JP6365832B2 - 把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物を把持するための把持装置に関する。

従来から、産業用ロボットとして、様々な対象物を把持するために、人の手を模した多指ロボットの研究が広く行われている。人の手は、物を掴むという動作だけでも、円形、棒状、布状等の様々な形状の物や、剛体、スポンジといった様々な硬さの物でも把持することができる。しかしながら、現在のロボットハンドは重量が大きい傾向があり、且つ、アクチュエータの増加によって制御が複雑になってしまうという問題がある。そのため、様々な形状や硬さの物を複雑な制御なしで把持できることが求められており、様々なグリッパが提案されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。

非特許文献１のグリッパは、対象物を把持する把持爪の開閉動作が超音波モータによって行われている。このグリッパでは、把持爪内側に２個のスライダが取り付けられており、把持爪の開閉動作に加えて、２つのスライダの前後動作により対象物を旋回させたり傾斜させたりすることができるようになっている。

非特許文献２のグリッパは、３つの指を備えており、各指の開閉動作を１つのモータによって行っている。このグリッパでは、各指が遊星歯車機構を用いて接続されており、差動駆動により、１つのモータで各指の開閉動作が行われ、対象物になじむように把持することができるようになっている。

山本広志、岩本太郎、「超音波モータを用いた３自由度グリッパ」、日本ロボット学会誌、Vol.7、No.5、pp.118、1989． Thierry Laiberte, Lionel Birglen, Clement Gosselin, "Underactuation in robotic grasping hands", Machine Intelligence & Robotic Control, Vol.4, No.3, pp.1-11, 2002.

しかしながら、非特許文献１のグリッパでは、把持爪の開閉動作を行うための超音波モータだけでなく、スライダをそれぞれ前後動作させるための超音波モータが別途必要となるため、複数のモータを設けておく必要がある。また、非特許文献２のグリッパでは、差動駆動を用いて１つのモータで各指の開閉動作を行って対象物の把持を行うものの、対象物を引き込む動作等を行うことはできないため、対象物に対して安定した把持を行うことができない虞がある。また、これらのグリッパでは、形状や硬さの異なる対象物に対して安定した把持を行うことができない虞がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、様々な形状や硬さの対象物を１つの駆動手段を用いて、複雑な制御を必要とすることなく、把持動作と引き込み動作を行うことにより安定して把持することができる把持装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の把持装置は、駆動手段と、前記駆動手段からの駆動力によって回転する第１歯車を有するベース部と、前記ベース部に取り付けられ、前記駆動手段から前記第１歯車を介して出力される駆動力によって対象物に対して把持動作及び引き込み動作を行う複数の指機構と、を備える把持装置であって、前記指機構は、前記第１歯車に噛み合うように配置され、前記第１歯車の回転によって回転する第２歯車と、前記第２歯車の回転に連動して回転する太陽歯車と、前記太陽歯車に噛み合うように前記太陽歯車の周囲に配置される遊星歯車と、前記遊星歯車の公転に連動して回転するように前記遊星歯車に接続されるキャリアと、前記遊星歯車の自転に連動して回転するように前記遊星歯車に噛み合う内歯車とを有する遊星歯車機構と、前記内歯車の回転力が伝達されることにより回動するリンク機構と、前記リンク機構に連結され、当該リンク機構の回動に伴って開閉動作する支持フレームと、前記支持フレームに回転自在に支持され、前記キャリアの回転力が伝達されることにより回転する駆動輪と、前記支持フレームに回転自在に支持される従動輪と、前記駆動輪及び前記従動輪に無端状に巻き掛けられる無端帯とを有する把持部と、前記キャリアに対して回転を抑制するために付与する抵抗力を調節する回転抵抗調節機構とを備え、前記遊星歯車機構は、前記回転抵抗調節機構によって前記キャリアに対して前記抵抗力を付与した状態で、前記駆動手段による駆動力が前記第１歯車を介して前記第２歯車に出力されることで、前記太陽歯車が回転させられ、前記太陽歯車の回転力によって前記遊星歯車を介して前記内歯車を回転させることにより、前記リンク機構を回動させて前記支持フレームを閉動作させることで、前記無端帯を前記対象物に接触させて前記把持部に把持動作させ、前記把持動作によって前記抵抗力より前記内歯車の回転を阻害する抵抗力が大きくなった際に、前記太陽歯車の回転力によって前記遊星歯車を介して前記キャリアを回転させることにより、前記駆動輪を回転させて前記無端帯を駆動させることで、前記無端帯に接触している前記対象物を引き込むように前記把持部に引き込み動作させることを特徴としている。

請求項２に記載の把持装置は、前記内歯車の回転力が、セルフロック機能を有するウォームギアを介して前記リンク機構へ伝達されることを特徴としている。

請求項３に記載の把持装置は、前記指機構は、前記ベース部に着脱自在に取り付けられることを特徴としている。

請求項４に記載の把持装置は、前記無端帯が、駆動方向に対して直交する断面が略半円形状に形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の把持装置は、前記ベース部が、前記引き込み動作によって引き込まれた前記対象物を受け入れる開口を有する筒部が設けられていることを特徴としている。

請求項６に記載の把持装置は、前記回転抵抗調節機構が、前記駆動輪に対して摩擦力を発生させ、前記駆動輪の回転を抑制することにより、前記キャリアに対して前記抵抗力を付与することを特徴としている。

請求項１に記載の把持装置によれば、１つの駆動手段と遊星歯車機構を用いた劣駆動の構造となっており、１つの駆動手段からの駆動力を遊星歯車機構を用いて、指機構の把持部による対象物に対する把持動作と引き込み動作に振り分けることができる。これにより、指機構の把持部では、対象物に対して把持動作を行った後、対象物を把持した状態で対象物に対して引き込み動作を行うことができるので、複雑な制御等を行うことなく、様々な形状の対象物を安定して把持することができる。また、回転抵抗調節機構によってキャリアに付与する抵抗力を調節することで、指機構の把持部による対象物に対する把持動作と引き込み動作の力を適切に分配することができるので、様々な硬さの対象物を安定して把持することができる。これにより、例えば、ペットボトル等の柔らかく変形するような対象物の場合でも、把持する力を調節することで、変形させることなく把持した状態で、引き込み動作を行うことにより安定した把持を行うことができる。また、本発明に係る把持装置では、複数の駆動手段やセンサ等を設ける必要がないので、コストを軽減することができる。

請求項２に記載の把持装置によれば、内歯車の回転力をセルフロック機能を有するウォームギアを介してリンク機構へ伝達しているので、重力によってリンク機構が動作することを防止することができる。これにより、把持部の先端を下方に向けた際に自重によって勝手に閉じる方向へ動作が行われることを抑制することができる。また、対象物に対して引き込み動作が行われる際も、ウォームギアによって把持部が閉じている状態を維持することができるので、引き込み動作時に対象物が把持部から外れ落ちてしまうことを防止することができる。

請求項３に記載の把持装置によれば、指機構は、ベース部に着脱自在に取り付けられているので、把持装置が行う仕事の内容に応じて、指機構の個数や指機構の取り付け位置及び向きを適宜自由に変更することができる。これにより、様々な形状や硬さ、弾力性を有する様々な種類の対象物に対して、より適切な安定した把持を行うことができる。

請求項４に記載の把持装置によれば、無端帯は、駆動方向に対して直交する断面が略半円形状に形成されているので、指機構をベース部に３個以上取り付けて、立方体や長い板状の対象物を把持する場合も、安定した把持を行うことができる。

請求項５に記載の把持装置によれば、前記ベース部は、引き込み動作によって引き込まれた対象物を受け入れる開口を有する筒部が設けられているので、この筒部の開口よりも小さい対象物を引き込み動作によって、筒部内を通して容易に回収することができる。

請求項６に記載の把持装置によれば、回転抵抗調節機構は、駆動輪に対して摩擦力を発生させ、前記駆動輪の回転を抑制することにより、キャリアに対して抵抗力を付与するので、外部からでも容易にキャリアに付与する抵抗力の調節を行うことができる。

本発明の実施形態に係る把持装置の一例を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る把持装置の一例を示す概略平面図であって、指機構が閉じている際の状態を示している。 ベース部の一例を示す概略斜視図である。 ベース部の一例を示す概略平面図である。 指機構の一例を示す概略側面図である。 指機構の一例を示す概略正面図である。 本発明の実施形態に係る把持装置の他の一例を示す概略斜視図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。 図８の要部拡大断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 指機構の開閉動作について説明するための概略説明図であって、（ａ）は開いている状態を示しており、（ｂ）は閉じている際の状態を示している。 図５のＣ−Ｃ線断面図である。 図１２の要部拡大断面図である。 回転抵抗調節機構の一例を示す概略模式図であって、（ａ）は回転抵抗を小さくしている場合を示しており、（ｂ）は回転抵抗を大きくしている場合を示している。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の実施形態に係る把持装置が上方向から円柱状の対象物を把持する際の動作の一例について説明するための概略説明図である。 本発明の実施形態に係る把持装置が横方向からテーブルの端に載置されている平板状の対象物を把持する際の動作の一例について説明するための概略説明図である。 本発明の実施形態に係る把持装置を用いて縦方向に長尺な略円柱状の対象物を上方向から把持する際の様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る把持装置を用いて平面上に載置されている布状の対象物を上方向から把持する際の様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る把持装置を用いてペットボトルを上方から把持する際の様子を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る把持装置１について、図面を参照しつつ説明する。把持装置１は、様々な形状や硬さの対象物を安定して把持するためのものであって、例えば、所定の位置に移動できるようにロボット等に取り付けられて用いられる。把持装置１は、図１及び図２に示すように、駆動手段であるモータ２と、ベース部３と、ベース部３に着脱自在に取り付けられている複数の指機構４とを備えている。

モータ２は、後述する各種の機構等を介して指機構４が把持動作及び引き込み動作を行うための駆動力を発生させるためのものであって、先端の回転軸２１がベース部３の上面から突出するようにベース部３内に配置された状態で取り付けられている。このモータ２は、例えば、不図示の電源等から電力が供給されることにより駆動する。回転軸２１には、当該回転軸２１の回転に伴って回転する歯車２２が取り付けられている。

ベース部３は、図３及び図４に示すように、円筒状の本体部３１と、中央部に開口を有する略円板状の部材であって、本体部３１の上端に取り付けられる天板部３２と、天板部３２の中央部から突出するように設けられ、天板部３２の中央部の開口と連通するように開口３３ａを有する円筒状の筒部３３と、筒部３３の周囲を回転するように天板部３２に設けられる外歯を備えたリング状の歯車（第１歯車）３４とを有している。

天板部３２には、円周状に指機構４を取り付けるための複数の指機構取付孔３２ａと、指機構４の数や配置等に応じてモータ２の取り付け位置を適宜変更するための複数のモータ取付孔３２ｂと、モータ２の回転軸２１が設けられる先端側を挿通可能な貫通孔３２ｃとが形成されている。筒部３３は、指機構４によって把持された状態で引き込まれてきた対象物を開口３３ａから受け入れて回収することができるようになっている。歯車３４は、歯車２２と噛み合うように設けられており、歯車２２を介してモータ２の駆動力が伝達され回転する。

指機構４は、対象物に対して把持動作及び引き込み動作を行うものであって、図１及び図２に示すように、ベース部３に着脱自在に複数取り付けられている。指機構４は、図５及び図６に示すように、天板部３２上に載置された状態で指機構取付孔３２ａを介してボルト・ナット等によって着脱自在に取り付けられる平板状の台座部４１と、台座部４１に回転自在に軸支され、台座部４１が天板部３２に取り付けられた状態で歯車３４と噛み合うように配置される歯車（第２歯車）４２と、モータ２からの駆動力を対象物を把持するための把持動作と対象物を引き込むための引き込み動作に振り分けるための差動機構として機能する遊星歯車機構５と、台座部４１の幅方向両端側にそれぞれ設けられる側壁部４３に回動自在に軸支され、遊星歯車機構５を介して伝達される駆動力によって回動するリンク機構６と、対象物に対して把持動作及び引き込み動作を行う把持部７と、把持部７による対象物に対する把持動作と引き込み動作の力の割合を調節して切り替えを行うための第１回転抵抗調節機構８等を備えている。尚、図１及び図２では、指機構４は、天板部３２上の周方向に１２０度間隔で３個配置されている例を示しているが、指機構４の数は３個に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、周方向に１８０度間隔で２個配置するようにしても良く、把持する対象物に応じて適宜変更することができる。

歯車４２は、歯車３４と噛み合うように配置され、歯車３４の回転によって回転するように台座部４１に回転自在に軸支されている。遊星歯車機構５は、図９及び図１３に示すように、歯車４２の回転に連動して回転するように歯車４２の回転軸４２ａの上端側に固定されている太陽歯車５１と、太陽歯車５１に噛み合うように太陽歯車５１の周囲に複数配置される遊星歯車５２と、遊星歯車５２の公転に連動して回転するように遊星歯車５２に接続されるキャリア５３と、遊星歯車５２の自転に連動して回転するように遊星歯車５２と内歯が噛み合う内歯車５４とを有している。

内歯車５４の外周面には、内歯車５４の回転に連動して回転するように、ケース部４４の下端側が固定されている。ケース部４４は、遊星歯車機構５の上方側を覆うように形成された部材であって、上面の中央部には回転軸５５を挿通可能な貫通孔が形成されている。

遊星歯車機構５では、キャリア５３の回転が拘束されている状態において、太陽歯車５１が回転すると、太陽歯車５１の回転力によって遊星歯車５２を介して内歯車５４が回転する。これにより、内歯車５４に固定されているケース部４４も内歯車５４の回転に連動して回転する。ケース部４４上には、ケース部４４の回転に連動して回転するように、歯車４５が固定されている。歯車４５は、図９に示すように、台座部４１に回転自在に取り付けられている回転軸４６ａに固定されている歯車４６と噛み合っている。従って、歯車４６及び回転軸４６ａは、歯車４５が回転することにより回転する。また、この回転軸４６ａが回転することにより、ウォームギア４７を介して内歯車５４からの回転力がリンク機構６へと伝達され、リンク機構６が回動することで、図１１（ａ）に示すように、把持部７が開いている状態から図１１（ｂ）に示すように、閉方向へと動作し、対象物に対して把持動作を行うことができる。

ウォームギア４７は、セルフロック機能を有するように設計されているものであって、回転軸４６ａの上端側に固定されているウォーム（ねじ歯車）４７ａと、ウォーム４７ａと噛み合うようにシャフト１０に固定されているウォームホイール（はすば歯車）４７ｂとを有している。このようにセルフロック機能を有するウォームギア４７を介してリンク機構６に回転力を伝達するように構成することで、重力や把持する対象物からの反力によってリンク機構６が動作することを防止している。

リンク機構６は、平行リンク機構であって、図５及び図８に示すように、互いに平行に設けられる駆動リンク６１と、従動リンク６２とを備えている。駆動リンク６１は、図９及び図１０に示すように、下端側がベアリング等を介して側面部４３に回転自在に支持されているシャフト１０に固定されており、ウォームホイール４７ｂの回転に伴ってシャフト１０が回転することによって回動する。駆動リンク６１の上端側は、図１０に示すように、シャフト１１に固定されており、シャフト１１を介して把持部７に連結されている。

従動リンク６２は、図１２及び図１３に示すように、下端側が側壁部４３に固定されているシャフト１２にベアリング等を介して回動自在に取り付けられている。従動リンク６２の上端側は、シャフト１３に固定されており、シャフト１３を介して把持部７に連結されている。このように構成されているリンク機構６では、ウォームギア４７を介して内歯車５４からの回転力が駆動リンク６１の下端側へと伝達され、駆動リンク６１が回動すると、駆動リンク６１の回動動作に伴って、図１１に示すように、従動リンク６２が駆動リンク６１と平行な状態を維持したまま回動し、把持部７の開閉動作が行われる。尚、各指機構４の歯車４２の径の大きさをそれぞれ変えることで、把持部７による力や把持動作のスピード等を変えることも可能である。

把持部７は、図５及び図８に示すように、駆動リンク６１及び従動リンク６２の上端側にシャフト１１及びシャフト１３を介して回動自在に連結され、リンク機構６の回動に伴って開閉動作する支持フレーム７１と、支持フレーム７１にシャフト１３を介して回転自在に支持される駆動プーリー（駆動輪）７２と、支持フレームに７１に回転自在に支持される従動プーリー（従動輪）７３，７４と、駆動プーリー７２及び従動プーリー７３，７４に無端状に巻き掛けられるベルト（無端帯）７５とを有している。

支持フレーム７１は、略三角形状の薄板状の部材であって、駆動リンク６１が固定されているシャフト１１及び従動リンク６２が固定されているシャフト１３にベアリングを介して回動自在に取り付けられている。駆動プーリー７２は、シャフト１３にベアリングを介して回転自在に取り付けられている。従動プーリー７３は、支持フレーム７１の先端側に回転自在に軸支されている。また、従動プーリー７４は、従動プーリー７３から所定距離離れた下方に位置しており、支持フレーム７１に回転自在に軸支されている。

ベルト７５は、駆動プーリー７２の回転に連動して、従動プーリー７３及び従動プーリー７４に案内されながら駆動する。ベルト７５は、例えば、把持動作時に対象物と接触する部分が滑り難いようにシリコンゴムスポンジによって形成されており、対象物を把持した状態で、駆動プーリー７２の回転に連動して駆動することで、対象物を引き込み易い素材になっている。また、ベルト７５は、図１１に示すように、当該ベルト７５が回転する方向である駆動方向に対して直交する断面が略半円形状に形成されている。これにより、把持部７は、図２に二点鎖線で示す長い板状の対象物１００を把持するような場合でも、平らなベルトを使用した時のように角が対象物に接触することがないので、安定した把持を行うことができる。尚、ベルト７５の形状や素材は、特に限定されるものではなく、用途や把持する対象物の種類等に応じて適宜変更可能であり、例えば、ベルト７５の代わりにチェーン等を用いても良い。

指機構４では、駆動プーリー７２は、遊星歯車機構５からキャリア５３の回転力が伝達されることにより回転する。遊星歯車機構５では、内歯車５４の回転が拘束されている状態において、太陽歯車５１が回転すると、太陽歯車５１の回転力によって遊星歯車５２の公転に連動してキャリア５３が回転する。キャリア５３は、図９及び図１３に示すように、回転軸５５に固定されており、キャリア５３の回転に連動して回転軸５５が回転するように構成されている。また、回転軸５５が回転することにより、傘歯車機構４８を介して、回転軸５５と直交するシャフト１２にベアリングを介して回転自在に取り付けられている歯車１４が回転する。傘歯車機構４８は、回転軸５５の上端側に固定され、回転軸５５の回転に伴って回転する傘歯車４８ａと、回転軸５５に直交するシャフト１２に回転自在に取り付けられている歯車１４と連結された状態で、傘歯車４８ａと噛み合う傘歯車４８ｂとを備えており、回転軸５５の回転に伴って傘歯車４８ａが回転することにより、傘歯車４８ｂと歯車１４が連動して回転する。

歯車１４は、従動リンク６２に固定されているシャフト（不図示）に回転自在に支持されている歯車１５と噛み合っている。また、歯車１５は、駆動プーリーに連結され、シャフト１３に回転自在に支持されている歯車１６と噛み合うように配置されている。従って、キャリア５３の回転力は、回転軸５５、傘歯車機構４８、歯車１４、及び歯車１５を介して歯車１６へと伝達され、歯車１６の回転に連動して駆動プーリー７２が回転し、ベルト７５が駆動することにより、把持部７による対象物に対する引き込み動作を行うことができる。

このように遊星歯車機構５を用いることにより、１つのモータ２からの駆動力を指機構４の把持部７による対象物に対する把持動作と引き込み動作に振り分けることができる。指機構４では、この把持部７による対象物に対する把持動作と引き込み動作の力の割合を調節して切り替えを行うために、第１回転抵抗調節機構（回転抵抗調節機構）８を備えている。

第１回転抵抗調節機構８は、遊星歯車機構５のキャリア５３に対して回転を抑制するために付与する抵抗力を調節するためのものであって、図１２及び図１４に示すように、支持フレーム７１に固定されている直方体状の固定部材１７の中央に設けられる軸部８１に挿通されているコイルばね８２と、軸部８１の下端側に設けられ、軸部８１よりも径が大きく、軸部８１の軸方向に移動可能且つ軸回りに回転可能な拡径部材８３の外周面に取り付けられている歯車８４と、支持フレーム７１に両端が固定され、歯車８４と噛み合うように配置されるラックギア８５と、拡径部材８３の先端に回転自在に取り付けられるシリコンホイール８６とを備えている。

第１回転抵抗調節機構８では、シリコンホイール８６を駆動プーリー７２に対して回転軸方向に直交する方向から押し付けることによって発生する摩擦力を利用して回転抵抗を調節している。本実施形態では、シリコンホイール８６を駆動プーリー７２の幅方向略中央に対して上方から押し付けている。コイルばね８２は、固定部材１７と拡径部材８３の間の軸部８１に装着されており、拡径部材８３に対して付勢力を与えることにより、シリコンホイール８６が駆動プーリー７２を押し付ける力を一定にしている。

シリコンホイール８６は、拡径部材８３を軸部８１の軸回りに回転させることで、図１４に示すように、駆動プーリー７２に対して角度を変更することができる。これにより、第１回転抵抗調節機構８では、図１４（ａ）に示すように、シリコンホイール８６と駆動プーリー７２の回転軸方向が平行になるように調節した場合には、回転抵抗を小さくすることができ、図１４（ｂ）に示すように、シリコンホイール８６の回転軸方向を駆動プーリー７２の回転軸方向に直交するように調節した場合には、回転抵抗を大きくすることができるので、容易に回転抵抗を適宜変えることができる。

第１回転抵抗調節機構８では、拡径部材８３の外周面に取り付けられている歯車８４とラックギア８５を噛み合わせることで、シリコンホイール８６の駆動プーリー７２に対する角度を固定することできる。シリコンホイール８６の角度変更時には、シリコンホイール８６を持ち上げることで、歯車８４とラックギア８５との噛み合いを解除した後、所望の角度に変更し、再び歯車８４とラックギア８５を噛み合わせるようにすれば良い。このように第１回転抵抗調節機構８では、駆動プーリー７２に対して摩擦力を発生させることで、駆動プーリー７２の回転を抑制することができる。これにより、歯車１６、歯車１５、歯車１４、傘歯車機構４８、及び回転軸５５を介してキャリア５３に対して回転抵抗力を付与することができる。尚、本実施形態では、シリコンホイール８６を駆動プーリー７２に押し付ける力を一定にするためにコイルばね８２を用いている例を示しているが、付勢力を与える手段は、これに限定されるものではなく、他の付勢手段を用いても良い。また、コイルばね８２等の付勢手段のばね定数を変更することで容易にシリコンホイール８６を駆動プーリー７２に押し付ける力を変更することができる。また、ホイール８６の素材は、シリコンに限定されるものではなく、駆動プーリー７２に対して発生させる摩擦力の大きさ等に応じて適宜変更しても良い。

また、指機構４では、第１回転抵抗調節機構８と同様に遊星歯車機構５のキャリア５３に対して回転を抑制するために付与する抵抗力を調節するための機構として、図１５に示すように、更に第２回転抵抗調節機構９を備えている。第２回転抵抗調節機構９は、図１５に示すように、中央にシャフト１３を挿通可能な貫通孔が形成されているゴムワッシャ９１と、ゴムワッシャ９１を駆動プーリー７２の一方側の側面に押し付ける力を調節するための調節ねじ９２とを備えている。第２回転抵抗調節機構９では、このようにゴムワッシャ９１を駆動プーリー７２の回転軸方向に平行な方向から駆動プーリー７２の側面に対して押し付けることによって摩擦力を発生させ回転抵抗を与えている。第２回転抵抗調節機構９では、駆動プーリー７２への回転抵抗を大きくする場合には、調節ねじ９２を締め付ける方向へ回転させ、回転抵抗を小さくする場合には、調節ねじ９２を緩める方向へ回転させることにより調節すれば良い。尚、本実施形態では、第１回転抵抗調節機構８と第２回転抵抗調節機構９の両方を備える例を示しているが、用途や対象物の種類に応じて、どちらか一方のみを備えるように構成しても良い。また、キャリア５３に対して回転を抑制するために付与する抵抗力を調節するための機構はこれに限定されるものではなく、キャリア５３に対して直接回転を抑制するための抵抗力を付与するような構成であっても良い。

以下、このような指機構４がベース部３に複数取り付けられている把持装置１の動作の例について図面を参照しつつ説明する。まず、把持装置１では、把持動作及び引き込み動作を行う対象物に応じて予め上述した方法により各指機構４の第１回転抵抗調節機構８及び第２回転抵抗調節機構９を操作し、把持部７による対象物に対する把持動作と引き込み動作の力の割合を調節する。例えば、対象物が比較的硬い物であり、把持する力の割合を大きくしたい場合には、第１回転抵抗調節機構８及び第２回転抵抗調節機構９を調節して、駆動プーリー７２（キャリア５３）の回転抵抗が大きくなるように設定しておく。また、対象物が柔らかく変形し易いような物の場合には、第１回転抵抗調節機構８及び第２回転抵抗調節機構９を調節して、駆動プーリー７２（キャリア５３）の回転抵抗を小さく設定しておけば良い。

図１６は、把持装置１によって略円柱状の対象物１００を上方向から把持する際の動作の一例について示している。把持装置１では、モータ２に不図示の電源から一定電圧が印加されると、図１及び図２に示すモータ２が駆動し、回転軸２１に連動して歯車２２が回転する。歯車２２は、ベース部３の歯車３４に噛み合っており、ベース部３では、モータ２からの駆動力を歯車３４を介して各指機構４の歯車４２へと伝達され、歯車４２が回転する。

各指機構４では、図９に示すように、歯車４２の回転に連動して遊星歯車機構５の太陽歯車５１が回転する。遊星歯車機構５では、太陽歯車５１からの回転力が遊星歯車５２を介してキャリア５３と内歯車５４に同時に伝達されるが、図１６（ａ）の対象物を把持する前の状態においては、第１回転抵抗調節機構８及び第２回転抵抗調節機構９によって、キャリア５３の回転を抑制する抵抗力が内歯車５４の抵抗力より大きくなっており、内歯車５４の方が回転し易くなっている。従って、太陽歯車５１からの回転力により内歯車５４が回転する。

内歯車５４には、図９に示すように、ケース部４４が固定されており、内歯車５４の回転に連動してケース部４４が回転する。これにより、ケース部４４上に固定されている歯車４５も共に回転し、歯車４５と噛み合う歯車４６へと回転力が伝達され、歯車４６と共に歯車４６が固定されている回転軸４６ａも回転する。そして、この回転軸４６ａが回転することにより、ウォームギア４７を介して内歯車５４からの回転力がリンク機構６へと伝達され、リンク機構６が回動することで、図１６（ｂ）に示すように、それぞれの把持部７が閉方向へと動作し、対象物１００に対して把持動作が行われる。

一方で、把持部７によって対象物１００に対して把持動作が行われることにより、内歯車５４の回転が阻害されることで、内歯車５４の抵抗力が増大する。そして、内歯車５４の回転を阻害する抵抗力が、第１回転抵抗調節機構８及び第２回転抵抗調節機構９によって、キャリア５３に付与されている抵抗力よりも大きくなると、次に太陽歯車５１の回転力によってキャリア５３が回転し、キャリア５３の回転力が、回転軸５５、傘歯車機構４８、歯車１４、及び歯車１５を介して歯車１６へと伝達される。これにより、歯車１６の回転に連動して駆動プーリー７２が回転し、ベルト７５が駆動することで、図１６（ｂ）に矢印で示す方向へ把持部７による対象物１００に対する引き込み動作が行われる。また、この際、ウォームギア４７によってリンク機構６は開方向への回動が抑制されているので、しっかりと対象物１００を把持した状態で引き込み動作を行うことができ、安定した把持を行うことができる。尚、各指機構４は、それぞれ別々に動作するものである。従って、各指機構４の把持部７のうちのいずれかの把持部７が先に対象物１００に接触し、内歯車５４の回転を阻害する抵抗力が、キャリア５３に付与されている抵抗力よりも大きくなった場合には、その把持部７のベルト７５のみが先に駆動し、対象物１００に対して引き込み動作を行うことになる。

図１７は、把持装置１によってテーブル１０１の端に載置されている平板状の対象物１００ａを横方向から把持する際の動作の一例について示している。この場合には、例えば、図１７（ａ）に示すように、把持装置１の下側に位置する指機構４ｂの把持部７ｂの先端がテーブル１０１の側面に接触するように不図示のロボット等を用いて配置する。この状態で、モータ２を駆動すると、下側の指機構４ｂでは、把持動作が抑制され、内歯車５４の回転が阻害されることにより、内歯車５４の抵抗力が増大し、内歯車５４の回転を阻害する抵抗力が、キャリア５３に付与されている抵抗力よりも大きくなる。これにより、太陽歯車５１の回転力によってキャリア５３が回転し、キャリア５３の回転力が、回転軸５５、傘歯車機構４８、歯車１４、及び歯車１５を介して歯車１６へと伝達され、歯車１６の回転に連動して駆動プーリー７２が回転し、把持部７ｂのベルト７５が上側の把持部７ａのベルトに先行して駆動する。

一方、上側の指機構４ａでは、図１７（ｂ）に示すように、把持部７ａが閉じる方向へと動作することにより、対象物１００ａに対して把持動作が行われる。そして、把持部７ａの把持動作によってベルト７５が対象物１００ａに接触し、指機構４ａの内歯車５４の回転が阻害されることで、内歯車５４の抵抗力が増大し、内歯車５４の回転を阻害する抵抗力が、キャリア５３に付与されている抵抗力よりも大きくなると、把持部７ａのベルト７５により対象物１００ａに対して、図１７（ｂ）に矢印で示す方向へと引き込み動作が行われる。

その後、把持部７ａのベルト７５による引き込み動作によって、図１７（ｃ）に示すように、対象物１００ａがテーブル１０１に載置された状態から外れると、再び上側の把持部７ａ及び下側の把持部７ｂによって把持動作が行われた後、把持部７ａ及び把持部７ｂにより引き込み動作が行われることにより対象物１００ａを安定した状態で把持することができる。

図１８〜図２０は、把持装置１を用いて、その他の対象物を把持する際の様子を示している。図１８は、把持装置１を用いて、縦方向に長尺な略円柱状の対象物を上方向から把持する際の様子を示している。把持装置１では、このように縦方向に長尺な略円柱状の対象物であっても、把持した状態で対象物を引き込むことができるので、安定した把持を行うことができる。また、従動プーリ７３と従動プーリー７４の距離を長く設定することで、ベルト７５が対象物に接触する部分の長さをより長く確保することができ、より長い対象物であっても安定した把持を行うことが可能になる。また、例えば、把持装置１では、一部が千切れかかっているような長尺な対象物であっても引き込んで把持することができるので、把持装置１を移動させている間に、対象物が千切れ落ちてしまうことを防止することができる。

図１９は、把持装置１を用いて、平面上に載置されている布状の対象物を上方向から把持する際の様子を示している。把持装置１では、このようなに布状の対象物であっても、把持部７による引き込み動作によって対象物を掴み上げることができる。

図２０は、把持装置１を用いて、ペットボトルを上方から把持する際の様子を示している。把持装置１では、ペットボトル等の柔らかく変形するような対象物の場合でも、第１回転抵抗調節機構８及び第２回転抵抗調節機構９によって、把持部７による対象物に対する把持動作と引き込み動作の力の割合を調節することで、変形を生じさせることなく把持した状態で、引き込み動作を行うことにより安定した把持を行うことができる。

以上のように、本発明に係る把持装置１では、様々な形状や硬さの対象物を１つの駆動手段（モータ２）を用いて、複雑な制御を必要とすることなく、把持動作と引き込み動作を行うことにより安定して把持することができる。また、複数の駆動手段やセンサ等を設ける必要がないので、コストを軽減することができる。

尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

１ 把持装置
２ モータ（駆動手段）
３ ベース部
３３ 筒部
３３ａ 開口
３４ 歯車（第１歯車）
４ 指機構
４２ 歯車（第２歯車）
４７ ウォームギア
５ 遊星歯車機構
５１ 太陽歯車
５２ 遊星歯車
５３ キャリア
５４ 内歯車
６ リンク機構
６１ 駆動リンク
６２ 従動リンク
７ 把持部
７１ 支持フレーム
７２ 駆動プーリー（駆動輪）
７３、７４ 従動プーリー（従動輪）
７５ ベルト（無端帯）
８ 第１回転抵抗調節機構（回転抵抗調節機構）
９ 第２回転抵抗調節機構（回転抵抗調節機構）
１００、１００ａ 対象物

Claims (6)

1. 駆動手段と、
   前記駆動手段からの駆動力によって回転する第１歯車を有するベース部と、
   前記ベース部に取り付けられ、前記駆動手段から前記第１歯車を介して出力される駆動力によって対象物に対して把持動作及び引き込み動作を行う複数の指機構と、を備える把持装置であって、
   前記指機構は、
   前記第１歯車に噛み合うように配置され、前記第１歯車の回転によって回転する第２歯車と、
   前記第２歯車の回転に連動して回転する太陽歯車と、前記太陽歯車に噛み合うように前記太陽歯車の周囲に配置される遊星歯車と、前記遊星歯車の公転に連動して回転するように前記遊星歯車に接続されるキャリアと、前記遊星歯車の自転に連動して回転するように前記遊星歯車に噛み合う内歯車とを有する遊星歯車機構と、
   前記内歯車の回転力が伝達されることにより回動するリンク機構と、
   前記リンク機構に連結され、当該リンク機構の回動に伴って開閉動作する支持フレームと、前記支持フレームに回転自在に支持され、前記キャリアの回転力が伝達されることにより回転する駆動輪と、前記支持フレームに回転自在に支持される従動輪と、前記駆動輪及び前記従動輪に無端状に巻き掛けられる無端帯とを有する把持部と、
   前記キャリアに対して回転を抑制するために付与する抵抗力を調節する回転抵抗調節機構とを備え、
   前記遊星歯車機構は、前記回転抵抗調節機構によって前記キャリアに対して前記抵抗力を付与した状態で、前記駆動手段による駆動力が前記第１歯車を介して前記第２歯車に出力されることで、前記太陽歯車が回転させられ、前記太陽歯車の回転力によって前記遊星歯車を介して前記内歯車を回転させることにより、前記リンク機構を回動させて前記支持フレームを閉動作させることで、前記無端帯を前記対象物に接触させて前記把持部に把持動作させ、
   前記把持動作によって前記抵抗力より前記内歯車の回転を阻害する抵抗力が大きくなった際に、前記太陽歯車の回転力によって前記遊星歯車を介して前記キャリアを回転させることにより、前記駆動輪を回転させて前記無端帯を駆動させることで、前記無端帯に接触している前記対象物を引き込むように前記把持部に引き込み動作させることを特徴とする把持装置。
2. 前記内歯車の回転力は、セルフロック機能を有するウォームギアを介して前記リンク機構へ伝達されることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
3. 前記指機構は、前記ベース部に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の把持装置。
4. 前記無端帯は、駆動方向に対して直交する断面が略半円形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の把持装置。
5. 前記ベース部は、前記引き込み動作によって引き込まれた前記対象物を受け入れる開口を有する筒部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の把持装置。
6. 前記回転抵抗調節機構は、前記駆動輪に対して摩擦力を発生させ、前記駆動輪の回転を抑制することにより、前記キャリアに対して前記抵抗力を付与することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の把持装置。

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