特許 7159713 ロボットハンド

(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】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】ロボットハンド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20221018BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 S

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018167538

(22)【出願日】2018-09-07

(65)【公開番号】P2020040134

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 将旭

(72)【発明者】

【氏名】古澤 美由紀

(72)【発明者】

【氏名】品川 幾

【審査官】木原 裕二

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３２６８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０２６３３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１６２９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３０２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０２８６５６０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物に接触する接触面を備え、
前記接触面は、印加される磁場の強度に応じて硬さが変化する磁気粘弾性エラストマから構成され、
前記磁気粘弾性エラストマは、印加される磁場の強度が第１の磁場強度であるとき、前記対象物の表面形状に倣った形状に変形可能な第１の硬さを有し、かつ、印加される磁場の強度が前記第１の磁場強度より高い第２の磁場強度であるとき、前記第１の硬さより高い第２の硬さを有し、
前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加する永久磁石を備え、
前記永久磁石は、前記磁気粘弾性エラストマに印加される磁場の強度が前記第１の磁場強度になる第１位置と、前記第２の磁場強度になる第２位置との間を移動可能であり、
前記永久磁石に一端が連結されたラックギアと、
前記ラックギアに噛合するピニオンギアと、
前記ピニオンギアを回転させるモータと、を備えたロボットハンド。

【請求項2】

前記磁気粘弾性エラストマを支持するハンド本体と、
前記ハンド本体に着脱可能に取り付けられ、前記磁気粘弾性エラストマの周縁部を、前記接触面が露出するように前記ハンド本体との間に挟持する枠部材と、を備えた、請求項１に記載のロボットハンド。

【請求項3】

前記磁気粘弾性エラストマを支持するハンド本体と、
前記磁気粘弾性エラストマに埋設され、前記磁気粘弾性エラストマから突出した部分が前記ハンド本体に着脱可能に固定された埋込部材と、を備えた、請求項１又は２に記載のロボットハンド。

【請求項4】

前記磁気粘弾性エラストマは、前記磁気粘弾性エラストマを支持するハンド本体に接着部材により固定されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、汎用性を有するロボットハンドに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、汎用性を有するロボットハンドとして、ロボットハンド本体と、ロボットハンド本体に取り付けられた吸着パットユニットとからなる吸着式ロボットハンドを提案している。吸着パットユニットは、真空圧通路を有するマニホールドと、マニホールドを貫通して上下方向に摺動可能に設けた支持シャフトと、支持シャフトの先端に取付けた吸着パッドと、エアフロートとからなる。エアフロートは、マニホールド内にその真空圧通路と反対側に径方向に摺動可能に設けられ、支持シャフトをロックする。吸着パットは、支持シャフト及びマニホールドの各通路を介して真空源に連通している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭６３－２８３８８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記ロボットハンドでは、吸着パッドの形状、及びロボットハンド本体に対する吸着パットの取付角度が固定的である。このため、吸着パットに接触する対象物の表面形状が対象物毎に大きく異なる場合、或いは吸着パットに対する対象物の相対的な姿勢が対象物毎に大きく変化する場合、それらを一つのロボットハンドで吸着把持することは難しい。

【0005】

本開示の目的は、一つのロボットハンドでより多種多様な対象物を吸着把持することができるロボットハンドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様にかかるロボットハンドは、対象物に接触する接触面を備え、接触面は、印加される磁場の強度に応じて硬さが変化する磁気粘弾性エラストマから構成され、磁気粘弾性エラストマは、印加される磁場の強度が第１の磁場強度であるとき、対象物の表面形状に倣った形状に変形可能な第１の硬さを有し、かつ、印加される磁場の強度が第１の磁場強度より高い第２の磁場強度であるとき、第１の硬さより高い第２の硬さを有する。上記ロボットハンドにおいて、磁気粘弾性エラストマに磁場を印加する永久磁石を備え、永久磁石は、磁気粘弾性エラストマに印加される磁場の強度が第１の磁場強度になる第１位置と、第２の磁場強度になる第２位置との間を移動可能である。上記ロボットハンドは、永久磁石に一端が連結されたラックギアと、ラックギアに噛合するピニオンギアと、ピニオンギアを回転させるモータと、を備える。

【0011】

上記ロボットハンドは、磁気粘弾性エラストマを支持するハンド本体と、ハンド本体に着脱可能に取り付けられ、磁気粘弾性エラストマの周縁部を、接触面が露出するようにハンド本体との間に挟持する枠部材と、を備えてもよい。

【0012】

上記ロボットハンドは、磁気粘弾性エラストマを支持するハンド本体と、磁気粘弾性エラストマに埋設され、磁気粘弾性エラストマから突出した部分がハンド本体に着脱可能に固定された埋込部材と、を備えてもよい。

【0013】

上記磁気粘弾性エラストマは、磁気粘弾性エラストマを支持するハンド本体に接着部材により固定されてもよい。

【発明の効果】

【0014】

このロボットハンドによれば、より多種多様な対象物を吸着把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係るロボットの構成図である。

【図2】第１実施形態に係るロボットハンドの概略断面図である。

【図3】磁気粘弾性エラストマの動作を説明する図である。

【図4】第２実施形態に係るロボットハンドの概略断面図である。

【図5】第３実施形態に係るロボットハンドの概略断面図である。

【図6】第４実施形態に係る把持部の概略断面図である。

【図7】第５実施形態に係る把持部の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、いくつかの実施形態にかかるロボットハンドについて、図面を参照しながら説明する。なお、各図において実質的に同一の機能を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0017】

＜第１実施形態＞
第１実施形態にかかるロボットハンド１は、図１に示すように、ロボットＲの手先部Ａ１に搭載される。ロボットＲは、例えば、ロボット支持台Ｄの上面に固定された垂直多関節ロボットであり、手先部Ａ１、ロボットアームＡ２～Ａ４、及び関節Ｊ１～Ｊ３を有する。関節Ｊ１～Ｊ３は、手先部Ａ１及びロボットアームＡ２～Ａ４を連結している。各関節Ｊ１～Ｊ３は、それぞれ回転軸Ｃ１～Ｃ３（図１の紙面と垂直な軸）、Ｃ４（ロボットアームの長手方向に延びる軸）周りに回転が可能である。従って、ロボットＲは、ロボットハンド１を所定の作動範囲内で３次元的に移動させ、かつ所定の姿勢にし、かつロボットハンド１を把持対象となる対象物Ｗに対して所定の力で押し付けることができる。なお、ロボットＲは、スカラロボット、直交ロボットなど他のロボットでもよい。

【0018】

ロボットハンド１の把持対象となる対象物Ｗは、例えば、テーブルＴの上に載置される。ただし、対象物Ｗは、コンベアなどに載置されていてもよいし、容器の中に格納されていてもよい。対象物Ｗの表面形状（表面粗さを含む）、硬さ、剛性等は、対象物Ｗ毎に異なっていてもよい。また、対象物ＷのテーブルＴ上の姿勢は、対象物Ｗ毎に異なっていてもよい。対象物Ｗの例としては、段ボール、ペットボトル、缶、木材、石材、ピロー包装物などが挙げられる。

【0019】

ロボットハンド１は、図１及び図２に示すように、対象物Ｗを把持する把持部１０と、ロボットＲの手先部Ａ１に接続され、把持部１０を支持するハンド本体２０とを備えている。

【0020】

把持部１０は、対象物Ｗに接触する接触面１１を有している。接触面１１は、全域が磁気粘弾性エラストマ１２から構成されている。

【0021】

磁気粘弾性エラストマ１２は、マトリックスとしての粘弾性を有する基質エラストマと、基質エラストマ内に分散した磁性粒子とを有している。基質エラストマは、例えば、超軟質ウレタン樹脂，エチレン－プロピレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴムリコンゴム等の室温で粘弾性を有する公知の高分子材料であってよい。基質エラストマと磁性粒子の他に、非磁性粒子や分散剤等の添加物を加えてもよい。

【0022】

磁性粒子は、磁場の作用によって磁気分極する性質を有する。磁性粒子は、例えば、酸化鉄、純鉄、電磁軟鉄、方向性ケイ素鋼、Ｍｎ－Ｚｎフェライト、Ｎｉ－Ｚｎフェライト、マグネタイト、コバルト、ニッケル等の金属から形成することができる。また、磁性粒子は、例えば、４－メトキシベンジリデン－４－アセトキシアニリン、トリアミノベンゼン重合体等の有機物、フェライト分散異方性プラスチック等の有機・無機複合体等の公知の材料から形成することもできる。磁性粒子の形状は、特に限定されず、例えば球形、針形、平板形等であってよい。磁性粒子の粒径は、特に限定されず、例えば０．０１μｍ～５００μｍ程度であってよい。

【0023】

磁性粒子は、基質エラストマ内において、印加される磁場の強度が十分に低いとき、互いの相互作用は無視できるほど小さく、かつ、印加される磁場の強度が高まるに従って、磁気相互作用によって互いに作用する引力が増大するようになっている。例えば、磁性粒子は、基質エラストマ内において、印加される磁場の強度が低いときは互いの接触部位が少なく、印加される磁場の強度が高いときは磁気的結合によって互いの接触部位が増大し得るように分散している。なお、磁性粒子は、印加される磁場の強度が低いときに、基質エラストマ内において互いに接触しない程度に分散していてもよいし、一部が接触して連続するように分散していてもよい。磁性粒子の基質エラストマに対する割合は、任意に設定できるが、例えば体積分率で５％～８５％程度であってよい。基質エラストマ内の磁性粒子の分散状態は、基質エラストマの各部において均一にしてもよいし、一部に密度差を設けてもよい。

【0024】

磁気粘弾性エラストマ１２は、印加される磁場の強度に応じて磁性粒子間に作用する引力が変化するため、印加される磁場の強度に応じて硬さ、剛性など機械的特性が変化する。磁気粘弾性エラストマ１２は、印加される磁場の強度が第１の磁場強度Ｂ１（以下、磁場強度Ｂ１とも称する）であるとき、対象物Ｗの表面形状に倣った形状に変形可能な第１の硬さＨ１を有する。また、磁気粘弾性エラストマ１２は、印加される磁場の強度が磁場強度Ｂ１より高い第２の磁場強度Ｂ２（以下、磁場強度Ｂ２とも称する）であるとき（Ｂ２＞Ｂ１）、第１の硬さＨ１より高い第２の硬さＨ２（Ｈ２＞Ｈ１）を有する。さらに、印加される磁場の強度が磁場強度Ｂ２であるときの磁気粘弾性エラストマ１２の弾性率は、印加される磁場の強度が磁場強度Ｂ１であるときの弾性率よりも高い。

【0025】

第１の硬さＨ１及び第２の硬さＨ２は、把持対象となる対象物Ｗの表面形状、硬さ、対象物Ｗの強度、剛性、接触面１１の対象物Ｗへの接触圧等に基づいて、それぞれ所定の範囲に設定される。第１の硬さＨ１のとり得る範囲は、特に限定されないが、典型的には、アスカーＦ硬度で、０．０１～１００である。また、第２の硬さＨ２のとり得る範囲は、特に限定されないが、典型的には、アスカーＣ硬度で、５０～１００である。ここで、第１の硬さＨ１のアスカーＦ硬度の値をＨ１_Ｆとし、第２の硬さＨ２のアスカーＣ硬度の値をＨ２_Ｃとする。Ｈ１_Ｆを２で割った値とＨ２_Ｃとの差（Ｈ２_Ｃ－Ｈ１_Ｆ／２）は、少なくとも１以上あることが好ましく、より好ましくは５以上、さらに好ましくは１０以上、よりさらに好ましくは１５以上、最も好ましくは２０以上である。なお、アスカーＦ硬度は、タイプＦデュロメータ（高分子計器株式会社製）の触針部を接触面１１に直接押し当てて測定することができる。また、アスカーＣ硬度は、タイプＣデュロメータ（高分子計器株式会社製）の触針部を接触面１１に直接押し当てて測定することができる。

【0026】

また、印加される磁場の強度の変化に対する磁気粘弾性エラストマ１２の硬さ、剛性などの変化率は、例えば、基質エラストマ内における磁性粒子の体積分率を調整することで任意に設定できる。すなわち、磁性粒子の体積分率を調整することで、例えば、第２の硬さＨ２を与える磁場強度Ｂ２を、接触面１１の位置において１００～５００ｍＴに設定でき、第１の硬さＨ１を与える磁場強度Ｂ１を、同位置において０～１０ｍＴに設定できる。

【0027】

磁気粘弾性エラストマ１２は、図２に示すように、中央部が最も厚く、中央部から周縁部に向かって徐々に薄くなるように形成されており、接触面１１側の表面１２ａは凸曲面状であり、接触面１１の反対側の裏面１２ｂは平坦である。なお、磁気粘弾性エラストマ１２の大きさ及び形状は、これに限らず、対象物Ｗの大きさ及び形状に応じて適宜選択することができる。

【0028】

ハンド本体２０は、例えば、アルミ、ステンレス、樹脂などの非磁性材料からなる筒状の部材であり、先端部２０ａにおいて磁気粘弾性エラストマ１２を支持し、後端部２０ｂにおいて手先部Ａ１の先端に固定されている。ハンド本体２０の先端部２０ａには、磁気粘弾性エラストマ１２を取り付けるための取付面２０ｃが形成されており、この取付面２０ｃに磁気粘弾性エラストマ１２の裏面１２ｂが面接触している。

【0029】

先端部２０ａにおける取付面２０ｃの周囲には、環状の枠部材２１が設けられている。枠部材２１は、非磁性材料製であり、ハンド本体２０の先端部２０ａに、不図示の例えばボルトなどの締結部材を用いて着脱自在に取り付けられている。枠部材２１は、開口２１ａから接触面１１を露出させた状態で、開口周縁部２１ｂと取付面２０ｃとの間で磁気粘弾性エラストマ１２の周縁部を挟持している。

【0030】

ハンド本体２０の内部には、磁気粘弾性エラストマ１２に磁場を印加する永久磁石３０と、永久磁石３０を駆動するための磁石移動機構４０とが設けられている。

【0031】

永久磁石３０は、磁石移動機構４０により駆動され、ハンド本体２０内に設けられた案内路２２内を磁気粘弾性エラストマ１２に対して接近離間方向（図２中左右方向）に進退可能である。具体的には、磁気粘弾性エラストマ１２に印加される磁場の強度が磁場強度Ｂ１になる後退位置（第１位置）Ｐ１（図２中、実線で示した位置）と、磁場強度Ｂ２になる前進位置（第２位置）Ｐ２（図２中、一点鎖線で示した位置）との間を往復移動可能である。永久磁石３０の種類は、特に限定されず、例えば、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石など公知の永久磁石を使用できる。中でもネオジム磁石は、残留磁束密度が比較的高く、機械的強度も優れているため、好適である。永久磁石３０は、円柱状の形状を有しているが、永久磁石３０の形状はこれに限らず、多角柱状、球状などであってもよい。

【0032】

磁石移動機構４０は、図２に示すように、ワイヤ４１と、ワイヤガイド４２と、ドラム４３と、モータ４４とを備えている。ワイヤ４１は、ドラム４３に巻き付けられた剛性を有する線状部材であり、先端が永久磁石３０に連結されている。ワイヤガイド４２は、ハンド本体２０に支持された管状の部材であり、その内部にワイヤ４１が挿通されている。ワイヤガイド４２は、永久磁石３０が後退位置Ｐ１と前進位置Ｐ２との間を移動する間、ワイヤ４１を滑らかに案内する。ドラム４３は、ハンド本体２０に回転可能に支持された円筒状の部材であり、モータ４４に駆動されてワイヤ４１を巻き取ったり繰り出したりする。ワイヤ４１、ワイヤガイド４２、及びドラム４３は、例えば非磁性材料から形成することができる。なお、本実施形態では、ドラム４３及びモータ４４がハンド本体２０の内部に配置されているが、ドラム４３及びモータ４４は、ワイヤガイド４２を適宜延長したり湾曲させたりすることで、ハンド本体２０の外部に配置するようにしてもよい。

【0033】

磁石移動機構４０は、モータ４４によりドラム４３をワイヤ繰り出し方向（図２中反時計回り）に回転させることで、永久磁石３０を後退位置Ｐ１から前進位置Ｐ２に前進させることができる。また、磁石移動機構４０は、モータ４４によりドラム４３をワイヤ巻き取り方向（図２中時計回り）に回転させることで、永久磁石３０を前進位置Ｐ２から後退位置Ｐ１に後退させることができる。

【0034】

次に、対象物Ｗを吸着把持する際、及び当該吸着を解除する際のロボットハンド１の動作について説明する。

【0035】

対象物Ｗを吸着把持する際、まず、ロボットＲは、所定の方向から所定の姿勢でロボットハンド１を対象物Ｗに接近させる。このとき、ロボットハンド１の永久磁石３０は、後退位置Ｐ１に後退しており、永久磁石３０から磁気粘弾性エラストマ１２に印加される磁場の強度は、図３（ａ）に示すように、磁場強度Ｂ１にある。従って、把持部１０の接触面１１における磁気粘弾性エラストマ１２の硬さは、対象物Ｗの表面形状に倣った形状に変形可能な第１の硬さＨ１になっている。

【0036】

次に、図３（ｂ）に示すように、磁気粘弾性エラストマ１２に印加する磁場の強度を磁場強度Ｂ１に維持したまま、対象物Ｗに接触面１１を所定の力で押しあてる。これにより、接触面１１を対象物Ｗの表面Ｗａに密着させ、接触面１１と表面Ｗａとの間を真空に近い状態にする。

【0037】

次に、接触面１１を対象物Ｗの表面Ｗａに密着させたまま、磁石移動機構４０により永久磁石３０を後退位置Ｐ１から前進位置Ｐ２に前進させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、永久磁石３０から磁気粘弾性エラストマ１２に印加される磁場の強度が磁場強度Ｂ１から磁場強度Ｂ２に高まり、接触面１１における磁気粘弾性エラストマ１２の硬さが第１の硬さＨ１から第２の硬さＨ２に上昇する。そのため、接触面１１と対象物Ｗの表面Ｗａとの密着状態が保持され、接触面１１が対象物Ｗに吸着される。このようにしてロボットハンド１は対象物Ｗを吸着把持する。

【0038】

一方、接触面１１の対象物Ｗへの吸着を解除するときは、上記と逆の動作を行う。すなわち、磁石移動機構４０により永久磁石３０を前進位置Ｐ２から後退位置Ｐ１に後退させる。これにより、永久磁石３０から磁気粘弾性エラストマ１２に印加される磁場の強度が磁場強度Ｂ２から磁場強度Ｂ１に減少し、磁気粘弾性エラストマ１２の硬さが第２の硬さＨ２から第１の硬さＨ１に低下する。そのため、ロボットハンド１を対象物Ｗから離間する方向に移動させることで、或いは、対象物Ｗの自重を接触面１１と対象物Ｗの表面Ｗａとを離間させる方向に作用させることで、上記密着状態を解いて、接触面１１の対象物Ｗへの吸着を解除することができる。

【0039】

以下、本実施形態の作用効果について説明する。

【0040】

（１）本実施形態にかかるロボットハンド１は、把持部１０の接触面１１が磁気粘弾性エラストマ１２から構成されているため、対象物Ｗの吸着に機能性流体（例えば、磁気粘性流体）を用いた場合と比較して、次の点で優位である。すなわち、機能性流体を吸着に用いた場合は、対象物Ｗを機能性流体で汚損する恐れがあるところ、磁気粘弾性エラストマ１２を用いたロボットハンド１ではそのような恐れがない。また、機能性流体を吸着に用いた場合は、把持部の接触面と対象物Ｗの表面との間の界面に機能性流体を供給する装置を必要とするところ、ロボットハンド１の磁気粘弾性エラストマ１２は、その基質エラストマ内に磁性粒子を分散した状態で保持している。このため、ロボットハンド１は、機能性流体を供給するための装置を省略することができる。

【0041】

（２）また、ロボットハンド１は、磁気粘弾性エラストマ１２が第１の硬さＨ１を有するとき、接触面１１が対象物Ｗの表面Ｗａの様々な凹凸形状に倣って変形することができる。このため、一つのロボットハンド１で、図１に示すような表面形状、姿勢等を異にする多種多様な対象物Ｗを吸着把持することができる。

【0042】

（３）さらに、ロボットハンド１は、磁気粘弾性エラストマ１２の硬さを第２の硬さＨ２に上昇させることで、接触面１１における対象物Ｗの表面Ｗａに接触している領域全体を対象物Ｗに吸着させる。このため、真空吸着の場合よりも対象物Ｗの表面Ｗａに局所的な力（吸引力）がかかりにくい。従って、対象物Ｗの表面Ｗａが比較的柔らかい場合でも、吸着時に当該表面Ｗａの形状変化を起こしにくく、より確実に対象物Ｗを吸着把持することができる。

【0043】

（４）また、ロボットハンド１は、対象物Ｗを吸着把持している間、磁気粘弾性エラストマ１２は第２の硬さＨ２を有し、接触面１１における対象物Ｗの表面Ｗａに接触している領域全体が変形しにくく（形状保持しやすく）なっている。このため、対象物Ｗを搬送する際も高い吸着力を維持することができる。

【0044】

（５）さらに、ロボットハンド１は、磁気粘弾性エラストマ１２に対して永久磁石３０を接近離間させることで、磁気粘弾性エラストマ１２に印加される磁場の強度を変化させる。永久磁石３０は、同じ体積の電磁石よりも高い磁束密度を得ることができるため、ロボットハンド１は、コンパクトな構造でより効率的に磁気粘弾性エラストマ１２の硬さを変化させることができる。

【0045】

（６）また、ロボットハンド１は、磁石移動機構４０として、永久磁石３０に連結されたワイヤ４１と、ワイヤ４１を案内するワイヤガイド４２と、ワイヤ４１が巻き付けられたドラム４３と、ドラム４３を回転させるモータ４４と、を備えている。このため、ワイヤガイド４２の長さ、形状などを調節することで、ドラム４３及びモータ４４を自由に（永久磁石３０の移動方向の制約を受けずに）レイアウトすることができる。

【0046】

（７）さらに、ロボットハンド１は、磁気粘弾性エラストマ１２を支持するハンド本体２０と、ハンド本体２０に着脱可能に取り付けられた枠部材２１と、を備えている。枠部材２１は、接触面１１が露出するように磁気粘弾性エラストマ１２の周縁部をハンド本体２０との間に挟持している。このため、枠部材２１で周縁部を保護しつつ磁気粘弾性エラストマ１２をハンド本体２０に固定することができる。また、枠部材２１を取り外すことで磁気粘弾性エラストマ１２のみを交換することができるため、後述する第４実施形態の場合に比べて交換部品の構造を単純化することができる。

【0047】

（８）また、ロボットハンド１は、圧縮エアを使わずに吸着・吸着解除の動作を行うことが可能であるため、当該動作のためのエア供給設備（例えば、コンプレッサ、配管設備など）を省略することができる。

【0048】

＜他の実施形態＞
次に、第２～５実施形態にかかるロボットハンドについて、図４～７を参照して説明する。なお、各実施形態の説明では、それぞれ先行する実施形態と異なる構成についてのみ説明することとし、先行する実施形態において既に説明した要素と同じ機能を有する要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0049】

第２～５実施形態にかかるロボットハンドでは、図４～７に示すように、対象物Ｗに接触する接触面１１が磁気粘弾性エラストマ１２から構成されている。従って、これらの実施形態でも、第１実施形態と同様の効果（少なくとも上記（１）～（５）の効果）を得ることができる。

【0050】

特に、第２実施形態にかかるロボットハンド１Ａは、図４に示すように、磁石移動機構４０Ａとして、ラックギア４５と、ピニオンギア４６と、モータ４７とを備えている。ラックギア４５は、永久磁石３０の移動方向に沿って延び、先端が永久磁石３０に連結されている。ラックギア４５は、ハンド本体２０に固定されたラックギアガイド４８に案内されて、永久磁石３０の移動方向に沿って移動可能になっている。ピニオンギア４６は、モータ４７の出力軸に連結され、ラックギア４５に噛合しており、モータ４７の駆動力をラックギア４５に伝達してラックギア４５を駆動する。ラックギア４５、ラックギアガイド４８、及びピニオンギア４６は、例えば非磁性材料から形成することができる。モータ４７は、ハンド本体２０に固定されており、不図示の制御装置によって位置決め制御されるステッピングモータ、サーボモータ等から構成することができる。

【0051】

磁石移動機構４０Ａは、モータ４７によりピニオンギア４６を前進方向（図４中時計回り）に回転させることで、ラックギア４５を前進させ、永久磁石３０を後退位置Ｐ１から前進位置Ｐ２に前進させる。また、磁石移動機構４０Ａは、モータ４７によりピニオンギア４６を後退方向（図４中反時計回り）に回転させることで、ラックギア４５を後退させ、永久磁石３０を前進位置Ｐ２から後退位置Ｐ１に後退させる。

【0052】

この構成によれば、モータ４７の位置決め制御により永久磁石３０の位置を制御することで、磁気粘弾性エラストマ１２に印加する磁場の強度を磁場強度Ｂ１と磁場強度Ｂ２との間の任意の強度に精度よく調整することができる。これにより、磁気粘弾性エラストマ１２の硬さを第１の硬さＨ１と第２の硬さＨ２との間で可変に設定することができ、対象物Ｗの種類に応じて吸着力を変更することが可能になる。

【0053】

また、第３実施形態にかかるロボットハンド１Ｂは、図５に示すように、磁石移動機構４０Ｂとして、圧縮エアが供給及び排出されるシリンダ室５０を備えている。シリンダ室５０内には、ピストンとしての永久磁石３０が、シリンダ室５０の内面５０ａと永久磁石３０の周面３０ａとの間に十分な気密性を保持しつつ後退位置Ｐ１と前進位置Ｐ２との間を往復移動可能に収容されている。シリンダ室５０は、永久磁石３０により仕切られており、永久磁石３０の磁気粘弾性エラストマ１２側に形成された前シリンダ室５１と、その反対側に形成された後シリンダ室５２とを含む。シリンダ室５０の前端部には、前シリンダ室５１に圧縮エアを供給または排出するための前側給排管５３が接続され、シリンダ室５０の後端部には、後シリンダ室５２に圧縮エアを供給または排出するための後側給排管５４が接続されている。

【0054】

磁石移動機構４０Ｂは、圧縮エアを後側給排管５４から後シリンダ室５２に供給し、前シリンダ室５１内の空気を前側給排管５３から排出することで、永久磁石３０を後退位置Ｐ１から前進位置Ｐ２に前進させる。また、磁石移動機構４０は、圧縮エアを前側給排管５３から前シリンダ室５１に供給し、後シリンダ室５２内の空気を後側給排管５４から排出することで、永久磁石３０を前進位置Ｐ２から後退位置Ｐ１に後退させる。

【0055】

この構成によれば、磁石移動機構４０Ｂの駆動源として、既存の工場エアを有効に利用することができる。

【0056】

さらに、第４実施形態にかかるロボットハンド１Ｃは、図６に示すように、枠部材２１に代えて、磁気粘弾性エラストマ１２に埋設された埋込部材６０を備えている。埋込部材６０は、非磁性材料製であり、磁気粘弾性エラストマ１２に埋設された板状部６１と、各々一端が板状部６１に連結された複数のスタッドボルト６２とを有している。各スタッドボルト６２の他端側の端部は、磁気粘弾性エラストマ１２の裏面１２ｂから外部に突出し、ハンド本体２０の先端部２０ａに固定されたブラケット６３の孔に挿通されて、ナット６４がねじ込まれている。すなわち、スタッドボルト６２の磁気粘弾性エラストマ１２から突出した部分は、ブラケット６３及びナット６４を介して、ハンド本体２０に着脱可能に固定されている。なお、板状部６１は、磁気粘弾性エラストマ１２の周縁部に沿って複数箇所に設けられてもよいし、環状に連続して延設されてもよい。

【0057】

この構成によれば、磁気粘弾性エラストマ１２を容易に交換することができる。また、埋込部材６０は、磁気粘弾性エラストマ１２を、その表面１２ａの一部を他の部材（枠部材２１など）で覆うことなく固定できるので、同じ大きさ及び形状を有する磁気粘弾性エラストマ１２に対して接触面１１をより広くとることができる。なお、ロボットハンド１Ｃは、埋込部材６０に加えて枠部材２１を備えてもよい。

【0058】

また、第５実施形態にかかるロボットハンド１Ｄは、図７に示すように、枠部材２１または埋込部材６０に代えて、両面テープなどの接着部材７０により磁気粘弾性エラストマ１２をハンド本体２０に固定している。接着部材７０は、磁気粘弾性エラストマ１２の裏面１２ｂとハンド本体２０の取付面２０ｃとの間に介在して裏面１２ｂと取付面２０ｃとを接合している。

【0059】

この構成によれば、簡易、軽量な構造で磁気粘弾性エラストマ１２をハンド本体２０に固定することができ、かつ、同じ大きさ及び形状を有する磁気粘弾性エラストマ１２に対して接触面１１をより広くとることができる。なお、ロボットハンド１Ｄは、接着部材７０に加えて枠部材２１及び埋込部材６０の一方または両方を備えてもよい。

【0060】

さらに他の実施形態にかかるロボットハンドでは、永久磁石３０に代えて、電磁石を採用してもよい。この構成によれば、電磁石のコイルに供給する電流を増減させることで、磁気粘弾性エラストマ１２に印加する磁場の強度を変化させることができるので、上述の磁石移動機構４０，４０Ａ，４０Ｂを省略することができる。

【0061】

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0062】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ ロボットハンド
１１ 接触面
１２ 磁気粘弾性エラストマ
２０ ハンド本体
２１ 枠部材
３０ 永久磁石
４１ ワイヤ
４２ ワイヤガイド
４３ ドラム
４４ モータ
４５ ラックギア
４６ ピニオンギア
４７ モータ
５０ シリンダ室
６０ 埋込部材
７０ 接着部材
Ｂ１ 第１の磁場強度
Ｂ２ 第２の磁場強度
Ｐ１ 後退位置（第１位置）
Ｐ２ 前進位置（第２位置）
Ｗ 対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】