特許 7039050 ロボットグリッパ

(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】

(24)【登録日】2022-03-11

(45)【発行日】2022-03-22

(54)【発明の名称】ロボットグリッパ

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20220314BHJP

   B25J 15/12 20060101ALI20220314BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 D

B25J15/12

【請求項の数】 24

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019188691

(22)【出願日】2019-10-15

(65)【公開番号】P2021074783

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2021-02-04

(73)【特許権者】

【識別番号】518426837

【氏名又は名称】アイオロス ロボティクス コーポレーション リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＥＯＬＵＳ ＲＯＢＯＴＩＣＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】特許業務法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】オルブライト タッカー

(72)【発明者】

【氏名】ポドナー グレッグ

【審査官】樋口 幸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５０７１１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／０８

Ｂ２５Ｊ １５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１端部及び第２端部を有する第１リンクと、
第１端部及び少なくとも１つの第２端部を有する第２リンクと、
第１端部及び第２端部を有する少なくとも１つの第３リンクと、
少なくとも１つの第１端部及び第２端部を有する第４リンクと、
前記第１リンクの前記第２端部及び前記第２リンクの前記第１端部の間の第１ジョイントと、
前記第２リンクの前記第２端部及び前記第３リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第２ジョイントと、
前記第３リンクの前記第２端部及び前記第４リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第３ジョイントと、を備え、
前記第１、第２、第３、及び第４リンク並びに前記第１、第２、及び第３ジョイントは、弾性材料からなり、且つ一体形成されており、
前記第１リンクの前記第１端部と前記第４リンクの前記第２端部とは互いに離れて形成されている、ロボット指。

【請求項2】

前記第１リンクの前記第２端部の厚さ及び前記第２リンクの前記第１端部の厚さは、前記第１ジョイントの最小厚さより大きく、
前記第２リンクの前記第２端部の厚さ及び前記第３リンクの前記第１端部の厚さは、前記第２ジョイントの最小厚さより大きく、
前記第３リンクの前記第２端部の厚さ及び前記第４リンクの前記第１端部の厚さは、前記第３ジョイントの最小厚さより大きい、請求項１に記載のロボット指。

【請求項3】

前記第１ジョイントの最小厚さは前記第２ジョイントの最小厚さより大きく、且つ、前記第１ジョイントの最小厚さは前記第３ジョイントの最小厚さより大きい、請求項２に記載のロボット指。

【請求項4】

前記第３リンクは第３端部を有し、前記第３リンクの前記第２端部及び前記第３端部の間の側面は平坦である、請求項１に記載のロボット指。

【請求項5】

前記第１ジョイントの最小厚さは、前記第２ジョイントの最小厚さの２倍から前記第２ジョイントの最小厚さの５倍までであり、又は、前記第３ジョイントの最小厚さの２倍から前記第３ジョイントの最小厚さの５倍までである、請求項２に記載のロボット指。

【請求項6】

前記第２ジョイントの長さは、前記第２ジョイントの最小厚さの３倍から前記第２ジョイントの最小厚さの６倍までであり、
前記第３ジョイントの長さは、前記第３ジョイントの最小厚さの３倍から前記第３ジョイントの最小厚さの６倍までである、請求項２に記載のロボット指。

【請求項7】

前記第２リンクの幅は、前記第２ジョイントに向かってテーパー状になっており、
前記第２ジョイントの幅は、前記第３リンクに向かってテーパー状になっており、
前記第３リンクの幅は、その前記第３端部に向かってテーパー状になっており、
前記第４リンクの幅は、前記第３ジョイントに向かってテーパー状になっており、
前記第３ジョイントの幅は、前記第３リンクに向かってテーパー状になっている、請求項４に記載のロボット指。

【請求項8】

前記第２リンクは２つの前記第２端部を有し、２つの前記第２端部は、分岐状に突出し、且つ、２つの前記第２ジョイントと接続し、２つの前記第２ジョイントは、それぞれ２つの前記第３リンクの２つの前記第１端部と接続し、
前記第４リンクは２つの前記第２端部を有し、２つの前記第２端部は、分岐状に突出し、且つ、２つの前記第３ジョイントと接続し、２つの前記第３ジョイントは、２つの前記第３リンクの２つの前記第２端部と接続する、請求項１に記載のロボット指。

【請求項9】

前記第１リンクの前記第１端部は第１外部エレメントに設置されるように構成され、前記第４リンクの前記第２端部は第２外部エレメントに設置されるように構成されている、請求項１に記載のロボット指。

【請求項10】

前記第１リンクの前記第１端部が前記第１外部エレメントに設置され、前記第４リンクの前記第２端部が前記第２外部エレメントに設置されているとき、前記第１外部エレメントと前記第２外部エレメントとの間の直線は、前記第２ジョイントと前記第３ジョイントとの間の直線に平行ではなく、前記第１外部エレメントと前記第２外部エレメントとの間の距離は、前記第２ジョイントと前記第３ジョイントとの間の距離よりも大きい、請求項９に記載のロボット指。

【請求項11】

第１端部及び第２端部を有する第１リンクと、
第１端部及び少なくとも１つの第２端部を有する第２リンクと、
第１端部及び第２端部を有する少なくとも１つの第３リンクと、
少なくとも１つの第１端部及び第２端部を有する第４リンクと、
前記第１リンクの前記第２端部及び前記第２リンクの前記第１端部の間の第１ジョイントと、
前記第２リンクの前記第２端部及び前記第３リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第２ジョイントと、
前記第３リンクの前記第２端部及び前記第４リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第３ジョイントと、を備え、
前記第１、第２、第３、及び第４リンク並びに前記第１、第２、及び第３ジョイントは、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成され、
前記第１リンクの前記第１端部と前記第４リンクの前記第２端部とは互いに離れて形成されている、ロボット指。

【請求項12】

前記第１リンクの幅はその前記第２端部に向かってテーパー状になっており、前記第２リンクの幅はその前記第１端部と前記第２端部に向かってテーパー状になっており、前記第３リンクの幅はその前記第１端部と前記第２端部に向かってテーパー状になっており、及び前記第４リンクの幅はその前記第１端部に向かってテーパー状になっている、請求項１１に記載のロボット指。

【請求項13】

前記第１ジョイントの最小厚さは、前記第１リンクの前記第２端部の厚さ及び前記第２リンクの前記第１端部の厚さより小さく、
前記第２ジョイントの最小厚さは、前記第２リンクの前記第２端部の厚さ及び前記第３リンクの前記第１端部の厚さより小さく、
前記第３ジョイントの最小厚さは、前記第３リンクの前記第２端部の厚さ及び前記第４リンクの前記第１端部の厚さより小さい、請求項１２に記載のロボット指。

【請求項14】

前記第１ジョイントの最小厚さは前記第２ジョイントの最小厚さより大きく、且つ、前記第１ジョイントの最小厚さは前記第３ジョイントの最小厚さより大きいであるように、前記第１ジョイントの剛性は前記第２ジョイントの剛性又は前記第３ジョイントの剛性より大きい、請求項１３に記載のロボット指。

【請求項15】

前記第３リンクは第３端部を有し、前記第３リンクの前記第２端部及び前記第３端部の間の側面は平坦である、請求項１１に記載のロボット指。

【請求項16】

前記第２ジョイントの長さは、前記第２ジョイントの最小厚さの６倍に等しく、前記第３ジョイントの長さは、前記第３ジョイントの最小厚さの６倍に等しい、請求項１２に記載のロボット指。

【請求項17】

前記第３リンクの前記第３端部及び前記第１リンクの前記第１端部の間の距離と前記第１リンクの幅との比率は、３．５から６までである、請求項１５に記載のロボット指。

【請求項18】

前記第２リンクは２つの前記第２端部を有し、２つの前記第２端部は、分岐状に突出し、且つ、２つの前記第２ジョイントと接続し、２つの前記第２ジョイントは、それぞれ２つの前記第３リンクの２つの前記第１端部と接続し、
前記第４リンクは２つの前記第２端部を有し、２つの前記第２端部は、分岐状に突出し、且つ、２つの前記第３ジョイントと接続し、２つの前記第３ジョイントは、２つの前記第３リンクの２つの前記第２端部と接続する、請求項１１に記載のロボット指。

【請求項19】

前記第１リンクの前記第１端部は第１外部エレメントに設置されるように構成され、前記第４リンクの前記第２端部は第２外部エレメントに設置されるように構成されている、請求項１１に記載のロボット指。

【請求項20】

前記第１リンクの前記第１端部が前記第１外部エレメントに設置され、前記第４リンクの前記第２端部が前記第２外部エレメントに設置されているとき、前記第１外部エレメントと前記第２外部エレメントとの間の直線は、前記第２ジョイントと前記第３ジョイントとの間の直線に平行ではなく、前記第１外部エレメントと前記第２外部エレメントとの間の距離は、前記第２ジョイントと前記第３ジョイントとの間の距離よりも大きい、請求項１９に記載のロボット指。

【請求項21】

第１駆動部、第１遊び状態の基礎ジョイント（ｉｄｌｅ ｇｒｏｕｎｄ ｊｏｉｎｔ）、第２駆動部、及び第２遊び状態の基礎ジョイントを有する本体を提供し、
第１ロボット指を提供し、前記第１ロボット指は、
第１端部及び第２端部を有する第１リンクと、
第１端部及び少なくとも１つの第２端部を有する第２リンクと、
第１端部及び第２端部を有する少なくとも１つの第３リンクと、
少なくとも１つの第１端部及び第２端部を有する第４リンクと、
前記第１リンクの前記第２端部及び前記第２リンクの前記第１端部の間の第１ジョイントと、
前記第２リンクの前記第２端部及び前記第３リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第２ジョイントと、
前記第３リンクの前記第２端部及び前記第４リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第３ジョイントと、を備え、
前記第１、第２、第３、及び第４リンク並びに前記第１、第２、及び第３ジョイントは、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されており、
前記第１ロボット指の前記第１リンクの前記第１端部は、前記第１駆動部と前記第１遊び状態の基礎ジョイントとの一方に設置され、且つ、前記第１ロボット指の前記第４リンクの前記第２端部は、前記第１駆動部と前記第１遊び状態の基礎ジョイントとの他方に設置され、
第２ロボット指を提供し、前記第２ロボット指は、
第１端部及び第２端部を有する第１リンクと、
第１端部及び少なくとも１つの第２端部を有する第２リンクと、
第１端部及び第２端部を有する少なくとも１つの第３リンクと、
少なくとも１つの第１端部及び第２端部を有する第４リンクと、
前記第１リンクの前記第２端部及び前記第２リンクの前記第１端部の間の第１ジョイントと、
前記第２リンクの前記第２端部及び前記第３リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第２ジョイントと、
前記第３リンクの前記第２端部及び前記第４リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第３ジョイントと、を備え、
前記第１、第２、第３、及び第４リンク並びに前記第１、第２、及び第３ジョイントは、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されており、
前記第２ロボット指の前記第４リンクの前記第２端部は、前記第２駆動部と前記第２遊び状態の基礎ジョイントとの一方に設置され、且つ、前記第２ロボット指の前記第１リンクの前記第１端部は、前記第２駆動部と前記第２遊び状態の基礎ジョイントとの他方に設置され、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とを駆動することにより、前記第１ロボット指と前記第２ロボット指とを作動させ、物体の挟持把持又はなじみ把持を実行する、ロボットグリッパを操作する方法。

【請求項22】

前記第１ロボット指の前記第３リンクは第３端部を有し、且つ、前記第２ロボット指の前記第３リンクは第３端部を有し、前記第１ロボット指の前記第３リンクの第２端部及び第３端部の間の側面と前記第２ロボット指の前記第３リンクの第２端部及び第３端部の間の側面とは、平坦で且つ相互に平行である、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記第２ロボット指の前記第２リンクは２つの前記第２端部を有し、２つの前記第２端部は、分岐状に突出し、且つ、２つの前記第２ジョイントと接続し、２つの前記第２ジョイントは、それぞれ前記第２ロボット指の２つの前記第３リンクの２つの前記第１端部と接続し、
前記第２ロボット指の前記第４リンクは２つの前記第２端部を有し、２つの前記第２端部は、分岐状に突出し、且つ、２つの前記第３ジョイントと接続し、２つの前記第３ジョイントと接続し、２つの前記第３ジョイントは、前記第２ロボット指の２つの前記第３リンクの２つの前記第２端部と接続する、請求項２１に記載の方法。

【請求項24】

前記第１駆動部及び前記第１遊び状態の基礎ジョイントの間の距離は、前記第１ロボット指の前記第２ジョイント及び前記第３ジョイントの間の距離より大きく、前記第２駆動部及び前記第２遊び状態の基礎ジョイントの間の距離は、前記第２ロボット指の前記第２ジョイント及び前記第３ジョイントの間の距離より大きい、請求項２１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、挟持把持（ｐｉｎｃｈ ｇｒａｓｐ）モード及びなじみ把持（ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ ｇｒａｓｐ）モードを実行するように構成される完全に柔軟な（ｆｕｌｌｙ-ｆｌｅｘｕｒａｌ）ロボットグリッパに関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットグリッパは、様々な用途に向けて開発されている。多くのグリッパは、１つの用途だけに向けて設計されている。つまり、特定な種類の物体のみを確実に把持できる。

【0003】

例えば、様々な作動モードの１つ、いわゆる「挟持把持」モードにおいては、グリッパの指の１つの接触面は、グリッパの他の指の他の接触面と実質的に平行になるように構成されることができる。この挟持モードにおいては、各指の平行な面が操作され又は移動されるべき物体に接触する。この挟持モードで動作するグリッパは、比較的に小さい又は軽い物体、及び矩形状の物体を拾い上げることは特に得意である。

【0004】

作動モードの他の例は、なじみモードである。このモードにおいては、少なくとも１つの指は、物体の輪郭になじむように変形することができる。このなじみモードで動作するグリッパは、円筒形の輪郭、球形の輪郭、不規則な輪郭、又は他の特殊な輪郭を有する物体を拾い上げることは特に得意である。

【0005】

グリッパが挟持及びなじみ把持モードの両方を実行するように、ばね、トリガー、又はリンケージを含む劣駆動機械システムをグリッパに統合することができる。例えば、劣駆動をグリッパの指に導入することにより、指のアクチュエータは自由度より比較的に少ないため、劣駆動の特定な設計に応じて、指の付加物（ａｐｐｅｎｄａｇｅｓ）が平らな表面をしっかり把持したり、または物体の表面を自然になじんで把持したりすることは可能になる。

【0006】

２０１５年にＲｏｂｏｔｉｑ社に権利付与された米国特許第８，９７３，９５８号は、挟持把持及び包み囲み把持（ｅｎｃｏｍｐａｓｓｉｎｇ ｇｒａｓｐ）の両方を実行できるリンケージ駆動のロボットグリッパ指の設計と設計方法を説明した。米国特許第８，９７３，９５８号の発明は、様々なカナダの大学の研究者によって執筆され、２００４年から２０１１年までの間に作成された幾つかの論文の学術的教示に基づいた。学術文献「Ｔｈｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｐｒｅｓｈａｐｉｎｇ ｏｆ ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ｓｅｌｆ－ａｄａｐｔｉｖｅ ｌｉｎｋａｇｅ－ｄｒｉｖｅｎ ｒｏｂｏｔｉｃ ｆｉｎｇｅｒ」（Ｂｉｒｇｌｅｎ，２０１１）を言い換えると、各リンクの長さを慎重に選択することにより、「安定した挟持領域(ｓｔａｂｌｅ ｐｉｎｃｈ ｒｅｇｉｏｎ)」を定義できる。この安定した把持領域とプリシェイピングばねとの組み合わせにより、指は、ばねが係合していない時は挟持モードで把持し、係合している時はなじみモードで把持することは可能にする。しかし、米国特許第８，９７３，９５８号によって提案された機械システムにはそれ自身の限界がある。それは、従来の劣駆動指設計の欠点の典型的な例として、大量生産の難しさ、部品点数並びに組立てコスト、及び堅牢性を含むが、これらに限定されない。しかし、最も注目すべきなのは、グリッパのコンプライアンス性が２次元（２Ｄ）に制限されていることである。機械システムは、１自由度の回転ジョイントである「ピンジョイント」を使用し、すべてが同じ平面に位置するように構成されているため、結果として、コンプライアンス性はその平面内のみに存在し、面外曲げ又は変形はできない。

【0007】

グリッパの全体のコンプライアンス性を改善するため、「ｉ－ＨＹハンド」のようなハンドが開発された。このハンドはｉＲｏｂｏｔ社、イェール大学、及びハーバード大学の間の２０１２年の共同プロジェクトである。ｉ－ＨＹハンドは、数年前にイェール大学のＡａｒｏｎ Ｄｏｌｌａｒ教授によって導入された、ロボットグリッパの従来のピンジョイントの代わりに「柔軟ジョイント(ｆｌｅｘｕｒａｌ ｊｏｉｎｔ)」を使用するというコアコンセプトを改善した。柔軟ジョイントは、従来のピンジョイントと異なって、６自由度のジョイントであるため、非線形形式であるが、３軸に沿って回転及び３軸に沿って変形できる。この３次元コンプライアンス性により、指は、基本的な２Ｄコンプライアンス性を有するグリッパよりも幅広い物体になじむことが可能になる。しかし、米国特許第８，９７３，９５８号と同様に、既存の「柔軟」グリッパ指にはそれ自身の欠点がある。それは、一般的にはケーブル駆動であり、組立て時間が長くなる。また、通常はインモールド成形されており、製造コストが高くなる。そして、最も重要なのは、「安定した挟持領域」がないため、なじみ把持モードのみを実現し、本当の挟持把持モードを実行できない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示は、挟持把持モード及びなじみ把持モードの両方を実行できるロボット指に関し、特に、３次元の物体になじむことができるロボット指に関する。一枚のゴム、プラスチック、又は他の柔軟性の高い材料から作ってもよいため、既存のリンケージ駆動及び柔軟ベース（ｆｌｅｘｕｒｅ－ｂａｓｅｄ）の劣駆動のグリッパ指より多くの利点がある。

【0009】

ロボット指は単一部品として製造してもよいため、製造及び組立ての両方の時間コストは劇的に削減される。射出成形及び熱圧成形のような製造技術により、部品が比較的に低いコストで大量生産されることは可能になる。

【0010】

ロボット指は１つのエラストマー材料からなってもよいため、本質的に堅牢であり、衝突、振動、及び衝撃に物理的に抵抗力がある。さらに、海洋ロボット環境への要求が高まるため、ロボット指は本質的に防水性がある。なお、ロボットグリッパの掃除はより簡単になる。

【0011】

最も重要なのは、ロボット指は、柔軟指の全ての利点を保持しながら、挟持把持及びなじみ把持の両方の機能を実現することである。指の幾何形状は６軸の力とトルクを考慮して設計されているため、その各ジョイントは、非線形形式であるが、３次元で回転及び３次元で移動できる。同様に、その各リンクは、特定の設計パラメータに応じて、３Ｄ空間において剛性リンク（ｒｉｇｉｄ ｌｉｎｋ）と見なすことができる。これにより、既存のリンケージ駆動の劣駆動グリッパ設計と同様に、指は挟持把持モード及びなじみ把持モードの両方を実現できる。さらに、既存の柔軟ジョイント（ｆｌｅｘｕｒｅ－ｊｏｉｎｔｅｄ）の劣駆動グリッパ設計と同様に、指は３次元におけるコンプライアンス性を有することを実現できる。

【0012】

「ジョイント」領域、「リンク」領域、及びロボットグリッパと指との残りの詳細は、以下のように定義されている。

【0013】

本開示の一の例示的な実施形態によれば、ロボット指は、第１端部及び第２端部を有する第１リンクと、第１端部及び少なくとも１つの第２端部を有する第２リンクと、第１端部及び第２端部を有する少なくとも１つの第３リンクと、少なくとも１つの第１端部及び第２端部を有する第４リンクと、前記第１リンクの前記第２端部及び前記第２リンクの前記第１端部の間の第１ジョイントと、前記第２リンクの前記第２端部及び前記第３リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第２ジョイントと、前記第３リンクの前記第２端部及び前記第４リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第３ジョイントと、を含む。前記第１、第２、第３、及び第４リンク並びに前記第１、第２、及び第３ジョイントは、弾性材料を含み、且つ一体形成されている。上記のように、製造可能性、コスト、及び防水性の利点のため、指は単一部品として製造される。

【0014】

本開示の他の例示的な実施形態によれば、ロボット指は、第１端部及び第２端部を有する第１リンクと、第１端部及び少なくとも１つの第２端部を有する第２リンクと、第１端部及び第２端部を有する少なくとも１つの第３リンクと、少なくとも１つの第１端部及び第２端部を有する第４リンクと、前記第１リンクの前記第２端部及び前記第２リンクの前記第１端部の間の第１ジョイントと、前記第２リンクの前記第２端部及び前記第３リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第２ジョイントと、前記第３リンクの前記第２端部及び前記第４リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第３ジョイントと、を含む。前記第１、第２、第３、及び第４リンク並びに前記第１、第２、及び第３ジョイントは、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されている。上記のように、３次元コンプライアンス性により、グリッパがより幅広い異形の物体を把持すること及び堅牢性を改善することは可能になる。

【0015】

本開示の他の例示的な実施形態によれば、ロボットグリッパを操作する方法は、第１駆動部、第１アイドルグラウンドジョイント、第２駆動部、及び第２アイドルグラウンドジョイントを有する本体を提供し、第１ロボット指を提供し、前記第１ロボット指は、第１端部及び第２端部を有する第１リンクと、第１端部及び少なくとも１つの第２端部を有する第２リンクと、第１端部及び第２端部を有する少なくとも１つの第３リンクと、少なくとも１つの第１端部及び第２端部を有する第４リンクと、前記第１リンクの前記第２端部及び前記第２リンクの前記第１端部の間の第１ジョイントと、前記第２リンクの前記第２端部及び前記第３リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第２ジョイントと、前記第３リンクの前記第２端部及び前記第４リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第３ジョイントと、を含み、前記第１、第２、第３、及び第４リンク並びに前記第１、第２、及び第３ジョイントは、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されており、前記第１ロボット指の前記第１リンクの前記第１端部は、前記第１駆動部と前記第１アイドルグラウンドジョイントとの一方に設置され、且つ、前記第１ロボット指の前記第４リンクの前記第２端部は、前記第１駆動部と前記第１アイドルグラウンドジョイントとの他方に設置され、第２ロボット指を提供し、前記第２ロボット指は、第１端部及び第２端部を有する第１リンクと、第１端部及び少なくとも１つの第２端部を有する第２リンクと、第１端部及び第２端部を有する少なくとも１つの第３リンクと、少なくとも１つの第１端部及び第２端部を有する第４リンクと、前記第１リンクの前記第２端部及び前記第２リンクの前記第１端部の間の第１ジョイントと、前記第２リンクの前記第２端部及び前記第３リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第２ジョイントと、前記第３リンクの前記第２端部及び前記第４リンクの前記第１端部の間の少なくとも１つの第３ジョイントと、を含み、前記第１、第２、第３、及び第４リンク並びに前記第１、第２、及び第３ジョイントは、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されており、前記第２ロボット指の前記第４リンクの前記第２端部は、前記第２駆動部と前記第２アイドルグラウンドジョイントとの一方に設置され、且つ、前記第２ロボット指の前記第１リンクの前記第１端部は、前記第２駆動部と前記第２アイドルグラウンドジョイントとの他方に設置され、前記第１駆動部と前記第２駆動部とを駆動することにより、前記第１ロボット指と前記第２ロボット指とを作動させ、物体の挟持把持又はなじみ把持を実行する。

【0016】

本開示をさらに理解するため、以下の実施形態は、本開示を容易に理解するための図面とともに提供されている。しかし、添付の図面は、本開示の範囲を限定することを意図するものではなく、単に参考及び例示のために提供されている。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本開示の態様は、添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読むと容易に理解できる。留意すべきなのは、様々な特徴は縮尺に合わせて描かれていない場合がある。実際、説明を明確にするため、様々な特徴の寸法を任意に拡大又は縮小されることがある。

【0018】

【図1】本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの斜視図である。

【図2A】本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指の斜視図である。

【図2B】本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指の上面図である。

【図2C】本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指の右側面図である。

【図2D】本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指の左側面図である。

【図3A】本開示の他の実施形態に係るロボット指の斜視図である。

【図3B】本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指の上面図である。

【図3C】本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指の左側面図である。

【図3D】本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指の右側面図である。

【図4A】本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの上面模式図である。

【図4B】ロボット指が開く状態の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの上面模式図である。

【図4C】ロボット指がほぼ閉じる状態の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの上面模式図である。

【図5A】本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの上面模式図である。

【図5B】ロボット指が開く状態の本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの上面模式図である。

【図5C】ロボット指がほぼ閉じる状態の本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの上面模式図である。

【図6A-B】ロボットグリッパが正方形の物体を挟持する際の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパを示す。

【図7A-C】ロボットグリッパが異形の物体を把持する際の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパを示す。

【図8A】参考のために座標系を追加した、ロボットグリッパが重い物体を持ち上げる際の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパを示す。

【図8B】参考のために座標系を追加した、ロボットグリッパが重い物体を持ち上げる際の本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパを示す。

【図9A】参考のために座標系を追加した、ロボットグリッパがマグを把持する際の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパを示す。

【図9B-C】ロボットグリッパがマグを把持する際の本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの上面模式図である

【図10A】ロボットグリッパがロッドを把持する際の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパを示す。

【図10B】ロボットグリッパがロッドを把持する際の本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパの上面模式図である。

【図11】本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボット指の斜視図である。

【図12】本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボット指の斜視図である。

【図13】本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボット指の斜視図である。

【図14】本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボット指の上面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

前述の図面及び以下の詳細な説明は、本開示の範囲をさらに説明するための例示である。本開示に関する他の目的及び利点は、後続の説明及び添付の図面に示される。

【0020】

以下の開示は、発明対象の異なる特徴を実施するため、多くの異なる実施形態又は実施例として提供された。構成要素及び構成の具体例は以下に説明する。当然、これらは単なる例であり、限定することを意図するものではない。本開示において、明細書における第１特徴は第２特徴の上にある（ｏｖｅｒ又はｏｎ）という構成に関する言及は、第１特徴及び第２特徴が直接接触して形成される実施形態を含み、又は、追加の特徴が第１特徴及び第２特徴の間に形成することにより、第１特徴及び第２特徴が間接接触して形成される実施形態を含む。さらに、本開示は、様々な実施例において参照数字及び／又は符号は重複することがある。この重複は、単純性及び明瞭性の目的のためであり、論じられた様々な実施形態及び／又は構成の間の関係を規定しない。

【0021】

図１は、本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパ１００の斜視図である。ロボットグリッパ１００は、ロボット指１、ロボット指２、及び本体３を含んでもよい。ロボット指１及びロボット指２は、本体３に設置される。

【0022】

図２Ａは、本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指1の斜視図である。ロボット指１は、４つのリンク１１、１２、１３及び１４、並びに３つのジョイント１５、１７及び１９を含んでもよい。リンク１１は、相対する２つの端部１１１及び１１２を有してもよい。リンク１２は、相対する２つの端部１２１及び１２２を有してもよい。リンク１３は、３つの端部１３１、１３２、及び１３３を有してもよい。リンク１４は、相対する２つの端部１４１及び１４２を有してもよい。ジョイント１５はリンク１１の端部１１２及びリンク１２の端部１２１と接続してもよく、ジョイント１７はリンク１２の端部１２２及びリンク１３の端部１３１と接続してもよく、ジョイント１９はリンク１３の端部１３２及びリンク１４の端部１４１と接続してもよい。リンク１１、１２、１３及び１４、並びにジョイント１５、１７及び１９は、弾性材料を含んでもよく、且つ一体形成されており、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されている。

【0023】

留意すべきなのは、下記のＸ、Ｙ、及びＺ軸は、３次元デカルト座標系を使用する。Ｚ軸の正方向は、リンク１１の端部１１１からリンク１３の端部１３３までの一般的な方向に延びており、一次リンケージ面において実質的に垂直であると解釈することができる。Ｘ軸の正方向は、リンク１４の端部１４２からリンク１１の端部１１２までの一般的な方向に延びており、一次リンケージ面において実質的に水平であると解釈することができる。残りのＹ軸は、右手の法則を使用して定義する。
[例示的な曲げモードと設計パラメータ]

【0024】

上記のグリッパ指の少なくとも３つの例示的な変形モードを以下に説明する。

【0025】

第１モードは、一次リンケージ面であるＸ－Ｚ面における指の曲げであってもよい。一次リンケージ面における曲げにより、物体の挟持把持及びなじみ把持が可能になる。指が挟持把持及びなじみ把持の両方をできるようにするには、第１ジョイントのばね強度は、第２ジョイント及び第３ジョイントのばね強度よりかなり大きくする必要がある。しかし、第２ジョイント及び第３ジョイントは、実際的にはあまり細すぎないようにする必要がある。さもないと、グリッパが堅牢でなくなってしまい、又は指先を通して大量の把持力を伝達できなくなってしまう。これらは、一次リンケージ面における設計上の考慮事項のほんの一部である。

【0026】

第２モードは、いわゆる「指先ロール（ｆｉｎｇｅｒｔｉｐ ｒｏｌｌ）」、又はＺ軸を中心に指を捻ることであってもよい。指先ロールは、指先の表面を、単純な２Ｄ輪郭ではなく、３Ｄ表面を有する物体になじむことを可能にする。指先のロールを増加するため、第２ジョイント及び第３ジョイントの長さは、第２ジョイント及び第３ジョイントの厚さよりはるかに大きくしてもよい。しかし、これによる代償が伴い、面外撓み（ｏｕｔ ｏｆ ｐｌａｎｅ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が増加する。要するに、１つの撓みモードを向上するために１つのパラメータを変更すると、他の撓みモードに影響が出てくる。

【0027】

第３モードは、Ｙ軸に沿って撓み、又は、ほぼ同等に、Ｘ軸を中心に曲げる「面外曲げ（ｏｕｔ-ｏｆ-ｐｌａｎｅ ｂｅｎｄｉｎｇ）」であってもよい。この設計空間においては、バランスを取る必要がある。面外曲げが多すぎると、グリッパはひっくり返し、ぐったりしすぎるため、重い物体を持ち上げることはできなくなる。面外曲げが少なすぎると、既存のリンケージ駆動の劣駆動グリッパと同様に、面外の衝撃又は衝突に対して堅牢ではなくなり、破損しやすくなる。

【0028】

臨界モードごとに適切な変形量を実現するには、指の設計パラメータを慎重に検討する必要がある。各モードは全て相互に関連しており、１つの物理パラメータを変更すると、全てモードに異なる影響が出てくる。以下の説明は、我々のユースケースにおいて理論及び経験によって見出された最適なパラメータである。

【0029】

図２Ｂは、本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指１の上面図である。図２Ｂを参照し、リンク１１の端部１１２の厚さ及びリンク１２の端部１２１の厚さは、ジョイント１５の最小厚さより大きくてもよい。リンク１２の端部１２２の厚さ及びリンク１３の端部１３１の厚さは、ジョイント１７の最小厚さより大きくてもよい。リンク１３の端部１３２の厚さ及びリンク１４の端部１４１の厚さは、ジョイント１９の最小厚さより大きくてもよい。すなわち、リンク１１、１２、１３、又は１４の厚さは、それと接続するジョイント１５、１７、又は１９の厚さより大きくてもよい。一の実施形態おいて、ジョイント１７又はジョイント１９の最小厚さは、約２．５ｍｍであってもよい。特に、リンク１２の最大厚さはジョイント１７の最小厚さの約９倍又はそれ以上であってもよく、リンク１４の最大厚さはジョイント１９の最小厚さの約９倍又はそれ以上であってもよい。一の実施形態において、リンク１２の最大厚さ及びリンク１４の最大厚さは、２２．５ｍｍ又はそれ以上であってもよい。さらに、ジョイント１５、１７、１９の厚さは、リンク１１、１２、１３、１４の厚さより実質的に小さくてもよいため、ジョイント１５、１７、１９は、リンク１１、１２、１３、１４より柔軟で変形可能である。ジョイント１５、１７、１９は、２つのリンクと接続するジョイントとして機能する。図２Ｂを参照し、ジョイント１５はリンク１１及び１２と接続するジョイントとして機能し、ジョイント１７はリンク１２及び１３と接続するジョイントとして機能し、ジョイント１９はリンク１３及び１４と接続するジョイントとして機能する。

【0030】

ジョイント１５、１７、及び１９は、面外軸を中心に回転する際には低いばね定数を有し、面内軸を中心に回転する際には高いばね定数を有するジョイントと考えられてもよい。さらに、リンク１１、１２、１３、及び１４は、より剛性が高いであるが（完全剛性ではない）、結合ばね定数より一般的に高い様々なばね定数を有するため、３軸で回転する／曲げることができる。これは、把持される物体になじむ複数のモードを可能にする新しい態様のグリッパ指である。

【0031】

ジョイント１５、１７、及び１９は、弾性材料を含んでもよいため、ジョイント１５、１７、及び１９のばね剛性は、ジョイント１５、１７、及び１９の厚さを選択することによって設計できる。図２Ｂに示すように、ジョイント１５の最小厚さは、ジョイント１７の最小厚さより大きく、且つ、ジョイント１９の最小厚さより大きくてもよい。すなわち、ジョイント１５のばね剛性は、ジョイント１７のばね剛性及びジョイント１９のばね剛性より大きくてもよい。さらに、ジョイント１５の最小厚さは、ジョイント１７の最小厚さの２倍からジョイント１７の最小厚さの５倍までであってもよく、又は、ジョイント１９の最小厚さの２倍からョイント１９の最小厚さの５倍までであってもよい。一の実施形態において、ジョイント１５の最小厚さを５ｍｍから１２．５ｍｍまでであってもよい。
また、リンク１１の幅はその端部１１２に向かってテーパー状になっており、リンク１２の幅はその端部１２１及び１２２に向かってテーパー状になっており、リンク１３の幅はその端部１３１及び１３２に向かってテーパー状になっており、および、リンク１４の幅はその端部１４１に向かってテーパー状になっている。

【0032】

図２Ａ及び図２Ｂを参照し、リンク１３は端部１３２及び１３３の間に側面１３５を有してもよく、側面１３５は実質的に平坦であってもよい。

【0033】

図２Ｃ及び図２Ｄは、それぞれ本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指１の右側面図及び左側面図である。図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、指１は実質的にテーパ―状にしてもよい。図２Ｃを参照し、リンク１４の幅はジョイント１９に向かって実質的にテーパ―状にしてもよく、ジョイント１９の幅はリンク１３に向かって実質的にテーパ―状にしてもよく、リンク１３の幅はその端部１３３に向かって実質的にテーパ―状にしてもよい。さらに、図２Ｄを参照し、リンク１２の幅はジョイント１７に向かって実質的にテーパ―状になっており、ジョイント１７の幅はリンク１３に向かって実質的にテーパ―状になっている。ロボット指１の幅は、ジョイント１７の最小厚さの８倍からジョイント１７の最小厚さの１２倍までであってもよく、又は、ジョイント１９の最小厚さの８倍からジョイント１９の最小厚さの１２倍までであってもよい。一の実施形態において、ロボット指１の幅は、２０ｍｍから３０ｍｍまでであってもよい。

【0034】

指１の全長、例えば、図２Ｄに示すように、リンク１１の右側からリンク１３の左側までの距離は、ジョイント１７の最小厚さの３０倍からジョイント１７の最小厚さの５０倍までであってもよく、又は、ジョイント１９の最小厚さの３０倍からジョイント１９の最小厚さの５０倍までであってもよい。一の実施形態において、ロボット指１の全長は、７５ｍｍから１２５ｍｍまでであってもよい。

【0035】

さらに、ジョイント１７の長さは、ジョイント１７の最小厚さの３倍からジョイント１７の最小厚さの６倍までであってもよく、ジョイント１９の長さは、ジョイント１９の最小厚さの３倍からジョイント１９の最小厚さの６倍までであってもよい。一の実施形態において、ジョイント１７の長さ及びジョイント１９の長さは、７．５ｍｍから１５ｍｍまでであってもよい。

【0036】

図３Ａは、本開示の他の実施形態に係るロボット指２の斜視図である。ロボット指２は、５つのリンク２１、２２、２３及び２４、並びに５つのジョイント２５、２７及び２９を含んでもよい。リンク２１は、相対する２つの端部２１１及び２１２を有してもよい。リンク２２は、1つの端部２２１及び２つの端部２２２を有してもよく、２つの端部２２２は端部２２１と相対し、且つ、分岐状に突出している。２つのリンク２３は、それぞれ３つの端部２３１、２３２、及び２３３を有してもよい。リンク２４は、1つの端部２４２及び２つの端部２４１を有し、２つの端部２４１は端部２４２と相対し、且つ、分岐状に突出している。ジョイント２５は、リンク２１の端部２１２及びリンク２２の端部２２１と接続してもよい。２つのジョイント２７は、それぞれリンク２２の端部２２２及びリンク２３の端部２３１と接続してもよい。２つのジョイント２９は、それぞれリンク２３の端部２３２及びリンク２４の端部２４１と接続してもよい。リンク２１、２２、２３及び２４、並びにジョイント２５、２７及び２９は、弾性材料を含んでもよく、且つ一体形成されており、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されている。

【0037】

図３Ｂは、本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指２の上面図である。図３Ｂを参照し、リンク２１の端部２１２の厚さ及びリンク２２の端部２２１の厚さは、ジョイント２５の最小厚さより大きくてもよい。リンク２２の端部２２２の厚さ及びリンク２３の端部２３１の厚さは、ジョイント２７の最小厚さより大きくてもよい。リンク２３の端部２３２の厚さ及びリンク２４の端部２４１の厚さは、ジョイント２９の最小厚さより大きい。すなわち、リンク２１、２２、２３、又は２４の厚さは、それと接続するジョイント２５、２７、又は２９の厚さより大きくてもよい。一の実施形態おいて、ジョイント２７又はジョイント２９の最小厚さは、約２．５ｍｍであってもよい。特に、リンク２２の最大厚さはジョイント２７の最小厚さの約９倍又はそれ以上であってもよく、リンク２４の最大厚さはジョイント２９の最小厚さの約９倍又はそれ以上であってもよい。一の実施形態において、リンク２２の最大厚さ及びリンク２４の最大厚さは、２２．５ｍｍ又はそれ以上であってもよい。さらに、ジョイント２５、２７、２９の厚さは、リンク２１、２２、２３、２４の厚さより実質的に小さくてもよいため、ジョイント２５、２７、２９は、リンク２１、２２、２３、及び２４より柔軟で変形可能である。図３Ｂを参照し、ジョイント２５はリンク２１及び２２と接続するジョイントとして機能し、ジョイント２７はリンク２２及び２３と接続するジョイントとして機能し、ジョイント２９はリンク２３及び２４と接続するジョイントとして機能する。

【0038】

ジョイント２５、２７、及び２９は、面外軸を中心に回転する際には低いばね定数を有し、面内軸を中心に回転する際には高いばね定数を有するジョイントと考えられてもよい。さらに、リンク２１、２２、２３、及び２４は、より剛性が高いであるが（完全剛性ではない）、結合ばね定数より一般的に高い様々なばね定数を有するため、３軸で回転する／曲げることができる。これは、把持される物体になじむ複数のモードを可能にする新しい態様のグリッパ指である。

【0039】

ジョイント２５、２７、及び２９は、弾性材料を含んでもよいため、ジョイント２５、２７、及び２９のばね剛性は、ジョイント２５、２７、及び２９の厚さを選択することによって設計できる。図３Ｂに示すように、ジョイント２５の最小厚さは、ジョイント２７の最小厚さより大きく、且つ、ジョイント２９の最小厚さより大きくてもよい。すなわち、ジョイント２５のばね剛性は、ジョイント２７のばね剛性及びジョイント２９のばね剛性より大きくてもよい。さらに、ジョイント２５の最小厚さは、ジョイント２７の最小厚さの２倍からジョイント２７の最小厚さの５倍までであってもよく、又は、ジョイント２９の最小厚さの２倍からョイント２９の最小厚さの５倍までであってもよい。一の実施形態において、ジョイント２５の最小厚さを５ｍｍから１２．５ｍｍまでであってもよい。
また、リンク２１の幅はその端部２１２に向かってテーパー状になっており、リンク２２の幅はその端部２２１及び２２２に向かってテーパー状になっており、リンク２３の幅はその端部２３１及び２３２に向かってテーパー状になっており、および、リンク２４の幅はその端部２４１に向かってテーパー状になっている。

【0040】

図３Ａ及び図３Ｂを参照し、各リンク２３は、端部２３２及び２３３の間に側面２３５を有してもよく、側面２３５は実質的に平坦である。側面２３５及びそのリンク２３、並びにリンク２３と接続するジョイント２９及び２７は、リンク２２及び２４とは独立して変形できる。すなわち、リンク２３の側面２３５は、把持されるべく物体の不規則な表面に適応できる。

【0041】

さらに、幾つかの実施形態において、側面２３５は、同じ形状にしなくてもよく、同じ表面材料も有しなくてもよい。なお、側面２３５は、異なる幾何形状、幅、長さ、剛性、を有してもよいため、より幅広い把持モードを対応できる。また、リンク及びジョイントの個数は異なってもよい。

【0042】

図３Ｃ及び図３Ｄは、本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指２の左側面図及び右側面図である。図３Ｃに示すように、リンク２４は、２つの端部２４１を有してもよく、２つの端部２４１は分岐状に突出しており、且つ、それぞれジョイント２９と接続する。さらに、各ジョイント２９は、リンク２３の端部２３２と接続してもよい。図３Ｄに示すように、リンク２２は、２つの端部２２２を有してもよく、２つの端部２２２は分岐状に突出しており、且つ、それぞれジョイント２７と接続する。さらに、各ジョイント２７は、リンク２３の端部２３１と接続してもよい。図３Ｃ及び図３Ｄを参照し、両ジョイント２９の間の距離、両ジョイント２７の間の距離、及び両リンク２３の間の距離は、リンク２２、２４からリンク２３の先端まで狭くなっている。

【0043】

指２の全長、例えば、図３Ｄに示すように、リンク２１の右側からリンク２３の左側までの距離は、ジョイント２７の最小厚さの３０倍からジョイント２７の最小厚さの５０倍までであってもよく、又は、ジョイント２９の最小厚さの３０倍からジョイント２９の最小厚さの５０倍までであってもよい。一の実施形態において、ロボット指２の全長は、７５ｍｍから１２５ｍｍまでであってもよい。

【0044】

さらに、ジョイント２７の長さは、ジョイント２７の最小厚さの３倍からジョイント２７の最小厚さの６倍までであってもよく、ジョイント２９の長さは、ジョイント２９の最小厚さの３倍からジョイント２９の最小厚さの６倍までであってもよい。一の実施形態において、ジョイント２７の長さ及びジョイント２９の長さは、７．５ｍｍから１５ｍｍまでであってもよい。

【0045】

分析的に研究するため、対象の指は簡略化され、５節ピン―リンク機構に近似される。指の3つのジョイント領域は、関連するばね剛性を持つピンに近似される。指の4つのリンク領域は、グラウンドリンクのような、剛性リンクに近似される。

【0046】

Ｂｉｒｇｌｅｎ及びＧｏｓｓｅｌｉｎは、論文「Ｋｉｎｅｔｏｓｔａｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄ Ｆｉｎｇｅｒｓ」（２００４）において、人間の指に似ている５節リンケージ駆動の指の安定性について設計及び分析する方法を提案した。この論文は、「平衡点（ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｐｏｉｎｔ）」として定義されているものの両側に線形接触が行われた場合、挟持把持は安定していると結論付けている。「平衡点」については、ここで詳しく説明しない。

【0047】

しかし、この分析方法は、第２及び第３ジョイントのばね剛性がゼロの場合のみに成立する。本開示の場合、第２及び第３ジョイントのばね定数は、第１ジョイントの剛性よりはるかに小さいであるが、無視はできない。従って、第３リンクの把持領域がＹ－Ｚ面と実質的に平行であることを維持するため、指の運動を修正しなければならない。

【0048】

前述の修正は、例えば、所望の運動のリンケージを本来のリンケージに「重ね合う（ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｉｎｇ）」ことによって行うことができるが、これに限定されない。修正を行わない場合、第３リンクはワールドフレームに対して回転しすぎてしまい、つまり、他の指に対して回転が不足になってしまう。下記の修正により、第３リンクは、その面を反対側のグリッパ指と平行に保つように、適切な回転量を行う。

【0049】

第１ジョイントのばね強度は、第２及び第３ジョイントのばね強度よりはるかに大きいため、物体に接触していない時は、リンケージを４節リンケージに近似できる。平行リンケージを設計する代わりに、リンケージは、ドライバー（ｄｒｉｖｅｒ）（本開示の指の場合は第１リンク）が反時計回りに回転するたびにカプラー（ｃｏｕｐｌｅｒ）（本開示の指の場合は第３リンク）が時計回りに回転するように設計される。

【0050】

実際には、この修正を実施することは、リンク１１の端部１１１からリンク１４の端部１４２までの距離が、ジョイント１７からジョイント１９までの距離より大きいことを確保することと同様に簡単である。

【0051】

図４Ａは、本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパ１００の上面模式図である。図４Ａに示すように、ロボットグリッパ１００は、本体３と、本体３に設置される２つのロボット指１及び２とを有してもよい。本体は、２つの駆動部及び２つの遊び状態の基礎ジョイント（ｉｄｌｅ ｇｒｏｕｎｄ ｊｏｉｎｔ；以下、アイドルグラウンドジョイントと呼ぶこともある。）を有してもよく、エレメント３１及び３２の一方は駆動部であり、他方はアイドルグラウンドジョイントであり、エレメント３３及び３４の一方は駆動部であり、他方はアイドルグラウンドジョイントである。ロボット指１のリンク１１の端部１１１は、エレメント３１（図示せず）に設置され、ロボット指１のリンク１４の端部１４２は、エレメント３２に設置され、それにより、ロボット指１は本体３に設置される。これは、ロボット指１は単一の駆動部によって駆動されることを意味する。駆動部が端部１１１を駆動してエレメント３１を中心に回転させ、又は、端部１４２を駆動してエレメント３２を中心に回転させると、ロボット指１は本体３に対して移動する。また、ロボット指２のリンク２４の端部２４２は、エレメント３３に設置され、ロボット指２のリンク２１の端部２１１は、エレメント３４に設置され、それにより、ロボット指２は本体３に設置される。これは、ロボット指２は単一の駆動部によって駆動されることを意味する。駆動部が端部２４２を駆動してエレメント３３を中心に回転させ、又は、端部２１１を駆動してエレメント３４を中心に回転させると、ロボット指２は本体３に対して移動する。さらに、図４Ａを参照し、エレメント３１の位置はエレメント３２の位置より低く、且つ、エレメント３４の位置はエレメント３３の位置より低いため、エレメント３１及び３２の間の線とジョイント１７及び１９の間の線は相互に平行ではなく、エレメント３３及び３４の間の線とジョイント２７及び２９の間の線は相互に平行ではない。さらに、エレメント３１及び３２の間の距離は、ロボット指１のジョイント１７及び１９の間の距離より大きく、エレメント３３及び３４の間の距離は、ロボット指２のジョイント２７及び２９の間の距離より大きい。さらに、ロボット指１の面１３５と、ロボット指１のジョイント１７及び１９の間の線とのなす角度は、９０度を超える。さらに、ロボット指１の表面１３５とロボット指２の表面２３５は、相互に実質的に平行である。

【0052】

図４Ｂは、ロボット指１及び２が開く状態の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパ１００の上面模式図である。図４Ｂに示すように、ロボット指１及び２は、互いに離れるように作動される。ロボット指１は、エレメント３１及び３２の一方によって駆動される。ロボット指１は、弾性材料を含み、且つ一体形成されており、柔軟で変形可能なジョイント１５、１７、及び１９を有するため、ロボット指１は、駆動部がロボット指１を駆動する際に５節リンケージ機構として機能する。図４Ｂを参照し、ロボット指１が駆動部によって外側に移動すると、ジョイント１５、１７、及び１９は変形し、リンク１１、１２、及び１３は、ジョイント１５、１７、及び１９を中心に回転する。同様に、ロボット指２は、エレメント３３及び３４の一方によって駆動される。ロボット指２は、弾性材料を含み、且つ一体形成されており、柔軟で変形可能なジョイント２５、２７、及び２９を有するため、ロボット指２は、駆動部がロボット指２を駆動する際に５節リンケージ機構として機能する。図４Ｂを参照し、ロボット指２が駆動部によって外側に移動すると、ジョイント２５、２７、及び２９が変形し、リンク２１、２２、及び２３は、ジョイント２５、２７、及び２９を中心に回転する。

【0053】

また、エレメント３１及び３２の間の線とジョイント１７及び１９の間の線とは相互に平行ではなく、エレメント３３及び３４の間の線とジョイント２７及び２９の間の線とは相互に平行ではなく、エレメント３１及び３２の間の距離は、ロボット指１のジョイント１７及び１９の間の距離より実質的に大きく、エレメント３３及び３４の間の距離は、ロボット指２のジョイント２７及び２９の間の距離より実質的に大きい。そのため、ロボット指１及び２の開放動作中に、ロボット指１の側面１３５及びロボット指２の側面２３５は、相互に実質的に平行に保たれる。

【0054】

図４Ｃは、ロボット指１及び２がほぼ閉じる状態の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパ１００の上面模式図である。図４Ｃに示すように、ロボット指１及び２は、互いに接近するように作動される。上記のように、ロボット指１は、弾性材料を含み、且つ一体形成されており、柔軟で変形可能なジョイント１５、１７、及び１９を有するため、ロボット指１は、駆動部がロボット指１を駆動する際に５節リンケージ機構として機能する。図４Ｃを参照し、ロボット指１が駆動部によって内側に移動すると、ジョイント１５、１７、及び１９は変形し、リンク１１、１２、及び１３は、ジョイント１５、１７、及び１９を中心に回転する。さらに、ロボット指２は、弾性材料を含み、且つ一体形成されており、柔軟で変形可能なジョイント２５、２７、及び２９を有するため、ロボット指２は、駆動部がロボット指２を駆動する際に５節リンケージ機構として機能する。図４Ｃを参照し、ロボット指２が駆動部によって内側に移動すると、ジョイント２５、２７、及び２９は変形し、リンク２１、２２、及び２３は、ジョイント２５、２７、及び２９を中心に回転する。

【0055】

また、エレメント３１及び３２の間の線とジョイント１７及び１９の間の線とは相互に平行ではなく、エレメント３３及び３４の間の線とジョイント２７及び２９の間の線とは相互に平行ではなく、エレメント３１及び３２の間の距離は、ロボット指１のジョイント１７及び１９の間の距離より実質的に大きく、エレメント３３及び３４の間の距離は、ロボット指２のジョイント２７及び２９の間の距離より実質的に大きい。そのため、ロボット指１及び２を閉じる動作中に、ロボット指１の側面１３５及びロボット指２の側面２３５は、相互に実質的に平行に保たれる。

【0056】

図５Ａは、本開示の他の実施形態に係るロボットグリッパ１００’の上面模式図である。図５Ａに示すように、ロボットグリッパ１００’は、本体３’と、本体３’に設置される２つのロボット指１’及び２’とを有してもよい。本体３’は、２つの駆動部及び２つのアイドルグラウンドジョイントを有してもよく、エレメント３１’及び３２’の一方は駆動部であり、他方はアイドルグラウンドジョイントであり、エレメント３３’及び３４’の一方は駆動部であり、他方はアイドルグラウンドジョイントである。ロボット指１’のリンク１１’の端部１１１’は、エレメント３１’に設置され、ロボット指１’のリンク１４’の端部１４２’は、エレメント３２’に設置され、それにより、ロボット指１’は本体３’に設置される。これは、ロボット指１’は単一の駆動部によって駆動されることを意味する。駆動部が端部１１１’を駆動してエレメント３１’を中心に回転させ、又は、端部１４２’を駆動してエレメント３２’を中心に回転させると、ロボット指１’は本体３’に相対的に移動する。また、ロボット指２’のリンク２４’の端部２４２’は、エレメント３３’に設置され、ロボット指２’のリンク２１’の端部２１１’は、エレメント３４’に設置され、それにより、ロボット指２’は本体３’に設置される。これは、ロボット指２’は単一の駆動部によって駆動されることを意味する。駆動部が端部２４２’を駆動してエレメント３３’を中心に回転させ、又は、端部２１１’を駆動してエレメント３４’を中心に回転させると、ロボット指２’は本体３’に相対的に移動する。さらに、図５Ａを参照し、エレメント３１’、３２’、３３’、及び３４’は、エレメント３１’及び３２’の間の線とジョイント１７’及び１９’の間の線とは相互に平行であるよう、且つ、エレメント３３’及び３４’の間の線とジョイント２７’及び２９’の間の線とは相互に平行であるように位置する。さらに、エレメント３１’及び３２’の間の距離は、ロボット指１’のジョイント１７’及び１９’の間の距離と実質的に等しく、エレメント３３’及び３４’の間の距離は、ロボット指２’のジョイント２７’及び２９’の間の距離と実質的に等しい。従って、この状態においては、ロボット指１及び２の表面１３５’及び２３５’は、相互に実質的に平行に保たれない場合がある。図５Ａに示すように、表面１３５’及び２３５’は外側に傾斜していてもよい。

【0057】

図５Ｂは、ロボット指１’及び２’が開く状態の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパ１００’の上面模式図である。図５Ｂに示すように、ロボット指１’及び２’は、互いに離れるように作動される。ロボット指１’は、エレメント３１’及び３２’の一方によって駆動される。ロボット指１’は、弾性材料を含み、且つ一体形成されており、柔軟で変形可能なジョイント１５’、１７’、及び１９’を有するため、ロボット指１’は、駆動部がロボット指１’を駆動する際に５節リンケージ機構として機能する。図５Ｂを参照し、ロボット指１’が駆動部によって外側に移動すると、ジョイント１５’、１７’、及び１９’は変形し、リンク１１’、１２’、及び１３’は、ジョイント１５’、１７’、及び１９’を中心に回転する。同様に、ロボット指２’は、エレメント３３’及び３４’の一方によって駆動される。ロボット指２’は、弾性材料を含み、且つ一体形成されており、柔軟で変形可能なジョイント２５’、２７’、及び２９’を有するため、ロボット指２’は、駆動部がロボット指２’を駆動する際に５節リンケージ機構として機能する。図５Ｂを参照し、ロボット指２’が駆動部によって外側に移動すると、ジョイント２５’、２７’及び２９’が変形し、リンク２１’、２２’、及び２３’は、ジョイント２５’、２７’、及び２９’を中心に回転する。

【0058】

また、エレメント３１’及び３２’の間の線とジョイント１７’及び１９’の間の線とは相互に実質的に平行であり、エレメント３３’及び３４’の間の線とジョイント２７’及び２９’の間の線とは相互に実質的に平行であり、 エレメント３１’及び３２’の間の距離は、ロボット指１’のジョイント１７’及び１９’の間の距離と実質的に等しく、エレメント３３’及び３４’の間の距離は、ロボット指２’のジョイント２７’及び２９’の間の距離と実質的に等しい。そのため、ロボット指１及び２の開放動作中に、ロボット指１’の側面１３５’及びロボット指２’の側面２３５’は、相互に実質的に平行に保たれない。図５Ｂに示すように、表面１３５’及び２３５’は外側に傾斜している。

【0059】

図５Ｃは、ロボット指１’及び２’が実質的に閉じた状態の本開示の幾つかの実施形態に係るロボットグリッパ１００’の上面模式図である。図５Ｃに示すように、ロボット指１’及び２’は、互いに接近するように作動される。上記のように、ロボット指１’は、弾性材料を含み、且つ一体形成されており、柔軟で変形可能なジョイント１５’、１７’、及び１９’を有するため、ロボット指１’は、駆動部がロボット指１’を駆動する際に５節リンケージ機構として機能する。図５Ｃを参照し、ロボット指１’が駆動部によって内側に移動すると、ジョイント１５’、１７’、及び１９’は変形し、リンク１１’、１２’、及び１３’は、ジョイント１５’、１７’、及び１９’を中心に回転する。さらに、ロボット指２’は、弾性材料を含み、且つ一体形成されており、柔軟で変形可能なジョイント２５’、２７’、及び２９’を有するため、ロボット指２’は、駆動部がロボット指２’を駆動する際に５節リンケージ機構として機能する。図５Ｃを参照し、ロボット指２’が駆動部によって内側に移動すると、ジョイント２５’、２７’、及び２９’は変形し、リンク２１’、２２’、及び２３’は、ジョイント２５’、２７’、及び２９’を中心に回転する。

【0060】

また、エレメント３１’及び３２’の間の線とジョイント１７’及び１９’の間の線とは実質的に相互に平行であり、エレメント３３’及び３４’の間の線とジョイント２７’及び２９’の間の線とは相互に実質的に平行であり、 エレメント３１’及び３２’の間の距離は、ロボット指１’のジョイント１７’及び１９’の間の距離と実質的に等しく、エレメント３３’及び３４’の間の距離は、ロボット指２’のジョイント２７’及び２９’の間の距離と実質的に等しい（図５Ａを参照）。そのため、ロボット指１及び２を閉じる動作中に、ロボット指１’の側面１３５’及びロボット指２’の側面２３５’は、相互に実質的に平行に保たれない。図５Ｃに示すように、側面１３５’及び２３５’は内側に傾斜している。

【0061】

上記のことから、図５Ａの示すように、エレメント３１’及び３２’の間の線とジョイント１７’及び１９’の間の線とは相互に実質的に平行であり、且つ、エレメント３３’及び３４’の間の線とジョイント２７’及び２９’の間の線とは相互に実質的に平行であり、且つ、 エレメント３１’及び３２’の間の距離は、ロボット指１’のジョイント１７’及び１９’の間の距離と実質的に等しく、且つ、エレメント３３’及び３４’の間の距離は、ロボット指２’のジョイント２７’及び２９’の間の距離と実質的に等しいであれば、ロボット指１’の側面１３５’及びロボット指２’の側面２３５’は、ロボット指１’及び２’を開放及び閉じる動作中に、相互に実質的に平行に保たれない。図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、ロボット指１’及び２’が開くと、側面１３５’及び２３５’は外側に傾斜し、ロボット指１’及び２’が閉じると、側面１３５’及び２３５’は内側に傾斜する。ロボット指１’の側面１３５’及びロボット指２’の側面２３５’は、ロボット指１’及び２’の開放及び閉じる動作中に、相互に実質的に平行に保たれないため、ロボットグリッパ１００’は、物体を正確且つスムーズに挟持できない。特に、ロボットグリッパ１００ ’は、小さな物体又はペンなどの小径の物体をほとんど挟持できない。

【0062】

図６Ａ及び６Ｂは、ロボットグリッパ１００が正方形の物体の挟持把持を実行できることを示す。図６Ａを参照し、ロボットグリッパ１００は、２つの実質的に平坦且つ実質的に平行な表面５１１及び５１２を有する物体５１を挟持する。エレメント３１、３２、３３、及び３４は、ロボット指１及び２を内側に移動するように駆動する。上記のように、ロボット指１及び２を閉じる動作中に、ロボット指１の側面１３５及びロボット指２の側面２３５は、相互に実質的に平行に保たれる。従って、側面１３５及び側面２３５は、物体５１の側面５１１及び５１２に接触するまで、相互に実質的に平行である。図６Ｂに示すように、物体５１の側面５１１及び５１２は相互に平行であるため、平行な表面１３５及び２３５は物体５１を直接に挟持できる。そして、ロボット指１及び２は、物体５１を把持し、持ち上げることができる。

【0063】

上記のように、ジョイント１５のばね剛性は、ジョイント１７のばね剛性及びジョイント１９のばね剛性より実質的に大きく、ジョイント２５のばね剛性は、ジョイント２７のばね剛性及びジョイント２９のばね剛性より実質的に大きい。ジョイント１５及び２５のより大きなばね剛性は、ロボット指１及び２を閉じる動作中に側面１３５及び２３５を相互に実質的に平行に保ち、且つ、ロボット指１及び２に物体５１をしっかり挟持するのに十分な強度を有することに役に立つ。ジョイント１５及び２５のばね剛性が弱すぎると、ロボット指１及び２を閉じる動作中、側面１３５及び２３５は、相互に実質的に平行であることを維持できなくなり、ロボット指１及び２は物体５１を挟持できない。ばね剛性の弱いジョイント１５及び２５を有するロボット指１及び２が物体５１を挟持できたとしても、ロボット指１及び２は物体５１をしっかり挟持するのに十分な強度を有しない。従って、好ましくは、ジョイント１５の最小厚さは、ジョイント１７の最小厚さの少なくとも２倍であり且つジョイント１９の最小厚さの少なくとも２倍であり、ジョイント２５の最小厚さは、ジョイント２７の最小厚さの少なくとも２倍であり且つジョイント２９の最小厚さの少なくとも２倍である。
[なじみモードの例示的な実施形態]

【0064】

図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃは、ロボットグリッパ１００が異形の物体を把持することを示す。図７Ａを参照し、ロボットグリッパ１００は、ボール５２のような異形の物体を把持する。駆動部３１、３２、３３、及び３４は、ロボット指１及び２を内側に移動するように駆動する。上記のように、ロボット指１の側面１３５及びロボット指２の側面２３５は、ロボット指１及び２を閉じる動作中に、相互に実質的に平行に保たれる。従って、側面１３５及び側面２３５は、ロボット指１及び２がボール５２の外面に接触するまで、相互に実質的に平行である。図７Ｂに示すように、ロボット指１及び２はボール５２の外面に接触し、側面１３５及び２３５は相互に実質的に平行である。

【0065】

ロボット指１及び２がボール５２の外面に接触した後でも、駆動部３１、３２、３３、及び３４は依然としてロボット指１及び２を駆動して内側に移動する。しかし、ボール５２は、ロボット指１のリンク１４及びロボット指２のリンク２４の間に把持されているため、リンク１４及び２４は、内側に移動し続けない。従って、駆動部３１、３２、３３、及び３４は、ジョイント１５、１７、１９、２５、２７、及び２９をさらに変形させる。このようにして、図７Ｃに示すように、リンク１３及び２３は、それぞれジョイント１９及び２９を中心にさらに回転し、内側に移動し続ける。最後に、ロボット指１及び２はボール５２になじんで、ロボットグリッパがボール５２を把持し、持ち上げることができる。

【0066】

さらに、上記のように、ロボット指１及び２が物体をしっかり把持するのに十分な強度を有するように、ジョイント１５、２５のばね剛性は十分に強くなければならない。しかし、ジョイント１５、２５のばね剛性が強すぎると、ロボット指１及び２がボール５２に接触した後、ジョイント１５及び２５はさらに変形することがなくなり、一方で駆動部３１、３２、３３、及び３４は依然としてロボット指１及び２を内側に移動するように駆動する。すなわち、リンク１３及び２３は、それぞれジョイント１９及び２９を中心にさらに回転しなくなり、且つ、内側に移動しなくなる。その結果、ロボット指１及び２は、ボール５２になじまない。
[なじみモードの他の例示的な実施形態]

【0067】

先ず、図８Ａ及び図８Ｂに示すＸ、Ｙ、及びＺ軸は、３次元デカルト座標系を使用する。Ｚ軸の正方向は、リンク１１の端部１１１からリンク１３の端部１３３までの一般的な方向に延びており、一次リンケージ面において垂直であると解釈することができる。Ｘ軸の正方向は、リンク１４の端部１４２からリンク１１の端部１１２までの一般的な方向に延びており、一次リンケージ面において水平であると解釈することができる。残りのＹ軸は、右手の法則を使用して定義する。

【0068】

図８Ａは、ロボットグリッパ１００が重い物体５３を持ち上げることを示す。ロボットグリッパ１００が重い物体５３を持ち上げると、望ましくない方向にたわむことがある。図８Ａに示すように、物体はロボット指１及び２の表面に摩擦力を及ぼしてもよい。ロボット指１及び２は重力によって、Ｙ軸の負方向又はＸ軸を中心に曲げる。従って、ロボット指１、２は、本体３から少し距離を置いた所に力が作用する片持ち梁として設計されるべきである。ロボット指１及び２を片持ち梁として設計するため、指１及び２のＹ軸方向の幅は増加する必要がある。さらに、図２Ｃを参照し、リンク１３の端部１３３及びリンク１１の端部１１１の間の距離と第１リンク１１の幅との比率は、実質的に３．５から６までである。

【0069】

図８Ｂは、他のロボットグリッパ１００”が重い物体５３を持ち上げることを示す。ロボット指１”、２”は、本体３”から少し距離を置いた所に力が作用する片持ち梁として設計されていない。すなわち、指１”及び２”の幅はロボット指１”及び２”の長手方向軸に沿って変化しない、従って、指１”及び２”はテーパー状になるように構成されていない。このような状況においては、ロボットグリッパ１００”が重い物体５３を持ち上げると、指１”及び２”が法線方向（Ｚ軸）に曲げる及び／又は変形することがある。

【0070】

この実施形態に関して、指がＺ軸を中心に捻ることを示す。図９Ａに示すＸ、Ｙ、及びＺ軸は、３次元デカルト座標系を使用する。Ｚ軸の正方向は、リンク１１の端部１１１からリンク１３の端部１３３までの一般的な方向に延びており、一次リンケージ面において垂直であると解釈することができる。Ｘ軸の正方向は、リンク１４の端部１４２からリンク１１の端部１１２までの一般的な方向に延びており、一次リンケージ面において水平であると解釈することができる。残りのＹ軸は、右手の法則を使用して定義する。

【0071】

ロボット指１及び２は、弾性材料を含むため、ほとんどの形状に簡単になじむことができる。ロボット指１及び２は、それぞれの長手方向軸に沿って捻ることができるため、ロボット指１及び２の接触面は、それらが把持する物体の外面の法線に対して実質的に垂直になるように変形できる。図９Ａを参照し、ロボット指１及び２は、それらのＺ軸を中心に捻ることによって変形できる。特に、ジョイント１５、１７、１９、２５、２７、２９は、それらの長手方向軸に沿って捻れるように構成される。ジョイント１７の長さは、ジョイント１７の最小厚さの３倍からジョイント１７の最小厚さの６倍までであってもよく、ジョイント１９の長さは、ジョイント１９の最小厚さの３倍からジョイント１９の最小厚さの６倍までであってもよく、ジョイント２７の長さは、ジョイント２７の最小厚さの３倍からジョイント２７の最小厚さの６倍までであってもよく、ジョイント２９の長さは、ジョイント２９の最小厚さの３倍からジョイント２９の最小厚さの６倍までであってもよい。図９Ａに示すように、ロボットグリッパ１００がマグ５４の円筒面を把持すると、ロボット指１のリンク１３の表面１３５及びロボット指２のリンク２３の表面２３５がマグ５４の外面の法線と垂直になるように、ロボット指１及び２は捻る。このようにして、ロボット指１及び２はマグ５４の外面になじんでいるため、ロボットグリッパ１００は、マグ５４を安定な状態で把持できる。

【0072】

図９Ｂ及び図９Ｃは、ロボットグリッパ１００の把持動作を示す上面模式図である。

【0073】

図９Ｂを参照し、マグ５４を把持する前に、ロボット指２の表面２３５を実質的に平坦にすることができる。１つのロボット指２の表面２３５は、他のロボット指２の表面２３５と実質的に整列させることができる。１つのロボット指２の表面２３５は、他のロボット指２の表面２３５と実質的に平行にすることはできる。 ロボット指１の表面１３５は、ロボット指２の表面２３５と実質的に平行にすることはできる。ロボット指２の側面２３７を実質的に平坦にすることができる。１つのロボット指２の表面２３７は、他のロボット指２の表面２３７と実質的に整列させることができる。１つのロボット指２の表面２３７は、他のロボット指２の表面２３７と実質的に平行にすることはできる。

【0074】

図９Ｃを参照し、マグ５４を把持する際、弾性又は柔軟材料を含んでもよいロボット指１は、長手方向軸（例えば、図９Ａに示すＺ軸）に対して捻ることができる。ロボット指１の側面１３５は、ロボットグリッパ１００の把持操作中に、マグ５４の内面になじむように変形できる。ロボット指１の側面１３５は、ロボットグリッパ１００の把持操作中に、マグ５４の内面にしっかりと押し付けることができる。ロボット指１の側面１３５の一部は、ロボットグリッパ１００の把持操作中に、マグ５４の内面にしっかりと押し付けることができる。

【0075】

１つのロボット指２の表面２３５は、他のロボット指２の表面２３５と実質的に整列させなくてもよい。１つのロボット指２の表面２３５は、他のロボット指２の表面２３５と実質的に平行でなくてもよい。ロボット指１の表面１３５は、ロボット指２の表面２３５と実質的に平行でなくてもよい。ロボット指２の側面２３７を実質的に平坦でなくてもよい。１つのロボット指２の表面２３７は、他のロボット指２の表面２３７と実質的に整列でなくてもよい。１つのロボット指２の表面２３７は、他のロボット指２の表面２３７と実質的に平行でなくてもよい。

【0076】

さらに、弾性又は柔軟材料を含むことができるロボット指２は、長手方向軸（例えば、図９Ａに示すＺ軸）に対して捻ることができる。ロボット指２の側面２３５は、ロボットグリッパ１００の把持操作中に、マグ５４の外面になじむように変形できる。ロボット指２の側面２３５の一部は、ロボットグリッパ１００の把持操作中に、マグ５４の外面になじむことができる。ロボット指２の側面２３５は、ロボットグリッパ１００の把持操作中に、マグ５４の外面にしっかりと押し付けることができる。ロボット指２の側面２３５は、ロボットグリッパ１００の把持操作中に、マグ５４の外面にしっかりと押し付けることができる。ロボット指２の側面２３５の一部は、ロボットグリッパ１００の把持操作中に、マグ５４の外面にしっかりと押し付けることができる。
[なじみモードの他の例示的な実施形態]

【0077】

図１０Ａ及び図１０Ｂは、ロボットグリッパ１００が比較的小さい直径又は幅（例えば、ほうきの柄）を有する棒状物体５５を把持することを示す。ロボット指２のリンク２２は、２つの端部２２２を有し、２つの端部２２２は、それぞれ２つのリンク２３と接続する。さらに、ロボット指１のリンク１３、ロボット指２の両リンク２３の間のスペースに対応するように構成されている。従って、ロボットグリッパ１００が長くて小さな直径を有する棒状物体５５を把持する際、ロボット指１のリンク１３は、ロボット指２の両リンク２３の間のスペースに通過するため、長くて小さな直径を有する棒状物体５５は、ロボットグリッパ１００によって固定的に把持できる。

【0078】

図１０Ａに示すように、ロボットグリッパ１００が棒状物体５５を把持する際、ロボット指１のリンク１３の端部１３３は、ロボット指２の両リンク２３の端部２３３の間のスペースを通過している。

【0079】

図１０Ｂを参照し、ロボット指１のリンク１３及びロボット指２の両リンク２３は互いに組み合わせているため、棒状物体５５がロボット指１及び２によって保持されることができる。
[ロボット指の他の実施形態]

【0080】

図１１は、本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボット指６の斜視図である。ロボット指６は、５つのリンク６１、６２、６３、６４及び６５、並びに４つのジョイント６６１、６６２、６６３及び６６４を含んでもよい。リンク６１は、相対する２つの端部６１１及び６１２を有してもよい。リンク６２は、相対する２つの端部６２１及び６２２を有してもよい。リンク６３は、３つの端部６３１、６３２、及び６３３を有してもよい。リンク６４は、相対する２つの端部６４１及び６４２を有してもよい。リンク６５は、相対する２つの端部６５１及び６５２を有してもよい。ジョイント６６１はリンク６１の端部６１２及びリンク６２の端部６２１と接続してもよく、ジョイント６６２はリンク６２の端部６２２及びリンク６３の端部６３１と接続してもよく、ジョイント６６３はリンク６３の端部６３２及びリンク６４の端部６４１と接続してもよく、ジョイント６６４はリンク６４の端部６４２及びリンク６５の端部６５１と接続してもよい。リンク６１、６２、６３、６４及び６５、並びにジョイント６６１、６６２、６６３及び６６４は、弾性材料を含んでもよく、且つ一体形成されており、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されている。

【0081】

さらに、リンク６１の端部６１２の厚さ及びリンク６２の端部６２１の厚さは、ジョイント６６１の最小厚さより大きくてもよい。リンク６２の端部６２２の厚さ及びリンク６３の端部６３１の厚さは、ジョイント６６２の最小厚さより大きくてもよい。リンク６３の端部６３２の厚さ及びリンク６４の端部６４１の厚さは、ジョイント６６３の最小厚さより大きくてもよい。リンク６４の端部６４２の厚さ及びリンク６５の端部６５１の厚さは、ジョイント６６４の最小厚さより大きくてもよい。すなわち、リンク６１、６２、６３、６４、６５の厚さは、それぞれと接続するジョイント６６１、６６２、６６３、６６４の厚さより大きくてもよい。ジョイント６６１、６６２、６６３、６６４はより小さい厚さを有してもよいため、ジョイント６６１、６６２、６６３、６６４は、リンク６１、６２、６３、６４、６５より柔軟で変形可能である。従って、ジョイント６６１、６６２、６６３、６６４は、リンク６１、６２、６３、６４及び６５と接続するジョイントとして機能する。すなわち、リンク６１、６２、６３、６４及び６５は、ジョイント６６１、６６２、６６３、及び６６４を中心に回転できる。

【0082】

図１２は、本開示の他の幾つかの実施形態に係るロボット指７の斜視図である。ロボット指７は、６つのリンク７１、７２、７３、７４、７５及び７６、並びに６つのジョイント７７１、７７２、７７３、７７４、７７５及び７７６を含んでもよい。ジョイント７７１は、リンク７１の端部７１１と接続してもよい。ジョイント７７２は、リンク７２の端部７２２及びリンク７３の端部７３１と接続してもよい。ジョイント７７３は、リンク７３の端部７３２及びリンク７４の端部７４１と接続してもよい。ジョイント７７４は、リンク７４の端部７４２及びリンク７５の端部７５１と接続してもよい。ジョイント７７５は、リンク７５の端部７５２及びリンク７６の端部７６２と接続してもよい。ジョイント７７６は、リンク７２の端部７２３及びリンク７６の端部７６１と接続してもよい。リンク７１、７２、７３、７４、７５及び７６、並びにジョイント７７１、７７２、７７３、７７４、７７５及び７７６は、弾性材料を含んでもよく、且つ一体形成されており、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されている。

【0083】

さらに、リンク７１の端部７１１の厚さ及びリンク７２の端部７２１の厚さは、ジョイント７７１の最小厚さより大きくてもよい。リンク７２の端部７２２の厚さ及びリンク７３の端部７３１の厚さは、ジョイント７７２の最小厚さより大きくてもよい。リンク７３の端部７３２の厚さ及びリンク７４の端部７４１の厚さは、ジョイント７７３の最小厚さより大きくてもよい。リンク７４の端部７４２の厚さ及びリンク７５の端部７５１の厚さは、ジョイント７７４の最小厚さより大きくてもよい。リンク７５の端部７５２の厚さ及びリンク７６の端部７６２の厚さは、ジョイント７７５の最小厚さより大きくてもよい。リンク７２の端部７２３の厚さ及びリンク７６の端部７６１の厚さは、ジョイント７７６の最小厚さより大きくてもよい。すなわち、リンク７１、７２、７３、７４、７５、７６の厚さは、それぞれと接続するジョイント７７１、７７２、７７３、７７４、７７５、７７６の厚さより大きくてもよい。ジョイント７７１、７７２、７７３、７７４、７７５、７７６はより小さい厚さを有してもよいため、ジョイント７７１、７７２、７７３、７７４、７７５、７７６は、リンク７１、７２、７３、７４、７５、７６より柔軟で変形可能である。従って、ジョイント７７１、７７２、７７３、７７４、７７５、及び７７６は、リンク７１、７２、７３、７４、７５、及び７６と接続するジョイントとして機能する。すなわち、リンク７１、７２、７３、７４、７５、及び７６は、ジョイント７７１、７７２、７７３、７７４、７７５、及び７７６を中心に回転できる。

【0084】

図１３は、本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指８の斜視図である。ロボット指８は、７つのリンク８１、８２、８３、８４、８５、８６及び８７、並びに７つのジョイント８８１、８８２、８８３、８８４、８８５、８８６及び８８７を含んでもよい。ジョイント８８１は、リンク８１の端部８１１と接続してもよい。ジョイント８８２は、リンク８２の端部８２２及びリンク８３の端部８３１と接続してもよい。ジョイント８８３は、リンク８３の端部８３２及びリンク８４の端部８４１と接続してもよい。ジョイント８８４は、リンク８４の端部８４２及びリンク８５の端部８５１と接続してもよい。ジョイント８８５は、リンク８５の端部８５２及びリンク８６の端部８６１と接続してもよい。ジョイント８８６は、ジョイント８８２及びリンク８７の端部８７１と接続してもよい。ジョイント８８７は、ジョイント８８５及びリンク８７の端部８７２と接続してもよい。リンク８１、８２、８３、８４、８５、８６及び８７、並びにジョイント８８１、８８２、８８３、８８４、８８５、８８６及び８８７は、弾性材料を含んでもよく、且つ一体形成されており、３次元におけるコンプライアンス性を有するように構成されている。

【0085】

さらに、リンク８１の端部８１１の厚さ及びリンク８２の端部８２１の厚さは、ジョイント８８１の最小厚さより大きくてもよい。リンク８２の端部８２２の厚さ及びリンク８３の端部８３１の厚さは、ジョイント８８２の最小厚さより大きくてもよい。リンク８３の端部８３２の厚さ及びリンク８４の端部８４１の厚さは、ジョイント８８３の最小厚さより大きくてもよい。リンク８４の端部８４２の厚さ及びリンク８５の端部８５１の厚さは、ジョイント８８４の最小厚さより大きくてもよい。リンク８５の端部８５２の厚さ及びリンク８６の端部８６１の厚さは、ジョイント８８５の最小厚さより大きくてもよい。リンク８７の端部８７１の厚さは、ジョイント８８６の最小厚さより大きくてもよい。リンク８７の端部８７２の厚さは、ジョイント８８７の最小厚さより大きくてもよい。すなわち、リンク８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７の厚さは、それぞれと接続するジョイント８８１、８８２、８８３、８８４、８８５、８８６、８８７の厚さより大きくてもよい。ジョイント８８１、８８２、８８３、８８４、８８５、８８６、８８７はより小さい厚さを有してもよいため、ジョイント８８１、８８２、８８３、８８４、８８５、８８６、８８７は、リンク８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７より柔軟で変形可能である。従って、ジョイント８８１、８８２、８８３、８８４、８８５、８８６、８８７は、リンク８１、８２、８３、８４、８５、８６、及び８７と接続するジョイントとして機能する。すなわち、リンク８１、８２、８３、８４、８５、８６、及び８７は、ジョイント８８１、８８２、８８３、８８４、８８５、８８６、及び８８７を中心に回転できる。

【0086】

図１４は、本開示の幾つかの実施形態に係るロボット指９の上面模式図である。ロボット指９は、４つのリンク９１、９２、９３、及び９４を含んでもよい。リンク９１は、接続ジョイント９５によってリンク９２と枢結される。リンク９２は、接続ジョイント９６によってリンク９３と枢結される。リンク９４は、接続ジョイント９７によってリンク９３と枢結される。リンク９１、９２、９３、９４、並びにジョイント９５、９６、９７は、一体形成されていなく、且つ異なる材料で形成されることができる。従って、ロボット指９は、一回の射出成形で作られないため、製造コストは高くなる。

【0087】

本明細書で使用される「下（ｂｅｎｅａｔｈ／ｂｅｌｏｗ／ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ／ｕｐｐｅｒ）」、「左（ｌｅｆｔ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」などのような空間的に相対的な用語は、図に示すように、１つの要素又は特徴と他の要素又は特徴との関係を容易に説明するために使用される。空間的に相対的な用語は、図に示す方向に加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる方向を包含することを意図している。装置は他の方向に向けることができ（９０度又は他の方向に回転）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、同様にそれに応じて解釈される。要素が他の要素と「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」又は「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」と書かれている場合、それは他の要素と直接に接続又は結合され、又は、介在する要素が存在することを理解される。

【0088】

本明細書で使用される「ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「実質的（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ）」、及び「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、小さな変動を説明するために使用される。イベント又は状況に関連して使用される場合、これらの用語は、イベント又は状況が正確に発生する事例、及びイベント又は状況が近似的に発生する事例を示すことができる。本明細書で所定の値又は範囲に関して使用される場合、「ほぼ」、「実質的に」、「実質的」、及び「約」という用語は、一般には、所定の値又は範囲の±１０％、±５％、±１％、又は±０．５％以内を意味する。本明細書において、範囲は、１つ端点から他の端点まで、又は２つの端点の間を表すことができる。本明細書に開示されるすべての範囲は、特に指定しない限り、端点を含む。イベント又は状況と併せて使用される場合、これらの用語は、イベント又は状況が正確に発生する事例、及びイベント又は状況が近似的に発生する事例を示すことができる。例を挙げると、数値と併せて使用される場合、これらの用語は、その数値の±１０％以下の変動範囲、例えば、±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下、を示すことができる。例を挙げると、第１数値が第２数値の±１０％以下の変動範囲内にある場合、例えば、±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下、第１数値は、第２数値と「実質的に」同じ又は等しいと見なすことができる。例を挙げると、「実質的に」垂直は、９０°に対する角度の変動範囲は±１０°以下、例えば、±５°以下、±４°以下、±３°以下、±２°以下、±１°以下、±０.５°以下、±０．１°以下、±０．０５°以下、を示すことができる。

【0089】

２つの表面の間の変位が５μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下、又は０．５μｍ以下の場合、２つの表面は同一平面又は実質的に同一平面であると見なすことができる。表面の最高点と最低点との間の変位が５μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下、又は０．５μｍ以下の場合、表面は実質的に平坦であると見なすことができる。

【0090】

本明細書で使用される単数形の用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、複数の指示対象を含んでもよい。

【0091】

本明細書で使用される「伝導性（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）」、「導電性（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）」、及び「電気伝導率（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）」という用語は、電流を輸送する能力を示す。導電性材料は、通常、電流の流れに対する抵抗が小さい又はない材料を示す。電気伝導率の尺度の１つは、ジーメンス毎メートル（Ｓ／ｍ）です。典型的には、導電性材料は、約１０４Ｓ ／ ｍを超える、例えば、少なくとも１０５Ｓ ／ ｍ又は少なくとも１０６Ｓ ／ ｍ、伝導性を有するものである。材料の電気伝導率は、温度によって変化する場合がある。特に指定しない限り、材料の電気伝導率は室温で測定される。

【0092】

さらに、量、比率、及びその他の数値は、本明細書では範囲形式で提示される場合がある。そのような範囲形式は、便利且つ簡潔のために使用されていることを理解され、且つ、範囲の限界として明示的に指定された数値を含むだけでなく、各数値及び副範囲が明示的に指定されているように、その範囲内に含まれるすべての個々の数値又は副範囲を含むように柔軟に理解される。

【0093】

本開示は、特定の実施形態を参照して説明及び図示されたが、これらの説明及び図示は、限定するものではない。添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の真の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を加える及び同等のものを置き換えることができることを当業者に理解される。図面は、必ず縮尺に合わせて描かれているとは限らない。製造プロセス及び公差のため、本開示における芸術的表現と実際の装置との間には、区別があってもよい。具体的に図示されていない本開示の他の実施形態が存在してもよい。明細書及び図面は、限定的ではなく例示的なものと見なされる。特定の状況、材料、物質の組成、方法、又はプロセスを、本開示の目的、精神、及び範囲に適合させるために変更を加えてもよい。このような変更はすべて、本明細書に添付された特許請求の範囲内にあることが意図される。本明細書に開示される方法は、特定の順序で実行される特定の操作を参照して説明されたが、これらの操作は、本開示の教示から逸脱することなく、同等の方法を形成するために、組み合わされ、細分され（ｓｕｂ－ｄｉｖｉｄｅｄ）、又は再順序付け（ｒｅ－ｏｒｄｅｒｅｄ）されてもよい。従って、本明細書で特に示されない限り、操作の順序及び組み分け（ｇｒｏｕｐｉｎｇ）は、本開示を限定するものではない。

【0094】

さらに、本開示のロボットグリッパがはるかに大きい又は小さい縮尺である場合、リンク及びジョイントの厚さの比率と指の長さ及び幅とは、使用されるエラストマー材料、及び正方形のジョイントの断面（ばね定数と剛性の両方に影響する）は、立方体のリンクの体積（その質量に影響する）に伴って変化するという事実によって実質的に異なることがある。

【0095】

上記の概要は、本開示の幾つかの実施形態及び詳細な態様を特徴としている。本開示に記載される実施形態は、本明細書に導入される実施形態の同じ又は類似な目的を成し遂げる及び／又は同じ又は類似な利点を実現するための他のプロセス及び構造を設計又は修正するための基礎として容易に使用してもよい。例えば、上記の数値、比率、幾何学的記述（例えば、形状又は輪郭）は、本明細書に導入される実施形態の同じ又は類似な目的を成し遂げる及び／又は同じ又は類似な利点を実現するための他のプロセス及び構造を設計又は修正するための基礎として容易に使用することができる。そのような同等の構成は、本開示の精神及び範囲から逸脱するものではない。上記の実施形態に、本開示の精神及び範囲から逸脱するものではない。本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換、及び変更を行うことができる。

【0096】

上記の実施形態は、本開示を限定する意図はなく、単に本開示の原理及び効果を説明するものである。従って、当業者は、本開示の精神から逸脱することなく、上記の実施形態に修正及び変化を加えることができる。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

【符号の説明】

【0097】

１００ ロボットグリッパ
１，２ ロボット指
３ 本体
１１，１２，１３，１４ リンク
１５，１７，１９ ジョイント
１１１，１１２，１２１，１２２ 端部
１３１，１３２，１３３，１４１，１４２ 端部
１３５ 側面
２１，２２，２３，２４ リンク
２５，２７，２９ ジョイント
２１１，２１２，２２１，２２２ 端部
２３１，２３２，２３３，２４１，２４２ 端部
２３５ 側面
３１，３２，３３，３４ エレメント

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】