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WO2016063314A1 - ロボットハンド及びロボット - Google Patents

ロボットハンド及びロボット Download PDF

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Publication number
WO2016063314A1
WO2016063314A1 PCT/JP2014/005363 JP2014005363W WO2016063314A1 WO 2016063314 A1 WO2016063314 A1 WO 2016063314A1 JP 2014005363 W JP2014005363 W JP 2014005363W WO 2016063314 A1 WO2016063314 A1 WO 2016063314A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
node
input shaft
base
driven
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/005363
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
潤一 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to PCT/JP2014/005363 priority Critical patent/WO2016063314A1/ja
Priority to JP2016554947A priority patent/JP6499669B2/ja
Priority to KR1020177007727A priority patent/KR101964253B1/ko
Priority to CN201480082825.0A priority patent/CN107073720B/zh
Publication of WO2016063314A1 publication Critical patent/WO2016063314A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0004—Braking devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears

Definitions

  • the present invention relates to a robot hand that is an end effector attached to the tip of a robot arm, and a robot equipped with the same.
  • the finger of the robot hand described in Patent Document 1 includes a driving node that is rotationally driven around a base end supported by a base, and a follower that is pivotally connected to the base.
  • the Chebyshev link mechanism includes a base end portion rotatably connected to the distal end portion of the driving node and an intermediate portion rotatably connected to the distal end portion of the driven node.
  • the fingertip part is provided in the front-end
  • the rotation range of the prime mover is determined.
  • the gripper type robot hand using the Chebyshev link mechanism of Patent Document 1 and having two fingers has two driving nodes, and each driving node has a motor.
  • the rotating shafts of the two driving nodes are arranged in parallel, and the two motors are concentrated on one side of the base on which the driving node is pivotally supported.
  • a reduction gear is used in combination with a motor, and the motor and the reduction gear are arranged in series (that is, coaxially).
  • the finger drive unit including these motors and the speed reducer and the robot arm, the movable range of the robot hand is limited. Therefore, it is desirable that the finger drive unit be as small as possible.
  • the fingertip stroke of the finger is larger than the length of the fixed node, so that the finger can be miniaturized with respect to the required fingertip stroke.
  • the finger drive unit in the robot hand which realized the miniaturization of the finger, further miniaturization of the entire robot hand is desired by miniaturization of the finger drive unit.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to realize further miniaturization of a robot hand using a Chebyshev link mechanism.
  • a robot hand includes a base, a gripping claw, a Chebyshev link mechanism that connects the base and the gripping claw, a housing fixed to the base, and at least one of the base and the housing
  • An input shaft for inputting power to the Chebyshev link mechanism an output shaft parallel to the input shaft, a motor supported by the housing, and coaxially arranged with the input shaft.
  • a transmission shaft that is rotatably supported by the housing, a power transmission mechanism that transmits power from the output shaft to the transmission shaft, and a reduction gear provided between the transmission shaft and the input shaft It is characterized by providing these.
  • a robot according to an aspect of the present invention includes a robot main body having a robot arm, the robot hand attached to a distal end portion of the robot arm, and a controller that controls operations of the robot arm and the robot hand. It is characterized by providing.
  • the motor and the speed reducer can be arranged in parallel. Therefore, the size of the housing (particularly, the size in the direction parallel to the output shaft of the motor) can be reduced as compared with the robot hand in which the motor and the speed reducer are arranged in series. As a result, it is possible to reduce the size of the robot hand.
  • FIG. 1 is a schematic side view of an articulated robot provided with a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the robot hand.
  • FIG. 3 shows the fingers of the robot hand with the fingertips closed.
  • FIG. 4 is a view showing the fingers of the robot hand with the fingertip opened.
  • FIG. 5 is a V arrow view of FIG. 2 showing the structure of the finger of the robot hand.
  • 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 2 showing the structure of the finger drive section.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the control system of the articulated robot.
  • FIG. 8A is a diagram of a robot hand according to the present embodiment, and FIG.
  • FIG. 8B is a diagram of a robot hand according to a comparative example in which a servo motor, a speed reducer, and a brake device are coaxially arranged.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a general Chebyshev link mechanism and its movement.
  • FIG. 1 is a schematic side view of an articulated robot 10 including a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • an articulated robot 10 according to an embodiment of the present invention includes a robot body 2 having a robot arm 20, a robot hand 1 attached to the tip of the robot arm 20, and an articulated robot 10.
  • the controller 3 is generally configured to control the operation.
  • each component of the articulated robot 10 will be described in detail.
  • the robot body 2 includes a base 30 and a robot arm 20 supported by the base 30.
  • the robot arm 20 includes a vertical arm pivot axis 21, a horizontal arm longitudinal axis 22, a horizontal arm vertical axis 23, a wrist rotation axis 24 substantially orthogonal to the arm vertical axis 23, and a wrist bending axis substantially orthogonal to the wrist rotation axis 24. 25 and a wrist twist axis 26 substantially orthogonal to the wrist bending axis 25. That is, the robot body 2 is a six-axis vertical articulated robot.
  • the robot main body 2 to which the present invention is applied is not limited to this, and it is only necessary to have the robot arm 20.
  • the robot body 2 may be, for example, a vertical articulated robot other than six axes, a horizontal articulated robot, or the like.
  • the robot arm 20 includes a first arm 31 connected to the base 30 so as to be rotatable around the arm turning shaft 21, and a first arm 31 connected to the tip of the first arm 31 so as to be rotatable around the arm front-rear axis 22.
  • a fourth arm 34, a wrist 35 connected to the tip of the fourth arm 34 so as to be rotatable around the wrist bending shaft 25, and a hand adapter 36 connected around the wrist 35 and the wrist twisting shaft 26 are provided.
  • the robot body 2 further includes drive mechanisms such as servo motors 61 to 66 (FIG. 7) for rotating the arm elements 31 to 35 around the respective axes 21 to 26.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the robot hand 1
  • FIG. 3 is a diagram showing the finger 42 of the robot hand 1 with the fingertip closed
  • FIG. 4 is a finger of the robot hand 1 with the fingertip opened.
  • FIG. 5 is a view taken along the arrow V in FIG. 2 showing the structure of the finger 42 of the robot hand 1
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 2 showing the structure of the drive unit 43 of the finger 42. is there.
  • the robot hand 1 includes a base 41 fixed to the hand adapter 36 of the robot body 2, a pair of fingers 42 supported by the base 41, and a drive unit that drives the pair of fingers 42. 43.
  • a gripping claw 44 is attached to each fingertip (tip portion) of the pair of fingers 42.
  • a cushioning material 45 is affixed to the contact portion of the gripping claws 44 with the workpiece.
  • one finger 42 is a main driving system finger 42A that operates by power transmitted from a servo motor 81 described later, and the other finger 42 is power transmitted from the main driving system finger 42A (from Specifically, it is a driven finger 42 ⁇ / b> B that operates by the power transmitted from the input shaft 46 to the driven input shaft 47.
  • the main finger 42A and the driven finger 42B are not particularly distinguished, they are expressed as fingers 42.
  • the base 41 is formed in a U-shaped cross section (FIG. 5), and has a bottom wall 411 fixed to the hand adapter 36 and a pair of side walls 412 and 412 rising from the bottom wall 411.
  • a housing 40 in which the components of the drive unit 43 are accommodated is fixed to one of the pair of side walls 412.
  • Two parallel input shafts (input shaft 46 and driven system input shaft 47) for inputting power from the drive unit 43 to the finger 42 pass through the one side wall 422, and the two input shafts 46, 47 projects into the base 41.
  • Each finger 42 is configured as a link mechanism including the Chebyshev link mechanism 5.
  • the gripping claws 44 are supported by the base 41 via the link mechanism including the Chebyshev link mechanism 5.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a general Chebyshev link mechanism 5 and its movement.
  • the Chebyshev link mechanism 5 is a link mechanism that includes four nodes (links) of a driving node 51, a fixed node 50, a driven node 52, and an intermediate node 53.
  • the base end portion of the driving node 51 is rotatably connected to the base end portion of the fixed node 50, and the base end portion of the driven node 52 is rotatably connected to the base end of the intermediate node 53.
  • the tip of the driving node 51 is rotatably connected to the end, and the tip of the driven node 52 is rotatably connected to the intermediate part of the intermediate node 53.
  • the movement trajectory 500 of the distal end of the intermediate joint 53 is a straight line that is substantially parallel to the fixed joint 50 in a certain plane while the prime mover 51 makes one rotation around the base end. It is a substantially D-shaped circumferential shape composed of a portion 501 and a curved portion 502 connecting the ends of the straight portion 501.
  • the rotation angle of the standing driving link 51 is 0 degree and the counterclockwise rotation direction is a positive rotation direction
  • the leading end of the intermediate link 53 corresponding to the rotation movement of the driving link 51 between 0 degrees and 180 degrees.
  • the movement trajectory 500 of the part is the linear part 501 described above.
  • the pair of fingers 42 is configured symmetrically about the center of the robot hand 1 (symmetrical in each sheet of FIGS. 2-4).
  • the structure of one finger 42 will be described in detail, and the description of the structure of the other finger 42 will be omitted by representing the corresponding members with the same reference numerals.
  • the finger 42 includes a driving node 51, a driven node 52, an intermediate node 53, a driven auxiliary node 54, an intermediate auxiliary node 55, an intermediate coupling node 56, and a tip end coupling node 57.
  • the joints 51 to 57 and the base 41 functioning as a fixed joint constitute a link mechanism that connects the base 41 and the gripping claws 44.
  • An adapter portion 57a is provided in the tip end joint node 57, and a gripping claw 44 is detachably fixed to the adapter portion 57a by a fastener or the like (not shown).
  • the base end portion of the driving node 51 is fixed to the input shaft 46 (or the driven system input shaft 47), and rotates integrally with the input shaft 46 (or the driven system input shaft 47).
  • the distal end portion of the driving node 51 is rotatably connected to the proximal end portion of the intermediate node 53 by the first joint shaft 71.
  • the base end portion of the driven node 52 is fixed to a second joint shaft 72 that is rotatably supported by the pair of side walls 412 of the base 41.
  • the distal end portion of the follower node 52 is rotatably connected to the longitudinal intermediate position of the intermediate node 53 by a third joint shaft 73.
  • the distal end portion of the intermediate joint 53 is rotatably connected to the distal end joint joint 57 by a fourth joint shaft 74.
  • the extension directions of the axes of the input shaft 46, the first joint shaft 71, the second joint shaft 72, the third joint shaft 73, and the fourth joint shaft 74 are parallel.
  • the distance between the input shaft 46 and the first joint shaft 71 is “1”
  • the distance between the input shaft 46 and the second joint shaft 72 is “2”
  • the first joint shaft 71 and the third joint shaft 73 is “2.5”
  • the distance between the third joint shaft 73 and the fourth joint shaft 74 is “2.
  • the ratio of the lengths of the nodes is determined so as to be “5”.
  • the distance between the axes strictly refers to the distance from the axis to the axis.
  • the Chebyshev link mechanism 5 is configured by the driving node 51, the driven node 52, the intermediate node 53, and a part of the base 41 functioning as a fixed node.
  • the movement range (movement trajectory) of the distal end portion of the intermediate joint 53 of the Chebyshev link mechanism 5 is the straight portion 501 (of the circumferential movement trajectory 500 (FIG. 9) that the Chebyshev link mechanism 5 can take as the Chebyshev link mechanism 5.
  • the rotation range of the driving node 51 that is, the input shaft 46 or the driven input shaft 47
  • the proximal end portion of the driven auxiliary node 54 is fixed to a fifth joint shaft 75 that is rotatably supported by the pair of side walls 412 of the base 41 between the input shaft 46 and the second joint shaft 72.
  • the input shaft 46, the second joint shaft 72, and the fifth joint shaft 75 are arranged on substantially the same straight line.
  • a straight line connecting the input shaft 46 and the second joint shaft 72 is referred to as a “reference line L” for convenience of explanation.
  • the distal end portion of the driven auxiliary node 54 is rotatably connected to the intermediate coupling node 56 by a sixth joint shaft 76.
  • the intermediate coupling node 56 is rotatably connected to the driven node 52 by the third joint shaft 73. As shown in FIG. 5, in the axial direction of the third joint shaft 73, an intermediate node 53 is disposed inside the driven node 52, and an intermediate coupling node 56 is disposed inside the intermediate node 53. Yes. In this way, the finger 42 is made compact.
  • the distance between the second joint shaft 72 and the fifth joint shaft 75 and the distance between the third joint shaft 73 and the sixth joint shaft 76 are equal. Further, the distance between the second joint shaft 72 and the third joint shaft 73 is equal to the distance between the fifth joint shaft 75 and the sixth joint shaft 76. That is, the driven node 52, the driven auxiliary node 54, the intermediate coupling node 56, and a part of the base 41 constitute a base-side four-node parallel link mechanism 48.
  • the base end portion of the intermediate auxiliary node 55 is rotatably connected to the intermediate coupling node 56 by a sixth joint shaft 76. Further, the distal end portion of the intermediate auxiliary node 55 is rotatably connected to the distal end coupling node 57 by a seventh joint shaft 77.
  • the distance between the third joint shaft 73 and the sixth joint shaft 76 and the distance between the fourth joint shaft 74 and the seventh joint shaft 77 are equal. Further, the distance between the third joint shaft 73 and the fourth joint shaft 74 and the distance between the sixth joint shaft 76 and the seventh joint shaft 77 are equal. That is, the distal end side of the intermediate section 53, the intermediate auxiliary section 55, the intermediate coupling section 56, and the distal section coupling section 57 constitute the distal section side four-node parallel link mechanism 49.
  • the drive unit 43 of the finger 42 includes a servo motor 81, an output gear 82 to which power from the servo motor 81 is transmitted, a driven gear 83 meshed with the output gear 82, and the servo motor 81.
  • a speed reduction device 84 and a brake device 85 are provided on a power transmission path to the output gear 82.
  • the servo motor 81 is disposed so that its output shaft 811 is substantially parallel to the two input shafts 46 and 47, and is supported by the housing 40.
  • the servo motor 81 is provided with a detector 86 for detecting the rotational position and rotational speed of the servo motor 81.
  • the detector 86 is, for example, a rotary encoder.
  • the detector 86 is electrically connected to a controller 3 and a servo amplifier 97 described later by a detector cable 86a.
  • a transmission shaft 90 rotatably supported by the housing 40 is provided on an extension line of the input shaft 46 of the housing 40.
  • the input shaft 46 and the transmission shaft 90 are arranged on the same axis, and the extending directions of the shaft centers of the output shaft 811 and the transmission shaft 90 of the servo motor 81 are substantially parallel.
  • a drive pulley 87 is fitted to the output shaft 811 of the servo motor 81, and a driven pulley 88 corresponding to the drive pulley 87 is fitted to the transmission shaft 90.
  • An endless transmission belt 89 is wound around the drive pulley 87 and the driven pulley 88.
  • the pulleys 87 and 88 and the transmission belt 89 form a belt type power transmission mechanism 8, and the output of the servo motor 81 is transmitted to the transmission shaft 90 by the power transmission mechanism 8.
  • the transmission shaft 90 is provided with a brake device 85.
  • the brake device 85 according to the present embodiment is an electromagnetic brake that operates by an electromagnetic force generated by energizing a coil, and the brake is activated when not energized and the brake is released when energized. Yes.
  • the brake device 85 By such an operation of the brake device 85, the robot hand 1 continues to hold the workpiece even when the power supply to the robot hand 1 is cut off when the robot hand 1 (or multi-joint robot 10) is forcibly stopped. Can do.
  • a speed reducer 84 is provided at the rear stage of the brake device 85. More specifically, a speed reducer 84 is provided between the transmission shaft 90 and the input shaft 46, that is, on a power transmission path from the transmission shaft 90 to the input shaft 46. The input part of the reduction gear 84 and the transmission shaft 90 are connected, and power is input from the transmission shaft 90 to the reduction gear 84. The output portion of the speed reducer 84 is connected to the output gear 82, and the rotational power decelerated by the speed reducer 84 is output from the output gear 82.
  • the speed reducer 84 according to the present embodiment is a wave gear device including a wave generator connected to the transmission shaft 90, a flex spline connected to the output gear 82, and a circular spline fixed to the housing 40.
  • the speed reducer 84, the brake device 85, and the servo motor 81 are arranged in parallel in the housing 40.
  • a speed reduction device 84 and a brake device 85 are disposed between the axial lengths of the servo motor 81 including the servo motor 81 and the detector 86.
  • the output gear 82 and the driven gear 83 are both supported by the housing 40 so as to be rotatable.
  • the output gear 82 and the driven gear 83 are gears having the same shape, and the output gear 82 is integrally provided with the input shaft 46, and the driven gear 83 is integrally provided with the driven system input shaft 47. Yes.
  • the driven gear 83 engaged therewith also rotates in the opposite direction by the same rotation angle as the output gear 82. That is, the input shaft 46 and the driven system input shaft 47 are synchronously rotated in the opposite directions by the same rotation angle.
  • the fingertip of the finger 42 of the robot hand 1 and the pair of gripping claws 44 are synchronously moved in a direction away from each other or a direction close to each other.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the control system of the articulated robot 10. In this figure, the configuration of the control system particularly related to the control of the robot hand 1 is shown, and the others are omitted. As shown in FIG. 7, the controller 3 is connected to servo amplifiers 91 to 96 that supply drive currents to the servomotors 61 to 66 that rotationally drive the axes 21 to 26 of the robot body 2.
  • the servo motors 61 to 66 are provided with detectors 61a to 66a such as encoders, for example, and the rotational positions of the servo motors 61 to 66 detected by the detectors 61a to 66a are determined by the controller 3 (or , And input to the controller 3 and the servo motors 61 to 66).
  • the controller 3 is connected to a servo amplifier 97 that supplies a drive current to the servo motor 81 of the robot hand 1.
  • the rotational position of the servo motor 81 detected by the detector 86 is input to the controller 3 (or the controller 3 and the servo motors 61 to 66).
  • controller 3 is connected to a rotational position detector 98 that detects the rotational position of any one of the output gear 82, the driven gear 83, the input shaft 46, and the driven system input shaft 47. Based on the rotational position detected by the rotational position detector 98, the positions of the fingertips of the pair of fingers 42 and the pair of gripping claws 44 of the robot hand 1 can be estimated.
  • the controller 3 is a so-called computer, and includes an arithmetic processing unit such as a CPU and a storage unit such as a ROM and a RAM (none of which are shown).
  • the storage unit stores programs executed by the arithmetic processing unit, various fixed data, and the like.
  • the arithmetic processing unit performs data transmission / reception with an external device.
  • the arithmetic processing unit inputs detection signals from various sensors and outputs control signals to each control symmetry.
  • processing for controlling the operation of the articulated robot 10 is performed by the arithmetic processing unit reading and executing software such as a program stored in the storage unit.
  • the controller 3 may execute each process by centralized control by a single computer, or may execute each process by distributed control by cooperation of a plurality of computers.
  • the controller 3 may be comprised from the microcontroller, the programmable logic controller (PLC), etc.
  • the servo hand 91 to the servo amplifiers 91 to 66 are controlled based on the rotational positions detected by the detectors 61a to 66a so that the robot hand 1 moves to the target position according to the program.
  • a control signal is output to 96.
  • Each servo amplifier 91 to 96 supplies a drive current corresponding to the control signal to the servo motors 61 to 66. Further, according to the program, the fingertips of the fingers 42 are closed to bring the pair of gripping claws 44 close to grip the workpiece (FIG. 3), or the fingers 42 to release the workpiece by separating the pair of gripping claws 44 from each other.
  • a control signal is output from the controller 3 to the servo amplifier 97 based on the rotational position detected by the detector 86 and the rotational position detector 98 so as to open the fingertip (FIG. 4).
  • the servo amplifier 97 supplies a drive current corresponding to the control signal to the servo motor 81.
  • the controller 3 controls the pair of fingers 42 in the same manner as the robot arm 20 so that the controller 3 follows the target value using the positions, orientations, orientations, and the like of the pair of fingers 42 as control amounts (that is, , Servo control).
  • the robot hand 1 includes the base 41, the gripping claws 44, the Chebyshev link mechanism 5 that connects the base 41 and the gripping claws 44, and the housing 40 fixed to the base 41.
  • the power transmission mechanism 8 that transmits power from the power transmission shaft 90 to the transmission shaft 90 and the speed reduction device 84 provided between the transmission shaft 90 and the input shaft 46 are provided.
  • the input shaft 46 and the transmission shaft 90 are rotatably supported by the housing 40, and the servo motor 81 is supported by the housing 40.
  • FIG. 8A shows the robot hand 1 according to the present embodiment
  • FIG. 8B shows a robot hand 101 according to a comparative example in which a servo motor 81, a speed reducer 84, and a brake device 85 are coaxially arranged in series. It is shown. As apparent from a comparison between FIG. 8A and FIG.
  • the housing 40 ′ of the robot hand 101 according to the comparative example in which the servo motor 81 and the speed reducer 84 are arranged in series is the robot hand according to the present embodiment. It is longer than the one housing 40 by ⁇ H corresponding to the axial length of the servo motor 81.
  • the size of the housing 40 in which the drive unit 43 of the finger 42 is accommodated in particular, the axial direction of the servo motor 81).
  • the size in the parallel direction can be reduced.
  • the robot hand 1 is provided with the fingers 42 configured by the Chebyshev link mechanism 5 in a miniaturized manner. As described above, the drive unit 43 and the housing 40 thereof can be miniaturized. Further downsizing of the whole 1 can be realized.
  • the robot hand 1 of the present embodiment includes a driven gripping claw 44 that is paired with the aforementioned primary gripping claw 44 and a driven Chebyshev link mechanism that connects the driven gripping claw 44 and the base 41. 5, a driven input shaft 47 of the driven system parallel to the input shaft 46 that inputs power to the driven Chebyshev link mechanism 5, and a gear mechanism that transmits the power from the input shaft 46 to the driven input shaft 47 of the driven system (Output gear 82 and driven gear 83).
  • the robot hand 1 of the present embodiment further includes a brake device 85 provided on the transmission shaft 90.
  • the transmission shaft 90 is provided in parallel with the output shaft 811 of the servo motor 81, and the speed reducer 84 and the brake device 85 are arranged coaxially with the transmission shaft 90.
  • the reduction gear 84 and the brake device 85 can be arranged in parallel. Therefore, compared with the robot hand 101 (FIG. 8B) according to the comparative example, the size of the housing 40 that accommodates the drive unit 43 of the finger 42 (particularly, the size in the direction parallel to the axial direction of the servo motor 81) is increased. Can be small.
  • the Chebyshev link mechanism 5 has a driving node 51 whose base end is fixed to the input shaft 46 (or the driven system input shaft 47) and a base end that rotates to the base 41.
  • the follower node 52 is supported, and the intermediate portion 53 is connected to the distal end portion of the driven node 51 at the base end portion and is connected to the distal end portion of the follower node 52 at the intermediate portion.
  • This robot hand 1 includes a driven node 52 and a driven auxiliary node 54 whose base end portion is rotatably supported by the base 41 for constituting the four-node parallel link mechanism 48, and the distal end of the driven node 52.
  • the robot hand 1 further includes an intermediate auxiliary node 55 having a base end portion connected to the intermediate coupling node 56 to form a four-node parallel link mechanism 49 including an intermediate node 53 and an intermediate coupling node 56, and A tip end joint 57 that connects the tip of the intermediate joint 53 and the tip of the intermediate auxiliary joint 55 is provided.
  • a gripping claw 44 is fixed to the distal end joint node 57.
  • the straight portion 501 (FIG. 9) of the circumferential movement locus 500 (FIG. 9) that can be taken by the tip of the intermediate node 53 of the Chebyshev link mechanism 5 is the intermediate node 53.
  • the driving node 51 that is, the input shaft 46 or the driven input shaft 47
  • the tip of the intermediate node 53 (that is, the fingertip of the finger 42) moves while keeping the distance from the reference line L constant by the operation of the Chebyshev link mechanism 5.
  • the tip joint portion 57 positioned at the fingertip of the finger 42 and the gripping claw 44 fixed thereto. Moves parallel to the reference line L.
  • the gripping claws 44 can move in parallel with the reference line L while keeping the distance from the reference line L constant.
  • the configuration of the robot hand 1 can be changed as follows, for example.
  • the input shaft 46 and the driven system input shaft 47 are supported by the housing 40, but may be supported by at least one of the base 41 and the housing 40.
  • the power transmission mechanism 8 that transmits power from the output shaft 811 to the transmission shaft 90 is a belt-type power transmission mechanism, but the power transmission mechanism 8 is not limited to this.
  • a chain-type power transmission mechanism including a chain may be used.
  • the servo motor 81 and the brake device 85 are provided separately.
  • a servo motor with a brake function having these functions may be employed instead of the servo motor 81.
  • the brake device 85 on the transmission shaft 90 is omitted.
  • a gear mechanism including an output gear 82 and a driven gear 83 meshing with the output gear 82B is operated in synchronization with the movement of the primary finger 42A.
  • the output gear 82 and the driven gear 83 are directly meshed with each other in order to reduce the synchronization error between the primary finger 42A and the driven finger 42B.
  • At least one or more gears may be interposed between the terminal 83 and 83.
  • a power intermittent switching mechanism such as a clutch may be interposed between the output gear 82 and the driven gear 83 or between the driven gear 83 and the driven system input shaft 47.
  • the robot hand 1 includes one main finger 42A and one driven finger 42B, one or more driven fingers 42B can be increased.
  • a robot hand 1 having three fingers 42 by adding one follower finger 42B may be used.
  • the drive system input shaft 47 is also added corresponding to the number of fingers 42, and the drive unit 43 is configured to mesh the drive gear 83 and the output gear 82 provided integrally with the drive system input shaft 47. Is configured.

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Abstract

　ロボットハンドが、ベースと、把持爪と、ベースと把持爪とを連結するチェビシェフリンク機構と、ベースに固定されたハウジングと、ベース及びハウジングの少なくとも一方に回動可能に支持され、チェビシェフリンク機構へ動力を入力する入力軸と、入力軸と平行な出力軸を有し、ハウジングに支持されたモータと、入力軸と同軸上に配設され、ハウジングに回動可能に支持された伝動軸と、出力軸から伝動軸へ動力を伝達する動力伝達機構と、伝動軸と入力軸との間に設けられた減速装置とを備え、モータと、伝動軸と、減速装置とは、動力伝達機構からみて同じ側に設けられている。

Description

ロボットハンド及びロボット
　本発明は、ロボットアームの先端部に装着されるエンドエフェクタであるロボットハンド及びこれを備えたロボットに関する。
　従来、産業用ロボットは、ロボットアームの先端部に作業に適したエンドエフェクタを装着して使用される。エンドエフェクタの一種として、２本のフィンガを有しワークを把持するロボットハンド（いわゆる、グリッパ）が知られている。この種のロボットハンドであって、回転運動を直線運動に変換するチェビシェフリンク機構を利用したものが、特許文献１において本願の出願人により提案されている。
　特許文献１に記載のロボットハンドのフィンガは、基台に支持される基端部を中心にして回転駆動される原動節と、基端部が基台に回動可能に連結された従動節と、基端部が原動節の先端部に回動可能に連結されて中間部が従動節の先端部に回動可能に連結された中間節とを備えるチェビシェフリンク機構によって構成されている。そして、このチェビシェフリンク機構の中間節の先端部に指先部が設けられており、この指先部の移動軌跡がチェビシェフリンク機構の中間節が取り得る周状の移動軌跡のうちの直線部と対応するように原動節の回転範囲が定められている。
国際公開ＷＯ２０１０／００７７９５号公報
　上記特許文献１のチェビシェフリンク機構を利用したロボットハンドであって２本のフィンガを有するグリッパ形のものは、２つの原動節を有し、各原動節につきモータを備えている。２つの原動節の回転軸は平行に配設され、２つのモータは原動節が枢支された基台の一方側に集約配置されている。一般に、減速装置はモータと組み合わせて使用され、モータと減速装置は直列的に（つまり、同軸上に）配置されている。これらのモータ及び減速装置を含むフィンガの駆動部とロボットアームとの干渉を回避するために、ロボットハンドの可動範囲が制限される。そのため、フィンガの駆動部はなるべく小さいことが望ましい。
　上記特許文献１のチェビシェフリンク機構を利用したロボットハンドは、フィンガの指先のストロークが固定節の長さよりも大きいので、要求される指先のストロークに対してフィンガを小型化することが可能である。このようにフィンガの小型化を実現したロボットハンドでは、フィンガの駆動部の小型化による、ロボットハンド全体の更なる小型化が望まれている。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、チェビシェフリンク機構を利用したロボットハンドの更なる小型化を実現するものである。
　本発明の一態様に係るロボットハンドは、ベースと、把持爪と、前記ベースと前記把持爪とを連結するチェビシェフリンク機構と、前記ベースに固定されたハウジングと、前記ベース及び前記ハウジングの少なくとも一方に回動可能に支持され、前記チェビシェフリンク機構へ動力を入力する入力軸と、前記入力軸と平行な出力軸を有し、前記ハウジングに支持されたモータと、前記入力軸と同軸上に配設され、前記ハウジングに回動可能に支持された伝動軸と、前記出力軸から前記伝動軸へ動力を伝達する動力伝達機構と、前記伝動軸と前記入力軸との間に設けられた減速装置と、を備えることを特徴としている。
　また、本発明の一態様に係るロボットは、ロボットアームを有するロボット本体と、前記ロボットアームの先端部に取り付けられた前記ロボットハンドと、前記ロボットアーム及び前記ロボットハンドの動作を制御するコントローラとを備えることを特徴としている。
　上記構成のロボットハンド及びこれを備えたロボットによれば、モータと減速装置とを並列的に配置することができる。よって、モータと減速装置とが直列的に配置されたロボットハンドと比較して、ハウジングの大きさ（特に、モータの出力軸と平行な方向の大きさ）を小さくすることができる。ひいては、ロボットハンドの小型化を図ることができる。
　本発明によれば、ロボットハンドの更なる小型化を図ることが可能である。
図１は本発明の一実施形態に係るロボットハンドを備えた多関節ロボットの概略側面図である。 図２はロボットハンドの概略構成を示す図である。 図３は指先が閉じられた状態のロボットハンドのフィンガを示す図である。 図４は指先が開かれた状態のロボットハンドのフィンガを示す図である。 図５はロボットハンドのフィンガの構造を示す図２のＶ矢視図である。 図６はフィンガの駆動部の構造を示す図２のVI－VI矢視断面図である。 図７は多関節ロボットの制御系統の構成を示す図である。 図８Ａは本実施形態に係るロボットハンドの図、図８Ｂはサーボモータ、減速装置及びブレーキ装置が同軸上に配置された比較例に係るロボットハンドの図である。 図９は一般的なチェビシェフリンク機構及びその動きを説明する図である。
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るロボットハンドを備えた多関節ロボット１０の概略側面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る多関節ロボット１０は、ロボットアーム２０を有するロボット本体２と、ロボットアーム２０の先端部に装着されたロボットハンド１と、多関節ロボット１０の動作を司るコントローラ３とから概ね構成されている。以下、多関節ロボット１０の各構成要素について詳細に説明する。
　まず、ロボット本体２について詳細に説明する。本実施形態に係るロボット本体２は、基台３０と、基台３０に支持されたロボットアーム２０とを備えている。ロボットアーム２０は、垂直な腕旋回軸２１、水平な腕前後軸２２、水平な腕上下軸２３、腕上下軸２３と略直交する手首回転軸２４、手首回転軸２４と略直交する手首曲げ軸２５、及び、手首曲げ軸２５と略直交する手首捻り軸２６を有する。つまり、ロボット本体２は六軸垂直多関節型ロボットである。但し、本発明が適用されるロボット本体２はこれに限定されず、ロボットアーム２０を有すればよい。ロボット本体２は、例えば、六軸以外の垂直多関節型ロボットや、水平多関節型ロボットなどであってもよい。
　ロボットアーム２０は、基台３０に腕旋回軸２１回りに回動可能に連結された第１アーム３１と、第１アーム３１の先端部に腕前後軸２２回りに回動可能に連結された第２アーム３２と、第２アーム３２の先端部に腕上下軸２３回りに回動可能に連結された第３アーム３３と、第３アーム３３と手首回転軸２４回りに回動可能に接続された第４アーム３４と、第４アーム３４の先端部に手首曲げ軸２５回りに回動可能に接続された手首３５と、手首３５と手首捻り軸２６回りに連結されたハンドアダプタ３６を備えている。ロボット本体２は、各軸２１～２６回りに各アーム要素３１～３５を回転駆動するサーボモータ６１～６６（図７）などの駆動機構を更に備えている。
　次に、ロボットハンド１について詳細に説明する。図２はロボットハンド１の概略構成を示す図であり、図３は指先が閉じられた状態のロボットハンド１のフィンガ４２を示す図、図４は指先が開かれた状態のロボットハンド１のフィンガ４２を示す図、図５はロボットハンド１のフィンガ４２の構造を示す図２のＶ矢視図、図６はフィンガ４２の駆動部４３の構造を示す図２のVI－VI矢視断面図である。
　図２～６に示すように、ロボットハンド１は、ロボット本体２のハンドアダプタ３６に固定されるベース４１と、ベース４１に支持された一対のフィンガ４２と、一対のフィンガ４２を駆動する駆動部４３とを備えている。一対のフィンガ４２の指先（先端部）にはそれぞれ把持爪４４が取り付けられている。把持爪４４のワークとの接触部分には緩衝材４５が貼設されている。一対のフィンガ４２のうち、一方のフィンガ４２は後述するサーボモータ８１から伝達された動力によって動作する主動系のフィンガ４２Ａであり、他方のフィンガ４２は主動系のフィンガ４２Ａから伝達された動力（より詳細には、入力軸４６から従動系入力軸４７へ伝達された動力）によって動作するに従動系のフィンガ４２Ｂである。この明細書では、主動系のフィンガ４２Ａと従動系のフィンガ４２Ｂとを特に区別しないときは、フィンガ４２と表すこととする。
　ベース４１は、断面Ｕ字状（図５）に形成されており、ハンドアダプタ３６に固定される底壁４１１と、底壁４１１から起立する一対の側壁４１２，４１２とを有している。一対の側壁４１２のうち一方には、駆動部４３の構成要素が収容されたハウジング４０が固定されている。この一方の側壁４２２を、駆動部４３からフィンガ４２へ動力を入力するための２本の平行な入力軸（入力軸４６及び従動系入力軸４７）が貫いており、２本の入力軸４６，４７はベース４１内に突出している。
　各フィンガ４２は、チェビシェフリンク機構５を含むリンク機構として構成されている。換言すれば、把持爪４４は、チェビシェフリンク機構５を含むリンク機構を介してベース４１に支持されている。
　図９は一般的なチェビシェフリンク機構５及びその動きを説明する図である。図９に示すように、チェビシェフリンク機構５は、原動節５１、固定節５０、従動節５２及び中間節５３の４つの節（リンク）を備えたリンク機構である。固定節５０の基端部に原動節５１の基端部が回動可能に連結され、固定節５０の先端部に従動節５２の基端部が回動可能に連結され、中間節５３の基端部に原動節５１の先端部が回動可能に連結され、中間節５３の中間部に従動節５２の先端部が回動可能に連結されている。原動節５１の長さを「１」とすれば、固定節５０の長さが「２」、従動節５２の長さが「２．５」、中間節５３の長さが「５」の比となっている。上記構成のチェビシェフリンク機構５において、原動節５１が基端部を中心として１回転する間の、中間節５３の先端部の移動軌跡５００は、或る面内で固定節５０と略平行な直線部５０１と、この直線部５０１の端部同士を繋ぐ曲線部５０２とから成る略Ｄ字形の周状である。起立状態の原動節５１の回転角度を０度とし、反時計回りの回転方向を正の回転方向とすると、原動節５１が０度から１８０度の間の回転運動に対応する中間節５３の先端部の移動軌跡５００が上記の直線部５０１となっている。
　図２～６に戻って、一対のフィンガ４２はロボットハンド１のセンターを軸として対称（図２～４の各紙面において左右対称）に構成されている。以下では、一方のフィンガ４２の構造について詳細に説明し、他方のフィンガ４２の構造についての説明は対応する部材を同じ参照符号で表すことで省略する。
　フィンガ４２は、原動節５１、従動節５２、中間節５３、従動補助節５４、中間補助節５５、中間結合節５６、及び、先端部結合節５７を備えている。そして、これらの節５１～５７、及び、固定節として機能するベース４１によって、ベース４１と把持爪４４とを連結するリンク機構が構成されている。先端部結合節５７にはアダプタ部５７ａが設けられており、このアダプタ部５７ａに把持爪４４が図示されない締結具等によって着脱可能に固定される。
　原動節５１の基端部は入力軸４６（又は従動系入力軸４７）に固定されており、入力軸４６（又は従動系入力軸４７）と一体的に回動する。原動節５１の先端部は、中間節５３の基端部と第１関節軸７１により回動可能に連結されている。従動節５２の基端部は、ベース４１の一対の側壁４１２に回動可能に支持された第２関節軸７２に固定されている。従動節５２の先端部は、第３関節軸７３によって中間節５３の長手方向中間位置と回動可能に連結されている。中間節５３の先端部は、第４関節軸７４によって先端部結合節５７と回動可能に連結されている。
　入力軸４６、第１関節軸７１、第２関節軸７２、第３関節軸７３、及び、第４関節軸７４の各軸の軸心の延在方向は平行である。そして、入力軸４６と第１関節軸７１の距離を「１」としたとき、入力軸４６と第２関節軸７２の距離が「２」であり、第１関節軸７１と第３関節軸７３の距離は「２．５」であり、第２関節軸７２と第３関節軸７３の距離が「２．５」であり、第３関節軸７３と第４関節軸７４の距離が「２．５」となるように、各節の長さの比が決定されている。但し、この明細書において軸と軸の距離は、厳密には軸心から軸心までの距離のことを言う。
　上記構成の原動節５１、従動節５２、中間節５３、及び、固定節として機能するベース４１の一部分によって、チェビシェフリンク機構５が構成されている。そして、チェビシェフリンク機構５の中間節５３の先端部の移動範囲（移動軌跡）が、チェビシェフリンク機構５としてチェビシェフリンク機構５が取り得る周状の移動軌跡５００（図９）のうち直線部５０１（図９）と対応するように、原動節５１（つまり、入力軸４６又は従動系入力軸４７）の回動範囲が定められている。
　従動補助節５４の基端部は、入力軸４６と第２関節軸７２との間において、ベース４１の一対の側壁４１２に回動可能に支持された第５関節軸７５に固定されている。入力軸４６、第２関節軸７２、及び第５関節軸７５は略同一直線上に並んでいる。この入力軸４６と第２関節軸７２を結ぶ直線を説明の便宜上「基準線Ｌ」ということとする。従動補助節５４の先端部は、第６関節軸７６によって中間結合節５６と回動可能に連結されている。中間結合節５６は、第３関節軸７３によって従動節５２と回動可能に連結されている。なお、図５に示すように、第３関節軸７３の軸方向において、従動節５２の内側に中間節５３が配設され、更に、中間節５３の内側に中間結合節５６が配設されている。このようにして、フィンガ４２のコンパクト化が図られている。
　上記において、第２関節軸７２と第５関節軸７５との距離と、第３関節軸７３と第６関節軸７６との距離が等しい。また、第２関節軸７２と第３関節軸７３との距離と、第５関節軸７５と第６関節軸７６との距離が等しい。つまり、従動節５２、従動補助節５４、中間結合節５６、及び、ベース４１の一部分によって、基部側の四節平行リンク機構４８が構成されている。
　中間補助節５５の基端部は、第６関節軸７６によって中間結合節５６と回動可能に連結されている。また、中間補助節５５の先端部は、第７関節軸７７によって先端部結合節５７と回動可能に連結されている。上記において、第３関節軸７３と第６関節軸７６との距離と、第４関節軸７４と第７関節軸７７の距離が等しい。また、第３関節軸７３と第４関節軸７４との距離と、第６関節軸７６と第７関節軸７７との距離が等しい。つまり、中間節５３の先端部側、中間補助節５５、中間結合節５６、及び、先端部結合節５７によって、先端部側の四節平行リンク機構４９が構成されている。
　図６に示すように、フィンガ４２の駆動部４３は、サーボモータ８１と、サーボモータ８１からの動力が伝達される出力歯車８２と、出力歯車８２と噛合した従動歯車８３と、サーボモータ８１から出力歯車８２までの動力伝達経路上に設けられた減速装置８４及びブレーキ装置８５とを備えている。
　サーボモータ８１は、その出力軸８１１が２つの入力軸４６，４７と略平行となるように配設され、ハウジング４０に支持されている。サーボモータ８１には、サーボモータ８１の回転位置及び回転速度を検出するための検出器８６が設けられている。検出器８６は、例えば、ロータリエンコーダである。検出器８６は検出器ケーブル８６ａによって後述するコントローラ３及びサーボアンプ９７と電気的に接続されている。
　ハウジング４０の入力軸４６の延長線上には、ハウジング４０に回動可能に支持された伝動軸９０が設けられている。入力軸４６と伝動軸９０とは同軸上に配置されており、サーボモータ８１の出力軸８１１と伝動軸９０との各軸心の延在方向は略平行である。
　サーボモータ８１の出力軸８１１には駆動プーリ８７が嵌装されており、この駆動プーリ８７と対応する従動プーリ８８が伝動軸９０に嵌装されている。駆動プーリ８７と従動プーリ８８には、無端状の伝動ベルト８９が巻装されている。これらのプーリ８７，８８及び伝動ベルト８９によりベルト式動力伝達機構８が形成されており、この動力伝達機構８によってサーボモータ８１の出力が伝動軸９０へ伝達される。
　伝動軸９０には、ブレーキ装置８５が設けられている。本実施形態に係るブレーキ装置８５は、コイルに通電することによって発生する電磁力で動作する電磁ブレーキであって、非通電時にブレーキが作動し、通電時にブレーキの作動が解除されるようになっている。このようなブレーキ装置８５の動作により、ロボットハンド１（又は多関節ロボット１０）の強制停止時などにロボットハンド１への電力供給が絶たれた場合でも、ロボットハンド１はワークを把持し続けることができる。
　サーボモータ８１から出力歯車８２への動力伝達経路上において、ブレーキ装置８５の後段に減速装置８４が設けられている。より詳細には、伝動軸９０と入力軸４６との間、即ち、伝動軸９０から入力軸４６への動力伝達経路上に減速装置８４が設けられている。減速装置８４の入力部と伝動軸９０とが連結されており、伝動軸９０から減速装置８４へ動力が入力される。減速装置８４の出力部は出力歯車８２と連結されており、減速装置８４で減速された回転動力が出力歯車８２から出力される。なお、本実施形態に係る減速装置８４は、伝動軸９０と連結されたウェーブ・ジェネレータ、出力歯車８２と連結されたフレクスプライン、ハウジング４０に固定されたサーキュラ・スプラインから成る波動歯車装置である。
　減速装置８４及びブレーキ装置８５と、サーボモータ８１とは、ハウジング４０内において並列的に配置されている。本実施形態においては、サーボモータ８１と検出器８６とを合わせたサーボモータ８１の軸方向長さ間に、減速装置８４及びブレーキ装置８５が配設されている。
　出力歯車８２と従動歯車８３は、いずれもハウジング４０に回動可能に支持されている。出力歯車８２と従動歯車８３は同一形状の歯車であって、出力歯車８２には入力軸４６が一体的に設けられており、従動歯車８３には従動系入力軸４７が一体的に設けられている。サーボモータ８１から回転動力が出力歯車８２に伝達されて出力歯車８２が回転すると、これに噛合している従動歯車８３も出力歯車８２と同じ回転角度だけ逆向きに回転する。即ち、入力軸４６と従動系入力軸４７が同期して同じ回転角度だけ互いに逆向きに回転する。これにより、ロボットハンド１のフィンガ４２の指先及び一対の把持爪４４が同期して同じ量だけ互いに離間する方向又は近接する方向へ移動する。
　続いて、コントローラ３について説明する。図７は多関節ロボット１０の制御系統の構成を示す図である。この図では、特にロボットハンド１の制御に関連する制御系統の構成を示し、他を省略している。図７に示すように、コントローラ３には、ロボット本体２の各軸２１～２６を回転駆動する各サーボモータ６１～６６へ駆動電流を供給するサーボアンプ９１～９６が接続されている。また、各サーボモータ６１～６６には、例えば、エンコーダなどの検出器６１ａ～６６ａが設けられており、この検出器６１ａ～６６ａで検出されたサーボモータ６１～６６の回転位置がコントローラ３（又は、コントローラ３及び各サーボモータ６１～６６）へ入力される。また、コントローラ３には、ロボットハンド１のサーボモータ８１へ駆動電流を供給するサーボアンプ９７が接続されている。このサーボアンプ９７には、検出器８６で検出されたサーボモータ８１の回転位置がコントローラ３（又は、コントローラ３及び各サーボモータ６１～６６）へ入力される。更に、コントローラ３には、出力歯車８２、従動歯車８３、入力軸４６及び従動系入力軸４７のうちいずれか１つの回転位置を検出する回転位置検出器９８が接続されている。この回転位置検出器９８で検出された回転位置により、ロボットハンド１の一対のフィンガ４２の指先及び一対の把持爪４４の位置を推定することができる。
　コントローラ３は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や各制御対称への制御信号の出力を行う。コントローラ３では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、多関節ロボット１０の動作を制御するための処理が行われる。なお、コントローラ３は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、コントローラ３は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等から構成されていてもよい。
　上記コントローラ３でプログラムが実行されると、プログラムに則ってロボットハンド１が目標位置へ移動するように、検出器６１ａ～６６ａで検出された回転位置に基づいて、コントローラ３から各サーボアンプ９１～９６へ制御信号が出力される。各サーボアンプ９１～９６は、制御信号に応じた駆動電流をサーボモータ６１～６６へ供給する。また、プログラムに則って、一対の把持爪４４を近接させてワークを把持するためにフィンガ４２の指先を閉じたり（図３）、一対の把持爪４４を離間させてワークを放すためにフィンガ４２の指先を開いたり（図４）するように、検出器８６及び回転位置検出器９８で検出された回転位置に基づいて、コントローラ３からサーボアンプ９７へ制御信号が出力される。サーボアンプ９７は、制御信号に応じた駆動電流をサーボモータ８１へ供給する。このように、コントローラ３は、ロボットアーム２０と同様に一対のフィンガ４２に対しても、一対のフィンガ４２の位置、方位、姿勢などを制御量として、目標値に追従するような自動制御（即ち、サーボ制御）を行う。
　以上に説明したように、本実施形態のロボットハンド１は、ベース４１と、把持爪４４と、ベース４１と把持爪４４とを連結するチェビシェフリンク機構５と、ベース４１に固定されたハウジング４０と、チェビシェフリンク機構５へ動力を入力する入力軸４６と、入力軸４６と平行な出力軸８１１を有するサーボモータ８１と、入力軸４６と同軸上に配設された伝動軸９０と、出力軸８１１から伝動軸９０へ動力を伝達する動力伝達機構８と、伝動軸９０と入力軸４６との間に設けられた減速装置８４とを備えている。上記において、入力軸４６と伝動軸９０はそれぞれハウジング４０に回動可能に支持されており、サーボモータ８１はハウジング４０に支持されている。
　上記構成のロボットハンド１では、伝動軸９０及び入力軸４６がサーボモータ８１の出力軸８１１と平行に設けられ、この伝動軸９０及び入力軸４６と同軸上に減速装置８４が配置されているので、サーボモータ８１と減速装置８４とを並列的に配置することが可能となる。図８Ａには本実施形態に係るロボットハンド１を示されており、図８Ｂはサーボモータ８１、減速装置８４及びブレーキ装置８５が同軸上に直列的に配置された比較例に係るロボットハンド１０１が示されている。図８Ａと図８Ｂとを比較すれば明らかなように、サーボモータ８１と減速装置８４とが直列的に配置された比較例に係るロボットハンド１０１のハウジング４０’は、本実施形態に係るロボットハンド１のハウジング４０よりもサーボモータ８１の軸方向長さに対応するΔＨだけ長くなる。このように、比較例に係るロボットハンド１０１と比較して、本実施形態に係るロボットハンド１ではフィンガ４２の駆動部４３が収容されたハウジング４０の大きさ（特に、サーボモータ８１の軸方向と平行な方向の大きさ）を小さくすることができる。ロボットハンド１は、小型化を図ってチェビシェフリンク機構５により構成されたフィンガ４２を備えたものであり、上記のように駆動部４３及びそのハウジング４０の小型化が可能であることで、ロボットハンド１全体の更なる小型化を実現することができる。
　また、本実施形態のロボットハンド１は、前述の主動系の把持爪４４と対を成す従動系の把持爪４４と、従動系の把持爪４４とベース４１とを連結する従動系のチェビシェフリンク機構５と、従動系のチェビシェフリンク機構５へ動力を入力する入力軸４６と平行な従動系の従動系入力軸４７と、入力軸４６から従動系の従動系入力軸４７へ動力を伝達するギア機構（出力歯車８２と従動歯車８３）と、を更に備えている。
　上記構成のロボットハンド１では、１つのサーボモータ８１によって２つのチェビシェフリンク機構５（フィンガ４２）が駆動される。このように、チェビシェフリンク機構５（フィンガ４２）の数が増加してもサーボモータ８１の数が変化しないので、フィンガ４２の駆動部４３を収容したハウジング４０の大型化を抑えることができる。
　また、本実施形態のロボットハンド１は、伝動軸９０上に設けられたブレーキ装置８５を更に備えている。
　上記構成のロボットハンド１では、サーボモータ８１の出力軸８１１と平行に伝動軸９０が設けられ、この伝動軸９０と同軸上に減速装置８４及びブレーキ装置８５が配置されるので、サーボモータ８１と減速装置８４及びブレーキ装置８５とを並列的に配置することが可能となる。よって、比較例に係るロボットハンド１０１（図８Ｂ）と比較して、フィンガ４２の駆動部４３を収容したハウジング４０の大きさ（特に、サーボモータ８１の軸方向と平行な方向の大きさ）を小さくすることができる。
　また、本実施形態のロボットハンド１は、チェビシェフリンク機構５が、基端部が入力軸４６（又は従動系入力軸４７）に固定された原動節５１と、基端部がベース４１に回動可能に支持された従動節５２と、基端部が原動節５１の先端部と連結され、中間部が従動節５２の先端部と連結された中間節５３とを備えている。このロボットハンド１は、従動節５２を含んで四節平行リンク機構４８を構成するための、基端部がベース４１に回動可能に支持された従動補助節５４、及び、従動節５２の先端部と従動補助節５４の先端部とを連結する中間結合節５６を備えている。このロボットハンド１は、更に、中間節５３及び中間結合節５６を含んで四節平行リンク機構４９を構成するための、基端部が中間結合節５６と連結された中間補助節５５、及び、中間節５３の先端部と中間補助節５５の先端部とを連結する先端部結合節５７を備えている。そして、先端部結合節５７に把持爪４４が固定されている。
　さらに、本実施形態のロボットハンド１では、チェビシェフリンク機構５の中間節５３の先端部が取り得る周状の移動軌跡５００（図９）のうちの直線部５０１（図９）が中間節５３の先端部の移動範囲となるような所定角度範囲内で、原動節５１（つまり、入力軸４６又は従動系入力軸４７）が回転する。
　上記構成のロボットハンド１では、チェビシェフリンク機構５の作用により、中間節５３の先端部（即ち、フィンガ４２の指先）は基準線Ｌとの距離を一定に保ちつつ移動する。併せて、基部側の四節平行リンク機構４８、及び、先端部側の四節平行リンク機構４９の作用により、フィンガ４２の指先に位置する先端部結合節５７及びこれに固定された把持爪４４は、基準線Ｌと平行に移動する。上記の通り、把持爪４４は、基準線Ｌとの距離を一定に保ちながら、基準線Ｌと平行に移動することができる。このように、基準線Ｌから把持爪４４の距離が変化しないので、把持爪４４の位置を把握しやすく、また、一対の把持爪４４によるワークの把持を容易に行うことができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記ロボットハンド１の構成は例えば以下のように変更することができる。
　上記実施形態に係るロボットハンド１において、入力軸４６及び従動系入力軸４７はハウジング４０に支持されているが、ベース４１とハウジング４０の少なくとも一方に支持されていてもよい。
　また、上記実施形態に係るロボットハンド１において、出力軸８１１から伝動軸９０へ動力を伝達する動力伝達機構８はベルト式動力伝達機構であるが、動力伝達機構８はこれに限定されない。例えば、出力軸８１１から伝動軸９０へ動力を伝達する動力伝達機構８として、噛合する駆動ギアと従動ギアとから成る歯車式動力伝達機構、又は、駆動スプロケットと従動スプロケットとこれらに巻回されたチェーンとから成るチェーン式動力伝達機構が用いられてもよい。
　また、上記実施形態に係るロボットハンド１において、サーボモータ８１とブレーキ装置８５とが別々に設けられている。但し、サーボモータ８１及びブレーキ装置８５に代えて、これらの機能を併せ備えたブレーキ機能付サーボモータをサーボモータ８１の代わりに採用してもよい。この場合、伝動軸９０上のブレーキ装置８５は省略される。
　また、上記実施形態に係るロボットハンド１において、主動系のフィンガ４２Ａの動きと同期させて従動系のフィンガ４２Ｂを動作させるために、出力歯車８２とこれに噛合する従動歯車８３とから成るギア機構が設けられている。このように出力歯車８２と従動歯車８３とが直接的に噛合していることが主動系のフィンガ４２Ａと従動系のフィンガ４２Ｂとの同期誤差を低減するうえで望ましいが、出力歯車８２と従動歯車８３との間に少なくとも１つ以上の歯車が介在していてもよい。また、出力歯車８２と従動歯車８３との間、又は、従動歯車８３と従動系入力軸４７との間にクラッチなどの動力断続切替機構が介在していてもよい。これにより、一方のフィンガ４２（主動系のフィンガ４２Ａ）のみを動作させることができる。
　また、上記実施形態に係るロボットハンド１は、主動系のフィンガ４２Ａと従動系のフィンガ４２Ｂとを１つずつ備えているが、１つ以上の従動系のフィンガ４２Ｂを増やすこともできる。例えば、従動系のフィンガ４２Ｂを１つ追加して、３本のフィンガ４２を有するロボットハンド１としてもよい。この場合、従動系入力軸４７もフィンガ４２の数と対応させて追加し、この従動系入力軸４７と一体的に設けられた従動歯車８３と出力歯車８２とを噛合させるように、駆動部４３が構成される。
１　ロボットハンド
２　ロボット本体
３　コントローラ
５　チェビシェフリンク機構
８　動力伝達機構
１０　多関節ロボット
２０　ロボットアーム
４０　ハウジング
４１　ベース
４２　フィンガ
　　（４２Ａ　主動系のフィンガ）
　　（４２Ｂ　従動系のフィンガ）
４３　駆動部
４４　把持爪
４６　（主動系の）入力軸
４７　（従動系の）入力軸
４８，４９　四節平行リンク機構
５０　固定節
５１　原動節
５２　従動節
５３　中間節
５４　従動補助節
５５　中間補助節
５６　中間結合節
５７　先端部結合節
６１～６６　サーボモータ
８１　サーボモータ
　　８１１　出力軸
８２　出力歯車
８３　出力歯車
８４　減速装置
８５　ブレーキ装置
８６　検出器
９０　伝動軸
９１～９７　サーボアンプ
９８　回転位置検出器
 

Claims (6)

  1. 　ベースと、
    　把持爪と、
    　前記ベースと前記把持爪とを連結するチェビシェフリンク機構と、
    　前記ベースに固定されたハウジングと、
    　前記ベース及び前記ハウジングの少なくとも一方に回動可能に支持され、前記チェビシェフリンク機構へ動力を入力する入力軸と、
    　前記入力軸と平行な出力軸を有し、前記ハウジングに支持されたモータと、
    　前記入力軸と同軸上に配設され、前記ハウジングに回動可能に支持された伝動軸と、
    　前記出力軸から前記伝動軸へ動力を伝達する動力伝達機構と、
    　前記伝動軸と前記入力軸との間に設けられた減速装置と、
    を備えるロボットハンド。
  2. 　前記把持爪と対を成す従動系の把持爪と、
    　前記従動系の把持爪と前記ベースとを連結する従動系のチェビシェフリンク機構と、
    　前記従動系のチェビシェフリンク機構へ動力を入力する、前記入力軸と平行な従動系の入力軸と、
    　前記入力軸から前記従動系の入力軸へ動力を伝達するギア機構と、
    を更に備える、請求項１に記載のロボットハンド。
  3. 　前記伝動軸上に設けられたブレーキ装置を更に備える、請求項１又は２に記載のロボットハンド。
  4. 　前記チェビシェフリンク機構が、基端部が前記入力軸に固定された原動節と、基端部が前記ベースに回動可能に支持された従動節と、基端部が前記原動節の先端部と連結され、中間部が前記従動節の先端部と連結された中間節とを有し、
    　前記従動節を含んで四節平行リンク機構を構成するための、基端部が前記ベースに回動可能に支持された従動補助節、及び、前記従動節の先端部と前記従動補助節の先端部とを連結する中間結合節と、
    　前記中間節及び前記中間結合節を含んで四節平行リンク機構を構成するための、基端部が前記中間結合節と連結された中間補助節、及び、前記中間節の先端部と前記中間補助節の先端部とを連結する先端部結合節と、を更に備え、
    　前記先端部結合節に前記把持爪が固定されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のロボットハンド。
  5. 　前記チェビシェフリンク機構が、基端部が前記入力軸に固定された原動節と、基端部が前記ベースに回動可能に支持された従動節と、基端部が前記原動節の先端部と連結され、中間部が前記従動節の先端部と連結された中間節とを有し、
    　前記中間節の先端部が取り得る周状の移動軌跡のうちの直線部が前記中間節の先端部の移動範囲となるような所定角度範囲内で前記入力軸が回転する、請求項１～４のいずれか一項に記載のロボットハンド。
  6. 　ロボットアームを有するロボット本体と、
    　前記ロボットアームの先端部に取り付けられた、請求項１～５のいずれか一項に記載のロボットハンドと、
    　前記ロボットアーム及び前記ロボットハンドの動作を制御するコントローラと、
    を備える、ロボット。
     
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