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CN105813811A - 机械手机构 - Google Patents

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CN105813811A
CN105813811A CN201480067435.6A CN201480067435A CN105813811A CN 105813811 A CN105813811 A CN 105813811A CN 201480067435 A CN201480067435 A CN 201480067435A CN 105813811 A CN105813811 A CN 105813811A
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joint
section
joint finger
connecting portion
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CN201480067435.6A
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永塚正树
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THK Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种机械手机构,该机械手机构具备:第一多关节手指及第二多关节手指;以及与该第一多关节手指及该第二多关节手指一起以该规定连接部为中心进行旋转的单关节手指,在该机构中执行第一模式和第二模式,在该第一模式中,当从驱动致动器赋予驱动力时,经由第一多关节手指及第二多关节手指与安装构件连接的连接部而使各手指整体向相同的方向旋转,在该第二模式中,在第一多关节手指所包含的第一规定手指部以及第二多关节手指所包含的第二规定手指部在第一模式中的旋转被阻止的情况下,该第一多关节手指所包含的该第一规定手指部以外的手指部相对于该第一规定手指部进行旋转,并且该第二多关节手指所包含的该第二规定手指部以外的手指部相对于该第二规定手指部进行旋转。由此,能够实现多种把持动作,并且还能够使结构简单化且实现适当的耐用性、维护性。

Description

机械手机构
技术领域
本发明涉及对把持对象物进行把持的机械手机构。
背景技术
以往,在机械手中采用接近于人类手指的结构,尝试了多种对象物的把持。例如,作为稳定地把持大物体至小物体的手结构,公开了专利文献1所示的结构。该手结构具备相当于多根手指的多根手指机构,该多根手指机构分别由包含末节指骨部以及与该末节指骨部邻接的中节指骨部在内的多个骨部构成。而且,使末节指骨部从末节指骨部相对于中节指骨部笔直延伸的状态起能够在规定的角度范围内向内侧方向和外侧方向这两个方向进行旋转,由此,实现接近于人类手指中的“捏取”动作的动作。
另外,专利文献2所示的另一手结构伴随着连杆机构而利用多个构件形成手指。而且,在该机械手机构中,当其手指的根部构件由于与对象物的接触而阻止了该手指的旋转时,通过其它构件相对于该根部构件进行旋转,使手指整体实现卷起该对象物的动作,从而进行对象物的把持。
此外,专利文献3中公开了如下的结构:基部由多个结构件构成,将所述多个结构件之间经由支承部以转动自如的方式连接,并利用磁铁进行吸附来固定,并且,弹性体对所述结构件之间向分离的方向施力。在该结构中,通过调整磁铁的吸附力与弹性体的作用力的关系,由此在机械手对把持对象物进行把持时被施加了外力之际,手指在手指的根部部分处从手的结构体分离。由此,能够避免手指、把持对象物由于被施加的外力而发生破损。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5122134号公报
专利文献2:日本特开2013-154409号公报
专利文献3:日本特开2008-155302号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在现有的机械手机构中,虽然能够对把持对象物进行多种把持动作,但该机械手机构的结构非常复杂,担心存在制造上的困难性、使用中的控制性的困难性。即,为了实现多种把持动作,需要搭载多个驱动致动器,并且使各驱动致动器适当地驱动来进行所希望的动作,并不能说具有实用性。另外,对在工厂等FA的领域中使用的机器人的机械手机构要求较高的耐用性、维护性等,但机械手机构的结构越复杂,则越难以满足这种要求。
同时,目前图像识别技术不断发展,想要利用其识别结果在FA的领域中使机器人进行多种对象物的把持动作这样的要求日益增加。以往,有时对特定的把持动作准备多个专门化的专用末端执行器,根据作业目的来进行选择。但是,这种方式的维护性、便利性并不好,对能够进行多种把持动作的机械手机构的期待仍进一步增加。
本发明是鉴于上述的问题点而完成的,其目的在于,提供一种实现多种把持动作、并且结构简单且还能够实现良好的耐用性、维护性的机械手机构。
用于解决技术问题的方案
在本发明中,为了解决上述技术问题,采用了具有两个多关节手指和一个单关节手指的机械手机构的结构。而且,在该机械手机构中,通过利用来自一个驱动致动器的驱动力而实现与把持动作相关的不同模式,从而实现多种把持动作的要求和简单结构的两者并存。
详细而言,本发明为一种机械手机构,其具备:安装构件;第一多关节手指及第二多关节手指,所述第一多关节手指及所述第二多关节手指是包含多个手指部的多关节手指,该多个手指部的手指部彼此经由连接部以能够相互旋转的方式连接,在所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的根部侧,该多个手指部中的一个手指部以旋转自如的方式安装在所述安装构件上;驱动部,其向所述第一多关节手指及所述第二多关节手指传递来自驱动致动器的驱动力;以及单关节手指,其与所述第一多关节手指及所述第二多关节手指连接,且以将规定连接部作为中心而能够旋转的方式与所述安装构件连接,并且所述单关节手指由一个手指部形成,所述单关节手指通过来自所述驱动致动器的驱动力,与该第一多关节手指及该第二多关节手指一起以该规定连接部为中心进行旋转。并且,所述机械手机构能够执行第一模式和第二模式,在所述第一模式中,当从所述驱动致动器经由所述驱动部而赋予驱动力时,经由所述第一多关节手指及所述第二多关节手指与所述安装构件连接的连接部而使各手指整体向相同的方向旋转,在所述第二模式中,在所述第一多关节手指所包含的第一规定手指部以及所述第二多关节手指所包含的第二规定手指部在所述第一模式中的旋转被阻止的情况下,该第一多关节手指所包含的该第一规定手指部以外的手指部相对于该第一规定手指部进行旋转,并且,该第二多关节手指所包含的该第二规定手指部以外的手指部相对于该第二规定手指部进行旋转。并且,在所述第一模式中,所述单关节手指向如下的方向进行旋转,该方向是与所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的旋转方向相反的方向,并且是使该第一多关节手指的前端部与该单关节手指的前端部之间的距离、以及该第二多关节手指的前端部与该单关节手指的前端部之间的距离均变窄的方向,在所述第二模式中,与所述第一规定手指部及所述第二规定手指部的旋转停止同时地,使所述单关节手指的以所述规定连接部为中心的旋转停止。
本发明所涉及的机械手机构具有第一多关节手指及第二多关节手指以及单关节手指,利用这些手指,至少进行第一模式和第二模式这两个模式的把持动作。通过经由驱动部对这三个手指传递来自驱动致动器的驱动力,来实现第一模式和第二模式这两个模式的把持动作,因此,具有非常简单的结构。在此,由多个手指部形成第一多关节手指及第二多关节手指是为了能够实现详细后述的第一以及第二模式中的把持动作,尤其是为了在第二模式中使其它的手指部相对于第一规定手指部及第二规定手指部进行旋转。另一方面,由一个手指部形成单关节手指部是为了使机械手机构的结构尽量简单化,进而为了容易实现第一模式中的把持对象物的把持动作。
在此,在上述第一模式中,第一多关节手指及第二多关节手指的手指整体以与安装构件连接的连接部为中心向相同的方向旋转,同样,单关节手指以与安装构件连接的规定连接部为中心向与该第一多关节手指及第二多关节手指的旋转方向相反的一侧的方向旋转。因此,在第一模式中,在第一多关节手指及第二多关节手指与单关节手指之间形成的空间变窄,由此,能够使把持对象物把持在第一多关节手指及第二多关节手指与单关节手指之间。尤其是通过缩短第一多关节手指的前端部与单关节手指的前端部之间的距离,以及缩短第二多关节手指的前端部与单关节手指的前端部之间的距离,能够利用这些前端部彼此来实现捏取把持对象物的所谓的捏取动作。该捏取动作在把持对象物较小的情况或较薄的情况下尤为有用。另外,在第一模式中,由于具有多个手指部的第一多关节手指和第二多关节手指的整体进行旋转,因此尤其容易确定两个多关节手指的前端部的位置。由于单关节手指仅具有一个手指部,因此同样容易确定该手指的前端部的位置,因此,在第一模式中,还能够利用第一多关节手指及第二多关节手指的两前端部、以及单关节手指的前端部,可靠且容易地把持较小或较薄的把持对象物。从这点也能够理解出本发明所涉及的机械手机构的实用性高。
而且接下来,上述第二模式是接着第一模式进行的把持动作的模式,在第一多关节手指的第一规定手指部和第二多关节手指的第二规定手指部在第一模式中的旋转被阻止的情况下,第一多关节手指所包含的第一规定手指部以外的手指部相对于第一规定手指部进行旋转,并且,第二多关节手指所包含的第二规定手指部以外的手指部相对于第二规定手指部进行旋转。此时,与第一规定手指部及第二规定手指部的旋转停止同时地,使单关节手指在第一模式中的旋转停止。根据这种结构,第一多关节手指及第二多关节手指进行卷起动作,并通过该卷起而对把持对象物进行把持。尤其是在第一规定手指部及第二规定手指部的旋转被位于第一多关节手指及第二多关节手指与单关节手指之间的空间的把持对象物阻止的情况下,第一规定手指部及第二规定手指部以外的、第一多关节手指及第二多关节手指的手指部以卷起该把持对象物的方式进行旋转,因此,更有效地实现把持对象物的卷起把持动作。
在如此构成的机械手机构中,一方的手指如第一多关节手指及第二多关节手指那样由多个手指部形成,另一方的手指如单关节手指那样由一个手指部形成,由此实现多个把持动作和简单结构的并存。另外,通过赋予来自一个驱动致动器的驱动力而实现第一模式和第二模式的把持动作,因此,能够使机械手机构的结构更加简单化,另外,把持动作所需要的驱动致动器的控制也成为简便的控制。此外,第一多关节手指及第二多关节手指以及单关节手指对把持对象物加以作用,在第一模式和第二模式中均以三个点对把持对象物进行把持,因此能够实现稳定的把持。
另外,在现有的机械手机构中,通常从规定的致动器等赋予驱动力,并驱动该机械手机构所具备的手指进行旋转,从而进行对象物的把持。在此,为了可靠地对把持对象物进行把持,并且为了细微地控制机械手机构的手指,增加致动器的数量或者增大其输出即可。但是,在这种情况下,机械手机构的结构变得复杂、或者机械手机构的驱动所需要的能量增大。另一方面,当减少致动器的数量或者减小其输出时,来自致动器的驱动力受到限制,因此,不得不降低机械手机构的可搬重量。另外,通常在利用机械手机构来把持对象物的情况下,必须克服作用于对象物的重力而持续地施加把持力,因此,在维持机械手机构应发挥的功能的基础上,不容易降低致动器的额定输出。这样,在机械手机构中,不容易使应发挥的功能和结构的简单化两者并存。另一方面,对能够实现各种把持动作的机械手机构的期待进一步提高,成为无法避免机械手机构的复杂化、致动器的输出增大的状况。
对此,在上述的机械手机构中,也可以是,还具备施力机构,该施力机构对所述单关节手指赋予与来自所述驱动致动器的驱动力不同的作用力,所述作用力是使该单关节手指以所述规定连接部为中心向所述第一多关节手指及所述第二多关节手指侧旋转的作用力。本发明所涉及的机械手机构的三个手指(第一多关节手指及第二多关节手指以及单关节手指)是,通过经由驱动部被传递来自驱动致动器的驱动力而实现把持动作,因此,作为机械手机构,以简单的结构发挥较高的功能。在此,由多个手指部形成第一多关节手指及第二多关节手指是为了,例如通过使各手指部旋转而使手指整体的形状折叠或伸展,由此能够实现多种把持动作。另一方面,由一个手指部形成单关节手指部是为了使机械手机构的结构尽量简单化,进而为了容易实现把持对象物的把持。这样,利用手指的结构明确不同的两种手指来形成本发明所涉及的机械手机构。
在具有这种手指的机械手机构中,在单关节手指侧设置有用于赋予与来自驱动致动器的驱动力不同的作用力的施力机构。如上所述,单关节手指由一个手指部形成,并且旋转自如地安装在安装构件上。因此,被施力机构赋予的作用力与单关节手指的旋转驱动相关地产生唯一的旋转力矩,不会使机械手机构的把持动作复杂化。另外,在利用具有多个手指部的第一多关节手指及第二多关节手指以及单关节手指要对把持对象物进行把持的情况下,通过向单关节手指侧赋予上述的作用力,从而以单关节手指的规定连接部为中心产生至少能够维持把持着把持对象物的状态的力矩。从把持对象物的把持功能的观点来看,这被认为能够有效地辅助驱动致动器的输出,因此,有助于驱动致动器的输出的小型化、机械手机构的结构简单化。
发明效果
本发明能够提供实现多种把持动作、并且结构简单且还能够实现良好的耐用性、维护性的机械手机构。
附图说明
图1是本发明的第一及第二实施例的机械手机构的立体图。
图2是图1所示的机械手机构的侧视图。
图3是图1所示的机械手机构的俯视图。
图4是图1所示的机械手机构的主视图。
图5是示出图1所示的机械手机构的内部的连杆机构的概要结构的图。
图6是示出构成图1所示的机械手机构的连结构件的结构的图。
图7是示出构成图1所示的机械手机构的第一手指部的结构的图。
图8是示出构成图1所示的机械手机构的第二手指部的结构的图。
图9是示出构成图1所示的机械手机构的第三手指部的结构的图。
图10是示出在图1所示的机械手机构中执行第一模式并驱动多关节手指和单关节手指进行捏取动作的状态的图。
图11是示出图1所示的机械手机构通过捏取动作对把持对象物进行把持的状态的第一图。
图12是示出在图1所示的机械手机构中执行第一模式并驱动多关节手指和单关节手指进行捏取动作时的、多关节手指和单关节手指的接触位置与各手指的根部的连接部之间的位置关系的图。
图13是示出图1所示的机械手机构通过捏取动作对把持对象物进行把持的状态的第二图。
图14是示出在图1所示的机械手机构中执行第二模式、并通过多关节手指的卷起动作对把持对象物进行把持的状态的第一图。
图15是示出图1所示的机械手机构执行基于第二模式的卷起动作时的、多关节手指的卷起状态的图。
图16是示出在图1所示的机械手机构中执行第二模式、并通过多关节手指的卷起动作对把持对象物进行把持的状态的第二图。
图17是示出在本发明的第二实施例所涉及的机械手机构中利用吸附机构对吸附对象物进行吸附的状态的第一图。
图18是示出在本发明的第二实施例所涉及的机械手机构中利用吸附机构对吸附对象物进行吸附的状态的第二图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的具体实施方式进行说明。只要未特别记载,则本发明的技术范围并非仅局限于本实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等。
实施例1
<机械手机构1的结构>
图1是本发明的实施方式所涉及的机械手机构1的立体图。而且,图2是机械手机构1的侧视图,图3是机械手机构1的俯视图,图4是机械手机构1的主视图。另外,图5是使机械手机构1的内部可视化以能够掌握包含形成机械手机构1的多关节手指80A、80B、单关节手指80C在内的连杆机构的状态的图。需要说明的是,图1还公开了后述的第二实施例所涉及的机械手机构1的结构。如这些图所示,机械手机构1构成为具备:安装构件10、安装于安装构件10的驱动机构30、以及安装于安装构件10且被驱动机构30驱动的一对多关节手指80A、80B和单关节手指80C。该一对多关节手指80A、80B是多个手指部以能够相互旋转的方式被多个连接部连接、且其根部的手指部安装于安装构件10的多关节手指。另外,单关节手指80C是由一个手指部形成,且该手指部的根部经由连接部而与安装构件10连接的单关节手指。各手指的详细结构后述。需要说明的是,在以下的说明中,将手指80A、80B、80C弯折的方向(在图2中是多关节手指80A、80B与单关节手指80C之间的空间变窄的方向)称为内侧或手掌侧,将其相反方向(在图2中是该空间扩宽的方向)称为外侧或手背侧。
在图1中,省略记载了安装构件10的一部分,以使其内部可视化。安装构件10是安装驱动机构30的线性致动器31的场所,并且将连结构件50和第一手指部81在第一连接部87的位置处轴支承为分别独立地旋转自如。驱动机构30构成为具备线性致动器31和连结构件50。线性致动器31具有呈大致圆筒形的致动器主体33和以能够进退的方式从致动器主体33的一方的端面突出的杆35。线性致动器31能够以电动的方式,按照来自配置在安装构件10内的控制装置的指令而调节杆35的进退量。
图6是连结构件50的立体图。如该图所示,连结构件50为从侧面观察呈大致V字形的块形状。第一连接部用轴61以旋转自如的方式穿过连结构件50的下部中央,另外,第三连接部用轴63以旋转自如的方式穿过连结构件50的被分为两部分的一方的上部,并且,在连结构件50的另一方的上部安装有以旋转自如的方式将一对侧壁部55之间进行连结的连结杆65。
连结构件50的第一连接部用轴61的两侧部分安装在安装构件10上,并且,在贯穿安装构件10并向其两外侧突出的第一连接部用轴61的两端,分别以旋转自如的方式安装有下述的第一手指部81的第一连接部87。即,连结构件50和第一手指部81以能够分别独立地旋转的方式安装在安装构件10上。需要说明的是,如后所述,在第一手指部81上,经由连结部190而连结有单关节手指80C。另一方面,在连结构件50的连结杆65的中央处安装有线性致动器31的杆35的前端。另外,在连结构件50的第三连接部用轴63的两端安装有后述的第一驱动部111的第三连接部113。这样,经由连结构件50,将机械手机构1中的一个线性致动器31、两根多关节手指80A、80B和单关节手指80C连结起来。
接着,对多关节手指80A、80B的结构详细进行说明。需要说明的是,由于多关节手指80A、80B为相同的结构,因此,在本说明书中,以多关节手指80A为代表进行说明。多关节手指80A具有:通过根部侧(安装构件10侧)的第一连接部87而与安装构件10旋转自如地连接的第一手指部81;根部侧通过第一手指部81的前端侧(与安装构件10分离的一侧)的第二连接部97而被旋转自如地连接的第二手指部91;以及根部侧通过第二手指部91的前端侧的第五连接部107而被旋转自如地连接的第三手指部101。此外,在多关节手指80A上连结有第一驱动部111和第二驱动部121,该第一驱动部111的前端侧通过第二手指部91的根部侧的第四连接部115而被旋转自如地连接、且根部侧与施加驱动动力的所述第三连接部113连接,该第二驱动部121的前端侧旋转自如地与第三手指部101的根部侧的第七连接部125连接、且根部侧旋转自如地与第一手指部81的前端侧的第六连接部123连接,如后所述,这些驱动部111、121是用于将来自驱动机构30的驱动力向多关节手指80A的各手指部传递的结构。
这里,图7是示出第一手指部81的图,图7(a)是第一手指部81的侧视图,图7(b)是图7(a)的A-A剖视图。如该图以及图1、图3所示,第一手指部81构成为,通过将一张平板(板材)在下边弯折成大致U字状,从而以在中央的底面部82的两侧平行的方式设置一对侧面部83。如上所述,在一对侧面部83的根部侧部分设置有第一连接部87,在该部分处,第一手指部81旋转自如地与安装构件10连接,此时,第一手指部81被配置为,中央的底面部82朝向内侧(手掌侧),换言之,开口部分85朝向外侧(手背侧)。在第一连接部87设置有轴承(在以下的各连接部中,同样也利用轴承进行轴支承)。在第一手指部81的前端侧设置有第二连接部97,此外,在比第二连接部97向前端侧突出的部分处设置有第六连接部123。在第一手指部81的从第二连接部97附近到前端侧的下部,底面部82被切掉而形成有第二手指部插入部821。另外,如图7(a)所示,在第一连接部87与第二连接部97之间且靠近第一连接部87的位置处设置有第十连接部202。如后所述,该第十连接部202是将第一手指部81和连杆构件190这两者轴支承为相互旋转自如的连接部。
接着,图8是第二手指部91的侧视图。第二手指部91与第一手指部81相同,也构成为通过将一张平板(板材)在下边弯折成大致U字状,从而以在中央的底面部92的两侧平行的方式设置一对侧面部93。在一对侧面部93的根部侧部分设置有第二连接部97,第二连接部97在该部分处与第一手指部81的一对侧面部83旋转自如地连接。在第二连接部97处,轴穿过两侧面部83、93之间。在第二手指部91的两侧面部93设置有比第二连接部97向根部侧突出的部分,在该部分处设置有与第一驱动部111旋转自如地连接的第四连接部115。另外,在第二手指部91的左右两侧面部93的手背侧的边93a的比第二连接部97靠前端侧的位置处,形成有供第六连接部123插入的大致U字状的第六连接部插入凹部931。手背侧的边93a的比第六连接部插入凹部931靠根部侧的部分的高度比靠前端侧的部分低(参照图8中的高度h1)。
另外,在第二手指部91的左右两侧面部93的内侧(手掌侧)的边93b的比第五连接部107靠根部侧的位置处,形成有供第七连接部125插入的大致U字状的第七连接部插入凹部933。内侧的边93b的比第七连接部插入凹部933靠前端侧的部分的高度比靠根部侧的部分高(参照图8中的高度h2)。第二手指部91的两侧面部93的外侧面之间的宽度尺寸形成为,比所述第一手指部81的两侧面部83的内侧面之间的宽度尺寸稍小的尺寸。由此,在第二连接部97处将第二手指部91与第一手指部81连接时,第二手指部91的根部侧部分插入到第一手指部81的前端侧部分的左右两侧面部83之间。此时,第六连接部插入凹部931配置在第一手指部81的两侧面部83之间。另外,第二手指部91的根部侧部分嵌入到第一手指部81的第二手指部插入部821中。另外,在多关节手指80A中以第二手指部91的中央的底面92朝向手掌侧的方式配置第二手指部91。
接着,图9是第三手指部101的侧视图。第三手指部101与第一手指部81、第二手指部91相同,也形成为,通过将一张平板(板材)在下边弯折成大致U字状,从而以在中央的底面部102的两侧平行的方式设置一对侧面部103。在一对侧面部103的根部侧的上部设置有第五连接部107,第五连接部107在该部分处与第二手指部91旋转自如地连接。在第五连接部107的下部设置有第七连接部125。
接着,对第一驱动部111以及第二驱动部121进行说明。第一驱动部111为棒状的平板,如上所述,第一驱动部111在其根部侧的第三连接部113处与连结构件50旋转自如地连接。另一方面,第一驱动部111的前端侧在第二手指部91的比第二连接部97向根部侧突出的部分的第四连接部115处旋转自如地被连接。此外,如图1所示,第四连接部115的一部分经由第二手指部插入部821而进入到第一手指部81的外侧(手背侧)的开口部分85内。
另外,第二驱动部121与第一驱动部111相同,为棒状的平板,且在其根部侧的第六连接部123处与第一手指部81的比第二连接部97向前端侧突出的部分旋转自如地连接。另一方面,在第二驱动部121的前端侧的第七连接部125处,旋转自如地连接有第三手指部101的根部侧的部分。
此外,在第二手指部91与第三手指部101之间,安装有由拉簧构成的施力机构140,第二手指部91与第三手指部101之间始终被赋予打开方向(第三手指部101的前端侧部分以第五连接部107为中心而相对于第二手指部91向外侧(手背侧)移动的方向)的作用力。需要说明的是,第五连接部107位于比施力机构140的第二手指部91侧的支点a1靠内侧(手掌侧)的位置。换言之,施力机构140以卡止于第二手指部91的支点a1与卡止于第三手指部101的支点a2之间的分离距离变近的方式施力,在使第三手指部101相对于第二手指部91向内侧(手掌侧)移动时,两支点a1、a2之间远离,因此,施力机构140朝向原来的打开位置更强地进行施力。由此,第一手指部81与第二手指部91之间也被向打开方向施力,最终,第一手指部81、第二手指部91、第三手指部101整体被向打开方向施力。需要说明的是,施力机构140也可以代替这样的配置而安装在第一手指部81与第二手指部91之间,以使得第一手指部81与第二手指部91之间始终被赋予打开方向的作用力。
在此,根据图1~图5也可知,机械手机构1具备两个多关节手指80A、80B以及一个单关节手指80C。该单关节手指80C由作为一个手指部的第四手指部180形成,并且以与两个多关节手指80A、80B对置、且将第八连接部200作为中心而相对于安装构件10旋转自如的方式安装在安装构件10上。需要说明的是,连接部200设置在从第四手指部180的根部侧朝向前端侧为一定距离的位置,在该第四手指部180的根部侧还设置有连接部201。如上所述,该连接部201是用于将经由第十连接部202而与第一手指部81旋转自如地连接的连结部190相对于第四手指部180旋转自如地连接的连接部。根据这样的连杆结构,单关节手指80C与形成多关节手指80A、80B的第一手指部81的动作连动,换言之通过经由连结部190而被传递来自向第一手指部81赋予驱动力的驱动机构30的驱动力的一部分,从而以连接部200为中心相对于安装构件10进行旋转。
在具有与这种手指相关的结构的机械手机构1中,能够对位于多关节手指80A及多关节手指80B与单关节手指80C之间的空间(把持空间300:参照图2、图5)的把持对象物进行把持。即,通过以在来自驱动机构30的驱动力的作用下使把持空间300变窄的方式执行后述的两个把持动作模式,机械手机构1能够实现多种把持动作。
需要说明的是,如图5所示,在第四手指部180的根部侧且连接部201的附近位置与致动器主体33附近的支点182之间,即在安装构件10的内部配置有弹簧181。弹簧181在以第四手指部180的连接部200为中心的旋转范围内始终进行施力,以使得产生使第四手指部180以连接部200为中心而向图5中的箭头m1的方向(图中绕顺时针的方向)旋转的力矩。而且,这样在通过弹簧181始终向图5中的箭头m1方向施加力矩的情况下,经由连结部190而产生使多关节手指80A以及多关节手指80B向图5中的箭头m2的方向(图中绕逆时针的方向)旋转的力矩。因此,弹簧181对构成机械手机构1的各手指80A、80B,80C始终向闭合方向施力。而且,虽然弹簧181对多关节手指80A、80B的第一手指部81施力,但不对第二手指部91和第三手指部101施力,因此,不会阻碍施力机构140的作用力。因此,施力机构140对第二手指部91以及第三手指部101施加的作用力不会与弹簧181对第一手指部81施加的作用力相抵消,而是各自有效地发挥作用。
在此,在机械手机构1中,如图1~图4所示,以多关节手指80A的旋转面(手指通过后述的第一模式以及第二模式进行旋转时的轨迹,以下关于其它手指的旋转面也相同)以及多关节手指80B的旋转面、单关节手指80C的旋转面相互平行的方式构成各手指中的手指部,且各手指安装在安装构件10上。因此,即便执行后述的第一模式以及第二模式,多关节手指80A、80B、单关节手指80C也不相互交叉,不会影响到把持对象物的把持。另外,根据图4可知,以在从正面观察机械手机构1时单关节手指80C的旋转面被多关节手指80A、80B的旋转面夹持的方式确定出各手指的相对位置。根据这样的配置,通过第一模式以及第二模式,形成两个多关节手指80A、80B相对于把持对象物而在单关节手指80C的两侧进行把持的形式,因此,能够始终稳定地以三点对把持对象物进行支承。
另外,如图2所示,将多关节手指80A、80B的第一手指部81与单关节手指80C的第四手指部180连结的连结部190的大部分隐藏在安装构件10的内部,仅其一部分露出于把持空间300。通过采用这种结构,与连结部190的大部分露出于把持空间300的结构相比,能够避免因连结部190而使把持空间300变窄,能够利用机械手机构1更可靠地对把持对象物进行把持,或者,在要对把持对象物进行把持时容易进行机械手机构1的定位、姿势确定的控制。优选的是,将连结部190与第一手指部81的连结部位即第十连接部202以及连结部190与第四手指部180的连结部位即第九连接部201的位置确定为,在执行后述的第一模式以及第二模式的期间,将连结部190向把持空间300侧的露出量抑制得尽量少。另外,由于对第四手指部180赋予作用力的弹簧181也收纳在安装构件10内,因此,弹簧181不会妨碍到机械手机构1对把持对象物进行把持的把持动作。
<机械手机构1的动作>
在此,对机械手机构1的把持动作详细进行说明。在机械手机构1中,执行第一模式和第二模式,在该第一模式中,利用多关节手指80A、80B和单关节手指80C进行把持对象物的捏取动作,在该二模式中,主要利用多关节手指80A、80B进行把持对象物的卷起动作。关于机械手机构1在这些模式中的动作,以从机械手机构1的各手指打开成最大的状态(例如,图5所示的状态)依次执行第一模式、第二模式的方式为例进行说明。
(1)第一模式
在第一模式中,进行把持对象物的捏取动作。在此,图5示出将线性致动器31的杆35最大程度地拉入到致动器主体33内的状态,在该状态下,连结构件50成为以第一连接部87为中心而最大程度地拉入到线性致动器侧的状态。此时,多关节手指80A、80B在各手指所包含的手指部以及驱动部的连杆结构的基础上成为手指整体旋转到最外侧的状态,并且成为各手指如图5所示那样笔直地伸展的状态。在该状态下,第一手指部81位于以第一连接部87为中心而旋转到最外侧的位置,因此,经由连结部190,使单关节手指80C的第四手指部180也位于以第八连接部200为中心而旋转到最外侧的位置。其结果是,多关节手指80A、80B和单关节手指80C成为最大程度地打开的状态,把持空间300也形成得最大。
从该状态起驱动线性致动器31而将线性致动器31的杆35推出。此时,当把持空间300不存在把持对象物时,连结构件50以第一连接部87为中心在图5中进行左旋,将第三连接部113朝向第四连接部115方向推出。由此,第一手指部81、第二手指部91、第三手指部101以第一连接部87为中心整体保持不变地形成一体,即,多关节手指80A、80B在笔直地伸展的状态下向内侧旋转。这样,使第一手指部81、第二手指部91、第三手指部101整体保持不变地一体旋转是因为,通过施力机构140赋予了维持多关节手指80A、80B中的各手指部的姿势的作用力。
另外,当多关节手指80A、80B的整体以第一连接部87为中心向内侧旋转时,经由连结部190使单关节手指80C的第四手指部180也以第八连接部200为中心向内侧旋转。其结果是,多关节手指80A、80B和单关节手指80C在各自的手指伸展的状态下,以多关节手指80A、80B的前端部与单关节手指80C的前端部之间的距离变窄的方式进行机械手机构1闭合的动作,即捏取动作,例如成为图10所示的状态。需要说明的是,在进行该捏取动作的过程中,由于由弹簧181对第四手指部180向内侧赋予作用力,因此顺畅地进行捏取动作。
图10示出通过第一模式中的捏取动作,在从机械手机构1的侧面观察时多关节手指80A、80B的前端部与单关节手指80C的前端部之间的距离成为极小的状态。在本实施例中,这样,以在两前端部之间的距离减小的状态下前端部彼此对置的方式构成各手指。对此,若控制机械手机构1的位置以及姿势以使把持对象物位于该两前端部之间,则如图11所示,能够利用多关节手指80A、80B和单关节手指80C的各前端部,以捏取把持对象物的状态进行把持。需要说明的是,如图10所示,在把持该把持对象物的状态下,也通过弹簧181对第四手指部180向内侧赋予作用力。因此,在第一模式中,该作用力在维持前端部之间的把持对象物的把持状态时发挥作用,而且,即便在把持着把持对象物的状态下机械手机构1整体的位置、姿势发生变动,也能够稳定地对把持对象物持续进行把持。另外,即便在切断线性致动器31的电源而断绝驱动力的供给的情况下,也能够通过弹簧181的作用力而对把持对象物持续进行把持。
另外,如图12所示,以如下方式构成机械手机构1,即,当进行上述那样的捏取动作时的、多关节手指80A、80B和单关节手指80C的各前端部的位置在把持对象物的把持方向、即各前端部接近于把持对象物而使把持力作用的方向上,位于多关节手指80A、80B向安装构件10安装的安装位置即第一连接部87与单关节手指80C向安装构件10安装的安装位置即第八连接部200之间。如上所述,在第一模式中,多关节手指80A、80B的手指整体以第一连接部87为中心进行旋转,单关节手指80C以第八连接部200为中心进行旋转,因此,在第一连接部87与第八连接部200之间进行该旋转动作时,各手指的前端部成为最大程度地向把持对象物侧的远方飞出的状态。对此,通过如图12所示那样配置各手指的前端部,容易掌握各手指的前端部在进行捏取动作时遵循的轨迹,容易避免各手指干涉到放置把持对象物的地面FL等。尤其是优选以如下方式将各手指安装在安装构件10上,即,以捏取把持对象物的状态下的各手指的前端部为基准点的第一连接部87的倾斜角θ1(基准点处的法线与将基准点和连接部连结的线所成的角)与第八连接部200的倾斜角θ2大致相等。
需要说明的是,当驱动线性致动器31而将所述推出的杆35向后方拉入时,通过进行与上述相反的动作而使多关节手指80A、80B整体保持不变地以第一连接部87为中心一体地旋转,并且单关节手指80C的第四手指部180也以第八连接部200为中心进行旋转,由此,多关节手指80A、80B和单关节手指80C打开,返回到图5所示的状态。
需要说明的是,在第一模式中,不仅可以如图11所示那样利用多关节手指80A、80B的前端部和单关节手指80C的前端部来捏取把持对象物,还可以如图13所示那样利用多关节手指80A、80B的中腹部、单关节手指80C的中腹部以夹持把持对象物的方式进行把持。即,在第一模式中,通过多关节手指80A、80B整体以第一连接部87中心进行旋转且单关节手指80C以第八连接部200为中心进行旋转的动作,从而利用各手指进行对把持对象物进行把持的把持动作。
(2)第二模式
接着,基于图14、图15对机械手机构1中的第二模式进行说明。图14与图2相同,是机械手机构1的侧视图,图15是省略与单关节手指80C相关的结构记载并示出多关节手指80A、80B的结构以便容易从内侧掌握多关节手指80A、80B的结构的立体图。第二模式是接着上述第一模式进行的把持动作。在此,假设如下的状态:在把持空间300内配置有把持对象物(图中以双点划线示出)的状态下执行上述的第一模式,在第一手指部81以第一连接部为中心向内侧旋转的过程中该第一手指部81与把持对象物抵接。通过从该状态起进一步驱动线性致动器31而推出杆35,使连结构件50以第一连接部87为中心进行旋转,此时,第三连接部113朝向第四连接部115方向被推出。在此,与连结构件50连接的第一驱动部111在第四连接部115处与第二手指部91连结,另外,第一手指部81在比第四连接部115靠内侧的第二连接部97处与第二手指部91连结,因此,与驱动机构30连结的第一驱动部111的驱动力首先传递至第二手指部91,接着传递至第一手指部81。而且,在第一手指部81、第二手指部91中分别产生以第一连接部87、第二连接部97为中心的转矩。此时,由于存在把持对象物,因此第一手指部81的旋转实际上受到阻止,因此,其结果是,当来自驱动机构30的驱动力胜过施力机构140的作用力时,如图14所示,第二手指部91以第二连接部97为中心向内侧旋转。
此时,如图14所示,设于第一手指部81的静止的第六连接部123成为相对于以第二连接部97为中心进行旋转的第四连接部115接近的状态,因此,成为第二驱动部121相对于第二手指部91被向后方拉入、且第六连接部123相对地从第六连接部插入凹部931内拔出的状态。由此,第七连接部125被向后方拉入而进入到第七连接部插入凹部933内,第三手指部101以第五连接部107为中心相对于第二手指部91向内侧旋转。而且,如图14所示,在将第二手指部91相对于第一手指部81向内侧弯折时,第四连接部115从第一手指部81的开口部分85内朝向外侧露出。
由此,第二手指部91和第三手指部101弯折,这些手指部以卷起把持对象物的形式对把持对象物进行把持。换言之,在第一手指部81的前端侧的第六连接部123处连接第二驱动部121,在该第六连接部123的根部侧的第二连接部97处将第二手指部91连接于第一手指部81,因此,在第二手指部91相对于第一手指部81进行旋转时,第二驱动部121在第五连接部107的内侧的第七连接部125处拉伸第三手指部101或者限制第三手指部101的移动,其结果是,第二手指部91和第三手指部101同时朝向内侧旋转并弯折,从而以卷起把持对象物的方式进行把持。即,第二手指部91相对于第一手指部81进行旋转时,第三手指部101必定同时相对于第二手指部91进行旋转。
需要说明的是,在第二模式的执行中,由于第一手指部81不旋转,因此,由连结部190连结的单关节手指80C的第四手指部180也不旋转。因此,在第二模式中进行以多关节手指80A、80B为主的基于卷起动作的把持对象物的把持动作。但是,如图16所示,当把持对象物比较小时,第一手指部81在将把持对象物夹在与第四手指部180之间的状态下,有时其旋转动作被阻止。在这种情况下,不发生由第二手指部91、第三手指部101对把持对象物的直接卷起,而是利用多关节手指80A、80B的第一手指部81和单关节手指80C的第四手指部180来对把持对象物进行把持。
在此,当在第二模式中由线性致动器31以拉入杆35的方式进行驱动时,连结构件50以第一连接部87为中心向安装构件10侧旋转,通过与上述相反的动作,第二手指部91、第三手指部101以第二连接部97、第五连接部107为中心进行旋转,从而解除由这些手指部把持的把持对象物的卷起状态。而且,在第二手指部91、第三手指部101返回到从第一模式向第二模式转移之际第一手指部81抵接于把持对象物时的状态之后,机械手机构1的动作模式被切换,从而执行上述的第一模式。因此,多关节手指80A、80B的手指整体进行以第一连接部87为中心的旋转,并且单关节手指80C进行以第八连接部200为中心的旋转。
这样,在机械手机构1中,只要把持对象物与第一手指部81接触且不阻止第一手指部81的旋转,则进行基于第一模式的把持动作,当第一手指部81的旋转被把持对象物阻止时,从第一模式切换为基于第二模式的把持动作。因此,能够至少通过基于第一模式或第二模式的把持动作来可靠地把持位于把持空间300的把持对象物。另外,如上所述,多关节手指80A、80B、单关节手指80C各自的旋转面以相互不交叉的方式形成机械手机构1。因此,在第一模式以及第二模式中,无论各手指怎样进行旋转,手指彼此也不会发生干涉,由此,只要把持对象物存在于把持空间300内,就能够可靠地对该把持对象物进行把持。另外,如上所述,在第一模式以及第二模式中赋予弹簧181的作用力,弹簧181的作用力以关闭方向的驱动力对机械手机构1的手指进行辅助。通过将该作用力赋予结构简单的单关节手指80C侧,从而不会使机械手机构1的结构没有必要地复杂化,另外,不会使机械手机构1的控制性变差,能够实现有效的线性致动器31的输出辅助,能够促进机械手机构1的小型化。
然而,在机械手机构1中,在把持对象物抵接于一方的多关节手指80A的第一手指部81的位置与抵接于另一方的手指80B的第一手指部81的位置不同的情况下,两者的第三连接部113的位置保持同一位置不变地,使多关节手指80A和多关节手指80B在第二模式中进行分别不同的独立动作。即,仅通过由单一的驱动机构30同时驱动并列配置的2组多关节手指80A、80B,能够根据要把持的把持对象物的形状而容易使多关节手指80A、80B各自的第一手指部81、第二手指部91、第三手指部101的弯曲状态不同,由此,能够稳定地对把持对象物进行把持。
另外,在上述的机械手机构1中,第一手指部81、第二手指部91以及第三手指部101均是通过将板材弯折成U字状并将其中央的底面部82、92、102朝向内侧而配置的,因此,能够使这些底面部82、92、102直接作为与把持对象物抵接的抵接面发挥功能。因此,无需另外安装成为抵接面的部件,实现结构的简单化、轻质化。
另外,在机械手机构1中,由于在第二手指部91的比第二连接部97向根部侧突出的部分处设置有第四连接部115,因此,第二连接部97、第四连接部115在高度方向上不重叠,由此,能够实现将第一手指部81、第二手指部91连接起来的第二连接部97附近部分的高度尺寸的薄型化。同样,通过第四连接部115的一部分进入到向第一手指部81的外侧开口的开口部分85内,能够将第一手指部81的内部作为第四连接部115的摆动空间的一部分而使用。其结果是,能够减小在使第二手指部91相对于第一手指部81向内侧弯折时第四连接部115从第一手指部81的开口部分85内朝向外侧突出的突出量(突出尺寸)。由此,无论第一手指部81、第二手指部91之间的弯折状态如何,能够实现将第一手指部81、第二手指部91连接起来的第二连接部97附近部分的高度尺寸的薄型化。
另一方面,通过在比第二连接部97向前端侧突出的部分处设置有第六连接部123,因此,第二连接部97、第六连接部123在高度方向上不重叠。虽然第六连接部123为了连结用于驱动第三手指部101的第二驱动部121而设置于第一手指部81,但由此也能够实现将第一手指部81以及第二手指部91连接起来的第二连接部97附近部分的高度尺寸的薄型化。另外,由于将设于第二手指部91的第六连接部插入凹部931配置在第一手指部81的左右两侧面部83之间,因此,能够减小第六连接部123从第二手指部91朝向外侧突出的突出量(突出尺寸)。即,无论第一手指部81、第二手指部91之间的弯折状态如何,根据该结构也能够实现将第一手指部81、第二手指部91连接起来的第二连接部97附近部分的高度尺寸的薄型化。
需要说明的是,由于第一驱动部111、第二驱动部121均为棒状的平板,因此,即便采用嵌入到第二手指部91的两侧面部93之间的结构,也能够减小两侧面部93之间的宽度,能够使第二手指部91成为必要最小限度的宽度尺寸。
<变形例1>
在上述实施例的机械手机构1中,使第四连接部115的一部分进入到第一手指部81的开口部分85内,但也可以使第四连接部115的全部进入到第一手指部81的开口部分85内。另外,也可以通过连结构件50以外的构件(例如线性引导件等)来将线性致动器31的驱动力传递至第三连接部113。
<变形例2>
另外,在上述实施例的机械手机构1中,多关节手指80A和多关节手指80B中的连杆机构为同一机构,但也可以使两个多关节手指中的连杆机构的结构不同。即,也可以使第一连接部87、第二连接部97、第三连接部113、第四连接部115的任一位置在两多关节手指80A、80B之间不同。
<变形例3>
另外,在上述实施例的机械手机构1中,也可以是,在多关节手指80A和多关节手指80B的前端部的、尤其是在第一模式中通过捏取动作对把持对象物进行把持时与把持对象物接触的部位设置有槽部,在单关节手指80C的前端部的、尤其是在第一模式中通过捏取动作对把持对象物进行把持时与把持对象物接触的部位设置有通过与把持对象物的接触而能够发生变形的变形部。槽部的形成在通过捏取动作以不打滑的方式对把持对象物进行把持时是有效的,但在多关节手指80A和多关节手指80B的前端部、以及单关节手指80C的前端部这两方形成槽部时,假设在槽部中嵌入了把持对象物的一部分的情况下,有可能在非常不稳定的状态下捏起把持对象物。对此,为了避免这种不稳定的捏取动作,通过在一方的手指的前端部形成能够配合把持对象物的形状而变形的变形部,能够可靠地进行第一模式中的把持动作。因此,也可以在单关节手指80C的前端部形成槽部,在多关节手指80A和多关节手指80B的前端部形成变形部。
实施例2
基于图1以及图17、18对第二实施例所涉及的机械手机构1进行说明。如图1所示,本实施例所涉及的机械手机构1中,在多关节手指80A、80B的第一手指部81上设置有吸附机构400。该吸附机构400的、具有通过气体的吸引而吸附并保持吸附对象物的吸附面403的吸附嘴402经由支承构件401安装在第一手指部81上。需要说明的是,将从吸附嘴402吸入的气体送至泵侧的软管在本实施例的附图中省略记载。如上述第一实施例所述,第一手指部81的剖面形成为U字形状,在第一手指部81的内部空间嵌入有第一驱动部111的状态下向第二手指部91传递驱动力。因此,第一手指部81的开口部分85的上方空间为第一驱动部111的连杆动作所需的空间。对此,如图1所示,支承构件401具有沿着第一手指部81的长度方向(即第一驱动部111的长度方向)延伸的一对侧壁401a在前端侧被连接壁401b连接的结构,以使得吸附机构400不阻碍该第一驱动部111的连杆动作。而且,该连接壁401b支承吸附嘴402。这样,通过对吸附嘴402进行保持,不占据第一手指部81的上方空间就能够将吸附机构400固定于第一手指部81的手背侧。
吸附机构400能够在从吸附嘴402吸入气体而使吸附对象物与吸附面403接触的状态下进行保持。因此,图1所示的机械手机构1除了进行上述的基于第一模式以及第二模式的把持对象物的把持动作之外,还能够利用吸附机构400进行吸附对象物的保持。这样,在机械手机构1中,能够以各种方式对对象物进行把持或保持,因此,例如在工厂等制造现场中,能够在适于制造生产线的状态下实现加工对象物的把持等,另外,能够将成为该把持等的对象的对象物的范围设定得尽量宽。
需要说明的是,虽然吸附机构400固定于第一手指部81,但第一手指部81是在第一模式中多关节手指80A、80B整体进行旋转时以第一连接部87为中心而旋转的手指部,并且是在第二模式中旋转被阻止的手指部,因此,在上述的进行把持动作的机械手机构1中,与第二手指部91、第三手指部101相比第一手指部81的动作简单。因此,通过将吸附机构400安装于第一手指部81,能够在不容易影响到在机械手机构1中进行的把持动作、即多关节手指80A、80B的手指部的动作的状态下控制吸附机构400的姿势,提高机械手机构1的便利性。需要说明的是,作为另一方法,吸附机构400在多关节手指80A、80B中也可以安装于第一手指部81以外的手指部,另外还可以安装于单关节手指80C的第四手指部180。
另外,为了利用吸附机构400对吸附对象物进行吸附,需要以使吸附对象物与吸附面403接触的状态下进行气体的吸入。但是,根据吸附机构400相对于多关节手指80A、80B的相对位置、尤其是吸附面403相对于多关节手指80A、80B的相对位置,需要将机械手机构1中的各手指的姿势设为适于吸附对象物的吸附的状态,以使吸附面403与吸附对象物接触。对此,以下例示出吸附机构400对吸附对象物进行吸附的吸附状态。
(第一例)
在机械手机构1中执行第一模式的状态(也包含把持空间300形成为最宽的图5所示的状态)下,多关节手指80A、80B的手指整体以第一连接部87为中心进行旋转。在该状态下,在以吸附面403不从多关节手指80A、80B的前端部向吸附对象物侧突出的方式安装了吸附机构400的情况下,在第一模式中,有时多关节手指80A、80B与吸附对象物发生干涉,无法成为为了吸附而使吸附面403与吸附对象物接触的状态。另外,即便在吸附面403从多关节手指80A、80B的前端部向吸附对象物侧突出的情况下,由于在第一模式中多关节手指80A、80B与单关节手指80C打开地较宽,因此,有时该单关节手指80C与吸附对象物、其周围的结构物发生干涉,无法成为为了吸附而使吸附面403与吸附对象物接触的状态。
在这种情况下,首先,通过第一模式使第一手指部81旋转到第一手指部81在结构上能够旋转的边界为止。其结果是,第一手指部81以与被把持对象物阻止了其旋转的状态相同的方式成为无法旋转的状态,因此,开始基于第二模式的旋转动作。而且,如图17所示,虽然未通过机械手机构1对把持对象物进行把持,但通过第二模式的把持动作,多关节手指80A、80B以及单关节手指80C成为折叠的状态,吸附面403成为从多关节手指80A、80B向吸附对象物侧较大地突出的状态。根据这种状态,能够容易使吸附面403与吸附对象物接触,因此,能够实现吸附机构400对吸附对象物的吸附保持。
需要说明的是,在搭载于一个机械手机构1的吸附机构400(本实施例中为两个吸附机构400)的吸附保持力相对于吸附对象物的吸附保持不充分的情况下,如图17所示,利用多个机械手机构1并通过搭载于该多个机械手机构1的吸附机构400进行吸附保持即可。
(第二例)
在执行第一模式的状态下,在以吸附面403从多关节手指80A、80B的前端部向吸附对象物侧突出的方式安装有吸附机构400的情况下(在图18中,示出吸附面403突出δ的状态),基本上能够与多关节手指80A、80B的姿势无关地使吸附面403与吸附对象物接触。但是,如上所述,在单关节手指80C打开的状态下,有时单关节手指80C与吸附对象物、其周围的结构物发生干涉,因此,以如下状态进行吸附即可,即,如上述第一例那样使多关节手指80A、80B和单关节手指80C均折叠、或者如图18所示的通过第一模式进行捏取动作时那样,使多关节手指80A、80B和单关节手指80C闭合,并尽量减小两指的前端部之间的距离。由此,不会干扰到单关节手指80C就能够进行吸附机构400的吸附保持。
附图标号说明
1...手,10...安装构件,30...驱动机构,31...线性致动器,50...连结构件,80A、80B...多关节手指,80C...单关节手指,81...第一手指部,82...底面部,83...侧面部,87...第一连接部,91...第二手指部,92...底面部,93...侧面部,93a...手背侧的边,931...第六连接部插入凹部,97...第二连接部,101...第三手指部,107...第五连接部,111...第一驱动部,113...第三连接部,115...第四连接部,121...第二驱动部,123...第六连接部,125...第七连接部,180...第四手指部,190...连结部,200...第八连接部,201...第九连接部,202...第十连接部,300...把持空间,400...吸附机构,401...支承构件,402...吸附嘴,403...吸附面。

Claims (17)

1.一种机械手机构,其具备:
安装构件;
第一多关节手指及第二多关节手指,所述第一多关节手指及所述第二多关节手指是包含多个手指部的多关节手指,该多个手指部的手指部彼此经由连接部以能够相互旋转的方式连接,在所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的根部侧,该多个手指部中的一个手指部以旋转自如的方式安装在所述安装构件上;
驱动部,其向所述第一多关节手指及所述第二多关节手指传递来自驱动致动器的驱动力;以及
单关节手指,其与所述第一多关节手指及所述第二多关节手指连接,且以将规定连接部作为中心而能够旋转的方式与所述安装构件连接,并且所述单关节手指由一个手指部形成,所述单关节手指通过来自所述驱动致动器的驱动力,与该第一多关节手指及该第二多关节手指一起以该规定连接部为中心进行旋转,
其中,所述机械手机构能够执行第一模式和第二模式,
在所述第一模式中,当从所述驱动致动器经由所述驱动部而赋予驱动力时,经由所述第一多关节手指及所述第二多关节手指与所述安装构件连接的连接部而使各手指整体向相同的方向旋转,
在所述第二模式中,在所述第一多关节手指所包含的第一规定手指部以及所述第二多关节手指所包含的第二规定手指部在所述第一模式中的旋转被阻止的情况下,该第一多关节手指所包含的该第一规定手指部以外的手指部相对于该第一规定手指部进行旋转,并且,该第二多关节手指所包含的该第二规定手指部以外的手指部相对于该第二规定手指部进行旋转,
在所述第一模式中,所述单关节手指向如下的方向进行旋转,该方向是与所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的旋转方向相反的方向,并且是使该第一多关节手指的前端部与该单关节手指的前端部之间的距离、以及该第二多关节手指的前端部与该单关节手指的前端部之间的距离均变窄的方向,
在所述第二模式中,与所述第一规定手指部及所述第二规定手指部的旋转停止同时地,使所述单关节手指的以所述规定连接部为中心的旋转停止。
2.根据权利要求1所述的机械手机构,其中,
各手指以如下方式安装在所述安装构件上,即,在所述第一模式以及所述第二模式中,所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的各旋转面与所述单关节手指的旋转面彼此不交叉,并且,该单关节手指的旋转面位于该第一多关节手指的旋转面与该第二多关节手指的旋转面之间。
3.根据权利要求2所述的机械手机构,其中,
所述第一多关节手指的旋转面、所述第二多关节手指的旋转面、所述单关节手指的旋转面相互平行,
在执行所述第一模式时的、利用所述第一多关节手指及所述第二多关节手指各自的指尖以及所述单关节手指的指尖来对把持对象物进行把持的、所述机械手机构的规定的姿势中,该第一多关节手指及该第二多关节手指的前端部和该单关节手指的前端部配置为夹着把持对象物而对置。
4.根据权利要求3所述的机械手机构,其中,
在所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的前端部和所述单关节手指的前端部分别设置有与所述把持对象物接触的接触部,
在所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的两个接触部和所述单关节手指的接触部中的任一方形成有槽部,在所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的两个接触部和所述单关节手指的接触部中的另一方形成有通过与所述把持对象物的接触而能够发生变形的变形部。
5.根据权利要求3所述的机械手机构,其中,
当所述机械手机构中采取所述规定的姿势时,在对把持对象物进行把持的把持方向上,所述第一多关节手指及所述第二多关节手指的前端部和所述单关节手指的前端部位于该第一多关节手指及该第二多关节手指向所述安装构件安装的安装位置与该单关节手指向该安装构件安装的安装位置之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机械手机构,其中,
在所述第一模式中,所述第一多关节手指及所述第二多关节手指相对于所述单关节手指进行相同的旋转动作,
在所述第二模式中,所述第一多关节手指所包含的所述第一规定手指部以外的手指部的相对于该第一规定手指部的旋转和所述第二多关节手指所包含的所述第二规定手指部以外的手指部的相对于该第二规定手指部的旋转彼此独立地进行。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的机械手机构,其中,
所述第一规定手指部是在所述第一多关节手指中安装于所述安装构件的手指部,
所述第二规定手指部是在所述第二多关节手指中安装于所述安装构件的手指部,
所述第一规定手指部及所述第二规定手指部经由连结构件而与所述单关节手指连杆结合。
8.根据权利要求7所述的机械手机构,其中,
在所述连结构件的至少一部分不通过所述第一多关节手指及所述第二多关节手指与所述单关节手指之间的把持对象物所处的把持空间的状态下,所述第一规定手指部及所述第二规定手指部与所述单关节手指连结。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的机械手机构,其中,
作为所述多个手指部,所述第一多关节手指及所述第二多关节手指分别具有:
第一手指部,其通过根部侧的第一连接部而与所述安装构件旋转自如地连接;
第二手指部,其根部侧通过所述第一手指部的前端侧的第二连接部而被旋转自如地连接;以及
第三手指部,其根部侧通过所述第二手指部的前端侧的第五连接部而被旋转自如地连接,
所述驱动部分别与所述第一多关节手指和所述第二多关节手指对应地具有:
第一驱动部,其前端侧通过所述第二手指部的根部侧的第四连接部而被旋转自如地连接,且根部侧与施加驱动动力的第三连接部连接;以及
第二驱动部,其前端侧旋转自如地与所述第三手指部的根部侧的第七连接部连接,且根部侧旋转自如地与所述第一手指部的前端侧的第六连接部连接,
通过所述驱动致动器将所述第三连接部朝向所述第四连接部方向推出,从而执行所述第一模式,在所述第一模式中,同时对所述第一手指部和所述第二手指部进行驱动而使两者以所述第一连接部为中心一体地旋转,
在通过所述驱动致动器赋予驱动力时所述第一手指部的旋转被阻止的情况下,执行所述第二模式,在所述第二模式中,所述第二手指部以所述第二连接部为中心相对于所述第一手指部进行旋转,并且所述第三手指部在所述第二驱动部的作用下相对于所述第二手指部进行旋转。
10.根据权利要求9所述的机械手机构,其中,
所述第一手指部、所述第二手指部以及所述第三手指部均是通过将板材弯折成U字状并将其中央的底面部朝向内侧而配置的,
所述第四连接部设置在所述第二手指部的比所述第二连接部向根部侧突出的部分,并且,所述第四连接部的至少一部分进入到所述第一手指部的外侧的开口部分内,且在将所述第二手指部相对于所述第一手指部向内侧弯折时,所述第四连接部从所述第一手指部的开口部分内朝向外侧露出,
所述第六连接部设置在所述第一手指部的比所述第二连接部向前端侧突出的部分,并且,在所述第二手指部的设置在左右两侧面部的手背侧的边上的所述第六连接部插入凹部中插入有所述第六连接部,在将所述第三手指部相对于所述第二手指部向内侧弯折时,所述第六连接部从所述第六连接部插入凹部内拔出。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的机械手机构,其中,
所述机械手机构还具备对吸附对象物进行吸附的吸附机构,所述吸附机构至少设置在所述第一多关节手指的、位于所述单关节手指的相反侧的所述第一规定手指部的手背侧。
12.根据权利要求11所述的机械手机构,其中,
位于所述吸附机构的前端部的吸附面配置为,在执行所述第一模式的期间从所述第一多关节手指向吸附对象物侧突出。
13.根据权利要求11所述的机械手机构,其中,
位于所述吸附机构的前端部的吸附面配置为,执行所述第一模式的期间所述吸附面不从所述第一多关节手指向吸附对象物侧突出,并且在执行所述第二模式时,当该第一多关节手指所包含的该第一规定手指部以外的手指部相对于设置有该吸附机构的所述第一规定手指部旋转了规定量之后,所述吸附面从该第一多关节手指向吸附对象物侧突出。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的机械手机构,其中,
所述机械手机构还具备施力机构,该施力机构对所述单关节手指赋予与来自所述驱动致动器的驱动力不同的作用力,所述作用力是使该单关节手指以所述规定连接部为中心向所述第一多关节手指及所述第二多关节手指侧旋转的作用力。
15.根据权利要求14所述的机械手机构,其中,
在所述第一多关节手指中旋转自如地安装于所述安装构件的手指部以及在所述第二多关节手指中旋转自如地安装于该安装构件的手指部经由连结构件,在形成所述单关节手指的手指部中的与所述规定连接部相比位于所述安装构件的内部侧的规定部位处与该单关节手指连杆结合,
在所述安装构件的内部,所述施力机构设置在形成所述单关节手指的手指部中的所述规定部位的附近与所述安装构件之间。
16.根据权利要求15所述的机械手机构,其中,
在所述连结构件的至少一部分不通过所述第一多关节手指及所述第二多关节手指与所述单关节手指之间的把持对象物所处的把持空间的状态下,该第一多关节手指中旋转自如地安装于所述安装构件的手指部以及在该第二多关节手指中旋转自如地安装于该安装构件的手指部与所述单关节手指连结。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的机械手机构,其中,
所述施力机构所施加的作用力是在执行所述第一模式以及所述第二模式的期间,始终使所述单关节手指以所述规定连接部为中心向所述第一多关节手指及所述第二多关节手指侧旋转的作用力。
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