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ROBOT HAND

Patent code P09A014788
Posted date Nov 13, 2009
Application number P2006-230195
Publication number P2008-049456A
Patent number P5082037
Date of filing Aug 28, 2006
Date of publication of application Mar 6, 2008
Date of registration Sep 14, 2012
Inventor
  • (In Japanese)喜多村 直
  • (In Japanese)木原 由光
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
  • (In Japanese)木原 由光
Title ROBOT HAND
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot hand having simple structure and an inexpensive manufacturing cost which can surely accurately actuate each finger, since a pair of driving shafts are revered each other by using a motor, and a plurality of fingers is pivotally moved from the driving shaft through gear trains.
SOLUTION: The robot hand is composed of first fingers 10, 11, 20 which are formed by the pair of driving shafts 5, 6 which reverse the rotation from the motor 1 each other and are rotatably mounted to a frame 2, and a pair of plate-like members where one end is firmly fixed and pivotally moved respectively, and second fingers 12, 13, 21 where the rotations of the driving shafts 5, 6 are respectively transmitted through the gear trains 25 disposed to the first fingers, and which pivotally move an object in the reverse direction each other so as to be able to hold and release. The second fingers are pivotally attached to the other end of the first fingers.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


近年,宇宙での作業,危険な場所等の各種の場所での作業に用いられる作業ロボットのマニピュレーターとして,各種のロボットハンドが提案されている。ロボットハンドは,物体を移動,部材の組立て等の各種の作業をさせるために,正確で,充分な強度を持ち,確実に物体をしっかりと把持する機能を有していることが必要がある。ロボットハンドの動きは単純ではあるが,その動きに対して位置の正確さ,物体の把持の確実さ,物体に対する充分な握力等の機能を満足し,それに加えて装置そのものとしてシンプルで,低コストであり,ロボットハンドとしての精度の維持を含めた耐久性が充分であること等の要求に対して,充分に満足するものはないのが現状である。



また,人の手を擬似したロボットハンドは,数多く開発されいる。人の手は機構的にみると,20自由度と言われている。ロボットハンドを全く同じ機構として作るためには,20個という多数の駆動源が必要になり,ロボットハンドそのものが複雑化し,大型化し,重量が重くなったり,高コストになるので,実用的ではないものになっていた。ロボットハンドについて,このような技術の背景にあって,通常,自由度を1~3程度にしたロボットハンドが開発されている。



従来,ロボットハンドとして,複数の駆動源を持つものが知られている。該ロボットハンドは,ワイヤとシャフトとを組み合わせ,多関節アームのアーム間の回転力の伝達を行うものであり,1個の多関節のハンドにモータをそれぞれ装備した構造に構成されており,本体には関節で回転可能にアームを連結した多関節アームが2本取り付けられている。モータの回転は,巻取り装置を介して関節からワイヤプーリ系,シャフト,ワイヤプーリ系,関節,ワイヤプーリ系,シャフト,ワイヤプーリ系,関節へ伝達され,アームをそれぞれ関節において内側に回動して把持対象物を挟み込んで把持することができるものである(例えば,特許文献1参照)。



また,ロボットハンドとして対象物を左右より把持し,把持後に対象物を水平に持ち上げ,移動させるものが知られている。該ロボットハンドは,ハンドの指部に設けられたガイドと固定部及び巻取り部とがロープ状部材により閉ループを構成するように配置され,連動されており,固定部から指部にそれぞれ設けられたガイドを介して巻取り部によりロープ状部材を巻き取ることにより,ハンドに把持力を付与し,指部を解放させる方向に作用するスプリングを設け,スプリングの作用によって巻き取られたロープ状部材の張力を解放することによりハンドの指部を定められた位置まで開放し,スプリングの力のバランスにより把持後に対象物を持ち上げると定められた位置に戻るものである(例えば,特許文献2参照)。



また,多指可動ロボットハンドとして,異径物を含む把持対象物に対して,1個の駆動源により複数の指を動かし,生体の把持動作に近い挙動をするように制御したものが知られている。該多指可動ロボットハンドは,歯車,ワイヤ,プーリで指を動かす構造であり,関節を持ちほぼ平行に配置された2本以上の指と,それらの指と対向するように配置された別の1本に指と,2本以上に指の関節を曲げるために牽引されるワイヤの可撓部材で構成され,2本以上の指と1本に指を異径物を含む把持対象物に接触させて把持動作可能とするため,1個の駆動源から発生する動力を1個以上の差動歯車を介して2本以上の可撓部材に伝達し,各々の可撓部材を牽引することにより,2本以上の指に把持力を発生させるものである(例えば,特許文献3参照)。



また,ロボットハンドとして,指ユニットの数と配置を選択することで種々の把持機能を有するものが知られている。該ロボットハンドは,指ユニットを指の基端部をユニット本体に回動自在に結合し,ユニット本体に回転自在に設けた入力軸に連動連結して構成し,前記指ユニットをハンド本体に複数配置し,各々のユニット本体をハンド本体に結合すると共に,各々の入力軸に駆動手段を連動連結したものである(例えば,特許文献4参照)。
【特許文献1】
特開2003-305681号公報
【特許文献2】
特開平4-111791号公報
【特許文献3】
特開2001-277175号公報
【特許文献4】
特開平1-306190号公報

Field of industrial application (In Japanese)


この発明は,例えば,好ましくない作業環境,高温や低温作業環境,危険な作業環境,狭小な場所,宇宙等の種々の作業環境において,物品,部材,機器等の物体を移動させたり,物体を設備に設置したり,取り外したりする各種の作業を遠隔操作で行う作業用ロボット,義手等のハンドとして適用できるロボットハンドに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
フレームに取り付けられた検出器で得た情報に基づいて駆動制御される駆動源として1個のモータ,前記1個のモータからの回転を減速機を介して伝達され且つ前記フレームに回転自在に取り付けられた互いに逆回転する一対の駆動軸,前記一対の駆動軸に一端がそれぞれ固着されて枢動する少なくとも一対の第1フインガ,前記駆動軸の回転が歯車列を介してそれぞれ伝達され且つ物体把持部を形成する互いに逆方向に枢動する少なくとも一対の第2フインガ,及び前記第1フインガと前記第2フインガとの間に介在された中間フインガから構成されており,
前記中間フインガは前記第1フインガに配置された歯車列を介してそれぞれ伝達され,前記第2フインガは前記中間フインガに配置された歯車列を介してそれぞれ伝達され,
前記第1フインガと前記中間フインガは,互いに対向する一対の板状部材からそれぞれ構成され,前記第1フインガの前記板状部材間に前記中間フインガの一方の前記板状部材の端部が枢着され,前記中間フインガの前記板状部材間に前記第2フインガの一方の前記板状部材の端部が枢着されており,
前記第1フインガと前記第2フインガとの間に1個の前記中間フインガが介在して3関節に構成され,前記第1フインガに組み込まれた前記歯車列は,前記フレームに固定された固定軸に設けたガイド歯車と噛み合う回転歯車,該回転歯車に隣接して噛み合う中間回転歯車,該中間回転歯車に噛み合って前記中間フインガの端部に設けたフインガ歯車,及び前記第1フインガの一方の前記板状部材の端部に設けたフインガ歯車から構成され,前記中間フインガに組み込まれた前記歯車列は,前記第1フインガの前記フインガ歯車と噛み合う回転歯車,該回転歯車に隣接して噛み合う中間回転歯車,及び該中間回転歯車と噛み合って前記第2フインガの端部に設けたフインガ歯車から構成されており,
一方の前記板状部材には雌ねじ付きボス部が設けられ,他方の前記板状部材にはビス挿通孔が形成され,前記ビス挿通孔に挿通したビスを前記雌ねじ付きボス部に螺入して前記板状部材が互いに固定され,前記ボス部には前記回転歯車と前記中間歯車とが回転自在に嵌着されていることから成るロボットハンド。

【請求項2】
 
フレームに取り付けられた検出器で得た情報に基づいて駆動制御される駆動源として1個のモータ,前記1個のモータからの回転を減速機を介して伝達され且つ前記フレームに回転自在に取り付けられた互いに逆回転する一対の駆動軸,前記一対の駆動軸に一端がそれぞれ固着されて枢動する少なくとも一対の第1フインガ,前記駆動軸の回転が歯車列を介してそれぞれ伝達され且つ物体把持部を形成する互いに逆方向に枢動する少なくとも一対の第2フインガ,及び前記第1フインガと前記第2フインガとの間に介在された中間フインガから構成されており,
前記中間フインガは前記第1フインガに配置された歯車列を介してそれぞれ伝達され,前記第2フインガは前記中間フインガに配置された歯車列を介してそれぞれ伝達され,
前記第1フインガと前記中間フインガは,互いに対向する一対の板状部材からそれぞれ構成され,前記第1フインガの前記板状部材間に前記中間フインガの一方の前記板状部材の端部が枢着され,前記中間フインガの前記板状部材間に前記第2フインガの一方の前記板状部材の端部が枢着されており,
前記第1フインガと前記中間フインガとの間に1個以上で且つ歯車列を介してそれぞれ伝達される別の前記中間フインガが介在して4関節以上に構成され,別の前記中間フインガに組み込まれた前記歯車列は,前記中間フインガの一方の前記板状部材の端部に設けたフインガ歯車,前記第1フインガ又は隣接する前記中間フインガの前記フインガ歯車と噛み合う回転歯車,該回転歯車に隣接して噛み合う中間回転歯車,及び該中間回転歯車と噛み合う別の隣接する前記中間フインガの他方の前記板状部材の端部に設けたフインガ歯車から構成されており,
一方の前記板状部材には雌ねじ付きボス部が設けられ,他方の前記板状部材にはビス挿通孔が形成され,前記ビス挿通孔に挿通したビスを前記雌ねじ付きボス部に螺入して前記板状部材が互いに固定され,前記ボス部には前記回転歯車と前記中間歯車とが回転自在に嵌着されていることから成るロボットハンド。

【請求項3】
 
前記第1フインガ及び前記中間フインガの一方の前記板状部材の端部に設けた前記フインガ歯車は,前記中間回転歯車の回転に干渉しないように切欠きが形成されてることから成る請求項12に記載のロボットハンド。

【請求項4】
 
前記検出器はカメラであり,前記カメラによって得た前記情報がコントローラに入力され,前記コントローラの指令で前記モータが駆動制御されることから成る請求項1~3のいずれか1項に記載のロボットハンド。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006230195thum.jpg
State of application right Registered
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