JP2005088147A

JP2005088147A - Hand device

Info

Publication number: JP2005088147A
Application number: JP2003326748A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Inoue; 博允井上; Takakatsu Isozumi; 隆勝五十棲; Tokuyuki Kanehira; 徳之金平
Original assignee: Kawada Industries Inc
Current assignee: Kawada Industries Inc
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-18
Also published as: JP4234547B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hand device, which can stably grip an article in a complicated shape, in spite of having a simple constitution capable of sufficiently coping with a high load. <P>SOLUTION: The hand device is provided with a hand base part 10 having a palm face 12, a first finger part 100, which is supported to the hand base part 10 so as to be capable of oscillating via a first oscillation shaft 101, a second finger part 200, which is supported by the hand base part 10 around a shaft orthogonal to the first oscillation shaft 101 via a second oscillation shaft 201 so as to be capable of oscillating, and a third finger part 300 which is supported by the second finger part 200 via a third oscillation shaft 301 parallel to the second oscillation shaft 201 so as to be capable of oscillating. The finger parts 100, 200, and 300 are individually and respectively driven by motors 111, 211, and 311. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ロボット等に装備されるハンド装置に係り、特に、小型ながら高負荷の荷重に対応可能で、かつ、多用なパターンの把持あるいは握持動作を高精度で実現可能なハンド装置に関する。 The present invention relates to a hand device equipped in a robot or the like, and more particularly, to a hand device that can handle a heavy load while being small and can realize gripping or gripping operations of various patterns with high accuracy.

産業用ロボットには各種作業を行わせるためのハンド装置が具備されており、そのハンド装置としては、グリッパ型が広く普及している。グリッパ型のハンド装置は、例えば、一対の平板を１軸あるいは平行な２軸に揺動自在に支持して開閉動作させる構成が挙げられ、一般には、高い強度を有し、高負荷に対応可能であり、単純な構成と相まって信頼性の面では高い評価を得ている。しかしながらグリッパ型では、構成が単純であるが故に、多様な作業への適用性に劣るという欠点があった。これは、単純作業（溶接、塗装、穴あけ、部品装着、物品移送等）に用いる場合においても、その作業や対象物品に応じた設計や、アタッチメントの付加あるいは交換等が必要となるからである。 Industrial robots are equipped with hand devices for performing various operations, and gripper types are widely used as the hand devices. For example, a gripper-type hand device has a configuration in which a pair of flat plates are swingably supported on one axis or two parallel axes to open and close, and generally has high strength and can handle a high load. It has been highly evaluated in terms of reliability in combination with a simple configuration. However, the gripper type has a drawback that it is inferior in applicability to various operations because of its simple configuration. This is because even when used for simple work (welding, painting, drilling, component mounting, article transfer, etc.), it is necessary to design according to the work or target article, and to add or replace attachments.

そこで、把持する物体に制限が生じにくく多様な物体を把持することができるハンド装置として、いわゆるパワーグラスプハンドと呼ばれるものが提案されている（例えば特許文献１，２，３）。このハンド装置は、複数の多関節指を有し、これら指の指先で物体を掴んだり、指とともに掌に相当する部分を利用して物体を把持したりすることができるようになっており、物体の形状や姿勢にさほど影響を受けずに機能を発揮するとされている。また、より複雑な動作、すなわち人間の手に近い動作を行わせることを目的とした多指型ハンド装置も開発されており、このようなハンド装置は、人間を模したヒューマノイドロボット等に適用され、隣り合う指どうしの開閉動作（アブダクション）をも可能とした機構が提案されている（例えば特許文献４，５，６）。 Therefore, what is called a power grasp hand has been proposed as a hand device that can hold a variety of objects with little restriction on the object to be held (for example, Patent Documents 1, 2, and 3). This hand device has a plurality of articulated fingers, can grasp an object with the fingertips of these fingers, or can grasp an object using a part corresponding to a palm together with the finger, It is said that the function is demonstrated without much influence from the shape and posture of the object. In addition, multi-fingered hand devices have been developed for the purpose of performing more complex motions, that is, motions similar to human hands, and such hand devices are applied to humanoid robots that imitate humans. A mechanism has also been proposed that enables an opening / closing operation (abduction) between adjacent fingers (for example, Patent Documents 4, 5, and 6).

特公平６−１０４３１０号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-104310 特開平１１−２４５１８７号公報JP-A-11-245187 特許第２８４９０５６号公報Japanese Patent No. 2849056 特開平８−１２６９８４号公報JP-A-8-126984 特開２００１−２８７１８２号公報JP 2001-287182 A 特開２００３−１１７８７３号公報JP 2003-117873 A

パワーグラスプハンドによれば、単純な構成のグリッパ型と比較すると複雑な動作が可能であり、多指型ハンド装置に至っては、人間の手と同様の動作が高精度で可能とされている。しかしながら、それを実現する上では、指や関節等の可動部や、これら可動部を駆動させるためのリンク、ワイヤ、アクチュエータ等の操作子およびモータ等の駆動源からなる駆動系、そして、駆動を制御する制御系の点数増加ならびに複雑化を招来し、このため小型化も困難である。また、精緻な構成は高負荷への耐性の低下を促し、この点ではグリッパ型が有利と言える。 According to the power grasp hand, it is possible to perform a complicated operation as compared with a gripper type having a simple configuration, and in a multi-finger type hand device, an operation similar to that of a human hand is possible with high accuracy. However, in order to realize it, a movable system such as a finger or a joint, a link for driving these movable parts, an operation element such as a wire or an actuator, and a drive system such as a motor, and a drive The number of control systems to be controlled increases and the control system becomes complicated, and therefore it is difficult to reduce the size. In addition, the precise configuration promotes a reduction in resistance to high loads, and in this respect, it can be said that the gripper type is advantageous.

よって本発明は、グリッパ型のように高負荷の荷重に十分対応できる単純かつ小型化が可能な構成ながら、複雑な形状の物品を安定して把持することができるハンド装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a hand device that can stably hold an article having a complicated shape while having a simple and miniaturized configuration that can sufficiently cope with a heavy load such as a gripper type. It is said.

本発明は、掌面を有するハンド基部と、このハンド基部に、揺動可能に支持される第１指部と、ハンド基部に、第１指部の揺動軸と略直交する軸回りに揺動可能に支持される第２指部と、この第２指部に、該第２指部の揺動軸と略平行な軸回りに揺動可能に支持される第３指部と、第１指部、第２指部および第３指部をそれぞれ独自に揺動させる第１指部駆動手段、第２指部駆動手段および第３指部駆動手段とを備えることを特徴としている。 The present invention includes a hand base portion having a palm surface, a first finger portion supported by the hand base portion so as to be swingable, and swinging the hand base portion about an axis substantially orthogonal to the swing axis of the first finger portion. A second finger portion movably supported; a third finger portion supported by the second finger portion so as to be swingable about an axis substantially parallel to the swing axis of the second finger portion; It comprises a first finger part driving means, a second finger part driving means, and a third finger part driving means for individually swinging the finger part, the second finger part, and the third finger part.

本発明では、第１〜第３指部を適宜に揺動させて開閉動作を行わせることにより、各指部の間や各指部とハンド基部の掌面との間に、物品を把持あるいは握持したり、引っ掛けたり、受けたりすることができる。以下は、それら動作パターンの例である。
ａ．第１指部を閉動作させて、第１指部と、第２指部および／または第３指部との間に物品を挟む。この動作では、第２指部や第３指部を適宜に開閉させる場合がある。
ｂ．第３指部を閉動作させて、第２指部と第３指部との間に物品を挟む。
ｃ．第２指部または第３指部を閉動作させて、第２指部および／または第３指部と、ハンド基部の掌面との間に物品を挟む。この動作では第３指部も閉動作させる場合がある。
ｄ．上記ｂ，ｃにおいて、第１指部を閉動作させて、物品を第１指部によっても挟む。
ｅ．第２指部および／または第３指部を閉動作させて、これら第２，第３指部と、第１指部との間に物品を挟む。
ｆ．第２指部と第３指部を適宜に開いて内面を上に向け、これらの上に物品を受ける。この動作では、第１指部が物品を受ける動作を補佐する場合がある。
以上は本発明のハンド装置で作業を行う場合の例であり、各指部の開閉動作や開閉角度は、物品の形状や大きさ、あるいは姿勢に応じたものとなる。
本発明では、３つの指部および関節に相当する揺動軸を基本構造とする単純な構成でありながらも、上記のような多様な動作パターンを実現可能としている。 In the present invention, the first to third finger portions are appropriately swung to perform an opening / closing operation, thereby holding an article between each finger portion or between each finger portion and the palm surface of the hand base. Can be held, hooked and received. The following are examples of these operation patterns.
a. The first finger is closed, and the article is sandwiched between the first finger and the second and / or third finger. In this operation, the second finger part or the third finger part may be appropriately opened and closed.
b. The third finger part is closed, and the article is sandwiched between the second finger part and the third finger part.
c. The second finger part or the third finger part is closed, and the article is sandwiched between the second finger part and / or the third finger part and the palm surface of the hand base. In this operation, the third finger may be closed.
d. In said b and c, a 1st finger part is closed and an article | item is pinched also by a 1st finger part.
e. The second finger part and / or the third finger part are closed, and the article is sandwiched between the second and third finger parts and the first finger part.
f. The second finger portion and the third finger portion are appropriately opened so that the inner surface faces upward, and the article is received thereon. In this operation, the first finger may assist the operation of receiving the article.
The above is an example in the case of performing work with the hand device of the present invention, and the opening / closing operation and the opening / closing angle of each finger portion are in accordance with the shape, size, or posture of the article.
In the present invention, the above-described various operation patterns can be realized while having a simple configuration having a swing structure corresponding to three fingers and joints as a basic structure.

本発明は、以下の態様を包含する。
（Ａ）第１指部の細部
１．第１指部は、ハンド基部の掌面側である内面と、この内面とは反対側の外面と、これら内面および外面に対する両側の側面とを、それぞれ作業面として備える。
２．第１指部の先端部が、ハンド基部の掌面側へ屈曲している。
３．第１指部駆動手段は、第１指部駆動源と、この第１指部駆動源の動力を第１指部に伝達する第１指部駆動伝達手段とを備え、この第１指部駆動伝達手段は、第１指部から第１指部駆動源への逆入力は遮断する。 The present invention includes the following aspects.
(A) Details of the first finger The first finger portion includes an inner surface that is a palm surface side of the hand base, an outer surface opposite to the inner surface, and both inner surfaces and side surfaces on both sides of the outer surface as work surfaces.
2. The tip of the first finger is bent toward the palm side of the hand base.
3. The first finger part drive means includes a first finger part drive source and first finger part drive transmission means for transmitting the power of the first finger part drive source to the first finger part. The transmission means blocks reverse input from the first finger unit to the first finger unit drive source.

（Ｂ）第２指部の細部
１．第２指部は、ハンド基部の掌面側である内面と、第１指部側および第１指部側とは反対側の両側の側面とを、それぞれ作業面として備える。
２．第２指部駆動手段は、第２指部駆動源と、この第２指部駆動源の動力を第２指部に伝達する第２指部駆動伝達手段とを備え、この第２指部駆動伝達手段は、第２指部から第２指部駆動源への逆入力は遮断する。
３．第２指部駆動伝達手段は、第２指部がハンド基部から離間する位置にあるほど、第２指部の揺動速度を速める第２指部リンク機構を備えている。
４．第２指部リンク機構により、第２指部がハンド基部に近接する位置にあるほど、第２指部の揺動トルクが大きくなる。
５．第２指部リンク機構は、第２指部にかかる衝撃、振動等の外力を緩和する緩衝手段を備えている。 (B) Details of second finger 1. The second finger portion includes an inner surface, which is the palm surface side of the hand base portion, and side surfaces on both sides opposite to the first finger portion side and the first finger portion side as work surfaces.
2. The second finger part driving means includes a second finger part driving source and second finger part driving transmission means for transmitting the power of the second finger part driving source to the second finger part. The transmission means blocks reverse input from the second finger part to the second finger part drive source.
3. The second finger part drive transmission means includes a second finger part link mechanism that increases the swing speed of the second finger part as the second finger part is located away from the hand base.
4). By the second finger link mechanism, the swinging torque of the second finger increases as the second finger moves closer to the hand base.
5). The second finger link mechanism includes a buffering means for reducing external forces such as impact and vibration applied to the second finger.

（Ｃ）第３指部の細部
１．第３指部の先端部が、ハンド基部の掌面側へ屈曲している。
２．第３指部は、ハンド基部の掌面側である内面と、この内面とは反対側の外面と、これら内面および外面に対する両側の側面とを、それぞれ作業面として備える。
３．第３指部駆動手段は、第３指部駆動源と、この第３指部駆動源の動力を第３指部に伝達する第３指部駆動伝達手段とを備え、この第３指部駆動伝達手段は、第３指部から第３指部駆動源への逆入力は遮断する。
４．第３指部駆動伝達手段は、第３指部が、その揺動範囲の略中間部から第２指部に対して離間する位置にあるほど、第３指部の揺動速度を速める第３指部リンク機構を備えている。
５．第３指部リンク機構により、第３指部が、その揺動範囲の略中間部から第２指部に対して近接する位置にあるほど、第３指部の揺動トルクが大きくなる。
６．第３指部リンク機構は、第３指部にかかる衝撃、振動等の外力を緩和する緩衝手段を備えている。
７．第３指部駆動伝達手段は、直進運動によって第３指部リンク機構を作動させる作動子と、この作動子の先端部と第３指部リンク機構とを連結する連結部と、第３指部から第３指部リンク機構を経て連結部に伝わるモーメントを、連結部から受け、かつ作動子への伝達を遮断するモーメント受け面とを備える。 (C) Details of the third finger The tip of the third finger is bent toward the palm surface of the hand base.
2. The third finger portion includes an inner surface which is the palm surface side of the hand base, an outer surface opposite to the inner surface, and both inner surfaces and side surfaces on both sides of the outer surface as work surfaces.
3. The third finger part drive means includes a third finger part drive source and third finger part drive transmission means for transmitting the power of the third finger part drive source to the third finger part. The transmission means blocks reverse input from the third finger to the third finger drive source.
4). The third finger part drive transmission means is configured to increase the swing speed of the third finger part as the third finger part is located farther away from the second finger part from a substantially middle part of the swing range. A finger link mechanism is provided.
5). By the third finger unit link mechanism, the swinging torque of the third finger unit increases as the third finger unit is positioned closer to the second finger unit from a substantially middle part of the swing range.
6). The third finger link mechanism includes a buffering means for reducing external forces such as impact and vibration applied to the third finger.
7). The third finger part drive transmission means includes an actuator that operates the third finger part link mechanism by a rectilinear movement, a connecting part that connects a tip part of the operator and the third finger part link mechanism, and a third finger part. And a moment receiving surface that receives the moment transmitted from the connecting portion through the third finger link mechanism to the connecting portion and blocks transmission to the actuator.

本発明によれば、指部および関節に相当する揺動軸がそれぞれ３つと少数であるから、構成が単純であり、したがって、剛性を高くすることができ、その結果、高負荷の荷重に十分対応することができるとともに、小型化が可能である。また、上記ａ〜ｆに例示したように多様な動作パターンが可能なので、複雑な形状の物品を安定して把持することができる。すなわち、グリッパ型のハンド装置とパワーグラスプハンドあるいは多指型のハンド装置のそれぞれの長所を兼ね備えており、産業用ロボットやヒューマノイドロボットのハンド装置として有望である。 According to the present invention, since there are only three oscillating shafts corresponding to the fingers and joints, the configuration is simple, and therefore the rigidity can be increased, and as a result, sufficient for high load loads. In addition to being able to cope with it, it is possible to reduce the size. In addition, since various operation patterns are possible as exemplified in the above a to f, it is possible to stably grip an article having a complicated shape. That is, it has the advantages of the gripper type hand device and the power grasp hand or multi-finger type hand device, which is promising as a hand device for industrial robots and humanoid robots.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１および図２は、左右対称で同一の構成を有する左手側および右手側のハンド装置１Ｌ，１Ｒをそれぞれ示している。以下、左手側のハンド装置１Ｌにより本実施形態の構成を説明する。図３は、ハンド装置１Ｌの平面図、図４は側面図、図５は一部断面裏面図である。ハンド装置１Ｌは、ハンド基部１０、第１指部１００、第２指部２００および第３指部３００を主体として構成されており、以下、これらを順に説明する。なお、説明中、上下左右、前後といった方向は、図１〜図５に示す基本状態、すなわち甲（表面）側を上に向け、指部を前方に伸ばした状態に基づくものとする。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
FIGS. 1 and 2 show left-handed and right-handed hand devices 1L and 1R that are symmetrical and have the same configuration, respectively. Hereinafter, the configuration of the present embodiment will be described using the left hand side hand device 1L. 3 is a plan view of the hand device 1L, FIG. 4 is a side view, and FIG. 5 is a partially sectional back view. The hand device 1L is mainly configured by the hand base 10, the first finger unit 100, the second finger unit 200, and the third finger unit 300, which will be described in order below. In the description, directions such as up and down, left and right, and front and rear are based on the basic state shown in FIGS. 1 to 5, that is, the state in which the instep (surface) side is directed upward and the fingers are extended forward.

（Ａ）ハンド基部
ハンド装置１Ｌは、略直方体状のハンド基部１０を備えており、ハンド基部１０に設けられた円筒状のアタッチメント１１を介して、産業用ロボットやヒューマノイドロボット等のロボットのアームの先端に、アタッチメント１１の軸回りに回転可能に取り付けられる。ハンド基部１０は前面に掌面１２を有しており、また、一側面（身体的に内側の面）の下部にはハウジング１３が設けられている。 (A) Hand base 1L includes a hand base 10 having a substantially rectangular parallelepiped shape, and an arm of a robot such as an industrial robot or a humanoid robot via a cylindrical attachment 11 provided on the hand base 10. Attached to the tip is rotatable about the axis of the attachment 11. The hand base 10 has a palm surface 12 on the front surface, and a housing 13 is provided at a lower portion of one side surface (physically inner surface).

（Ｂ）第１指部
上記ハンド基部１０のハウジング１３には、上下方向に延びる第１揺動軸１０１を介して、親指に相当する第１指部１００が、所定の揺動角度範囲内で揺動可能に支持されている。第１指部１００の先端部は、ハンド基部１０の掌面１２側に適宜な角度で屈曲しており、この屈曲部１０２は、先端に向かうにしたがって幅が狭くなっている。また、第１指部１００は断面矩形状であり、断面の四辺をなす４つの面は、ハンド基部１０の掌面１２側に面する内面１０６と、この内面１０６とは反対側の外面１０５と、これら内面１０６および外面１０５に対する両側の上側側面１０４および下側側面１０３であり、これら４面がそれぞれ作業面とされている。 (B) First Finger Part The housing 13 of the hand base 10 has a first finger part 100 corresponding to the thumb within a predetermined swing angle range via a first swing shaft 101 extending in the vertical direction. It is supported so that it can swing. The distal end portion of the first finger portion 100 is bent at an appropriate angle toward the palm surface 12 of the hand base portion 10, and the width of the bent portion 102 becomes narrower toward the distal end. The first finger portion 100 has a rectangular cross section, and four surfaces forming the four sides of the cross section are an inner surface 106 facing the palm surface 12 side of the hand base 10 and an outer surface 105 opposite to the inner surface 106. These are the upper side surface 104 and the lower side surface 103 on both sides with respect to the inner surface 106 and the outer surface 105, and these four surfaces are working surfaces.

図５に示すように、第１指部１００は、ウォームホイール１０７を有する第１揺動軸１０１に固定されており、この第１揺動軸１０１は、ウォームホイール１０７およびウォーム１０８からなるウォームギヤ１０９と、減速ギヤ群１１０を介して、第１モータ１１１のピニオン１１１ａに連結されている。第１モータ１１１の動力は、減速ギヤ群１１０、ウォームギヤ１０９を経て第１揺動軸１０１に伝わり、これによって、第１指部１００は、図６（ａ）〜（ｂ）に示すように水平方向に揺動する。この場合、ウォームホイール１０７が駆動側となって回転しようとしてもウォーム１０８は回転しないというウォームギヤの特性により、第１指部１００から第１モータ１１１への逆入力は遮断される。このため、第１モータ１１１には第１指部１００にかかる負荷が伝わらず、第１モータ１１１の負担が軽減する。第１揺動軸１０１およびウォーム１０８はハウジング１３に回転自在に支持されており、第１モータ１１１はハンド基部１０内に固定されている。この場合、ウォームギヤ１０９，減速ギヤ群１１０および第１モータ１１１により、第１指部１００の駆動手段が構成されている。 As shown in FIG. 5, the first finger 100 is fixed to a first swing shaft 101 having a worm wheel 107, and the first swing shaft 101 includes a worm gear 109 including a worm wheel 107 and a worm 108. And a pinion 111 a of the first motor 111 via the reduction gear group 110. The power of the first motor 111 is transmitted to the first swing shaft 101 via the reduction gear group 110 and the worm gear 109, whereby the first finger unit 100 is moved horizontally as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (b). Swing in the direction. In this case, the reverse input from the first finger 100 to the first motor 111 is blocked by the characteristic of the worm gear that the worm 108 does not rotate even when the worm wheel 107 is driven to rotate. For this reason, the load applied to the first finger unit 100 is not transmitted to the first motor 111, and the burden on the first motor 111 is reduced. The first swing shaft 101 and the worm 108 are rotatably supported by the housing 13, and the first motor 111 is fixed in the hand base 10. In this case, the worm gear 109, the reduction gear group 110, and the first motor 111 constitute a driving means for the first finger unit 100.

（Ｃ）第２指部
ハンド基部１０の前端上部には、左右方向に延びる（第１揺動軸１０１に直交する）第２揺動軸２０１を介して、第２指部２００が所定の揺動角度範囲内で揺動可能に支持されている。図４に示すように、第１指部１００と第２指部２００の各軸支部分は上下方向にオフセットされ、これによって第１指部１００と第２指部２００との間に物品を挟むスペースが形成される。第２指部２００は、ハンド基部１０と同程度の幅を有し、中間部で内側がへこむ鈍角の屈曲部２０２を有する側面視略Ｌ字のプレート状のものである。そして、ハンド基部１０の掌面１２側に面する内面２０３と、第１指部１００側および第１指部１００側とは反対側の両側の外側側面２０５および内側側面２０６が、それぞれ作業面として形成されている。また、図１および図３に示すように、この第２指部２００の基端部上面における第１指部１００寄り（右側）の部分には凹所２０７が形成され、この凹所２０７内に、第２指部２００を揺動させる第２モータ２１１が配設されている。 (C) Second finger part The upper part of the front end of the hand base part 10 has a second finger part 200 with a predetermined swing through a second swinging shaft 201 extending in the left-right direction (perpendicular to the first swinging shaft 101). It is supported so as to be able to swing within the range of motion angles. As shown in FIG. 4, the respective shaft support portions of the first finger portion 100 and the second finger portion 200 are offset in the vertical direction, whereby the article is sandwiched between the first finger portion 100 and the second finger portion 200. A space is formed. The second finger part 200 has a width approximately the same as that of the hand base part 10 and has a substantially L-shaped plate-like shape in side view having an obtuse bent part 202 that is recessed inward at the intermediate part. The inner surface 203 facing the palm surface 12 side of the hand base 10, the outer side surface 205 and the inner side surface 206 on both sides opposite to the first finger unit 100 side and the first finger unit 100 side are respectively used as work surfaces. Is formed. Further, as shown in FIGS. 1 and 3, a recess 207 is formed near the first finger portion 100 (on the right side) on the upper surface of the base end portion of the second finger portion 200. A second motor 211 that swings the second finger unit 200 is provided.

第２指部２００は、図７に示すように、第２指部リンク機構２２０を介してハンド基部１０に連結されている。この第２指部リンク機構２２０は、連結ピン２２３を介して、一端部どうしが互いに揺動可能に連結されたいずれも可動の第１リンク２２１および第２リンク２２２とからなる。第１リンク２２１の他端部は、固定軸２２４を介してハンド基部１０に揺動可能に取り付けられ、第１リンク２２１よりも長い（例えば、軸間距離が２倍程度）第２リンク２２２の他端部は、可動軸２２５を介して第２指部２００に揺動可能に取り付けられている。基本状態の図７（ａ）に示すように、連結ピン２２３、固定軸２２４および可動軸２２５は、第２揺動軸２０１と平行である。可動軸２２５は、第２揺動軸２０１よりも前方かつ上方の位置に配され、固定軸２２４は、第２揺動軸２０１よりも後方かつ上方の位置に配されている。可動軸２２５は第２揺動軸２０１に近接しているが、固定軸２２４は可動軸２２５と比べると第２揺動軸２０１からかなり離間している。図１に示すように、第１リンク２２１のハンド基部１０に対する軸支部分と、第２リンク２２２の第２指部２００に対する軸支部分は、それぞれ二股になっており、上記第２モータ２１１は、第２リンク２２２の二股の内部に配設されている。図７（ａ）に示す基本状態で、第２指部リンク機構２２０は、下側に若干屈曲している。 As shown in FIG. 7, the second finger part 200 is connected to the hand base part 10 via the second finger part link mechanism 220. The second finger link mechanism 220 includes a first link 221 and a second link 222 that are movable so that their one end portions are swingably connected to each other via a connecting pin 223. The other end of the first link 221 is swingably attached to the hand base 10 via a fixed shaft 224 and is longer than the first link 221 (for example, the distance between the axes is about twice). The other end portion is swingably attached to the second finger portion 200 via the movable shaft 225. As shown in FIG. 7A in the basic state, the connecting pin 223, the fixed shaft 224, and the movable shaft 225 are parallel to the second swing shaft 201. The movable shaft 225 is disposed at a position above and above the second swing shaft 201, and the fixed shaft 224 is disposed at a position behind and above the second swing shaft 201. The movable shaft 225 is close to the second swing shaft 201, but the fixed shaft 224 is considerably separated from the second swing shaft 201 as compared to the movable shaft 225. As shown in FIG. 1, the shaft support portion of the first link 221 with respect to the hand base portion 10 and the shaft support portion of the second link 222 with respect to the second finger portion 200 are respectively bifurcated, and the second motor 211 is The second link 222 is disposed inside the fork. In the basic state shown in FIG. 7A, the second finger link mechanism 220 is slightly bent downward.

第２モータ２１１は、図示せぬピニオンが下方側に配置され、かつ軸線が前傾した姿勢とされ、その下端面には、図７に示すように、後ろ上がりに傾斜するケーシング２３０が固定されている。このケーシング２３０は、左右方向に延びるケーシング軸２３１を介してハンド基部１０に揺動可能に支持されており、ケーシング２３０内の後端部には、ケーシング２３０を貫通し、第２モータ２１１のピニオンと平行なスクリュー２３２が設けられている。このスクリュー２３２は、スプライン構造によって、回転不能、かつ軸方向には移動可能に支持されており、その軸方向の移動は、ケーシング２３０内に配され、回転可能、かつ軸方向には不動の状態にスクリュー２３２に装着された図示せぬナットが回転することによってなされる。このナットは、図示せぬウォームギヤを介して第２モータ２１１のピニオンに連結されている。スクリュー２３２の上端部は、第２指部リンク機構２２０の連結ピン２２３に揺動可能に連結されている。 The second motor 211 is configured such that a pinion (not shown) is disposed on the lower side and the axis is tilted forward, and a casing 230 that tilts backward is fixed to the lower end surface thereof as shown in FIG. ing. The casing 230 is swingably supported by the hand base 10 via a casing shaft 231 extending in the left-right direction. The rear end of the casing 230 penetrates the casing 230 and is a pinion of the second motor 211. And a screw 232 parallel to each other. The screw 232 is supported by the spline structure so as not to rotate and to be movable in the axial direction. The axial movement is arranged in the casing 230 and is rotatable and immovable in the axial direction. This is done by rotating a nut (not shown) attached to the screw 232. This nut is connected to the pinion of the second motor 211 via a worm gear (not shown). The upper end of the screw 232 is swingably connected to the connecting pin 223 of the second finger link mechanism 220.

第２モータ２１１の動力は、ウォームギヤを介してナットを回転させ、これによって、スクリュー２３２が進退する。図７（ａ）に示す基本状態から、スクリュー２３２が上方に進出すると、図７（ｂ）に示すように、連結ピン２２３が押し上げられて第２指部リンク機構２２０はさらに屈曲し、第２指部２００は、第２リンク２２２によって後方に引かれて第２揺動軸２０１を中心に開く方向に揺動する。一方、スクリュー２３２が下方に退行すると、図７（ｃ）に示すように、連結ピン２２３が引き下げられて第２指部リンク機構２２０は伸び、第２指部２００は、第２リンク２２２によって前方に押されて第２揺動軸２０１を中心に閉じる方向に揺動する。この場合、ナットおよびスクリュー２３２と、ナットと第２モータ２１１のピニオンを連結する図示せぬウォームギヤと、第２指部リンク機構２２０とにより、第２指部駆動伝達手段が構成されている。 The power of the second motor 211 rotates the nut via the worm gear, and thereby the screw 232 advances and retreats. When the screw 232 advances upward from the basic state shown in FIG. 7A, the connecting pin 223 is pushed up as shown in FIG. 7B, and the second finger link mechanism 220 is further bent, and the second The finger part 200 is pulled backward by the second link 222 and swings in a direction of opening around the second swinging shaft 201. On the other hand, when the screw 232 retracts downward, as shown in FIG. 7C, the connecting pin 223 is pulled down to extend the second finger link mechanism 220, and the second finger 200 is moved forward by the second link 222. Is swung in the direction of closing around the second rocking shaft 201. In this case, the second finger portion drive transmission means is configured by the nut and screw 232, the worm gear (not shown) that connects the nut and the pinion of the second motor 211, and the second finger link mechanism 220.

上記第２指部リンク機構２２０によれば、スクリュー２３２のストローク（ナットと連結ピン２２３との間）と第２指部２００の回転角とは比例関係にあらず、図８（ａ）に示すように、スクリュー２３２のストロークが長くなるほど、ストロークの単位長さ当たりの回転角は大きくなるようになされている。したがって、第２指部２００が開いていくにしたがい、すなわち第２指部２００がハンド基部１０から離間する位置にあるほど、第２指部２００の揺動速度は速くなる。また、揺動トルクに関しては、図８（ｂ）に示すように、スクリュー２３２のストロークが短くなるほど、ストロークの単位長さ当たりのトルクは大きくなるようになされている。したがって、第２指部２００が閉じていくにしたがい、すなわち第２指部２００がハンド基部１０に近接する位置にあるほど、第２指部２００の揺動トルクは大きくなる。第２指部２００は開いた状態から閉じることにより物品を把持するので、このように揺動速度および揺動トルクが回転角に応じて変動するように設定されているということは、物品に対して速く、かつ弱いトルクで近づき、把持する際には、ゆっくりと、かつ強いトルクで把持する作用をなす。このため、物品を速やかに、かつ確実に把持することができる。 According to the second finger link mechanism 220, the stroke of the screw 232 (between the nut and the connecting pin 223) and the rotation angle of the second finger 200 are not proportional to each other, and are shown in FIG. Thus, as the stroke of the screw 232 becomes longer, the rotation angle per unit length of the stroke becomes larger. Therefore, as the second finger part 200 is opened, that is, as the second finger part 200 is located away from the hand base part 10, the swing speed of the second finger part 200 is increased. As for the swing torque, as shown in FIG. 8B, the torque per unit length of the stroke increases as the stroke of the screw 232 becomes shorter. Therefore, as the second finger part 200 is closed, that is, as the second finger part 200 is located closer to the hand base 10, the swinging torque of the second finger part 200 increases. Since the second finger unit 200 grips the article by closing from the open state, the fact that the swing speed and the swing torque are set to vary according to the rotation angle in this way is When approaching and gripping with fast and weak torque, it acts to grip slowly and with strong torque. For this reason, an article can be quickly and reliably grasped.

また、スクリュー２３２が駆動側となって進退しようとしてもナットは回転しないので、この特性により、第２指部２００から第２モータ２１１への逆入力は遮断される。このため、第２モータ２１１には第２指部２００にかかる負荷が伝わらず、第２モータ２１１の負担が軽減する。なお、第２リンク２２２の可動軸２２５に、第２指部２００との間に介在するゴムリング等を装着させると、第２指部２００にかかる衝撃、振動等の外力が緩和されるので好ましい。 Further, the nut does not rotate even if the screw 232 is driven to move forward and backward, and this characteristic blocks the reverse input from the second finger part 200 to the second motor 211. For this reason, the load applied to the second finger unit 200 is not transmitted to the second motor 211, and the burden on the second motor 211 is reduced. In addition, it is preferable to attach a rubber ring or the like interposed between the movable shaft 225 of the second link 222 and the second finger part 200 because external forces such as impact and vibration applied to the second finger part 200 are reduced. .

（Ｄ）第３指部
図３および図４に示すように、第２指部２００の先端部には、第２揺動軸２０１と平行な第３揺動軸３０１を介して、第３指部３００が所定の揺動角度範囲内で揺動可能に支持されている。第３指部３００は、第２指部２００と同程度の幅を有し、先端部に内面（裏面）側に鈍角に屈曲する屈曲部３０２を有するプレート状のものである。そして、ハンド基部１０の掌面１２側に面する内面３０３と、この内面３０３とは反対側の外面３０４と、これら内面３０３および外面３０４に対する両側の外側側面３０５および内側側面３０６が、それぞれ作業面として形成されている。 (D) Third Finger Part As shown in FIGS. 3 and 4, the third finger part is connected to the tip of the second finger part 200 via a third swinging shaft 301 parallel to the second swinging shaft 201. The part 300 is supported so as to be able to swing within a predetermined swing angle range. The third finger part 300 has a width similar to that of the second finger part 200, and has a plate-like shape having a bent part 302 bent at an obtuse angle on the inner surface (back surface) side at the tip part. An inner surface 303 facing the palm surface 12 side of the hand base 10, an outer surface 304 opposite to the inner surface 303, an outer side surface 305 and an inner side surface 306 on both sides of the inner surface 303 and the outer surface 304, respectively, are working surfaces. It is formed as.

第３指部３００は、図９および図１０に示すように、第３指部リンク機構３２０を介して第２指部２００に連結されている。この第３指部リンク機構３２０は、第３指部３００と一体で、この第３指部３００の後端面から後方かつ若干下方に延びる固定リンク３２１と、この固定リンク３２１の後端部に連結ピン３２３を介して一端部が揺動可能に連結された可動リンク３２２とからなる。可動リンク３２２は後方に延ばされ、後端部が可動軸３２５を介して、後述するスクリュー（作動子）３３２が一体に形成されたフック（連結部）３３４内に、揺動可能に支持されている。可動軸３２５は、図１１に示すように、両端部が、スライダ３４０に回転可能に挿入されている。これらスライダ３４０は、第２指部２００に形成された下方のスライド面２４０（モーメント受け面）と、第２指部２００に固定された上方のスライドガイド２４１との間に、前後方向に摺動自在に挟まれている。また、可動軸３２５は、ゴムリング（緩衝手段）３２６を介して可動リンク３２２に挿入されている。図１および図１１に示すように、第３指部リンク機構３２０およびフック３３４は、第２指部２００における外寄り（第１指部１００とは反対寄り）に形成された凹所２０８内に配設されている。図９（ａ）に示す基本状態で、連結ピン３２３は、第３揺動軸３０１よりも若干後方かつ上方の位置に配され、可動軸３２５は第３揺動軸３０１からほぼ水平方向後方の位置に配されており、第３指部リンク機構３２０は、若干前上がりの状態でほぼ真っ直ぐに伸びている。 As shown in FIGS. 9 and 10, the third finger unit 300 is connected to the second finger unit 200 via the third finger unit link mechanism 320. The third finger link mechanism 320 is integrated with the third finger 300 and is connected to the fixed link 321 extending rearward and slightly downward from the rear end surface of the third finger 300 and the rear end of the fixed link 321. It comprises a movable link 322 having one end portion movably connected via a pin 323. The movable link 322 extends rearward, and a rear end portion is supported in a swingable manner in a hook (connecting portion) 334 integrally formed with a screw (operator) 332 described later via a movable shaft 325. ing. As shown in FIG. 11, both ends of the movable shaft 325 are rotatably inserted into the slider 340. The sliders 340 slide in the front-rear direction between a lower slide surface 240 (moment receiving surface) formed on the second finger portion 200 and an upper slide guide 241 fixed to the second finger portion 200. It is sandwiched freely. The movable shaft 325 is inserted into the movable link 322 via a rubber ring (buffer means) 326. As shown in FIGS. 1 and 11, the third finger link mechanism 320 and the hook 334 are in a recess 208 formed on the outer side of the second finger part 200 (opposite the first finger part 100). It is arranged. In the basic state shown in FIG. 9A, the connecting pin 323 is disposed at a position slightly rearward and above the third swing shaft 301, and the movable shaft 325 is substantially horizontally rearward from the third swing shaft 301. The third finger link mechanism 320 extends almost straight in a slightly upwardly raised state.

図１および図３に示すように、第２指部２００の上記凹所２０８の後方には、仕切り壁部２０９を挟んで凹所２１０が形成されている。この凹所２１０は、第２モータ２１１が配設されている凹所２０７の側方に形成されており、この凹所２１０に、第３モータ３１１が配設されている。この第３モータ３１１は、図示せぬピニオンが水平方向前方に向けられた状態で、ケーシング３３０を介して仕切り壁部２０９に固定されている。このケーシング３３０には、図１０に示すように、ケーシング３３０および仕切り壁部２０９を貫通し、第３モータ３１１のピニオンと平行で、上記フック３３４から後方に延びて一体に形成されたスクリュー３３２が装着されている。スクリュー３３２は、スプライン構造によって、回転不能、かつ軸方向には移動可能に支持されており、その軸方向の移動は、ケーシング３３０内に配され、回転可能、かつ軸方向には不動の状態にスクリュー３３２に装着されたナット３３３が回転することによってなされる。ナット３３３は、ウォームギヤを介して第３モータ３１１のピニオンに連結されている。ナット３３３には、このウォームギヤを構成するウォームホイール３０７が一体に形成されている。スクリュー３３２の進退に伴い、フック３３４は上記スライド面２４０およびスライドガイド２４１との間において前後方向に摺動する。すなわち、スライド面２４０およびスライドガイド２４１は、フック３３４およびスクリュー３３２の移動をガイドする。 As shown in FIGS. 1 and 3, a recess 210 is formed behind the recess 208 of the second finger 200 with a partition wall 209 interposed therebetween. The recess 210 is formed on the side of the recess 207 in which the second motor 211 is disposed, and the third motor 311 is disposed in the recess 210. The third motor 311 is fixed to the partition wall portion 209 via the casing 330 in a state where a pinion (not shown) is directed forward in the horizontal direction. As shown in FIG. 10, the casing 330 has a screw 332 that penetrates the casing 330 and the partition wall portion 209, is parallel to the pinion of the third motor 311, extends backward from the hook 334, and is integrally formed. It is installed. The screw 332 is supported by the spline structure so as not to rotate and to be movable in the axial direction. The axial movement is arranged in the casing 330 so that the screw 332 can be rotated and does not move in the axial direction. This is done by rotating a nut 333 attached to the screw 332. The nut 333 is connected to the pinion of the third motor 311 through a worm gear. A worm wheel 307 constituting this worm gear is formed integrally with the nut 333. As the screw 332 advances and retreats, the hook 334 slides back and forth between the slide surface 240 and the slide guide 241. That is, the slide surface 240 and the slide guide 241 guide the movement of the hook 334 and the screw 332.

第３モータ３１１の動力は、ウォームギヤを介してナット３３３を回転させ、これによって、スクリュー３３２が進退する。図９（ａ）および図１０に示す基本状態では、第３指部３００は最も開いた状態であり、この状態から、スクリュー３３２が前方に進出すると、図９（ｂ）に示すように、可動軸３２５が前方に押されて可動リンク３２２が立ち上がり、第３指部リンク機構３２０が屈曲して第３指部３００は第３揺動軸３０１を中心に閉じる方向に揺動する。図９（ｂ）は、第３指部３００に設定される把持位置であり、この状態から、さらにスクリュー３３２が進出すると、連結ピン３２３が前方に押され、図９（ｃ）に示す最も閉じる位置、すなわち握持位置まで第３指部３００は揺動する。図９（ｃ）の状態からスクリュー３３２が後方に退行すると、上記と逆の作用によって第３指部３００は開く方向に揺動する。この場合、ナット３３３、フック３３４を備えたスクリュー３３２と、ナット３３３と第３モータ３１１のピニオンを連結するウォームギヤと、第３指部リンク機構３２０と、フック３３４をガイドするスライド面２４０およびスライドガイド２４１により、第３指部駆動伝達手段が構成されている。 The power of the third motor 311 rotates the nut 333 via the worm gear, whereby the screw 332 moves forward and backward. In the basic state shown in FIGS. 9A and 10, the third finger 300 is in the most open state, and when the screw 332 advances forward from this state, as shown in FIG. The shaft 325 is pushed forward, the movable link 322 rises, the third finger link mechanism 320 bends, and the third finger 300 swings in a closing direction around the third swing shaft 301. FIG. 9B shows a gripping position set on the third finger unit 300. When the screw 332 further advances from this state, the connecting pin 323 is pushed forward and is most closed as shown in FIG. 9C. The third finger unit 300 swings to the position, that is, the gripping position. When the screw 332 retracts backward from the state of FIG. 9C, the third finger 300 swings in the opening direction by the reverse action to that described above. In this case, the screw 332 provided with the nut 333 and the hook 334, the worm gear for connecting the nut 333 and the pinion of the third motor 311, the third finger link mechanism 320, the slide surface 240 and the slide guide for guiding the hook 334. 241 constitutes a third finger drive transmission means.

上記第３指部リンク機構３２０によれば、スクリュー３３２のストローク（ナット３３３とフック３３４との間）と第３指部３００の回転角とは比例関係にあらず、図８（ｃ）に示すように、スクリュー３３２の最短側のストローク端から、ほぼ中間のストロークまでは、それ以降のストロークよりも回転角が大きくなるようになされている。すなわち、第３指部３００が、その揺動範囲の略中間部から第２指部２００に対して離間する位置にあるほど、第３指部３００の揺動速度は速くなるように設定されている。この場合、具体的には、図９に示すように、第３指部リンク機構３２０の連結ピン３２３の移動軌跡において、第３揺動軸３０１を通る鉛直線上を境（中間部）として第３指部３００の揺動速度は変位し、この鉛直線上よりも連結ピン３２３が第２指部２００側にある範囲で、第３指部３００が開いていくほど、その揺動速度は速くなる。また、揺動トルクに関しては、図８（ｄ）に示すように、最短側のストローク端から、ほぼ中間のストロークまでは揺動トルクは大きくなるが、この中間ストロークから最長側のストローク端までは、揺動トルクは逆に小さくなるようになされている。すなわち、第３指部３００が、その揺動範囲の略中間部から第２指部２００に対して近接する位置にあるほど、第３指部３００の揺動トルクは小さくなるように設定されている。具体的には、揺動トルクの変位点は、上記揺動速度の変位点と同様、つまり連結ピン３２３の移動軌跡における第３揺動軸３０１を通る鉛直線上の通過点であり、この変位点を境として、第３指部３００の揺動トルクは上記のように変位する。 According to the third finger link mechanism 320, the stroke of the screw 332 (between the nut 333 and the hook 334) and the rotation angle of the third finger 300 are not in a proportional relationship, and are shown in FIG. Thus, the rotation angle is larger than the stroke after that from the stroke end on the shortest side of the screw 332 to the substantially intermediate stroke. That is, the third finger part 300 is set so that the swing speed of the third finger part 300 becomes faster as the third finger part 300 is located farther from the second finger part 200 from the substantially middle part of the swing range. Yes. In this case, specifically, as shown in FIG. 9, in the movement trajectory of the connecting pin 323 of the third finger link mechanism 320, the third line is defined as a boundary (intermediate part) on the vertical line passing through the third swing shaft 301. The swing speed of the finger part 300 is displaced, and the swing speed becomes faster as the third finger part 300 is opened in a range where the connecting pin 323 is closer to the second finger part 200 than the vertical line. As for the swing torque, as shown in FIG. 8 (d), the swing torque increases from the shortest stroke end to the almost intermediate stroke, but from this intermediate stroke to the longest stroke end. On the contrary, the swing torque is made small. That is, the swinging torque of the third finger part 300 is set to be smaller as the third finger part 300 is located closer to the second finger part 200 from the substantially middle part of the swinging range. Yes. Specifically, the displacement point of the oscillation torque is the same as the displacement point of the oscillation speed, that is, the passing point on the vertical line passing through the third oscillation shaft 301 in the movement locus of the connecting pin 323. As a boundary, the swinging torque of the third finger 300 is displaced as described above.

第３指部３００は開いた状態から閉じることにより物品を把持するが、上記のように揺動速度および揺動トルクが回転角に応じて変動するように設定されているということは、物品に対して速く近づきながら、把持する際にはゆっくりと把持し、また、揺動範囲の中間部で、最も強いトルクで把持する作用をなす。 The third finger unit 300 grips the article by closing from the open state, but the swing speed and swing torque are set so as to vary according to the rotation angle as described above. On the other hand, while gripping fast, gripping is slow when gripping, and gripping is performed with the strongest torque in the middle part of the swinging range.

また、スクリュー３３２が駆動側となって進退しようとしてもナット３３３は回転しないので、この特性により、第３指部３００から第３モータ３１１への逆入力は遮断される。このため、第３モータ３１１には第３指部３００にかかる負荷が伝わらず、第３モータ３１１の負担が軽減する。また、可動軸３２５はゴムリング３２６を介して可動リンク３２２に挿入されているので、第３指部３００にかかる衝撃、振動等の外力が、そのゴムリング３２６によって吸収、緩和される。さらに、第３指部３００が物品を把持した際には、反力によって第３指部３００が開く方向へのモーメントが生じるが、このモーメントは、第３指部リンク機構３２０を経てスライダ３４０を下方に押す応力に変換される。この時、スライダ３４０はスライド面２４０で受けられ、スクリュー３３２には伝わらないため、スクリュー３３２の変形が防止される。 Further, since the nut 333 does not rotate even if the screw 332 is driven to move forward and backward, the reverse input from the third finger 300 to the third motor 311 is blocked by this characteristic. For this reason, the load applied to the third finger unit 300 is not transmitted to the third motor 311, and the burden on the third motor 311 is reduced. In addition, since the movable shaft 325 is inserted into the movable link 322 via the rubber ring 326, external forces such as impact and vibration applied to the third finger unit 300 are absorbed and relaxed by the rubber ring 326. Further, when the third finger unit 300 grips the article, a moment in the direction in which the third finger unit 300 opens due to the reaction force is generated. This moment is applied to the slider 340 via the third finger unit link mechanism 320. It is converted into stress that pushes downward. At this time, since the slider 340 is received by the slide surface 240 and is not transmitted to the screw 332, the deformation of the screw 332 is prevented.

以上がハンド装置１Ｌの構成であり、第１指部１００、第２指部２００、第３指部３００を適宜に開閉させて、物品を把持したり握持したり、あるいはその他の動作が行われる。図１２（ａ），（ｂ）は、各指部１００，２００，３００が最も開いた状態、閉じた状態をそれぞれ示している。また、図１３（ａ），（ｂ）は、ハンド装置１Ｒの各指部１００，２００，３００が最も開いた状態、閉じた状態をそれぞれ示している。 The above is the configuration of the hand device 1L, and the first finger unit 100, the second finger unit 200, and the third finger unit 300 are appropriately opened and closed to grasp or hold an article or perform other operations. Is called. FIGS. 12A and 12B show a state in which the finger portions 100, 200, and 300 are most opened and closed, respectively. FIGS. 13A and 13B show a state in which the finger portions 100, 200, and 300 of the hand device 1R are most opened and closed, respectively.

（Ｅ）動作パターン
次に、このハンド装置１Ｌ（１Ｒ）の具体的な動作パターンを例示する。
ａ．第１指部１００を閉動作させて、第１指部１００と、第２指部２００および／または第３指部３００との間に物品を挟んで把持する。この動作では、第２指部２００や第３指部３００を適宜に開閉させる動作を組み合わせて物品を挟む場合もある。
ａ−１．図１４（ａ）に示すように、第１指部１００の先端と、第２指部２００および第３指部３００の内側側面２０６，３０６との間に棒状の物品Ｗを挟み、第１指部１００の閉動作によってその物品Ｗを把持する。
ａ−２．図１４（ｂ）に示すように、第１指部１００の屈曲部１０２と、第２指部２００の内側側面２０６との間に棒状の物品Ｗを挟み、第１指部１００の閉動作によってその物品Ｗを把持する。
ａ−３．図１４（ｃ）に示すように、第１指部１００の先端と、第３指部３００の内側側面３０６との間に小さなボール状の物品Ｗを挟み、第１指部１００の閉動作によってその物品Ｗを把持する。 (E) Operation Pattern Next, a specific operation pattern of the hand device 1L (1R) is illustrated.
a. The first finger unit 100 is closed and an article is held between the first finger unit 100 and the second finger unit 200 and / or the third finger unit 300. In this operation, the article may be sandwiched by combining the operations of opening and closing the second finger unit 200 and the third finger unit 300 as appropriate.
a-1. As shown in FIG. 14A, a rod-shaped article W is sandwiched between the tip of the first finger part 100 and the inner side surfaces 206, 306 of the second finger part 200 and the third finger part 300, and the first finger The article W is gripped by the closing operation of the unit 100.
a-2. As shown in FIG. 14B, the rod-shaped article W is sandwiched between the bent portion 102 of the first finger portion 100 and the inner side surface 206 of the second finger portion 200, and the first finger portion 100 is closed. The article W is gripped.
a-3. 14C, a small ball-shaped article W is sandwiched between the tip of the first finger unit 100 and the inner side surface 306 of the third finger unit 300, and the first finger unit 100 is closed by the closing operation. The article W is gripped.

ｂ．第３指部３００を閉動作させて、第２指部２００と第３指部３００とにより、物品を把持あるいは握持したり、物品を引っ掛けたりする。
ｂ−１．図１５に示すように、第３指部３００を閉じて屈曲部３０２に物品Ｗの取っ手を引っ掛けてぶら下げる。
ｂ−２．図１６に示すように、第３指部３００を閉じて第２指部２００との間に梯子Ｈの横棒を掴み、第３指部３００の開閉を順次行って梯子Ｈを昇降する。 b. The third finger part 300 is closed, and the second finger part 200 and the third finger part 300 are used to grip or hold the article or to hook the article.
b-1. As shown in FIG. 15, the third finger part 300 is closed and the handle of the article W is hooked on the bent part 302 and hung.
b-2. As shown in FIG. 16, the third finger 300 is closed and the horizontal bar of the ladder H is gripped between the third finger 300 and the third finger 300 is opened and closed sequentially to raise and lower the ladder H.

ｃ．第２指部２００または第３指部３００を閉動作させて、第２指部２００および／または第３指部３００と、ハンド基部１０の掌面１２とにより、物品を把持したり握持したりする。この動作では、第３指部３００も閉動作させる場合がある。
ｃ−１．図１７に示すように、第２指部２００および第３指部３００の内面２０３，３０３と、ハンド基部１０の掌面１２との間にパイプ状の物品Ｗを挟み、第３指部３００の閉動作によってその物品Ｗを握持する。 c. The second finger part 200 or the third finger part 300 is closed, and the article is gripped or held by the second finger part 200 and / or the third finger part 300 and the palm surface 12 of the hand base 10. Or In this operation, the third finger unit 300 may also be closed.
c-1. As shown in FIG. 17, a pipe-shaped article W is sandwiched between the inner surfaces 203, 303 of the second finger part 200 and the third finger part 300 and the palm surface 12 of the hand base part 10, and the third finger part 300 The article W is gripped by the closing operation.

ｄ．上記ｂ，ｃにおいて、第１指部１００を閉動作させて、物品を第１指部１００によっても挟む。
ｄ−１．図１６で示した上記ｂ−２において、梯子Ｈの横棒を第１指部１００によっても挟む。
ｄ−２．図１８（ａ）に示すように、第１指部１００の内面１０６と、第３指部３００の内面３０３における内側側面３０６寄りとの間にボール状の物品Ｗを挟み、第１指部１００と第３指部３００の閉動作でその物品Ｗを挟む。
ｄ−３．図１８（ｂ）に示すように、第１指部１００の内面１０６と、第２指部２００および第３指部３００の内面２０３，３０３とでボール状の物品Ｗを挟み、これら指部１００，２００の閉動作でその物品Ｗを掴む。
ｄ−４．図１８（ｃ）に示すように、左右一対のハンド装置１Ｌ，１Ｒにより、直方体状の物品Ｗを掴む。この場合、第１指部１００および第３指部３００の屈曲部１０２，３０２が物品Ｗを引っ掛けて保持し、これら指部１００，３００の閉動作で物品を掴む。 d. In b and c above, the first finger 100 is closed and the article is also sandwiched between the first fingers 100.
d-1. In the above b-2 shown in FIG. 16, the horizontal bar of the ladder H is also sandwiched between the first finger parts 100.
d-2. As shown in FIG. 18A, a ball-shaped article W is sandwiched between the inner surface 106 of the first finger unit 100 and the inner surface 306 of the inner surface 303 of the third finger unit 300, and the first finger unit 100. And the article W is pinched by the closing operation of the third finger part 300.
d-3. As shown in FIG. 18B, the ball-shaped article W is sandwiched between the inner surface 106 of the first finger portion 100 and the inner surfaces 203 and 303 of the second finger portion 200 and the third finger portion 300, and these finger portions 100. , 200 to grasp the article W.
d-4. As shown in FIG. 18C, the rectangular parallelepiped article W is gripped by the pair of left and right hand devices 1L and 1R. In this case, the bent parts 102 and 302 of the first finger part 100 and the third finger part 300 hook and hold the article W, and the article is gripped by the closing operation of the finger parts 100 and 300.

ｅ．第２指部２００および／または第３指部３００を閉動作させて、これら第２，第３指部３００と、第１指部１００との間に物品を挟む。
ｅ−１．図１９に示すように、左右一対のハンド装置１Ｌ，１Ｒにより、プレート状の物品Ｗを掴む。この場合、第２指部２００および第３指部３００を開いて内面２０３，３０３を上に向け、これら指部２００，３００と第１指部１００との間に物品Ｗを挟み、第２指部２００および／または第３指部３００を閉動作させる。 e. The second finger part 200 and / or the third finger part 300 are closed, and the article is sandwiched between the second and third finger parts 300 and the first finger part 100.
e-1. As shown in FIG. 19, a plate-shaped article W is gripped by a pair of left and right hand devices 1L and 1R. In this case, the second finger part 200 and the third finger part 300 are opened, the inner surfaces 203 and 303 are directed upward, the article W is sandwiched between the finger parts 200 and 300 and the first finger part 100, and the second finger The unit 200 and / or the third finger unit 300 is closed.

ｆ．適宜に開いて裏面を上方に向けた第２指部２００および第３指部３００の上に、物品を受ける。この動作では、第１指部１００が物品を受ける動作を補佐する場合がある。
ｆ−１．図２０に示すように、開いた状態で上に向けた第２指部２００および第３指部３００の内面２０３，３０３に直方体状の物品Ｗを受ける。
ｆ−２．図２１に示すように、左右一対のハンド装置１Ｌ，１Ｒにより、開いた状態で上に向けた第２指部２００および第３指部３００の内面２０３，３０３に直方体状の物品Ｗを受け、第１指部１００によって物品Ｗの側面を支持する。
ｆ−３．図２２に示すように、卵型の物品Ｗを左手側のハンド装置１Ｌで受けるとともに、右手側のハンド装置１Ｒで物品Ｗを側方から支持する。この場合、双方の第１指部１００の先端を物品Ｗに当てて倒れを防いでいる。 f. The article is received on the second finger part 200 and the third finger part 300 which are appropriately opened and the back surface is directed upward. In this operation, the first finger 100 may assist the operation of receiving the article.
f-1. As shown in FIG. 20, a rectangular parallelepiped article W is received on the inner surfaces 203 and 303 of the second finger part 200 and the third finger part 300 facing upward in an open state.
f-2. As shown in FIG. 21, a pair of left and right hand devices 1L and 1R receive a rectangular parallelepiped article W on the inner surfaces 203 and 303 of the second finger portion 200 and the third finger portion 300 facing upward in an open state, The side surface of the article W is supported by the first finger unit 100.
f-3. As shown in FIG. 22, the egg-shaped article W is received by the left hand side hand device 1L, and the right hand side hand device 1R supports the article W from the side. In this case, the tips of both first finger portions 100 are applied to the article W to prevent the body from falling down.

上記ａ〜ｆ以外には、図２３に示すように、開いた第１〜第３指部１００，２００，３００とハンド基部１０の掌面１２の下端エッジ部で物品を押さえたりすることができる。また、図２４に示すように、第１指部１００および第３指部３００を閉じて握った状態とし、第３指部３００の外面３０４で物品を押す。さらに、押す動作とは逆に、図２５に示すように、開いた第３指部３００の先端部に引き出しＤの取っ手を引っ掛け、引き出しＤを開ける動作を行うことができる。 In addition to the above a to f, as shown in FIG. 23, the article can be pressed by the opened first to third finger parts 100, 200, 300 and the lower edge part of the palm surface 12 of the hand base 10. . Further, as shown in FIG. 24, the first finger part 100 and the third finger part 300 are closed and held, and the article is pushed by the outer surface 304 of the third finger part 300. Furthermore, contrary to the pushing operation, as shown in FIG. 25, the operation of opening the drawer D by hooking the handle of the drawer D to the tip of the opened third finger unit 300 can be performed.

以上は本実施形態のハンド装置１Ｌ（１Ｒ）で作業を行う場合の例であり、各指部１００，２００，３００の開閉動作や開閉角度は、物品の形状や大きさ、あるいは姿勢に応じたものとなる。本実施形態のハンド装置１Ｌ（１Ｒ）では、このように３つの指部１００，２００，３００および関節に相当する各揺動軸１０１，２０１，３０１を基本構造とする単純な構成でありながらも、上記のような多様な動作パターンが実現可能である。 The above is an example in which work is performed with the hand device 1L (1R) of the present embodiment, and the opening / closing operation and the opening / closing angle of each finger unit 100, 200, 300 are in accordance with the shape, size, or posture of the article. It will be a thing. In the hand device 1L (1R) of the present embodiment, the three finger portions 100, 200, 300 and the swing shafts 101, 201, 301 corresponding to the joints have a simple structure as described above. Various operation patterns as described above can be realized.

本発明の実施形態に係る左手側のハンド装置の斜視図である。It is a perspective view of the left hand side hand device concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る右手側のハンド装置の斜視図である。It is a perspective view of the right hand side hand device concerning an embodiment of the present invention. ハンド装置の平面図である。It is a top view of a hand device. ハンド装置の側面図である。It is a side view of a hand device. 図４のV−V線矢視断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4. （ａ）第１指部を最も開いた状態のハンド装置の一部断面裏面図、（ｂ）第１指部を最も閉じた状態のハンド装置の一部断面裏面図である。(A) The partial cross section back view of the hand apparatus in the state which opened the 1st finger part most, (b) The partial cross section back view of the hand apparatus in the state which closed the 1st finger part most. 第２指部の構成ならびに作用を示す側面図である。It is a side view which shows the structure and effect | action of a 2nd finger part. 第２指部リンク機構の（ａ）スクリューのストロークと回転角との関係を示す線図、（ｂ）スクリューのストロークと揺動トルクとの関係を示す線図、第３指部リンク機構の（ｃ）スクリューのストロークと回転角との関係を示す線図、（ｄ）スクリューのストロークと揺動トルクとの関係を示す線図である。(A) Diagram showing the relationship between the screw stroke and rotation angle of the second finger link mechanism, (b) Diagram showing the relationship between the screw stroke and swing torque, c) A diagram showing a relationship between a screw stroke and a rotation angle, and (d) a diagram showing a relationship between a screw stroke and a swinging torque. 第３指部の構成ならびに作用を示す側面図である。It is a side view which shows the structure and effect | action of a 3rd finger part. 図３のX−X線矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line X-X in FIG. 3. 図１０のXI−XI線矢視断面図である。It is a XI-XI line sectional view taken on the line of FIG. 左手側のハンド装置の（ａ）開いた状態の斜視図、（ｂ）閉じた状態の斜視図である。FIG. 4A is a perspective view of the left hand side hand device in an open state, and FIG. 4B is a perspective view in a closed state. 右手側のハンド装置の（ａ）開いた状態の斜視図、（ｂ）閉じた状態の斜視図である。FIG. 4A is a perspective view of the right hand side hand device in an open state, and FIG. 4B is a perspective view in a closed state. 物品を把持する動作パターンの例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of an operation pattern which grasps an article. 物品を引っ掛けて持つ動作パターンの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the operation | movement pattern which hooks and has an article | item. 梯子を昇降する動作パターンの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the operation | movement pattern which raises / lowers a ladder. 物品を握持する動作パターンの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the operation | movement pattern which holds an article | item. 物品を把持する動作パターンの他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the operation | movement pattern which hold | grips an article | item. 物品を把持する動作パターンのさらに他の例を示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。It is (a) a perspective view and (b) a side view showing other examples of an operation pattern which grasps an article. 物品を受ける動作パターンの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the operation | movement pattern which receives articles | goods. 物品を受ける動作パターンの他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the operation | movement pattern which receives articles | goods. 物品を受ける動作パターンのさらに他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the further another example of the operation | movement pattern which receives articles | goods. 物品を押さえる動作パターンの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the operation | movement pattern which hold | suppresses articles | goods. 物品を押す動作パターンの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the operation | movement pattern which pushes articles | goods. 引き出しを開ける動作パターンの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the operation | movement pattern which opens a drawer | drawer.

符号の説明Explanation of symbols

１Ｌ，１Ｒ…ハンド装置
１０…ハンド基部
１２…掌面
１００…第１指部
１０１，２０１，３０１…揺動軸
１０２，２０２，３０２…屈曲部
１０３，１０４，２０５，２０６，３０５，３０６…側面
１０５，３０４…外面
１０６，２０３，３０３…内面
１１１…第１モータ
２００…第２指部
２１１…第２モータ
２２０…第２指部リンク機構
２４０…スライド面（モーメント受け面）
３００…第３指部
３１１…第３モータ
３２０…第３指部リンク機構
３２６…ゴムリング（緩衝手段）
２３２，３３２…スクリュー（作動子）
３３４…フック（連結部） 1L, 1R ... Hand device 10 ... Hand base 12 ... Palm surface 100 ... First finger 101, 201, 301 ... Oscillating shaft 102, 202, 302 ... Bending part 103, 104, 205, 206, 305, 306 ... Side 105, 304 ... outer surface 106, 203, 303 ... inner surface 111 ... first motor 200 ... second finger portion 211 ... second motor 220 ... second finger portion link mechanism 240 ... slide surface (moment receiving surface)
300 ... 3rd finger 311 ... 3rd motor 320 ... 3rd finger link mechanism 326 ... Rubber ring (buffer means)
232, 332 ... Screw (operator)
334 ... Hook (connection part)

Claims

掌面を有するハンド基部と、
このハンド基部に、揺動可能に支持される第１指部と、
前記ハンド基部に、前記第１指部の揺動軸と略直交する軸回りに揺動可能に支持される第２指部と、
この第２指部に、該第２指部の揺動軸と略平行な軸回りに揺動可能に支持される第３指部と、
前記第１指部、第２指部および第３指部をそれぞれ独自に揺動させる第１指部駆動手段、第２指部駆動手段および第３指部駆動手段と
を備えることを特徴とするハンド装置。 A hand base having a palm surface;
A first finger portion that is swingably supported by the hand base, and
A second finger portion supported by the hand base so as to be swingable about an axis substantially orthogonal to the swing axis of the first finger portion;
A third finger portion supported by the second finger portion so as to be swingable about an axis substantially parallel to the swing axis of the second finger portion;
1st finger part drive means, 2nd finger part drive means, and 3rd finger part drive means which rock each said 1st finger part, 2nd finger part, and 3rd finger part independently, It is characterized by the above-mentioned. Hand device.

前記第１指部は、前記ハンド基部の前記掌面側である内面と、この内面とは反対側の外面と、これら内面および外面に対する両側の側面とを、それぞれ作業面として備えることを特徴とする請求項１に記載のハンド装置。 The first finger portion includes an inner surface that is the palm surface side of the hand base, an outer surface opposite to the inner surface, and both the inner surface and both side surfaces with respect to the outer surface as work surfaces. The hand device according to claim 1.

前記第１指部の先端部が、前記ハンド基部の前記掌面側へ屈曲していることを特徴とする請求項１または２に記載のハンド装置。 The hand device according to claim 1, wherein a distal end portion of the first finger portion is bent toward the palm surface of the hand base portion.

前記第１指部駆動手段は、第１指部駆動源と、この第１指部駆動源の動力を第１指部に伝達する第１指部駆動伝達手段とを備え、この第１指部駆動伝達手段は、第１指部から第１指部駆動源への逆入力は遮断することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハンド装置。 The first finger part drive means includes a first finger part drive source and first finger part drive transmission means for transmitting the power of the first finger part drive source to the first finger part. The hand transmission device according to any one of claims 1 to 3, wherein the drive transmission means blocks reverse input from the first finger portion to the first finger portion drive source.

前記第２指部は、前記ハンド基部の前記掌面側である内面と、前記第１指部側および第１指部側とは反対側の両側の側面とを、それぞれ作業面として備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハンド装置。 The second finger portion includes an inner surface which is the palm surface side of the hand base portion, and side surfaces on both sides opposite to the first finger portion side and the first finger portion side as work surfaces. The hand apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the hand apparatus is characterized in that:

前記第２指部駆動手段は、第２指部駆動源と、この第２指部駆動源の動力を第２指部に伝達する第２指部駆動伝達手段とを備え、この第２指部駆動伝達手段は、第２指部から第２指部駆動源への逆入力は遮断することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハンド装置。 The second finger part drive means includes a second finger part drive source and second finger part drive transmission means for transmitting the power of the second finger part drive source to the second finger part. The hand device according to claim 1, wherein the drive transmission means blocks reverse input from the second finger portion to the second finger portion drive source.

前記第２指部駆動伝達手段は、前記第２指部が前記ハンド基部から離間する位置にあるほど、第２指部の揺動速度を速める第２指部リンク機構を備えていることを特徴とする請求項６に記載のハンド装置。 The second finger portion drive transmission means includes a second finger link mechanism that increases the swing speed of the second finger portion as the second finger portion is located farther from the hand base. The hand device according to claim 6.

前記第２指部リンク機構により、前記第２指部が前記ハンド基部に近接する位置にあるほど、第２指部の揺動トルクが大きくなることを特徴とする請求項７に記載のハンド装置。 The hand device according to claim 7, wherein the second finger portion has a swinging torque of the second finger portion that is increased as the second finger portion is positioned closer to the hand base portion by the second finger portion link mechanism. .

前記第２指部リンク機構は、前記第２指部にかかる衝撃、振動等の外力を緩和する緩衝手段を備えていることを特徴とする請求項７または８に記載のハンド装置。 9. The hand device according to claim 7, wherein the second finger link mechanism includes a buffer unit that reduces external forces such as impact and vibration applied to the second finger.

前記第３指部の先端部が、前記ハンド基部の前記掌面側へ屈曲していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のハンド装置。 The hand device according to any one of claims 1 to 9, wherein a distal end portion of the third finger portion is bent toward the palm surface of the hand base portion.

前記第３指部は、前記ハンド基部の前記掌面側である内面と、この内面とは反対側の外面と、これら内面および外面に対する両側の側面とを、それぞれ作業面として備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のハンド装置。 The third finger portion includes an inner surface which is the palm surface side of the hand base portion, an outer surface opposite to the inner surface, and both the inner surface and both side surfaces with respect to the outer surface as work surfaces. The hand device according to any one of claims 1 to 10.

前記第３指部駆動手段は、第３指部駆動源と、この第３指部駆動源の動力を第３指部に伝達する第３指部駆動伝達手段とを備え、この第３指部駆動伝達手段は、第３指部から第３指部駆動源への逆入力は遮断することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のハンド装置。 The third finger part drive means includes a third finger part drive source and third finger part drive transmission means for transmitting the power of the third finger part drive source to the third finger part. The hand device according to claim 1, wherein the drive transmission means blocks reverse input from the third finger portion to the third finger portion drive source.

前記第３指部駆動伝達手段は、前記第３指部が、その揺動範囲の略中間部から前記第２指部に対して離間する位置にあるほど、第３指部の揺動速度を速める第３指部リンク機構を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のハンド装置。 The third finger portion drive transmission means increases the swing speed of the third finger portion as the third finger portion is located away from the second finger portion from a substantially middle portion of the swing range. The hand device according to claim 12, further comprising a third finger link mechanism that accelerates.

前記第３指部リンク機構により、前記第３指部が、その揺動範囲の略中間部から前記第２指部に対して近接する位置にあるほど、第３指部の揺動トルクが小さくなることを特徴とする請求項１３に記載のハンド装置。 With the third finger part link mechanism, the swinging torque of the third finger part becomes smaller as the third finger part is located closer to the second finger part from a substantially middle part of the swinging range thereof. The hand device according to claim 13, wherein

前記第３指部リンク機構は、前記第３指部にかかる衝撃、振動等の外力を緩和する緩衝手段を備えていることを特徴とする請求項１３または１４に記載のハンド装置。 15. The hand device according to claim 13, wherein the third finger link mechanism includes a buffer unit that reduces external forces such as impact and vibration applied to the third finger.

前記第３指部駆動伝達手段は、直進運動によって前記第３指部リンク機構を作動させる作動子と、この作動子の先端部と第３指部リンク機構とを連結する連結部と、前記第３指部から第３指部リンク機構を経て連結部に伝わるモーメントを、連結部から受け、かつ作動子への伝達を遮断するモーメント受け面とを備えることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載のハンド装置。
The third finger portion drive transmission means includes an actuator that operates the third finger portion link mechanism by a rectilinear movement, a connecting portion that connects a tip portion of the operator and the third finger link mechanism, 16. A moment receiving surface that receives a moment transmitted from the three fingers through the third finger link mechanism to the connecting portion and that interrupts transmission to the actuator from the connecting portion. The hand device according to any one of the above.