JPS63144985A

JPS63144985A - 把持機構

Info

Publication number: JPS63144985A
Application number: JP29152686A
Authority: JP
Inventors: 康生大築; 勝己中嶋
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-06-17
Also published as: JPH0474152B2

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】装）旙され、対象物を把持する把持機構に関す条も八１一°７のである。

〔従来の技術〕従来より、多関節の指を２本以上有し、多様な形状およ
び大きさの対象物を把持し得る把持機構がある。この把
持機構としては、関節各にアクチュエータを持つものや
、チェーンおよび歯車を用いて関節を動かすもの（たと
えば、「関節形マニピュレータ駆動のための差動歯車機
構の応用」精密機械第４７巻第１１号１３７８〜１３８
８ページ参照）や、あるいは、ロープおよびプーリを用
いて関節を動かすものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの従来技術では、かなり複雑な―きが可能である
ため、かなり広範な対象物を岬持し得る反面、機構自体
も複雑である。したがって、把持装置の小型軽量化が困
雅であり、あるいは、その制御装置が複雑になるという
問題がある。

この発明は上記従来の問題に鑑みてなされたもので、簡
易な機構で２関節による把持をなし擾る把持機構を提供
することを目的としている。

第１図に詔いて、把持機構は、指装置１と対向部２とが
基盤８に固定されている。上記指装置１は第１ないし第
４のリンク１１・・・１４と、第３のリンク１３から４
節リンク機構の外方へ突出する指部１５とを備えてなる
。そして、第１のリンク１１に把持力が入力されて、第
１のリンク１１が把持方向ムへ回転したとき、指部１５
は対向部２側へ回転して、対象物Ｂに当接し、対象物Ｂ
を対向部２と基盤８とに押し付ける。

また、この出噸の第２の発明の構成を、第２の実施例を
示す第４図を用いて説明する。　・第４図において、把
持機構は、２つの指装置ｌと、入力装置４とからなる。

上記入力装置４は、支持部４０に回転自在に支持された
第６のリンク４６を、アクチュエータ４１により移動さ
せて、一対の第５のリンク４５を介して、一対の第１の
リンク１１を把持方向Ａへ回転させる。

〔作用〕

この出願の第１または第２の発明によれば、第一一−２
−市よび第８のリンク１２．１８が、第４のリン９−１
”４＋ｆＦＬ’Ｔ：、ＩＥＩ（７）！Ｊ：、１１１１１
１Ｍｇｈｒ′　い鴫から、つまり４節リンク機構である
から、第二、１−１７）！Ｊ：／り１１が把持方向Ａｚ
回転する。と、、より、第２および第８のリンク１２．
１８が回転して、指部１５が対象物Ｂ（第１図）を押圧
する。

したがって、簡易な機構により、２関節による把持をな
し得る。

また、この出願の第２の発明によれば、移動する第６の
リンク４６が支持部４０に回転自在に支持されているの
で、一方の指部１５に対象物が当接した場合には、その
反力で、上記一方の指部）１５に連結された第１のリン
ク１１が停止し、第６のリンク４６が回転して他方の第
１のリンク１１のみを回転させる。したが、って、１つ
の入力により２つの指装置１を対象物に作用させ得るの
で、簡易な機構により、２関節の把持をなし得る。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明す条。

第１図はロボットのハンドを示し、その基盤８には、指
装置１と、この指装置１に対向する対向部２とが固定さ
れている。

”−７・、上記指装置１は、４節リンク機構を構成する
第・′　　　１１ないし第４のリンク１１・・・１４と、指部１５とか
：らなり、ブラケット５に軸支された軸ｌＯを介１記第
１のリンク１１はＶ字型で、軸１６を介し１で、アクチ
ュエータ（たとえばエアシリンダ）４１に連結されて、
把持力が入力される。

上記第２のリンク１２は、その一端が軸１０に回転自在
に取り付けられ、その他端に軸１７を介して、第８のリ
ンク１３の一端が回転自在に取り付けられている。第３
のリンク１８には、軸１７の近傍から４節リンクの外方
へ突出する指部１５が一体形成されている。この指部１
５は、第１のリンク１１を把持方向人へ回転させたとき
、対向部２側（矢印Ｃ方向）へ回転して、指装置１と対
向部２との間にある対象物Ｂに当接し、対象物Ｂ（てを対向部２と基盤３と押し付けるものである。

上記第１および第３のリンク１ｉ、ｉａにそれぞれ軸支
された軸１８諺よび１９には、第４のリンク１４が回転
自在に支持されている。上記軸１７．１９間の距離は、
軸１０．１８間の距離よりも短い。つまり、第３のリン
ク１３は第１のリンク１１よりも短い。なお、４節リン
ク機構の各１１１１０．１７・・・１９のまわりの摩擦
力はほぼ均一に設定されている。

、突１つぎに、上記構成の動作を説明する。

４１のロッド４７を突出させて、第１のリンク１１を把
持方向Ａに回転させると、上記摩擦力がほぼ同一である
ことから、４節リンク１１・・・１４がその形状を保っ
たまま軸１０を中心に把持方向Ａに回転し、やがて、図
に示すように、第２のリンク１２が対象物Ｂに接触する
。ついで、さらにトルクを増加させると、第２のリンク
１２が静止した状態で、第８のリンク１８が第４のリン
ク１４を介して第１のリンク１１に押されて、軸１７を
中心に矢印Ｃ方向へ回転し、やがて、第２図に示すよう
に、指部１５は対象物Ｂに接触し、対象物Ｂを押圧する
。

ここで、第２のリンク１２と第４のリンク１４とがなす
角度をθ、第２のリンク１２と指部１５とがなす角度を
ψとし、１ｍ１７から第４のリンク１４までの距離をａ
１軸１７から指部１５における対象物Ｂとの接触位置ま
での距離をｂとし、第２のリンク１２の延長方向をｙ座
標とするｘｙ座標系を設定し、各部に加わるカのベクト
ルを考える。

“１ト、第４のリンク１４の延長方向に働くカの大Ｆ１
＝（ｆｓｉｎθ、ｆｃｏｓθ）ト表ワサレル。一方、ｍ
１１５が対象物Ｂから受ける力ｆ２は、Ｍ１７のまわり
の力のつり合いから、ルＦ２は、て、軸１７に働く力ベクトルＦ８は、Ｆ８＝’Ｆ１＋Ｆ２る。

上記力ベクトルＦ３のＸ成分子ａｘは、リンク１１が第
８のリンク１３よりも長いので、常に角度θ、つまり蜘
θは正である。したがって、距１ａｌ　　ｂおよび角度
ψを適宜設定することにより、つまり対象物Ｂの形状に
よって、力ベクトルＦ８のＸ成分子ａｘ　　が正になる
条件が存在する。

このＸ成分Ｌｌｘ　が正のとき、第２のリンク１２を把
持方向りに回転させようとするトルクが働くので、第２
のリンク１２も対象物Ｂを押圧し、そｒ′の・神果、第
２のリンク１２および指部１５により、ｔ−ｔ’る。

一方、対象物Ｂの形状によって、力ベクトルＦ８のＸ成
分Ｌ（ｘ　　が負になる条件がある。このＸ成分子ａｘ
　　が負のとき、第２のリンク１２を把持方向りとは反
対方向Ｄ１に回転させようとするトルクが働くので、第
２のリンク１２が矢印ＤＩ方向に回転し、第３図に示す
ような状態になる。

そして、角度ψおよび距Ｈｂの値が大きくなり、Ｘ成分
子３ｘ　　がＯとなる位置まで回転を続け、指部１５に
より、対象物Ｂを対向部２と基盤３とに押し付ける。つ
まり、対象物Ｂは把持される。

上記のように対象物Ｂは、その形状又は大きさによって
、第２図又は第８図のように把持される。

したがって、この把持機構は多様な形状、大きさの対象
物Ｂを把持し得る。また、その把持機構は、４節リンク
機構に指部１５を設けただけの簡易な機構である。した
がって、把持装置が小型軽量になり、また、その制御装
置が簡単になる。

ところで、第３のリンク１３の長さが第１のリンク１１
の長さ以上で弗る場合、つまり、角度θ−不房に大きい
範囲では、対象物Ｂに対する把持機構が大型化する。し
たがって、この場合はこの発明に含まれない。

ところで、対向部２は、上記第１の実施例の場合、単な
る固定物であったが、第４図の第２の実施例に示すよう
に、左側の指装置１に対称的に配設された他の指装置１
であっても良い。

第４図において、左右の指装置１の第１のリンクド１に
は、軸１６を介して、第１のリンク１１に把持力を与え
る入力装置４が連結されている。

この入力装置４は、一対の第５のリンク４５と、第６の
リンク４６と、支持部４０と、アクチュエータ４１とか
ら主に構成されている。上記第５のリンク４５は、その
一端が軸１６に回転自在に取り付けられ、その他端間が
第６のリンク４６によって、回顧自在に連結されている
。上記第６のリンク４６は、その両端の間において、支
持部４０に回転自在に支持されている。上記アクチュエ
ータ４１は、伸縮することにより、第、６のリンク４６
、を移動させ、第５のリンク４５を介して、第い説明を
省略する。

つぎに上記構成の動作を説明する。

まず、アクチュエータ４１のロッド４７が突出し、これ
にともなって、第５および第６のリンク４５．４６が上
昇し、一対の第１のリンク１１、第２のリンク１２およ
び指部１５が、それぞれ、矢印Ａ、　　ＤおよびＣ方向
に回転するっここで、対象物（図示せず）に対する２つ
の指装置１の位置および状態は、一般に、同一でないか
ら、一方の指装置１の第２のリンク１２および指部１５
のみが対象物に接触するっ今、左側の指装置１のみが対象物に接触したとする。こ
の状態から、さらにロッド４７が突出すると、左側の軸
１６が静止し、軸４８を支点、支持ｉ４０を作用点とし
て、第６のリンク４６が矢印Ｅ方向に回転する。この回
転で、右側の第１のリンクｌｌ、第２のリンク１．２お
よび指部１５は回転し、やがて、対象物に接触する。こ
れによ５す、左右の指装置ｌが対象物に接触するっさら
にトノ〒１嘲イで；、簡易な機構により、２関節による把持をなし瘤る
。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　′第
５図はこの発明の第３の実施例を示す斜視図である。

この図において、基盤３には、把持方向Ａが同一である
２つの指装置ＩＡ、ＩＢが左側に、これと把持方向人が
反対である１つの指装置ＩＣが右側に、それぞれ取り付
けられている。４０は第１の支持部（支持部）で、第７
のリンク５７の一端に支持され、第６のリンク４６を回
転自在に支持している。上記第７のリンク５７は第６の
リンク４６に対して、平面方向から見て直交するように
配設され、第２の支持部５０を介して、アクチュエータ
４１に回転自在に支持されている。５８は第８のリンク
で、指装置ＩＣの第１のりンク１１と第７のリンク５７
とに回転自在に取り付けられている。その他の構成は、
第２の実施例と同様であり、同一部分もしくは相半部分
に同一符号を附して、その詳しい説明を省略する。

つぎに、上記構成の力作を説明する。

まず、ロッド４７の突出により、リンク４５゜４６，５
７．５８が上昇し、各指装置ＩＡ、ＩＢ。

’　１　ｉｃは把持方向Ａに回転する。ついで、指装置
１ｊＡのみが対象物に接触したとする。この状態か−ら
５、ロッド４７をさらに突出させると、第７のリンク５
７が上昇し、指装置ＩＣがざらに把持方向人に回転し、
一方、指装置１人の軸１６が静止しているから、第６の
リンク４６が軸４８を中心に回転する。この回転により
、指装置ＩＢの第５のリンク４５が大きく上昇し、指装
置ＩＢが矢印Ｃ方向に回転する。その後、たとえば指装
置ＩＢが対象物に接触すると、第１の支持Ｎ４０が静止
し、第７のリンク５７が第１の支持部４０を中心に矢印
Ｆ方向に回転し、やがて、指装置ＩＣも対象物に接触す
る。さらにトルクを加えることによって、対象物が８つ
の指装置１４．ＩＢ、１０により、均等に把持される。

１ご発明の効果〕以上説明したように、この出願の第１または第２の発明
によれば、多様な形状、大きさの対象物を簡易な機構に
より把持し得るので、把持装置が小型軽量になり、また
その制御装置も簡単になる。

また、第２の発明によれば、１つの入力により、２つの
指装置を対象物に作用させ得るので、簡易な機構により
、多様な形状、大きさの対象物を把他の把持状態を示す
正面図、第４図は第２の実施例を示す概略構成図％第５
図は第３の実施例を示す概略構成図である。

１、ＩＡ、ＩＢ、１０・・・指装置、２・・・対向部、
３・：・基盤、４・・・入力装置、１０・・・軸、１１
・・・第１のリンク、１２・・・第２のリンク、１３・
・・第３のリンク、１４・・・第４のリンク、１５・・
・指部、４０・・・支持部、４１・・・アクチュエータ
、４５・・・第５のリンク、４６・・・第６のリンク、
Ａ・・・把持方向、Ｂ・・・対象物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）指装置（１）と、この指装置（１）に対向する対
向部（２）とが基盤（３）に固定されてなり、指装置（
１）は、基盤（３）に軸（１０）を介してその一端が回
転自在に取り付けられ、回転方向の把持力が入力される
第１のリンク（１１）と、上記軸（１０）にその一端が
回転自在に取り付けられた第２のリンク（１２）と、第
１のリンク（１１）よりも短く、第２のリンク（１２）
の他端にその一端が回転自在に取り付けられた第３のリ
ンク（１３）と、この第３のリンクの他端と第１のリン
クの他端とに回転自在に取り付けられた第４のリンク（
１４）とから４節リンク機構を構成し、第３のリンク（
１３）に固定され、第３のリンク（１３）から４節リン
クの外方へ突出し、第１のリンク（１１）を把持方向（
Ａ）へ回転させたとき、対向部（２）側へ回転して、対
象物（Ｂ）に当接し、対象物（Ｂ）を対向部（２）と基
盤（３）とに押し付ける指部（１５）を備えてなる把持
機構。
（２）上記対向部（２）は、上記指装置（１）に対称的
に配設された他の指装置（１）である特許請求の範囲第
１項記載の把持機構。
（３）基盤（３）に固定された２つの指装置（１）と、
この指装置（１）に把持力を与える入力装置（４）とか
らなり、指装置（１）は、基盤（３）に軸（１０）を介
してその一端が回転自在に取り付けられ、回転方向の把
持力が入力される第１のリンク（１１）と、上記軸（１
０）にその一端が回転自在に取り付けられた第２のリン
ク（１２）と、第１のリンク（１１）よりも短く、第２
のリンク（１２）の他端にその一端が回転自在に取り付
けられた第３のリンク（１３）と、この第８のリンクの
他端と第１のリンクの他端とに回転自在に取り付けられ
た第４のリンク（１４）とから４節リンク機構を構成し
、第３のリンク（１３）に固定され、第３のリンク（１
３）から４節リンクの外方へ突出し、第１のリンク（１
１）を把持方向（Ａ）へ回転させたとき、所定の回転方
向へ回転して対象物を押圧する指部（１５）とを備え、
上記入力装置（４）は、２つの第１のリンク（１１）に
上記把持力を与え、第１のリンク（１１）にその一端が
取り付けられた一対の第５のリンク（４５）と、この一
対の第５のリンク（４５）の他端間を連結する第６のリ
ンク（４６）と、この第６のリンク（４６）の両端の間
に取り付けられ、第６のリンク（４６）を回転自在に支
持する支持部（４０）と、第６のリンク（４６）を移動
させることにより第５のリンク（４５）を介して第１の
リンク（１１）を上記把持方向（Ａ）へ回転させるアク
チュエータ（４１）とを備えてなる把持機構。