JP2008100323A

JP2008100323A - 把持型ロボットハンド

Info

Publication number: JP2008100323A
Application number: JP2006285706A
Authority: JP
Inventors: Woo-Keun Yoon; 祐根尹; Takashige Kitagaki; 高成北垣; Isao Hara; 功原
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】２本の指を備え、指を駆動するアクチュエータへの指令値が零となっても、把持対象物を落とさない機構を有する把持型ロボットハンドを提供する。
【解決手段】第３リンク１に第２板ばね２が接続され、第２板ばね２に第２リンク３が接続され、第２リンク３に第１板ばね４が接続され、第１板ばね４に第１リンク５が接続されている指１２であり、指１２は外装６で覆われており、第１リンク５がアクチュエータ１０の回転軸９の回転で直線運動することにより、把持対象物が外装６により把持され、外装６が把持対象物に接触する際に第１板ばね４と第２板ばね２が把持対象物に沿って変形することにより把持対象物を安定して把持でき、第１リンク５に接続される引張ばね７の張力とダンパー８の減衰力によりアクチュエータ１０への指令値が零となっても把持対象物を安定に落とさずに把持できる把持型ロボットハンド１４である。
【選択図】図１

Description

本発明は、日常生活の中で、自らの手の代わりに使うことのできる把持型ロボットハンドに関するものである。

手に怪我を負ったり、病気により手が不自由になった場合、日常生活を快適に送ることが難しくなり、介助者のサポートが必要となる場面が多くなる。

しかし、日常生活の多くの場面を介助者に依存することは、要介助者にとって精神的に圧迫される（QOLの低下）だけでなく、自らの自立性を損なうことにも繋がる。

このため、腕の不自由な人が１人で食事をすることのできる食事支援装置が提案されている（特許文献１参照）。また、産業用小型ロボットハンドを日常生活に取り入れることも考えられる。
特開２００４−８３２７号公報

上記の食事支援装置は、食事支援に限定しているため、食事以外の日常生活の様々な事象に応用できないという問題があった。また、上記の産業用小型ロボットハンドは、日常生活で人と共存することを前提に開発されていないため、重量、安定性、安全性など多くの問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、日常生活で人と共存することを前提に、十分な小型、安全、安定性を有する把持型ロボットハンドを提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、ロボットアームにの先端に装着され、一対の指を備えており、アクチュエータで駆動されて把持対象物を把持可能とする把持型ロボットハンドであって、前記一対の指は、それぞれロボットアームに近い基端側の第１リンク、中間の第２リンク及び先端側の第３リンクを備えており、第３リンクに第２板ばねが接続され、第２板ばねに第２リンクが接続され、第２リンクに第１板ばねが接続され、第１板ばねに第１リンクが接続されており、指は外装で覆われていることを特徴とする把持型ロボットハンドを提供する。

前記一対の指は、それぞれの第１リンクがアクチュエータの回転軸の回転で直線運動することにより、同時に駆動される構成とすることが好ましい。

前記一対の指は、前記外装が把持対象物に接触して該把持対象物を傷つけることなく把持でき、前記外装が把持対象物に接触する際に前記第１板ばねと前記第２板ばねが把持対象物に沿って変形することにより、把持対象物を安定して把持できる構成とすることが好ましい。

前記一対の指は、それぞれの第１リンクの間に接続される引張ばねの張力とダンパーの減衰力により、アクチュエータへの指令値が零となっても、把持対象物を安定に落とさずに把持できる構成とすることが好ましい。

前記一対の指を駆動するアクチュエータへの電流を利用して、力センサの代わりに利用できる構成とすることが好ましい。

本発明は、上記構成としたので、次のような効果が生じる。
（１）第１〜３リンクの相互間を板ばねで接続し、指は外装で覆われる構成としたので、指に過大な力が作用しても、板ばねが変形することにより、指を破損することなく、力を吸収可能となる。板ばねが把持対象物に沿って変形することにより把持対象物を安定して把持できる。

（２）一対の第１リンクがアクチュエータの回転軸の回転で直線運動することにより、２本の指が同時に駆動する構成としたので、アクチュエータの数を減らすことができ、軽量化、部品点数の減少が可能となる。

（３）一対の第１リンクに接続される引張ばねの張力とダンパーの減衰力によりアクチュエータへの指令値が零となっても把持対象物を落とさずに把持できる構成としたので、把持対象物を把持した状態で、モータの暴走や緊急停止したい時など、モータへの指令値が零となっても、機構的に把持対象物を安全・安定に把持することが可能となる。

（４）指を駆動するアクチュエータへの電流を利用して力センサの代わりに利用する構成としたので、ロボットハンドの把持力を電流として検出可能となり、把持対象物を安全・安定に把持可能となる。

本発明に係る把持型ロボットハンドを実施するための最良の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は本発明の実施例における、把持型ロボットハンド１４の全体構成を示す側面図であり、図２は把持型ロボットハンド１４の全体構成を示す正面図である。この把持型ロボットハンド１４は、台座１３を介してロボットアームなどに固定される。

把持型ロボットハンド１４は、一対の指１２、１２を備えている。各指１２は、指先から第３リンク１、第２板ばね２、第２リンク３、第１板ばね４、第１リンク５が順に接続される。さらに、指１２は外装６で覆われる。外装６は、ゴム、布、プラスチック等の材料で形成される。

把持型ロボットハンド１４は、アクチュエータ９に接続された回転軸８で一対の指１２、１２で駆動し、１自由度を有する。具体的には、一対の指１２、１２における、一対の第１リンク５、５が、それぞれアクチュエータ９の回転軸８の回転で直線運動すること（ラックとピニオン機構を利用する。）により、指１２が把持対象物を把持することができる機構である。アクチュエータ９（アクチュエータとしてはモータ等が利用される。）は、図１に示すように台座１３に取り付けられたアクチュエータ制御部１１で制御される。

図３に示すように把持対象物を把持する際、一対の指１２、１２のそれぞれの外装６が把持対象物に接触するため、把持対象物を傷つけることなく把持できるだけでなく、第１板ばね４と第２板ばね２が把持対象物に沿って変形するため、把持対象物を安定して把持できる。

把持対象物を把持した状態で、アクチュエータ１０の暴走により把持対象物を潰してしまう時など、把持型ロボットハンド１４の緊急停止のために、アクチュエータ制御部１１からアクチュエータ１０へ指令値を零とすることがある。一対の第１リンク５、５の間には、引張ばね７とダンパー８が接続されているために、アクチュエータ１０への指令値が零となっても、引張ばね７の張力とダンパー８の減衰力により把持対象物を落とさずに安定して把持し続けることができる。

一対の指１２、１２が把持対象物を把持する状況下では、一対の指１２、１２を駆動するアクチュエータ１０への電流値が大きくなる。このため、アクチュエータ１０を駆動する電流値を力センサの代わりに利用することで、一対の指１２、１２が把持対象物を把持する力を制御できる。

本発明によれば、食事支援に特化した装置や産業用小型ロボットハンドとは異なり、軽量、安全、安定性を有する把持型ロボットハンドの開発が可能となるため、日常生活で人と共存でき、把持型ロボットハンドによる人の日常生活支援が可能となる。予想外の出来事により、把持型ロボットハンドを駆動するアクチュエータへの電流値を零としても、引張ばねの張力により把持対象物を把持することができるため、把持対象物が急に落下することを回避できる。

したがって、把持型ロボットハンドを使用することにより、手に不自由を抱える人が、把持型ロボットハンドを自らの手のように扱うことができるようになる。

本発明の実施例における、把持型ロボットハンドの全体構成を示す側面図である。本発明の実施例における、把持型ロボットハンドの全体構成を示す正面図である。本発明の実施例における、把持型ロボットハンドが把持対象物を把持する動作を説明する図である。

符号の説明

１第３リンク
２第２ばね
３第２リンク
４第１ばね
５第１リンク
６外装
７引張ばね
８ダンパー
９回転軸
１０アクチュエータ
１１アクチュエータ制御部
１２指
１３台座
１４把持型ロボットハンド

Claims

ロボットアームの先端に装着され、一対の指を備えており、アクチュエータで駆動されて把持対象物を把持可能とする把持型ロボットハンドであって、
前記一対の指は、それぞれロボットアームに近い基端側の第１リンク、中間の第２リンク及び先端側の第３リンクを備えており、
第３リンクに第２板ばねが接続され、第２板ばねに第２リンクが接続され、第２リンクに第１板ばねが接続され、第１板ばねに第１リンクが接続されており、指は外装で覆われていることを特徴とする把持型ロボットハンド。
前記一対の指は、それぞれの第１リンクがアクチュエータの回転軸の回転で直線運動することにより、同時に駆動されることを特徴とする請求項１記載の把持型ロボットハンド。
前記一対の指は、前記外装が把持対象物に接触して該把持対象物を傷つけることなく把持でき、前記外装が把持対象物に接触する際に前記第１板ばねと前記第２板ばねが把持対象物に沿って変形することにより、把持対象物を安定して把持できることを特徴とする請求項１又は２記載の把持型ロボットハンド。
前記一対の指は、それぞれの第１リンクの間に接続される引張ばねの張力とダンパーの減衰力により、アクチュエータへの指令値が零となっても、把持対象物を安定に落とさずに把持できることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の把持型ロボットハンド。
前記一対の指を駆動するアクチュエータへの電流を利用して、力センサの代わりに利用できることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の把持型ロボットハンド。