JPH01274987A - グリッパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、グリッパ装置に係り、特に、例えば遠隔操作
で作業を行うマニピュレータ用のグリッパなど、器用さ
を必要とするものに好適なグリッパ装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

神経中枢からの刺激を受けて働く末梢組織ともいうべき
末端効果器、例えば遠隔操作用マニピュレータのエンド
エフェクタは、その最も一般的なものは、マニピュレー
タタイプブック（Ｍａｎｉｐｕ−１ａｔｏｒ　Ｔｙｐｅ
　Ｂｏｏｋ　；　Ｖｅｒｌａｇ　Ｋａｒｌ　Ｔｈｊ、ｅ
ｍｉｇ）に多くの例が示されているように、２指トング
形グリツパである。

特殊な作業に対しては専用ツールをマニピュレータの手
先に装着する場合もあるが、これらは単一の作業にしか
使えず、一般作業用としては２指トング形が最も良く使
われている。

これに対し、人間の指のように指に関節を持ち。

指の動作を模擬できる多自由度ハンドが研究されている
が、これらは指の駆動機構が複雑で大掛かりなものにな
るため実用上問題があり、研究目的以外にほとんど使わ
れていない。

〔発明が解決しようとする１１１ＩＭ〕従来の技術を第
３図ないし第５図を参照して説明する。

第３図は、従来の２指グリツパの断面図、第４図は、従
来のグリッパの動作上の問題点を示す正面図、第５図は
、第４図の側面図である。

第３図に示す２指グリツパは、平行リンク１゜２．１’
　、２’　、およびねじ式駆動機構３を用いて、対をな
す２本の指４，４′を一つのモータ５で駆動して開閉さ
せるものであり、動作は指の開閉の１動作のみである。

このような２指グリツパを用いて、第４図および第５図
に示すように突起９のある棒６を、切欠き１０のある穴
７に挿入する場合を考えると、把持された捧６はグリッ
パ８に対して固定されるので、突起９を切欠き】０に合
わせるためには、グリッパ８全体を回転させなければな
らない８マニピユレータの手首関節１１と指４とは離れ
ているため、捧６を中心にグリッパ８を回転させようと
すると、マニピュレータの手首関節１１は回転と同時に
位置を移動（矢印）しなければならない。

そのためにはマニピュレータ全体（図示せず）を動かす
必要がある。

また、第５図に示すように、捧６が嵌め込むべき穴７に
対して傾いている場合にも、手首関節１２は回転と移動
（矢印）の複合動作をしなければならず、マニピュレー
タ全体を動さなければならない。このため１作業能率が
低下するという問題があった。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、２本の指の把持部を可動にして把持物
体に２自由度の動きを与え、マ二°ピュレータアームの
動作を少なくして、把持物体の姿勢を変えることを可能
にしたグリッパ装置を提供することを、その目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために１本発明に係るグリッパ装置
の構成は、対をなす２本の指と、この指の開閉手段とを
備えて物体を把持するグリッパ装置において、その把持
物体に接する指の部分を、上記、２本の指の本体部に対
して直線運動または回転運動をなしうる把持部材をもっ
て構成し、その把持部材を上記指の開閉とは独立に作動
せしめうる駆動手段を設けたものである。

なお１本発明を開発した考え方と発明の原理について第
６図ないし第９図を参照して説明する。

第６図および第７図は１人間の指の機能説明図、第８図
は１本発明のグリッパの作動原理を説明する正面図、第
９図は、第８図の側面図である。第８図、第９図中、先
の第９図、第５図と同一符号のものは従来技術と同等部
分であるから、その説明を省略する。

人間の手１３は、例えば筆１４を持つときには。

第６図および第７図に矢印で示すように指の動きを利用
して筆１４の方向を正したり傾きを調整したりする。こ
のため手首を大きく動かす必要はない。この指の働きは
手の器用さに大変大きく寄与している。そこで、この指
の働きをグリッパに持たせることにより、グリッパが物
体を把持したまま、その物体を動かせるようにして手首
の運動を少くする。

このためには、第８図および第９図に示すように、グリ
ッパ８に対をなす２本の指４，４′の内側、すなわち物
体に接触する面を有する把持部材１５を指４，４′本体
から分離して構成し、この把持部材１５を作動させるよ
うにすればよい。

物体の傾きを調整するには、一般に３自由度必要である
が、マニピュレータはほとんどの場合エンドエフェクタ
の中心軸まわりの回転運動が可能であり、この回転運動
の中心線は物体を通るので。

物体にこの回転運動を与えるためにマニピュレータ全体
を大きく動かす必要はない、したがって、指は２自由度
の動きができればよい。

〔作用〕

上記の技術的手段による働きは、第８図、第９図に示す
作動原理図のとおりである。

第８図に示すように、指４，４′の内側の把持部材１５
を矢印の方向に直線運動（スライド）させれば、捧６に
は矢印の方向に回転運動が与えられ、捧６の突起９を穴
７の切欠き１０に合致させることができる。

また、第９図に示すように、把持部材１５を回動させて
＃６を矢印方向に動かせば、棒６の傾きが調整され穴７
に正しく挿入することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図、第２図および第１０
図、第１１図を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るグリッパ装置の縦断
面図、第２図は、その指部の平面図である０図中、第３
図と同一符号のものは従来技術と同等機能部であるから
、その説明を省略する。

すなわち、対をなす２本の指４Ａ、４Ａ’の開閉機構は
第３図に示したものと同じである。

指４Ａの把持部は、指４Ａの本体から独立した把持部材
１６となっている。この把持部材１６のキャリッジ１６
ｃは、ねじ棒１７に螺合してねじ棒の回転により把持部
材１６がグリッパ装置の軸方向（第１図の上下方向）に
スライド（直線運動）するようになっている、ガイドピ
ン１８はキャリッジ１６ｃを貫通し指４Ａの本体に固定
され１把持部材１６の回転を防ぐようになっている。ね
じ棒１７は、可撓性回転シャフト１９を介して、グリッ
パケース８Ａ内のモータ２０により駆動される。

指４Ａ’側には、２つの把持部材１６Ａ、１６Ｂが設け
られており、それぞれねじ棒１７Ａ、１７Ｂによりスラ
イドする。ねじ捧１７Ａ、１７Ｂは、歯車２１Ａ、２１
Ｂにより連動しており、互いに逆方向に回転する。した
がって、把持部材１６Ａ。

１６Ｂは逆方向にスライドする。ねじ棒１７Ａ。

１７Ｂのいずれかは可撓性回転シャフト１９′を介して
、グリッパケース８Ａ内のモータ２ｏにより駆動される
。

物体を把持する把持部材１６，１６Ａ、１６Ｂの接触面
では回転すべりが発生するので、摩擦力を少なくし動き
やすくするため把持面は山形に形成するのが望ましい。

このようなグリッパ装置によって、指４Ａ。

４Ａ’の開閉手段によって把持部材１６，１６Ａ。

１６Ｂ間に物体を把持し把持部材１６をスライドさせる
と、第８図に原理を示したように物体に■転運動を与え
ることができる。

また、把持部材１６Ａ、１６Ｂを作動させると互いに逆
方向に直線運動し、第９図に原理を示したように把持部
材を回動させることになり、物体の傾きを；１１！！す
ることができる。

本実施例によれば、グリッパを動かさずに把持物体の姿
勢を変えることができるので、マニピュレータアームの
動作を少なくでき、作業能率が向上する。

次に、第１０図は１本発明の他の実施例に係るグリッパ
装置の縦断面図、第１１図は、その指部の平面図である
１図中、第１図と同一符号の部分は先の実施例と同等部
分であるから、その説明を省略する。

対をなす２本の指４Ｂ、４Ｂ’の開閉機構は第３図に示
したものと同じである。

指４Ｂの把持部には、枠部材２２に回転可能に取付けら
れた２本のローラ２３が把持部材を構成している。枠部
材２２はシャフト２４により指４Ｂの本体に回転可能に
支持されている。このシャフト２４にはプーリ２５が嵌
着されており、−方、グリッパケース８Ｂ内のモータ２
７にはモータプーリ２７ａが設けられている。プーリ２
５゜モータプーリ２７ａにはワイヤ２８が巻架され、可
撓性のワイヤガイド２６によって案内されている。これ
により、２本のローラ２３を取付けた枠部材２２はモー
タ２７によって回転駆動される。

もう−本の指４Ｂ’にも、同様にシャフト２４′により
回転可能に支持された枠部材２２′には２本のローラ２
３′が回転可能に支持されている。

２本のローラ２３′のいずれが一方のローラの上端部に
プーリ２９が取付けられており、一方、グリッパケース
８Ｂ内のモータ３１にはモータプーリ３１ａが設けられ
ている。プーリ２９．モータブーリ３１ａにはワイヤ３
２が巻架され、可撓性のワイヤガイド３０によって案内
されている。

これによりローラ２３′はモータ３１によって回転駆動
される。

第１０図のグリッパ装置では、枠部材２２′はワイヤガ
イド３０の弾力により通常はほぼ第１０図に示す状態に
なっており、ローラ２３，２３’によって物体を把持し
枠部材２２を動かすと、物体とともに枠部材２２′も回
転する。そして、ローラ２３′を駆動すると物体に回転
運動を与えることができる。

第１０図の実施例〈よれば、グリッパを動かさずに把持
物体の姿勢を変えることができるので、マニピュレータ
アームの動作を少なくでき、作業能率が向上する。

なお、対をなす２本の指の本体部に対して直線運動また
は回転運動をなしうる把持部材を、指の開閉とは独立に
作動せしめうる駆動手段は、第１図、第１０図の機構に
限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、２本の指の把持部
を可動にして把持物体に２自由度の動きを与え、マニピ
ュレータアームの動作を少なくして１把持物体の姿勢を
変えることを可能にしたグリッパ装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係るグリッパ装置の縦断
面図、第２図は、その指部の平面図、第３図は、従来の
２指グリツパの断面図、第４図は、従来のグリッパの動
作上の問題点を示す正面図、第５図は、第４図の側面図
、第６図および第７図は１人間の指の機能図、第８図は
、本発明のグリッパの作動原理を説明する正面図、第９
図は、第８図の側面図、第１０図は、本発明の他の実施
例に係るグリッパ装置の縦断面図、第１１図は、その指
部の平面図である。 １．１’　、２．２’・・・平行リンク、３・・・ねじ
式駆動機構、４．４’　、４Ａ、４Ａ’　、４Ｂ、４Ｂ
’・・・指、８Ａ、８Ｂ・・・グリッパケース、１６．
１６Ａ。 １６Ｂ・・・把持部材、１７．１７Ａ、１７Ｂ・・・ね
じ棒、１９，１９’・・・可撓性回転シャフト、２０゜
２０′・・・モータ、２１Ａ、２１Ｂ・・・歯車、２２
゜２２′・・・枠部材、２３，２３’・・・ローラ、２
７゜３１・・・モータ、２５．２９・・・ブーＩＪ、２
６，３０・・・ワイヤガイド、２８．３２・・・ワイヤ
。 代理人　弁理士　小川勝男４１゛ ゛（、−“ 第　　／Ｉ！１ ４Ａ、４Ｂ・・・指 ２／Ａ、２１１５・−歯車 第　２　口 Ｚ／Ａ　、２１Ｂ−・・＃Ｊ車 第　３　口 第　５　口 第　６　口 第　７　日 弗　８　口 第　９　圀 第　７０　　口 ２δ、３？・・・ワイヤ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対をなす２本の指と、この指の開閉手段とを備えて
   物体を把持するグリツパ装置において、その把持物体に
   接する指の部分を、上記２本の指の本体部に対して直線
   運動または回転運動をなしうる把持部材をもつて構成し
   、その把持部材を上記指の開閉とは独立に作動せしめう
   る駆動手段を設けたことを特徴とするグリツパ装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、２本の
   指の一方の指の把持部材を直線運動可能とし、他方の指
   の把持部材を、互いに逆方向に直線運動可能の２つの把
   持部材とし、これら各把持部材をそれぞれ駆動手段に結
   合したことを特徴とするグリツパ装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、２本の
   指の把持部材を、それぞれ枠部材に取付けた２本の回転
   ローラとし、これら枠部材および回転ローラを回転せし
   める回転駆動手段を設けたことを特徴とするグリツパ装
   置。