特開 2018-192557 手掌構造およびこれを備えるロボットハンド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-192557(P2018-192557A)

(43)【公開日】2018年12月6日

(54)【発明の名称】手掌構造およびこれを備えるロボットハンド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20181109BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-97580(P2017-97580)

(22)【出願日】2017年5月16日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１）集会での発表 ・集会名 ロボティクス・メカトロニクス講演会２０１７ ・開催日 平成２９年５月１１日 （２）刊行物などへの発表 ・発行者 一般社団法人 日本機械学会 ・刊行物名 Ｎｏ．１７−２ ロボティクス・メカトロニクス講演会２０１７ 講演論文集，１Ｐ１−Ｑ０１ ・発行日 平成２９年５月９日

(71)【出願人】

【識別番号】593006630

【氏名又は名称】学校法人立命館

(74)【代理人】

【識別番号】100080182

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 三彦

(74)【代理人】

【識別番号】100142572

【弁理士】

【氏名又は名称】水内 龍介

(72)【発明者】

【氏名】小澤 隆太

(72)【発明者】

【氏名】米田 知生

(72)【発明者】

【氏名】森廣 大毅

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707ES05

3C707ES08

3C707EU02

3C707EU07

3C707HS27

3C707MT04

(57)【要約】

【課題】簡易な構成で、対象物を確実に把持することができる手掌構造の提供。
【解決手段】手掌部２と複数の指部３とを有するロボットハンド１の手掌構造であって、手掌部２は、指部３が回動可能に設けられる手掌本体片５と、指部３とで対象物を把持する把持片６とを備える。把持片６は、手掌本体片５に回動可能に保持される軸部３０に一体回転可能に設けられる。軸部３０は、軸方向一端部である右端部が軸方向他端部である左端部よりも手掌本体片５の先端部に近くなるよう傾斜して配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

手掌部と前記手掌部に回動可能に設けられる指部とを有するロボットハンドの手掌構造であって、
前記手掌部は、
前記指部が回動可能に設けられる手掌本体片と、
前記手掌本体片に回動可能に設けられ、前記指部とで対象物を把持する把持片と
を備えることを特徴とする手掌構造。

【請求項2】

前記把持片には、前記指部とで前記対象物を把持した際に前記対象物と接触する弾性材が設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の手掌構造。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の手掌構造を備える
ことを特徴とするロボットハンド。

【請求項4】

前記把持片は、前記手掌本体片に回動可能に保持される軸部に設けられ、
前記軸部は、軸方向一端部が軸方向他端部よりも前記手掌本体片の先端部に近くなるよう傾斜して配置されており、
前記把持片には、拇指部が回動可能に設けられる
ことを特徴とする請求項３に記載のロボットハンド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物を把持することができるロボットハンドの手掌構造に関するものである。また、そのような手掌構造が適用されるロボットハンドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、産業用のロボットハンドは、開閉可能な一対の指部を有するグリッパを備えたものであり、その一対の指部で対象物を挟むことができる。また、人間の手に近い構成のロボットハンドとしては、下記特許文献１に開示されるような多指ハンド装置が知られている。この多指ハンド装置は、手掌部から延設された複数の指機構を備え、各指機構が手掌部側から複数の関節を介して順次連接された複数のリンク機構を具備している。このような構成であるので、下記特許文献１に記載の多指ハンド装置は、対象物に複数の指機構の先端部を接触させて、対象物を把持することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−３４７４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のロボットハンドでは、指部で対象物を把持するので、対象物の強い力での把持に適さない。従って、対象物の形状によっては、安定して対象物を把持することができないおそれがある。たとえば、従来のロボットハンドでは、バルブを回転させて開閉する際、バルブへの大きな把持力を発生しづらいので、バルブに対してロボットハンドが滑ってしまい、バルブを回転させることができないおそれがある。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡易な構成で、対象物を確実に把持することができる手掌構造と、この手掌構造を備えるロボットハンドとを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための本発明に係る手掌構造は、手掌部と前記手掌部に回動可能に設けられる指部とを有するロボットハンドの手掌構造であって、前記手掌部は、前記指部が回動可能に設けられる手掌本体片と、前記手掌本体片に回動可能に設けられ、前記指部とで対象物を把持する把持片とを備えることを特徴とする。

【0007】

さらに、本発明に係る手掌構造は、前記把持片には、前記指部とで前記対象物を把持した際に前記対象物と接触する弾性材が設けられることを特徴とする。

【0008】

上記目的を達成するための本発明に係るロボットハンドは、前述した手掌構造を備えることを特徴とする。

【0009】

さらに、本発明に係るロボットハンドは、前記把持片は、前記手掌本体片に回動可能に保持される軸部に設けられ、前記軸部は、軸方向一端部が軸方向他端部よりも前記手掌本体片の先端部に近くなるよう傾斜して配置されており、前記把持片には、拇指部が回動可能に設けられることを特徴とする。すなわち、把持片は、指部と対向しやすい角度で配置されている。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る手掌構造によれば、手掌部が手掌本体片とこの手掌本体片に回動可能に設けられる把持片とを備えており、手掌本体片に設けられる指部と把持片とにより対象物を把持することができる。従って、対象物を強い力で把持することができ、対象物を確実に把持することができる。

【0011】

さらに、本発明に係る手掌構造によれば、把持片に弾性材が設けられるので、対象物をより確実に把持することができる。

【0012】

本発明に係るロボットハンドによれば、上述した作用効果を奏するロボットハンドを提供することができる。

【0013】

さらに、本発明に係るロボットハンドによれば、軸方向一端部が軸方向他端部よりも手掌本体片の先端部に近くなるよう傾斜して軸部が配置され、その軸部まわりに回動可能に設けられる把持片に拇指部が回動可能に設けられる。従って、人間の手の拇指球と指とで対象物を把持するように、把持片と指部とで複数の把持形態で対象物を把持することができ、対象物を確実に把持することができる。これに加えて、把持片に拇指部が回動可能に設けられるので、指部に対して拇指部を近接離隔させることができ、人間の手のような細かな動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の手掌構造の一実施例が適用されたロボットハンドの一例を示す概略正面図である。

【図2】図１のロボットハンドの斜め前方から見た概略斜視図である。

【図3】図１のロボットハンドの斜め後方から見た概略斜視図である。

【図4】図１のロボットハンドの把持状態を示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0016】

図１から図４は、本発明の手掌構造の一実施例が適用されたロボットハンドの一例を示す概略図であり、図１は概略正面図、図２は斜め前方から見た概略斜視図、図３は斜め後方から見た斜視図、図４は把持状態を示す概略斜視図である。本実施例のロボットハンド１は、手掌部２、指部３および拇指部４を備える。

【0017】

手掌部２は、ロボットハンド１の手掌部分を構成するものであり、指部３が回動可能に設けられる手掌本体片５と、指部３とで対象物を把持することができる把持片６とを有している。手掌本体片５は、手掌部２の先端部を含む領域である。本実施例の手掌本体片５は、矩形板状に形成されており、板面を前後に向けて配置される。手掌本体片５の前面には、合成ゴムなどからなる薄い板状の弾性材７が設けられる。

【0018】

手掌本体片５の上端部である先端部には、上方および前後方向へ開口する開口部８が三箇所に形成されている。三箇所に形成された開口部８は、互いに左右に離隔して配置される。手掌本体片５の後面には、指部３の支持片９が形成されている。支持片９は、板状とされ、各開口部８の近傍において開口部８を挟むようにして、手掌本体片５の後面に形成されている。開口部８を挟むようにして形成される一対の支持片９，９は、互いに対面して配置される。手掌本体片５の先端部には、三本の指部３が略放射状に設けられる。

【0019】

各指部３は、同様の構成とされ、それぞれが複数の節と、互いに隣接する節同士を接続する関節とを備えて構成される。本実施例では、指部３は、手掌本体片５に遠い方から順に、第一節１０、第二節１１および第三節１２を有しており、第一節１０と第二節１１とが第一関節１３を介して互いに回動可能に接続され、第二節１１と第三節１２とが第二関節１４を介して互いに回動可能に接続されて構成される。各指部３の第三節１２の前面には、合成ゴムなどからなる薄い板状の弾性材１５が設けられる。各指部３は、その第三節１２の下端部である基端部が一対の支持片９，９間に配置された状態で、第三関節１６を介して一対の支持片９，９に回動可能に接続される。このようにして、各指部３は、手掌本体片５の先端部に回動可能に設けられる。なお、本実施例では、各指部３は、同様の構成とされたが、これに限定されるものではない。たとえば、三本の指部３を互いに比較した際に、節の数および対応する節の長さが異なってもよい。また、各指部３の根元の関節が直交関節であってもよい。

【0020】

第一節１０、第二節１１および第三節１２を回動させる回動機構は、従来公知の機構が用いられる。たとえば、第一節１０、第二節１１および第三節１２は、前述した関節１３，１４，１６を介して、公知のリンク機構または複数の歯車によって接続される。この場合、第三関節１６を回動させることで、その回動に伴って第二関節１４および第一関節１３を連動して回動させることができる。従って、図１に示すように指部３が伸長した状態から、各節１０，１１，１２を手掌本体片５の前面側に回動させて、図４に示すように指部３を屈曲させることができる。また、これとは逆に、図４に示すように指部３が屈曲した状態から、各節１０，１１，１２を手掌本体片５から離れるように回動させて、図１に示すように指部３を伸長させることができる。なお、第三関節１６を回動させるモータは、手掌本体片５の後面に設けられる。

【0021】

また、各指部３の回動機構として、各関節１３，１４，１６にモータを設けてもよい。この場合、各関節１３，１４，１６に設けられたモータを駆動させることで、各関節１３，１４，１６を回動させ、これにより、第一節１０、第二節１１および第三節１２を回動させることができる。

【0022】

把持片６は、その形状を特に問わないが、本実施例では、大板１７と小板１８とを有する。大板１７は、略山形に屈曲された板材から構成されており、第一板１９、第二板２０および第三板２１を有して構成される。第一板１９、第二板２０および第三板２１は、左右方向を長手方向とする略長方形の板状に形成されている。第一板１９と第二板２０とは、互いに長辺部同士が連接されており、第二板２０と第三板２１とは、互いに長辺部同士が連接されている。小板１８は、矩形板状に形成されており、大板１７の内側に傾斜するようにして、第二板２０の右端部に連接される。小板１８の内面には、拇指部４の支持板２２が左右に離隔して形成されている。支持板２２は、板状とされ、互いに対面して配置される。

【0023】

把持片６には、拇指部４が回動可能に設けられる。拇指部４は、複数の拇指節と、互いに隣接する拇指節同士を接続する拇指関節とを備えて構成される。本実施例では、拇指部４は、把持片６に遠い方から順に、第一拇指節２３および第二拇指節２４を有しており、第一拇指節２３と第二拇指節２４とが第一拇指関節２５を介して互いに回動可能に接続されて構成される。拇指部４は、その第二拇指節２４の基端部が一対の支持板２２，２２間に配置された状態で、第二拇指関節２６を介して一対の支持板２２，２２に回動可能に接続される。なお、拇指部４の構成は、これに限定されるものではなく、たとえば、拇指部４の根元の関節が直交関節であってもよい。

【0024】

第一拇指節２３および第二拇指節２４を回動させる回動機構は、前述した各指部３の回動機構と同様の機構とされ、従来公知の機構が用いられる。たとえば、第一拇指節２３および第二拇指節２４は、第一拇指関節２５および第二拇指関節２６を介して、公知のリンク機構または複数の歯車によって接続される。この場合、第二拇指関節２６を回動させることで、その回動に伴って第一拇指関節２５を連動して回動させることができる。従って、図１に示すように拇指部４が伸長した状態から、各拇指節２３，２４を把持片６の外面側に回動させて、図４に示すように拇指部４を屈曲させることができる。また、これとは逆に、図４に示すように拇指部４が屈曲した状態から、各拇指節２３，２４を把持片６から離れるように回動させて、図１に示すように拇指部４を伸長させることができる。なお、第二拇指関節２６を回動させるモータは、把持片６の後面に設けられる。

【0025】

また、拇指部４の回動機構として、各拇指関節２５，２６にモータを設けてもよい。この場合、各拇指関節２５，２６に設けられたモータを駆動させることで、各拇指関節２５，２６を回動させ、これにより、第一拇指節２３および第二拇指節２４を回動させることができる。

【0026】

把持片６の外面には、把持片６と各指部３とで対象物を把持した際に対象物と接触する弾性材２７が設けられる。具体的には、弾性材２７は、大板１７に設けられる箇所では略山形に形成されており、小板１８に設けられる箇所では略板状に形成されている。弾性材２７の略山形に形成された箇所では、一方の傾斜面が幅の広い平面状に形成されており、この幅広の平面部２８と小板１８に設けられた略板状部２９とが滑らかに連続している。弾性材２７は、この構成に限定されるものではなく、たとえば、軸方向に波を打っていてもよい。なお、本実施例では、弾性材２７は、合成ゴムなどから構成される。

【0027】

以上のような構成のロボットハンド１には、本発明の手掌構造が適用される。この手掌構造は、各指部３と把持片６とで対象物を把持させるものであり、ロボットハンド１の手掌部２が、前述した手掌本体片５と、手掌本体片５に回動可能に設けられる前述した把持片６とを備える。すなわち、手掌構造は、手掌本体片５に対して把持片６を回動させるものである。把持片６は、手掌本体片５に回動可能に保持される軸部３０に設けられる。軸部３０は、円柱状に形成されており、第一保持部３１および第二保持部３２を介して、手掌本体片５に保持される。

【0028】

第一保持部３１は、手掌本体片５への固定片３３と、軸部３０の保持片３４とを有している。固定片３３は、板状に形成されており、板面を前後に向けて配置される。固定片３３の下端部には、左右に離隔して保持片３４が設けられる。各保持片３４は、縦断面略六角形状の板状とされ、板面を貫通して円形の貫通穴が形成されている。両保持片３４，３４は、各貫通穴の軸方向が左右方向に沿うと共に、各貫通穴が同一軸線上に配置されるようにして、固定片３３に設けられる。このような構成の第一保持部３１は、その固定片３３の前面が手掌本体片５の後面に固定される。この際、第一保持部３１は、その各保持片３４が手掌本体片５から外方へ突出すると共に、右側に配置される保持片３４が左側に配置される保持片３４よりも手掌本体片５の先端部に近くなるように、傾斜して配置される。

【0029】

第二保持部３２は、手掌本体片５への固定片３５と、軸部３０の第一保持片３６および第二保持片３７とを有している。固定片３５は、左右に細長い矩形板状に形成されており、板面を前後に向けて配置される。固定片３５の左端部には、第一保持片３６が設けられる。第一保持片３６は、矩形板状に形成されており、板面を貫通して円形の貫通穴が形成されている。第一保持片３６は、板面を左右に向けた状態で、固定片３５に設けられる。第一保持片３６の右面には、第二保持片３７が設けられる。第二保持片３７は、円筒状に形成されており、軸方向左端部が第一保持片３６の右面に固定される。この際、第一保持片３６に形成された貫通穴と第二保持片３７の内穴とは、同一軸線上に配置される。このような構成の第二保持部３２は、その固定片３５が第一保持部３１の固定片３３を介して手掌本体片５の後面に固定される。この際、第二保持部３２は、その各保持片３６，３７が第一保持部３１の左側の保持片３４よりも左側に配置されると共に、第一保持片３６に形成された貫通穴および第二保持片３７の内穴が、第一保持部３１の保持片３４に形成された貫通穴と同一軸線上に配置されるように、傾斜して配置される。

【0030】

軸部３０は、第一保持部３１の各保持片３４に形成された貫通穴、第二保持部３２の第一保持片３６に形成された貫通穴および第二保持部３２の第二保持片３７を貫通した状態で、第一保持部３１および第二保持部３２に回動可能に保持される。すなわち、軸部３０は、軸方向一端部である右端部が軸方向他端部である左端部よりも手掌本体片５の先端部に近くなるよう傾斜して配置される。

【0031】

軸部３０には、第一固定部３８および第二固定部３９を介して、把持片６が固定される。第一固定部３８は、把持片６の支持片４０と、軸部３０への固定片４１とを有している。支持片４０は、矩形板状に形成されており、板面を上下に向けて配置される。支持片４０の前端部の上面には、左右に離隔して固定片４１が設けられる。各固定片４１は、短円筒状に形成されており、軸線が左右方向へ沿って配置されると共に、同一軸線上に配置される。一方、第二固定部３９は、把持片６の支持片４２と、軸部３０への固定片４３とを有している。支持片４２は、矩形板状に形成されており、板面を上下に向けて配置される。支持片４２の前端部の上面には、短円筒状の固定片４３が設けられる。固定片４３は、軸線が左右方向へ沿うようにして配置される。

【0032】

第一固定部３８および第二固定部３９は、各支持片４０，４２の下面が把持片６の大板１７の第一板１９の外面に固定される。この際、第一固定部３８の各固定片４１と第二固定部３９の固定片４３とが同一軸線上に配置される。各固定部３８，３９が設けられた把持片６は、各固定部３８，３９の固定片４１，４３に軸部３０が貫通した状態で、軸部３０に支持される。この際、第一固定部３８の右側の固定片４１は、第一保持部３１の右側の保持片３４の右側に配置され、第一固定部３８の左側の固定片４１は、第一保持部３１の保持片３４，３４間に配置される。また、第二固定部３９の固定片４３は、第一保持部３１の左側の保持片３４と第二保持部３２の第二保持片３７との間に配置される。把持片６は、各固定部３８，３９の固定片４１，４３が軸部３０に回転不能に取り付けられるので、軸部３０と一体回転可能とされる。なお、本実施例では、軸部３０を回転させるモータは、把持片６の後面に設けられる。

【0033】

本実施例の場合、図４に示されるように、各指部３の各節１０，１１，１２を手掌本体片５側に回動させると共に、把持片６を手掌本体片５側に回動させることができる。これにより、各指部３と把持片６とで対象物を把持することができる。従って、従来の多指を有するロボットハンドのように指だけで対象物を把持する場合と比較して、対象物を強い力で把持することができ、対象物を確実に把持することができる。たとえば、バルブを回転させて開閉する場合、バルブを把持することに加えて、回転時に生じるモーメントを抑制する必要があるが、本実施例では、各指部３と把持片６とでバルブを把持することができるので、その抑制が可能である。なお、この際、拇指部４は、図４に示すように回動させてもよいし、回動させなくてもよい。

【0034】

また、本実施例の場合、把持片６および各指部３に弾性材２７，１５が設けられているので、把持片６の弾性材２７の平面部２８と各指部３の弾性材１５の前面とで対象物を把持することができる。従って、バルブの回転時に生じるモーメントをより確実に抑えることができ、バルブをより強い力で把持することができる。また、本実施例の場合、軸部３０が傾斜して設けられているので、人間の手が拇指球と指とで対象物を把持する場合と同様に、把持片６と指部３とで対象物を把持することができる。従って、本実施例によれば、対象物をより自然にかつより強く把持することができる。さらに、本実施例の場合、把持片６に拇指部４が設けられており、指部３に対して拇指部４を近接離隔することができるので、ロボットハンド本来の指先や手全体での把持を行うことができ、人間の手のような細かな作業を行うことができる。

【0035】

本発明は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、指部３は、三本とされたが、これに限定されるものではなく、人間の手のように四本であってもよい。また、前記実施例では、弾性材２７が設けられたが、省略してもよい。この場合、指部３とで対象物を把持する把持片６が幅広に形成されている。本実施例では、把持片６の第二板２０が幅広に形成されることになる。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本発明は、対象物を把持するロボットハンドに好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0037】

１ ロボットハンド
２ 手掌部
３ 指部
４ 拇指部
５ 手掌本体片
６ 把持片
２７ 弾性材
３０ 軸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】