(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】2023-01-06
(45)【発行日】2023-01-17
(54)【発明の名称】把持機構及び運搬物搬送装置
(51)【国際特許分類】
B25J 15/08 20060101AFI20230110BHJP
B25J 15/00 20060101ALI20230110BHJP
B64D 1/22 20060101ALI20230110BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20230110BHJP
【ＦＩ】
B25J15/08 C
B25J15/00 C
B64D1/22
B64C39/02
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2018228167
(22)【出願日】2018-12-05
(65)【公開番号】P2020089941
(43)【公開日】2020-06-11
【審査請求日】2021-12-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000226507
【氏名又は名称】株式会社ニックス
(73)【特許権者】
【識別番号】399037405
【氏名又は名称】楽天グループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100080953
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 克郎
(72)【発明者】
【氏名】李 顕一
(72)【発明者】
【氏名】大和 拓海
(72)【発明者】
【氏名】井沼 孝慈
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 治
(72)【発明者】
【氏名】山岡 匡太
【審査官】松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－０６１５８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５２－１２２４７５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭６１－００４６８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０９１８６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １５／０８
Ｂ２５Ｊ １５／００
Ｂ６４Ｄ １／２２
Ｂ６４Ｃ ３９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
運搬物を把持して搬送するために移動体に取り付けられる把持機構であって、回転軸を中心に回転可能に設けられた回転体と、
前記運搬物を把持するために、前記回転軸を中心として、前記回転軸から同一距離離間するように配設される第１アーム及び第２アームと、
前記回転体、前記第１アーム及び前記第２アームと係合し、前記回転体が前記回転軸を中心に所定方向に回転すると、前記第１アーム及び前記第２アームが、前記回転軸に近づく方向に移動し、前記回転体が前記回転軸を中心に前記所定方向と反対方向に回転すると、前記第１アーム及び前記第２アームが、前記回転軸から遠ざかる方向に移動するように構成される幅調整機構と、
第２回転軸を中心に、前記回転体と独立して手動で回転可能に設けられた第２回転体と、
前記運搬物を把持するために、前記第２回転軸を中心として、前記第２回転軸から同一距離離間するように配設される第３アーム及び第４アームと、
前記第２回転体、前記第３アーム及び前記第４アームと係合し、前記第２回転体が前記第２回転軸を中心に所定方向に回転すると、前記第３アーム及び前記第４アームが、前記回転軸に近づく方向に移動し、前記第２回転体が前記第２回転軸を中心に前記所定方向と反対方向に回転すると、前記第３アーム及び前記第４アームが、前記回転軸から遠ざかる方向に移動するように構成される第２幅調整機構とを更に備え、
前記第１アーム及び前記第２アームの移動方向と、前記第３アーム及び前記第４アームの移動方向は、垂直の関係にあることを特徴とする把持機構。
【請求項2】
前記回転体は、ピニオンギヤが形成されるピニオンを備え、前記幅調整機構は、前記ピニオンギヤに噛合する第１ラックギヤが形成され、前記第１アームと接続する第１ラックと、前記ピニオンギヤに噛合する第２ラックギヤが形成され、前記第２アームと接続する第２ラックと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の把持機構。
【請求項3】
前記第１アーム及び前記第２アームの前記回転軸から遠ざかる方向への移動を抑制するための係止手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の把持機構。
【請求項4】
前記係止手段は、前記第１ラックと係合する第１係合部と、前記第２ラックと係合する第２係合部と、前記第１係合部及び前記第２係合部で前記第１ラック及び前記第２ラックを、前記第１アーム及び前記第２アームの移動方向と垂直な方向に押圧するための弾性体と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の把持機構。
【請求項5】
前記第１係合部には、前記第１アームが前記回転軸に近づく方向を向いた第１垂直面が形成され、前記第２係合部には、前記第２アームが前記回転軸に近づく方向を向いた第２垂直面が形成され、
前記第１ラックには、前記第１垂直面と対向するために、前記第１アームが前記回転軸から遠ざかる方向を向いた複数の面が周期的に形成され、
前記第２ラックには、前記第２垂直面と対向するために、前記第２アームが前記回転軸から遠ざかる方向を向いた複数の面が周期的に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の把持機構。
【請求項6】
前記回転体を、前記回転軸を中心に回転させるためのモータを更に備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項7】
前記第１アームに取り付けられ、前記運搬物を支持する第１支持部と、前記第１支持部で、前記運搬物を、前記回転軸に向かう方向に押圧するための第１弾性体と、前記第２アームに取り付けられ、前記運搬物を支持する第２支持部と、前記第２支持部で、前記運搬物を、前記回転軸に向かう方向に押圧するための第２弾性体と、を更に備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項8】
前記第１支持部の前記回転軸を向いた面は、前記第１アーム及び前記第２アームが移動する第１方向に垂直に形成され、前記第２支持部の前記回転軸を向いた面は、前記第１方向に垂直に形成されている請求項７に記載の把持機構。
【請求項9】
前記回転軸及び前記第２回転軸は、同軸であることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項10】
前記回転軸と前記第２回転軸は、垂直の関係にあり、前記第２回転体は、前記第１アーム又は前記第２アームに取り付けられていることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の把持機構。
【請求項11】
無人航空機からなる前記移動体と、前記無人航空機の下方に取り付けられる請求項１から１０の何れか一項に記載の把持機構と、を備える運搬物搬送装置。
【請求項12】
前記把持機構は、前記無人航空機の重心を通過し鉛直方向に向かう直線と、前記回転軸が一致するように取り付けられることを特徴とする請求項１１に記載の運搬物搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、把持機構及び運搬物搬送装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ドローン、マルチロータ、あるいは、マルチコプター等と呼ばれる、遠隔操作または自動操縦によって自律制御される無人航空機（機械学習をする人工知能を搭載することによって自律制御する無人航空機を含む）を使って荷物などの運搬物を配送する運搬物の搬送方法及びキャッチャーと呼ばれる運搬物の把持機構が提案されている。
【0003】
特許文献１には、軽量で消費電力の少ない運搬物の把持装置が記載されている。この文献には、通電されているときに磁力が消失し、通電されていないときに磁力が発生する永電磁式マグネット装置を用いて運搬物を磁力で吸着して把持する技術が記載されている。
【0004】
特許文献２には、目標地点に対して運搬物を鉛直下方に投下可能な装置が記載されている。この文献には、鉛直方向に向かって傾斜する二つの底板を、同時に、かつ対称的な軌跡で回転させることにより、二つの底板で支持されていた運搬物を投下する技術が記載されている。
【0005】
特許文献３には、浮揚している無人航空機から垂下した可撓性部材に運搬物を取り付ける操作に伴って無人航空機の姿勢が不安定化されにくい運搬装置が記載されている。この文献には、長尺の可撓性部材からなる主ワイヤに、更に、長尺の補助ワイヤを接続し、この補助ワイヤに運搬物を取り付ける技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１８－１１４８２２号公報
【文献】特開２０１７－１９６９４９号公報
【文献】特開２０１７－８７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、マグネットの電磁力が及ぶ程度の大きさの運搬物しか吸着することができないので、様々な大きさの運搬物を把持することに適していない。また、特許文献２記載の技術は、傾斜されている二つの底板で運搬物を支持しなければならないから、直方体状の運搬物を安定して搬送することに適していない。また、特許文献３記載の技術は、長尺のワイヤで運搬物を吊り下げて運搬するものだから、運搬物が風などを受けた場合に、安定性が大きく損なわれる可能性がある。
【0008】
そこで本発明は、様々な大きさの運搬物を安定的に把持することが可能となる把持機構及び運搬物搬送装置を提供すること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】
本開示の一側面に係る把持機構は、運搬物を把持して搬送するために移動体に取り付けられる。そして、回転軸を中心に回転可能に設けられた回転体と、運搬物を把持するために、回転軸を中心として、回転軸から同一距離離間するように配設される第１アーム及び第２アームと、回転体、第１アーム及び第２アームと係合し、回転体が回転軸を中心に所定方向に回転すると、第１アーム及び第２アームが、回転軸に近づく方向に移動し、回転体が回転軸を中心に所定方向と反対方向に回転すると、第１アーム及び第２アームが、回転軸から遠ざかる方向に移動するように構成される幅調整機構とを備える。
【0010】
回転体は、ピニオンギヤが形成されるピニオンを備え、幅調整機構は、ピニオンギヤに噛合する第１ラックギヤが形成され、第１アームと接続する第１ラックと、ピニオンギヤに噛合する第２ラックギヤが形成され、第２アームと接続する第２ラックを備えてもよい。
【0011】
また、第１アーム及び第２アームの回転軸から遠ざかる方向への移動を抑制するためのラチェット（係止手段であり、ストッパーと呼んでもよい）を更に備えてもよい。ラチェットは、第１ラックと係合する第１係合部と、第２ラックと係合する第２係合部と、第１係合部及び第２係合部で第１ラック及び第２ラックを、第１アーム及び第２アームの移動方向と垂直な方向に押圧するための弾性体を備えることができる。
【0012】
また、第２回転軸を中心に、回転体と独立して手動で回転可能に設けられた回転可能に設けられた第２回転体と、運搬物を把持するために、第２回転軸を中心として、第２回転軸から同一距離離間するように配設される第３アーム及び第４アームと、第２回転体、第３アーム及び第４アームと係合し、第２回転体が第２回転軸を中心に所定方向に回転すると、第３アーム及び第４アームが、回転軸に近づく方向に移動し、第２回転体が第２回転軸を中心に所定方向と反対方向に回転すると、第３アーム及び第４アームが、回転軸から遠ざかる方向に移動するように構成される第２幅調整機構とを更に備え、第１アーム及び第２アームの移動方向と、第３アーム及び第４アームの移動方向は、垂直の関係にあるように構成してもよい。
【0013】
また、本開示は、無人航空機からなる移動体と、無人航空機の下方に取り付けられる把持機構と、を備える運搬物搬送装置を含む。把持機構は、無人航空機の重心を通過し鉛直方向に向かう直線と、回転体の回転軸が一致するように取り付けることができる。特に、無人航空機が所定の中心軸に対して回転対称な複数のフレームと各フレームに取り付けられたプロペラを有するときに、その中心軸に対して回転対称なフレーム上の位置で、把持機構が支持されるように、無人航空機に取り付けられることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】把持機構１０の斜視図
【図2】把持機構１０の正面図
【図3】把持機構１０の右側面図
【図4】把持機構１０の平面図
【図5A】第１方向に平行で回転軸ＡＸを通過する把持機構１０の断面図
【図5B】運搬物を把持しているときの同断面図
【図6】第１ラック２２の側面及び第２ラック２４の側面を通過する断面図
【図7】第１ラック２２の側面を通過する断面図
【図9】把持機構５０の斜視図
【図10】取付フレーム６０が取り付けられた把持機構１０の斜視図
【図11】ドローンＤに把持機構１０が取り付けられた様子を示す図
【図12】把持機構５０の機能ブロック図
【図13】把持機構５０の動作フローチャート
【図14】把持機構７０の斜視図
【図15】把持機構８０の斜視図
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に組み合わせることもできる。
【0016】
図１は、本実施形態に係る把持機構１０の斜視図である。図２、図３及び図４は、それぞれ、把持機構１０の正面図、右側面図及び平面図である。ただし、わかりやすくするため、図２及び図４は、粉塵等から幅調整機構を保護するための蓋体３４Ａを取り外した状態における把持機構１０の正面図及び平面図をそれぞれ示している。
【0017】
これら図面に示されるように、把持機構１０は、荷物などの運搬物を把持するための第１アーム１２、第２アーム１４、第３アーム１６及び第４アーム１８を備える。また、把持機構１０の中心には、鉛直方向と平行な回転軸ＡＸを中心に回転可能に設けられたピニオン２０（図４）が設けられている。更に、第１アーム１２と第２アーム１４の幅調整機構として、把持機構１０は、第１アーム１２とピニオン２０に係合する第１ラック２２及び第２アーム１４とピニオン２０に係合する第２ラック２４を備える。また、第３アーム１６と第４アーム１８の幅調整機構として、把持機構１０は、第３アーム１６及びピニオン２１（図５Ａ）（図８）に、それぞれ係合する第３ラック２６と、第４アーム１８及びピニオン２１に、それぞれ係合する第４ラック２８と、を備えている。後に詳述するが、ピニオン２０が時計回りに回転すると、第１アーム１２及び第２アーム１４は、回転軸ＡＸから遠ざかるように移動し、ピニオン２０が反時計回りに回転すると、第１アーム１２及び第２アーム１４は、回転軸ＡＸに近づくように移動する。このため、第１アーム１２と回転軸ＡＸの距離と、第２アーム１４と回転軸ＡＸの距離は、各アームの位置によらずほぼ同一となる。
【0018】
同様に、ピニオン２１が時計回りに回転すると、第３アーム１６及び第４アーム１８は回転軸ＡＸから遠ざかるように移動し、ピニオン２１が反時計回りに回転すると、第３アーム１６及び第４アーム１８は、回転軸ＡＸに近づくように移動する。このため、第３アーム１６と回転軸ＡＸの距離と、第４アーム１８と回転軸ＡＸの距離は、各アームの位置によらずほぼ同一となる。
【0019】
以下では、便宜的に、第１アーム１２及び第２アーム１４が移動する方向を第１方向とし、第３アーム１６及び第４アーム１８が移動する方向を第２方向とし、回転軸ＡＸと平行な方向を第３方向とする。第１方向、第２方向及び第３方向は、互いに垂直の関係を有する。また、回転軸ＡＸが鉛直方向と平行になるとき、第１方向及び第２方向は水平方向と平行になる。
【0020】
把持機構１０の各部品は、例えば、樹脂成形により製造することができる。しかしながら、これに限られるものではなく、把持機構１０の一部、又は、全ての部品を、他の材質、例えば、アルミニウムなどの金属から製造してもよい。また、把持機構１０の部品同士は、必要に応じて、ボルトによって接続することができる。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、接着などの他の手段で接続してもよいし、又は、一体的に設けてもよい。例えば、第３アーム１６と第３ラック２６、及び、第４アーム１８と第４ラック２８をそれぞれ一体的に製造してもよい。
【0021】
第１アーム１２は、運搬物と当接し、これを把持するための部品である。第１アーム１２は、第２方向に所定の幅を有し、第３方向に所定の高さを有するように形成されている。第２方向の幅は、運搬物を安定して搬送することが可能なように、第１ラック２２よりも幅広に形成されている。第３方向の高さは、想定される運搬物の最大高さよりも大きくなるように形成されている。第１アーム１２の第３方向下端には、第２方向に所定の幅を有し、第１方向に回転軸ＡＸに向かって突出する突出部１２Ａが形成されている。突出部１２Ａは、第３方向上方を向いた水平面を有するので、この面を当接されることにより、運搬物の下面を好適に支持することができる。また、第１アーム１２には、第１方向に垂直で、回転軸ＡＸ方向を向いた当接面１２Ｂが形成されているので、この当接面１２Ｂを運搬物の側面に当接させることにより、好適に運搬物を支持することができる。なお、図１に示されるように、軽量化を図るために、第１アーム１２の中央部分を繰りぬいてもよい。また、第１アーム１２は、第２方向に垂直で、回転軸ＡＸを通過する面に対して対称に形成されている。なお、第１乃至第４アーム１２～１８の幅、高さ及び形状は、把持対象である運搬物の大きさや形状に応じて適宜設計可能である。例えば、第１アーム１２及び第２アーム１４の幅及び高さをそれぞれ１００から１５０ｍｍ並びに２００から３００ｍｍに設定することができる。ただし、搬送する運搬物の大きさ等に応じて、第１アーム１２及び第２アーム１４を取り外して、別の第１アーム及び第２アームを取り付けてもよい。
【0022】
図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、第１アーム１２は、更に、運搬物を回転軸ＡＸ方向に押圧するための押圧機構１２Ｃを備えている。押圧機構１２Ｃは、運搬物の搬送中に、第１アーム１２に対向する運搬物の側面を押圧する。また、目的地に到達して運搬物をリリースするために第１アーム１２が回転軸ＡＸから遠ざかる方向に移動して運搬物の側面から離間する際に、第１アーム１２の当接面１２Ｂから突出し、運搬物の押圧を継続する。
【0023】
図５Ａは、把持機構１０を、第１方向に平行で回転軸ＡＸを通過する平面で切った断面図である。図５Ｂは、把持機構１０が運搬物を把持している様子を示す同断面図である。押圧機構１２Ｃは、第１アーム１２のうち、第２方向及び第３方向の中央付近に設けられている直方体状の押圧部品１２Ｃ１と、この押圧部品１２Ｃ１に係合するばね１２Ｃ２を有する。押圧部品１２Ｃ１の回転軸ＡＸを向いた面は、第１方向に垂直に形成されているため、運搬物の側面を好適に押圧することができる。ばね１２Ｃ２は、第１方向に伸縮することで、これに係合する押圧部品１２Ｃ１が第１アーム１２の他の部分に対して第１方向に相対的に移動可能なように設けられている。具体的には、図５Ａに示されるように、運搬物を把持していない場面では、ばね１２Ｃ２は自然長を有し、押圧部品１２Ｃ１が当接面１２Ｂに対して第１方向すなわち回転軸ＡＸ方向に突出するように支持する。一方で、図５Ｂに示されるように、運搬物を把持している場面では、ばね１２Ｃ２は圧縮しており、押圧部品１２Ｃ１が運搬物の側面に当接した状態で、当接面１２Ｂと面一となるように又はわずかに第１方向すなわち回転軸ＡＸ方向に突出するように支持する。そして、目的地に到達して運搬物をリリースする場面では、第１アーム１２が回転軸ＡＸから遠ざかる方向に移動するため、当接面１２Ｂは運搬物の側面から離間するが、一方で押圧部品１２Ｃ１は、ばね１２Ｃ２によって当接面１２Ｂから突出するように相対的に移動する。このため、ばね１２Ｃ２が自然長になるまで、押圧部品１２Ｃ１は、運搬物の押圧を継続する。なお、ばね１２Ｃ２の弾性定数は、運搬物の外箱の強度等を考慮して適宜設定することができる。例えば、外箱が段ボールのように側面方向の強度が高くない部材から形成されている場合は、ばね１２Ｃ２の弾性定数を小さくし過ぎると、底箱を損傷してしまう場合があるので、ばね１２Ｃ２の弾性定数を大きく設計することが好ましい。同様に、押圧部品１２Ｃ１の運搬物に当接する部分の面積についても、外箱を損傷しない程度の面積を有するように設計することが好ましい。なお、必ずしも、当接面１２Ｂを、運搬物の側面と密着させなければならないことはない。例えば、搬送中に運搬物の第１方向への移動を拘束できる程度に、運搬物の側面と離間対向するように構成してもよい。
【0024】
第２アーム１４は、第１アーム１２と同様の構造を有しているため、説明を簡略化する。第２アーム１４も、第１アームと同様に、運搬物の下面を支持するために第３方向上方を向いた水平面を有する突出部１４Ａと、運搬物の側面を支持するための第１方向に垂直で回転軸ＡＸ方向を向いた当接面１４Ｂを備える。更に、運搬物の搬送中に、第２アーム１４に対向する運搬物の側面の中央部を押圧し、目的地に到達して運搬物をリリースするために第２アーム１４が回転軸ＡＸから遠ざかる方向に移動して運搬物の側面から離間する際に、第２アーム１４の当接面１４Ｂから突出し、運搬物の押圧を継続する、押圧部品１４Ｃ１及びばね１４Ｃ２を含む押圧機構１４Ｃを備える。また、第２アーム１４も、第１方向に垂直で、回転軸ＡＸを通過する面に対して対称に形成されている。
【0025】
続いて、幅調整機構が備える第１ラック２２及び第２ラック２４について、図面を用いて説明する。図１等に示されるように、第１ラック２２及び第２ラック２４は、水平に配置される２枚の板材である蓋体３４Ａとベース板３４Ｂの間隙に挿入されて支持される。図６は、右半分は、第３方向に垂直で、第１ラック２２の側面を通過し、左半分は、第２ラック２４の側面を通過する断面図である。第１ラック２２は、第１方向の一端部で第１アーム１２を支持し、他端部でピニオン２０のピニオンギヤと噛合することにより、ピニオン２０の回転に伴って、第１アーム１２を第１方向に移動させるための部品である。図に示されるように、第１ラック２２は、第１方向に長手方向を有し、第２方向に短手方向を有する板状の部材である。第１方向の回転軸ＡＸ側端部は、第１ラック２２が回転軸ＡＸ側に移動しても、ピニオン２０の通過を可能とするために、短辺側に開口し、第１方向に延在する長孔が形成されている。従って、第１ラック２２は、第１アーム１２に接続される第１アーム１２側端部を含むベース部分２２Ａと、ベース部分２２Ａから二又に分かれ、平面視において、ピニオン２０を挟み込むように、第１方向に沿って延在する第１端部２２Ｂと、ピニオン２０が配置される長孔を隔てて第１端部２２Ｂと対向するように、第１方向に沿って延在する第２端部２２Ｃを備える。
【0026】
図１及び図６に示されるように、ベース部分２２Ａの第１アーム１２側端部は、第１アーム１２と、ボルトを用いて接続されている。従って、運搬物の大きさや形状等にあわせて、第１アーム１２を取り外し、異なるアームを取り付けることができる。また、ベース部分２２Ａの第２方向両端には、第３方向に突出し、第１方向に平行な二本のレール部が形成されている。従って、蓋体３４Ａに、この２本のレール部にそれぞれ係合する２本のガイド溝を形成して、ベース板３４Ｂとの間で第１ラック２２を第３方向から挟むことによって、第１ラック２２が第１方向に平行に移動することを案内することができる。また、図６に示されるように、ベース部分２２Ａには、回転軸ＡＸを通過し、第１方向に垂直で、回転軸ＡＸを通過する面に対して対称な位置に、合計１０個の貫通孔が形成されている。従って、バランスを損なうことなく部品の軽量化を図ることができる。
【0027】
図６に示されるように、第２端部２２Ｃは、第１端部２２Ｂと回転軸ＡＸを隔てて離間する第１方向に延在する部材である。第２端部２２Ｃの回転軸ＡＸを向いた側面には、ピニオン２０のピニオンギヤと噛合するためのラック歯車２２Ｃ１（以下、ラックギヤを「ラック歯車」という）が形成されている。ラック歯車２２Ｃ１のピッチ及び歯形等は、ピニオン２０のピニオンギヤと好適に噛合できるように設計されている。第２端部２２Ｃの反対側、すなわち、回転軸ＡＸと反対の第２方向を向いた側面には、第２方向に突出する凸部２２Ｃ２が形成されている。この凸部２２Ｃ２は、第１ラック２２を第１方向に回転軸ＡＸから遠ざかる方向に移動させた際に、第１ラック２２を支持するベースのストッパーと当接する。同様に、凸部２２Ｃ２は、第１ラック２２を第１方向に回転軸ＡＸと近づく方向に移動させた際に、第１ラック２２を支持するベース板３４Ｂのストッパーと当接する。このため、凸部２２Ｃ２の形成位置及び幅を調整することにより、第１ラック２２に接続する第１アーム１２が回転軸ＡＸと最も遠ざかる位置及び最も近づく位置を規定することができる。本実施形態においては、例えば、第１アーム１２と第２アーム１４の間隔は、最小で１８５ｍｍ、最大で３２０ｍｍである。
【0028】
次いで、図６及び図７を用いて、運搬物の搬送中に、第１アーム１２及び第２アーム１４の間隔が大きくなることを抑制するためのラッチ機構について説明する。図７は、係止手段であるラチェット３２により、第１アーム１２の移動が抑制されている状態における、第３方向に垂直で、第１ラック２２の側面を通過する断面図である。一方で、図６は、ラチェット３２が解除され、第１アーム１２の移動が抑制されていない状態を示している。
【0029】
図６及び図７に示されるように、第１ラック２２の第１端部２２Ｂの回転軸ＡＸを向いた側面２２Ｂ１には、ピニオン２０と接触しないように、ピニオン２０からわずかに離間して対向する第２方向に垂直な平面が形成される。一方で、第１端部２２Ｂの反対側、すなわち、回転軸ＡＸと反対の第２方向を向いた側面２２Ｂ２には、鋸歯状波、すなわち、平面視において、第１アーム１２に近づくほど回転軸ＡＸから第２方向に遠ざかる傾斜面と、傾斜面と比較して第１方向に対し十分に大きな傾き、又は、９０度の角度をもって、第１アーム１２に近づくほど回転軸ＡＸに第２方向に近づく垂直面とが、第１方向に沿って交互に周期的に形成されている。一方で後述するラチェット３２には、第１端部２２Ｂの側面２２Ｂ２に形成される鋸歯状波と噛合する垂直面及び傾斜面を備える鋸歯状波が形成される。従って、両者を噛合させることにより、第１アーム１２が第１方向に移動することを抑制することができる。特に、第１端部２２Ｂの側面２２Ｂ２に形成される垂直面は、第１方向にほぼ垂直で第１アーム１２が回転軸ＡＸから遠ざかる方向を向いた面であるから、この垂直面と、ラチェット３２に形成される鋸歯状波の垂直面とを対向させることにより、第１アーム１２並びに第１ラック２２が回転軸ＡＸから遠ざかる方向に移動することを妨げることができる。一方で、第１端部２２Ｂの側面２２Ｂ２に形成される傾斜面は、第１アーム１２の移動方向である第１方向に対して大きく傾斜している。このため、第１アーム１２並びに第１ラック２２は、ラチェット３２によって、回転軸ＡＸから遠ざかる方向には移動しにくく、又は、移動することができず、一方で、回転軸ＡＸに近づく方向には、相対的に移動しやすいように構成されている。なお、鋸歯状波をなす垂直面又は傾斜面の第１方向に対する傾斜角度を調整することにより、移動を拘束する力を調整することができる。ただし、第１方向に対する垂直面の角度を、第１方向に対する傾斜面の角度より大きくすることによって、回転軸ＡＸに遠ざかる方向への拘束力を相対的に大きくし、近づく方向への拘束力を相対的に小さくすることができる。例えば、ラチェット３２が第１ラック２２に係合した状態において、人力では第１アーム１２を回転軸ＡＸから遠ざかる方向に移動することはできないが、回転軸ＡＸに近づく方向には移動することができる程度に、後述するラチェット３２のばね３５の圧縮力、傾斜面の角度等を設定することが好ましい。
【0030】
ラチェット３２は、第１ラック２２と第２ラック２４の間に挿入される板状の部材である。ラチェット３２は、第１ラック２２及び第２ラック２４と係合することにより、第１ラック２２及びこれに接続される第１アーム１２、並びに、第２ラック２４及びこれに接続される第２アーム１４の第１方向への移動を抑制するための部品である。
【0031】
ラチェット３２の中央部には、第２方向に移動しても、ピニオン２０と干渉することがないように貫通孔が形成されている。また、図６及び図７に示されるように、第２方向を向いた側面の中央部には、第２方向に突出する円筒状の凸部３２Ａが形成される。この凸部３２Ａと対向するように、ベース板３４Ｂには、回転軸ＡＸ方向を向いた円筒状の凸部３４Ｂ１が形成される。凸部３２Ａと凸部３４Ｂ１は同軸及び同径に形成されているので、両者と係合するようにばね３５を圧縮状態で挿入することによって、ラチェット３２の凸部３２Ａが形成される側面を回転軸ＡＸに向かう方向に押圧することができる。
【0032】
また、図６及び図７に示されるように、ラチェット３２の第２方向端部には、第１ラック２２と同じ高さとなるように、ラチェット３２の主面から第３方向に立ち上がるように壁部３２Ｂが形成される。壁部３２Ｂの回転軸ＡＸ方向を向いた側面には、第１ラック２２の第１端部２２Ｂに形成される鋸歯状波と噛合可能なように、これと同ピッチで形成される鋸歯状波が形成される。
【0033】
更に、ラチェット３２の第２方向を向いた他方の側面には、第２方向に突出する押圧部３２Ｃが形成されている。この押圧部３２Ｃは、ベース板３４Ｂの表面から突出し、外部に露出する。
【0034】
以上のようなラッチ機構を備える結果、ラチェット３２は、通常時は、ばね３５によって、第２方向に押圧される。従って、ラチェット３２の壁部３２Ｂに形成された垂直面及び傾斜面が第１ラック２２に形成された垂直面及び傾斜面とそれぞれ対向した状態で、ラチェット３２は、第１ラック２２に押し付けられる。その結果、第１ラック２２の第１方向への移動、特に、第１アーム１２が回転軸ＡＸから離れる方向への移動が抑制される。このため、運搬物の搬送中に、第１アーム１２が回転軸ＡＸから離れる方向に移動することを抑制することができる。一方で、第１アーム１２が回転軸ＡＸに近づく方向への拘束力は相対的に小さいため、ラチェット３２が第１ラック２２に係合した状態であっても、人力で、第１アーム１２を運搬物の側面に近づくように移動させることが可能になる。また、ばね３５の圧縮力を上回る力で押圧部３２Ｃを第２方向に押圧すれば、ラチェット３２が第２方向に移動して、第１ラック２２との係合が解除されるため、第１アーム１２を回転軸ＡＸから離れる方向に移動させ、運搬物をリリース等することが可能になる。
【0035】
第２ラック２４は、第１ラック２２と同様の機能を有する。このため、以下では、当業者に合理的に理解される部分について重複する説明を省略し、第１ラック２２と異なる部分を中心に説明する。
【0036】
第２ラック２４は、第１方向の一端部で第２アーム１４を支持し、他端部でピニオン２０のピニオンギヤと噛合することにより、ピニオン２０の回転に伴って第２アーム１４を第１方向に移動させるための部品である。第１ラック２２と同様に、第２ラック２４は、蓋体３４Ａとベース板３４Ｂの間隙に挿入されるように支持される。ただし、互いに干渉しないように、第３方向について、第１ラック２２と第２ラック２４は異なる位置に挿入される。更に、第１ラック２２と同様に、第２アーム１４に接続される端部を含むベース部分２４Ａと、ベース部分２４Ａから二又に分かれ、平面視において、ピニオン２０を挟み込むように、第１方向に沿って延在する第１端部２４Ｂと、ピニオン２０が配置される長孔を隔てて第１端部２４Ｂと対向するように、第１方向に沿って延在する第２端部２４Ｃを備える。ただし、第１ラック２２と異なり、第１端部２４Ｂに、ピニオン２０のピニオンギヤと噛合するラック歯車２４Ｂ１が形成されるので、ピニオン２０の回転に伴う第１アーム１２の移動方向と第２アーム１４の移動方向を反対にすることができるとともに、第１方向に平行で回転軸ＡＸを通過する平面に対する対称性を向上することができる。
【0037】
また、第１端部２４Ｂの回転軸ＡＸとは反対側を向いた面には、第１端部２２Ｂと同様に、垂直面と傾斜面が周期的に設けられる鋸歯状波が側面２４Ｂ２に形成される。ただし、図６に示されるとおり、第２アーム１４並びに第２ラック２４が回転軸ＡＸから遠ざかる方向に移動することを妨げるために、垂直面は、第１ラック２２に形成される鋸歯状波とは反対方向、即ち、第１方向にほぼ垂直で第２アーム１４が回転軸ＡＸから遠ざかる方向を向いた垂直面と、隣接する垂直面を接続する傾斜面を有するように形成される。
【0038】
同図に示されるように第２ラック２４の側面２４Ｂ２に形成される鋸歯状波と噛合するために、ラチェット３２の第２方向端部には、第２ラック２４と同じ高さとなるように、ラチェット３２の主面から第３方向下方に立ち下がるように壁部３２Ｄが形成され、壁部の回転軸ＡＸ方向を向いた側面には、第２ラック２４の側面２４Ｂ２に形成される鋸歯状波と噛合するように対応する傾斜角度及びピッチを有する鋸歯状波が形成される。
【0039】
また、第１端部２４Ｃには、第１ラック２２と同様に、第２ラック２４に接続する第２アーム１４が回転軸ＡＸと最も遠ざかる位置及び最も近づく位置を規定するための、第２方向に突出する凸部２４Ｃ１が形成されている。
【0040】
以上のような構成の結果、ラチェット３２は、第１ラック２２と同様に、第２ラック２４が移動する第１方向と垂直な第２方向に押圧するので、第１ラック２４の第１方向への移動、特に、第２アーム１４が回転軸ＡＸから離れる方向への移動を抑制する拘束力を強めることができる。このため、第１アーム１２及び第２アーム１４の間隔が広がりにくく、狭まりやすい構成を実現することができる。
【0041】
なお、第１ラック２２と第２ラック２４は、第３方向において異なる位置に配置されるため、ラック歯車２２Ｃ１及びラック歯車２４Ｂ１が形成される位置も、第３方向において異なる位置となる。このため、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、ピニオン２０の歯車が形成される部分２０Ａは、両者に噛合するために、第３方向に所定の厚みを有する。しかしながら、これに限られるものではなく、ラック歯車２２Ｃ１及びラック歯車２４Ｂ１を、第３方向について同じ位置に形成することにより、ピニオン２０の歯車が形成される部分２０Ａの厚みを薄くしてもよい。また、歯車が形成される部分２０Ａを第３方向に二つに分離し、各部分に歯車を形成するようにしてもよい。
【0042】
また、ピニオン２０は、第３方向に突出する軸部２０Ｂを備える。このため、この軸部２０Ｂをモータ等に接続することにより、ピニオン２０を自動的に回転させることや、軸部２０Ｂをハンドルに接続することにより、ピニオン２０を手動で回転させるように構成することができる。なお、図４に示されるように、ピニオン２０の周囲への粉塵等の混入を一層抑制するために、ピニオン２０との干渉を回避するために第１ラック２２に形成される長孔の面積は、上面側の方が、下面側よりも小さくなるように形成される。
【0043】
続いて、第３アーム１６及び第４アーム１８の間隔を調整する幅調整機構について説明する。但し、第１アーム１２及び第２アーム１４と同様の機能を発揮すると当業者に理解される部分については、説明を省略、又は、簡略化し、第１アーム１２及び第２アーム１４と異ななる部分を中心に説明する。なお、本実施形態においては、第１アーム１２及び第２アーム１４と、第３アーム１６及び第４アーム１８は、連動しておらず、それぞれ独立に移動することができる。ただし、これに限られるものではなく、全てのアームを同一、又は、連動して動作する複数の部品と係合させることにより、連動して動作するように構成してもよい。
【0044】
第３アーム１６及び第４アーム１８は、第１アーム１２及び第２アーム１４による運搬物の把持を補助し、特に運搬物が第２方向に移動することを抑制するために用いられる。このため、図１に示されるように、第３アーム１６及び第４アーム１８は、運搬物の第２方向を向いた側面に当接、又は、僅かな間隙で対向するための当接面を有する。
【0045】
図８は、第３方向に垂直で、第３アーム１６に接続される第３ラック２６及び第４アーム１８に接続される第４ラック２８の側面を通過する断面図（図２におけるＤ－Ｄ断面）である。図１に示されるように、第３ラック２６及び第４ラック２８は、水平に配置される２枚の板材であるベース板３４Ｂとベース板３４Ｃの間隙に挿入、支持される。
【0046】
第３ラック２６は、第２方向の一端部で第３アーム１６を支持し、他端部でピニオン２１のピニオンギヤと噛合することにより、ピニオン２１の回転に伴って、第３アーム１６を第２方向に移動させるための部品である。同様に、第４ラック２８は、第２方向の一端部で第４アーム１８を支持し、他端部でピニオン２１のピニオンギヤと噛合することにより、ピニオン２１の回転に伴って、第４アーム１８を第２方向に移動させるための部品である。ここで、ピニオン２１は、ピニオン２０の軸と、軸受け等を介して回転自在に支持されるため、回転軸ＡＸを中心に、ピニオン２０と独立して回転することができる。図に示されるように、第３ラック２６は、第１方向に長手方向を有し、第２方向に短手方向を有する板状の部材であって、第３アーム１６に接続される第３アーム１６側端部を含むベース部分２６Ａと、他端部２６Ｂを有する。他端部２６Ｂの第１方向を向いた回転軸ＡＸに対向する側面には、ピニオン２１と噛合するためのラック歯車２６Ｃが形成され、反対の側面には、ラチェット３２の壁部３２Ｅに形成される鋸歯状刃と噛合するための鋸歯状波が形成される。同様に、第４ラック２８は、第４アーム１８に接続される第４アーム１８側端部を含むベース部分２８Ａと、他端部２８Ｂを有する。他端部２６Ｂの第１方向を向いた回転軸ＡＸに対向する側面には、ピニオン２１と噛合するためのラック歯車２８Ｃが形成される。第４ラック２８には、ラチェット３２と係合するための鋸歯状波が形成されないが、第３ラック２６の移動が抑制されると、ピニオン２１が回転せずに静止し、第４ラック２８の移動も抑制されるため、必ずしも双方のラックにラチェット３２と係合するための構成を備える必要はない。また、回転軸ＡＸを通過し第２方向に平行な平面で分割される一方の領域に第３ラック２６を配置し、他方の領域に第４ラック２８を配置するようにしたから、両者を第３方向について同じ位置に配置することができる。そのため、ピニオン２１の第３方向の厚みを小さくすることができるとともに、上記平面に対する対称性を高め、把持機構１０の重心を回転軸ＡＸに近づけることができる。
【0047】
なお、ラチェット３２は、押圧部３２Ｃの押圧による第２方向への移動を、第１方向への移動に変換して、壁部３２Ｅを第１方向に移動させるための機構を備えている。例えば、第３方向に突出するピンと、第２方向への移動が拘束され、第１方向にのみ移動可能な板状部材とを設けるとともに、この板状部材に、ピンに係合する貫通孔を第１方向並びに第２方向に対して傾斜する方向に延びるように形成すれば、ピンの第２方向への移動に伴って、板状部材を第１方向に移動させることができる。本実施形態では、このような板状部材を第３ラック２６及び第４ラック２８の第３方向下方に配置し、この板状部材から第３方向上方に突出するように壁部３２Ｅを設けることにより、このような動作を実現した。このため、第３アーム１６及び第４アーム１８についても、広がりにくく、狭まりやすい構成を実現することができる。ただし、これに限られるものではなく、各移動方向に対して、別途ラチェットを設けるようにしてもよいし、ラチェットを設けなくてもよい。
【0048】
以上のような構成の把持機構１０であれば、ピニオン２０の回転により、第１アーム１２と回転軸ＡＸの距離及び第２アーム１４と回転軸ＡＸの距離を同一に維持したまま、両者の間隔を変更することが可能になる。このため、把持機構１０の重心を大きく変動させず、回転軸ＡＸ付近に維持したまま、様々な大きさの運搬物を安定的に把持することが可能となる。なお、アームを移動させるための機構として、ラック・ピニオン機構以外の、回転運動を直線運動に変換する他の機構を適用してもよい。
【0049】
図９は、ピニオン２０を回転駆動するためのモータ５２を搭載した把持機構５０を示している。ただし、その他の部分については、把持機構１０と同様の構成を備えているため、同様の符号を付して詳細な説明は省略する。図１０は、把持機構１０及び把持機構５０を無人航空機の一例であるドローンに取り付けるための取付フレーム６０を示している。図１１は、取付フレーム６０を用いて、運搬物Ｐを把持する把持機構１０をドローンＤに取り付けた様子を示している。
【0050】
図９に示されるように、把持機構５０は、ピニオン２０の軸部２０Ｂに接続されるモータ５２を蓋体３４Ａ上に搭載している。また、ラチェット３２の押圧部３２Ｃを押圧するためのプランジャー５４がベース板３４Ｂ上に設置されている。そして、ドローンからの制御命令に従って、プランジャー５４のピン５４Ａで押圧部３２Ｃを押圧することによりラチェット３２によるロックを解除し、また、モータ５２を駆動して軸部２０Ｂならびにピニオン２０を回転駆動させることにより、第１アーム１２及び第２アーム１４を回転軸ＡＸから離れる方向に移動するように構成されている。モータ５２は、例えば、サーボ・モータならびに回転角度を検出するための角度センサ、モータ・ドライバや、ドローンと信号を送受信するためのインタフェース回路等が搭載された制御基板等を備えている。ただし、モータ５２は、サーボ・モータに限られず、ステッピング・モータやＤＣモータ等を用いてもよい。また、モータ５２を駆動するためのボタンを別途設け、運搬物を受け取る人がボタンを押圧することによっても、モータ５２が駆動するように構成してもよい。例えば、押圧部３２Ｃが押圧されて移動する位置（例えば、押圧部３２Ｃの内壁に対向する蓋体３４Ａの側面）にそのようなボタンを設けておき、ラチェット３２によるロックが解除されたときにのみ、第１アーム１２及び第２アーム１４が広がるように構成してもよい。
【0051】
図１０は、取付フレーム６０をドローンＤのフレームＤ１及びＤ２に取り付けた様子を示す斜視図である。取付フレームの形状や構造は、使用する無人航空機の形態に応じて適宜変更可能である。本実施形態においては、ドローンＤがフレームＤ１及びＤ２のような円柱状のフレームを備える場合に、そのフレームＤ１及びＤ２を４か所において、上下からボルトで固定することにより、取付フレーム６０をドローンＤに取り付けている。ここで、取付フレーム６０は、回転軸ＡＸを通過し、第１方向に平行な面に対して対称となるように、かつ、回転軸ＡＸを通過し、第２方向に平行な面に対して対称となるように、第３方向に延びる４本の支柱６０Ａ乃至６０Ｄ及び支柱同士を接続する梁６０Ｅ乃至６０Ｈを形成している。また、ドローンＤとの４か所の取付位置並びに把持機構１０のベース板３４Ｂ上の取付位置も、同様に２つの平面に対し対称性を有している。このため、取付フレーム６０を取り付けても、把持機構１０又は把持機構５０の重心位置が回転軸ＡＸ上から大きく離れることがない。
【0052】
図１１は、このような取付フレーム６０を用いて、運搬物Ｐを把持する把持機構１０をドローンＤに取り付けた様子を示している。静止時において、ドローンＤの重心が回転軸ＡＸを通過し、すなわち、ドローンＤの重心を通過する鉛直線が回転軸ＡＸと一致するように、把持機構１０を取り付けることにより、重心が大きく損なわれることを抑制することができる。特に、ドローンＤの取付冶具との取り付け位置がドローンＤの重心を通過し、前方方向に平行な平面に対して、又は、ドローンＤの重心を通過し、左右方向に平行な平面に対して、対称な位置となるようにすることで、ドローンＤの飛行の安定性を向上させることができる。なお、一致とは完全に一致する場合に限られず、合理的な範囲で、一致する場合も含まれる。例えば、ドローンＤが所定の中心軸に対して回転対称な複数のフレームと各フレームに取り付けられたプロペラを有するときに、その中心軸と回転軸ＡＸが、合理的な範囲で概ね一致するような場合を含む。
【0053】
図１２は、把持機構５０をドローンに代表される無人航空機に取り付けてなる運搬物搬送装置における把持機構５０の機能ブロック図を示している。図１３は、このような運搬物搬送装置を用いて運搬物を運搬する際の把持機構５０の動作フローチャートを示している。
【0054】
まず、ステップＳ１として、第１アーム１２、第２アーム１４、第３アーム１６及び第４アーム１８を最大限に開き、これらアーム間に運搬物を配置する。このステップについては、作業者が人力でラチェット３２を解除し、アームを開くことも可能であるが、上述したように、モータ５２を駆動するためのボタンを把持機構５０に設置し、作業者がこのボタンを押し下げてモータ５２を駆動させることにより第１アーム１２及び第２アーム１４を最大限に開くように構成してもよい。
【0055】
続いてステップＳ２として、運搬物の把持並びにラチェット３２によるロックがなされる。このとき、たとえ、ステップＳ１において運搬物の中心が、回転軸ＡＸからずれて配置されていたとしても、回転軸ＡＸに対して等距離を維持したまま移動する第１アーム１２及び第２アーム１４で挟まれることにより、第１方向に対し、運搬物の中心が回転軸ＡＸと概ね同じ位置となるように、運搬物が動かされる。同様に、第３アーム１６及び第４アーム１８によって、第２方向に対しても中心合わせがなされる。このステップは、ラチェット３２が第１ラック２２等と係合した状態で、人力により作業者が第１アーム１２又は第２アーム１８を回転軸ＡＸ方向に動かすことにより実行してもよいが、モータ５２を駆動するためのボタン、又は、ドローンＤからの命令に基づいて実行するようにしてもよい。そして、把持が完了した際に、ラッチ機構によりラチェット３２が第１ラック２２等と係合しているため、第１ラック２２及びこれに接続される第１アーム１２等の固定（ロック）も完了する。その後、自動運転の下、ドローンＤは目的地に出発する。
【0056】
ステップＳ３に示されるとおり、モータ５２の回転角センサにより、ピニオン２０の回転角度は、検出される。たとえば、所定期間ごとに検出結果をドローンＤに送信することにより、運搬物の運送中に、第１アーム１２と第２アーム１４の間隔が広がることを検出可能なように構成してもよい。
【0057】
ドローンＤが目的地に到着すると、ステップＳ４の判断ステップにおいて、運搬物のリリースが許可され、ドローンＤからの命令を受信するステップＳ５に移行する。
【0058】
そして、ステップＳ６において、ドローンＤからの命令に基づいて、運搬物の把持及びロックが解除され、運搬物がリリースされる。具体的には、ドローンＤからの命令に従ってプランジャー５４のピン５４Ａが押圧部３２Ｃを押下してラチェット３２によるロックを解除し、また、モータ５２を駆動して軸部２０Ｂならびにピニオン２０を回転駆動させることにより、第１アーム１２及び第２アーム１４を回転軸ＡＸから離れる方向に移動させる。
【0059】
このとき、第１アーム１２の当接面１２Ｂ及び第２アーム１４の当接面１４Ｂは、運搬物の側面から離間するが、一方で押圧部品１２Ｃ１及び１４Ｃ１は、ばね１２Ｃ２及び１４Ｃ２によって当接面１２Ｂ及び１４Ｂから突出するように相対的に移動する。このため、ばね１２Ｃ２及び１４Ｃ２が自然長になるまで、押圧部品１２Ｃ１及び１４Ｃ１は、運搬物の押圧を継続する。例えば、運搬中の突発的な風の影響など、何らかの事情により運搬物の中心が回転軸ＡＸ上に位置しなくなると、第１アーム１２等が離れた際に、運搬物が重い方に傾いてしまうため、第１アーム１２及び第２アーム１４が最大限に開いても、運搬物が把持機構５０から分離せずに、なおも、第１アーム１２等に接触してリリースすることができない可能性が生じる。運搬物の重心が回転軸ＡＸ上に存在しない場合も同様のリスクが生じる。しかしながら、本実施形態に係る把持機構５０においては、押圧部品１２Ｃ１及び１４Ｃ１が、運搬物を回転軸ＡＸが存在する中心側に押圧し、強制的にセンタリングするから、リリース時に運搬物が傾く現象を抑制することができる。
【0060】
以上のようなステップを経ることにより、運搬物を安定して運搬し、無人でリリースすることが可能になる。なお、第３アーム１６及び第４アーム１８は、運搬物の底面を支持していないので、運搬物が把持機構５０からリリースされることを妨げることはない。
【0061】
なお、把持機構１０等の把持機構は、無人の航空機に取り付けられる場合のほか、例えば、工場内を無人で移動して、荷物や部品等を搬送する自動運転車両に取り付けられてもよい。また、用途は、荷物の宅配等に限られるものではなく、例えば、人体に危害を及ぼす可能性がある危険地域や被災地における救援物資等の運搬に用いてもよい。
［変形例１］
［変形例１］
【0062】
図１４は、第１実施形態に示す把持機構１０の変形例に係る把持機構７０の斜視図である。ただし、同一若しくは同様の機能を発揮する構成要素については、一部共通する符号又は同様の名称を付して詳細な説明は割愛する。
【0063】
把持機構７０は、第１アーム１２－１に取り付けられる第３ラック２６－１及び第４ラック２８－１を備える。これら第３ラック２６－１及び第４ラック２８－１は、回転軸ＡＸ―２を中心に回転する不図示のピニオンに噛合するラック歯車を備えている。回転軸ＡＸ－２は、第１方向に平行であり、かつ、回転軸ＡＸと垂直に交わる。このため、ピニオンを回転させることにより、回転軸ＡＸ－２と第３アーム１６の距離と、回転軸ＡＸ－２と第４アーム１８の距離を同一に維持しながら、これらアームを第２方向に移動させることができる。
【0064】
また、ピニオンの軸部２０Ｂ－１に取り付けられるハンドル２０Ｃ－１を備える。このため、作業者はハンドル２０Ｃ－１を回転させることにより、容易に第１アーム１２－１等を開閉することができる。なお、同様にピニオン２１－１の軸部２１Ｂ－１に同様にハンドルを設けてもよい。
【0065】
なお、回転軸ＡＸ－２に垂直で回転軸ＡＸを通過する平面に対する対称性を向上させるために、第２アーム１４－１を第１アーム１２－１と同一構造とし、かつ、第３アーム１６－１及び第４アーム１８－１と同様に第２方向に移動して運搬物を把持するための第５アーム及び第６アームならびにこれらの幅調整機構を備えるようにしてもよい。また、ハンドル２０Ｃ－１の下方に、軸部２０Ｂ－１に接続するモータを配設し、、手動のみならず、モータでも、ピニオンを回転可能に構成してもよい。
［変形例２］
［変形例２］
【0066】
図１５は、第１実施形態に示す把持機構１０の変形例に係る把持機構８０の斜視図である。ただし、同一若しくは同様の機能を発揮する構成要素については、一部共通する符号又は同様の名称を付して詳細な説明は割愛する。
【0067】
把持機構８０は、第３アーム及び第４アームを備えておらず、代わりに、不図示のベルトを用いて運搬物の底面を支持することができる。ベルトの長さは、運搬物の大きさに応じて変更することができる。ベルトを用いて運搬物の底面を支持することが可能になるので、運搬物をより安定して保持することができる。また、運搬物の形状が直方体ではない場合であっても、形状にあわせて運搬物を保持することができる。
【0068】
把持機構８０は、ベルトを保持するためのベルトホルダ８２及び８４と、ベルトホルダ８４を把持機構８０に取り付けるためのラッチ機構８６を備えている。ベルトホルダ８２には、ベルトの幅にあわせた幅を有する孔８２Ｈが形成されているので、ベルトの一端を孔８２Ｈに通して固定することができる。同様にベルトホルダ８４に形成された孔８４Ｈ１にベルトの他端を通して固定することができる。ラッチ機構８６には、ばねによって、第３方向下方に向かう力が作用する第１ピンと、第１方向の外側に向かう力が作用する第２ピンが内蔵されている。第１ピンには、ベルトホルダ８４の挿入を容易にするために傾斜面が形成されている。従って、ベルトホルダ８４の先端をラッチ機構８６内に挿入すると、ベルトホルダ８４先端の傾斜面が第１ピンの傾斜面に接触し、第１ピンは、ばねの弾性力に抗して、第３方向上方に押し上げられる。更に、ベルトホルダ８４を挿入すると、第３方向に押し上げられた第１ピンが、ばねによって第３方向下方に移動し、孔８４Ｈ２を貫通するように挿入される。このとき、第１ピンの先端は、第２ピンによって、第１方向外側に押圧されるように構成される。このため、ベルトホルダ８４を把持機構８０に取り付けることが可能になる。なお、ベルトホルダ８４を取り外す際には、ベルトホルダ８４を更に挿入して第２ピンを押し下げた状態で、第１ピンの係合が開放されるように、ベルトホルダ８４を下方に動かせばよい。
【0069】
以上のような構成の把持機構７０又は８０においても、ハンドルならびにこれと一体的に回転するピニオンの回転により、第１アームと回転軸ＡＸの距離及び第２アームと回転軸ＡＸの距離を同一に維持したまま、両者の間隔を変更することが可能になる。このため、把持機構１０の重心を大きく変動させず、回転軸ＡＸ付近に維持したまま、様々な大きさの運搬物を安定的に把持することが可能となる。
【0070】
なお、第１アーム及び第２アームを上方向に移動するようにしてもよい。このような構成として、第１アーム及び第２アームと、運搬物の上面をベース板３４Ｃに近接して対向させることにより、高さが異なる運搬物でも、高さ方向について好適に運搬物を保持することができる。
【符号の説明】
【0071】
ＡＸ…回転軸、１０…把持機構、１２…第１アーム、１４…第２アーム、１６…第３アーム、１８…第４アーム、２０…ピニオン、２０Ｃ…ハンドル、２１…ピニオン、２２…第１ラック、２４…第２ラック、２６…第３ラック、２８…第４ラック、３２…ラチェット、３４Ａ…蓋体、３４Ｂ…ベース板、３４Ｃ…ベース板、５０…把持機構、５２…モータ、５４…プランジャー、６０…取付フレーム、６０…取付フレーム、７０…把持機構、８０…把持機構、８２…ベルトホルダ、８４…ベルトホルダ、８６…ラッチ機構
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
