限の機構部材のみを回転させて慣性を小さくすることができ、搭載するモータ１３１を出力の小さいものとすることができる。
【００６１】
同様に、第２の駆動手段５５０のモータ５５１、歯車ヘッド５５２、エンコーダ５５３を、第２の指リンク５２０の駆動軸である第３の軸線Ｂ３に対しオフセットした位置に配置することにより、以下の利点を得ることができる。設計の自由度が広がり、コンパクトに設計することができる。即ち、モータ５５１等は大体円筒で軸方向に長い機構なのでそれをオフセットさせたり９０度回転させて配置することで、全体を小さくすることができる。その結果、機構重量を減らすことができる。また、重量物であるモータ５５１等を把持機構全体の重心付近に集中させることができる。その結果、重心周りのイナーシャを低減することができる。そして、アーム部のアクチュエータを小さくすることができる。
【００６２】
図１２は、第２の駆動手段をオフセットした場合の第１の例を示す斜視図、図１３〜図１７は、第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
図１２に示す例では、第２の駆動手段５５０のモータ５５１、歯車ヘッド５５２、エンコーダ５５３は、第１の指リンク５１０の上部に配置されている。即ち、第２の駆動手段５５０のモータ５５１のモータ軸５５５が、第２の指リンク５２０の回転軸５２１から所定距離を隔てて第３の軸線Ｂ３と平行となるように配置されている。そして、モータ５５１のモータ軸５５５と第２の指リンク５２０の回転軸５２１とは、図１３〜図１７に示す駆動力伝達機構６１０〜６５０により連結されている。
【００６３】
図１３に示す駆動力伝達機構６１０は、歯車列による伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入された平歯車（スパーギア）６１１、この平歯車６１１に噛み合う平歯車６１２、この平歯車６１２に噛み合う平歯車６１３、この平歯車６１３に噛み合い、回転軸５２１に嵌入された平歯車６１４を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５から平歯車６１１、６１２、６１３、６１４を介して回転軸５２１に伝達される。
【００６４】
図１４に示す駆動力伝達機構６２０は、傘歯車とシャフトによる伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入された傘歯車６２１、この傘歯車６２１に噛み合い、シャフト６２３の一端に嵌入された傘歯車６２２、シャフト６２３の他端に嵌入された傘歯車６２４、この傘歯車６２４に噛み合い、回転軸５２１に嵌入された傘歯車６２５を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５から傘歯車６２１、６２２、シャフト６２３、傘歯車６２４、６２５を介して回転軸５２１に伝達される。
【００６５】
図１５に示す駆動力伝達機構６３０は、タイミングベルトとタイミングプーリによる伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入されたタイミングプーリ６３１、回転軸５２１に嵌入されたタイミングプーリ６３３、タイミングプーリ６３１、６３３間に架け渡されたタイミングベルト６３２を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５からタイミングプーリ６３１、タイミングベルト６３２、タイミングプーリ６３３を介して回転軸５２１に伝達される。
【００６６】
図１６に示す駆動力伝達機構６４０は、ワイヤとプーリによる伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入され、螺旋状の溝が形成されたプーリ６４１、回転軸５２１に嵌入され、螺旋状の溝が形成されたプーリ６４２、プーリ６４１、６４２に両端がそれぞれ係止されて螺旋溝に巻回された２本のワイヤ６４３、６４４を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５からプーリ６４１、ワイヤ６４３、６４４、プーリ６４２を介して回転軸５２１に伝達される。尚、ワイヤとプーリに代わりにチェーンとスプロケットによっても構成可能である。
【００６７】
図１７に示す駆動力伝達機構６５０は、蛇管による伝達手段であり、モータ軸５５５と回転軸５２１に両端が嵌入され、変位自在な蛇管６５１を備えている。モータ５５１の駆動力は、蛇管６５１を介して回転軸５２１に伝達される。
【００６８】
図１８は、第２の駆動手段をオフセットした場合の第２の例を示す斜視図、図１９〜図２１は、第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
図１８に示す例では、第２の駆動手段５５０のモータ５５１、歯車ヘッド５５２、エンコーダ５５３は、第１の指リンク５１０の上部に配置されている。即ち、第２の駆動手段５５０のモータ５５１のモータ軸５５５が、第２の指リンク５２０の回転軸５２１から所定距離を隔てて第１の軸線Ｂ１と平行になるように配置されている。そして、モータ５５１のモータ軸５５５と第２の指リンク５２０の回転軸５２１とは、図１９〜図２１に示す駆動力伝達機構６６０〜６８０により連結されている。
【００６９】
図１９に示す駆動力伝達機構６６０は、歯車列による伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入された傘歯車６６１、この傘歯車６６１に噛み合う傘歯車６６２、この傘歯車６６２と同軸配置された平歯車６６３、この平歯車６６３に噛み合う平歯車６６４、この平歯車６６４に噛み合い、回転軸５２１に嵌入された平歯車６６５を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５から傘歯車６６１、６６２、平歯車６６３、６６４、６６５を介して回転軸５２１に伝達される。
【００７０】
図２０に示す駆動力伝達機構６７０は、傘歯車とシャフトによる伝達機構であり、モータ軸５５５に嵌入されたカップリング６７１、このカップリング６７１に一端が嵌入されたシャフト６７２、このシャフト６７２の他端に嵌入された傘歯車６７３、この傘歯車６７３に噛み合い、回転軸５２１に嵌入された傘歯車６７４を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５からカップリング６７１、シャフト６７２、傘歯車６７３、６７４を介して回転軸５２１に伝達される。
【００７１】
図２１に示す駆動力伝達機構６８０は、シャフトとユニバーサルジョイントによる伝達機構であり、モータ軸５５５に一端が嵌入されたシャフト６８１、このシャフト６８１の他端に嵌入されていると共に回転軸５２１に嵌入されたユニバーサルジョイント６８２を備えている。モータ５５１の駆動力は、モータ軸５５５からシャフト６８１、ユニバーサルジョイント６８２を介して回転軸５２１に伝達される。尚、駆動力伝達機構は、タイミングベルトとタイミングプーリ、ワイヤとプーリ、蛇管によっても構成可能である。
【００７２】
更に同様に、上述した第３の駆動手段５６０のモータ５６１、歯車ヘッド５６２及びエンコーダ５６３を、第３の指リンク５３０の駆動軸である第２の軸線Ｂ２に対しオフセットした位置に配置することにより、以下の利点を得ることができる。設計の自由度が広がり、コンパクトに設計することができる。即ち、モータ５６１等は大体円筒で軸方向に長い機構なのでそれをオフセットさせたり９０度回転させて配置することで、全体を小さくすることができる。その結果、機構重量を減らすことができる。また、重量物であるモータ５６１等を把持機構全体の重心付近に集中させることができる。その結果、重心周りのイナーシャを低減することができる。そして、アーム部のアクチュエータを小さくすることができる。また、質量の大きいモータ５６１等は回転させず、必要最小限の機構部材のみを回転させて慣性を小さくすることができるので、搭載するモータ５６１を出力の小さいものとすることができる。
【００７３】
図２２は、第３の駆動手段をオフセットした場合の第１の例を示す斜視図である。
図２２に示す例では、第３の駆動手段５６０のモータ５６１、歯車ヘッド５６２、エンコーダ５６３は、第１の指リンク５１０の上部に配置されている。即ち、第３の駆動手段５６０のモータ５６１のモータ軸５６５が、第３の指リンク５３０の回転軸５３１から所定距離を隔てて第３の軸線Ｂ３と平行となるように配置されている。そして、モータ５６１のモータ軸５６５と第３の指リンク５３０の回転軸５３１とは、第１の指リンク５１０と第２の指リンク５２０の外側側面に配置されている駆動力伝達機構７１０により連結されている。
【００７４】
この駆動力伝達機構７１０は、タイミングベルトとタイミングプーリと傘歯車による伝達機構であり、モータ軸５６５に嵌入されたタイミングプーリ７１１、第３の軸線Ｂ３上に回転自在に配置された伝達軸７１２、この伝達軸７１２に嵌入されたタイミングプーリ７１３、タイミングプーリ７１１、７１３間に架け渡されたタイミングベルト７１４、上記伝達軸７１２に嵌入されたタイミングプーリ７１５、第２の指リンク５２０にて第３の軸線Ｂ３と平行に回転自在に配置された伝達軸７１６、この伝達軸７１６に嵌入されたタイミングプーリ７１７、タイミングプーリ７１５、７１７間に架け渡されたタイミングベルト７１８、上記伝達軸７１６に嵌入された傘歯車７１９、回転軸５３１に嵌入された傘歯車７２０を備えている。モータ５６１の駆動力は、モータ軸５６５からタイミングプーリ７１１、タイミングベルト７１４、タイミングプーリ７１３、７１５、タイミングベルト７１８、タイミングプーリ７１７、傘歯車７１９、７２０を介して回転軸５３１に伝達される。
【００７５】
図２３は、第３の駆動手段をオフセットした場合の第２の例を示す斜視図である。
図２３に示す例では、第３の駆動手段５６０のモータ５６１、歯車ヘッド５６２、エンコーダ５６３は、第１の指リンク５１０の外側側面に突出されている支持板５１１に配置されている。即ち、第３の駆動手段５６０のモータ５６１のモータ軸５６５が、第３の指リンク５３０の回転軸５３１から所定距離を隔てて第１の軸線Ｂ１と平行となるように配置されている。そして、モータ５６１のモータ軸５６５と第３の指リンク５３０の回転軸５３１とは、駆動力伝達機構７３０により連結されている。
【００７６】
この駆動力伝達機構７３０は、蛇管と傘歯車による伝達機構であり、第２の指リンク５２０にて第３の軸線Ｂ３と平行に回転自在に配置された伝達軸７３１と、この伝達軸７３１とモータ軸５６５に両端が嵌入された蛇管７３２、伝達軸７３１に嵌入された傘歯車７３３、回転軸５３１に嵌入された傘歯車７３４を備えている。モータ５６１の駆動力は、モータ軸５６５から蛇管７３２、傘歯車７３３、７３４を介して回転軸５３１に伝達される。尚、第２の駆動手段１４０も同様にオフセット可能である。
【００７７】
図２４は、第１、第２、第３の駆動手段をオフセットした場合の把持機構の具体例を示す斜視図、図２５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、その４面図である。
この把持機構８００は、一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂ、一対の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、一対の第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂ、第１の駆動手段８４０、一対の第２・第３の駆動手段８５０Ａ、８５０Ｂ及び本体８６０を備えている。
【００７８】
一対の第１及び第２の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂ、８２０Ａ、８２０Ｂは、中空直方体状に形成されており、一対の第３の指リンク８３０、８３０Ｂは、中実円筒状に形成されている。第１の駆動手段８４０は、モータ８４１、歯車ヘッド８４２、エンコーダ８４３、ピニオン８４４及び一対のラック８４５Ａ、８４５Ｂを備えている。一対の第２・第３の駆動手段８５０Ａ、８５０Ｂは、モータ８５１Ａ、８５１Ｂ、歯車ヘッド８５２Ａ、８５２Ｂ、エンコーダ８５３Ａ、８５３Ｂ、６つのタイミングプーリ８５４Ａａ〜８５４Ａｆ、８５４Ｂａ〜８５４Ｂｆ、３本のタイミングベルト８５５Ａａ〜８５５Ａｃ、８５５Ｂａ〜８５５Ｂｃ、４つの平歯車８５６Ａａ〜８５６Ａｄ、８５６Ｂａ〜８５６Ｂｄ、３つの傘歯車８５７Ａａ〜８５７Ａｃ、８５７Ｂａ〜８５７Ｂｃ及び一対の伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂを備えている。
【００７９】
第１の駆動手段８４０のモータ８４１、歯車ヘッド８４２及びエンコーダ８４３は、モータ軸８４６が図示下方を向くように、本体８６０上部に固定されている。ピニオン８４４は、モータ軸８４６に嵌入されており、一対のラック８４５Ａ、８４５Ｂは、一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂ上端にそれぞれ固定され、ピニオン８４４を両側から挟んでピニオン８４４と噛み合うように配置されている。第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂの上部は、上端に固定されているラック８４５Ａ、８４５Ｂがモータ軸８４６に嵌入されているピニオン８４４と噛み合うように、本体８６０内にて図示左右方向に架け渡されている２本のガイドバー８７１ａ、８７１ｂに移動自在に貫装されている。
【００８０】
一対の第２・第３の駆動手段８５０Ａ、８５０Ｂのモータ８５１Ａ、８５１Ｂ、歯車ヘッド８５２Ａ、８５２Ｂ及びエンコーダ８５３Ａ、８５３Ｂは、モータ軸８５９Ａ、８５９Ｂが図示左右方向をそれぞれ向くように、本体８６０上部であってモータ８４１両側にそれぞれ固定されている。タイミングプーリ８５４Ａａ、８５４Ｂａは、本体８７０から突出したモータ軸８５９Ａ、８５９Ｂにそれぞれ嵌入されており、タイミングプーリ８５４Ａｂ、８５４Ｂｂは、本体８７０から突出したガイドバー８７１ａ、８７１ｂの一端にそれぞれ嵌入されている。そして、タイミングベルト８５５Ａａ、８５５Ｂａが、タイミングプーリ８５４Ａａ、８５４Ｂａとタイミングプーリ８５４Ａｂ、８５４Ｂｂとの間にそれぞれ架け渡されている。
【００８１】
一対の伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂは、一対の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂの回転軸８２１Ａ、８２１Ｂと平行になるように、一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂの下部内に架け渡されている。タイミングプーリ８５４Ａｃ、８５４Ｂｃは、ガイドバー８７１ａの両端であって本体８７０の内側にそれぞれ嵌入されており、タイミングプーリ８５４Ａｄ、８５４Ｂｄは、伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂにそれぞれ回転自在に嵌入されている。そして、タイミングベルト８５５Ａｂ、８５５Ｂｂが、タイミングプーリ８５４Ａｃ、８５４Ｂｃとタイミングプーリ８５４Ａｄ、８５４Ｂｄとの間にそれぞれ架け渡されている。タイミングプーリ８５４Ａｅ、８５４Ｂｅは、ガイドバー８７１ｂの両端であってタイミングプーリ８５４Ａｃ、８５４Ｂｃの内側にそれぞれ回転自在に嵌入されており、タイミングプーリ８５４Ａｆ、８５４Ｂｆは、伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂにおけるタイミングプーリ８５４Ａｄ、８５４Ｂｄの内側にそれぞれ嵌入されている。そして、タイミングベルト８５５Ａｃ、８５５Ｂｃが、タイミングプーリ８５４Ａｅ、８５４Ｂｅとタイミングプーリ８５４Ａｆ、８５４Ｂｆとの間にそれぞれ架け渡されている。
【００８２】
平歯車８５６Ａａ、８５６Ａｂ、８５６Ｂａ、８５６Ｂｂは、伝達軸８５８Ａ、８５８Ｂの両端にそれぞれ嵌入されており、タイミングプーリ８５４Ａｄ、８５４Ａｆ、８５４Ｂｄ、８５４Ｂｆにそれぞれ固定されている。平歯車８５６Ａｃ、８５６Ａｄ、８５６Ｂｃ、８５６Ｂｄは、一対の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂの回転軸８２１Ａ、８２１Ｂの両端であって平歯車８５６Ａａ、８５６Ａｂ、８５６Ｂａ、８５６Ｂｂとそれぞれ噛み合うようにそれぞれ回転自在に嵌入されている。傘歯車８５７Ａａ、８５７Ａｂ、８５７Ｂａ、８５７Ｂｂは、回転軸８２１Ａ、８２１Ｂにおける平歯車８５６Ａｃ、８５６Ａｄ、８５６Ｂｃ、８５６Ｂｄの内側にそれぞれ固定され回転自在に嵌入されている。そして、傘歯車８５７Ａｃ、８５７Ｂｃは、一対の第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの回転軸８３１Ａ、８３１Ｂであって傘歯車８５７Ａａ、８５７Ａｂ、８５７Ｂａ、８５７Ｂｂとそれぞれ噛み合うようにそれぞれ嵌入されている。
【００８３】
このような構成において、一方の第２・第３の駆動手段８５０Ａのモータ８５１Ａの回転は歯車ヘッド８５２Ａにより減速されて、タイミングプーリ８５４Ａａ、タイミングベルト８５５Ａａ、タイミングプーリ８５４Ａｂを介してガイドバー８７１ａを回動させる。更に、タイミングプーリ８５４Ａｃ、タイミングベルト８５５Ａｂ、タイミングプーリ８５４Ａｄを回動させる。そして、平歯車８５６Ａａ、８５６Ａｃ、傘歯車８５７Ａａ、８５７Ａｃを介して一方の第３の指リンク８３０Ａを一方の第２の指リンク８２０Ａの下端にて第２の指リンク８２０Ａの図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに回転させる。（この第３の指リンク８３０Ａの回転は、エンコーダ８５３Ａにより制御される。）
【００８４】
同時に、上記ガイドバー８７１ａの回動により、タイミングプーリ８５４Ｂｃ、タイミングベルト８５５Ｂｂ、タイミングプーリ８５４Ｂｄを回動させる。そして、平歯車８５６Ｂａ、８５６Ｂｃ、傘歯車８５７Ｂａ、８５７Ｂｃを介して他方の第３の指リンク８３０Ｂを第２の指リンク８２０Ｂの下端にて第２の指リンク８２０Ｂの図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに一方の第３の指リンク８３０Ａの回転とは逆方向に回転させる。（この第３の指リンク８３０Ｂの回転は、エンコーダ８５３Ｂにより制御される。）
【００８５】
また、他方の第２・第３の駆動手段８５０Ｂのモータ８５１Ｂの回転は歯車ヘッド８５２Ｂにより減速されて、タイミングプーリ８５４Ｂａ、タイミングベルト８５５Ｂａ、タイミングプーリ８５４Ｂｂを介してガイドバー８７１ｂを回動させる。更に、タイミングプーリ８５４Ａｅ、タイミングベルト８５５Ａｃ、タイミングプーリ８５４Ａｆを回動させる。そして、平歯車８５６Ａｂ、８５６Ａｄ、傘歯車８５７Ａｂ、８５７Ａｃを介して一方の第３の指リンク８３０Ａを第２の指リンク８２０Ａの下端にて第２の指リンク８２０Ａの図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに先程とは逆方向に回転させる。（この第３の指リンク８３０Ａの回転は、エンコーダ８５３Ｂにより制御される。）
【００８６】
同時に、上記ガイドバー８７１ｂの回動により、タイミングプーリ８５４Ｂｅ、タイミングベルト８５５Ｂｃ、タイミングプーリ８５４Ｂｆを回動させる。そして、平歯車８５６Ｂｂ、８５６Ｂｄ、傘歯車８５７Ｂｂ、８５７Ｂｃを介して他方の第３の指リンク８３０Ｂを第２の指リンク８２０Ｂの下端にて第２の指リンク８２０Ｂの図示上下方向に延びる第２の軸線Ｂ２周りに先程とは逆方向に回転させる。（この第３の指リンク８３０Ｂの回転は、エンコーダ８５３Ｂにより制御される。）
【００８７】
本機構は差動機構になっており、図２５を参照して説明すると、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂが同一の回転速度で図の左から右の軸線に対し右ねじの方向の回転をするとき、平歯車８５６Ａｂ、８５６Ａｄは同じ右ねじの方向に回転する。その結果、第２の指リンク８２０Ａが紙面手前方向に回転する。このとき、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂの回転が同速度であれば第２の指リンク８２０Ａのみが回転し、第３の指リンク８３０Ａは回転しない。また、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂを左右の指で共有しているので、第２の指リンク８２０Ｂも第２の指リンク８２０Ａと同じ量だけ回転することが機構的に保証される。つまり、複雑な制御なしに左右の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの指先回転速度を同期させることが可能となる。
【００８８】
一方、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂが同一の回転速度で互いに逆回転した場合、差動歯車により第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂのみが回転し、第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂは回転しない。また、ガイドバー８７１ａ、８７１ｂに嵌入されているプーリ８５４Ａｅ、８５４Ａｆ、８５４Ｂｅ、８５４Ｂｆが左右対称の配置になっていることから，第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの回転方向は逆でかつ速さは同一であることが機構的に保証される。この場合も複雑な制御なしに左右の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの指先回転速度を同期させることが可能となる。尚、第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの回転角度は、差動機構であることから、エンコーダ８５３Ａ、８５３Ｂ双方によって制御され、どちらか一方のみで決定することはできない。
【００８９】
第１の駆動手段８４０のモータ８４１の回転は歯車ヘッド８４２により減速され、ピニオン８４４から一対のラック８４５Ａ、８４５Ｂを介して、一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂを一対の第２、第３の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂ、８３０Ａ、８３０Ｂと共に第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂの図示上下方向に延びる第１の軸線Ｂ１に直交する図示左右方向に延びる第３の軸線Ｂ３に沿って左右対称に直進させる。この一対の第１の指リンク８１０Ａ、８１０Ｂの左右対称の直進は、エンコーダ８４３により制御される。
【００９０】
この把持機構８００によれば、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク８１０Ａ、８１０Ｂ、８２０Ａ、８２０Ｂ、８３０Ａ、８３０Ｂ自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載するモータ８４１、８５１Ａ、８５１Ｂ、歯車ヘッド８４２、８５２Ａ、８５２Ｂ及びエンコーダ８４３、８５３Ａ、８５３Ｂやピニオン８４４、ラック８４５Ａ、８４５Ｂ、タイミングプーリ８５４Ａａ〜８５４Ａｆ、８５４Ｂａ〜８５４Ｂｆ、タイミングベルト８５５Ａａ〜８５５Ａｃ、８５５Ｂａ〜８５５Ｂｃ、平歯車８５６Ａａ〜８５６Ａｄ、８５６Ｂａ〜８５６Ｂｄ、傘歯車８５７Ａａ〜８５７Ａｃ、８５７Ｂａ〜８５７Ｂｃを小型化することができる。
【００９１】
更に、一対の第２の指リンク８２０Ａ、８２０Ｂが加わることにより一対の第３の指リンク８３０Ａ、８３０Ｂの自由度が高まるので把持対象物体をより容易に把持・解放することができる。更に、第２・第３の駆動手段８５０のモータ８５１Ａ、８５１Ｂ、歯車ヘッド８５２Ａ、８５２Ｂ及びエンコーダ８５３Ａ、８５３Ｂを、第２の指リンク８２０の第３の軸線Ｂ３及び第３の指リンク８３０の第２の軸線Ｂ２に対しオフセットした位置に配置しているので、質量の大きいモータ８５１Ａ、８５１Ｂ等は回転させず、必要最小限の機構部材のみを回転させて慣性を小さくすることができ、搭載するモータ８５１Ａ、８５１Ｂを出力の小さいものとすることができる。更に、１つの第２・第３の駆動手段８５０で第２の指リンク８２０及び第３の指リンク８３０を回転させることができるので、把持機構８００自体を小型軽量に構成することができる。
【００９２】
尚、第１の駆動手段８４０としてピニオン８４４とラック８４５を備えた構成としたが、図３〜図９に示す第１の駆動手段２３０、３３０、４３０、１６０、２６０、３６０、４６０の構成も適用可能である。また、第２・３の駆動手段８５０Ａ、８５０Ｂとしてタイミングプーリ８５４Ａａ〜８５４Ａｆ、８５４Ｂａ〜８５４Ｂｆ、タイミングベルト８５５Ａａ〜８５５Ａｃ、８５５Ｂａ〜８５５Ｂｆ、平歯車８５６Ａａ〜８５６Ａｄ、８５６Ｂａ〜８５６Ｂｆ、傘歯車８５７Ａａ〜８５７Ａｃ、８５７Ｂａ〜８５７Ｂｆを備えた構成としたが、図１３〜図１７、図１９〜図２１に示す第２の駆動手段５５０、図２２〜図２３に示す第３の駆動手段５６０の構成も適用可能である。
【００９３】
図２６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの形状例を示す斜視図である。
図２６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す指リンク４１、４２、４３、４４は、回転軸が嵌入される部位を除いて、中実円筒状、周面の側面視が曲線の中実鼓状、中実樽状、周面の側面視が直線の中実鼓状に形成されている。即ち、各指リンク４１、４２、４３、４４は、回転時に同一形状を保つために軸対称形状である必要がある。これにより、把持対象物をスムーズに把持することができる。また、各指リンク４１、４２、４３、４４の表面は、弾性があることが望ましい。これにより、把持対象物を確実に把持することができる。この弾性表面にするには、例えばシリコンゴムやエラストマ等を貼り付ける。また、各指リンク４１、４２、４３、４４は、着脱が容易な構成であることが望ましい。これにより、把持対象物に合った指リンクに迅速・容易に交換することができ、工数を低減させることができる。
【００９４】
図２７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第１の変形例を示す５面図である。
この指リンク７０は、１つの主ローラ７１、２つの副ローラ７２、７３、２本の引張バネ（付勢手段）７４、７５及びローラフレーム７６を備えている。ローラフレーム７６は、三角形板状に形成されており、一角部に主ローラ７１の軸７１ａが回転自在に取り付けられ、他の二角部に副ローラ７２、７３の軸７２ａ、７３ａが固定されている。更に、副ローラ７２、７３の軸７２ａ、７３ａの近傍には係止軸７６ａ、７６ｂが突設されている。このローラフレーム７６は、係止軸７６ａ、７６ｂに引張バネ７４、７５の一端が係止され、上位の指リンク７７に突設されている係止軸７７ａに引張バネ７４、７５の他端が係止されている。そして、主ローラ７１と副ローラ７２、７３は互いに接触配置されている。
【００９５】
このような構成の指リンク７０は、主ローラ７１の回転を副ローラ７２、７３に摩擦伝達することにより把持対象物体を把持する。このとき、把持対象物体を副ローラ７２、７３の周面の２点で支持することができ、更に指リンク７０と指リンク７７の間には引張バネ７４、７５による受動コンプライアンスがあるため、把持対象物体を安定して把持することができる。
【００９６】
尚、主ローラ７１の回転を副ローラ７２、７３に伝達する手段としては、歯車やタイミングベルト等であっても良い。また、主ローラ７１と副ローラ７２、７３の外周にベルトを掛けるようにしても良い。これによれば、主ローラ７１と副ローラ７２、７３を離間配置することができるので、把持対象物体を把持する際の接触長さを長くして、より安定して把持することができる。また、受動コンプライアンスは捩りコイルバネにより取るようにしても良い。
【００９７】
図２８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第２の変形例を示す３面図である。
この指リンク８０は、１つの主ローラ８１、１つの副ローラ８２、２つのタイミングプーリ８３、８４、１本のタイミングベルト８５、２本の引張バネ（付勢手段）８６、８７及びローラフレーム８８を備えている。ローラフレーム８８は、長方形板状に形成されており、一端部に主ローラ８１の軸８１ａが回転自在に取り付けられ、他端部に副ローラ８２の軸８２ａが固定されている。更に、主ローラ８１の軸８１ａの近傍には係止軸８８ａ、８８ｂが突設されている。このローラフレーム８８は、係止軸８８ａ、８８ｂに引張バネ８６、８７の一端が係止され、上位の指リンク８９に突設されている係止軸８９ａに引張バネ８６、８７の他端が係止されている。更に、主ローラ８１とタイミングプーリ８３は軸８１ａに一体化され、副ローラ８２とタイミングプーリ８４は一体化されて軸８２ａに回転自在に挿入されている。そして、タイミングベルト８５が、タイミングプーリ８３、８４間に架け渡されている。
【００９８】
このような構成の指リンク８０は、主ローラ８１の回転を副ローラ８２にベルト・プーリ機構により伝達することにより把持対象物体を把持する。このとき、指リンク８０と指リンク８９の間には引張バネ８６、８７による受動コンプライアンスがあるため、把持対象物体を安定して把持することができる。また、主ローラ８１と副ローラ８２を離間配置することができるので、把持対象物体を把持する際の接触長さを長くして、より安定して把持することができる。
尚、主ローラ８１の回転を副ローラ８２に伝達する手段としては、歯車や摩擦接触等であっても良い。また、受動コンプライアンスは捩りコイルバネにより取るようにしても良い。
【００９９】
図２９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第３の変形例を示す３面図である。
この指リンク９０は、１つの主ローラ９１、１つの副ローラ９２、１本のゴムベルト９３、２本の引張バネ（付勢手段）９４、９５及びローラフレーム９６を備えている。ローラフレーム９６は、長方形板状に形成されており、一端部に主ローラ９１の軸９１ａが回転自在に取り付けられ、他端部に副ローラ９２の軸９２ａが固定されている。更に、主ローラ９１の軸９１ａの近傍には係止軸９６ａ、９６ｂが突設されている。このローラフレーム９６は、係止軸９６ａ、９６ｂに引張バネ９４、９５の一端が係止され、上位の指リンク９７に突設されている係止軸９７ａに引張バネ９４、９５の他端が係止されている。更に、主ローラ９１は軸９１ａに一体化され、副ローラ９２は軸９２ａに回転自在に挿入されている。そして、ゴムベルト９３が、主ローラ９１と副ローラ９２を覆うようにそれらの間に架け渡されている。
【０１００】
このような構成の指リンク９０は、主ローラ９１の回転を副ローラ９２にベルトにより伝達することにより把持対象物体を把持する。このとき、指リンク９０と指リンク９７の間には引張バネ９４、９５による受動コンプライアンスがあるため、把持対象物体を安定して把持することができる。また、主ローラ９１と副ローラ９２を離間配置することができるので、把持対象物体を把持する際の接触長さを長くして、より安定して把持することができる。
尚、主ローラ９１の回転を副ローラ９２に伝達する手段としては、歯車やタイミングベルトあるいは摩擦接触等であっても良い。また、受動コンプライアンスは捩りコイルバネにより取るようにしても良い。
【０１０１】
ここで、上記例では把持対象物体に直接接触する指リンクが受動コンプライアンス持つ場合を説明したが、水平並進駆動する指リンクが持つようにしても良い。これにより、低減速比の歯車ヘッドと低位置ゲインのサーボ系を用いることによる電磁気力による受動コンプライアンスが可能となる。また、低減速比の歯車ヘッドと電流検出によるトルク制御が可能となる。また、機構的コンプライアンスを持つようにしても良い。
【０１０２】
図３０は、機構的コンプライアンス持つときの第１の例を示す斜視図である。この第１の駆動手段９６０は、モータ９６１、歯車ヘッド９６２、エンコーダ９６３、タイミングプーリ９６４ａ、タイミングプーリ９６４ｂ、タイミングベルト９６５、一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂ及び２枚で１組の板バネ９６７Ａ、９６７Ｂを備えている。第１の駆動手段９６０のモータ９６１、歯車ヘッド９６２及びエンコーダ９６３は、モータ軸９６８が図示下方を向くように、図示しない本体左上部に固定されている。
【０１０３】
タイミングプーリ９６４ａは、モータ軸９６８に嵌入されており、タイミングプーリ９６４ｂは、本体右上部にてタイミングプーリ９６４ａと平行になるように下向きに軸支持されている。そして、タイミングベルト９６５が、２つのタイミングプーリ９６４ａ、９６４ｂ間に架け渡されており、該ベルト略中央両側が一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂにそれぞれ固定されている。一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂの両側が２枚で1組の板バネ９６７Ａ、９６７Ｂの上端にそれぞれ固定され、一対の第１の指リンク９１０Ａ、９１０Ｂ上端の両側が該２枚で1組の板バネ９６７Ａ、９６７Ｂの下端にそれぞれ固定されている。この第１の駆動手段９６０によれば、第１の指リンク９１０Ａ、９１０Ｂ位置を計測し板バネ９６７Ａ、９６７Ｂの変位を求めれば、力センサを用いることなしに把持力を位置として計測可能であり、その結果、簡便な力フィードバック制御である形状帰還力フィードバックが構成できる。尚、２枚で1組の板バネ９６７Ａ、９６７Ｂの曲げにより構成したが、１枚の板バネの捩りによって構成しても良い。
【０１０４】
図３１は、機構的コンプライアンス持つときの第２の例を図３０に対応させて示す斜視図であり、同一構成部材は同一番号を付す。この第１の駆動手段９７０は、モータ９６１、歯車ヘッド９６２、エンコーダ９６３、タイミングプーリ９６４ａ、タイミングプーリ９６４ｂ、タイミングベルト９６５、一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂ及び一対の圧縮バネ９７１Ａ、９７１Ｂを備えている。一対の第１の指リンク支持部９６６Ａ、９６６Ｂの内側端部に圧縮バネ９７１Ａ、９７１Ｂの一端がそれぞれ固定され、一対の第１の指リンク９１０Ａ、９１０Ｂの上端外側端部に該圧縮バネ９７１Ａ、９７１Ｂの他端がそれぞれ固定されている。この第１の駆動手段９７０によっても、第１の指リンク９１０Ａ、９１０Ｂ位置を計測し圧縮バネ９７１Ａ、９７１Ｂの変位を求めれば、力センサを用いることなしに把持力を位置として計測可能であり、その結果、簡便な力フィードバック制御である形状帰還力フィードバックが構成できる。
【０１０５】
図３２は、本発明の第３の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
この把持機構３０は、一対の第１の指リンク３１及び一対の第２の指リンク３２と本体３３を備えており、該指リンク３１、３２の動作により把持対象物体を把持可能となっている。尚、一対の第１の指リンク３１は同一構成であり、一対の第２の指リンク３２も同一構成であるため、以下では図示左側のみについて説明する。
【０１０６】
第１の指リンク３１は、本体３３の一側部から図示下方へ突出するように配置されて、平行リンク機構を構成する２本のアーム３４に回動自在に支持されている。第２の指リンク３２は、第１の指リンク３１の下端から図示下方へ突出するように配置されている。そして、第２の指リンク３２は、第１の指リンク３１の下端にて第１の指リンク３１の図示上下方向に延びる第１の軸線Ａ１周りに回転可能に設けられている。第２の指リンク３２の第２の駆動手段は、図示していないが第１の指リンク３１に内蔵されている。また、第１の指リンク３１は、第２の指リンク３２と共に第１の軸線Ａ１に直交するように図面に対し手前から奥方向に延びる第３の軸線Ａ３周りに旋回（開閉）可能に設けられている。第１の指リンク３１の第１の駆動手段は、図示していないが本体３３に内蔵されている。
【０１０７】
このような構成において、第３の軸線Ａ３と平行な平面上、即ち水平に保持された円盤状の把持対象物体を把持及び解放する際の動作を説明する。尚、初期状態においては、一対の第１の指リンク３１は本体３３の中央下部に位置決めされて互いに近接もしくは接触しているものとする。
先ず、本体３３が固定されている図示しないロボットアームを動作させて、一対の第２の指リンク３２の周面を把持対象物体の周面に当接させる。続いて、一対の第２の指リンク３２が開きつつ、一対の第２の指リンク３２の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するように、ロボットアームを動作させつつ、一対の第１の指リンク３１をそれぞれ逆方向に旋回させると共に一対の第２の指リンク３２をそれぞれ逆方向に回転させる。
【０１０８】
即ち、例えば把持対象物体が一対の第２の指リンク３２の図示奥側に位置しているときは、図示右側の第１の指リンク３１を図示右方向へ旋回させると共に、図示左側の第１の指リンク３１を図示左方向へ旋回させ、図示右側の第２の指リンク３２を上から見て左回転させると共に、図示左側の第２の指リンク３２を上から見て右回転させる。そして、一対の第２の指リンク３２の間隔が把持対象物体の直径と同一となったときに上記旋回動作及び上記回転動作を停止することにより、一対の第２の指リンク３２により把持対象物体を把持することができる。
【０１０９】
次に、ロボットアームを動作させて、一対の第２の指リンク３２に把持されている把持対象物体を所定位置に搬送する。続いて、一対の第１の指リンク３１を先程とは逆方向に旋回させると共に一対の第２の指リンク３２を先程とは逆方向に回転させる。即ち、図示右側の第１の指リンク３１を図示左方向へ旋回させると共に、図示左側の第１の指リンク３１を図示右方向へ旋回させ、図示右側の第２の指リンク３２を上から見て右回転させると共に、図示左側の第２の指リンク３２を上から見て左回転させる。これにより、一対の第２の指リンク３２が閉じつつ、一対の第２の指リンク３２の周面が把持対象物体の周面に沿って摺動するので、一対の第２の指リンク３２から把持対象物体を解放することができる。
【０１１０】
以上のような把持機構３０によれば、把持可能な把持対象物体の形状が限定されることはなく、特に円盤状の把持対象物体を安定して把持することができる。更に、各指リンク３１、３２自体は必要最小限の大きさで良いため、機構そのものの質量の増大を抑えて軽量化することができ、搭載する駆動手段や機構部材を小型化することができる。
尚、上述した実施形態では、第１及び第２の指リンクもしくは第１、第２及び第３の指リンクを有する把持機構について説明したが、１つもしくは４つ以上の指リンクを有する把持機構であっても同様に適用可能である。また、駆動力伝達機構も上記機構に限定されるものでは無く、各機構を組み合わせるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第２の具体例を図２に対応させて示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第３の具体例を図２に対応させて示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る把持機構の第４の具体例を図２に対応させて示す斜視図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、図３に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第２の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、図４に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第３の具体例で使用可能な第１の駆動手段を示す斜視図及び平面図である。
【図９】図５に示す第１の実施の形態に係る把持機構の第４の具体例で使用可能な第１の駆動手段を含む把持機構全体を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る把持機構の第１の具体例を示す斜視図である。
【図１２】第２の駆動手段をオフセットした場合の第１の例を示す斜視図である。
【図１３】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１４】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１５】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１６】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１７】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図１８】第２の駆動手段をオフセットした場合の第２の例を示す斜視図である。
【図１９】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図２０】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図２１】第２の駆動手段の駆動力伝達機構を示す斜視図である。
【図２２】第３の駆動手段をオフセットした場合の第１の例を示す斜視図である。
【図２３】第３の駆動手段をオフセットした場合の第２の例を示す斜視図である。
【図２４】第１、第２、第３の駆動手段をオフセットした場合の把持機構の具体例を示す斜視図である。
【図２５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、図２４の４面図である。
【図２６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの形状例を示す斜視図である。
【図２７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第１の変形例を示す５面図である。
【図２８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第２の変形例を示す３面図である。
【図２９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、把持対象物体に直接接触する指リンクの第３の変形例を示す３面図である。
【図３０】機構的コンプライアンス持つときの第１の例を示す斜視図である。
【図３１】機構的コンプライアンス持つときの第２の例を示す斜視図である。
【図３２】本発明の第３の実施の形態に係る把持機構の概念を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、２０、３０、１００、２００、３００、４００、５００、８００ 把持機構、１１、２１、３１、１１０、５１０、８１０Ａ、８１０Ｂ 第１の指リンク、１２、２２、３２、１２０、５２０、８２０Ａ、８２０Ｂ 第２の指リンク、２３、５３０、８３０Ａ、８３０Ｂ 第３の指リンク、５２１、５３１ 回転軸、１３、２４、３３、１５０、５７０ 本体、１３０、２３０、２６０、３３０、４３０、１６０、２６０、３６０、４６０、５４０、８４０、９６０、９７０ 第１の駆動手段、１４０、５５０ 第２の駆動手段、５６０ 第３の駆動手段、８５０Ａ、８５０Ｂ 第２・３の駆動手段、１３１、１４１、１６１、２３１、２６１、３３１、３６１、４３１、４６１、５４１、５５１、５６１、８４１、８５１Ａ、８５１Ｂ、９６１ モータ、１３６、１４４、１６６、２３６、２６６、３３６、３６６、４３６、４６６、５４６、５５５、５６５ モータ軸、１３２、１４２、１６２、２３２、２６２、３３２、３６２、４３２、４６２、５４２、５５２、５６２、８４２、８５２Ａ、８５２Ｂ、９６２ 歯車ヘッド、１３３、１４３、１６３、２３３、２６３、３３３、３６３、４３３、４６３、５４３、５５３、５６３、８４３、８５３Ａ、８５３Ｂ、９６３ エンコーダ、１３４、１６４、５４４、８４４ ピニオン、１３５、１６５Ａ、１６５Ｂ、５４５、８４５ ラック、２３４ａ、２３４ｂ、２６４ａ、２６４ｂ、３３４ａ、３３４ｂ、３６４ａ、３６４ｂ、６３１、６３３、７１１、７１３、７１５、７１７、８５４Ａａ〜８５４Ａｆ、８５４Ｂａ〜８５４Ｂｆ、９６４ａ、９６４ｂ タイミングプーリ、２３５、２６５、３３５、３６５、６３２、７１４、７１８、８５５Ａａ〜８５５Ａｃ、８５５Ｂａ〜８５５Ｂｆ、９６５ タイミングベルト、６１１、６１２、６１３、６１４、６６３、６６４、６６５、８５６Ａａ〜８５６Ａｄ、８５６Ｂａ〜８５６Ｂｆ 平歯車、５５４ａ、５５４ｂ、６２１、６２２、６２４、６２５、６６１、６６２、６７３、６７４、７１９、７２０、７３３、７３４、８５７Ａａ〜８５７Ａｃ、８５７Ｂａ〜８５７Ｂｆ 傘歯車、２３７、２６７ ボールネジ、２３８ ボールナット、４３４、４６４、６４１、６４２ プーリ、４３５、４６５、６４３、６４４ ワイヤ、４３７、４６７Ａ、４６７Ｂ、７４、７５、８６、８７、９４、９５ 引張バネ、９７１Ａ、９７１Ｂ 圧縮バネ、５７１ ガイドバー、６２３、６７２、６８１ シャフト、６５１、７３２ 蛇管、６７１ カップリング、６８２ ユニバーサルジョイント、７１２、７１６、７３１ 伝達軸、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０、７１０，７３０ 駆動力伝達機構、９６６Ａ、９６６Ｂ 第１の指リンク支持部、９６７Ａ、９６７Ｂ 板バネ、３４ アーム、４１、４２、４３、４４、７０、８０、９０ 指リンク、７１、８１、９１ 主ローラ、７２、７３、８２、９２ 副ローラ、７６、８８、９６ ローラフレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、
前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線周りに回転可能であり、
前記第２の指リンクを含む前記第１の指リンクは、前記第１の軸線に直交する第２の軸線に沿って相互に開閉運動が可能であることを特徴とする把持機構。
【請求項２】
第１、第２及び第３の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、
前記第３の指リンクは、前記第２の指リンクの一方先端にて該第２の指リンクの第２の軸線周りに回転可能であり、
前記第３の指リンクを含む前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線に直交する第３の軸線周りに回転可能であり、
前記第２、第３の指リンクを含む前記第１の指リンクは、前記第３の軸線に沿って相互に開閉運動が可能であることを特徴とする把持機構。
【請求項３】
前記各指リンクを駆動する駆動手段の少なくとも１つが、該指リンクの動作軸に対しオフセットした位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の把持機構。
【請求項４】
前記第１の指リンクは、前記第１の軸線に沿って左右対称に相互に開閉運動が可能であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項５】
前記把持対象物体に接触して把持する指リンクは、軸対称形状であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項６】
前記第１の軸線に沿って相互に開閉運動する機構が、受動コンプライアンスを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項７】
第１、第２及び第３の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、
一対の前記第３の指リンクは、前記第２の指リンクの一方先端にて該第２の指リンクの第２の軸線周りに同時に逆方向に回転可能であり、
一対の前記第３の指リンクを含む一対の前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線に直交する第３の軸線周りに同時に同方向に回転可能であり、
一対の前記第２、第３の指リンクを含む一対の前記第１の指リンクは、前記第３の軸線に沿って左右対称に直進可能であり、
一対の前記第１の指リンクを駆動する第１の駆動手段と、一対の前記第２の指リンク及び一対の前記第３の指リンクをそれぞれ駆動する第２・第３の駆動手段が、該指リンクの動作軸に対しオフセットした位置に配置されていることを特徴とする把持機構。
【請求項８】
前記第２・第３の駆動手段は、モータの駆動力をベルト・プーリ機構により一対の前記第２の指リンクに伝達し、更に前記ベルト・プーリ機構により伝達された駆動力を歯車機構により一対の前記第３の指リンクに伝達することを特徴とする請求項７に記載の把持機構。
【請求項９】
前記把持対象物体に接触して把持する指リンクは、回転自在な１つの主ローラと、該主ローラに連動して回転する１つ以上の副ローラと、当該指リンクと上位の指リンクとの間を付勢する付勢手段とを備え、前記主ローラの回転を前記副ローラに伝達することにより前記把持対象物体を把持することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項１０】
回転伝達用のベルトが、前記主ローラと前記副ローラを覆うように該ローラ間に架け渡されていることを特徴とする請求項９に記載の把持機構。
【請求項１】
第１及び第２の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、
前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線周りに回転可能であり、
前記第２の指リンクを含む前記第１の指リンクは、前記第１の軸線に直交する第２の軸線に沿って相互に開閉運動が可能であることを特徴とする把持機構。
【請求項２】
第１、第２及び第３の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、
前記第３の指リンクは、前記第２の指リンクの一方先端にて該第２の指リンクの第２の軸線周りに回転可能であり、
前記第３の指リンクを含む前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線に直交する第３の軸線周りに回転可能であり、
前記第２、第３の指リンクを含む前記第１の指リンクは、前記第３の軸線に沿って相互に開閉運動が可能であることを特徴とする把持機構。
【請求項３】
前記各指リンクを駆動する駆動手段の少なくとも１つが、該指リンクの動作軸に対しオフセットした位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の把持機構。
【請求項４】
前記第１の指リンクは、前記第１の軸線に沿って左右対称に相互に開閉運動が可能であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項５】
前記把持対象物体に接触して把持する指リンクは、軸対称形状であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項６】
前記第１の軸線に沿って相互に開閉運動する機構が、受動コンプライアンスを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項７】
第１、第２及び第３の指リンクをそれぞれ一対備え、該指リンクの動作により把持対象物体を把持可能な把持機構であって、
一対の前記第３の指リンクは、前記第２の指リンクの一方先端にて該第２の指リンクの第２の軸線周りに同時に逆方向に回転可能であり、
一対の前記第３の指リンクを含む一対の前記第２の指リンクは、前記第１の指リンクの一方先端にて該第１の指リンクの第１の軸線に直交する第３の軸線周りに同時に同方向に回転可能であり、
一対の前記第２、第３の指リンクを含む一対の前記第１の指リンクは、前記第３の軸線に沿って左右対称に直進可能であり、
一対の前記第１の指リンクを駆動する第１の駆動手段と、一対の前記第２の指リンク及び一対の前記第３の指リンクをそれぞれ駆動する第２・第３の駆動手段が、該指リンクの動作軸に対しオフセットした位置に配置されていることを特徴とする把持機構。
【請求項８】
前記第２・第３の駆動手段は、モータの駆動力をベルト・プーリ機構により一対の前記第２の指リンクに伝達し、更に前記ベルト・プーリ機構により伝達された駆動力を歯車機構により一対の前記第３の指リンクに伝達することを特徴とする請求項７に記載の把持機構。
【請求項９】
前記把持対象物体に接触して把持する指リンクは、回転自在な１つの主ローラと、該主ローラに連動して回転する１つ以上の副ローラと、当該指リンクと上位の指リンクとの間を付勢する付勢手段とを備え、前記主ローラの回転を前記副ローラに伝達することにより前記把持対象物体を把持することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項１０】
回転伝達用のベルトが、前記主ローラと前記副ローラを覆うように該ローラ間に架け渡されていることを特徴とする請求項９に記載の把持機構。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
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【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２００９−１４８８４６（Ｐ２００９−１４８８４６Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２７３７０（Ｐ２００７−３２７３７０）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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