特許 6792851 ロボットハンドおよび飛行ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6792851

(24)【登録日】2020年11月11日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】ロボットハンドおよび飛行ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20201119BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 J

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-97190(P2016-97190)

(22)【出願日】2016年5月13日

(65)【公開番号】特開2017-202561(P2017-202561A)

(43)【公開日】2017年11月16日

【審査請求日】2019年5月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】塚越 秀行

(72)【発明者】

【氏名】ダメートリ アシュリ

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−１４６６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３２３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３２３６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０００５３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／０１４９８０（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開２００７−１５５１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９０１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０２４７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０５３１４１０２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５５７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４８４６０１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００２８０４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国実用新案第２０５１７８３８７（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ ９／１４−１５／１２

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

Ｆ１５Ｂ １５／１０

Ｈ０２Ｇ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数Ｍ個（Ｍは二以上の整数）の関節を有し、第１平面内で可動である第１フィンガーと、
複数Ｎ個（Ｎは、Ｎ≧Ｍの整数）の関節を有し、第２平面内で可動である第２フィンガーと、
を有するロボットハンドであって、
前記第１フィンガーを構成する第１弾性体であって、その表面のＭ個の関節に対応する箇所に、Ｍ個の第１溝が形成される第１弾性体と、
前記第２フィンガーを構成する第２弾性体であって、その表面のＮ個の関節に対応する箇所に、Ｎ個の第２溝が形成される第２弾性体と、
Ｌ個（１≦Ｌ≦Ｍ）の第１チューブと、
Ｌ個の第２チューブと、
Ｌ個の圧力源であって、ｉ番目（１≦ｉ≦Ｌ）の圧力源は、ｉ番目の第１チューブとｉ番目の第２チューブの圧力を制御する、Ｌ個の圧力源と、
を備え、
前記Ｍ個の第１溝、前記Ｎ個の第２溝はそれぞれ、Ｌ個のグループに分けられており、
ｉ番目の第１チューブは、前記Ｍ個の第１溝のうち、ｉ番目のグループに沿って、溝を横切る方向に設けられており、
ｉ番目の第２チューブは、前記Ｎ個の第２溝のうち、ｉ番目のグループに沿って、溝を横切る方向に設けられていることを特徴とするロボットハンド。

【請求項2】

各フィンガーにおいて、先端に近い関節ほど低いトルクを発生させることを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。

【請求項3】

Ｌ＝２であることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットハンド。

【請求項4】

Ｌ＝１であることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットハンド。

【請求項5】

先端に近い関節の溝ほど、対応するチューブとの接触面積が小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のロボットハンド。

【請求項6】

前記第１平面と前記第２平面のなす角度を制御可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のロボットハンド。

【請求項7】

前記第１フィンガーと前記第２フィンガーの間に設けられており、溝が形成されるベース部分と、
加圧に応じて断面方向に膨張可能であり、少なくとも一部が前記ベース部分の前記溝に沿って、溝を横切る方向に設けられる第３チューブと、
前記第３チューブの圧力を制御する追加の圧力源と、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のロボットハンド。

【請求項8】

前記第１チューブ、前記第２チューブ内を挿通するガイド部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のロボットハンド。

【請求項9】

マルチコプターと、
前記マルチコプターに取り付けられた請求項１から８のいずれかに記載のロボットハンドと、
を備えることを特徴とする飛行ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットハンドに関する。

【背景技術】

【0002】

人の手の代わりにさまざまな物体を把持あるいは固定するロボットハンドが、産業用ロボットなどさまざまな分野で用いられている。工場などで使用される産業用ロボットは、対象物の形状が決められているため、それに取り付けられるロボットハンドは、特定の対象物を把持するのに最適な形状、構造を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１５５１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方で、災害地などで使用されるロボットやドローンに取り付けるロボットハンドには、さまざまな形状、構造、剛性を有する対象物を把持する汎用性が要求される。

【0005】

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、汎用性の高いロボットハンドの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、ロボットハンドに関する。ロボットハンドは、複数Ｍ個（Ｍは二以上の整数）の関節を有し、第１平面内で可動である第１フィンガーと、複数Ｎ個（Ｎは、Ｎ≧Ｍの整数）の関節を有し、第２平面内で可動である第２フィンガーと、第１フィンガーおよび第２フィンガーそれぞれを、Ｌ個（１≦Ｌ≦Ｍ）の範囲に分け、第１フィンガーと第２フィンガーの同じ範囲に含まれる関節を一括して制御する駆動手段と、を備える。

【0007】

この態様によると、２本のフィンガーをフィンガーごとではなく、範囲ごとに制御する。これにより２本のフィンガーを、対象物に対して実質的に対称に動かすことができ、さまざまな対象物を安定的に把持することが可能となる。

【0008】

言い換えれば駆動手段は、第１フィンガーのＭ個の関節と第２フィンガーのＮ個の関節それぞれを、Ｌ個（１≦Ｌ≦Ｍ）のグループに割り当て、第１フィンガーと第２フィンガーの同じグループに属する関節を一括して制御する。

【0009】

第１フィンガーおよび第２フィンガーそれぞれの各関節のトルクは、第１フィンガーと第２フィンガーそれぞれと対象物との間に生ずる接触圧が均一化されるように設計されてもよい。
これにより、対象物の１カ所に力が集中するのを防止でき、対象物の変形、ダメージを抑制できる。

【0010】

駆動手段は、各フィンガーにおいて、先端に近い関節ほど低いトルクを発生させてもよい。これにより、各フィンガーが対象物に及ぼす接触圧を、先端から根元まで均一化することができ、対象物を安定的に把持することが可能となる。

【0011】

Ｌ＝２であってもよい。２本のフィンガーの先端部分と、２本のフィンガーの根元部分を独立して、２自由度で制御することで、より多様な物体を把持する汎用性が提供される。

【0012】

第１フィンガー、第２フィンガーは、弾性体であってもよい。弾性体である第１フィンガーの背面には、Ｍ個の関節に対応する箇所にＭ個の溝が形成されてもよい。弾性体である第２フィンガーの背面には、Ｎ個の関節に対応する箇所にＮ個の溝が形成されてもよい。駆動手段は、加圧に応じて断面方向に膨張可能な第１チューブ、第２チューブ、第３チューブ、第４チューブ、ならびに第１圧力源、第２圧力源を含んでもよい。第１チューブは、少なくとも一部が第１フィンガーの第１範囲（グループ）に属する関節に対応する溝に沿っている。第２チューブは、少なくとも一部が第２フィンガーの第１範囲に含まれる関節に対応する溝に沿っている。第３チューブは少なくとも一部が第１フィンガーの第２範囲に含まれる関節に対応する溝に沿っている。第４チューブは少なくとも一部が第２フィンガーの第２範囲に含まれる関節に対応する溝に沿っている。第１圧力源は、第１チューブおよび第２チューブの圧力を制御する。第２圧力源は、第３チューブおよび第４チューブの圧力を制御する。流体圧を用いることで、装置を軽量化することができる。

【0013】

Ｌ＝１であってもよい。第１フィンガー、第２フィンガーは、弾性体であってもよい。弾性体である第１フィンガーの背面には、Ｍ個の関節に対応する箇所Ｍ個の溝が形成されてもよい。弾性体である第２フィンガーの背面には、Ｎ個の関節に対応する箇所にＮ個の溝が形成されてもよい。駆動手段は、加圧に応じて断面方向に膨張可能な第５チューブ、第６チューブ、ならびに、第３圧力源を含んでもよい。第５チューブは少なくとも一部が第１フィンガーのＭ個の溝に沿って設けられ、第６チューブは少なくとも一部が第２フィンガーのＮ個の溝に沿っている。第３圧力源は、第５チューブおよび第６チューブの圧力を制御する。
流体圧を用いることで、装置を軽量化することができる。

【0014】

先端に近い関節の溝ほど、対応するチューブとの接触面積が小さくてもよい。チューブと溝の接触面積に応じて、関節の発生トルクを設計できる。

【0015】

駆動手段は、第１平面と第２平面のなす角度を制御可能であってもよい。これによりさらに多様な形状の対象物を把持することが可能となる。

【0016】

ロボットハンドは、第１フィンガーと第２フィンガーの間に設けられており、溝が形成されるベース部分を備えてもよい。駆動手段は、加圧に応じて断面方向に膨張可能であり、少なくとも一部がベース部分の溝に沿っている第７チューブと、第７チューブの圧力を制御する第４圧力源と、を備えてもよい。これによりベース部分が変形可能となり、第１平面と第２平面のなす角度を変化させることができる。

【0017】

駆動手段は、各チューブ内を挿通するガイド部材をさらに備えてもよい。

【0018】

本発明の別の態様は、飛行ロボットに関する。飛行ロボットは、マルチコプターと、マルチコプターに取り付けられた上述のいずれかのロボットハンドと、を備えてもよい。

【0019】

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0020】

本発明のある態様によれば、汎用性の高いロボットハンドが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施の形態に係るロボットハンドを模式的に示す図である。

【図2】図２（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態に係るロボットハンドの動作を示す図である。

【図3】ロボットハンドが対象物に及ぼす力を説明する図である。

【図4】第１構成例に係るロボットハンドを示す図である。

【図5】偏平チューブの正面図および平面図である。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）は、図４のロボットハンドの動作を説明する図である。

【図7】第２構成例に係るロボットハンドを示す図である。

【図8】図８（ａ）、（ｂ）は、図７のロボットハンドの動作を説明する図である。

【図9】図９（ａ）、（ｂ）は、第３構成例に係るロボットハンドを示す図である。

【図10】図９のロボットハンドの動作を説明する図である。

【図11】第４構成例に係るロボットハンドを示す図である。

【図12】第２フィンガーを示す斜視図である。

【図13】ロボットハンドを備える飛行ロボットを示す図である。

【図14】図１４（ａ）、（ｂ）は、関節の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0023】

また図面に記載される各部材の寸法（厚み、長さ、幅など）は、理解の容易化のために適宜、拡大縮小されている場合がある。さらには複数の部材の寸法は、必ずしもそれらの大小関係を表しているとは限らず、図面上で、ある部材Ａが、別の部材Ｂよりも厚く描かれていても、部材Ａが部材Ｂよりも薄いこともあり得る。

【0024】

図１は、実施の形態に係るロボットハンド１０を模式的に示す図である。ロボットハンド１０は、ベース部１２、第１フィンガー２０、第２フィンガー３０、駆動手段４０を備える。ベース部１２は、手および腕に相当する部分と把握できる。

【0025】

第１フィンガー２０は、複数Ｍ個（Ｍは二以上の整数）の関節２２＿１〜２２＿Ｍを有し、第１平面内で可動である。第２フィンガー３０は、複数Ｎ個（Ｎは、Ｎ≧Ｍの整数）の関節３２＿１〜３２＿Ｎを有し、第２平面内で可動である。ここでは理解の容易化のため、大１平面と第２平面は同一平面（図１の紙面）であるとする。

【0026】

このロボットハンド１０は、人間の親指と人差し指の２本を模したものとすることができる。この場合、第１フィンガー２０は親指に対応し、第２フィンガー３０は人差し指に対応する。またＭ＝２、Ｎ＝３とすることができる。

【0027】

駆動手段４０は、第１フィンガー２０および第２フィンガー３０はそれぞれ、Ｌ個（１≦Ｌ≦Ｍ）の範囲に分割されており、第１フィンガー２０と第２フィンガー３０の同じ範囲に含まれる関節２２，３２を一括して制御する。

【0028】

言い換えれば、第１フィンガー２０のＭ個の関節と第２フィンガー３０のＮ個の関節それぞれは、Ｌ個（１≦Ｌ≦Ｍ）のグループＧ１〜ＧＭに割り当てられている。図１の例ではＧ＝２であり、第１グループＧ１には、第１フィンガー２０の第１関節２２＿１と第２フィンガー３０の第１関節３２＿１、第２関節３２＿２が属し、第２グループＧ２には、第１フィンガー２０の第２関節２２＿２と第２フィンガー３０の第３関節３２＿３が属している。

【0029】

駆動手段４０は、第１フィンガー２０と第２フィンガー３０の同じグループに属する関節を一括して制御する。この例では、第１グループＧ１の３つの関節２２＿１、３２＿１、３２＿２がまとめて制御され、第２グループＧ２の２つの関節２２＿２、３２＿３がまとめて制御される。

【0030】

すなわち駆動手段４０は、２本のフィンガーを、フィンガーごとではなく、グループごとに制御する。これにより２本のフィンガーの中央で対象物を保持できるため、アクチュエータの可動範囲を有効に活用でき、そのうえ力学的バランスを保ちやすくなる。その結果、フィンガーを個別に制御する場合に比べて、本実施の形態の方が、対象物を把持する成功率が高まる。

【0031】

以上がロボットハンド１０の基本構成である。続いてその動作を説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態に係るロボットハンド１０の動作を示す図である。図２（ａ）には、ロボットハンド１０を開いた状態が示される。このロボットハンド１０は、Ｌ＝１であり、すべての第１フィンガー２０および第２フィンガー３０のすべての関節が一斉に曲げ伸ばしする。各関節の発生トルクは、オープンループで制御される。図２（ｂ）〜（ｄ）は、対象物として、卵、ドアノブ、鍵を把持し、あるいは摘んだ状態が示される。

【0032】

このように、実施の形態に係るロボットハンド１０によれば、さまざまな形状、堅さ、構造を有する対象物を把持することができる。

【0033】

続いて、ロボットハンド１０が発生する力について説明する。図３は、ロボットハンド１０が対象物２に及ぼす力を説明する図である。ここでは円柱状の対象物２を例とする。第１フィンガー２０と第２フィンガー３０が対象物２に及ぼす接触圧（もしくは力）Ｆ１〜Ｆ５は均一化されることが好ましい。
Ｆ１≒Ｆ２≒Ｆ３≒Ｆ４≒Ｆ５ …（１）

【0034】

具体的には、式（１）を満たすように、第１フィンガー２０の関節２２＿１、２２＿２のトルクτ_１１、τ_１２および第２フィンガー３０の関節３２＿１、３２＿２、３２＿３のトルクτ_２１、τ_２２、τ_２３が設計されている。各関節の距離ｘと、力Ｆを規定すれば、各関節に必要なトルクτは一義的に求めることができる。具体的には均一な力Ｆを発生するために、駆動手段４０は、先端に近い関節ほど低いトルクを発生させる。すなわち以下の関係が成り立っている。
τ_１１＜τ_１２
τ_２１＜τ_２２＜τ_２３
これにより、各フィンガーと対象物の間に生ずる接触圧を、先端から根元まで均一化することができ、対象物を安定的に把持することが可能となる。

【0035】

続いて、ロボットハンド１０の構成例を説明する。

【0036】

（第１構成例）
図４は、第１構成例に係るロボットハンド１０ａを示す図である。第１構成例では、Ｍ＝２、Ｎ＝３である。またグループ数Ｌ＝１であり、２本のフィンガーのすべての関節が一括して制御可能となっている。ベース部分１２、第１フィンガー２０および第２フィンガー３０は、発泡ウレタンなどの復元力を有する弾性体５０であってもよい。ベース部分１２、第１フィンガー２０、第２フィンガー３０は、１個の弾性体５０として一体に形成されてもよい。

【0037】

第１フィンガー２０の関節２２＿１，２２＿２に対応する部分には、溝５２＿１，５２＿２が設けられる。一般化すると任意のＭ個の関節に対応する箇所に、Ｍ個の溝５２が形成される。溝５２は、第１フィンガー２０の背面側に形成される。

【0038】

同様に、第２フィンガー３０の関節３２＿１，３２＿２，３２＿３に対応する部分には、溝５４＿１，５４＿２，５４＿３が設けられる。一般化すると任意のＮ個の関節に対応する箇所に、Ｎ個の溝５４が形成される。溝５４は、第２フィンガー３０の背面側に形成される。

【0039】

駆動手段４０ａは、流体圧アクチュエータであり、第５チューブ６０、第６チューブ６２および第３圧力源６４を備える。第５チューブ６０は、第１フィンガー２０の背面に、Ｍ（＝２）個の溝５２＿１〜５２＿２に沿うように設けられる。第５チューブ６０および第６チューブ６２は、偏平チューブで構成される。偏平チューブは、先端側の一端が閉じられており、後端側の他端から内部流路を加圧することにより、断面方向に変形する。

【0040】

図５は、偏平チューブ７０の正面図および平面図である。上段は、圧力がゼロの状態（Ｐ＝０）の形状を、下段は加圧した状態（Ｐ＞０）の形状を示す。偏平チューブ７０は無加圧状態で断面がフラットであり、内部流路７２を加圧すると丸くなる性質を有する。偏平チューブ７０の内部には、糸などのガイド部材７４を挿通しておくことが望ましい。これにより、偏平チューブ７０が折れ曲がった箇所においても、空気などの流体の流路を確保することができる。

【0041】

図４に戻る。偏平チューブ７０である第５チューブ６０は、溝５２以外の部分で変形しないように拘束することが望ましい。同様に第６チューブ６２も、溝５４以外の部分で変形しないように拘束することが望ましい。拘束部材７６は、糸であってもよいし、ゴムバンド、結束バンド、角カン、あるいはバックルであってもよい。

【0042】

第３圧力源６４は、第５チューブ６０、第６チューブ６２それぞれの根元側と接続され、第５チューブ６０、第６チューブ６２それぞれの内部流路の圧力を制御する。第３圧力源６４は、空気や窒素などの流体圧を制御するポンプであってもよい。第５チューブ６０と第６チューブ６２は一体に構成されてもよい。

【0043】

第１フィンガー２０の先端には爪２４が取り付けられ、第２フィンガー３０の先端には爪３４が取り付けられる。また指の腹および手の平に相当する面には、シリコンやゴムなどの滑りの止め部材を貼付けてもよい。

【0044】

以上がロボットハンド１０ａの構成である。続いてその動作を説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、図４のロボットハンド１０ａの動作を説明する図である。図６（ａ）には、１個の関節５２の変形が示される。左側の非加圧状態において、関節は、弾性体５０の復元力によって伸びた状態を維持している。右側に示す加圧状態では、第５チューブ６０が溝５２において膨張し、弾性体５０の復元力に抗う力Ｆを溝５２の側壁に及ぼす。この力Ｆが、関節２２のトルクτとなる。

【0045】

図６（ｂ）には、加圧状態におけるロボットハンド１０ａが示される。第３圧力源６４によって、第５チューブ６０、第６チューブ６２を同時に加圧することにより、第１フィンガー２０の関節２２＿１〜２２＿２および第２フィンガー３０の関節３２＿１〜３２＿３においてトルクτが一斉に発生し、ロボットハンド１０ａが握り動作が実現できる。

【0046】

ロボットハンド１０ａは、弾性体とチューブで構成されるため、きわめて軽量である。また空気圧アクチュエータを用いることで、モータなどを用いた構成に比べてさらに軽量化することができる。

【0047】

また、２本のフィンガーの同一グループに属する、言い換えれば対称に位置する関節を、加圧経路を共有した流体圧アクチュエータで駆動することにより、軽量化と弁操作の簡便化を図れる。

【0048】

（第２構成例）
図７は、第２構成例に係るロボットハンド１０ｂを示す図である。第２構成例では、図１と同様にＭ＝２、Ｎ＝３であり、グループ数Ｌ＝２となっている。図１に示したように、第１グループＧ１には第１フィンガー２０の関節２２＿１および第２フィンガー３０の関節３２＿１，３２＿２が属しており、第２グループＧ２には第１フィンガー２０の関節２２＿２および第２フィンガー３０の関節３２＿３が属する。つまり２本のフィンガー２０，３０の先端部分と、２本のフィンガー２０，３０の根元部分を独立して、２自由度で制御することで、より多様な物体を把持する汎用性が提供される。

【0049】

第１構成例と同様に、ベース部分１２、第１フィンガー２０および第２フィンガー３０は、発泡ウレタンなどの復元力を有する弾性体５０であり、一体に形成してもよい。

【0050】

駆動手段４０ｂは、第１チューブ８１、第２チューブ８２、第３チューブ８３、第４チューブ８４、第１圧力源８５、第２圧力源８６を備える。第１チューブ８１〜第４チューブ８４は、図５に示す偏平チューブ７０を用いることができる。

【0051】

第１チューブ８１は、第１フィンガー２０の第１グループＧ１に属する関節２２＿１に対応する溝５２＿１に沿って設けられ、溝５２＿１において、加圧に応じて断面方向に膨張する。第２チューブ８２は、第２フィンガー３０の第１グループＧ１に属する関節３２＿１，３２＿２に対応する溝５４＿１，５４＿２に沿って設けられ、各溝において、加圧に応じて断面方向に膨張する。

【0052】

第３チューブ８３は、第１フィンガー２０の第２グループＧ２に属する関節２２＿２に対応する溝５２＿２に沿って設けられ、各溝において、加圧に応じて断面方向に膨張する。第４チューブ８４は、第２フィンガー３０の第２グループＧ２に属する関節３２＿３に対応する溝５４＿３に沿って設けられ、各溝において、加圧に応じて断面方向に膨張する。

【0053】

第１圧力源８５は、第１チューブ８１および第２チューブ８２の圧力Ｐ_１を制御する。第２圧力源８６は、第３チューブ８３および第４チューブ８４の圧力Ｐ_２を制御する。

【0054】

以上がロボットハンド１０ｂの構成である。続いてその動作を説明する。
図８（ａ）、（ｂ）は、図７のロボットハンド１０ｂの動作を説明する図である。図８（ａ）は、第１チューブ８１、第２チューブ８２のみを加圧した状態を示す。図８（ｂ）は、第３チューブ８３、第４チューブ８４のみを加圧した状態を示す。

【0055】

このようにロボットハンド１０ｂでは、２本のフィンガーの先端部分と根元部分を独立して制御できるため、ロボットハンド１０ａよりも、多様な対象物の把持が可能となる。

【0056】

（第３構成例）
図９（ａ）、（ｂ）は、第３構成例に係るロボットハンド１０ｃを示す図である。図９（ａ）は側面図であり、図９（ｂ）は平面図である。図９（ａ）のロボットハンド１０ｃの側面図と、図７のロボットハンド１０ｂの側面図は同様である。

【0057】

図９（ｂ）に示すようにロボットハンド１０ｃは、弾性体５０であるベース部分１２には、溝５６が形成されている。溝５６は、溝５２や５４と直交する向きに形成されている。駆動手段４０ｃは、第７チューブ８７と、第４圧力源８８をさらに備える。第７チューブ８７は、ベース部分１２の溝５６において、加圧に応じて断面方向に膨張可能である。第４圧力源８８は、第７チューブ８７の圧力を制御する。

【0058】

以上がロボットハンド１０ｃの構成である。続いてその動作を説明する。図１０は、図９のロボットハンド１０ｃの動作を説明する図である。図１０には、第７チューブ８７のみを加圧した状態が示される。第７チューブ８７を加圧することにより、第１フィンガー２０が可動である第１平面Ｓ１と、第２フィンガー３０が可動である第２平面Ｓ２のなす角度θを変化させることができる。これにより、さらなる自由度が提供され、ロボットハンド１０ａや１０ｂよりも多様な対象物の把持が可能となる。

【0059】

なお、第７チューブ８７および第４圧力源８８は、第１構成例のロボットハンド１０ａに追加してもよい。

【0060】

（第４構成例）
第１から第３の構成例では、ロボットハンドが握った状態から伸ばした状態に戻る際に、弾性体５０の復元力を利用した。第４構成例では、復元力をアクチュエータにより制御可能である。

【0061】

図１１は、第４構成例に係るロボットハンド１０ｄを示す図である。このロボットハンド１０ｄは、第１〜第３構成例に係るロボットハンドに加えて、第８チューブ８９および第５圧力源９０を備える。

【0062】

第８チューブ８９は、非加圧状態において柔軟性を有し、加圧状態において真っ直ぐに戻ろうとする性質を有する。第８チューブ８９は、弾性体５０の手の平側に貼付けられている。第５圧力源９０は、第８チューブ８９に対する加圧を制御する。

【0063】

第４構成例によれば、アクチュエータによって手を伸ばす力を発生できるため、アクチュエータの動作を速めることができる。

【0064】

続いて、関節のトルクについて説明する。第１から第４構成例において、各関節のトルクは、溝とチューブとの接触面積に依存する。図１２は、第２フィンガー３０を示す斜視図である。図６（ａ）に示されるチューブ６０が弾性体５０に及ぼす力Ｆは、チューブ６０が発生する圧力と接触面積の積であるから、接触面積に応じて力Ｆが設計でき、ひいては関節の発生トルクτを設計できる。

【0065】

つまり図３に示すように、均一な接触圧を発生させるためには、先端に近い関節の溝ほど、溝とチューブとの接触面積が小さくなればよい。チューブの幅が一定である場合、接触面積は、溝の深さに比例する。したがって先端に近い関節の溝ほど、深さを浅くすればよい。
ｄ１＜ｄ２＜ｄ３
第１フィンガー２０についても同様である。

【0066】

（用途）
図１３は、ロボットハンド１０を備える飛行ロボット１００を示す図である。飛行ロボット１００は、マルチコプター１０２と、上述のロボットハンド１０を備える。上述のようにロボットハンド１０は、多様な形状、構造、堅さを有する対象物を安定的に把持できる。

【0067】

またロボットハンド１０は軽量に構成することができるため、小型のマルチコプター１０２への取り付けが可能となる。

【0068】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0069】

図１４（ａ）、（ｂ）は、関節の変形例を示す図である。図１４（ａ）に示すように、弾性体９２に形成された溝９４の内部で、チューブ９６を複数回、折り返してもよい。これにより、関節の変位量を大きくすることができる。

【0070】

図１４（ｂ）に示すように、チューブ９６を、フィンガーの側面に沿って配置し、溝９４に対して側面から挿入してもよい。

【0071】

実施の形態では、駆動手段４０の動力源として、流体圧を用いた空気圧アクチュエータを説明したが、本発明はそれに限定されない。たとえば形状記憶合金を用いたアクチュエータ（バイオメタルともいう）、モータと回転運動を変換する機構の組み合わせであってもよいし、その他の公知のアクチュエータを用いてもよい。

【0072】

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0073】

１０…ロボットハンド、１２…ベース部分、２０…第１フィンガー、２２…関節、２４…爪、３０…第２フィンガー、３２…関節、３４…爪、４０…駆動手段、５０，５０…弾性体、５２，５４…溝、６０…第５チューブ、６２…第６チューブ、６４…第３圧力源、７０…偏平チューブ、７２…内部流路、７４…ガイド部材、８１…第１チューブ、８２…第２チューブ、８３…第３チューブ、８４…第４チューブ、８５…第１圧力源、８６…第２圧力源、８７…第７チューブ、８８…第４圧力源、８９…第８チューブ、９０…第５圧力源、９２…弾性体、９４…溝、９６…チューブ。

【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】