JP2020138291A - Robot hand - Google Patents
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Abstract
Translated fromJapaneseDescription
Translated fromJapanese本発明は、ロボットハンドに関するものである。 The present invention relates to a robot hand.
従来、産業用ロボットアーム等のロボット装置に取り付けられて、対象物を把持し開放する動作により所定の作業を行うロボットハンドが知られている。近年では、例えば工具を把持して部品の組み付け等の作業を行ったり、微小な部品を把持して精度良く配置したり等、各種作業を１台で行うことができる多機能なロボットハンドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, there is known a robot hand that is attached to a robot device such as an industrial robot arm and performs a predetermined work by grasping and releasing an object. In recent years, a multifunctional robot hand has been proposed that can perform various tasks such as grasping a tool and assembling parts, grasping a minute part and arranging it with high accuracy, and the like. (See, for example, Patent Document 1).
しかし、ロボットハンドが把持しようとする対象物の形状や大きさは様々であり、ロボットハンドの指部の配置によっては、把持し難い場合があった。特許文献１に記載のロボットハンド装置では、３本の指２が１２０°の角度をもって等間隔（回転対称）に配されている（特許文献１の図１参照）。このロボットハンド装置において、３本の指２の中心に対象物が置かれた場合には、３方向から均等に包み込まれるように対象物が把持されるため、安定的な把持が可能であった。 However, the shape and size of the object to be gripped by the robot hand are various, and it may be difficult to grip the object depending on the arrangement of the fingers of the robot hand. In the robot hand device described in Patent Document 1, three fingers 2 are arranged at equal intervals (rotational symmetry) at an angle of 120 ° (see FIG. 1 of Patent Document 1). In this robot hand device, when the object is placed in the center of the three fingers 2, the object is gripped so as to be evenly wrapped from the three directions, so that stable grip is possible. ..
しかし、例えば、長尺状や直方体形状等の対象物では、相互に平行な位置関係にある外表面を挟み込もうとした場合に、３本の指２のうちの１本を当該外表面の一方に垂直方向から当接させても、反対側の外表面では、他の２本の指２が斜めに当接する状態となってしまう。そのため、対象物を把持することが困難であり、把持することができたとしても、把持が不安定であったり、多くの把持力を要したり等の不具合があった。 However, for an object such as an elongated shape or a rectangular parallelepiped shape, when trying to sandwich an outer surface having a positional relationship parallel to each other, one of the three fingers 2 is placed on the outer surface. Even if they are brought into contact with one side from the vertical direction, the other two fingers 2 are in contact with each other at an angle on the outer surface on the opposite side. Therefore, it is difficult to grip the object, and even if the object can be gripped, there are problems such as unstable gripping and a large gripping force.
また、ロボットハンドが行う作業は、把持のみならず、例えば、対象物に取り付けられた環状の吊り掛け部に指を引っ掛けて持ち上げる作業なども考えられる。特許文献１に記載のロボットハンド装置のように指２の位置が固定されていると、３本の指２のいずれも環状の吊り掛け部に指を引っ掛けるのに適した方向にならず、ロボット装置あるいは対象物の位置乃至角度を適宜調整する等新たな作業が必要になってしまう。 Further, the work performed by the robot hand is not limited to gripping, but for example, the work of hooking a finger on an annular hanging portion attached to an object and lifting it can be considered. If the position of the finger 2 is fixed as in the robot hand device described in Patent Document 1, none of the three fingers 2 is in a direction suitable for hooking the finger on the annular hanging portion, and the robot New work such as adjusting the position or angle of the device or the object as appropriate is required.
したがって、本発明は、様々な形状の対象物に対して、容易に種々の作業をすることができるロボットハンドを提供することを一つの課題とする。 Therefore, one object of the present invention is to provide a robot hand capable of easily performing various operations on objects having various shapes.
上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明の第１の態様は、支持部から突出し、当該突出方向と交差する方向に先端部が動くことで開閉する指部を複数本有し、
前記複数本の指部が閉じる際の先端部の動きのベクトルが、前記突出方向から見て、１つの中心点に向かっており、かつ、
前記指部のうちの少なくとも１本が、前記中心点を通る前記突出方向の線を中心軸として回動可能な回動指部である、ロボットハンドである。The above problem is solved by the following invention. That is, the first aspect of the present invention has a plurality of finger portions that project from the support portion and open and close by moving the tip portion in a direction intersecting the projecting direction.
The vector of the movement of the tip when the plurality of fingers are closed is toward one center point when viewed from the protruding direction, and
A robot hand is a robot hand in which at least one of the fingers is a rotating finger that can rotate about a line in the protruding direction passing through the center point as a central axis.
本発明の第１の態様においては、前記指部を３本以上有し、そのうちの少なくとも２本は前記回動指部であり、
前記２本の回動指部の回動方向が相互に逆方向であるとともに、当該２本の回動指部の先端部の対応箇所同士を結ぶ線の中心と、前記指部のうちの前記回動指部以外のいずれかの指部の先端部の中心とを結ぶ線が、前記突出方向からみて、前記中心点を通ることが好ましい。In the first aspect of the present invention, the finger portion has three or more, and at least two of them are the rotating finger portions.
The rotation directions of the two rotating fingers are opposite to each other, and the center of the line connecting the corresponding portions of the tips of the two rotating fingers and the finger portion of the finger portions. It is preferable that the line connecting the center of the tip of any finger other than the rotating finger passes through the center point when viewed from the protruding direction.
一方、本発明の第２の態様は、支持部から突出し、当該突出方向と交差する方向に先端部が動く指部を１本以上有し、
前記指部のうちの少なくとも１本が、前記突出方向の所定の線を中心軸として第１の回動が可能な回動指部であり、かつ、
一端が前記中心軸を軸として回動可能に固定され、他端が前記回動指部の先端部とは反対側の端部近傍と接続するリンク部を有するとともに、当該リンク部が、その中途で、前記第１の回動方向に沿った第２の回動を可能とする連結部で接続された２本のリンク部材を有する、ロボットハンドである。On the other hand, the second aspect of the present invention has one or more finger portions that protrude from the support portion and the tip portion moves in a direction intersecting the protruding direction.
At least one of the finger portions is a rotating finger portion capable of first rotation about a predetermined line in the protruding direction as a central axis, and
One end is rotatably fixed about the central axis, and the other end has a link portion that connects to the vicinity of the end portion on the opposite side of the tip portion of the rotating finger portion, and the link portion is in the middle of the link portion. The robot hand has two link members connected by a connecting portion that enables the second rotation along the first rotation direction.
本発明の第２の態様においては、前記２本のリンク部材のうちの前記中心軸側の第１のリンク部材における所定方向へのそれ以上の前記第１の回動を規制する規制部材を備え、
前記第１のリンク部材が前記規制部材により前記第１の回動が規制されるまでは、前記２本のリンク部材が一直線状になって前記第１の回動をし、
前記第１のリンク部材が前記規制部材により前記第１の回動が規制された際に、前記２本のリンク部材のうちの前記回動指部側の第２のリンク部材が、前記連結部を軸として前記第２の回動をすることが好ましい。In the second aspect of the present invention, a regulating member for restricting further rotation of the first link member on the central axis side of the two link members in a predetermined direction is provided. ,
Until the first rotation of the first link member is regulated by the regulation member, the two link members are aligned and perform the first rotation.
When the first link member is restricted from rotating by the restricting member, the second link member on the rotating finger portion side of the two link members is the connecting portion. It is preferable to make the second rotation about the axis.
この場合に、前記指部を２本以上有し、そのうちの２本は、前記回動指部であり、かつ、それらの前記第１の回動方向が相互に逆方向とすることができる。また、前記２本の回動指部において、それぞれ、前記第１のリンク部材が前記規制部材により前記第１の回動が規制された後、前記第２のリンク部材に接続する２本の前記回動指部の先端部の動く方向が平行になるまで、前記第２のリンク部材が前記第２の回動をするようにすることができる。 In this case, the fingers may have two or more, two of which are the rotating fingers, and the first rotation directions thereof may be opposite to each other. Further, in each of the two rotating finger portions, the two said ones connected to the second link member after the first link member is restricted from the first rotation by the restricting member. The second link member can be made to make the second rotation until the moving directions of the tip of the rotating finger are parallel.
さらにこの場合に、前記指部を３本以上有し、前記２本の回動指部の先端部の動く方向が平行になった際に、
前記指部のうちの前記回動指部以外のいずれかの指部の先端部が、前記２本の回動指部の先端部の動く方向と対向する方向に動くようにすることが好ましい。Further, in this case, when three or more of the fingers are held and the moving directions of the tips of the two rotating fingers are parallel to each other,
It is preferable that the tips of any of the fingers other than the rotating fingers move in a direction opposite to the moving direction of the tips of the two rotating fingers.
また、この場合に、前記第１のリンク部材が前記規制部材により回動が規制されていない状態における全ての前記指部の先端部の動きのベクトルが、前記突出方向から見て、１つの中心点に向かっており、
前記回動指部における前記中心軸が、全て前記中心点を通る構成、即ち、本発明の第１の態様と第２の態様とをともに備えることが好ましい。Further, in this case, the motion vectors of the tips of all the finger portions in the state where the rotation of the first link member is not regulated by the regulating member is one center when viewed from the protruding direction. Towards the point
It is preferable that the central axis of the rotating finger portion all passes through the central point, that is, both the first aspect and the second aspect of the present invention are provided.
本発明の第１の態様及び第２の態様のいずれにおいても、前記指部の先端部の動きが、前記突出方向に対して垂直方向の動きであることが望ましい。 In both the first aspect and the second aspect of the present invention, it is desirable that the movement of the tip portion of the finger portion is the movement in the direction perpendicular to the protruding direction.
本発明の第１の態様及び第２の態様によれば、様々な対象物に対して、幅広い作業を可能とするロボットハンドを提供することができる。 According to the first aspect and the second aspect of the present invention, it is possible to provide a robot hand capable of a wide range of operations for various objects.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
以下説明する実施の形態は、本発明の第１の態様と本発明の第２の態様の両構成を併せ持つものである。
図１は、本発明の一例である実施の形態にかかるロボットハンド１の斜視図であり、図２は、ロボットハンド１の上面図である。また、図３は、ロボットハンド１の縦断面図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The embodiments described below have both configurations of the first aspect of the present invention and the second aspect of the present invention.
FIG. 1 is a perspective view of the robot hand 1 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view of the robot hand 1. Further, FIG. 3 is a vertical sectional view of the robot hand 1, and is a sectional view taken along the line AA in FIG.
なお、本実施の形態の説明において、上下、あるいは、上方、下方と云う時は、図１における上下関係を意味し、重力方向における上下関係とは、必ずしも一致しない。
ロボットハンド１は、３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（第１指部１０ａ、第２指部１０ｂ、第３指部１０ｃ）と、これら指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを支持する支持部２０と、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを駆動する第１駆動部３０及び第２駆動部４０と、を備えて概略構成されている。In the description of the present embodiment, the terms "up and down", "up and down", and "down" mean the vertical relationship in FIG. 1, and do not necessarily match the vertical relationship in the direction of gravity.
The robot hand 1 includes three
支持部２０は、ケーシング５０に固定された支持台２１と、支持台２１に回転可能に固定されるとともに、当該支持台２１から垂直に立ち上がるシャフト２２と、シャフト２２が嵌挿され、３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの基端部が接続される支持環２３とを有する。 The
指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、支持部２０から上方（突出方向Ｘ）に突出しており、その先端には、対象物を主として把持するための先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられている。この突出方向Ｘは、シャフト２２の軸（中心軸Ｏ）と平行である。なお、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃのそれぞれが突出する方向は、突出方向Ｘに対して角度を有して、例えば上方に向けて広がっていたり窄まっていたりしてもよく、複数の指部が突出する方向の平均（ベクトルで説明すれば、突出方向への３つのベクトルの和となる方向）が突出方向Ｘと一致していればよい。即ち、本発明において、複数の指部の突出方向とは、指部が突出する方向の平均（ベクトルの和）を意味するものとする。 The
第１駆動部３０は、ケーシング５０に固定された第１モータ３１と、シャフト２２の下端に取り付けられたプーリ３２と、第１モータ３１の回転駆動力をプーリ３２に伝えるために両者間に架け渡された無端ベルト３３と、を有する。
シャフト２２の外周には、ボールねじを構成するネジ溝（不図示）が形成されており、支持環２３の内周に設けられた内ネジ状のネジ溝（不図示）と螺合している。支持環２３は、シャフト２２を軸とする回転方向の動きが規制されており、シャフト２２が回転すると上下方向（シャフト２２の軸方向）に動くようになっている。The
A screw groove (not shown) constituting a ball screw is formed on the outer circumference of the
支持環２３の上下動は、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの基端部の上下動となり、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃのリンク構造から、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの水平方向への移動に変換され、先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、図２における、中心点Ｃに向かう方向（矢印Ｄ１方向、閉方向）、あるいは、中心点Ｃから遠ざかる方向（矢印Ｄ２方向、開方向）に移動する。すなわち、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの開閉動作を第１駆動部３０が担っている。なお、先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの水平方向への移動に変換する構成やその動きについては、後に詳述する。 The vertical movement of the
３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの開閉動作に伴う全開状態および全閉状態において、それぞれの先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの位置は、図２に示す平面視で中心軸Ｏを中心とした同心円上に位置している。また、３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち、第１指部１０ａは、中心軸Ｏを中心とする周方向には移動せず固定されており、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃは、第２駆動部４０によって、中心軸Ｏを中心とする周方向に回動可能に設けられている。即ち、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃは、本発明に云う「回動指部」に相当する。 In the fully open state and the fully closed state accompanying the opening and closing operations of the three
図２において、先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、１２０°の角度をもって等間隔（回転対称）に位置している。そして、本実施の形態においては、これら３つの先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、中心軸Ｏを中心とした同心円上に位置したまま、２つの先端部１１ｂ，１１ｃが、互いに近づいたり遠ざかったりするように、回動可能になっている。 In FIG. 2, the
図４は、３つの先端部が、第１指部１１０ａから見た中心点Ｃ１の同心円上に位置せず、回動中心も一致しない状態となっている参考例の指部を模式的に示す模式平面図である。第１指部１１０ａは中心点Ｃ１を中心とする周方向には移動せず固定されている。また、回動可能な第２指部１１０ｂおよび第３指部１１０ｃは、それぞれ回動中心がＣ２及びＣ３となっており、相互に一致しておらず、いずれも中心点Ｃ１とも一致していない。なお、図４において、それぞれの先端部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは、模式的に丸形状で示している（以降の模式平面図において同様）。 FIG. 4 schematically shows a finger portion of a reference example in which the three tip portions are not located on the concentric circles of the center point C1 seen from the
図４に示すように、本例では、第１指部１１０ａから見た中心点Ｃ１に対して、第２指部１１０ｂおよび第３指部１１０ｃの回動中心Ｃ２，Ｃ３は、相互に逆方向に距離ｄ分だけずれた位置にある。
図４においては、指部が閉じる際のそれぞれの先端部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの移動方向を矢印Ｖ１１１ａ，Ｖ１１１ｂ，Ｖ１１１ｃで示している。これら矢印Ｖ１１１ａ，Ｖ１１１ｂ，Ｖ１１１ｃは、それぞれの先端部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの動きのベクトルと捉えることができる（これらベクトルを「ベクトルＶ１１１ａ，Ｖ１１１ｂ，Ｖ１１１ｃ」と表記する。）。また、先端部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの移動方向の延長が、図中一点鎖線で表されている。このように、本例では、先端部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの動きのベクトルＶ１１１ａ，Ｖ１１１ｂ，Ｖ１１１ｃが、１つの中心点に向かっておらず、先端部１１１ａと先端部１１１ｂ，１１１ｃとで、把持しようとする対象物に対する把持力が有効に生かされていない状態になっていることがわかる。As shown in FIG. 4, in this example, the rotation centers C2 and C3 of the
In FIG. 4, the moving directions of the
即ち、把持しようとする対象物に対して、先端部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃがずれた方向からアクセスしているため、把持力が有効には生かされていない。また、把持しようとする対象物に、３つの先端部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃのうちのいずれかが最初に接触した際には、その接触した先端部のベクトルの方向に当該対象物が移動してしまい、特に先端部１１１ｂ，１１１ｃのいずれかが最初に接触した場合には、把持の中心位置となるべき中心点Ｃ１からずれた方向に前記対象物が移動してしまう。そのため、把持がより困難になったり、把持力がより作用しづらくなり、把持の安定性が低下したりしてしまう。 That is, since the
第２指部１１０ｂおよび第３指部１１０ｃを回動中心Ｃ２，Ｃ３を軸として回動させた場合にも、ベクトルＶ１１１ａ，Ｖ１１１ｂ，Ｖ１１１ｃが、１つの中心点で交差する状態以外では、上記の如きずれが生じたままであり把持力や把持の安定性の低下は避けられない。特に、先端部１１１ｂと先端部１１１ｃとの間の距離が近くなる（ベクトルＶ１１１ａとベクトルＶ１１１ｃとの成す角が小さくなる）方向へ、第２指部１１０ｂおよび第３指部１１０ｃが回動して行くと、上記の如きずれによる影響がより顕著となってくる。Even when the
この先端部のベクトルの方向のずれによる把持力や把持の安定性の低下は、中心点Ｃ１と回動中心Ｃ２，Ｃ３との間の距離ｄが大きいほど顕著となる。これは逆に、このｄの値が小さいほど把持力や把持の安定性が向上することを意味する。本実施の形態では、この距離ｄがゼロになっている、即ち、中心点Ｃ１と回動中心Ｃ２，Ｃ３とが全て一致している。 The decrease in gripping force and gripping stability due to the deviation of the vector at the tip portion becomes more remarkable as the distance d between the center point C1 and the rotation centers C2 and C3 increases. On the contrary, the smaller the value of d, the better the gripping force and the stability of gripping. In the present embodiment, this distance d is zero, that is, the center point C1 and the rotation centers C2 and C3 all coincide with each other.
図５に、本実施の形態の指部を模式的に表す模式平面図を示す。図５に示されるように、本実施の形態では、３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃが閉じる際の先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ａ，Ｖ１１ｂ，Ｖ１１ｃが、１つの中心点Ｃに向かっている。また、回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃは、中心点Ｃを通る突出方向Ｘの線を中心軸Ｏとして回動可能となっている。そのため、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが回動してどの位置にあったとしても、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃが閉じる際の先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ａ，Ｖ１１ｂ，Ｖ１１ｃが、１つの中心点Ｃに向かっている。FIG. 5 shows a schematic plan view schematically showing the finger portion of the present embodiment. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, one of the motion vectors V11a , V11b , and V11c of the
そのため、本実施の形態の態様によれば、先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが全て中心軸Ｏに向かって動くため、中心軸Ｏ近傍に位置する対象物に対して、把持力が有効に生かされる。また、把持しようとする対象物に、３つの先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうちのいずれかが最初に接触した際にも、その接触した先端部のベクトルの方向に当該対象物が移動しても、それは、把持の中心位置となるべき中心点Ｃに向かって前記対象物が移動することになり、把持力が有効に作用するとともに、把持の安定性が高い。特に、サイズの小さな対象物を把持しようとする場合に、取りこぼすことなく把持することも可能である。 Therefore, according to the aspect of the present embodiment, since the
図６は、本実施の形態の指部において、回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが回動して近づいた状態を模式的に表す模式平面図である。図６に示される通り、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが回動して近づいても、勿論、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃが閉じる際の先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ａ，Ｖ１１ｂ，Ｖ１１ｃは、１つの中心点Ｃに向かい、中心軸Ｏ近傍に位置する対象物に対して、把持力が有効に作用する。FIG. 6 is a schematic plan view schematically showing a state in which the
また、把持しようとする対象物の形状が長尺状や直方体形状等の場合には、相互に平行な位置関係にある外表面を挟み込む際に、先端部１１ａの動きのベクトルＶ１１ａと、先端部１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ｂ，Ｖ１１ｃとが対向状態に近いため、把持力の無駄が少なく、有効に把持することができる。Further, when the shape of the object to be gripped is a long shape, a rectangular parallelepiped shape, or the like, when sandwiching the outer surfaces having a positional relationship parallel to each other, the motion vector V11a of the tip portion11a and the tip Since the motion vectors V11b and V11c of the portions 11b and 11c are close to the opposite state, the gripping force is not wasted and the gripping force can be effectively gripped.
一方、図７は、本実施の形態の指部において、回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが回動して遠ざかった状態を模式的に表す模式平面図である。図７に示される通り、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが回動して遠ざかっても、勿論、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃが閉じる際の先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ａ，Ｖ１１ｂ，Ｖ１１ｃは、１つの中心点Ｃに向かい、中心軸Ｏ近傍に位置する対象物に対して、把持力が有効に作用する。On the other hand, FIG. 7 is a schematic plan view schematically showing a state in which the
また、例えば、長尺物の端部を把持しようとする場合（この場合に当該対象物を本実施の形態のロボットハンド１で把持するに際しては、対象物の端部を先端部１１ａに当接させ、対象物の長手方向が第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの間に位置するようにさせた上で、端部周辺の側面を先端部１１ｂ，１１ｃに当接させることで把持させればよい。）等、把持しようとする対象物の形状によっては、先端部１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ｂ，Ｖ１１ｃが角度を有していた方がよい場合もあり、そのような対象物の場合に、把持力の無駄が少なく、有効に把持することができる。Further, for example, when trying to grip the end of a long object (in this case, when grasping the object with the robot hand 1 of the present embodiment, the end of the object is in contact with the
本実施の形態において、回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの回動方向は、相互に逆方向となるようになっている。そのため、第２指部１０ｂと第３指部１０ｃとの間の距離を、把持する対象物の大きさや形状に応じた位置に、素早く調整することができる。 In the present embodiment, the rotation directions of the
また、図５に示す通り、回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの先端部１１ｂ，１１ｃの対応箇所（図中のＹｂ及びＹｃ）同士を結ぶ線の中心点Ｐと、回動方向には固定された第１指部１０ａの先端部１１ａの中心とを結ぶ線Ｌが、中心点Ｃを通るようになっている。そのため、第１指部１０ａに対する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの位置関係が対等になり、３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃで対象物を均等に包み込むように把持したり、第１指部１０ａと第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃとで挟み込むように把持したり等、いずれの位置においてもバランスよく対象物を把持することができる。 Further, as shown in FIG. 5, the center point of the line connecting the corresponding portions (Yb and Yc in the figure) of the
なお、本発明において、先端部（１１ｂ，１１ｃ）における「対応箇所」とは、先端部における中心位置同士、重心位置同士、中心軸Ｏに最も近い位置同士等、両先端部における形状としての対応する位置を指し、先端部１１ａの動きのベクトルＶ１１ａの延長線Ｌを基準として線対称となる位置に相当する。In the present invention, the "corresponding points" at the tip portions (11b, 11c) correspond to the shapes at both tip portions, such as the center positions at the tip portions, the center of gravity positions, and the positions closest to the central axis O. It points to a position where the
以上の如きロボットハンド１の指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの動きを実現する、本実施の形態の具体的な装置構成について説明する。
図８は、本実施の形態にかかるロボットハンド１の縦断面図であり、図２におけるＢ−Ｂ断面図である。A specific device configuration of the present embodiment that realizes the movements of the
FIG. 8 is a vertical sectional view of the robot hand 1 according to the present embodiment, and is a sectional view taken along line BB in FIG.
第２駆動部４０は、ケーシング５０に固定された第２モータ４１と、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃを回動移動させるギアユニット４２と、第２モータ４１の回転を入力プーリ４４に伝えるために両者間に架け渡された無端ベルト４３と、ギアユニット４２に回転を入力するための入力プーリ４４と、を有する。ギアユニット４２も、ケーシング５０に固定されている。 The
図９は、第２駆動部４０からギアユニット４２のみを取り出した拡大斜視図である。また、図１０は、ギアユニット４２の図９におけるＥ−Ｅ断面図であり、図１１は、ギアユニット４２の歯車群のみを表した（突出方向Ｘから見た）上面図である。
ギアユニット４２は、回転太陽歯車４２１と、固定太陽歯車４２２と、伝達歯車４２３と、固定内歯車４２４と、回転内歯車４２５と、第１の遊星歯車４２６と、第２の遊星歯車４２７と、を含んで構成される。これらがギアユニットケース４２８内に組み込まれて、一体となったギアユニット４２が形成されている。FIG. 9 is an enlarged perspective view in which only the
The
回転太陽歯車４２１と固定太陽歯車４２２は、ロボットハンド１の中心軸Ｏを軸とする同心上で重ねられて配置された、上面視で同一形状かつ同一個数の外歯を有する外歯車である。ただし、固定太陽歯車４２２が固定されて回転しないのに対して、回転太陽歯車４２１はこれとは独立して回転可能になっている。なお、回転太陽歯車４２１は、固定太陽歯車４２２よりも厚み（中心軸Ｏ方向高さ）が大きくなっている。 The
固定内歯車４２４と回転内歯車４２５は、同心上で重ねられて配置された、上面視で同一形状かつ同一個数の内歯を有する内歯車ではある。ただし、固定内歯車４２４が固定されて回転しないのに対して、回転内歯車４２５はこれとは独立して回転可能になっている。なお、回転内歯車４２５は、固定内歯車４２４よりも厚み（中心軸Ｏ方向高さ）が大きくなっている。 The fixed
回転太陽歯車４２１は、中心軸Ｏ方向における下方（突出方向Ｘとは逆側。以下同様。）に位置し、その下方側の外歯が固定内歯車４２４の内歯と対向し、その上方（突出方向Ｘ側。以下同様。）の外歯が回転内歯車４２５の下方の内歯と対向している。また、回転内歯車４２５の上方の内歯は、固定太陽歯車４２２の外歯と対向している。 The
回転太陽歯車４２１と固定内歯車４２４との間には、第１の遊星歯車４２６が、両歯車とギアが噛み合った状態で介在している。また、回転太陽歯車４２１と回転内歯車４２５との間には、軸が固定されて回転可能な伝達歯車４２３が、両歯車と歯合しながら介在している。そして、回転内歯車４２５と固定太陽歯車４２２との間には、第２の遊星歯車４２７が、両歯車と歯合しながら介在している。 A first
入力プーリ４４は、シャフト２２の上方で当該シャフト２２と同軸に配された端部４２９に配されるとともに、当該軸部４２９を介して回転太陽歯車４２１に回転を入力する。ここでは、入力プーリ４４から回転太陽歯車４２１に、矢印Ｆ方向（時計回り）の回転が入力された場合を例に挙げて説明する。なお、図１１において、回転太陽歯車４２１は、固定太陽歯車４２２の陰に隠れており、その歯先のみが見えている。 The
回転太陽歯車４２１に入力された矢印Ｆ方向の回転は、第１の遊星歯車４２６に伝達され、第１の遊星歯車４２６を逆回転（反時計回り）、即ち矢印Ｇ方向に自転させる。すると、第１の遊星歯車４２６は、自転しながら固定内歯車４２４の内周を周回し、矢印Ｈ方向（時計回り）に移動（公転）する。 The rotation in the arrow F direction input to the
また、回転太陽歯車４２１に入力された矢印Ｆ方向の回転は、伝達歯車４２３にも伝達され、伝達歯車４２３を逆回転（反時計回り）、即ち矢印Ｉ方向に回転させる。すると、伝達歯車４２３は、その場で自転しながら回転内歯車４２５に回転を伝達し、回転内歯車４２５を矢印Ｊ方向（反時計回り）に回転させる。 Further, the rotation in the arrow F direction input to the
さらに、回転内歯車４２５に伝達された矢印Ｊ方向の回転は、第２の遊星歯車４２７に伝達され、第２の遊星歯車４２７を同回転（反時計回り）、即ち矢印Ｋ方向に自転させる。すると、第２の遊星歯車４２７は、自転しながら固定太陽歯車４２２の外周を周回し、矢印Ｍ方向（反時計回り）に移動（公転）する。 Further, the rotation in the arrow J direction transmitted to the rotating
以上のようにして、第２モータ４１から、入力プーリ４４を介して、回転太陽歯車４２１に矢印Ｆ方向（時計回り）の回転が入力されると、第１の遊星歯車４２６が矢印Ｈ方向（時計回り）に、第２の遊星歯車４２７が矢印Ｍ方向（反時計回り）に、それぞれ公転し、両歯車が互いに近づくように移動する。 As described above, when the rotation in the arrow F direction (clockwise) is input from the
それに対して、回転太陽歯車４２１に矢印Ｆ方向とは逆方向（反時計回り）の回転が入力された場合には、全ての歯車が、それぞれ以上説明した回転方向とは逆方向に回転する。そして、最終的に、第１の遊星歯車４２６が矢印Ｍ方向（反時計回り）に、第２の遊星歯車４２７が矢印Ｈ方向（時計回り）に、それぞれ公転し、両歯車が互いに遠ざかるように移動する。 On the other hand, when the rotation in the direction opposite to the arrow F direction (counterclockwise) is input to the
図１２に、ギアユニット４２直下におけるロボットハンド１の横断面拡大図（図８におけるＮ−Ｎ拡大断面）を示す。
第１の遊星歯車４２６には、第１回動シャフト２４ｂ（図８、図１１及び図１２参照。図９及び図１０では不図示）が、回転自在に嵌挿されて取り付けられている。第１の遊星歯車４２６の矢印Ｈあるいは矢印Ｍ方向への公転と共に第１回動シャフト２４ｂも連れ回り、中心軸Ｏを軸として、回動移動する。この回動運動が、リンク部２５ｂを介して第２指部１０ｂへと伝達される。FIG. 12 shows an enlarged cross-sectional view of the robot hand 1 immediately below the gear unit 42 (enlarged NN cross section in FIG. 8).
A first
リンク部２５ｂは、シャフト２２に回転自在に固定される回転リング部２５ｂ１と、中途で第２回動シャフト２４ｃが回転自在に嵌挿され、シャフト２２から離れた側の端部で第２指部１０ｂ（詳しくは、後述する指リンク部材）に接合される回動リンク部２５ｂ２と、を有する。これにより、第１の遊星歯車４２６の公転移動が、第２指部１０ｂの回動動作となる。 The
また、第２の遊星歯車４２７には、第２回動シャフト２４ｃ（図９〜図１２参照。図８では不図示）が、回転自在に嵌挿されて取り付けられている。第２の遊星歯車４２７の矢印Ｍあるいは矢印Ｈ方向への公転と共に第２回動シャフト２４ｃも連れ回り、中心軸Ｏを軸として、回動移動する。この回動運動が、後述するリンク部２５ｃを介して第３指部１０ｃへと伝達されて、当該第３指部１０ｃの回動動作となる。 Further, a second
リンク部２５ｃもリンク部２５ｂと同様、回転リング部と回動リンク部２５ｃ２と、を有するが、リンク部２５ｃの回転リング部は、回転リング部２５ｂ１と重なった状態でシャフト２２に回転自在に固定されているため、図１２には現れていない。リンク部２５ｃの回転リング部は、回動リンク部２５ｂ１とは独立して、シャフト２２に回転自在に固定されている。そして、リンク部２５ｃの回転リング部２５ｂ１は、回動リンク部２５ｂ２と一体になっており、当該回動リンク部２５ｂ２に第３指部１０ｃ（詳しくは、後述する指リンク部材）が接合されている。これにより、第２の遊星歯車４２７の公転移動が、第３指部１０ｃの回動動作となる。 Like the
なお、リンク部２５ｂ及びリンク部２５ｃの回転リング部（不図示及び２５ｃ２）は、後述する支持環２３または固定環５１（図２５参照）の一部を構成する。支持環２３または固定環５１のいずれの一部であっても、回転リング部（不図示及び２５ｃ２）は、支持環２３あるいは固定環５１の他の部分に回転自在に接続されて構成される。したがって、回転リング部（不図示及び２５ｃ２）が支持環２３の一部を構成する場合には、支持環２３の上下動に伴って、回転リング部（不図示及び２５ｃ２）が上下動する。 The
以上、説明したように、回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃは、中心軸Ｏを中心とする周方向に回動可能に設けられている。そのため、図６に示すように、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが回動して近づくことによって、先端部１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ｂ，Ｖ１１ｃは、先端部１１ａの動きのベクトルＶ１１ａの対向状態に近づけることはできる。As described above, the
しかし、両指部の中心軸Ｏから先端部１１ｂ，１１ｃまでの構造が単に直線状のリンク（模式図である図４〜６及び図１３の指部１０ｂ，１０ｃの状態）であると、図１３に示すように干渉が生じてしまうため、対向状態（ベクトルの向きが逆の平行状態）になるまで近づけることはできない。 However, if the structure from the central axis O of both finger portions to the
なお、図１３は、本実施の形態の指部における中心軸Ｏから先端部１１ｂ，１１ｃまでの構造を単なる直線状のリンクに置き換えた場合の、回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが回動して近づいた状態を模式的に表す模式平面図である。第２指部１０ｂと第３指部１０ｃとが近づきすぎると、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃにおけるいずれかの箇所が干渉してしまい、それ以上第２指部１０ｂと第３指部１０ｃとを近づけることができない限界がある。 Note that FIG. 13 shows the
一方、図１４は、図４に示す参考例の指部において、回動指部を構成する第２指部１１０ｂおよび第３指部１１０ｃの先端部１１１ｂ，１１１ｃの移動方向の両ベクトルが、第１指部１１０ａの先端部１１１ａの移動方向のベクトルに対向するまで、第２指部１１０ｂおよび第３指部１１０ｃを近づけた状態を模式的に示す模式平面図である。 On the other hand, in FIG. 14, in the finger portion of the reference example shown in FIG. 4, both vectors in the moving directions of the
このように、第１指部１１０ａから見た中心点Ｃ１に対して、回動指部を構成する第２指部１１０ｂおよび第３指部１１０ｃの回動中心Ｃ２，Ｃ３が、相互に逆方向にずれた状態になっているため、第２指部１１０ｂと第３指部１１０ｃとの間で干渉が生じることがない。よって、この参考例においては、図１４に示されるように、第２指部１１０ｂと第３指部１１０ｃとを、先端部１１１ａの動きのベクトルＶ１１１ａと、先端部１１１ｂ，１１１ｃの動きのベクトルＶ１１１ｂ，Ｖ１１１ｃとが、対向状態（ベクトルの向きが逆の平行状態）になるまで、近づけることができることがわかる。In this way, the rotation centers C2 and C3 of the
そこで本実施の形態においては、回動指部を構成する第２指部１１０ｂおよび第３指部１１０ｃと、中心軸Ｏと、の間に、２本のリンク部材からなるリンク部を介在させることで、先端部１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ｂ，Ｖ１１ｃが、先端部１１ａの動きのベクトルＶ１１ａに対して対向状態となることを実現している。Therefore, in the present embodiment, a link portion composed of two link members is interposed between the
図１５は、本実施の形態の指部において、回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの先端部１１ｂ，１１ｃの移動方向の両ベクトルが、第１指部１０ａの先端部１１ａの移動方向のベクトルに対向するまで、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃを近づけた状態を模式的に示す模式平面図である。 In FIG. 15, in the finger portion of the present embodiment, both vectors of the moving directions of the
なお、図１５においては、リンク部２５ｂの中心点Ｃ（中心軸Ｏ）とは反対側の端部が、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの先端部１１ｂ，１１ｃとは反対側の端部近傍と接続しているのであるが、模式的に途中の指リンク部等（後述する）の構成の図示を省略し、先端部１１ｂ，１１ｃのみを図示している。また、リンク部２５ｂと中心点Ｃ（中心軸Ｏ）との接続部に形成される、既述の回転リング部２５ｂ１の図示も省略し、既述の回動リンク部２５ｂ２，２５ｃ２（符号２５ｃ２は図１２において不図示）のみリンク部２５ｂ，２５ｃとして図示している。 In FIG. 15, the end portion of the
図１５に示されるように、本実施の形態のロボットハンド１では、一端が中心軸Ｏ（中心点Ｃ）を軸として回動可能に固定され、他端が回動指部１０ｂ（詳しくは、先端部１１ｂとは反対側の端部近傍）と接続するリンク部２５ｂ，２５ｃを有する。また、当該リンク部２５ｂ，２５ｃが、その中途で、それぞれのリンク部２５ｂ，２５ｃの既述の回動方向（矢印Ｍ及び矢印Ｈ、本発明に云う「第１の回動方向」）に沿った第２の回動（両矢印Ｒ，Ｓ）を可能とする連結部２８ｂ，２８ｃで接続された第１のリンク部材２６ｂ，２７ｂ及び第２のリンク部材２６ｃ，２７ｃを有する。 As shown in FIG. 15, in the robot hand 1 of the present embodiment, one end is rotatably fixed around the central axis O (center point C), and the other end is the
このように、本実施の形態では、リンク部２５ｂ，２５ｃにおける第１のリンク部材２６ｂ，２６ｃを第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの間に干渉が生じない程度まで近づけるように矢印Ｍ及び矢印Ｈ方向（第１の回動方向）にそれぞれ回動させる。同時に、または、前後して、連結部２８ｂ，２８ｃを軸として、第２のリンク部材２７ｂ，２７ｃを矢印Ｒ及び矢印Ｓ方向の回動（第２の回動）のうちの互いに近づく方向に回動させる。 As described above, in the present embodiment, the arrow M is such that the
以上のようにして、本実施の形態では、第２指部１０ｂと第３指部１０ｃとを、先端部１１ａの動きのベクトルＶ１１ａと、先端部１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ｂ，Ｖ１１ｃとが、対向状態（ベクトルの向きが逆の平行状態）になるまで、近づけることができることがわかる。As described above, in the present embodiment, the
回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃにおける以上の動きについて、本実施の形態で採用した例を、模式的に示す図１６〜図２２を用いて、以下に詳細に説明する。なお、以下の説明においては、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃに共通の構成を説明するため、両者の別を識別するための末尾の符号ｂ，ｃを省略する。 The above movements of the
図１６は、リンク部２５の第２の回動を説明するための図であり、対象箇所のみを抜き出し、下方から見た模式平面図である。また、図１７は、図１６の構成を横方向から見た模式側面図である。図１６及び図１７に示すように、リンク部２５は、一端（図１２における回転リング部２５ｂ１に相当）がシャフト２２に回動可能に固定された第１のリンク部材２６と、当該第１のリンク部材２６に、連結部２８で回動可能に接続された第２のリンク部材２７を有する。当該第２のリンク部材２７は、指部１０（正確には、先端部１１とは反対側の端部近傍）と接続している。 FIG. 16 is a diagram for explaining the second rotation of the
また、第２のリンク部材２７には、駆動リンク２９の一端が回転自在に接続部２９１で接続されている。この駆動リンク２９の他端は、シャフト２２に接続部２９２で回転可能に接続されている。また、駆動リンク２９の中途の接続部２９３から、回動シャフト２４（既述の第１回動シャフト２４ｂまたは第２回動シャフト２４ｃ）が上下方向に延伸している。この回動シャフト２４は、第１の遊星歯車４２６あるいは第２の遊星歯車４２７とともに回動移動（公転）するようになっている。 Further, one end of the
図１８は、リンク部２５及びその周辺部のみを抜き出し、かつ、駆動リンク２９を除した状態で示す模式平面図である。第１のリンク部材２６には、下方に向けて突出する凸部２６１が設けられていて、ロックリンク５２の一端に形成された長手方向に長孔状の開口５２２が係止されている。ロックリンク５２の他端では、接続部５２１で、ケーシング５０に対して回転自在に接続されている（不図示）。 FIG. 18 is a schematic plan view showing a state in which only the
第１のリンク部材２６が矢印Ｔ方向へ回動すると、図１９に示すように、凸部２６１がロックリンク５２の長孔状の開口５２２の端部に達した段階で、回動が規制されるようになっている。そのため、第１のリンク部材２６は、矢印Ｔ方向への第１の回動が規制される。その段階までは、第１のリンク部材２６と第２のリンク部材２７とが、一直線上になって第１の回動がされるようになっている。以下、これを前提に説明を進める。
なお、図１９は、図１８の状態から、第１のリンク部材２６が矢印Ｔ方向へ回動した状態を示す模式平面図である。When the
Note that FIG. 19 is a schematic plan view showing a state in which the
図２０は、リンク部２５及びその周辺部のみを抜き出した模式平面図である。当該図では、駆動リンク２９は現れているが、ロックリンク５２は陰に隠れて、図１６及び図１７と同様、不図示となっている。この状態は、図１６の状態から、矢印Ｔ方向への回動が進み、ロックリンク５２の作用によって、第１のリンク部材２６の第１の回動が規制され始めた状態を表している。 FIG. 20 is a schematic plan view in which only the
図２１は、図２０の状態から、第１の遊星歯車４２６あるいは第２の遊星歯車４２７、及び、回動シャフト２４の回動（公転）がさらに進み、第２のリンク部材２７が第２の回動をした状態を示す模式平面図である。ロックリンク５２の作用により第１のリンク部材２６の第１の回動が規制されても、回動シャフト２４との接続点の回動はそのまま進み、連結部２８を軸として、第２のリンク部材２７の第２の回動を生じさせる。 In FIG. 21, from the state of FIG. 20, the rotation (revolution) of the first
本実施の形態では、以上のようにして、リンク部２５における第１の回動と第２の回動を実現している。
図２２は、図２０に示す構成から、主としてリンク部２５のみを抜き出して示す模式平面図である。In the present embodiment, the first rotation and the second rotation of the
FIG. 22 is a schematic plan view showing mainly only the
以上説明した回動を実現するために、図２２に示すように、回動シャフト２４の移動を許容するべく、第１のリンク部材２６には、当該回動シャフト２４が貫通する長孔状の開口部２６２が設けられている。また、第２のリンク部材２７の第２の回動が所定の位置（図１５に示す状態）で終了するように、駆動リンク２９との接続点２９１が適度に移動できるように、第２のリンク部材２７における接続箇所が、長孔状の開口部２７１となっている。 In order to realize the rotation described above, as shown in FIG. 22, in order to allow the
図２３は、本実施の形態のロボットハンド１から指部及びその回動機構のみを抜き出した、上方から見た平面図である。また、図２４は、図２３に示す状態から、回動指部の先端部の移動方向の両ベクトルが、残りの指部の先端部の移動方向のベクトルに対向するまで、２つの回動指部を近づけた状態を示す平面図である。 FIG. 23 is a plan view of the robot hand 1 of the present embodiment, in which only the finger portion and its rotating mechanism are extracted, as viewed from above. Further, FIG. 24 shows two rotating fingers from the state shown in FIG. 23 until both vectors in the moving direction of the tip of the rotating finger face the vector in the moving direction of the tip of the remaining finger. It is a top view which shows the state which brought the part close to each other.
図２３及び図２４において、ロックリンク５２ｂ，５２ｃは現れているが、駆動リンク２９は陰に隠れて現れていない。また、リンク部２５ｂ，２５ｃについても、第２のリンク部材２７ｂ，２７ｃの一部のみが現れているが、第１のリンク部材２６ｂ，２６ｃは陰に隠れて現れていない。 In FIGS. 23 and 24, the lock links 52b and 52c appear, but the
図２３において、第１指部１０ａ、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃは、中心軸Ｏを中心にして、相互に１２０°の等間隔で（回転対称に）位置している。この状態から、既述の通り、ギアユニット４２における第１の遊星歯車４２６及び第２の遊星歯車４２７の動きが第１回動シャフト２４ｂ及び第２回動シャフト２４ｃを介してリンク部２５ｂ，２５ｃに伝えられ、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが矢印Ｔ方向（図１５で云えば、矢印Ｍ，Ｈ方向）に移動する。 In FIG. 23, the
ロックリンク５２ｂ，５２ｃが作用して、図２３では不図示の第１のリンク部材２６ｂ，２６ｃの回動が規制されるが、駆動リンク２９に伝えられた第１回動シャフト２４ｂ及び第２回動シャフト２４ｃの回動によって、図２４に示すように、第２のリンク部材２７ｂ，２７ｃの矢印Ｕ方向への回動となる。そして最終的に、図２４に示すように、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃが平行に並び、第１指部１０ａと完全に対向した状態となる。 The lock links 52b and 52c act to restrict the rotation of the
図２４に示す状態では、第２指部１０ｂと第３指部１０ｃとを、先端部１１ａの動きのベクトルＶ１１ａと、先端部１１ｂ，１１ｃの動きのベクトルＶ１１ｂ，Ｖ１１ｃとが、対向状態（ベクトルの向きが逆の平行状態）になっている。In the state shown in FIG. 24, the
次に、本実施の形態における指部の開閉動作について説明する。
本実施の形態において、３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの開閉による先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの動きは、突出方向（矢印Ｘ方向）に対して垂直方向の動きになっている。単純にリンクを繋いで指部を形成しようとすると、指部を閉じる際に、先端部が円弧を描いて突出するような軌跡を描いてしまう。この指部の先端部の動きの軌跡が、ロボットハンド１を実際に操作する際に、指部の先端部の位置を意識しながら行う必要があり、操作の困難さに繋がっていた。Next, the opening / closing operation of the finger portion in the present embodiment will be described.
In the present embodiment, the movement of the
本実施の形態では、スコットラッセルのリンク機構を採用することで、支持環２３（図３を参照）の上下方向（突出方向Ｘ、中心軸Ｏ）の移動を、指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの水平方向への動きに変換している。
図２５は、本実施の形態における指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの構造を説明するための概略図である。図２５においては、３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち、２つが描かれているが、指部の開閉機構については、指毎の差が無いので、指の別を識別するための末尾の符号ａ，ｂ，ｃを省略する。したがって、図２５による説明は、指部毎の相違に触れた記載を除き、３つの指部１０ａ，１０ｂ，１０ｃに共通するものである。In the present embodiment, by adopting the Scott Russell link mechanism, the support ring 23 (see FIG. 3) can be moved in the vertical direction (protruding direction X, central axis O) of the
FIG. 25 is a schematic view for explaining the structure of the
指部１０は、第１指リンク部１２と、第１補助指リンク部１３と、第２指リンク部１４と、第２補助指リンク部１５と、第３指リンク部１６と、を含んで構成されている。なお、図２５においては、先端部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの図示は、省略されている。
シャフト２２には、図３で説明した支持環２３が上下動可能に嵌挿されている他、その上端には固定環５１が位置している。当該固定環５１は、シャフト２２を回転可能に、ケーシング５０に対して支持している。The
The
第１指リンク部１２は、その一端（指部の基端部）が支持環２３の下方の接続部２３１に回転可能に接続され、斜め上方に延伸して、その他端が第３指リンク部１６の下端の接続部１６１に回転可能に接続されている。また、第１補助指リンク部１３は、その一端が固定環５１の下方の接続部５１１に回転可能に接続され、斜め下方に延伸して、その他端が第１指リンク部１２の長手方向の中心の接続部１２１に回転可能に接続されている。 One end (base end of the finger) of the first
なお、回動指部を構成する第２指部１０ｂ及び第３指部１０ｃにおいては、第１指リンク部１２や第１補助指リンク部１３が支持環２３や固定環５１に直接接続されるのではなく、第２指部１０ｂ及び第３指部１０ｃにおける既述の水平方向の回動機構の一部を担うリンク部２５ｂ，２５ｃを介して支持環２３や固定環５１に接続されている。このとき、第１指リンク部１２及び第１補助指リンク部１３のいずれか一方のみがリンク部２５ｂ，２５ｃを介し、他方は、リンク部２５ｂ，２５ｃによる水平方向の回動に追従可能に構成されたフリーのリンクが介在していればよい。図２５においては、リンク部２５ｂ，２５ｃの存在を省略して、指部１０の開閉機構の構造に絞って説明する。 In the
第１指リンク部１２及び第１補助指リンク部１３の背面側には、第２指リンク部１４及び第２補助指リンク部１５が、やや上方であることを除き、第１指リンク部１２及び第１補助指リンク部１３と並んで配されている。即ち、第２指リンク部１４は、その一端（指部の基端部）が支持環２３の上方に回転可能に接続され、斜め上方に延伸して、その他端が第３指リンク部１６の下端からやや上方の位置に回転可能に接続されている。また、第２補助指リンク部１５は、その一端が固定環５１の上方に回転可能に接続され、斜め下方に延伸して、その他端が第２指リンク部１４の長手方向の中心に回転可能に接続されている。なお、第２指部１０ｂ及び第３指部１０ｃにおいて、リンク部２５ｂ，２５ｃ等を介することは、第１指リンク部１２及び第１補助指リンク部１３と同様である。 On the back side of the first
第１指リンク部１２と第２指リンク部１４の長さは等しく、その半分の長さで、第１補助指リンク部１３と第２補助指リンク部１５も等しい。また、高さ方向（突出方向Ｘ）において、接続部２３１と接続部２３２との間の距離、接続部５１１と接続部５１２との間の距離、及び、接続部１６１と接続部１６２との間の距離は、全て等しくなっている。 The lengths of the first
第１モータ３１によりシャフト２２が回転されると、その回転方向に応じて、支持環２３が上下いずれかに移動する。それに応じて、指部１０の各リンクが動かされて、指部１０の開閉動作に変換される。 When the
先ず、支持環２３が上方（矢印Ｖ１方向）に移動すると、支持環２３と固定環５１との間が近づき、第１指リンク部１２及び第１補助指リンク部１３並びに第２指リンク部１４及び第２補助指リンク部１５が、水平方向に寝るように動く。すると、第１指リンク部１２及び第２指リンク部１４の第３指リンク部１６との接続部１６１，１６２が外方に突き出されるように移動し、第３指リンク部１６を水平に開く方向（矢印Ｗ１方向）に移動させる。 First, when the
また、第１モータ３１の回転方向を逆転させて、支持環２３が下方（矢印Ｖ２方向）に移動すると、支持環２３と固定環５１との間が遠ざかり、第１指リンク部１２及び第１補助指リンク部１３並びに第２指リンク部１４及び第２補助指リンク部１５が、垂直方向に立つように動く。すると、第１指リンク部１２及び第２指リンク部１４の第３指リンク部１６との接続部１６１，１６２がシャフト２２側に引き寄せられるように移動し、第３指リンク部１６を水平に閉じる方向（矢印Ｗ２方向）に移動させる。 Further, when the rotation direction of the
本実施形態においては、以上のように、指部１０が突出方向Ｘに突出することなく、水平方向（矢印Ｗ１，Ｗ２）に移動して、開閉動作が行われる。したがって、対象物を把持しようとする場合に、指部１０の先端位置が変わることがなく、把持の操作が容易に、かつ、安全に行うことができる。 In the present embodiment, as described above, the
以上、本発明のロボットハンドについて、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明のロボットハンドは上記実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態においては、ロボットハンド１の回動指部を構成する第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの水平方向の回動動作を実現する機構として、遊星歯車を利用したギアユニット４２による構成を例に挙げたが、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの水平方向の回動動作を実現することができれば、どのような機構を採用しても問題ない。
以下に、傘歯車の組み合わせを利用したギアユニットによる構成で、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの水平方向の回動動作を実現する変形例について説明する。Although the robot hand of the present invention has been described with reference to preferred embodiments, the robot hand of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment. For example, in the above embodiment, a gear using a planetary gear is used as a mechanism for realizing the horizontal rotation operation of the
Hereinafter, a modified example of realizing the horizontal rotation operation of the
図２６は、本発明を実現し得る変形例のギアユニットの歯車群及びその周辺部材を表した斜視図である。変形例のギアユニット６は、モータからの回転が入力される入力歯車６１と、第１の傘歯車６２と、第３の傘歯車６４とが下からこの順で同一軸上に配置されている。この軸は、例えば、実施の形態のロボットハンド１に適用する場合には、中心軸Ｏと一致する。
なお、本図においても、図面上の上下方向をそのまま上下として以下説明するが、実際のロボットハンドに組み込んだ場合の上下関係とは全く無関係である。FIG. 26 is a perspective view showing a gear group of a gear unit of a modified example capable of realizing the present invention and peripheral members thereof. In the
In this figure as well, the vertical direction on the drawing will be described below as it is, but it has nothing to do with the vertical relationship when it is incorporated into an actual robot hand.
第１の傘歯車６２と第３の傘歯車６４は、傘歯側が対向するように配される。入力歯車６１と第１の傘歯車６２は、筒状の中空シャフト６５に固定され一緒に回る。中空シャフト６５は、第３の傘歯車６４の直下の位置が上端となっている。また、第３の傘歯車６４は、中空シャフト６５を貫通する貫通シャフト６６に固定され一緒に回る。 The
第１の傘歯車６２と第３の傘歯車６４との間には、第２の傘歯車６３が、回転軸を水平方向に向け、第１の傘歯車６２及び第３の傘歯車６４の双方とギアが噛み合った状態で配されている。そのため、第２の傘歯車６３は、第１の傘歯車６２と連れ回り、第３の傘歯車６４にも回転を伝達するように構成されている。 Between the
中空シャフト６５の上端には、第１の回動リンク部６７の下足部６７１が中空シャフト６５の周面から放射方向に延びるように固定され、第１の回動リンク部６７が中空シャフト６５と一緒に回る。第１の回動リンク部６７は、上足部６７３が貫通シャフト６６の上端に回転自在に接続されている。第１の回動リンク部６７の下足部６７１と上足部６７３との間は、縦リンク６７２で繋がっており、その上下方向のやや上方には、固定部６７４が回転の外方向に突出するように突き出した状態で固定されている。 The
貫通シャフト６６における第３の傘歯車６４の少し上には、第２の回動リンク部６８の下足部６８１が、また、貫通シャフト６６の上端には、第２の回動リンク部６８の上足部６８３が、それぞれ貫通シャフト６６の周面から放射方向に延びるように固定されている。そのため、第２の回動リンク部６８が貫通シャフト６６と一緒に回る。第２の回動リンク部６８の下足部６８１と上足部６８３との間は、縦リンク６８２で繋がっており、その上下方向の中央辺りには、固定部６８４が回転の外方向に突出するように突き出した状態で固定されている。固定部６７４と固定部６８４は、高さ方向の位置が同じになっている。 The
入力歯車６１に入力された矢印Ｙ方向の回転は、中空シャフト６５を介して第１の傘歯車６２及び第１の回動リンク部６７に伝達され、これらも矢印Ｙ方向に回転される。したがって、固定部６７４は矢印Ｙ方向へ回動される。
第１の傘歯車６２の矢印Ｙ方向の回転は、ギアが噛み合った第２の傘歯車６３に伝達され、第２の傘歯車６３が矢印Ｑ方向に回転される。The rotation in the arrow Y direction input to the
The rotation of the
第２の傘歯車６３の矢印Ｑ方向の回転は、ギアが噛み合った第３の傘歯車６４に伝達され、第３の傘歯車６４が矢印Ｚ方向に回転される。
第３の傘歯車６４の矢印Ｚ方向の回転は、貫通シャフト６６を介して第２の回動リンク部６８に伝達され、これも矢印Ｚ方向に回転される。したがって、固定部６８４は矢印Ｚ方向へ回動される。The rotation of the
The rotation of the
以上のようにして、入力歯車６１に矢印Ｙ方向（上方から見て反時計回り）の回転が入力されると、固定部６７４が同じ矢印Ｙ方向（上方から見て反時計回り）に、固定部６８４が矢印Ｚ方向（上方から見て時計回り）に、それぞれ回動し、両者が互いに遠ざかるように移動する。 As described above, when the rotation in the arrow Y direction (counterclockwise when viewed from above) is input to the
これに対して、入力歯車６１に矢印Ｙ方向とは逆方向（上方から見て時計回り）の回転が入力された場合には、全ての歯車が、それぞれ以上説明した回転方向とは逆方向に回転する。そして、最終的に、固定部６７４が矢印Ｙ方向とは逆方向（上方から見て時計回り）に、固定部６８４が矢印Ｚ方向とは逆方向（上方から見て反時計回り）に、それぞれ回動し、両者が互いに近づくように移動する。 On the other hand, when a rotation in the direction opposite to the arrow Y direction (clockwise when viewed from above) is input to the
この固定部６７４及び固定部６８４に、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃを、リンク等を介して、あるいは介さずに接続することで、第２指部１０ｂおよび第３指部１０ｃの水平方向の回動動作を実現することができる。
勿論、遊星歯車や傘歯車を利用した構成以外の構成であっても構わない。By connecting the
Of course, a configuration other than the configuration using planetary gears or bevel gears may be used.
なお、上記実施の形態では、回動機構としてのギアユニット４２が、第２モータ４１や第２駆動部４０等の駆動機構よりも上方に位置する例を挙げているが、ギアユニット４２の位置としては、これら駆動機構よりも下方の位置に配しても構わない。所望の駆動機構が構成されるように設計することができれば、その配置に制限はない。ただし、本実施の形態のようにギアユニット４２をこれら駆動機構よりも上方に位置するようにすることで、装置内の空間を有効に活用することができ、ロボットハンド１の装置の中心軸Ｏ方向の長さを短縮することができる点で好ましい。 In the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、指部の数が３つの例を挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、２つ、あるいは、４つ以上であってもよい。いずれの場合であっても、回動指部の数は、１個以上であれば、他の指部との距離を近づけたり遠ざけたりすることができ、様々な形状の対象物に対して、把持等の作業の最適化を図ることができる。さらに、回動指部の数が３個以上であってもよく、例えば、指部が全て回動指部であっても構わない。それぞれの指部の水平方向の回動位置を適宜制御することで、様々な形状の対象物に対して、把持等の作業の最適化を図ることができる。さらにまた、本実施の形態で説明したように、相互に近づいたり遠ざかったりするように回動する一対の指部を含んでもよいし、それぞれの指部の水平方向の回動位置を自由に調整できるようにしても構わない。 Further, in the above embodiment, the number of fingers has been described with reference to three examples, but the present invention is not limited to this, and may be two or four or more. In any case, if the number of rotating fingers is one or more, the distance from the other fingers can be increased or decreased, and the object having various shapes can be moved closer to or further away from the other fingers. It is possible to optimize work such as gripping. Further, the number of rotating fingers may be three or more, and for example, all the fingers may be rotating fingers. By appropriately controlling the horizontal rotation position of each finger, it is possible to optimize work such as gripping for objects having various shapes. Furthermore, as described in the present embodiment, a pair of fingers that rotate so as to approach or move away from each other may be included, and the horizontal rotation positions of the respective fingers may be freely adjusted. It doesn't matter if you can.
ところで、図１５〜図２２を用いて説明した、連結部で接続された２本のリンク部材を有する本発明の第２の態様については、指部の数は１つでも構わない。指部の閉じる向きを、第１の回動のみならず第２の回動で微調整することができるので、例えば、対象物に取り付けられた環状の吊り掛け部に指部を引っ掛けて持ち上げる作業のように、指部の向きの僅かな違いにより作業性に影響が生じるような用途にロボットハンドを用いる場合であっても、容易に作業を行うことができる。 By the way, in the second aspect of the present invention having two link members connected by a connecting portion, which has been described with reference to FIGS. 15 to 22, the number of finger portions may be one. Since the closing direction of the finger can be finely adjusted not only by the first rotation but also by the second rotation, for example, the work of hooking the finger on the annular hanging portion attached to the object and lifting it. Even when the robot hand is used for an application in which workability is affected by a slight difference in the orientation of the fingers, the work can be easily performed.
また、上記実施の形態においては、本発明の第１の態様と本発明の第２の態様の両構成を併せ持つ例を挙げて説明したが、本発明の第１の態様の構成単独でも、本発明の第２の態様の構成単独でも、それぞれの発明に基づく作用乃至効果が奏されるため、好ましい。
例えば、連結部で接続された２本のリンク部材を有しない（即ち、本発明の第２の態様に当たらない）本発明の第１の態様の構成のみであっても、図５〜図７を用いて説明したように、対象物を良好に把持することができる。Further, in the above-described embodiment, an example in which both the first aspect of the present invention and the second aspect of the present invention are combined has been described, but the configuration of the first aspect of the present invention alone is also present. The configuration of the second aspect of the invention alone is preferable because the action or effect based on each invention can be obtained.
For example, even if only the configuration of the first aspect of the present invention does not have the two link members connected by the connecting portion (that is, does not correspond to the second aspect of the present invention), FIGS. 5 to 7 As described with reference to, the object can be gripped well.
一方、例えば、回動指部の回動軸が他の指部の開閉動作の中心と一致しない（即ち、本発明の第１の態様に当たらない）、図４や図１４に示すような構成の場合であっても、対象物や作業内容に応じて指部の向きを適宜微調整できるため、作業性を向上させることができる。
勿論、本発明の第１の態様と本発明の第２の態様の両構成を併せ持つ構成であることが、より好ましい。On the other hand, for example, the rotation axis of the rotating finger does not coincide with the center of the opening / closing operation of the other fingers (that is, it does not correspond to the first aspect of the present invention), as shown in FIGS. 4 and 14. Even in the case of, the workability can be improved because the orientation of the finger can be finely adjusted according to the object and the work content.
Of course, it is more preferable that the configuration has both the first aspect of the present invention and the second aspect of the present invention.
さらに、上記実施形態では、指部１０の先端部の動きが、突出方向Ｘに対して垂直方向の動きとなる例を挙げて説明したが、閉じる動作の際に、指部１０が円弧を描いて突出方向Ｘに突出するような構成であっても、本発明に特有な効果は奏される。即ち、指部の開閉動作としては、指部の突出方向（矢印Ｘ方向）と交差する方向に先端部が動く動作であればよい。勿論、指部１０の先端部の動きとしては、突出方向Ｘに対して垂直方向の動きであることが好ましい。 Further, in the above embodiment, the movement of the tip portion of the
また、本発明の第２の態様を実現する機構について、図１６〜図２２を用いて具体例を説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の第２の態様を実現することができれば、どのような機構を採用しても構わない。例えば、規制部材としてロックリンク５２，５２ｂ，５２ｃを用いた例を挙げているが、第１のリンク部材２６ｂ，２６ｃの回動を規制できればどのような構成でもよく、リブや凸部等の形状の規制部材でも構わない。 Further, although specific examples of the mechanism for realizing the second aspect of the present invention are described with reference to FIGS. 16 to 22, the present invention is not limited thereto. Any mechanism may be adopted as long as the second aspect of the present invention can be realized. For example, although the lock links 52, 52b and 52c are used as the regulating members, any configuration may be used as long as the rotation of the
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のロボットハンドを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。 In addition, those skilled in the art can appropriately modify the robot hand of the present invention according to conventionally known knowledge. As long as the modification still has the constitution of the present invention, it is, of course, included in the category of the present invention.
１…ロボットハンド、１０…指部、１０ａ…第１指部、１０ｂ…第２指部（回動指部）、１０ｃ…第３指部（回動指部）、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…先端部、１２…第１指リンク部、１３…第１補助指リンク部、１４…第２指リンク部、１５…第２補助指リンク部、１６…第３指リンク部、１６１，１６２…接続部、２０…支持部、２１…支持台、２２…シャフト、２３…支持環、２３１，２３２…接続部、２４…回動シャフト、２４ｂ…第１回動シャフト、２４ｃ…第２回動シャフト、２５…リンク部、２５ｂ…リンク部、２５ｂ…１回転リング部、２５ｂ…２回動リンク部、２５ｃ…リンク部、２５ｃ…２回動リンク部、２６ｂ，２６ｃ…第１のリンク部材、２６１…凸部、２６２…開口部、２７ｂ，２７ｃ…第２のリンク部材、２７１…開口部、２８ｂ，２８ｃ…連結部、２９…駆動リンク、２９１…接続部、２９２…接続部、３０…第１駆動部、３１…第１モータ、３２…プーリ、３３…無端ベルト、４０…第２駆動部、４１…第２モータ、４２…ギアユニット、４２１…回転太陽歯車、４２２…固定太陽歯車、４２３…伝達歯車、４２４…固定内歯車、４２５…回転内歯車、４２６…第１の遊星歯車、４２７…第２の遊星歯車、４２８…ギアユニットケース、４２９…軸部、４３…無端ベルト、４４…入力プーリ、５０…ケーシング、５１…固定環、５１１，５１２…接続部、５２，５２ｂ，５２ｃ…ロックリンク（規制部材）、５２１…接続部、５２２…開口、６…ギアユニット、６１…入力歯車、６２…第１の傘歯車、６３…第２の傘歯車、６４…第３の傘歯車、６５…中空シャフト、６６…貫通シャフト、６７…第１の回動リンク部、６７１…下足部、６７２…縦リンク、６７３…上足部、６７４…固定部、６８…第２の回動リンク部、６８１…下足部、６８２…縦リンク、６８３…上足部、６８４…固定部、１１０ａ…第１指部、１１０ｂ…第２指部、１１０ｃ…第３指部、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ…先端部1 ... Robot hand, 10 ... Finger part, 10a ... First finger part, 10b ... Second finger part (rotating finger part), 10c ... Third finger part (rotating finger part), 11a, 11b, 11c ...
Claims (9)
Translated fromJapanese前記複数本の指部が閉じる際の先端部の動きのベクトルが、前記突出方向から見て、１つの中心点に向かっており、かつ、
前記指部のうちの少なくとも１本が、前記中心点を通る前記突出方向の線を中心軸として回動可能な回動指部である、ロボットハンド。It has multiple fingers that project from the support and open and close by moving the tip in the direction that intersects the projecting direction.
The vector of the movement of the tip when the plurality of fingers are closed is toward one center point when viewed from the protruding direction, and
A robot hand in which at least one of the fingers is a rotating finger that can rotate about a line in the protruding direction passing through the center point as a central axis.
前記２本の回動指部の回動方向が相互に逆方向であるとともに、当該２本の回動指部の先端部の対応箇所同士を結ぶ線の中心と、前記指部のうちの前記回動指部以外のいずれかの指部の先端部の中心とを結ぶ線が、前記突出方向からみて、前記中心点を通る、請求項１に記載のロボットハンド。It has three or more fingers, at least two of which are the rotating fingers.
The rotation directions of the two rotating fingers are opposite to each other, and the center of the line connecting the corresponding portions of the tips of the two rotating fingers and the finger portion of the fingers. The robot hand according to claim 1, wherein a line connecting the center of the tip of any finger other than the rotating finger passes through the center point when viewed from the protruding direction.
前記指部のうちの少なくとも１本が、前記突出方向の所定の線を中心軸として第１の回動が可能な回動指部であり、かつ、
一端が前記中心軸を軸として回動可能に固定され、他端が前記回動指部の先端部とは反対側の端部近傍と接続するリンク部を有するとともに、当該リンク部が、その中途で、前記第１の回動方向に沿った第２の回動を可能とする連結部で接続された２本のリンク部材を有する、ロボットハンド。It has one or more fingers that protrude from the support and move the tip in the direction that intersects the protruding direction.
At least one of the finger portions is a rotating finger portion capable of first rotation about a predetermined line in the protruding direction as a central axis, and
One end is rotatably fixed about the central axis, and the other end has a link portion that connects to the vicinity of the end portion on the opposite side of the tip portion of the rotating finger portion, and the link portion is in the middle of the link portion. A robot hand having two link members connected by a connecting portion that enables a second rotation along the first rotation direction.
前記第１のリンク部材が前記規制部材により前記第１の回動が規制されるまでは、前記２本のリンク部材が一直線状になって前記第１の回動をし、
前記第１のリンク部材が前記規制部材により前記第１の回動が規制された際に、前記２本のリンク部材のうちの前記回動指部側の第２のリンク部材が、前記連結部を軸として前記第２の回動をする、請求項３に記載のロボットハンド。A regulating member for restricting further rotation of the first link member on the central axis side of the two link members in a predetermined direction is provided.
Until the first rotation of the first link member is regulated by the regulation member, the two link members are aligned and perform the first rotation.
When the first link member is restricted from rotating by the restricting member, the second link member on the rotating finger portion side of the two link members is the connecting portion. The robot hand according to claim 3, wherein the robot hand makes the second rotation about the robot hand.
前記指部のうちの前記回動指部以外のいずれかの指部の先端部が、前記２本の回動指部の先端部の動く方向と対向する方向に動く、請求項６に記載のロボットハンド。When three or more fingers are held and the directions of movement of the tips of the two rotating fingers are parallel,
The sixth aspect of claim 6, wherein the tips of any of the fingers other than the rotating fingers move in a direction opposite to the moving direction of the tips of the two rotating fingers. Robot hand.
前記回動指部における前記中心軸が、全て前記中心点を通る、請求項６または７に記載のロボットハンド。The motion vectors of the tips of all the finger portions in the state where the rotation of the first link member is not regulated by the restricting member are directed toward one center point when viewed from the protruding direction.
The robot hand according to claim 6 or 7, wherein the central axis of the rotating finger portion all passes through the central point.
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