JPH078477B2 - ロボットの把持外被 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、マニプレータ等のロボットの把持部のうち、
把持外被に関する。

〈従来の技術〉 マニプレータ等の把持部には、最近では、ハンドや指の
本体上に外被が備えられており、この外被によって高精
度な圧力検出が行なわれ、用途によっては耐放射線性や
耐熱性が要求される外、人間の感覚に近い力分布を得た
り接触覚を得るという高度機能も要請される。

このために、マニプレータの把持部は外被と共に触覚セ
ンサが備えられることになる。

第４図は、従来の触覚センサを含む外被を示すもので、
ベース１上に触覚センサ２が固定され、この触覚センサ
２上の対象物５とのなじみを良くするため軟らかくて高
摩擦係数を持つ材質の皮膚３を被着している。

ところが、かかる第４図に示す構造では、力が軟らかな
皮膚３で分散されて感度が低下するという点、同じ力で
あっても触覚センサ２の検出範囲中央に加わる場合とこ
の中央から外れた点に加わる場合とでは触覚センサ２に
伝わる力が大きく変化するという点、更には、触覚セン
サ２の検出範囲外に加わる力に対しては、触覚センサ２
への力が伝わりにくく不感帯が生ずるという点で不具合
がある。

このため、第５図に示すように触覚センサ２と皮膚３と
の接触部分に例えば金属板からなる硬い小板４を貼り付
け、なるべく広い面積に加わる力を触覚センサ２に集中
して感度を高め、検出範囲を小板４の面積まで広げて力
の加わる点がこの範囲内であれば触覚センサ２の中心に
同じ力が加わった状態と同程度に力が伝わるようにし、
更に小板４の面積増加分だけ不感帯も狭くなるように工
夫している。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、第４図や第５図に示す把持外被にあって
は、更に次のような問題が生じている。

すなわち、皮膚３は曲面を構成している場合が多く、こ
の曲面にすきまなく小板４を貼り付けられない領域に加
わる力は検知できず不感帯が残ってしまうこと。

皮膚３の材質によっては小板４を貼り付けること自体困
難なことがあり、また仮に貼り付けたとしてもその接着
の耐久性に問題を残すこと。

一定の触覚センサ感度分布を得るため小板４を触覚セン
サ２の中心に正確に位置決めする必要があるが、これは
実際非常に困難な作業であり、特にマニプレータの触覚
能力を向上するため触覚センサ２の実装密度を上げる時
には不可能であること。

小板４の正確な位置決めは皮膚３の取り代えに当っても
要求されるが、この取り代えには必ず誤差が生じ、この
ため触覚センサ出力の再現性は期待できないこと。

本発明は、上述の問題点に鑑み、小板の配置に基づく不
感帯の発生、耐久性の問題、あるいは位置決め精度の困
難性を軽減又は排除したロボットの把持外被の提供を目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成する本発明は、ベース上に配置された
触覚センサを覆うようにこの触覚センサ上に把持部分全
面にわたり密着された硬い内部皮膚と、この内部皮膚の
外側に把持部分全面にわたり直接密着され軟らかくて高
摩擦係数を持つ外部皮膚と、を有することを特徴とす
る。

〈作用〉 外部皮膚に加わった力は内部皮膚に接した触覚センサに
高効率で伝わることができて、触覚センサとしての性能
を維持できるのみならず、 硬い層である内部皮膚が任意に広くとれ軟らかな外部皮
膚だけの領域を極めて少なくできるので、不感帯を極め
て少なくでき、 硬い内部皮膚が密着されることになるので、耐久性、メ
インテナンス性、及び信頼性が向上すると同時に、荷重
が分散伝達されるため触覚センサの位置決め作業が不要
となり精度や誤差を問題視しなくて済む。

〈実施例〉 第１図ないし第３図、第６図は、把持外被の実施例で指
先に応用した例を示している。第１図において、ベース
１上には、複数個の触覚センサ２が配置されている。そ
して、この触覚センサ２を覆うように例えばシリコンな
どで形成された硬い材質からなる内部皮膚６が配置され
ている。更に、この内部皮膚６の外側には、軟らかくし
かも高摩擦係数を持つ高分子素材（例えばノーソレック
ス（商品名）など）が密着して配置されている。

このうち、外部皮膚３の材質は、対象物５に対するなじ
み性を保つため選定され、また、内部皮膚６の材質は外
部皮膚３に加わった力に比例する力が触覚センサ２に高
効率で伝わるような硬さを用いている。そして、これら
の外部及び内部の各皮膚の機能を充分発揮させるために
両者の合計厚を例えば１mm程度としている。

第２図はマニプレータの指先７に応用した例を示してい
る。第２図（ａ）（ｂ）に示すように指先７の形状に加
工されるベース１には、７個（第３図参照）の触覚セン
サ２が配置されている。

この触覚センサ２を覆うように硬い内部皮膚６が密着さ
れて取付けられ、更にこの内部皮膚６の外側に外部皮膚
３が直接密着して配置されている。

この場合、触覚センサ２と内部皮膚６の内側とがぴった
り接触するように内部皮膚６の内側とベース１のりんか
くとは相似形に加工されることになる。したがって、指
先の把持部分全面にわたって内部皮膚６が覆われ、その
外側に外部皮膚３が密着される。

なお、第３図はベース１を展開してベース１上での触覚
センサ２の配置状態を示したものである。

第６図は本発明の他の実施例で、硬い内部皮膚６は触覚
センサ２の接触感圧面積よりやや広い程度とし、内部皮
膚６と触覚センサ２との間に突起８を介在させて感圧域
を広げるようにしている。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、対象物へのなじみ
を有する外部皮膚と力が高効率で伝達される内部皮膚と
を施すため、不感帯の全くない又は少ししかないセンサ
機能を得ることができると共に従来の如き位置決め作業
もなく製作時の労力低減、高耐久性及び高信頼性を得る
ことができてメインテナンス費用が少なくできる。ま
た、実装密度を上げることも容易であり位置決めに注意
を払う必要もなくて、触覚能力を向上できる。更には、
形状決定後の調整が必要なくなり、外被交換も容易とな
る。こうして、高性能の把持外被の製作・維持が安価と
なり、ひいてはマニプレータ全体のコストダウンにつな
がる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例で、第１図は断
面構成図、第２図（ａ）は指先７の構成図、第２図
（ｂ）は第２図（ａ）の部分拡大図、第３図はベースの
展開図、第４図，第５図は二つの従来例の断面構成図、
第６図は本発明の他の実施例の断面構成図である。 図中、 １はベース、２は触覚センサ、３は外部皮膚、６は内部
皮膚である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 優 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 松田 宏一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 審査官 島田 信一 (56)参考文献 実開 昭60−48981（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−117092（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−129103（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベース上に配置された触覚センサを覆うよ
   うにこの触覚センサ上に把持部分全面にわたり密着され
   た硬い内部皮膚と、 この内部皮膚の外側に上記把持部分全面にわたり直接密
   着され軟らかくて高摩擦係数を持つ外部皮膚と、 を有するロボットの把持外被。