特開 2020-151362 グリッパ構造、人工アーム、及びグリッパ装置

(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2020-151362(P2020-151362A)

(43)【公開日】2020年9月24日

(54)【発明の名称】グリッパ構造、人工アーム、及びグリッパ装置

(51)【国際特許分類】

   A61F 2/56 20060101AFI20200828BHJP

   B25J 15/00 20060101ALI20200828BHJP

   B25J 15/08 20060101ALI20200828BHJP

【ＦＩ】

   A61F2/56

   B25J15/00 F

   B25J15/08 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-55195(P2019-55195)

(22)【出願日】2019年3月22日

(71)【出願人】

【識別番号】504133110

【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】横井 浩史

(72)【発明者】

【氏名】矢吹 佳子

(72)【発明者】

【氏名】東郷 俊太

(72)【発明者】

【氏名】姜 銀来

【テーマコード（参考）】

3C707

4C097

【Ｆターム（参考）】

3C707AS35

3C707ES06

3C707ES10

3C707EV14

4C097AA11

4C097BB02

4C097BB03

4C097CC01

4C097CC03

4C097CC16

4C097DD04

4C097EE03

4C097EE13

4C097TA02

4C097TB01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】義手、ロボットアーム等を含む人工手指の把持機能として、物体把持力が向上し、滑りやすい物体あるいは脆弱な物体をより安定して柔軟に把持することができグリッパ構造を提供する。
【解決手段】グリッパ構造１０は、支持フレーム１２と、支持フレームを覆う外皮１１と、外皮の内部に充填される粘弾性体１５と、外皮の外側で、支持フレームの先端に相当する位置から延びる爪１３とを有する。外皮の可撓性または伸縮性は、粘弾性体の可撓性または伸縮性よりも小さい。また、外皮の硬度は、爪の硬度よりも小さい。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持フレームと、
前記支持フレームを覆う外皮と、
前記外皮の内部に充填される粘弾性体と、
前記外皮の外側で、前記支持フレームの先端に相当する位置から延びる爪と、
を有するグリッパ構造。

【請求項2】

前記外皮の伸縮性は、前記粘弾性体の伸縮性よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のグリッパ構造。

【請求項3】

前記爪の硬度は前記外皮の硬度よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のグリッパ構造。

【請求項4】

前記粘弾性体は、前記外皮の内部で前記支持フレームの背面側よりも、把持対象の物体との接触面側で厚くなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のグリッパ構造。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のグリッパ構造を有する人工アーム。

【請求項6】

前記支持フレームは、ヒトの指骨を模擬した形状であることを特徴とする請求項５に記載の人工アーム。

【請求項7】

互いに対向する一対の支持フレームと、
前記一対の支持フレームを覆う外皮と、
前記外皮の内部に充填される粘弾性体と、
前記外皮の外側で、前記一対の支持フレームの先端部に相当する位置から延びる爪と、
を有するグリッパ装置。

【請求項8】

前記外皮の伸縮性は、前記粘弾性体の伸縮性よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載のグリッパ装置。

【請求項9】

前記爪の硬度は前記外皮の硬度よりも高いことを特徴とする請求項７または８に記載のグリッパ装置。

【請求項10】

前記外皮は、前記一対の支持フレームの背面側に位置する背部と、対向面側に位置する腹部を有し、
前記粘弾性体は、前記背部での厚さよりも前記腹部での厚さの方が厚いことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のグリッパ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、グリッパ構造と、これを用いた人工アーム及びグリッパ装置に関し、特にフォームクロージャ（form closure）機能を有するグリッパ構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットハンドの物体把持性能は、指先と物体の親和性によって左右される。物体把持の態様は、２種類の握り方に分類される。ひとつはフォースクロージャ（force closure）であり、もうひとつはフォームクロージャ（form closure）である。フォースクロージャは、指先と物体表面の間の摩擦力によって物体を固定する握り方である。フォームクロージャは、物体を包み込むように固定する握り方である。

【0003】

フォームクロージャでは、摩擦に頼らずに幾何学的に物体を保持するため、引張り方向の抗力は、フォースクロージャよりもフォームクロージャの方が大きく、保持力の安定性が高い。

【0004】

現在のロボット技術では、制御の精密さを優先することから、ほとんどの指先は硬い材質で製造され、物体との間の摩擦力を確保するために、指腹部に薄いゴム等の摩擦部材を張り付けている（たとえば、特許文献１参照）。摩擦部材としては、硬質ゴムが利用されており、指先で物体を把持する場合はフォースクロージャの握り方となる。その理由は、柔らかい材質を用いると、物体からの引張り力によってゴムが変形し、摩擦面が離れやすくなって摩擦抵抗力が低下するからである。

【0005】

柔らかい空気圧式指を持つポータブルな義手が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２０１８−５３１０６３号公報

【特許文献2】特表２０１７−５１２５２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

義手、ロボットアーム等を含む人工肢の把持機能として、より小さく脆弱な物体を正確につまむことのできる手指の動きが求められている。これまでは、精密な動作のために硬質の材料が一般的に用いられてきたが、把持の態様や把持対象によっては、硬質な人工肢では対応しきれない場合がある。

【0008】

本発明は、より柔軟な把持性能を実現するグリッパ構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

発明者らは、義手、ロボットアーム等の物体把持性能は、フォームクロージャの場合、柔らかい組織を用いる方が優れていることを見いだした。実際、ヒトの指先は柔らかい組織でできていることから、グリッパ構造にヒトの手指を模擬する構造を適用することを着想した。

【0010】

本発明の一態様では、グリッパ構造は、
支持フレームと、
前記支持フレームを覆う外皮と、
前記外皮の内部に充填される粘弾性体と、
前記外皮の外側で、前記支持フレームの先端に相当する位置から延びる爪と、
を有する。

【0011】

このグリッパ構造は、義手、ロボットアーム等の人工肢だけでなく、産業用または一般用のグリッパにも適用可能である。

【発明の効果】

【0012】

上記の構成により、物体把持力が向上し、滑りやすい物体あるいは脆弱な物体をより安定して把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】硬質ゴムを用いたロボットの指構造の模式図である。

【図2】実施形態に至る過程で考えられた粘弾性体を用いる指構造の模式図である。

【図3】ヒトの指先の構造を示す図である。

【図4】実施形態のグリッパ構造の模式図である。

【図5】実施形態のグリッパ構造が適用される義手の図である。

【図6】筋電義手におけるフォームクロージャを説明する図である。

【図7】平板の引き抜きに対する実施形態のグリッパ構造の挙動を説明する図である。

【図8】丸棒の引き抜きに対する実施形態のグリッパ構造の挙動を説明する図である。

【図9】実施形態のグリッパ構造を適用したグリッパの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、硬質ゴムを用いたロボットの指構造の模式図である。一般的なロボットアームにヒトの手指の構造を適用する場合、指骨を模擬する支持フレームを袋状の外皮で覆い、外皮の中に硬質ゴムを充填して手指を構成ことが考えられる。外皮は、その面積は大きく変化しないが変形が可能な伸縮しにくい材料で形成される。図中、硬質ゴムは２個の円として描かれているが、図示と説明を簡単にするため２個にしたものであり、個数に制限はない。指腹の形状に成形された単一の硬質ゴムや、細分化された多数の硬質ゴムを用いてもよい。

【0015】

図１の手指構成で物体をつまむ場合、指先で物体を抑えたときに硬質ゴムに変形はほとんど起こらず、物体との間に摩擦力のみが働く。この状態で物体をつまみ上げると、フォースクロージャの持ち方になる。

【0016】

２本の指部で物体を挟んで持ち上げるとき、各指から物体に係る力をＦ、最大の静止摩擦係数をμ、物体にかかる重力をＭgとすると、物体を落とさずにフォースクロージャで安定して保持するための条件は、２μＦ＞Ｍgである。

【0017】

各指から物体にＭg／２μよりも大きい力をかけることで、物体は把持される。静止摩擦係数が小さく、滑りやすい物体を保持するときは、より大きな力が必要になる。しかし、ガラスのように滑りやすい物体や、卵のように脆弱な物体を把持するときは、物体にかかる力が大きくなると物体が破損するおそれがある。

【0018】

そこで、図２のように、硬質ゴムに替えて、粘弾性体を用いることが考えられる。粘弾性体とは、弾性体と粘性体の間の性質を持つ。粘性体とは、力が加えられたときにその力に抵抗する性質をもつ物体である。１００％の粘性体では、印加された力で粘性体が変形するときに抗力が生じるが、変形後に力の印加が除去されても元の形状に戻らない。弾性体は、外力の印加により変形したときに元の形状に戻ろうとする復元力が働く物体。弾性体と粘性体の性質を併せ持つ粘弾性体は、力が加えられたときにその力に対する抗力を生じさせ、外力の印加が取り除かれたときに弾性体よりもゆっくりと元の形状に復帰する。

【0019】

図２でも、図示と説明と便宜上、２個の楕円で粘弾性体が描かれているが、粘弾性体の個数に限定はない。内部に粘弾性体を含む模擬の指先で物体を抑えると、粘弾性体が変形して粘弾性体の隣り合う部位を押圧する。これにより、隣接する部位の粘弾性体が変形して、指先が把持物体を包むように変形する。物体には、粘弾性体からの抗力と、外皮との間の摩擦力がかかり、図１と比較して大きな抵抗力を生じる。これにより、フォームクロージャによる把持力を持たせることができる。

【0020】

しかしながら、図２の場合、指の先端部で、粘弾性体は把持物体と逆の方向、すなわち紙面の上方向にも変形する。粘弾性体が物体と反対側に逃げるため、粘弾性体の物体側への張り出し量が減少し、物体に生じる抵抗力も不十分になる可能性がある。そこで、グリッパの構造を、よりヒトの手指の構成に近づける。

【0021】

図３は、ヒトの指先の構成を示す。人の指は、表皮につつまれており、内部に指骨が延びている。具体的には、最も先端部の末節骨が関節によって次の指骨と接続されている。親指の場合は、末節骨が第１関節（ＩＰ関節）により基節骨に接続されており、親指以外の四指では、末節骨が第１関節（ＤＩＰ関節）により中節骨に接続されている。

【0022】

表皮は、皮膚の最も外側にある厚さ０．２ｍｍ程度の層である。表皮の最外層は角層または角質層と呼ばれている。表皮の内側に真皮と皮下組織がある。図２の粘弾性体は、真皮と皮下組織の柔らかさに着目して用いられているものである。

【0023】

図３で、指先の末節骨の位置には、爪が存在する。爪は、末節骨の先端からさらに指の先へと延びており、末節骨のない部分では、指にかかる力を爪で支えている。すなわち、爪の存在により指先で小さなものをつまむことができる。そこで、爪の構成をグリッパ構造に適用する。

【0024】

図４は、実施形態のグリッパ構造１０の模式図である。グリッパ構造１０は、支持フレーム１２と、支持フレーム１２を覆う外皮１１と、外皮１１の内部に充填される粘弾性体１５と、外皮１１の外側で支持フレーム１２の先端から延びる爪１３とを有する。外皮１１の可撓性または伸縮性は、粘弾性体１５の可撓性または伸縮性よりも小さい。また、外皮１１の硬度は、爪１３の硬度よりも小さい。

【0025】

外皮１１は、粘弾性体１５に比べて伸縮しにくく、その表面積の変化は小さいが、ヒトの手の動作に伴う皮膚の変位を可能にする程度の伸縮性は備えている。

【0026】

図示の便宜上、粘弾性体１５は２個の楕円で描かれているが、粘弾性体の個数に制限はない。指腹の形状に成形された単一の粘弾性体を用いてもよいし、細分化された多数の粘弾性体を用いてもよい。

【0027】

グリッパ構造１０で支持面５０の上の物体５１をつかむ場合、特に、親指とその他の指の間に挟み込んで把持する場合、物体５１と爪１３の間、または物体５１と支持フレーム１２の間に圧縮力を受ける。圧縮力を受けることにより、物体５１の表面に摺動抵抗力が生じると同時に、粘弾性体１５は周囲に押し出される。粘弾性体１５は、伸縮性の比較的小さい外皮１１で包まれているため、圧縮力の小さいところに集まろうとして、膨らみを生じる。

【0028】

図２と異なり、外皮１１の外側で、支持フレーム１２の先端に相当する位置から先端に向かって爪１３が設けられていることにより、粘性弾性体１５は物体５１の反対側（紙面の上側）に逃げることができず、物体５１の表面に沿って変形する。また、粘弾性体１５は、伸縮しにくい外皮１１に包まれているため、物体５１の表面に沿って変形し、結果として、粘弾性体１５に膨らみが生じる。

【0029】

この状態で、物体５１を引き抜く力、すなわち、支持面５０から物体５１を上側に持ち上げようとする力が働くと、粘弾性体１５のふくらみが物体５１の運動を阻害する抗力を発生することにより、フォームクロージャ（包み込みによる把持）の機能が発現する。摺動抵抗力に加えて、フォームクロージャの抗力を得ることで、物体５１に対する把持性能が向上する。

【0030】

図４のグリッパ構造１０の第１の特徴は、粘弾性体１５を伸縮しにくい外皮１１で包み込むことである。外皮１１の表面積は大きく変化しないが一定程度の伸縮は可能であり、ヒトの手の動作に伴う変形を模擬することができる。

【0031】

グリッパ構造１０の第２の特徴は、支持フレーム１２の先端部で、外皮１１を外側から爪１３で抑えることである。爪１３は、物体５１を把持する際に、粘弾性体１５が物体５１と反対側へ逃げることを抑制する。爪１３は、指の外形に沿う円筒の最外面にあり、粘弾性体１５を円筒の中心に向かって押し出す力が働くからである。

【0032】

グリッパ構造１０の第３の特徴は、上記の第１と第２の構成により、受動的にフォームクロージャの把持形態に遷移し、物体５１を包み込むように把持することができる。第１の特徴により、外皮１１の内部の体積はほぼ一定に保たれ、第２の特徴により粘弾性体１５が物体５１の表面に沿って張り出すことで、自動的にフォームクロージャの状態が創出される。

【0033】

グリッパ構造１０の第４の特徴は、外皮１１の膨らみ（指の腹に相当）でのフォースクロオージャによる摺動抵抗力と、フォームクロージャの包み込みにより作用する抗力との２種類の力が働き、安定した力で物体５１を把持することができる。

【0034】

外皮１１と粘弾性体１５では、硬度は外皮１１の方が大きい。表面摩擦係数は、同じであっても異なっていてもよい。粘弾性体１５は外皮１１の内部に充填されており、直接物体５１に働く摺動抵抗には、主として外皮１１の表面摩擦係数が影響するからである。

【0035】

爪１３の硬度は外皮１１よりも大きく、爪１３の方向への粘弾性体１５の変形を抑えることができる。爪１３の硬度は、支持フレーム１２の硬度と同程度であってもよい。

【0036】

粘弾性体１５として、たとえば、不凍性のゲル、水ゲル、オルガノゲル等のゲルを用いることができる。ゲルの柔軟性は、ヒトの真皮または皮下組織の柔軟度に模擬されていることが望ましい。

【0037】

外皮１１として、粘弾性体１５よりも伸縮性が小さい可撓性の材料、たとえばエラストマー、スチレン系樹脂、塩化ビニル、シリコーンゴムなどを用いることができる。爪１３として、外皮１１よりも硬いプラスチック材料を用いることができる。たとえば、ポリアクリレート、ポリカーボネート等で爪１３を形成してもよい。

【0038】

図５は、図４のグリッパ構造１０を筋電義手１００に適用するときの構成例である。図５の（Ａ）は、ヒトの手の骨格を模擬した支持フレーム１２を示す。図５の（Ｂ）は、図１の支持フレーム１２を、人間の手の形状を模擬した外皮１１で覆った状態を示す。筋電義手１００は、親指１２０と、親指以外の指１１０を有する。

【0039】

支持フレーム１２は、親指に対応する第１フレーム１２１と、他の四指に対応する第２フレーム１２２〜第５フレーム１２５を有する。支持フレーム１２には、第１フレーム１２１〜第５フレーム１２５を筋電駆動するモータ等の駆動装置と、駆動制御のためのマイクロプロセッサ等が設けられていてもよい。

【0040】

物体５１をつかむときは、物体５１の大きさや形状にもよるが、第２フレーム１２２〜第５フレーム１２５の中の少なくとも一本と、親指の第１フレーム１２１とによって物体５１に把持力が印加される。筋電制御は、親指１２０に対する制御と、親指以外の指１１０の各々に対する制御を個別に行ってもよいし、親指以外の４つの指１１０については一括制御としてもよい。

【0041】

支持フレーム１２と外皮１１の間には粘弾性体１５（図４参照）が充填され、親指１２０と親指以外の指１１０のそれぞれに、外皮１１よりも硬質の爪１３が設けられている。粘弾性体１５は、支持フレーム１２の一方の側で薄く、他方の側で厚くなるように充填される。粘弾性体１５の層が薄い部分は指の背となり、粘弾性体１５の層が厚い部分は指の腹となる。筋電義手１００の指の腹で物体を把持するときに、粘弾性体１５は、支持フレーム１２と爪１３によって指の背側への変形が抑制され、腹側で物体に沿って変形して、受動的にフォームクロージャに遷移する。

【0042】

図６は、筋電義手におけるフォームクロージャを説明する図である。図６の（Ａ）は、物体を把持していないときの支持フレーム１２の平面図、図６の（Ｂ）はフォームクロージャのときの支持フレーム１２の状態を示す斜視図である。

【0043】

親指を模擬する第１フレーム１２１は、掌を支持するフレーム本体１２０の基部の近傍から延びている。四指を模擬する第２フレーム１２２〜第５フレーム１２５は、フレーム本体１２０の端部から延びている。この例は、四指を一体的に駆動する例である。

【0044】

物体を把持するときに、四指の支持フレーム１２２〜１２５は、第１関節に相当する位置と、第２関節に相当する位置で曲がるように制御される。これにより、図６の（Ｂ）に示すように、親指と、四指のうちの少なくとも一本（典型的には中指または人差指）で物体をつまむことができる。

【0045】

図７は、平板の引き抜きに対する実施形態のグリッパ構造の挙動を説明する図である。把持対象の物体５１が平板５１Ａの場合、親指１２０と、親指以外の指１１０で平板５１Ａの両面を把持する。親指１２０の腹と、親指以外の指１１０の腹で、平板５１Ａが挟まれる。

【0046】

親指１２０の外皮１２１の内部で、粘弾性体１２５の先端部は平板５１Ａの裏面に向かって変形する。このとき、爪１２３と支持フレーム１２２によって、粘弾性体１２５は紙面の下側（平板５１Ａと反対の方向）への変形が抑制される。

【0047】

親指以外の指１１０の外皮１１１の内部で、粘弾性体１１５の先端部は平板５１Ａの表面に向かって変形する。このとき、爪１１３と支持フレーム１１２によって、粘弾性体１１５は紙面の上側（平板５１Ａと反対の方向）への変形が抑制される。

【0048】

引き抜き力は、平板５１Ａの面内方向に働き、摩擦力は引き抜き力と反対方向に働く。引き抜き力によって、粘弾性体１１５と１２５が引きずられて、平板５１Ａの表面と裏面に押し付けられ、強い把持力を発揮する。

【0049】

図８は、丸棒の引き抜きに対する実施形態のグリッパ構造の挙動を説明する図である。把持対象の物体５１が丸棒５１Ｂの場合、親指１２０と、親指以外の指１１０で丸棒５１Ｂの外周を把持する。親指１２０の腹と、親指以外の指１１０の腹で、丸棒５１Ｂが挟まれる。

【0050】

親指１２０の外皮１２１の内部で、粘弾性体１２５の先端部は丸棒５１Ｂの外面に沿って変形する。このとき、爪１２３と支持フレーム１２２によって、粘弾性体１２５は紙面の下側（丸棒５１Ｂと反対の方向）への変形が抑制される。

【0051】

親指以外の指１１０の外皮１１１の内部で、粘弾性体１１５の先端部は丸棒５１Ｂの外面に向かって変形する。このとき、爪１１３と支持フレーム１１２によって、粘弾性体１１５は紙面の上側（丸棒５１Ｂと反対の方向）への変形が抑制される。

【0052】

引き抜き力は、丸棒５１Ｂの中心軸と直交する方向であって、２本の指と水平な方向に働く。摩擦力は引き抜き力と反対方向に働く。引き抜き力によって、粘弾性体１１５と１２５が引きずられて、丸棒５１Ｂの外表面を包み込むように押し付けられ、強い把持力を発揮する。

【0053】

義手１１０の外皮を熱可塑性のスチレン系エラストマーと、塩化ビニルと、シリコーンゴムで作製して、多種の物体を把持して引き抜き実験を行った。外皮は親指１２０と親指以外の指１１０を一体的に包む５本指の手袋の形状に加工されている。外皮の材料に用いたシリコーンゴムは、中に充填する粘弾性体よりは伸縮性が小さいが、爪１１３，１２３よりも柔らく伸縮しやすいように、その硬度が調整されている。

【0054】

把持対象の物体は、ガラス板、木板、ゴムマット、アクリル板、アルミ板、ポリエチレン袋、樹脂ミラー、タオル、紙、スポンジである。Ａ＆Ｄ社製のフォーステスターＭＣＴ−２１５０を用いて、引っ張り速度１００ｍｍ／分、サンプリング間隔１０μｍで物体が指の間から引き抜かれるまでの力を計測する。計測の結果、塩化ビニル、エラストマー、シリコーンゴムのいずれも外皮１１として使用可能であるが、塩化ビニルとエラストマーが特に好ましいことがわかった。

【0055】

より具体的には、塩化ビニルは把持してから最大荷重に至るまでの時間が短く、即応性に優れ、取扱いも容易である。エラストマーとシリコーンゴムの即応性は同程度であり、塩化ビニルと比較して最大荷重に至るまでの時間が若干長い。

【0056】

引き抜かれるまでに要する消費エネルギーはシリコーンゴムが最も高いが、すべての物体に対して安定した把持力を示す。エラストマーの消費エネルギーは小さく省エネルギーであるが、物体に対する最大抵抗力が、塩化ビニル及びシリコーンゴムと比較してやや小さい。塩化ビニルとシリコーンの最大抵抗力は同程度であり、強い力で物体を把持することができる。

【0057】

なお、マジックペン、ボールペン、乾電池、ペットボトル、湯呑み茶碗を含む多種の物体を３０秒間把持して、５０ｃｍ離れた位置まで運搬する実験も行った。運搬の成功率をみると、塩化ビニルの外皮の成功率は、シリコーンゴムの外皮の成功率の約１．２倍、エラストマーの外皮の成功率はシリコーンゴムの外皮の成功率の約１．１７倍であることからも、外皮としては塩化ビニルとエラストマーが優位である。

【0058】

爪１３の素材としては、外皮１１よりも硬く、外皮１１の内部の粘弾性体１５の変形を物体側へ促進させることのできる材料であればよく、この条件を満たす限り、爪１３の素材の違いによる影響は少ない。

【0059】

上述したグリッパ構造は、義手やロボットアームだけではなく、一般的なグリッパにも適用可能である。

【0060】

図９は、実施形態のグリッパ構造を適用したグリッパ装置２０の概略図である。グリッパ装置２０は、一対の支持フレーム２２と、一対の支持フレーム２２を覆う外皮２１と、外皮２１の内部に充填される粘弾性体２５と、各支持フレーム２２の先端で外皮２１の外側に設けられる爪２３を有する。

【0061】

支持フレーム２２は、たとえばフレーム本体２４の先端に設けられている。外皮２１は支持フレーム２２を覆っており、内部に粘弾性体２５が充填されている。外皮２１は、一対の支持フレーム２２の対向面側に位置する腹部２１ｐと、支持フレーム２２の背面側に位置する背部２１ｂを有する。背部２１ｂでの粘弾性体２５の層は薄く、腹部２１ｐでの粘弾性体２５の層は厚い。

【0062】

爪２３は、外皮２１の外側から背部２１ｂを抑えて、粘弾性体２５の変形が背部２１ｂの側へ逃げることを抑制している。これにより、一対の支持フレーム２２から把持対象の物体５５（たとえば試験管）に把持力が印加されると、粘弾性体２５は把持対象の物体５５の外表面に沿って変形し、フォームクロージャへと遷移する。

【0063】

外皮２１を粘弾性体２５よりも伸縮性の小さいエラストマー、塩化ビニル、硬度が調整されたシリコーンゴム等で形成し、外皮２１よりも硬い素材で爪２３を形成することで、摺動抵抗力に加えてフォームクロージャの抗力を得ることができる。これにより、ガラス製の滑りやすい物体でも安定して把持することができる。

【0064】

グリッパ装置２０の構成は、２本指型のロボットアーム、５本指型のロボットアームのいずれにも適用可能である。５本指型のロボットアームに適用する場合は、各指の支持フレームを外皮で覆って、外皮の中に粘弾性体を充填し、指の背部で外皮の外側を爪で抑えて背部側への粘弾性体の変形を抑制すればよい。これによりロボットアームの把持力を向上することができる。

【符号の説明】

【0065】

１０ グリッパ構造
１１ 外皮
１２ 支持フレーム
１３ 爪
１５ 粘弾性体
２０ グリッパ装置
２１ 外皮
２２ 支持フレーム
２３ 爪
２５ 粘弾性体
１００ 義手
１１０ 親指以外の指
１２０ 親指

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】