(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-13
(54)【発明の名称】ロボットハンド
(51)【国際特許分類】
B25J 15/08 20060101AFI20230406BHJP
【ＦＩ】
B25J15/08 J
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022551805
(86)(22)【出願日】2021-02-24
(85)【翻訳文提出日】2022-09-08
(86)【国際出願番号】 GB2021050463
(87)【国際公開番号】W WO2021171006
(87)【国際公開日】2021-09-02
(31)【優先権主張番号】2002775.1
(32)【優先日】2020-02-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500024469
【氏名又は名称】ダイソン・テクノロジー・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100217113
【弁理士】
【氏名又は名称】高坂 晶子
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー ジェームズ ショウ
(72)【発明者】
【氏名】ヴィンセント デニス クラーク
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707DS01
3C707DS03
3C707ES03
3C707ES07
3C707ET03
3C707EU05
3C707EU08
3C707EU18
3C707EV07
3C707EV10
3C707EW01
3C707FS01
3C707FT02
3C707HS26
3C707HS27
3C707KS34
3C707KW03
3C707KX08
3C707NS07
(57)【要約】
ベース部と、ベース部ジョイントによりベース部に連結されており、ｎ個の指骨を備えている第１の指と、ベース部ジョイントによりベース部に連結されており、ｎ＋ｍ個の指骨を備えている第２の指であって、第２の指の各指骨は、隣接した指骨に指骨ジョイントによって連結されており、第１の指および第２の指は、互いに対向可能である、第２の指とを備え、ｎおよびｍは、正の整数である、ロボットグリッパー。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベース部と、ベース部ジョイントにより前記ベース部に連結されており、ｎ個の指骨を備えている第１の指と、
ベース部ジョイントにより前記ベース部に連結されており、ｎ＋ｍ個の指骨を備えている第２の指であって、前記第２の指の各指骨は、隣接した指骨に指骨ジョイントによって連結されており、前記第１の指および第２の指は、互いに対向可能である、第２の指と
を備え、
ｎおよびｍは、正の整数である、ロボットグリッパー。
【請求項2】
ｎ＝１かつｍ＝１であり、前記第１の指は、前記ベース部に旋回可能ジョイントによって連結されている第１の指骨を備え、前記第２の指は、第１の指骨および第２の指骨を備え、前記第２の指は、前記ベースと前記第１の指骨との間の旋回可能ジョイントと前記第１の指骨と前記第２の指骨との間の旋回可能ジョイントとを備えている、請求項１に記載のロボットグリッパー。
【請求項3】
前記ベース部は、前記ベース部ジョイント間に延在する面を備えており、前記ベース部ジョイント間の距離が前記第２の指の前記第１の指骨の長さと実質的に同一であることにより、第１の指と第２の指とが互いに平行な状態になり、前記第１の指の前記第１の指骨が前記第２の指の前記第２の指骨に隣接する、請求項２に記載のロボットグリッパー。
【請求項4】
各ジョイントは、軸を中心に回転可能であり、前記ロボットグリッパー内の前記ジョイントは、いずれも、それぞれの軸が互いに平行である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボットグリッパー。
【請求項5】
各ジョイントは、モーターを備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロボットグリッパー。
【請求項6】
前記第１の指骨と連携している前記モーターは、前記ベース部内に配置されている、請求項５に記載のロボットグリッパー。
【請求項7】
第２の指骨と連携している前記モーターは、前記指内に配置されている、請求項６に記載のロボットグリッパー。
【請求項8】
前記グリッパーは、手首連結部を介して前記ベースに回転可能に連結されているアーム部を更に備え、各モーターは、前記ジョイントから離れた前記手首部内に配置され、各モーターは、腱様結合（tendon linkage）によりジョイントに連結されている、請求項５に記載のロボットグリッパー。
【請求項9】
各指は先端部を備え、前記指は、それぞれ、開構成と、各指の前記先端部が接触している摘み構成との間で動くように構成されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロボットグリッパー。
【請求項10】
前記第１の指および前記第２の指は、それぞれ、爪突起部を備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のロボットグリッパー。
【請求項11】
前記グリッパーは、前記第１の指に対向している１つ以上の指を更に備え、前記１つ以上の指は、それぞれ、ｎ＋ｍ個の指骨を備えている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のロボットグリッパー。
【請求項12】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のロボットグリッパーを備えているロボット。【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。本発明の各態様は、ロボットグリッパーおよびロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
ロボットハンドおよびグリッパーを備えて構成されるロボット装置（本明細書において、ロボットまたはロボットグリッパーとも呼ばれうる）が、製造業などの産業において知られている。そのようなロボット装置の主要能力は、多くの場合、様々な物体を操作できることである。しかしながら、物体を操作して、物体を平面から持ち上げることが可能な従来のロボットグリッパーは、特に、当該グリッパーを、人間の手の動きを極めて忠実に再現するように設計した場合に、その構造が複雑になる傾向がある。
【0003】
本発明は、上記の課題を軽減または実質的に軽減するロボットグリッパーを提供することを目的とする。
【発明の概要】
【0004】
本発明の一態様によれば、ベース部と、ベース部ジョイントによりベース部に連結されており、ｎ個の指骨を備えている第１の指と、ベース部ジョイントによりベース部に連結されており、ｎ＋ｍ個の指骨を備えている第２の指であって、第２の指の各指骨は、隣接した指骨に指骨ジョイントによって連結されており、第１の指および第２の指は、互いに対向可能である、第２の指とを備え、ｎおよびｍは、正の整数である、ロボットグリッパーが提供される。
【0005】
本発明は、指が非対称な構成を有するロボットグリッパーを提供する。本構成は、例えば、物体を２つの指の間で転がすことにより、）物体を把持し、物体を操作する能力を提供できる点で有利である。本構成により、グリッパーを手のように構成することも可能である。
【0006】
ロボットグリッパーの一構成において、ｎの値およびｍの値を、両方とも等しく１に設定することで、第１の指が旋回可能ジョイントによってベース部に連結されている第１の指骨を備え、第２の指が第１の指骨および第２の指骨を備え、第２の指が、ベースと第１の指骨との間および第１の指骨と第２の指骨との間に旋回可能ジョイントを備えているようにする。本構成により、コンパクトで（合計３つの指骨を備える）、物体を把持し、転がすことができる利便性の高いロボットグリッパーが提供される。
【0007】
ベース部は、ベース部ジョイント間に延びる面を備えてよく、ベース部ジョイント間の距離が第２の指の第１の指骨の長さと実質的に同一であることにより、第１の指と第２の指とが互いに平行な状態になり、第１の指の第１の指骨を第２の指の第２の指骨に隣接させることができる。ロボットグリッパーの構成部品の寸法を適宜設定することにより、これら２つの指を、それぞれの先端が接するように合わせることができる。これにより、ロボットグリッパーにより物体を持ち上げることが更に容易になる。
【0008】
各ジョイントは、軸を中心に回転可能であってよく、ロボットグリッパー内のジョイントは、いずれも、それぞれの軸が互いに平行であってよい。
【0009】
各ジョイントは、モーターを備えてよい。これにより、グリッパーを十分に駆動することができ、ロボットグリッパーの各指を十分に制御することが可能となる。これにより、ロボットグリッパーが取りうる把持姿勢が補助される。
【0010】
第１の指骨と連携するモーターは、ベース部内に配置することができる。第２の指骨と連携するモーターは、当該指内に配置することができる。モーターが当該指内に配置されていることにより、全ての制御要素がグリッパー自体と一体的に構成されたグリッパーが提供されるので、交換用グリッパーを、例えば、手首連結部を介してロボットに取り付ける際の労力を最小限にすることが可能になる。
【0011】
グリッパーは、手首連結部を介してベース部に回転可能に連結されているアーム部を更に備えることができ、各モーターは、ジョイントから離れた手首部内に配置することができ、各モーターは、腱様結合（tendon linkage）によりジョイントに連結されている。モーターをグリッパー内に一体的に構成する代わりに、本構成により、モーターを組み込む必要がないため、グリッパーをコンパクトに構成することができる。
【0012】
各指は、先端部を備えてよく、指は、開構成と、各指の先端部が接触している摘み構成との間で動くように構成されていてよい。グリッパーは、有利には、多くの異なるサイズの物体を把持可能な様々な開構成を取ってよい。
【0013】
第１の指および第２の指は、それぞれ、爪突起部を備えてよい。爪突起部を設けることにより、物体をより容易に持ち上げることができる。
【0014】
グリッパーは、第１の指に対向している１本以上の指であって、それぞれがｎ＋ｍ個の指骨を備えている１本以上の指を更に備えてよい。
【0015】
ロボットグリッパーは、ベース部と；ジョイントによりベース部に連結されている第１の指骨と、ベース部に対して遠位の先端部とを備える第１の指と；ジョイントによりベース部に連結されている第１の指骨と、ベース部に対して遠位の先端部とを備える第２の指であって、第１の指および第２の指は、互いに対向可能であり、第１の指が第２の指に面する内面を備え、第２の指が第１の指に面する内面を備える、第２の指とを備えてよく、指のうち１つの指の先端部は、爪突起部を備え、爪突起部が展開構成と未展開構成との間で展開可能である。
【0016】
ロボットグリッパーは、指の少なくとも１つが展開構成と未展開構成との間で展開可能な爪突起部を備えるように構成されていてよい。爪突起部は、面上の物体、特に小さく、平らな物体を持ち上げ、かつ把持する際に、有利に役立つ。
【0017】
第１の指の先端部は、爪突起部を備えてよく、第２の指の先端部は、爪突起部を備えてよく、各爪突起部は、展開構成と未展開構成との間で展開可能であり、第１および第２の指の爪突起部は、展開構成にあるとき、互いに対向している。好ましくは、両方の指は、物体を把持する際に役立つ爪の特徴を備える。そのような構成において、両方の爪は、物体の両側に係合することができる。
【0018】
未展開構成において、爪突起部は、指の内面と面一となってよい、または指内に後退していてよい。形状によっては、爪突起部は、未展開構成にあるとき、指の面と面一となって、またはさらに指内に後退して配置されるように構成されていてよい。
【0019】
展開構成において、爪突起部は、未展開構成のときよりも、指の内面を超えて更に突出してよい。構成によっては、爪突起部は、未展開構成において、指と面一でなくても、または指内に後退して配置されなくてもよい。この場合、指の爪が展開されたとき、未展開構成のときよりも、指の内面を超えて更に突出して配置される。
【0020】
指の少なくとも１つは、第１の指骨および第２の指骨を備えてよく、先端部は、第２の指骨と一体的に構成されてよい。指が２つ以上の指骨を備える場合、爪突起部は、最後の指骨の先端部に位置するため、有利である。
【0021】
爪突起部を備える指または各指の内面は、未変形形状と変形形状との間で移動可能であってよく、変形位置への内面の移動により、爪突起部が展開されるように構成されていてよい。指の内面を適宜動かすことにより、爪突起部を露出させる爪の構成を設けることができる。そのような爪の構成の１バージョンにおいて、指は、機械部品を必要とすることなく、物体と接触するとき、変形して爪突起部を露出させるように設計されてよい。
【0022】
爪突起部を備える指または各指は、ロボットグリッパーが物体と相互作用するとき、指または各指の爪突起部を延ばすように構成されているカム機構を備えてよい。
【0023】
カム機構は、指または各指の内面に位置付けられてよい。指または各指のカム機構は、ロボットグリッパーのベース部に位置付けられてよい。
【0024】
代替的な構成において、爪突起部を備える指または各指は、溝を備えてよく、その溝内を爪突起部が動くように構成されており、グリッパーは、各爪突起部ごとにリニアアクチュエーターを備え、リニアアクチュエーターは各爪突起部を展開構成と未展開構成との間で動かすように構成されている。
【0025】
グリッパーは、第１の指に対向する更なる指を備えてよく、各指は、爪突起部を備えてよい。
【0026】
ロボットグリッパーは、ベース部と、ジョイントによりベース部に連結されている基節骨を備える第１の指と、ジョイントによりベース部に連結されている基節骨を備える第２の指であって、第１の指および第２の指は、互いに対向可能である、第２の指とを備えてよく、ベース部は、グリッパーが吸引により物体と相互作用できるように構成されている吸盤を備える。
【0027】
ロボットグリッパーは、グリッパーが、既に第１の物体を把持しているとき、第２の物体を操作できる（例えば、第１の物体を降ろさなくても扉または引き出しを開けることができる）ようにする吸盤を備えるように構成されている点で有利である。
【0028】
吸盤は、真空ポンプを備えてよい。吸盤を真空ポンプと連携させ、それにより、適宜、真空を創出および制御できるようにしてよい。真空ポンプは、ベース部内に配置されてよい。
【0029】
吸盤は、吸盤が物体に押し付けられたときに作動されるように構成されている受動吸盤であってよい。真空吸盤の代わりに受動吸盤を使用すれば、真空吸盤を使用した場合と比較して少ない部品で構成することができる。そのような受動吸盤の構成によれば、グリッパー（または連携させたロボット）本体に組み込む必要のある部品が少なくなるため、省スペース化である。
【0030】
ベース部は、掌面、後面、および側面を備えてよく、吸盤が掌面、後面、または側面の１つに配置されている。
【0031】
ロボットグリッパーは、ベース部の同一の面に配置された１つ以上の吸盤を備えてよい。または、（例えば、第２の物体の表面特徴に起因して）１つの吸盤では密閉が適切に形成されない場合には、吸盤を追加で設けて、より良好な密閉を提供するか、または密閉を補ってよい。
【0032】
ロボットグリッパーは、ベース部の異なる面に配置された１つ以上の吸盤を備えてよい。ベース部の異なる面に吸盤を設けることにより、自由度を向上させ、吸盤を使用するために、グリッパーを回転させるまたは再調整する必要性を減らすことができる。
【0033】
本発明の態様によれば、本発明の上記の態様に係るロボットグリッパーを備えるロボットが提供される。
【0034】
ロボットグリッパーに吸盤を設けて構成した場合、ロボットは、ロボットグリッパーに連結されたロボット本体を備えてよく、吸盤は、ロボット本体内に配置した真空ポンプを備えてよい。
【0035】
ロボットグリッパーに吸盤を設けて構成した場合、本発明の一態様によれば、本発明の上記の態様に係るロボットグリッパーまたはロボットを操作する方法が提供される。本方法は、第１の指および第２の指を操作して、第１の物体を把持することと、吸盤が第２の物体と接触するようにグリッパーを動かすことと、吸盤と第２の物体との間に真空密閉を形成することと、グリッパーを動かして、第２の物体を操作することと、第２の物体との真空密閉を解除することと、第１の物体を解放することとを含む。
【0036】
第２の物体が引き出しまたは扉である場合、本方法は、引き出しまたは扉を開けるために、真空密閉が定位置にある間、ロボットグリッパーを動かすことを更に含んでよい。
【0037】
真空密閉を形成することは、吸盤が第２の物体に押し付けられるようにロボットグリッパーを動かすことを含んでよい。
【0038】
真空密閉を解除することは、第２の物体に対して吸盤をねじるように回転するようにロボットグリッパーを動かすことを含んでよい。
【0039】
真空密閉を形成することは、吸盤が第２の物体に接触するようにロボットグリッパーを動かすことと、吸盤に連結されている真空ポンプを作動させることとを含んでよい。
【0040】
本開示に係る上記方法の各ステップの順序は、方法の特定の実施に応じてわずかに変更されてよい。例えば、いくつかのステップは、同時にまたは上述されたものとは異なる順序で生じてよいことが分かる。
【0041】
本出願の範囲内において、前述の段落において、特許請求の範囲において、および／または以下の説明および図面において提示された様々な態様、実施形態、実施例、および代替案、ならびに、特に、その個々の特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで理解されてよいことが明示的に意図されている。すなわち、全ての実施形態、および／または任意の実施形態の特徴は、当該特徴が相互に矛盾しない限りにおいて、任意の方法および／または組み合わせで組み合わせることができる。出願人は、当初はそのように請求されていなくても、任意の他の請求項の任意の特徴に従属するように、および／または任意の他の請求項の任意の特徴を組み込むように、任意の最初に出願された請求項を補正する権利を含み、任意の最初に出願された請求項を変更する、またはそれに応じて任意の新規の請求項を出願する権利を留保する。
【図面の簡単な説明】
【0042】
以下、本開示の１つ以上の実施形態を、単なる例示として、添付の図面を参照して説明する。
【図1】本開示の実施形態に係るロボットグリッパーの斜視図である。
【図3】閉構成にある図のロボットグリッパーの平面図である。
【図7】３つの部分に分割された指骨を有するロボットグリッパーの変形例の側面図である。
【図15】本開示の一実施形態に係るロボットグリッパーの指の、未展開構成にある爪突起部を備える指骨を示す図である。
【図17】本開示の一実施形態に係る爪突起部を有するロボットグリッパーの平面図である。
【図22】本開示の一実施形態に係る爪突起部を有するロボットグリッパーの平面図である。
【図23】本開示の一実施形態に係る受動吸盤を有するロボットグリッパーの平面図である。
【図24】本開示の一実施形態に係る真空吸盤を有するロボットグリッパーの平面図である。
【図28】本開示の一実施形態に係るロボットグリッパーを備えるロボットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0043】
以下、図面を参照して、本開示の一般的な実施形態および特定の実施形態を説明する。各図において、同様の特徴には同様の符号を付して示す。
【0044】
図１は、本開示の実施形態に係るロボットグリッパー１０の斜視図を示す。グリッパー１０は、ベース部１２と、第１の指１４と、第２の指１６とを備える。
【0045】
第１の指１４は、ジョイント２０によりベース部１２に連結される第１の指骨、すなわち基節骨１８を備える。第２の指１４は、（ベース部）ジョイント２４によりベース部１２に連結される第１の指骨（基節骨）２２を備える。第２の指１６は、（指骨）ジョイント２８により隣接した基節骨２２に連結される第２の指骨（末節骨）２６を更に備える。第１の指および第２の指（１４、１６）は、互いに対向可能である。
【0046】
図１に示すロボットグリッパー１０に関しては、奇数のジョイント（この場合、３つのジョイント）と、奇数の指骨とがある。対向可能な指に奇数の指骨を有するハンドの存在により、結果として、グリッパーの指が、把持する動作および摘まむ動作、ならびに対向可能な２つの指の間で物体を転がすなどの、より複雑な動作を実行可能にする「手のような」グリッパー１０が得られる。
【0047】
より一般的な形態においては、本発明の実施形態に従ったロボットグリッパーは、ｎ個の指骨を備える第１の指と、ｎ＋ｍ個の指骨を有する第２の指とを備え、ｎおよびｍは、正の整数である。図１の例においては、ｎ＝１かつｍ＝１だが、他の構成も可能である（例えば、ｎ＝２かつｍ＝１の場合、第１の指は、２つの指骨（基節骨および末節骨）を有し、第２の指は、３つの指骨（基節骨、中間の指骨、および末節骨）を有する）ことを理解されたい。この点で、ロボットグリッパーは、非対称である。
【0048】
図１に示すように、指の内面３０は、物体の把持を補助するテクスチャ面を備える。この面は、例えば、ゴム引き材料を含みうる。ロボットグリッパーは、手首連結部３２を追加的に備え、グリッパー１０のロボットアーム（図１では図示せず）への連結を可能にする。
【0049】
図２は、開「把持」構成の図１のグリッパー１０を側面図で示す。図２において、グリッパー１０は、手首連結部３２を介してアーム３４に連結されることが追加的に示され、アーム３４および連結部３２は、軸３８を画定している。
【0050】
ベース部１２は、「手掌」部３６を備え、手掌部は、第１の指／ベース部ジョイント２０と第２の指／ベース部ジョイント２４との間に伸びるベース部１２の面４０を備えている。
【0051】
図２から分かるように、手掌部２６の面４０は、軸３８に対して角度θをなす平面を画定する。一実施形態において、角度θは、１５度または約１５度であり、ロボットグリッパーが、物体を効果的に掴んで摘むことを可能にする。
【0052】
各ジョイント（２０、２４、２８）は、軸を中心に回転可能である。図２に示すように、各ジョイント（２０、２４、２８）の軸は、互いに平行であり、図の平面に対して垂直である。各ジョイントは、それぞれモーターを備え、ロボットグリッパーを十分に駆動させ、それによりグリッパーが取りうる把持姿勢が補助されるようにする。
【0053】
各ジョイントのモーターは、（以下で図５に示すように）ジョイントと直接連携されてよい。そのような構成により、手首連結部に連結されているグリッパーを、交換用グリッパー（損傷の場合）または代替的なロボットマニピュレーターと交換することが容易になる。
【0054】
あるいは、各ジョイントのモーターは、グリッパー１０から離れて（例えば、アーム３４内に）配置されてよく、好適な機械式または油圧式の腱様（tendon）システムを介してジョイントに連結されてよい。この構成は、グリッパー内においてモーターを各ジョイントと共にそのまま配置する場合と比較して、グリッパーをより小型に設計することが可能となる。
【0055】
グリッパーは、手首連結部を中心に回転可能であり、グリッパーは第１の手の位置と第２の手の位置との間で動くことができる。
【0056】
【0057】
ベース部１２において、第１の指および第２の指（１４、１６）の基節ジョイント（２０、２４）間の距離（図３において「ａ」と表示）が第２の指１６の基節骨２２の長さと実質的に同一であることにより、第１の指と第２の指とが互いに平行な状態となり、第１の指１４の基節骨１８が第２の指１６の末節骨２６に隣接することが分かる。
【0058】
追加的に、第１の指１４の第１の指骨１８の距離は、第２の指１６の末節骨２６の長さと実質的に同一である（図３において「ｂ」と表示）。結果として、第１の指１４の先端部４２と、第２の指１６の先端部４４とが一致して合わさる。
【0059】
図４は、十分な開構成のグリッパー１０を示す。ベース部１２の面４０と、第１の指１４の面３０とは、直線を画定している。追加的に、第２の指１６の第１および第２の指骨（２２、２６）は、直線を画定する。図４に示すように、第１の指１４／ベース部１２の、第２の指１６に対する角度はおおよそ９０度である。
【0060】
図５は、ロボットグリッパー１０の横断面図を示し、グリッパー１０の構造体内には、モーター（４６、４８、５０）および制御ユニット５２が設けられている。グリッパーの各ジョイントは、それぞれモーターを備える（ジョイント２０は、モーター４６により駆動され、ジョイント２４は、モーター４８により駆動され、ジョイント２８は、モーター５０により駆動される）。制御ユニット５２は、モーターの各々に制御信号を送信して、グリッパー１０の操作を制御するように構成されている。
【0061】
グリッパー１０は、例えばアルミニウムなどの金属フレームを備え、モーターおよび制御ユニットは金属フレームの内部に搭載されている。金属フレームは、任意の好適な材料で被覆され、グリッパー１０（例えば、面（３０、４０）上に滑り止めゴムを有するプラスチック製の外側本体部）を形成してよい。
【0062】
モーター（４６、４８、５０）は、ジョイントに加えられるトルクを測定するように構成されていてよい。接触面（３０、４０）内にセンサを設け、グリッパー１０により操作されている物体等との接触箇所を検知してよい。制御ユニット５２は、トルクおよびセンサデータから、把持された物体に加えられた力を判定してよい。
【0063】
図６は、図３および図５（「摘み」構成）に示す指（１４、１６）の先端部（４２、４４）をより詳細に示す。第１の指１４の指骨１８は、指骨１８の内面に配置されて他方の指１６に向かって突出する突起部５４（「爪」突起部）を備えることが分かる。同様に、第２の指１６の末節骨２６は、指骨２６の内面に配置されて、指１４に向かって突出する突起部５６を備える。
【0064】
２つの突起部（５４、５６）は、概して尖端であり、それにより平面から物体が容易に持ち上げられる。特に、このような爪突起部を設けることにより、例えば、コイン、シート状材料など、このような爪突起部のないロボットグリッパーでは十分につかむことができない薄型の物体をより容易に持ち上げることができる。
【0065】
図７および図８は、グリッパー１０の変形例を示し、指１６の末節骨２６は、３つの部分、すなわち、中心の指骨部２６ａおよび側部（２６ｂ、２６ｃ）に分かれている。指骨２６は、ジョイント２８を備えるベース部５８を備える。中心部２６ａは、ベース部５８に対して固定されている。側部（２６ｂ、２６ｃ）は、ばね部材６０を介してばね付けされ、対向する指１４に向かって付勢されるようになっている。
【0066】
図７および図８は、指１６を三叉に設計した変形例を示すことが分かる。当業者であれば、第１の指１４の指骨１８に代えて、この三叉の構成を代替的に使用可能であることを理解するであろう。あるいは、図示の構成は、指１４、指１６の両方に組み込まれていてもよい。
【0067】
ばね付きの側部（２６ｂ、２６ｃ）により、物体の把持が容易になる。
【0068】
図９は、図１乃至図６に係るグリッパー１０の第１斜視図である。図９において、指１６を手前にして、物体としてのカップ６２が把持されている。図１０は、同一の相互作用をグリッパー１０の上から見た図である。図１１は、指１４を手前にしたグリッパーの第２斜視図を示す。グリッパー１０は、図１および図２に示す一般的な把持構成にあることが分かる。
【0069】
図１２は、図１乃至図６に係るグリッパー１０の平面図を示す。図１２において、グリッパー１０は別の物体としてペン６４を把持している。グリッパー１０は、図３および図５に示す摘み構成にあることが分かる。図１３は、指１４を手前にしたグリッパー１０の第１斜視図を示す。図１４は、指１６を手前にしたグリッパーの第２斜視図を示す。ロボットグリッパーが指骨ジョイント２８を介して第２の指１６を曲げることで、第２の指骨２６は第１の指の指骨１８に沿ってペンを転がすことができる。
【0070】
図１５および図１６は、本開示の一実施形態に係るロボットグリッパーの指の指骨７０の構成を示す。図１５および図１６において、本発明の一実施形態に係るロボットグリッパーは、未展開構成（図１５に示す）から展開構成（図１６に示す）に展開可能な爪突起部を備える。後述するように、図１５および図１６に示す爪突起部の構成は、物体に接触すると爪が未展開構成から展開構成に動く受動的な構成である。この受動的な構成は、図１７乃至図２２に示すような、カム構成またはリニアアクチュエーター構成を使用して爪突起部を展開させる能動的な爪突起部の構成と対照をなす。
【0071】
図１５および図１６を再度参照すると、指骨７０はベース部７２を備え、その内部にジョイント７４が設けられている。図１５および図１６の指骨７０は、ロボットグリッパーの１つ以上の指に組み込まれてよいことが分かる。例えば、指骨７０は、上述した指骨１８または指骨２６の一方または両方に組み込まれてよい。
【0072】
指骨７０は内面７６を備え、内面７６は、指骨７０がロボットグリッパーのある指に設けられたとき、当該グリッパーの別の指に対面する。内面７６は可変形部７８を備える。可変形部７８は、ジョイント７４に対して遠位に設けられている。
【0073】
指骨７０は、指骨７０がロボットグリッパーの指に設けられたとき、当該グリッパーの別の指に向かって突出する爪突起部８２を備える先端部８０を更に備える。
【0074】
図１５において、指骨７０は未展開構成にあり、爪突起部８２は指骨の内面７６を超えて実質的に突出しない。
【0075】
図１６において、指骨は、展開構成にある。指骨７０／グリッパー１０が物体（図示せず）と接触すると、指骨７０は展開構成に展開されてよい。物体が可変形部７８に接触すると、可変形部７８は、指骨７０本体の空洞８４内に撓曲する。可変形部７８の内面の元の位置は、図１６において点線８６により示される。この展開構成において、爪突起部８２は、可変形部７８の内面を更に超えて突出し、小さな物体を（特に、平面において）持ち上げる際の支援を行い、把持力を向上させるために使用できることが分かる。
【0076】
【0077】
図１７乃至２１は、本開示の実施形態に係る、未展開構成から展開構成に展開可能な爪突起部を備えるロボットグリッパーの指の別の構成を示す。後述するように、図１７乃至図２１に示す爪突起部の構成は、爪突起部にリンクしているカム構成の動きに応じて、爪が未展開構成から展開構成に動く、「能動的な」構成である。これは、上記の図１５および図１６に示すような、物体との接触を使用して指を変形させ、爪突起部を展開させる受動的な爪突起部の構成と対照をなす。
【0078】
参照の便宜上、図１７乃至図２１に係る爪突起部の構成は、図１乃至図１４のロボットグリッパー１０に組み込まれて示される。しかしながら、爪突起部の構成は、任意の好適なロボットグリッパーに組み込まれうることが分かる。さらに、図１７乃至図２１において両方の指（１４、１６）が爪突起部の構成を備えることが示されるが、当業者であれば、その構成が指のうち一方または他方にのみ存在する場合もあることを理解するであろうことも分かる。
【0079】
図１７に示すように、指１４は、指骨１８の先端部４２内に爪突起部９０を備える。爪突起部９０は、カム構成９４に連結されている。カム構成は、旋回軸９６に搭載されている。
【0080】
図１７に、指１６の指骨２６の先端部４４内の別の爪突起部９２を更に示す。爪突起部９２は、旋回軸１００に搭載されたカム機構９８に連結されている。
【0081】
爪突起部９０およびカム機構９４は、展開構成で示されており、カムの内面１０２（「物体接触」側）が、指骨１８の内面３０と実質的に面一となっていることが分かる。展開構成において、爪突起部９０は、指骨１８の内面３０を超えて突出する。
【0082】
爪突起部９２およびカム機構９８は、未展開構成で示される。この形状において、爪突起部は、指骨２６の内面３０を超えて、実質的に突出しない（かつ指骨２６本体内に完全に後退していてよい）。カム機構９８の内面１０４は、指骨２６の内面３０より上に持ち上げられる。
【0083】
カム機構９４およびカム機構９８は、それぞれの旋回軸（９６、１００）を中心に、未展開構成に向かって付勢されていてよく、カム機構（９４、９８）は、カム機構が物体と接触すると、それぞれの展開構成へと動くように構成されている。［注：図１７において、カム機構９４は展開構成で示されるが、明確化のため、カム機構と接触している物体は示されていない。］
【0084】
【0085】
図１９に示すように、カム機構（９４、９８）は作動しており、それにより、指１４、指１６が物体（ペン）６２を把持すると、爪突起部９０、９２を展開させる。
【0086】
【0087】
図２２に、本発明の一実施形態による別の「能動的な」爪突起部の構成として、リニアアクチュエーターを使用して指の突起部を展開させる構成を示す。
【0088】
参照の便宜上、図２２に係る爪突起部の構成は、図１乃至図１４のロボットグリッパー１０に組み込まれて示される。しかしながら、爪突起部の構成は、任意の好適なロボットグリッパーに組み込まれうることが分かる。さらに、図２２において両方の指（１４、１６）が爪突起部の構成を備えることが示されるが、当業者であれば、その構成が指のうち一方または他方のみに存在する場合もあることを理解するであろうことも分かる。
【0089】
図２２において、指１４の指骨１８は、指骨の本体内に溝１０６を備える。爪突起部１０８は、溝１０６内に配置されており、爪突起部１０８が溝１０６内に後退している未展開構成と、爪突起部１０８が指骨１８の内面３０を超えて突出する展開構成との間で動いてよい。爪突起部１０８は、指骨１８内に配位置されたリニアアクチュエーター１１０により展開される。リニアアクチュエーター１１０は、制御ユニット（例えば、図５に示す制御ユニット５２）から受信する制御信号により、同様に制御されてよい。
【0090】
図２２に示す指１６は、指骨２６内の溝１１４内に、対応する爪突起部１１２を示す。リニアアクチュエーター１１６は、展開構成と未展開構成との間で爪突起部１１２を展開させるように構成されている。
【0091】
図２３乃至図２６は、本開示の一実施形態に係る吸盤を備えるグリッパーを示す。参照の便宜上、図２３乃至図２６に係る吸盤は、図１乃至図１４のロボットグリッパー１０に組み込まれて示される。しかしながら、吸盤は、任意の好適なロボットグリッパーに組み込まれうることが分かる。
【0092】
図２３は、図１乃至図１４との関連で上述したグリッパー１０を示す。追加的に、ベース部１２には吸盤１２０が搭載されている。前述のように、ベース部１２は、手掌部３６を備える。追加的に、ベース部は、側面１２２および側面１２４（面１２２を図２３に示し、面１２２、面１２４の両面を図２５に示す）ならびに後面１２６を備えることが分かる。図２３に示すように、吸盤１２０は、ベース部１２の後面１２６に搭載されている。
【0093】
図２３乃至２６には、一つの吸盤１２０を示すが、グリッパーには複数の吸盤を搭載可能であることが当業者には理解されるであろう。さらに、１つの吸盤または複数の吸盤が、グリッパー１０の他の面、例えば、側面１２２、１２４に設けられてもよい。
【0094】
図２３に示す吸盤１２０は受動吸盤であり、吸盤が物体に押し付けられると作動する。図２４は、導管１３２により真空ポンプ１３０に連結されている真空吸盤１２８の例を示す。真空ポンプは、ロボットグリッパー１０内に、またはグリッパー１０の遠隔に（例えば、図２に示すように、ロボットアーム３４内に、または図２４に示すように、ロボットグリッパーを備えるロボット内の任意の好適な場所に）配置されてよいことが分かる。
【0095】
本開示の実施形態に係る吸盤１２０、１２８は、グリッパー１０がある物品（図２６に示すカップ６２など）を把持しているときに、図２６に示すように、扉１３４などの物体と相互作用させることにより使用することができる。本来であれば、グリッパー１０は、扉を開けるのにグリッパーの指１４、１６を使用する。そのため、もともと把持している物品を降ろす必要があるところ、上記構成によれば、グリッパー１０は、物品を戸棚にしまう（例えば、物品を把持し、吸盤を扉１３４と係合させ、扉を開き、物品を戸棚にしまう）などの各タスクを単一シーケンスで完了することができる。
【0096】
図２７は、図２３乃至図２６に示すグリッパー１０の使用方法についてのフローチャートである。ステップ２００において、第１の指および第２の指（１４、１６）を操作し、第１の物体を把持する。第１の物体がグリッパー１０により把持されたら、ステップ２０２において、グリッパーを動かし、吸盤を第２の物体と接触可能にする。
【0097】
ステップ２０４において、吸盤（１２０、１２８）と第２の物体との間に真空密閉が形成される。真空密閉は、吸盤を第２の物体に押し付けることにより（受動吸盤の場合）、または真空ポンプ１３０を使用して吸盤と第２の物体との間に真空を形成することにより、形成されてよい。
【0098】
ステップ２０６において、グリッパー１０を動かして第２の物体を操作する。例えば、第２の物体が引き出しまたは戸棚の扉である場合、グリッパーを動かして引き出し／扉を開閉することができる。
【0099】
ステップ２０８において、真空密閉を解除する。密閉は、真空ポンプをオフすること、または第２の物体に対してグリッパーをねじるように回転させる制御を行うことのいずれか（または両方の組み合わせ）により、解除できる。
【0100】
ステップ２１０において、第１の物体を置いた後に解放することができる。
【0101】
【0102】
添付の特許請求の範囲に規定される本開示の範囲から逸脱することなく、上記の実施例に対しては多くの変更が可能である。
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【国際調査報告】