JP2002264066A

JP2002264066A - ロボットハンドによる把持方法及び把持機構

Info

Publication number: JP2002264066A
Application number: JP2001067361A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kawasaki; 秀一川崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ロボットハンドによる把持方法に関し、レー
ルの把持を確実に行うと共に、ハンド又はレールへの損
傷を防ぐ。【解決手段】把持機構２０は、基部２４に指部２３
ａ，２３ｂを連結し、指部２２ａ，２２ｂ、先端指部２
１ａ，２１ｂを屈曲可能に連結した２本の把持部で構成
する。ハンドレール１０３ａは上下を切り欠いた楕円形
状とし、（ａ）では屈曲動作Ｐ₁でハンドレール１０３
ａを取込み、（ｂ）では移動動作Ｐ₂で水平移動、Ｐ₃
で屈曲動作により下降させ、（ｃ）では更に水平移動動
作Ｐ₄で中心位置へ取込み、（ｄ）では両把持部の屈曲
動作Ｐ_{5 ,}Ｐ₆でハンドレール１０３ｃを挟み込み、又
は（ｅ）のように一方の把持部の屈曲Ｐ_{7 ,}他方のＰ₈
の屈曲動作により把持する。これにより正確な把持でレ
ールや指部の損傷を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボットハンドによ
る把持方法及び把持機構に関し、宇宙飛行体の船内、外
で作業を行うロボット、その他原子力発電所、等の地上
での特殊プラントでのロボットに適用され、把持対象物
を確実に把持できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】現在計画されている宇宙ステーション等
有人宇宙船の有人モジュール本体の表面には、ハンドレ
ールがモジュール本体の船内外周囲各所に設けられてお
り、作業員がこのハンドレールを把持してハンドレール
を伝わり保守、点検、機器の交換を行う。又、船内外の
機器には持ち運び用のハンドホールドが取付けられてお
り、作業員がこれを把持して運搬する。

【０００３】特に、宇宙ステーションの有人モジュール
の船内においては、各種の実験を行うために、作業員が
実験装置や機器を搬送したり、ラックへ装着、取外し、
等が行われている。図２１は有人モジュールの船内の構
造の概要を示す側面図である。図において、有人モジュ
ール本体１００内部には実験用の多数のラック１０１が
配列しており、又、作業員が作業中に把持するためのハ
ンドレール１０３が設けられている。

【０００４】前述のように現状で計画されているモジュ
ール、又は人工衛星等の宇宙空間での作業は宇宙服を装
着した作業員による作業が主力であり、安全上の問題等
の面より人間に代わる機械化が望まれ、宇宙ステーショ
ンのモジュール本体の船外での点検や構造物の交換、船
内での機器の操作や取付け、取外し、等の目的としたロ
ボットが種々提案されている。

【０００５】又、地上の原子力設備等のロボットも、把
持用ハンド等により、ハンドレールを把持する場合、把
持対象物が回転することに、着目していない。宇宙を飛
行し、宇宙空間で作業するロボット、水中で作業するロ
ボットのアームに取り付けられるハンド部（把持部）も
把持対象の形状によっては、把持対象が回転し、当該ハ
ンドを持つロボット本体に把持対象が衝突する可能性が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の現在計画されて
いる作業ロボットにおいては、アーム先端の把持部で宇
宙空間において各種の形状、大きさのボルトや大小の作
業用ソケット、あるいはハンドレール、等を把持しなけ
ればならない。特に、把持部がハンド等の把持機構を用
いる場合で、ハンドレール、等を把持してロボットの移
動を行う際には、ハンドレールを確実に把持し、把持す
る際にはハンドレールや自己の把持機構を損傷したり破
損しないように把持を迅速に、かつ確実に行う必要があ
る。

【０００７】そこで本発明は、ロボットのハンドを操作
してハンドレール等の把持対象物を把持する際に、ハン
ドの把持部の間に対象物を把持する場合把持対象に回転
を与えず、滑らかに移動して把持することを課題として
なされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の把持方法を提供する。

【０００９】（１）対向して配置され把持対象物を挟ん
で把持する複数のハンドを備え、同各ハンドは複数の指
部を屈曲自在に連結して構成されたロボットハンドの把
持方法であって、前記ハンド先端を広げた状態で前記把
持対象物を一方のハンド内側へ当接させる場合でも；前
記一方のハンドの当接した指部内側の面をハンド中心軸
線と直交する方向へ平行移動させることにより前記把持
対象物を前記直交方向へそのままの姿勢で移動させ；前
記把持対象物の中心部をほぼ前記ハンド中心線上に位置
させ；その後前記両ハンドの各指部を内側へ屈曲させて
前記把持対象物を挟んで把持することを特徴とするロボ
ットハンドによる把持方法。

【００１０】（２）前記把持対象物はハンドレールであ
り、同ハンドレールの断面は楕円状曲面を有し、前記ハ
ンドは同ハンドレールの楕円状曲面に当接することを特
徴とする（１）記載のロボットハンドによる把持方法。

【００１１】（３）前記把持対象物はハンドレールであ
り、同ハンドレールの断面は円形状であることを特徴と
する（１）記載のロボットハンドによる把持方法。

【００１２】（４）前記把持対象物はハンドレールであ
り、同ハンドレールの断面は四角形状であることを特徴
とする（１）記載のロボットハンドによる把持方法。

【００１３】（５）前記把持対象物はハンドレールであ
り、同ハンドレールの断面は楕円状曲面を有し、同楕円
状曲面の上端又は下端、或いは上端及び下端の両方に切
り欠きを有し、前記ハンドは同ハンドレールの楕円状曲
面に当接することを特徴とする（１）記載のロボットハ
ンドによる把持方法。

【００１４】（６）前記把持対象物はハンドレールであ
り、同ハンドレールの断面は円形状曲面を有し、同円形
状曲面の上端又は下端、或いは上端及び下端の両方に切
り欠きを有し、前記ハンドは同ハンドレールの円形状曲
面に当接することを特徴とする（１）記載のロボットハ
ンドによる把持方法。

【００１５】（７）対向して配置され把持対象物を挟ん
で把持する複数のハンドを備え、同ハンドは複数の指部
を屈曲自在に連結して構成されたロボット把持機構にお
いて、前記各指部の対向する内側の面は滑らかな曲面を
形成するように切欠かれていることを特徴とするロボッ
ト把持機構。

【００１６】（８）前記指部のうち基部側の指部内側に
は、前記曲面を設けずに直線状の平面を形成しているこ
とを特徴とする（７）記載のロボット把持機構。

【００１７】（９）前記指部の断面は四角形状であるこ
とを特徴とする（７）又は（８）記載のロボット把持機
構。

【００１８】（１０）前記指部の断面形状は円形状であ
ることを特徴とする（７）又は（８）記載のロボット把
持機構。

【００１９】（１１）対向して配置され把持対象物を挟
んで把持する複数の把持部を備え、各把持部は複数の指
部を屈曲自在に連結して構成されたロボット把持機構に
おいて、前記各指部の内側にはそれぞれ表面材料が取付
けられ、同表面材料の摩擦係数は、先端の指部が同指部
基材の摩擦係数よりも大きく、その他の指部は同指部基
材の摩擦係数よりも小さいことを特徴とするロボット把
持機構。

【００２０】（１２）前記各表面材料は各指部内側へ着
脱可能に取付けられていることを特徴とする（１１）記
載のロボット把持機構。

【００２１】（１３）前記（１１）又は（１２）記載の
ロボット把持機構で把持する把持対象物はハンドレール
であり、同ハンドレールの断面は楕円状曲面、楕円状曲
面の上端又は下端、或いは上下両端に切り欠きを有する
ことを特徴とする把持対象レール。

【００２２】（１４）前記（１１）又は（１２）記載の
ロボット把持機構で把持する把持対象物はハンドレール
であり、同ハンドレールの断面は四角形状であることを
特徴とする把持対象レール。

【００２３】（１５）対向して配置され把持対象物を挟
んで把持する複数の把持部を備え、各把持部は複数の指
部を屈曲自在に連結して構成されたロボット把持機構に
おいて、前記各指部の周囲表面にはそれぞれ材質の異な
る複数の表面材料を周方向に区分して全周囲を覆って取
付け、前記各指部にはそれぞれ各指部を軸中心に回転さ
せる駆動機構を備えて構成され、前記各駆動機構で前記
各指部を駆動することにより前記各指部の所定の表面材
料を選択し把持部の内側に配置可能とすることを特徴と
するロボット把持機構。

【００２４】（１６）対向して配置され把持対象物を挟
んで把持する複数の把持部を備え、各把持部は複数の指
部を屈曲自在に連結して構成されたロボット把持機構に
おいて、前記各指部の周囲表面にはそれぞれ材質の異な
る複数の表面材料を周方向に区分して全周囲を覆って取
付け、前記各指部のうち基部側に連結された指部にのみ
同指部を軸中心に回転させる駆動機構を備えて構成さ
れ、前記駆動機構を駆動することにより前記基部側の指
部と共に同指部に連結された他の指部も同時に回転させ
所定の表面材料を選択し把持部の内側に配置可能とする
ことを特徴とするロボット把持機構。

【００２５】（１７）前記各指部の断面形状は円形状又
は楕円形状であることを特徴とする（１５）又は（１
６）記載のロボット把持機構。

【００２６】（１８）前記各指部の断面形状は四角形状
であることを特徴とする（１５）又は（１６）記載のロ
ボット把持機構。

【００２７】（１９）前記各複数の指部の断面形状は四
角形状、円形状及び楕円形状の組合せであることを特徴
とする（１５）又は（１６）記載のロボット把持機構。

【００２８】（２０）前記駆動機構は前記各指部のう
ち、必要な指部を選択し、選択した指部に対応する駆動
機構のみを駆動可能とすることを特徴とする（１５）記
載のロボット把持機構。

【００２９】本発明の（１）においては、ハンドの一方
の内側に把持対象物を当接し、ハンドの把持対象物が当
接している指部の内側の面をハンド中心軸線と直交する
方向へ平行移動させ、把持対象物を直交方向へ押圧し、
同把持対象物の中心部をほぼハンド中心軸線上に位置す
るように移動させる。その後、両ハンドの各指部を内側
へ屈曲させて前記把持対象物を挟んで把持するので、両
ハンドと把持対象物への把持が円滑になされ、無理な摩
擦や衝撃が小さくなり、把持対象物への損傷やハンド自
身の破損も防止することができる。

【００３０】本発明の（２）では、ハンドレールの断面
形状が楕円形状を有し、ハンドとの当接部が楕円曲面で
なされるので、ハンドの指部内側へ沿ってハンドレール
が滑りやすく移動が容易となる。又、把持部で楕円曲面
の部分を挟み込むことができるので、突起部もなく、か
つハンドレールはハンド中心軸線上位置調整されている
こともあり、無理な摩擦力や衝撃もないのでハンドレー
ルは勿論、ハンド自身も損傷することがない。

【００３１】本発明の（３）では、ハンドレールの断面
が円形状であり、楕円形状と同じく、突起部がなく滑ら
かな曲面であり、かつハンドレールはハンド中心軸線上
に位置調整されているので、把持の際に無理な摩擦力や
衝撃もなく、ハンドレールやハンドも損傷することがな
い。又、本発明の（４）では、ハンドレールが四角形状
であっても、ハンドレールがハンドの中心軸線上に位置
してから両ハンドの指部を屈曲して把持するので当接時
の衝撃は小さくなり、ハンドレールは勿論、ハンド自身
にも傷が付くことが防止される。

【００３２】本発明の（５）ではハンドレールの断面形
状が楕円形状、（６）では円形状であり、それぞれ上
端、下端の一方又は両方が切り欠かれているので、ハン
ドレールの曲面をハンド内側へ当接し易くなる。

【００３３】本発明の（７）においては、対向する把持
部の各指部の内側には滑らかな曲面の切欠きが設けられ
ているので、把持部間に挿入されたハンドレール、等の
把持対象物が各指部の曲面に沿って滑りながら容易に移
動することができ、先端部より中央部へ位置させること
ができる。これにより把持対象物の把持部間での位置決
めが容易となり、把持対象物又は指部に過度の摩擦や衝
撃を加えることなく確実に把持対象物を把持することが
できる。

【００３４】本発明の（８）では、指部のうち基部に連
結する指部の内側には曲面を形成せず平坦な直線状の面
であるので、把持部間に挿入されて基部側へ移動した把
持対象物が、特に平面を有する形状の物体の場合には、
基部側において指部内側の平面と物体が密着することに
より、把持が確実になされる利点がある。

【００３５】本発明の（９）では、指部の断面形状が四
角形状、（１０）の発明では円形状であり、いずれの場
合でも、指部内側へ滑らかで横方向がフラットで、かつ
軸方向で曲面を有する切欠きが形成されるので、上記
（７）の発明と同様に把持部内での把持対象物が円滑に
移動でき、把持対象物の確実な把持を可能とするロボッ
ト把持機構が構築できる。

【００３６】本発明の（１１）においては、把持部の各
指部内側には表面材料が取付けられており、表面材料の
摩擦係数は先端指部が基材の摩擦係数よりも大きいの
で、把持部間に把持対象物を引っ掛けて巻き込み、取り
込むことが容易となる。更に、把持部間に引き込まれた
把持対象物は、その他の指部内側の表面材料の摩擦係数
が基材よりも小さいので、より滑りやすくなり、指部内
側に沿って滑りながら移動が容易となり、把持機構や把
持対象物に傷を付けることなく、取込みが迅速になさ
れ、把持が確実になされる。

【００３７】本発明の（１２）では、表面材料が各指部
内側へ着脱可能に、例えばネジ等により取付けられるの
で、材料の取替え、適切な材料の選定及びその取付けが
容易となり、ロボット把持機構の機能が一層向上するも
のである。

【００３８】本発明の（１３）では、把持対象がハンド
レールであり、その断面が楕円形状の曲面を有してお
り、上端、下端が切り欠かれているので、楕円曲面部分
が把持部内へ取り込まれた後に指部に沿って滑りやす
く、かつ移動が容易となり、ハンドレールや把持部が傷
を付けることなく、取込みが迅速になされる。又、本発
明の（１４）では、ハンドレールの断面形状が四隅形状
であっても、上記（１１）の発明と同様に迅速な把持部
への取込み、把持が確実になされる。

【００３９】本発明の（１５）においては、各指部の周
囲表面は、材質の異なる表面材料で覆われているので、
各指部を駆動装置で駆動し指部を軸中心に回転させるこ
とにより、適切な表面材料を把持部の内側に配置するこ
とができる。把持対象物は形状や大きさ、材質、等が種
々異なっており、それぞれこれらを把持部で挟んで把持
する場合に、把持対象物を回転させたり、ある程度の滑
りが必要な場合や、強固に把持するために摩擦力の大き
い把持面を必要とする場合、等さまざまなケースがあ
る。そこで、駆動機構により指部を回転させて把持対象
物に適した指部の表面材料を把持部の内側へ配置し、把
持が適切になされ、把持機構の信頼性が向上する。

【００４０】本発明の（１６）では駆動機構は基部に連
結された指部のみに設けられており、一方の把持部と他
方の把持部は、それぞれ１個の駆動機構でのみ回転さ
せ、把持部全体の内側を把持対象物を把持するのに相応
しい表面材料を配置することができ、簡略な機構と簡単
な制御により把持が確実になされるものである。

【００４１】本発明の（１７）では指部の断面が円形
状、（１８）の発明では四角形状であり、又、（１９）
の発明では、これら円形、四角形、楕円形の組合せであ
り、どのような指部の断面形状でも、本発明では指部を
軸中心に回転させ、把持対象物に適した把持部の表面材
料を内側に配置することができ、把持機構の応用範囲が
広まるものである。

【００４２】本発明の（２０）では、指部を回転する駆
動機構は、選択して必要な個所の指部のみ回転させて、
把持対象物の大きさ、形状、材質、等に応じて必要な個
所のみ駆動すれば良く、きめ細かな制御が可能となり把
持機構の信頼性が一層向上するものである。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の把
持方法を適用するロボット把持機構（ハンド）を示す正
面図である。図において、２４は基部であり、宇宙空間
で移動する作業ロボット、宇宙空間で飛行するロボッ
ト、或いは水中で作業するロボット、地上での各種作業
ロボット等あらゆるロボットのアーム先端に取付けら
れ、把持機構２０の基部となるものである。把持機構２
０は、図示の例では先端指部２１ａ、指部２２ａ、指部
２３ａをそれぞれ屈曲可能に連結した一方の把持部と、
同様に先端指部２１ｂ、指部２２ｂ、指部２３ｂを屈曲
可能に連結した他方の把持部で構成され、これら２本の
把持部間で、後述するように把持対象のハンドレール等
を挟んで把持する構成である。なお、把持部は左右の２
本の構成のみならず、後述する図６に示すように、それ
ぞれ複数本の把持部を対向させて配置したハンドでも良
いことは勿論である。

【００４４】図２は把持機構２０が把持するハンドレー
ルを示し、（ａ）が側面図、（ｂ），（ｃ），（ｄ）は
（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、それぞれ異なった
断面形状のハンドレールの断面形状である。図２（ａ）
において、宇宙ステーションのモジュール本体１００に
はハンドレール１０３が両端が支持されて取付けられて
おり、ロボットは多機能アーム先端の把持機構２０によ
り、このハンドレール１０３を把持して移動することが
できる。そのレールの断面は、図２（ｂ）は楕円形状、
（ｃ）は四角形状、（ｄ）は円形状のものを示してい
る。ハンドレール１０３の断面形状は基本的には、どの
ような形状でも良いが把持機構２０が挟み込んで把持す
るためには、（ｂ）の楕円形状が最も好ましい形状であ
る。

【００４５】図２（ｂ）において、ハンドレール１０３
ａの断面は楕円形状の長軸方向の上端、下端を平行に切
り欠いて切欠部２８ａ，２８ｂを設けた形状である。
又、図２（ｃ）は正方形の四角形状１０３ｂ、図２
（ｄ）は円形状１０３ｃのものであり、どのような形状
でも良いが、把持機構２０で把持する場合には（ｂ）の
楕円形状１０３ａのものが最も好ましい。なお、（ｂ）
上端、下端の切り欠きはいずれか一方でも良いが、両方
に設けたほうが好ましい。又、（ｄ）の円形断面のもの
でも（ｂ）と同じく、上端、下端のいずれか一方、又は
両方に切り欠きを設けても良い。

【００４６】図３は本発明の実施の第１形態に係るロボ
ットハンドによる把持方法の手順を示す図であり、図１
に示す把持機構（ハンド）により、図２で説明したハン
ドレール１０３ａを把持する場合の例である。図３
（ａ）において、把持機構２０は両把持部を広げ、まず
ハンドレール１０３ａを両把持部間に、先端指部２１ｂ
の屈曲動作Ｐ₁により引っ掛けて引き込む。次に図３
（ｂ）のように、指部２２ｂにハンドレール１０３ａの
楕円曲面を当接させて水平方向へ移動動作Ｐ₂を行わせ
るため、指部２３ｂを回動させ、更に、先端指部２１ｂ
を屈曲動作Ｐ₃により内側へ屈曲させる。

【００４７】上記の動作により、把持部間に引き込まれ
たハンドレール１０３ａは、把持部間の中心へ水平移動
すると共に、下方の基部２４側へ向かって下降移動す
る。次に、図３（ｃ）において、把持部の中心軸線上の
位置へ向かって指部２２ｂを更に移動動作Ｐ₄を行い、
ハンドレール１０３ａを両把持部のほぼ中心軸線上に位
置させる。次に図３（ｄ）において、指部２１ａ，２２
ａ，２３ａからなる把持部も屈曲動作Ｐ₆をさせると共
に、指部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂからなる把持部も屈曲
動作Ｐ₅を行い、両把持部間の中心位置でハンドレール
１０３の両楕円曲面を挟み込んで押圧して把持する。

【００４８】又、図３（ｄ）の状態のままで把持しても
良いが、ハンドレール１０３ａの形状の大小に応じて、
図３（ｅ）のようにハンドレール１０３ａを更に基部２
４側へ移動させ、指部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂからなる
把持部を屈曲動作Ｐ₇をさせ、指部２１ａ，２２ａ，２
３ａからなる把持部を屈曲動作Ｐ₈をさせることによ
り、ハンドレール１０３ａを基部２４と一方の把持部と
で包み込んで把持するようにしても良い。

【００４９】上記に説明の実施の第１形態のロボットハ
ンドによる把持方法によれば、両把持部間に屈曲動作Ｐ
₁でハンドレール１０３ａを引き込み、一方の把持部を
楕円曲面に接触させ、移動動作Ｐ₂でハンドレール１０
３ａを平行に横移動させると共に屈曲動作Ｐ₃で下降さ
せて両把持部間の中心軸線位置へハンドレール１０３ａ
を移動させ、更に移動動作Ｐ₄でほぼ中心位置へ移動さ
せ、両把持部を屈曲動作Ｐ₅，Ｐ₆を行わせるか、或い
は一方の把持部のみ屈曲動作Ｐ₈を行わせて、ハンドレ
ール１０３ａを両把持部で挟んで把持する。

【００５０】上記の把持方法を採用することにより、把
持部の各指部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ及び２３
ａ，２３ｂがハンドレール１０３ａの楕円曲面に接し、
両者が滑らかに滑動して把持部間の移動が容易となり、
更に、把持部でハンドレール１０３ａを、そのままの姿
勢を保って水平移動させ中心位置へ移動することができ
るので、把持部を屈曲させて把持する動作も抵抗なく円
滑になされる。従って、ハンドレール１０３ａと各指部
との過度な摩擦や、角部の衝突も少なくなり、ハンドレ
ール１０３ａと把持部が傷付くのが防止される。

【００５１】なお、上記の例では、ハンドレール１０３
ａと把持機構２０とは、相対的に移動するものである
が、実際はハンドレール１０３ａは宇宙ステーションの
有人モジュールに取付けられているので、ハンドレール
１０３ａに対して把持機構２０が移動して上記に説明し
た位置を保つようにする。

【００５２】図４は本発明の実施の第２形態に係るロボ
ットハンドによる把持方法を示す図であり、円形断面の
ハンドレールを把持する例である。図４（ａ）におい
て、一方の把持部の先端指部２１ｂを屈曲動作Ｐ₁を行
い、両把持部間にハンドレール１０３ｂを取り込む。次
に、図４（ｂ）において、一方の把持部の指部２２ｂと
２３ｂとを作動させて移動動作Ｐ₂を行い、取り込んだ
ハンドレール１０３ｂを水平方向へ移動させて両把持部
間のほぼ中心軸線上へ位置させ、その後、指部２１ｂを
屈曲動作Ｐ₃で下降させる。図４（ｃ）において、両把
持部の各指部を屈曲動作Ｐ₄，Ｐ₅をさせてハンドレー
ル１０３ｂを包み込んで円形断面のハンドレール１０３
ｂを確実に把持する。

【００５３】上記の実施の第２形態においても、一方の
把持部で屈曲動作Ｐ₁によりハンドレール１０３ｂを両
把持部間に取込み、一方の把持部を移動動作Ｐ₂により
水平方向へ平行移動させてハンドレール１０３ｂをほぼ
中心軸線上に位置させ、更に両把持部の屈曲動作Ｐ₄，
Ｐ₅を行わせてハンドレール１０３ｂを包み込んで把持
するので、両把持部間への中心軸線上の位置への移動が
円滑になされ、ハンドレール１０３ｂと各指部との過度
な摩擦や衝突も少なくなり、ハンドレール１０３ｂと把
持部が傷が付くのが防止される。

【００５４】図５は本発明の実施の第３形態に係るロボ
ットハンドによる把持方法を示す図であり、四角形断面
のハンドレールを把持する例である。図５（ａ）におい
て、一方の把持部の先端指部２１ｂを屈曲動作Ｐ₁を行
い、両把持部間にハンドレール１０３ｃを取り込む。次
に、図５（ｂ）において、一方の把持部の指部２２ｂと
２３ｂとを作動させて移動動作Ｐ₂を行い、取り込んだ
ハンドレール１０３ｃを水平方向へ平行移動させて両把
持部のほぼ中心軸線上位置へ移動させ、その後、指部２
１ｂを屈曲動作させて下降させ位置調整する。

【００５５】図５（ｃ）において、両把持部の各指部を
屈曲動作Ｐ₄，Ｐ₅を行わせてハンドレール１０３ｃを
両把持部で包み込み、四角形状のハンドレール１０３ｃ
を把持することができる。

【００５６】上記の実施の第３形態においても、四角断
面形状のハンドレール１０３ｃであっても、ハンドレー
ル１０３ｃを一方の把持部の先端指部２１ｂの屈曲動作
Ｐ₁により両把持部間にハンドレール１０３ｃを取込
み、更に、一方の把持部の水平方向の移動動作Ｐ₂、先
端指部の屈曲動作Ｐ₃によってほぼ中心軸線上位置へ移
動させ、両把持部の屈曲動作Ｐ₄，Ｐ₅を行わせてハン
ドレールを把持する。

【００５７】上記方法によって、ハンドレール１０３ｃ
を両把持部のほぼ中心軸線上位置へ確実に移動させ、そ
の後、両把持部により両側を挟み込むので、四角形状の
隅部が存在しても過度の押圧力や、一方の側へ不均一な
力が加わることなく、ハンドレール１０３ｃ又は把持部
への損傷を防ぐことができる。

【００５８】図６は本発明の実施の第１〜第３形態の把
持方法を適用する複数本（図示の例では２本）の把持部
を対向させて構成した把持機構を示し、このようなロボ
ット把持機構においても図１〜図５に示した本発明の方
法が適用されることは勿論である。

【００５９】図７は本発明の実施の第４形態に係るロボ
ット把持機構（ハンド）を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ），（ｃ）は指部の斜視図である。図において、２
４は基部であり、宇宙空間を移動する作業ロボット、宇
宙を飛行するロボット、或いは水中での作業ロボット、
地上での各種作業ロボット等のあらゆるロボットのアー
ム先端に取付けられ、把持機構２０の基部となるもので
ある。把持機構２０は、図示の例では先端指部２１ａ、
指部２２ａ、指部２３ａをそれぞれ屈曲可能に連結した
一方の把持部と、同様に先端指部２１ｂ、指部２２ｂ、
指部２３ｂを屈曲可能に連結した他方の把持部で構成さ
れ、これら２本の把持部間で、後述するように把持対象
のハンドレール等を挟んで把持する構成である。なお、
把持部は左右の２本の構成のみならず、それぞれ複数本
の把持部を対向させて配置したハンドでも良いことは勿
論である。

【００６０】指部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂの内
側は、（ｂ），（ｃ）にも示すように滑らかな円弧状の
面を有する曲面５０が形成されている。（ｂ）は指部の
断面が四角形状、（ｃ）は断面が円形状のものを示し、
いずれの場合も曲面５０は横方向は同一のフラットな平
面で、軸方向には凹状で滑らかな円弧状の曲面５０が形
成されている。この曲面は円形状、楕円形状、その他任
意の滑らかで一様な曲面であれば、どのような曲面でも
良いものである。

【００６１】図８は本発明の実施の第４形態に係るロボ
ット把持機構により円形断面のハンドレールを把持する
場合の作用を説明する図である。（ａ）において、把持
機構２０は両把持部を広げ、まずハンドレール１０３を
両把持部間に、先端指部２１ｂの屈曲動作Ｐ₁により引
っ掛けて引き込む。次に（ｂ）のように、先端指部２１
ｂを、更に屈曲動作Ｐ₂をすることによりハンドレール
１０３を内側へ送り、ハンドレール１０３は、円形周面
が指部２２ｂの曲面５０に沿って基部２４へ向かって移
動する。

【００６２】次に、（ｃ）のように、ハンドレール１０
３は指部２２ｂの曲面５０から指部２３ｂの曲面５０に
沿って基部２４の中央部へ移動する。（ｄ）において、
ハンドレール１０３が基部２４に到達すると、屈曲動作
Ｐ₃，Ｐ₄により各指部を連結部で内側へ向かって屈曲
させ、指部２３ａ，２３ｂの両曲面５０で円形断面のハ
ンドレール１０３を包み込むように挟み込んで把持す
る。又は、（ｅ）に示すように、１つの把持部の指部２
２ｂ，２３ｂの曲面５０と先端指部２１ｂとでハンドレ
ール１０３を包み込むように把持しても良い。

【００６３】なお、上記の例では、ハンドレール１０３
と把持機構２０とは、相対的に移動するものであるが、
実際はハンドレール１０３は宇宙ステーションの有人モ
ジュールに取付けられているので、ハンドレール１０３
に対して把持機構２０が移動して上記に説明した位置を
保つようにする。又、ハンドレールのみならず、他の構
造物の突起部やボルト等も同様に把持することもでき、
機器や部品類も把持することができる。

【００６４】図９は本発明の実施の第４形態に係るロボ
ット把持機構により四角形状のハンドレールを把持した
場合の作用を説明する図である。（ａ）において、把持
機構２０は、両把持部を広げ、まずハンドレール１０３
ａを両把持部間に、先端指部２１ｂの屈曲動作Ｐ₁によ
り引っ掛けて引き込む。次に、（ｂ）のように、先端指
部２１ｂを、更に、屈曲動作Ｐ₂を行うことによりハン
ドレール１０３ａを内側に送り、ハンドレール１０３ａ
の平面は指部２２ｂの曲面５０に滑らかに沿って基部２
４へ向かって移動する。

【００６５】次に、（ｃ）のように、更に先端指部２１
ｂの屈曲動作Ｐ₃によりハンドレール１０３ａは指部２
２ｂの曲面５０から指部２３ｂの曲面５０に沿って基部
２４の中央部へ移動する。（ｄ）において、ハンドレー
ル１０３ａがそのままの姿勢で基部２４の中央部へ到達
すると、屈曲動作Ｐ₄により指部２２ｂ，２３ｂの曲面
５０内に４個の隅部の２つが当接し、又、指部２３ａの
曲面５０と基部２４とにより残りの２つの隅部が当接
し、ハンドレール１０３ａを包み込んで把持することが
できる。

【００６６】上記に説明のように、本実施の第４形態に
おけるロボット把持機構によれば、指部２２ａ，２２ｂ
及び２３ａ，２３ｂの内側に滑らかな曲面５０を形成
し、ハンドレール１０３，１０３ａ、等の把持対象物を
曲面５０に沿って滑らせ、把持する構成としたので、滑
らかな曲面５０と把持対象物とは円滑な摺動がなされ、
把持部を屈曲させて把持する動作も抵抗なく円滑になさ
れる。従って、ハンドレール１０３，１０３ａ等の把持
対象物と各指部との過度な摩擦や、隅部との衝突も少な
くなり、ハンドレール１０３，１０３ａ、等と把持部が
傷付くのが防止される。

【００６７】図１０は本発明の実施の第５形態に係るロ
ボット把持機構の正面図である。本実施の第２形態にお
いては、指部の内側の滑らかな曲面５０を中間の指部２
２ａ，２２ｂにのみ設け、基部２４に連結される指部２
３ａ，２３ｂには設けず、この指部２３ａ，２３ｂの内
側はフラットの面のままとしたものであり、その他の構
造は図７に示す実施の第４形態と同じである。

【００６８】本実施の第５形態においては、把持対象物
を把持する作用は、図８，図９に示す実施の第４形態の
ものと同じであり、特に本実施の第５形態では把持対象
物が四角形状やその他の平面を有する形状の場合では、
基部２４側の指部２３ａ，２３ｂの内側平面と把持対象
物の平面とが密着して当接し、把持しやすいようにした
ものである。このような構造の実施の第２形態でも、中
間の指部２２ａ，２２ｂの曲面５０によって把持対象物
を滑動しやすくして基部２４側への移動を容易とし、実
施の第１形態のものと同様の効果が得られるものであ
る。

【００６９】図１１は本発明の実施の第５形態における
ロボット把持機構で各種の大きさの異なる把持対象物を
把持する場合の例を示す図で、断面形状が四角形状の把
持対象物を把持する例であり、（ａ）は把持部と比べて
比較的中程度の大きさ、（ｂ）は比較的大きなもの、
（ｃ）は小さい形状のものを、それぞれ示している。

【００７０】（ａ）においては、先端指部２１ａ、指部
２２ａ，２３ａにより把持対象物１０３ｂを包み込むよ
うに把持し、把持に際しては指部２３ａの内側直線部Ａ
を把持対象物の直線部の面に密着させて把持しているの
で把持が確実になされる。又、（ｂ）においては、把持
対象物１０３ｃが比較的大きな形状であるので、指部２
３ｂの内側直線部Ｂに把持対象物１０３ｃの直線部の面
の一部を密着して当接させ、指部２２ｂと指部２３ａ及
び先端指部２１ａとで全体を包み込むようにして把持対
象物を確実に把持することができる。

【００７１】又、（ｃ）においては、把持対象物１０３
ｄが比較的小さな形状であり、指部２３ｂの内側直線部
Ｃと把持対象物１０３ｄの直線部とを密着して当接さ
せ、指部２２ｂ、先端指部２１ｂとで全体を包み込み、
更に外側から指部２３ａ，２２ａ、先端指部２１ａとで
包み込むようにして把持対象物１０３ｄを把持してい
る。このように、把持対象物の大きさが１０３ｂ，１０
３ｃ，１０３ｄのように異なっても直線部の面を有する
形状であれば指部の内側の直線部Ａ，Ｂ，Ｃを把持対象
物へ密着して当接させることにより確実に把持すること
が可能となる。

【００７２】図１２は本発明の実施の第６形態に係るロ
ボット把持機構を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）における
Ｃ−Ｃ断面図である。図１２（ａ）において、２４は基
部であり、宇宙空間を移動する各種作業ロボット、宇宙
空間を飛行するロボット、水中で作業するロボット、或
いは地上での各種ロボットのアーム先端に取付けられ、
把持機構２０全体を支持している。把持機構２０は、図
示の例では先端指部２１ａ、指部２２ａ、指部２３ａを
屈曲可能に連結した一方の把持部と、同様に先端指部２
１ｂ、指部２２ｂ、指部２３ｂを屈曲可能に連結してな
る他方の把持部で構成され、２本の把持部間で後述する
ように把持対象のハンドレール等を挟んで把持する構成
である。なお、把持部は左右で２本の構成のみならず、
それぞれ２本又はそれ以上の複数本の把持部を対向して
配置した構成でも良いことは勿論である。

【００７３】先端指部２１ａ，２１ｂの内側には図１２
（ｂ）にも示すように、摩擦係数が指部２１ａ，２１ｂ
のものより比較的に大きい表面材料２５ａ，２５ｂが取
付けられており、又、指部２２ａ，２２ｂ及び２３ａ，
２３ｂには、図１２（ｃ）にも示すように指部２２，２
３よりも摩擦係数の小さい表面材料２６ａ，２７ａ及び
２６ｂ，２７ｂがそれぞれ取付けられている。把持機構
２０は、このような屈曲可能な２本の把持部を操作する
ことにより、ハンドレール１０３ａに接近し、２本の把
持部間にハンドレール１０３ａを挿入して取込み、後述
するように挟み込んで把持するものである。

【００７４】図１３は本発明の実施の第６形態における
把持機構２０による楕円形状のハンドレール１０３ａを
把持する場合の作用を示す図で、（ａ）は２本の把持部
を開いてロボットのアーム先端をハンドレール１０３ａ
に接近させ、把持部間にハンドレール１０３ａを挿入す
るように多機能アーム先端のロボット把持機構を移動す
る。

【００７５】図１３（ｂ）において、一方の把持部先端
の先端指部２１ａを操作してハンドレール１０３ａに引
っ掛け、その状態でハンドレール１０３ａが２本の把持
部間に挿入されるように先端指部２１ａを屈曲して把持
機構２０とハンドレール１０３ａとを相対的に移動させ
る。ロボット本体は、この動きにより、ハンドレール１
０３ａが２本の把持部間の基部２４側に位置するように
（図中二点鎖線の１０３ａ’参照）、指部２２ａ，２３
ａの内側とハンドレール１０３ａが滑りながら互いに移
動する。

【００７６】次に図１３（ｃ）において、ハンドレール
１０３ａの曲面と指部２２ａ内側が互いに滑りながら移
動し、指部２３ａに沿ってハンドレール１０３ａが基部
２４に到達するように指部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２
３ｂを狭め、ハンドレール１０３ａの両曲面が指部２３
ａ，２３ｂの内側面によって完全に把持され、これによ
って、ロボット本体を安定して支持させることができ
る。

【００７７】上記の作用において、ハンドレール１０３
ａは、まず先端指部２１ａ，２１ｂの内側は比較的摩擦
係数の大きな表面材料２５ａ，２５ｂが取付けられてい
るので、摩擦により容易に先端指部２１ａ、又は２１ｂ
に引っ掛けられて内側へ相対的な移動をすることができ
る。その後は指部２２ａ，２２ｂ内側とハンドレール１
０３ａの楕円曲面とが接し、指部２２ａ，２３ａ及び２
２ｂ，２３ｂの内側は摩擦係数の小さな表面材料２６
ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂが取付けられているので、
指部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂとハンドレール１
０３ａの楕円曲面とは互いに滑りやすく、容易に基部２
４側へハンドレール１０３ａを相対的に移動させること
ができ、ハンドレール１０３ａや指部２１〜２３を傷付
けることがない。

【００７８】従って、ハンドレール１０３ａと２本の把
持部間の移動、位置決めが迅速、かつ容易になされ、把
持機構２０による確実なハンドレール１０３ａの把持が
互いに傷付けることなくなされる。なお、図示していな
いが、円形断面のハンドレール１０３ｂにおいても、上
記と同様な作用により把持機構２０による把持がなされ
るが、図１３（ｃ）のようにハンドレールを確実に把持
し、ロボットを支持する点では、楕円形状のハンドレー
ル１０３ａの方がより確実な効果がある。

【００７９】図１４は本発明の実施の第７形態に係るロ
ボット把持機構の作用を説明する図である。本実施の第
７形態においては、ロボットの把持機構２０は実施の第
６形態と同じであるが、ハンドレールのみを四角形状の
ハンドレール１０３ｃを採用したものであり、その他の
構成は実施の第６形態のものと同じである。

【００８０】図１４（ａ）において、２本の把持部を開
いた状態でロボットアーム先端をハンドレール１０３ｃ
に接近させ、把持部間にハンドレール１０３ｃを挿入す
る位置へ把持機構２０を接近させる。次に、図１４
（ｂ）に示すように、一方の先端指部を操作してハンド
レール１０３ｃに引っ掛け、その状態でハンドレール１
０３ｃが２本の把持部間で下方へ相対的に移動するよう
に先端指部２１ａを屈曲させる。

【００８１】ハンドレール１０３ｃと指部２２ａ，２３
ａ内側とは互いに滑りながら移動し、ロボット本体は、
この動きにより、ハンドレール１０３ｃが２本の把持部
間で基部２４側へ移動するように（図中二点鎖線１０３
ｃ’参照）指部２２ａ，２３ａ内側とハンドレール１０
３とが滑りながら移動し、ハンドレール１０３ｃの正確
な位置決めがなされる。

【００８２】次に、図１４（ｃ）に示すように、指部２
２ａと２２ｂ及び２３ａと２３ｂとを狭めてゆき、ハン
ドレール１０３ｃを基部２４側へ移動させ、指部２３ａ
と２３ｂ内側とでハンドレール１０３ｃの両側を把持す
る。これによりハンドレール１０３ｃは指部２３ａ，２
３ｂの内側により完全に把持され、ロボット本体を安定
して支持させることができる。

【００８３】上記に説明の実施の第７形態においても、
先端指部２１ａ，２１ｂの内側は摩擦係数の大きな表面
材料２５ａが取付けられているので、摩擦により容易に
ハンドレール１０３ｃを引っ掛けて移動することがで
き、把持部とハンドレール１０３ｃを傷付けることな
く、把持部間にハンドレール１０３ｃを引き込むことが
できる。又、指部２２ａ，２２ｂ及び２３ａ，２３ｂ内
側には摩擦係数の小さい表面材料２６ａ，２７ａが設け
られているので、ハンドレール１０３ｃと指部内側とは
容易に滑り、相対的な移動を容易とし、ハンドレール１
０３ｃの把持機構２０での把持を迅速、かつ正確に行う
ことができる。

【００８４】図１５は本発明の実施の第８形態に係るロ
ボット把持機構を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視図、（ｃ）は（ｂ）における
Ｅ−Ｅ断面図である。図１５（ａ）において、把持機構
４０は、図１２に示す実施の第６形態の把持機構２０と
同じく先端指部２１ａ，２１ｂ、指部２２ａ，２２ｂ及
び２３ａ，２３ｂからなる２本の屈曲可能な把持部を基
部２４に支持されて構成されている。

【００８５】本実施の第８形態の把持機構４０では、更
に先端指部２１ａ，２１ｂ内側の摩擦係数の大きな表面
材料２５ａ，２５ｂ、指部２２ａ，２２ｂ内側の摩擦係
数の小さな表面材料２６ａ，２６ｂ、及び指部２３ａ，
２３ｂ内側の表面材料２７ａ，２７ｂのそれぞれを、各
指部内側にネジ３０で取付けて着脱可能としたもので、
その他の構造は図１２に示す実施の第６形態と同じであ
る。

【００８６】図１５（ｂ）において、指部２２ａ，２３
ａ内側の材料２６ａ，２７ａは、それぞれネジ３０で取
付けられており、ネジ３０は、図１５（ｃ）に示すよう
に材料２６ａの表面が平坦になるように、材料２６ａの
表面に皿もみ加工を施して表面を平坦にしている。

【００８７】上記の実施の第８形態においても、先端指
部２１ａ，２１ｂの内側は摩擦係数の大きな表面材料２
５ａが取付けられているので、摩擦により容易にハンド
レール１０３を引っ掛けて移動することができ、把持部
とハンドレール１０３を傷付けることなく、把持部間に
ハンドレール１０３を引き込むことができる。又、指部
２２ａ，２２ｂ及び２３ａ，２３ｂ内側には摩擦係数の
小さい表面材料２６ａ，２７ａが設けられているので、
ハンドレール１０３と指部内側とは容易に滑り、相対的
な移動を容易とし、ハンドレール１０３の把持機構２０
での把持を迅速、かつ正確に行うことができる。

【００８８】更に、本実施の第８形態においては、先端
指部２１ａ，２１ｂの表面材料２５ａ，２５ｂ、指部２
２ａ，２２ｂの表面材料２６ａ，２６ｂ、及び指部２３
ａ，２３ｂの表面材料２７ａ，２７ｂを保守、点検時に
ネジ３０を取り外すことにより新しい材料と取替えが可
能となり、又、支持するハンドレールの形状により、そ
の把持に最もふさわしい材料を選定して取替えることが
できる。

【００８９】図１６は本発明の実施の第９形態に係るロ
ボット把持機構を示し、（ａ）は全体の正面図、
（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は（ａ）におけるＦ−
Ｆ断面図であり、（ａ），（ｂ）は円形状、（ｃ），
（ｄ）は四角形状のものを示す。

【００９０】（ａ）において、２４は基部であり、宇宙
空間を移動するロボット、宇宙空間を飛行するロボッ
ト、或いは水中での作業ロボット、地上での各種作業ロ
ボット等のあらゆるロボットのアーム先端に取付けら
れ、把持機構２０全体を支持している。把持機構２０
は、図示の例では先端指部２１ａ、指部２２ａ、指部２
３ａを屈曲可能に連結した一方の把持部と、同様に先端
指部２１ｂ、指部２２ｂ、指部２３ｂを屈曲可能に連結
してなる他方の把持部で構成される。これら先端指部及
び指部は後述するように軸中心に回転可能であり、又、
２本の把持部間で後述するように把持対象のハンドレー
ル１０３等を挟んで把持する構成である。なお、把持部
は左右で２本の構成のみならず、それぞれ複数本の把持
部を対向して配置した構成でも良いことは勿論である。

【００９１】（ｂ）において、指部２２ｂは表面に互い
に異なる材質の表面材料２２ｂ−１，２２ｂ−２が全周
を覆って取付けられている。取付方法はネジ止め、接着
のいずれでも良い。例えば、表面材料２２ｂ−１は２２
ｂ−２より摩擦係数が小さく、特定の把持対象物を把持
する場合に比較的滑り易く、表面材料２２ｂ−２は滑り
にくい材料である。この場合に特定の把持対象物を強固
に把持し、簡単に離脱しないようにするためには、後述
するように軸中心に回転させ適切な表面材料の面を内側
の把持面とすることができる。その他の先端指部２１
ａ，２１ｂ、指部２２ａ，２３ａ，２３ｂも同様な構造
であり、（ａ）図においては、それぞれ各信号に−ｘ
（ｘは１又は２）を付して示している。

【００９２】（ｃ）は（ｂ）の応用例であり、表面材料
を２２ｂ−１，２２ｂ−２，２２ｂ−３と、それぞれ異
なる材質の３種類で覆った例であり、３種類の表面材料
の面を選択することができるものである。（ｄ），
（ｅ）は把持部の指部を四角形状とした例であり、
（ｄ）は２種類の表面材料２２ｂ−１，２２ｂ−２を用
いた例、（ｅ）は２２ｂ−１，２２ｂ−２，２２ｂ−
３，２２ｂ−４の４種類の表面材料を用いた例であり、
同様に回転させることにより特定の材料や形状の把持対
象物を把持する場合に適切な把持面を選択できるもので
ある。

【００９３】なお、指部の断面形状は、円形状、四角形
状の例で説明したが、楕円形状でも良く、又これら円
形、四角形、楕円形状のものを、適宜選択して組合せ、
複数本の把持部から構成するようにしても良い。

【００９４】図１７は回転機構を示す図で、（ａ）は一
方の把持部の内部断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＧ−
Ｇ断面図、（ｃ）はＨ−Ｈ断面図である。（ａ）におい
て指部２２ａは、一方の連結部に取付けられた取付部６
０、他方の連結部に取付けられた取付部３１間に軸中心
に回転可能な構造である。又、指部先端２１ａ，２１
ｂ、指部２３ａ，２３ｂも同様な構造である。

【００９５】指部２２ａの一端（図中上端）には固定材
６４が固定され、その中心部には軸６４ａが取付けら
れ、軸６４ａには連結フランジ６２が固定されている。
連結フランジ６２は取付部６０内の部材６０ａに設けら
れた係合溝６３内へ回転自在に挿入され取付部６０に指
部２２ａを係合させ、支持している。

【００９６】指部２２ａの他端（図中下端）には固定材
６５が固定され、その中心部にはモータ軸７１が取付け
られ、モータ軸７１は係合部７２を介してモータ７０に
連結している。モータ７０は取付部６１内へ固定されて
おり、そのモータ軸７１は取付部６１に取付けられた軸
受６６に回転自在に支持されている。

【００９７】上記構成のように、指部２２ａは、一端が
連結部に取付けられた取付部６０に連結フランジ６２に
より回転自在に連結され、他端も取付部６１に固定され
たモータ７０のモータ軸７１へ軸受６６、係合部７２を
介して回転自在に連結されている。従って、モータ７０
を駆動することにより軸中心に回転可能となっており、
指部２２ａの表面材料を必要に応じて適切なものを選択
し、選択した表面材料の面を把持部の内側にセットする
ことができる。なお、指部２３ａ，２３ｂ、先端指部２
１ａ，２１ｂも同様な構造であるので、その説明は省略
する。又、上記に説明の通り、一方の把持部で説明した
が、対向する他方の把持部も同じ構造である。

【００９８】図１７（ｂ）は一方の取付部６０の断面図
であり、図１で説明した円形状の例で、表面材料を省略
して示している。図において、取付部６０内部は部材６
０ａが一体構造となっており、部材６０ａには円形の係
合溝６３が加工されており、係合溝６３内には連結フラ
ンジ６２が挿入されている状態を示している。

【００９９】図１７（ｃ）は他方の取付部６１の断面図
であり、取付部６１内の中心にはモータ軸７１が配置さ
れ、モータ７０に連結している状態を示している。なお
図１７では把持部は円形状の指部の例で説明したが、図
１６（ｄ），（ｅ）に示す四角形状断面のものでも同様
に回転可能な構造を採用することができる。

【０１００】図１８は上記に説明した実施の第９形態に
おけるモータの配置と制御系統を示し、（ａ）はモータ
の配置を、（ｂ）は制御系統図を、それぞれ示す。
（ａ）におて、モータ７０は先端指部２１ａ，２１ｂ用
の７０Ａ，７０Ｂ、指部２２ａ，２２ｂ用の７０Ｃ，７
０Ｄ、指部２３ａ，２３ｂの７０Ｅ，７０Ｆの６ユニッ
トが配置されている。これらのモータ７０Ａ〜７０Ｆを
制御することにより各指部を回転させ、図１６（ｂ）〜
（ｄ）に示す複数の表面材料の適切なものを選択し、適
切な面を把持部の内側へ配置させることができる。

【０１０１】図１８（ｂ）において、各６個のモータ７
０Ａ〜７０Ｆは、モータ駆動回路８０に接続され、入力
装置８１により駆動する構成である。モータ駆動回路８
０と入力装置８１とはロボット本体に設けられており、
入力装置８１では、モータ７０Ａ〜７０Ｆのすべて、又
は必要に応じて必要個所のモータを選択して必要な角度
回転させる。このような制御により、把持機構で把持す
る対象物の材料や形状、大きさ、等により把持する場合
に滑りの程度、把持する指部の場所、等を考慮し、必要
個所のモータを入力装置８１で指定して回転させ、適切
な表面材料を把持部内側に配置することができる。

【０１０２】図１９は上記に説明した実施の第９形態に
おける把持機構で円形断面のハンドレールを把持する場
合の一例を示す図である。図において、把持を行う前に
は上記に説明した要領で、入力装置８１からの指令によ
り必要個所の指部を回転させ、適切な表面材料を選択し
ておく。

【０１０３】図１９は本発明の実施の第９形態に係るロ
ボット把持機構による把持方法を示す図であり、円形断
面のハンドレールを把持する例である。（ａ）におい
て、一方の把持部の先端指部２１ｂを屈曲動作Ｐ₁を行
い、両把持部間にハンドレール１０３を取り込む。次
に、（ｂ）において、一方の把持部の指部２２ｂと２３
ｂとを作動させて移動動作Ｐ₂を行い、取り込んだハン
ドレール１０３を水平方向へ移動させて両把持部間のほ
ぼ中心軸線上へ位置させ、その後、指部２１ｂを屈曲動
作Ｐ₃で下降させる。（ｃ）において、両把持部の各指
部を屈曲動作Ｐ₄，Ｐ₅をさせてハンドレール１０３ｂ
を包み込んで円形断面のハンドレール１０３ｂを確実に
把持する。

【０１０４】上記の操作において、各指部２２ａ，２２
ｂ，２３ａ，２３ｂ、先端指部２１ａ，２１ｂは内側の
把持部に適切な表面材料が選択されているので、両把持
部間への中心軸線上の位置への移動が円滑になされ、ハ
ンドレール１０３と各指部との過度な摩擦や衝突も少な
くなり、ハンドレール１０３と把持部が傷が付くのが防
止される。

【０１０５】なお、上記の例では、ハンドレール１０３
と把持機構２０とは、相対的に移動するものであるが、
実際はハンドレール１０３は宇宙ステーションの有人モ
ジュールに取付けられているので、ハンドレール１０３
に対して把持機構２０が移動して上記に説明した位置を
保つようにする。

【０１０６】図２０は本発明の実施の第１０形態に係る
ロボット把持機構の正面図であり、本実施の第１０形態
においては、一方と他方の把持部は基部２４側の連結部
の取付部６１にのみ、それぞれ１個のモータ７０Ｅ，７
０Ｆを設けたもので、モータ７０Ｅで先端指部２１ａ、
指部２２ａ，２３ａからなる一方の把持部全体を回転さ
せ、モータ７０Ｆで先端指部２１ｂ、指部２２ｂ，２３
ｂからなる他方の把持部全体を回転させるようにしたも
のである。その他の構成は図１６，図１７に示す実施の
第９形態と同じ構成であり、その制御系統も図１８
（ｂ）のモータを７０Ｅ，７０Ｆとした以外は同じ機能
を有するものである。

【０１０７】上記の実施の第１０形態によれば、各先端
指部、指部は一体となって回転し、それぞれ同一の表面
材料を内側に配置でき、構造もモータが７０Ｅ，７０Ｆ
の２個と簡素化され、制御も簡単となり、実用性の高い
把持機構が実現できるものである。

【０１０８】

【発明の効果】本発明のロボットハンドによる把持方法
は、請求項に記載されたように、（１）から（２０）の
発明から構成される。本発明の（１）では、両ハンドと
把持対象物への把持が円滑になされ、無理なく摩擦や衝
撃が小さくなり、把持対象物への損傷やハンド自身の破
損も防止することができる。

【０１０９】本発明の（２）では、ハンドレールの断面
形状が楕円形状を有し、ハンドとの当接部が楕円曲面で
なされるので、ハンドの指部内側へ沿ってハンドレール
が滑りやすく移動が容易となる。又、把持部で楕円曲面
の部分を挟み込むことができるので、突起部もなく、か
つハンドレールはハンド中心軸線上位置調整されている
こともあり、無理な摩擦力や衝撃もないのでハンドレー
ルは勿論、ハンド自身も損傷することがない。

【０１１０】本発明の（３）では、ハンドレールの断面
が円形状であり、楕円形状と同じく、突起部がなく滑ら
かな曲面であり、かつハンドレールはハンド中心軸線上
に位置調整されているので、把持の際に無理な摩擦力や
衝撃もなく、ハンドレールやハンドも損傷することがな
い。又、本発明の（４）では、ハンドレールが四角形状
であっても、ハンドレールがハンドの中心軸線上に位置
してから両ハンドの指部を屈曲して把持するので当接時
の衝撃は小さくなり、ハンドレールは勿論、ハンド自身
にも傷が付くことが防止される。

【０１１１】本発明の（５）ではハンドレールの断面形
状が楕円形状、（６）では円形状であり、それぞれ上
端、下端の一方又は両方が切り欠かれているので、ハン
ドレールの曲面をハンド内側へ当接し易くなる。

【０１１２】本発明の（７）では、把持部間に挿入され
たハンドレール、等の把持対象物が各指部の曲面に沿っ
て滑りながら容易に移動することができ、先端部より中
央部へ位置させることができる。これにより把持対象物
の把持部間での位置決めが容易となり、把持対象物又は
指部に過度の摩擦や衝撃を加えることなく確実に把持対
象物を把持することができる。

【０１１３】本発明の（８）では、指部のうち基部に連
結する指部の内側には曲面を形成せず平坦な直線状の面
であるので、特に、把持部間に挿入されて基部側へ移動
した把持対象物が平面を有する形状の物体の場合には、
基部側において指部内側の平面と物体が密着することに
より、把持が確実になされる利点がある。

【０１１４】本発明の（９）では、指部の断面形状が四
角形状、（１０）の発明では円形状であり、いずれの場
合でも、指部内側へ滑らかで横方向がフラットで、かつ
軸方向で曲面を有する切欠きが形成されるので、上記
（７）の発明と同様に把持部内での把持対象物が円滑に
移動でき、把持対象物の確実な把持を可能とするロボッ
ト把持機構が構築できる。

【０１１５】本発明の（１１）では、把持部の各指部内
側には表面材料が取付けられており、表面材料の摩擦係
数は先端指部が基材の摩擦係数よりも大きいので、把持
部間に把持対象物を引っ掛けて巻き込み、取り込むこと
が容易となる。更に、把持部間に引き込まれた把持対象
物は、その他の指部内側の表面材料の摩擦係数が基材よ
りも小さいので、より滑りやすくなり、指部内側に沿っ
て滑りながら移動が容易となり、把持機構や把持対象物
に傷を付けることなく、取込みが迅速になされ、把持が
確実になされる。

【０１１６】本発明の（１２）では、表面材料が各指部
内側へ着脱可能に、例えばネジ等により取付けられるの
で、材料の取替え、適切な材料の選定及びその取付けが
容易となり、ロボット把持機構の機能が一層向上するも
のである。

【０１１７】本発明の（１３）では、把持対象がハンド
レールであり、その断面が楕円形状の曲面を有してお
り、上端、下端が切り欠かれているので、楕円曲面部分
が把持部内へ取り込まれた後に指部に沿って滑りやす
く、かつ移動が容易となり、ハンドレールや把持部が傷
を付けることなく、取込みが迅速になされる。又、本発
明の（１４）では、ハンドレールの断面形状が四隅形状
であっても、上記（１１）の発明と同様に迅速な把持部
への取込み、把持が確実になされる。

【０１１８】本発明の（１５）では、各指部の駆動装置
で駆動し指部を軸中心に回転させることにより、適切な
表面材料を把持部の内側に配置することができる。把持
対象物は形状や大きさ、材質、等が種々異なっており、
それぞれこれらを把持部で挟んで把持する場合に、把持
対象物を回転させたり、ある程度の滑りが必要な場合
や、強固に把持するために摩擦力の大きい把持面を必要
とする場合、等さまざまなケースがある。そこで、駆動
機構により指部を回転させて把持対象物に適した指部の
表面材料を把持部の内側へ配置し、把持が適切になさ
れ、把持機構の信頼性が向上する。

【０１１９】本発明の（１６）では駆動機構は基部に連
結された指部のみに設けられており、一方の把持部と他
方の把持部は、それぞれ１個の駆動機構でのみ回転さ
せ、把持部全体の内側を把持対象物を把持するのに相応
しい表面材料を配置することができ、簡略な機構と簡単
な制御により把持が確実になされるものである。

【０１２０】本発明の（１７）では指部の断面が円形
状、（１８）の発明では四角形状であり、又、（１９）
の発明では、これら円形、四角形、楕円形の組合せであ
り、どのような指部の断面形状でも、本発明では指部を
軸中心に回転させ、把持対象物に適した把持部の表面材
料を内側に配置することができ、把持機構の応用範囲が
広まるものである。本発明の（２０）では、指部を回転
する駆動機構は、選択して必要な個所の指部のみ回転さ
せて、把持対象物の大きさ、形状、材質、等に応じて必
要な個所のみ駆動すれば良く、きめ細かな制御が可能と
なり把持機構の信頼性が一層向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係るロボットハンド
の構成を示す正面図である。

【図２】本発明の実施の第１〜第３形態に係るロボット
ハンドにより把持するハンドレールを示し、（ａ）は側
面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、
（ｃ），（ｄ）は（ｂ）の断面の変形例を示す。

【図３】本発明の実施の第１形態に係るロボットハンド
による把持方法を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）はその手順を示す。

【図４】本発明の実施の第２形態に係るロボットハンド
による把持方法を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）はその
手順を示す。

【図５】本発明の実施の第３形態に係るロボットハンド
による把持方法を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）はその
手順を示す。

【図６】本発明の実施の第１〜第３形態の把持方法を適
用する複数本の把持部を有するロボット把持機構の斜視
図である。

【図７】本発明の実施の第４形態に係るロボット把持機
構を示し、（ａ）は正面図、（ｂ），（ｃ）は指部の斜
視図で、（ｂ）は断面形状が四角、（ｃ）は円形の例で
ある。

【図８】本発明の実施の第４形態に係るロボット把持機
構で円形断面のハンドレールを把持する場合の作用を示
す図で、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、
それぞれ把持の手順を示す。

【図９】本発明の実施の第４形態に係るロボット把持機
構で四角形状のハンドレールを把持する場合の作用を示
す図で、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ
把持の手順を示す。

【図１０】本発明の実施の第５形態に係るロボット把持
機構の正面図である。

【図１１】本発明の実施の第５形態に係るロボット把持
機構で各種大きさの把持対象物を把持する場合の作用を
説明する図で、（ａ）は中程度のもの、（ｂ）は大きな
もの、（ｄ）は小さな形状のもの、をそれぞれ示す。

【図１２】本発明の実施の第６形態に係るロボット把持
機構を示し、（ａ）は機構全体の正面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）における
Ｃ−Ｃ断面図である。

【図１３】本発明の実施の第６形態に係るロボット把持
機構及びその把持対象レールを示し、（ａ），（ｂ），
（ｃ）はレールを把持する場合の手順を示す。

【図１４】本発明の実施の第７形態に係るロボット把持
機構及びその把持対象レールを示し、（ａ），（ｂ），
（ｃ）はレールを把持する場合の手順を示す。

【図１５】本発明の実施の第８形態に係るロボット把持
機構を示し、（ａ）は機構全体の側面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視図、（ｃ）は（ｂ）における
Ｅ−Ｅ断面図である。

【図１６】本発明の実施の第９形態に係るロボット把持
機構を示し、（ａ）は正面図、（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図であり、
（ｂ），（ｃ）が円形状断面のもの、（ｄ），（ｅ）が
四角形状の断面を、それぞれ示す。

【図１７】本発明の実施の第９形態に係るロボット把持
機構の詳細な構造を示し、（ａ）は回転機構の断面図、
（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図、（ｃ）はＨ−Ｈ断面図
である。

【図１８】本発明の実施の第９形態のモータ制御系を示
し、（ａ）はモータの配置図、（ｂ）は制御系統図であ
る。

【図１９】本発明の実施の第９形態に係る把持機構の手
順を示す図で、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれの工
程を示す図である。

【図２０】本発明の実施の第１０形態に係るロボット把
持機構のモータ配置を示す図である。

【図２１】宇宙ステーションの有人モジュール船内の構
造を示す斜視図である。

【符号の説明】

２０，４０把持機構２１ａ，２１ｂ先端指部２２ａ，２２ｂ指部２３ａ，２３ｂ指部２４基部２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ表
面材料３０ネジ５０曲面６０，６１取付部６２連結フランジ６３係合溝６４，６５固定材６６軸受７０モータ７１モータ軸７２係合部８０モータ駆動回路８１入力装置１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃハンドレール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向して配置され把持対象物を挟んで把
持する複数のハンドを備え、同各ハンドは複数の指部を
屈曲自在に連結して構成されたロボットハンドの把持方
法であって、前記ハンド先端を広げた状態で前記把持対
象物を一方のハンド内側へ当接させる場合でも；前記一
方のハンドの当接した指部内側の面をハンド中心軸線と
直交する方向へ平行移動させることにより前記把持対象
物を前記直交方向へそのままの姿勢で移動させ；前記把
持対象物の中心部をほぼ前記ハンド中心線上に位置さ
せ；その後前記両ハンドの各指部を内側へ屈曲させて前
記把持対象物を挟んで把持することを特徴とするロボッ
トハンドによる把持方法。
【請求項２】前記把持対象物はハンドレールであり、
同ハンドレールの断面は楕円状曲面を有し、前記ハンド
は同ハンドレールの楕円状曲面に当接することを特徴と
する請求項１記載のロボットハンドによる把持方法。
【請求項３】前記把持対象物はハンドレールであり、
同ハンドレールの断面は円形状であることを特徴とする
請求項１記載のロボットハンドによる把持方法。
【請求項４】前記把持対象物はハンドレールであり、
同ハンドレールの断面は四角形状であることを特徴とす
る請求項１記載のロボットハンドによる把持方法。
【請求項５】前記把持対象物はハンドレールであり、
同ハンドレールの断面は楕円状曲面を有し、同楕円状曲
面の上端又は下端、或いは上端及び下端の両方に切り欠
きを有し、前記ハンドは同ハンドレールの楕円状曲面に
当接することを特徴とする請求項１記載のロボットハン
ドによる把持方法。
【請求項６】前記把持対象物はハンドレールであり、
同ハンドレールの断面は円形状曲面を有し、同円形状曲
面の上端又は下端、或いは上端及び下端の両方に切り欠
きを有し、前記ハンドは同ハンドレールの円形状曲面に
当接することを特徴とする請求項１記載のロボットハン
ドによる把持方法。
【請求項７】対向して配置され把持対象物を挟んで把
持する複数のハンドを備え、同ハンドは複数の指部を屈
曲自在に連結して構成されたロボット把持機構におい
て、前記各指部の対向する内側の面は滑らかな曲面を形
成するように切欠かれていることを特徴とするロボット
把持機構。
【請求項８】前記指部のうち基部側の指部内側には、
前記曲面を設けずに直線状の平面を形成していることを
特徴とする請求項７記載のロボット把持機構。
【請求項９】前記指部の断面は四角形状であることを
特徴とする請求項７又は２記載のロボット把持機構。
【請求項１０】前記指部の断面形状は円形状であるこ
とを特徴とする請求項７又は８記載のロボット把持機
構。
【請求項１１】対向して配置され把持対象物を挟んで
把持する複数の把持部を備え、各把持部は複数の指部を
屈曲自在に連結して構成されたロボット把持機構におい
て、前記各指部の内側にはそれぞれ表面材料が取付けら
れ、同表面材料の摩擦係数は、先端の指部が同指部基材
の摩擦係数よりも大きく、その他の指部は同指部基材の
摩擦係数よりも小さいことを特徴とするロボット把持機
構。
【請求項１２】前記各表面材料は各指部内側へ着脱可
能に取付けられていることを特徴とする請求項１１記載
のロボット把持機構。
【請求項１３】前記請求項１１又は１２記載のロボッ
ト把持機構で把持する把持対象物はハンドレールであ
り、同ハンドレールの断面は楕円状曲面、楕円状曲面の
上端又は下端、或いは上下両端に切り欠きを有すること
を特徴とする把持対象レール。
【請求項１４】前記請求項１１又は１２記載のロボッ
ト把持機構で把持する把持対象物はハンドレールであ
り、同ハンドレールの断面は四角形状であることを特徴
とする把持対象レール。
【請求項１５】対向して配置され把持対象物を挟んで
把持する複数の把持部を備え、各把持部は複数の指部を
屈曲自在に連結して構成されたロボット把持機構におい
て、前記各指部の周囲表面にはそれぞれ材質の異なる複
数の表面材料を周方向に区分して全周囲を覆って取付
け、前記各指部にはそれぞれ各指部を軸中心に回転させ
る駆動機構を備えて構成され、前記各駆動機構で前記各
指部を回転させることにより前記各指部の所定の表面材
料を選択し把持部の内側に配置可能とすることを特徴と
するロボット把持機構。
【請求項１６】対向して配置され把持対象物を挟んで
把持する複数の把持部を備え、各把持部は複数の指部を
屈曲自在に連結して構成されたロボット把持機構におい
て、前記各指部の周囲表面にはそれぞれ材質の異なる複
数の表面材料を周方向に区分して全周囲を覆って取付
け、前記各指部のうち基部側に連結された指部にのみ同
指部を軸中心に回転させる駆動機構を備えて構成され、
前記駆動機構を駆動することにより前記基部側の指部と
共に同指部に連結された他の指部も同時に回転させ所定
の表面材料を選択し把持部の内側に配置可能とすること
を特徴とするロボット把持機構。
【請求項１７】前記各指部の断面形状は円形状又は楕
円形状であることを特徴とする請求項１５又は１６記載
のロボット把持機構。
【請求項１８】前記各指部の断面形状は四角形状であ
ることを特徴とする請求項１５又は１６記載のロボット
把持機構。
【請求項１９】前記各複数の指部の断面形状は四角形
状、円形状及び楕円形状の組合せであることを特徴とす
る請求項１５又は１６記載のロボット把持機構。
【請求項２０】前記駆動機構は前記各指部のうち、必
要な指部を選択し、選択した指部に対応する駆動機構の
みを駆動可能とすることを特徴とする請求項１５記載の
ロボット把持機構。