机器人手、机器人装置以及机器人手的制造方法.pdf

本发明提供一种机器人手、机器人装置以及机器人手的制造方法。机器人手具备与对象物接触的指部，上述指部具有：前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的第一部件；以及覆盖上述第一部件的表面的第二部件。

权利要求书
1.  一种机器人手，其特征在于，
所述机器人手具备与对象物接触的指部，
所述指部具有：
第一部件，该第一部件的前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件；以及
第二部件，该第二部件覆盖所述第一部件的表面。

2.  根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，
所述第一部件具有收纳与该第一部件和所述对象物的接触动作相关的规定的功能元件的第一室，
所述第一室由所述第一部件和所述第二部件密封。

3.  根据权利要求2所述的机器人手，其特征在于，
所述功能元件是检测因与所述对象物的接触而作用于所述指部的压力的压力传感器。

4.  根据权利要求2所述的机器人手，其特征在于，
在所述基部设置有供与所述功能元件连接的布线贯通的贯通孔，
所述贯通孔被所述第二部件覆盖。

5.  根据权利要求2所述的机器人手，其特征在于，
所述第二部件设置为能够弹性变形，
在所述第二部件与所述第一部件之间设置有与所述第一室连通的第二室。

6.  根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，
所述第一部件至少相对于因与所述对象物的接触而作用于所述指部的压力具有刚性。

7.  根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，
所述机器人手还具备：
支承部，该支承部支承连接部，该连接部以所述指部能够向规定方向旋转的方式连接所述指部中的所述前端部和所述基部；以及
弹性部，该弹性部连结所述支承部和所述基部，并对所述指部在所述规定方向上赋予弹力。

8.  根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，
所述指部设置有多个，
多个所述指部能够把持所述对象物。

9.  一种机器人装置，其特征在于，
所述机器人装置具备：
机器人手，该机器人手具备与对象物接触的指部，所述指部具有前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的第一部件、以及覆盖所述第一部件的表面的第二部件；以及
多轴臂，该多轴臂支承所述机器人手。

10.  根据权利要求9所述的机器人装置，其特征在于，
所述多轴臂设置有多个。

11.  一种机器人装置，其特征在于，
所述机器人装置具备：
机器人手，该机器人手具备与对象物接触的指部，所述指部具有前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的第一部件、以及覆盖所述第一部件的表面的第二部件；以及
多个多轴臂，所述多个多轴臂支承所述机器人手。

12.  一种机器人手的制造方法，其特征在于，
所述机器人手的制造方法包括：
对在与对象物接触的指部的表面设置的表面部件进行成型的工序；以及
以由成型的所述表面部件覆盖、并且前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的方式将第一部件配置在所述表面部件的内部的工序。

13.  根据权利要求12所述的机器人手的制造方法，其特征在于，
所述机器人手的制造方法还包括：
在将所述第一部件配置在所述表面部件的内部之后，将与所述对象 物的把持动作相关的规定的功能元件保持在所述第一部件的工序；以及
在保持所述功能元件之后密封所述第一部件的工序。

说明书机器人手、机器人装置以及机器人手的制造方法
技术领域
本发明涉及机器人手、机器人装置以及机器人手的制造方法。
背景技术
以往，涉及安装于工业用机器人臂等的前端、通过把持或者释放物体进行规定的作业的机器人手，更加详细地公知有把持工具进行部件的组装等作业、另一方面把持微小的部件并高精度地进行配置的多功能机器人手(例如，参照专利文献1)。
在这样的机器人手中，公知有关于例如通过使指部包括吸附垫等有源元件、压力传感器等无源元件等来稳定地把持多种物体的机器人手的技术。这样的有源元件以及无源元件因为通过IC芯片等电子部件动作，从而构成为在指部安装有电子部件。
专利文献1：日本特开昭60-25686号公报
然而，在上述的技术中，因为指部的构造复杂而且部件数量多，所以制造成本大而难以实际应用。
发明内容
鉴于以上情况，本发明的目的在于提供能够减少部件数量且以低成本制造的机器人手、机器人装置以及机器人手的制造方法。
本发明的机器人手是具备与对象物接触的指部的机器人手，上述指部具有：第一部件，其前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件；和第二部件，其覆盖上述第一部件的表面。
根据本发明，与对象物接触的指部是具有前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的第一部件、以及覆盖该第一部件的表面的第二部件的结构，所以能够简化指部的构造，并且能够减少指部的部件数量。除此之外，例如通过注塑成型这样的方法，能够用相同的材料一体成型， 从而能够实现低成本化。由此，可以提供能够减少部件数量且以低成本制造的机器人手。
在上述的机器人手中，优选构成为，上述第一部件具有收纳与该第一部件和上述对象物的接触动作相关的规定的功能元件的第一室，上述第一室由上述第一部件和上述第二部件密封。
例如在部件彼此仅使用螺钉等紧固的结构中，存在水等从间隙侵入的情况，因为侵入的水与电子部件等功能元件接触而成为误动作的原因，所以难以在水分多的环境下作业。与此相对，在本发明中，因为第一部件具有收纳与该第一部件和对象物的接触动作相关的规定的功能元件的第一室，第一室由第一部件和第二部件密封，所以能够防止水从外部侵入第一室，能够抑制水与功能元件接触。由此，可以提供能够在水分多的环境下作业的机器人手。
在上述的机器人手中，优选构成为，上述功能元件是检测因与上述对象物的接触而作用于上述指部的压力的压力传感器。
根据本发明，因为功能元件为检测因与对象物的接触而作用于指部的压力的压力传感器，所以能够检测因与对象物的接触而作用于指部的压力，从而能够以高精度把持对象物。
在上述的机器人手中，优选构成为，在上述基部设置有供与上述功能元件连接的布线贯通的贯通孔，上述贯通孔被上述第二部件覆盖。
根据本发明，因为在基部设置有供与功能元件连接的布线贯通的贯通孔，该贯通孔被第二部件覆盖，所以能够确保指部的防水性并且能够从外部向功能元件供电。
在上述的机器人手中，优选构成为，上述第二部件设置为能够弹性变形，在上述第二部件与上述第一部件之间设置有与上述第一室连通的第二室。
根据本发明，因为第二部件设置为能够弹性变形，在第二部件与第一部件之间设置有与第一室连通的第二室，所以能够使指部的表面向第二室侧弹性变形而把持对象物。由此，能够稳定地把持对象物。
在上述的机器人手中，优选构成为，上述第一部件至少相对于因与上述对象物的接触而作用于上述指部的压力具有刚性。
根据本发明，因为第一部件至少相对于因与对象物的接触而作用于指部的压力具有刚性，所以第一部件能够成为指部的骨架而维持该指部的形状。
优选上述的机器人手还具备：支承部，该支承部支承连接部，该连接部以上述指部能够向规定方向旋转的方式连接上述指部中的上述前端部和上述基部；以及弹性部，该弹性部连结上述支承部和上述基部，并对上述指部在上述规定方向上赋予弹力。
根据本发明，因为还具备：支承部，该支承部支承连接部，该连接部以指部能够向规定方向旋转的方式连接指部中的前端部和基部；以及弹性部，该弹性部连结支承部和基部，并对指部在上述规定方向上赋予弹力，所以能够相对于在规定方向上施加到指部的压力而使指部柔软地弹性变形。
上述的机器人手优选构成为，上述指部设置有多个，多个上述指部能够把持上述对象物。
根据本发明，因为设置有多个指部，多个指部能够把持对象物，所以能够得到可进行与对象物的接触以及对象物的把持等多种动作的机器人手。
本发明的机器人装置具备：机器人手，该机器人手具备与对象物接触的指部，上述指部具有前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的第一部件、以及覆盖上述第一部件的表面的第二部件；以及多轴臂，该多轴臂支承上述机器人手。
根据本发明，因为机器人手中的与对象物接触的指部构成为具有前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的第一部件、以及覆盖该第一部件的表面的第二部件，所以能够简化指部的构造，并且能够减少指部的部件数量。除此之外，例如通过注塑成型等方法，能够用相同的材料一体成型，从而能够实现低成本化。由此，可以提供能够减少部件数量并以低成本制造的机器人装置。
在上述的机器人装置中，优选构成为，上述多轴臂设置有多个。
根据本发明，通过在双臂分别设置机器人手，能够用这些双臂的手以夹持的方式把持对象物来进行作业。这样能够实施在以往不可能的把持方式，从而能够实现多种把持方式。
本发明的机器人装置具备：机器人手，该机器人手具备与对象物接触的指部，上述指部具有前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的第一部件、以及覆盖上述第一部件的表面的第二部件；以及多个多轴臂，上述多个多轴臂支承上述机器人手。
根据本发明，因为机器人手中的与对象物接触的指部构成为具有前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的第一部件、以及覆盖该第一部件的表面的第二部件，所以能够简化指部的构造，并且能够减少指部的部件数量。除此之外，例如通过注塑成型等方法，能够用相同的材料一体成型，从而能够实现低成本化。由此，可以提供能够减少部件数量并以低成本制造的机器人装置。另外，通过在双臂分别设置机器人手，能够用这些双臂的手以夹持的方式把持对象物来进行作业。这样能够实施在以往不可能的把持方式，从而能够实现多种把持方式。
本实施方式的机器人手的制造方法包括：对在与对象物接触的指部的表面设置的表面部件进行成型的工序；以及以由成型的上述表面部件覆盖、并且前端部和连接于该前端部的基部成为一个部件的方式将第一部件配置在上述表面部件的内部的工序。
根据本发明，因为对在与对象物接触的指部的表面设置的表面部件进行成型之后，在成型的第二部件的内部，以由成型的表面部件覆盖、并且前端部与连接于该前端部的基部成为一个部件的方式将第一部件配置在表面部件的内部，所以能够高效地制造部件数量少的指部。从而能够以低成本制造部件数量少的机器人手。
在上述的机器人手的制造方法中，优选还包括：在将上述第一部件配置在上述表面部件的内部之后，将与上述对象物的把持动作相关的规定的功能元件保持在上述第一部件的工序；以及在保持上述功能元件之后密封上述第一部件的工序。
根据本发明，将第一部件配置在第二部件的内部之后且在密封第一部件之前，因为将与对象物的把持动作相关的规定的功能元件保持于第一部件，所以在配置第二部件时也能够密封功能元件。例如在部件彼此仅通过螺钉等紧固的结构中，存在水等从间隙侵入的情况，若侵入的水与功能元件接触则成为误动作的原因，从而在水分多的环境下的作业困难。与此相对，在本发明中，因为能够容易地制造将功能元件配置于被第二部件密封的空间的结构，所以能够以低成本制造可在水分多的环境下作业的机器人手。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的机器人手的整体结构的立体图。
图2是表示本实施方式的机器人手的一部分结构的立体图。
图3是表示本实施方式的机器人手的一部分结构的俯视图。
图4是本实施方式的机器人手的指部的一部分结构的剖视图。
图5是表示本实施方式的机器人手的一部分结构的侧视图。
图6是表示本实施方式的机器人手的旋转机构的整体结构的立体图。
图7是表示本实施方式的机器人手的旋转机构的结构的俯视图。
图8是表示本实施方式的机器人手的旋转机构的结构的侧视图。
图9是表示本实施方式的机器人手的旋转机构的结构的俯视图。
图10是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图11是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图12是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图13是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图14是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图15是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图16是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图17是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图18是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图19是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图20是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图21是表示本实施方式的机器人手的指部的制造过程的立体图。
图22是表示本发明的第二实施方式的机器人装置的整体结构的立体图。
图23是表示本发明的第三实施方式的机器人装置的整体结构的立体图。
图24是表示本发明的变形例的机器人装置的整体结构的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对基于本发明的实施方式的机器人手以及机器人装置进行说明。此外，在以下的附图中，为了使各结构容易理解，实际的构造与各构造的比例尺、数量等不同。
第一实施方式
图1是表示机器人手100的整体结构的立体图。图2是表示机器人手100的一部分结构的立体图。图3是图2所示的机器人手100的俯视图。
如图1～图3所示，本实施方式的机器人手100具备3个指部10(第一指部10A、第二指部10B、第三指部10C)、支承该指部10的支承部20、以及驱动该支承部20的驱动部30。机器人手100例如作为把持工 具、部件等对象物的工业用机器人的把持装置而被使用。作为机器人手100，并不限定于工业机器人，也可以用于其他用途(宇宙相关、医药相关、食品相关、游乐设施等)。
另外，在本实施方式中，如后所述，3个指部10分别以内部被密封部件50封闭的方式被覆盖。因此，机器人手100即使在对餐具等的清洗机内、水槽内等水分多的场所的对象物进行把持的情况下也能够使用。此外，在图2中，省略覆盖指部10的密封部件50(后述)、覆盖支承部20以及驱动部30的罩部件60，从而能够辨别地表示指部10的内部、以及支承部20、驱动部30的内部构造(密封部件50仅在指部10A中用双点划线表示)。
这里，将与3个指部10A～10C的基端部所处的共通的平面(后述的支承板)正交、且为指部10A的旋转中心的轴线称作手轴O，沿该手轴O依次配置有指部10A～10C、支承部20、驱动部30。
另外，沿手轴O方向，将指部10A～10C的前端侧称作上侧，将驱动部30侧称作下侧，将与手轴O正交的方向称作径向，将以手轴O为中心回绕的方向称作周向(图3所示的箭头E方向)。此外，在本实施方式中，将以手轴O附近为中心的回绕统一称作“回绕”。例如，虽然第二指部10B、第三指部10C的回绕中心与手轴O偏离，但该情况下也称作回绕。
3个指部10A～10C设置为能够分别通过驱动部30的开闭机构30A进行开闭动作，在伴随该开闭动作的全开状态以及全闭状态下，各自的指尖端10a的位置位于图3所示的俯视情况下以手轴O为中心的同心圆上。此外，准确来说，因为指部10A～10C各自的旋转中心不同，所以不在以手轴O为中心的同心圆上，但是在本实施方式中视为在同心圆上。另外，3个指部10A～10C中的第一指部10A被设为在周向E上不移动地固定，第二指部10B以及第三指部10C被设为通过驱动部30的回绕移动部30B而能够沿周向E移动。
第二指部10B以及第三指部10C的回绕的范围是能够分别在从与第一指部10A对置的第一指位置P1到靠近第一指部10A而排列的第二指位置P2为止的180度以上的范围(图3所示的附图标记θ的范围)回 绕。这里，上述“对置”包括严格的对置的状态、和大致对置的状态双方。
换句话说，第二指部10B的回绕范围θ1(θ)是第二指部10B沿与3个指部10A～10C的基端部(与指部的前端相反的一侧的根部的部分)所配置的面交叉的面、且是包含第二指部10B的中心线(沿第二指部10B的长边方向的线)的面回绕的范围。另一方面，第三指部10C的回绕范围θ2(θ)是第三指部10C沿与3个指部10A～10C的基端部所配置的面交叉的面、且是包含第三指部10C的中心线(沿第三指部10C的长边方向的线)的面回绕的范围。此外，在图3中，用双点划线表示在回绕范围θ1、θ2移动的第二指部10B以及第三指部10C，分别为180度以上。
图4是表示指部10(10A～10C)的结构的剖视图。
如图2以及图4所示，各指部10A～10C具备成为骨架的刚性部件11、关节部12、覆盖刚性部件11的密封部件50、以及夹装于被密封部件50覆盖的刚性部件11与支承部件13之间的弹性部件14。
刚性部件11向指部10A～10C合上的方向屈曲。刚性部件11以具有屈曲部11a的方式形成为大致L字形。在该屈曲部11a形成有贯通孔11b，在该贯通孔插通有两端固定于支承部件13的轴状的关节部12。由此，指部10A～10C形成为能够以关节部12为中心进行旋转。此外，并不局限于此，在支承部件13的与屈曲部11a重叠的部分形成有贯通孔，在该贯通孔中插通中央部固定于刚性部件11的屈曲部11a的轴状的关节部12的两端部，即使在这种结构中，刚性部件11也能够以关节部12为中心进行旋转。
刚性部件11设置有前端部11A、第一腹部11B、第二腹部11C、第一背部11D、第二背部11E、基端部11F以及侧部11G。刚性部件11以使这些第一腹部11B、第二腹部11C、第一背部11D、第二背部11E以及基端部11F成为一个部件的方式，例如使用环氧树脂等硬度高的树脂材料成型。
前端部11A位于刚性部件11的指甲部分。第一腹部11B设置于刚 性部件11中的从屈曲部11a到前端部11A之间，与前端部11A一体设置。第二腹部11C设置于刚性部件11中的从屈曲部11a到与前端部11A侧相反的端部之间(相对于屈曲部11a的指部的基端侧)。
第一背部11D以及第二背部11E设置于指部10A～10C的背侧。第一背部11D配置于与前端部11A以及第一腹部11B对应的区域。第二背部11E配置于与第二腹部11C对应的区域。基端部11F配置于指部10A～10C中的支承部20侧。侧部11G隔着上述的前端部11A、第一腹部11B、第二腹部11C、第一背部11D、第二背部11E以及基端部11F而配置于指部10A～10C的两侧。此外，在侧部11G形成有上述的贯通孔11b。
在刚性部件11设置有被上述的第一腹部11B、第二腹部11C、第一背部11D、第二背部11E、基端部11F以及侧部11G围起的中空状的室部(第一室)11H。室部11H中的至少前端部11A以及第一腹部11B侧被密封。在室部11H配置有第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73。作为第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73，例如能够使用半导体压力传感器等。通过设置第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73，能够检测施加于指部10A～10C的力，并能够高精度地对施加于对象物的力进行控制。此外，也可以省略第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73中的至少一个。
第一压力传感器71设置于前端部11A。第一压力传感器71具有主体部71a、感压部71b以及电路基板71c。主体部71a贴附于前端部11A的内表面侧(室部11H侧的表面)。感压部71b以贯通前端部11A的方式设置，并以突出于前端部11A的外侧表面的方式配置。电路基板71c与布线71d连接，经由该布线71d能够进行电信号的交换。布线71d经由设置于刚性部件11的基端侧的贯通孔11c而被拉绕至外部。
第二压力传感器72设置于第一腹部11B。第二压力传感器72具有主体部72a、感压部72b以及电路基板72c。主体部72a贴附于第一腹部11B的内表面侧(室部11H侧的表面)。感压部72b以贯通第一腹部11B的方式设置，并以突出于第一腹部11B的外侧表面的方式配置。电路基板72c与布线72d连接，经由该布线72d能够进行电信号的交换。 布线72d与第一压力传感器71的布线71d相同，经由设置于刚性部件11的基端侧的贯通孔11c而被拉绕至外部。
第三压力传感器73设置于第二腹部11C。第三压力传感器73具有主体部73a、感压部73b以及电路基板73c。主体部73a贴附于第二腹部11C的内表面侧(室部11H侧的表面)。感压部73b以贯通第二腹部11C的方式配置，并以突出于第二腹部11C的外侧表面的方式配置。电路基板73c与布线73d连接，经由该布线73d能够进行电信号的交换。布线73d经由设置于刚性部件11的基端侧的贯通孔11c而被拉绕至外部。
密封部件50以覆盖刚性部件11的上述前端部11A、第一腹部11B、第二腹部11C、第一背部11D、第二背部11E、基端部11F以及侧部11G的方式配置。刚性部件11的室部11H成为被密封部件50封闭的封闭空间。密封部件50例如使用软的树脂等在把持对象物时能够变形的材料成型。
密封部件50具有前端部分51A、第一腹部分51B、第二腹部分51C、第一背部分51D、第二背部分51E、基端部分51F、侧部分51G以及连结部分51H。
前端部分51A覆盖刚性部件11的前端部11A。前端部分51A具有向前端部11A的表面侧突出地弯曲的形状。在前端部分51A与前端部11A之间设置有室部(第二室)52A。前端部分51A设置为例如在把持对象物的情况下等，能够因外压而向室部52A侧变形。在室部52A的内压因该前端部分51A的变形而变化的情况下，该内压的变化例如能够通过第一压力传感器71检测。
第一腹部分51B覆盖刚性部件11的第一腹部11B。第一腹部分51B具有向第一腹部11B的表面侧突出地弯曲的形状。在第一腹部分51B与第一腹部11B之间设置有室部(第二室)52B。第一腹部分51B设置为例如在把持对象物的情况下等，能够因外压而向室部52B侧变形。在室部52B的内压因该第一腹部分51B的变形而变化的情况下，该内压的变化例如能够通过第二压力传感器72检测。
第二腹部分51C覆盖刚性部件11的第二腹部11C。第二腹部分51C具有向第二腹部11C的表面侧突出地弯曲的形状。在第二腹部分51C与第二腹部11C之间设置有室部(第二室)52C。第二腹部分51C设置为例如在把持对象物的情况下等，能够因外压而向室部52C侧变形。在室部52C的内压因该第二腹部分51C的变形而变化的情况下，该内压的变化例如能够通过第三压力传感器73检测。
第一背部分51D、第二背部分51E以及侧部分51G分别覆盖刚性部件11的第一背部11D、第二背部11E以及侧部11G。第一背部分51D、第二背部分51E以及侧部分51G分别紧贴于第一背部11D、第二背部11E以及侧部11G。连结部分51H在第一背部分51D与第二背部分51E之间连结。
基端部分51F覆盖刚性部件11的基端部11F。基端部分51F紧贴于基端部11F的表面。基端部分51F设置为针对每个该贯通孔11c密封贯通基端部11F的贯通孔11c而配置的布线部71d、72d、73d。因此，刚性部件11的室部11H在贯通孔11c处被布线部71d、72d、73d以及密封部件50的基端部分51F封闭。
这里，在指部10A～10C设置有限制刚性部件11的旋转的止挡件15。止挡件15例如从第一腹部11B的相反的一侧的面(在指部的开闭方向上打开方向侧的面)的基端沿支承部件13的上端面突出。该止挡件15具有例如以使刚性部件11以关节部12为基准不旋转规定角度以上的方式限制旋转角度(刚性部件11以关节部12为中心旋转的情况下的旋转角度)的功能。例如在弹性部件14处于自然长度的情况下，止挡件15处于与支承部件13的上端面13a接触的状态。
支承部20具备：以能够旋转的方式支承指部10A～10C的支承部件13；上部连结基板21；下部连结基板22；连结并支承第一指部10A的第一支承部件13A、并且将回绕移动部30B所产生的旋转动力传递至第二指部10B的第二支承部件13B以及第三指部10C的第三支承部件13C的固定连杆23；以及能够开闭地支承第一指部10A的第一支承部件13A、并且能够旋转并且能够开闭地支承第二指部10B的第二支承部件13B以及第三指部10C的第三支承部件13C的连结连杆24。
指部10A～10C经由弹性部件14与支承部件13连接。作为弹性部件14例如使用压缩弹簧。弹性部件14设置于支承部件13中相比关节部12靠各指部10A～10C的基端侧的位置。在指部10A～10C上分别连接有弹性部件14的一端，在支承部件13上连接有弹性部件14的另一端。因此，指部10A～10C设为能够以关节部12为中心向与对象物接触的方向旋转(能够开闭)。
对于各指部10A～10C的支承部件13A～13C而言，经由关节部12而以屈曲部11a能够旋转地支承刚性部件11，并且被固定连杆23的关节部23a以能够向与对象物接触的方向旋转(能够开闭)的方式支承。另外，这些支承部件13A～13C在相比上述关节部23a靠基端部一侧与连结连杆24的第一关节部24a连结，第一关节部24a的位置由于该连结连杆24的上下移动而移位，由此支承部件13能够以第一关节部24a为中心进行旋转。
固定连杆23是连结驱动部30和各指部10A～10C的支承部件13的刚性部件。具体而言，固定连杆23由设置于第一指部10A的第一固定连杆23A、设置于第二指部10B的第二固定连杆23B、以及设置于第三指部10C的第三固定连杆23C构成。
这些固定连杆23A～23C经由关节部23a以能够旋转的状态对支承部件13进行支承。例如，在固定连杆23的与支承部件13重叠的部分形成有贯通孔(省略图示)，在该贯通孔插通有两端固定于支承部件13的轴状的关节部23a。由此，支承部件13能够以关节部23a为中心进行旋转。此外，并不局限于此，即使是在支承部件13的与固定连杆23重叠的部分形成有贯通孔、在该贯通孔插通有中央部固定于固定连杆23的轴状的关节部23a的两端部的结构中，支承部件13也能够以关节部23a为中心进行旋转。
第一固定连杆23A的基端固定于上部连结基板21。第二固定连杆23B和第三固定连杆23C的基端分别轴支于后述的驱动部30的指旋转轴324A、324B。
如图4以及图5所示，连结连杆24构成为，连结板241与连结部件242设置为能够绕第二关节部24b旋转，连结板241与支承部件13 的基端设置为能够绕第一关节部24a旋转，连结部件242的与关节部24b相反的一侧的基端24c支承在下部连结基板22上。连结连杆24由设置于第一指部10A的第一连结连杆24A、设置于第二指部10B的第二连结连杆24B、以及设置于第三指部10C的第三连结连杆24C构成。
第一连结连杆24A构成为，连结部件242的与设置有关节部24b一侧相反的一侧的部分固定于驱动部30的滚珠螺母312(后述)。
第二连结连杆24B以及第三连结连杆24C轴支承于插通下部连结基板22的驱动部30的指旋转轴324A、324B，以能够绕该旋转轴旋转的方式安装。
如图1以及图2所示，驱动部30具有：用于使3个指部10A～10C同步进行开闭动作的开闭机构30A；以及用于使第二指部10B以及第三指部10C同时沿周向旋转的回绕移动部30B。开闭机构30A以及回绕移动部30B的主要部分配置于驱动基板31，该驱动基板31在相比下部连结基板22靠下方、且在与手轴O正交的方向具有板面。
此外，驱动部30例如收纳于圆筒状的未图示的罩体。
如图2以及图5所示，开闭机构30A具有：在手轴O上能够绕轴旋转地支承于驱动基板31的滚珠丝杠的丝杠轴311(参照图6)；与该丝杠轴311螺合并沿该丝杠轴311上下移动的滚珠螺母312；同轴地设置于贯通驱动基板31的丝杠轴311的下端的带轮313(图4、图5以及图8)；以及经由带等将旋转传递到带轮313的第一驱动马达314。滚珠螺母312一体地设置于上述的下部连结基板22。
即，如图5所示，若从第一驱动马达314向带轮313传递旋转，则丝杠轴311与带轮313一起旋转，由此与滚珠螺母312一体设置的下部连结基板22进行升降。而且，若基端设置于下部连结基板22的连结连杆24的连结部件242升降，则连结板241的关节部24a的位置沿径向移位，由此指部10A～10C的支承部件13以关节部24a为中心旋转而进行开闭动作。
如图6～图9所示，回绕移动部30B大致具备：蜗杆321；使蜗杆321旋转的第二驱动马达322；一对同形状的旋转轴用正齿轮323(323A、 323B)，它们与蜗杆321的旋转联动，以与手轴O平行的旋转轴C1、C2为中心进行旋转且向相互不同的方向旋转，并且使图3所示的第二指部10B以及第三指部10C回绕；分别相比这些旋转轴用正齿轮323A、323B向上方延伸的指旋转轴324A、324B；以及将旋转动力从蜗杆321传递到一对旋转轴用正齿轮323A、323B的传递用正齿轮325。
蜗杆321为圆柱形状，在侧面的曲面部具有螺旋状的齿。
这里，在回绕移动部30B中，将除指旋转轴324A、324B以外的部分称作图4、图5所示的“动力部G”，该动力部G配置于相比支承部20靠下方的位置。
在一对旋转轴用正齿轮323中的一方的第一旋转轴用正齿轮323A上经由指旋转轴324A、上部连结基板21、下部连结基板22、第二固定连杆23B、第二连结连杆24B设置有第二指部10B，在向与第一旋转轴用正齿轮323A不同方向旋转的另一方的第二旋转轴用正齿轮323B上经由指旋转轴324B、上部连结基板21、下部连结基板22、第三固定连杆23C、第三连结连杆24C设置有第三指部10C，第二指部10B与第三指部10C通过第二驱动马达322的旋转而沿周向相互向靠近的方向或者远离的方向旋转。换句话说，第二指部10B以及第三指部10C能够在上述的第一指位置P1与第二指位置P2之间回绕。
第二驱动马达322和蜗杆321分别配置在驱动基板31上，各自的旋转轴C3、C4相互朝向水平方向且平行地设置。在蜗杆321上，且在其旋转轴C4上同轴地设置有带轮327，向该带轮327传递第二驱动马达322的旋转。
并且，在驱动基板31上设置有与蜗杆321啮合、且以与其旋转轴C4正交的上下方向的轴为中心(旋转轴C5)旋转的蜗轮328。在蜗轮328的旋转轴C5的下端同轴地设置有第一传递用正齿轮325A，该第一传递用正齿轮325A配置于驱动基板31的下方。而且，设置有与第一传递用正齿轮325A啮合、且向与第一传递用正齿轮325A不同的方向旋转的第二传递用正齿轮325B，与该第二传递用正齿轮325B同轴地在驱动基板31上设置有第三传递用正齿轮325C。第三传递用正齿轮325C与向其不同的方向旋转的第一旋转轴用正齿轮323A啮合。
蜗轮328为圆盘形状，在侧面的曲面部具有圆弧状的齿。
第一旋转轴用正齿轮323A与第二旋转轴用正齿轮323B分别形成为相同间距的齿形状，以恒定地保持相互的间隔的状态由驱动基板31支承为能够旋转，这些旋转轴C1、C2配置在隔着滚珠丝杠的丝杠轴311的对称位置。
在第一旋转轴用正齿轮323A与第二旋转轴用正齿轮323B之间设置有一对同形状的同步用正齿轮326A、326B。换句话说，第一旋转轴用正齿轮323A与第一同步用正齿轮326A啮合，啮合于该第一同步用正齿轮326A的第二同步用正齿轮326B与第二旋转轴用正齿轮323B啮合，由此第一旋转轴用正齿轮323A的旋转联动地传递至第二旋转轴用正齿轮323B。
在一对同步用正齿轮326A、326B以相同的转速旋转的情况下，第一旋转轴用正齿轮323A和第二旋转轴用正齿轮323B所旋转的方向虽然相互不同但是旋转角度相等。因此，指旋转轴324A、324B也以相同转速向相互不同的方向旋转，从而分别设置于指旋转轴324A、324B的第二指部10B、第三指部10C也以相同的角度向相互不同的方向旋转。
此外，通过在第二指部10B和第三指部10C上使旋转轴用正齿轮323的间距不同，在第一旋转轴用正齿轮323A和第二旋转轴用正齿轮323B以相同的转速旋转的情况下，也能够使第一旋转轴用正齿轮323A旋转而第二指部10B旋转的旋转角度与第二旋转轴用正齿轮323A旋转而第三指部10C旋转的旋转角度相互不同。根据该结构，也能够把持非对称物等特殊形状的物体。
在使第二指部10B、第三指部10C回绕的情况下，在驱动部30的回绕移动部30B中，若首先使第二驱动马达322驱动，则使用带等与该第二驱动马达322连结的带轮327绕旋转轴C4旋转。而且，使与带轮327同轴设置的蜗杆321绕旋转轴C4旋转，并且该旋转传递至以与手轴O平行的方向的旋转轴C5为中心旋转的蜗轮328。进而，从与该蜗轮328同轴设置的第一传递用正齿轮325A开始，以第二传递用正齿轮325B、第三传递用正齿轮325C的顺序传递旋转，从而使与该第三传递用正齿轮325C啮合的第一旋转轴用正齿轮323A旋转。
进而，第一旋转轴用正齿轮323A的旋转经由一对同步用正齿轮326A、326B传递至第二旋转轴用正齿轮323B。此时，在一方的第一旋转轴用正齿轮323A在图7的俯视观察时向右旋转(箭头F1方向)的情况下，另一方的第二旋转轴用正齿轮323B向左旋转(箭头F2方向)，为相互不同的旋转方向。而且，与这些第一旋转轴用正齿轮323A以及第二旋转轴用正齿轮323B同轴设置的指旋转轴324A、324B也分别与旋转轴用正齿轮联动地向右旋转(箭头F1方向)、向左旋转(箭头F2方向)。而且，第二指部10B和第三指部10C与指旋转轴324A、324B一起旋转。
接下来，对开闭机构30A的作用进行说明。
如图5所示，第一驱动马达314与带轮313通过带等连结，若带轮313由于第一驱动马达314的驱动而旋转，则与该带轮313同轴设置且沿手轴O延伸的滚珠丝杠的丝杠轴311旋转，由此滚珠螺母312沿丝杠轴311在上下方向上移动。此时，一体地设置于滚珠螺母312的下部连结基板22也同时相对于丝杠轴311相对地上下运动。而且，因为指部10A～10C支承在下部连结基板22上，所以指部10A～10C伴随着下部连结基板22的上下移动而经由结连杆24联动地进行开闭动作。换句话说，对于指部10A～10C而言，各个支承部件13的基端部经由连结连杆24安装于下部连结基板22。因此，若连结连杆24上下运动，则各指部10A～10C以关节部24a为中心一体旋转。例如若连结连杆24向下方移动，则指部10A～10C向靠近手轴O的方向同步移动。另外，若连结连杆24向上方移动，则指部10A～10C向远离手轴O的方向同步移动。
接下来，对上述的机器人手100的作用详细地进行说明。
如图1～图5所示，在本机器人手100中，根据对象物的形状，能够使可回绕的2个指部10B、10C分别在大致绕手轴O的周向上、在180度以上的较大的周向的范围内回绕，从而能够适当地变更各指部10A～10C把持对象物的方向。例如，因为能够通过回绕移动部30B设定使3个指部10A～10C一致的指位置，所以通过分别在双臂设置机器人手100，能够用这些双臂的手(双手)以夹住长方体等的对象物而稳定的姿势把持来进行作业。
另外，例如，在对象物是球体的情况下，各指部10A～10C能够变更为包入对象物(各指部10A～10C以对象物为中心均衡地配置)。另一方面，在对象物是棒状部件的情况下，各指部10A～10C也能够变更为夹住对象物(各指部10A～10C隔着对象物对置)。通过这样的进行指部10A～10C的开闭动作的朝向的变更，能够稳定把持球体、棒状部件。
这样能够实施在以往不可能的把持方式，从而能够实现多种把持方式。
另外，根据该机器人手100，能够将向指旋转轴324A、324B传递旋转动力的动力部配置在相比支承部20靠下方的、不干涉进行回绕移动的指部的空间。而且，与在指部10A～10C的根部位置(基端位置)的有限空间配置动力部的情况相比，能够将大输出的驱动马达装备于本机器人手100，能够确保在周向上移动的第二指部10B、第三指部10C的回绕范围较大即为180°。
另外，通过将重量大的回绕移动部30B的动力部配置在与机器人手100整体的根部相近的位置，从而能够使机器人手100的重量平衡、重心位于其根部部分，进而能够使作用于机器人手100的力矩变小。因此，机械手(manipu1ator)的控制变得容易，控制的稳定性增加，进而能够提高机器人手100的把持精度。
另外，根据该机器人手100，是用1个蜗轮328使2个旋转轴用正齿轮324A、324B同步的状态旋转的传递构造，由此能够改变2个指部10B、10C的指位置。例如，在使用2个蜗轮分别向对应的指部传递旋转动力的以往的情况下，在制造机器人手时需要考虑蜗杆的啮合度，并需要以高精度定位2个蜗杆，但是在本机器人手100中，因为使用1个蜗轮328，所以不需要上述制作时的高精度的定位，能够缩短制作时间，并且能够进一步减少动作不良。
并且，通过将与蜗杆321啮合的蜗轮328设为1个，并将其他的传递部设为正齿轮(旋转轴用正齿轮323、传递用正齿轮325)，能够减小蜗轮328所引起的游隙量，能够减少作为回绕移动部30B的晃荡，从而能够以更高的精度把持对象物。
另外，因为2个旋转轴用正齿轮323A、323B在相同转速下以相互相同的角度旋转，所以与这些旋转轴用正齿轮323A、323B连接的2个指部10B、10C也同样在相同转速下以相互相同的角度旋转，进而对象物的姿势控制变得容易。
另外，在旋转轴用正齿轮以相同的转速旋转的情况下，与多个旋转轴用正齿轮彼此旋转角度不同的结构相比，能够简化装置结构。
并且，即使在旋转轴用正齿轮323A、323B彼此不直接啮合、两旋转轴用正齿轮323A、323B彼此隔开间隔地配置的情况下，也能够通过同步用正齿轮326A、326B从第一旋转轴用正齿轮323A向第二旋转轴用正齿轮323B传递旋转。因此，有使指部10B、10C回绕的指旋转轴324A、324B的配置所受到的制约变少的优点。
并且，第二指部10B和第三指部10C相互在周向上向靠近的方向或远离的方向旋转，从而能够用3个指部10A～10C在规定的位置稳定地把持对象物。在该情况下，在配置于第一指位置P1的第二指部10B与第三指部10C以相同的转速旋转时，第二指部10B旋转的旋转角度与第三指部10C旋转的旋转角度相互相等，第二指部10B、第三指部10C相对于第一指部10A的周向的位置为相等的距离，从而能够更稳定地把持对象物。
接下来，对如上述那样构成的机器人手100的指部10A～10C的制造方法进行说明。
图10～图21是表示指部10A～10C的制造工序的工序图。
首先，如图10所示，形成用于成型指部10A～10C的模具500。模具500例如使用蜡等形成。在模具500预先形成有与指部10A～10C的形状对应的槽部501。
接下来，如图11所示，将软的树脂(以下，记载为软树脂)502流入槽部501，以使该软树脂502薄膜状地覆盖槽部501的整个面的方式将上模具503嵌入槽部501。此外，上模具503预先制作为以嵌入槽部501的状态在与槽部501的表面之间形成有供软树脂502配置的间隙。
在流入的软树脂502凝固之后，如图12所示，取下上模具503。该软树脂502例如成为上述的密封部件50的一部分(前端部分51A、第一腹部分51B、第二腹部分51C、侧部51G以及基端部51F)。通过像这样成型来形成密封部件50的一部分，例如与通过切削来形成的情况相比能够实现缩短时间，通过减少材料能够实现降低成本，进而能够提高成品率。
接下来，如图13所示，将由环氧树脂形成的板状部件504、505、506粘合于凝固的软树脂502。该板状部件504、505、506成为上述的刚性部件11的一部分(前端部11A、第一腹部11B以及第二腹部11C)。在该工序中，以软树脂502中的成为前端部分51A、第一腹部分51B以及第二腹部分51C的3个弯曲部502a、502b、502c与板状部件504、505、506之间的空间封闭的方式，将板状部件504、505、506与树脂502粘合。
另外，在该工序中，例如图12以及图13所示，预先分别在弯曲部502a、502b、502c形成有台阶部502d、502e、502f，在该台阶部502d、502e、502f架设板状部件504、505、506。由此，能够防止板状部件504、505、506的粘合位置偏离。
接下来，如图14所示，使环氧树脂等硬的树脂(以下，记载为硬树脂)507流入用软树脂502和3个板状部件504、505、506围起的部分，并使之固化。此时，因为板状部件504、505、506与3个弯曲部502a、502b、502c之间的空间封闭，所以硬树脂507不流入该空间。通过该工序，使板状部件504、505、506与硬树脂507一体化。
接下来，如图15所示，对凝固的硬树脂507进行切削。在该工序中，形成作为刚性部件11的侧部11G的壁部507a，并且形成作为贯通孔11b的开口部507b。另外，与硬树脂507的切削对应地除去软树脂502的一部分。
接下来，如图16所示，在板状部件504、505、506形成用于配置第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73的贯通孔504a、505a、506a。在该工序中，例如使用钻孔机等形成贯通孔504a、505a、506a。利用贯通孔504a、505a、506a使板状部件504、505、506 和弯曲部502a、502b、502c之间的空间与外部连通。在该贯通孔504a、505a、506a分别配置第一压力传感器71的感压部71b、第二压力传感器72的感压部72b以及第三压力传感器73的感压部73b。
接下来，如图17所示，将第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73装配于板状部件504、505、506。在装配第一压力传感器71时，以将感压部71b插入贯通孔504a的方式将主体部71a粘合于板状部件504。另外，在装配第二压力传感器72时，以将感压部72b插入贯通孔505a的方式将主体部72a粘合于板状部件505。另外，在装配第三压力传感器73时，以将感压部73b插入贯通孔506a的方式将主体部73a粘合于板状部件506。在主体部71a、72a、73a的粘合中，例如使用环氧树脂系的粘合剂等。
接下来，如图18所示，相对于硬树脂507的上部粘合由环氧树脂形成的板状部件508、509。板状部件508、509成为上述的刚性部件11的一部分(第一背部11D、第二背部11E)。在该工序中，以覆盖第一压力传感器71以及第二压力传感器72的方式配置板状部件508，并且以覆盖第三压力传感器73的方式配置板状部件509。
接下来，如图19所示，以密封板状部件508与板状部件509之间的方式配置油粘土510，在该状态下以覆盖板状部件508、509和油粘土510的方式流入软树脂511。作为该软树脂511，例如能够使用与上述的软树脂502相同的材料，但是也可以使用不同材料。因为板状部件508与板状部件509之间被油粘土510密封，所以软树脂502不会流入用于配置第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73的空间。通过该工序，使软树脂502与软树脂511一体化。
接下来，如图20所示，在流入的软树脂511凝固之后，切削该软树脂511。在该工序中，形成覆盖板状部件508、509的规定的厚度的覆盖部511a、511b、以及覆盖硬树脂507的上侧的覆盖部511c，并且以露出油粘土510的方式切削软树脂511。覆盖部511a、511b、511c成为上述的密封部件50的一部分(第一背部分51D、第二背部分51E、连结部分51H)。
之后，如图21所示，从软树脂511的开口部分除去油粘土510，并 且将被一体化的软树脂502、511覆盖的部分从模具500取出。之后，在从软树脂502、511露出的硬树脂507的一部分形成贯通孔507b。该贯通孔507b成为上述的刚性部件11的贯通孔11b。之后，将第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73的布线引出之后，密封第一压力传感器71，第二压力传感器72以及第三压力传感器73。因此，室部11H被密封。
经过以上的工序，制造如下结构的指部10A～10C，即，由板状部件504、505、506、508、509以及硬树脂507构成的多个部分作为一个部件(刚性部件11)而形成，并且由该一个部件形成的刚性部件11被软树脂502、511(密封部件50)覆盖。
在基于上述的本实施方式的机器人手以及机器人装置中，能够简单地以低成本且以各种手的把持姿势把持包括多种形状、不同尺寸的多种对象物。
如以上所述，根据本实施方式，因为指部10A～10C构成为具有前端部10a和与该前端部10a不同的部分成为一个部件的刚性部件11、以及覆盖刚性部件11的表面的密封部件50，所以能够简化指部10A～10C的构造，并且能够减少指部10A～10C的部件数量。除此之外，因为例如通过注塑成型这样的方法，用相同的材料一体成型，所以能够实现低成本化。由此，可以提供能够减少部件数量且以低成本制造的机器人手。
另外，根据本实施方式，刚性部件11具有保持第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73的保持部(前端部11A、第一腹部11B以及第二腹部11C)，因为第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73配置在被密封部件50密封的室部11H，所以能够防止来自外部的水的侵入，能够抑制第一压力传感器71、第二压力传感器72以及第三压力传感器73与水接触。由此，能够提供可以在水分多的环境下作业的机器人手。
第二实施方式
接下来，参照附图对本发明的机器人手以及机器人装置的其他实施方式进行说明，对于与上述的第一实施方式相同的或者相等的部件、部 分，使用相同的附图标记并省略说明，对与第一实施方式不同的结构进行说明。
如图22所示，机器人装置4例如作为工业用机器人臂而被使用。机器人装置4设置于具有安装部40、第一连杆41、第二连杆42、第三连杆43、第四连杆44、第五连杆45以及第六连杆46的多轴臂。
安装部40例如是安装于地板部、壁部、顶部等的部分。第一连杆41～第六连杆46例如从安装部40依次以串联的方式连接。而且，对于本机器人装置4而言，安装部40与第一连杆41、以及连杆彼此通过连接部(关节4a、4b、4c、4d、4e、4f)能够旋转地连结。因为第一连杆41～第六连杆46分别设为能够旋转，所以通过用关节4a～4f使各个连杆适当地旋转，能够进行作为机器人臂整体的复合的动作。
第六连杆46是机器人装置4的前端部分。在该第六连杆46的前端部安装有上述第一实施方式记载的机器人手100。
根据本第二实施方式的机器人装置4，可以提供能够简单地以低成本把持包括多种形状、不同尺寸的多种对象物的机器人装置。
在本第二实施方式中虽然举例表示具有6个关节的机器人装置的例子，但是关节的数量并不局限于此，只要是1个以上就可以。也可以是具有7个或者7个以上的关节、使臂的动作具有冗余性的机器人装置。
第三实施方式
如图23所示，基于第三实施方式的机器人装置5是设置多个(这里是2个)上述第二实施方式的多轴臂(机器人装置4)的双臂机器人。在该情况下，通过在双臂分别设置机器人手100，能够用这些双臂的手夹住对象物M把持而进行作业。这样能够实现以往不可能的把持方式，从而能够实现多种把持方式。
另外，如图24的变形例所示，也可以构成为在设置于机器人装置5A的躯干部51的2个多轴臂(机器人装置4)上分别设置机器人手100。并且，将各多轴臂4设为具有第一连杆41～第七连杆47的7轴臂，如果在各多轴臂4设置机器人手100，则能够实现与人们使用2个臂和手拿 起一个较大的物品相同的臂的动作以及把持方式。对于本机器人装置5A而言，通过在6个连接部(关节4a、4b、4c、4d、4e、4f)中的附图标记4b与4c的关节之间设置旋转轴4g来构成7轴臂。
此外，在图24中，对于机器人装置5A而言，在底部具备车轮53，并且在收纳了未图示的控制装置的主体部52支承有上述躯干部51，从而能够通过车轮53移动。
由此，在图23以及图24所示的本第三实施方式中，能够把持利用一个臂(机器人手100)不能把持的较大的对象物。另外，在用2个臂(机器人装置4)将指部插入箱与物体之间的间隙来把持箱中的物体的情况下，在以往的3根手指的手的情况下，当间隙狭窄时不能将全部指部插入间隙，但是在本第三实施方式中能够使指尖对齐而插入间隙，从而与以往的手相比能够用多根指部来牢固地进行把持。
以上，对基于本发明的机器人手以及机器人装置的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够适当地变更。
例如，在上述的实施方式中构成为设有3个指部10A～10C，但是并不限定于3个，重要的是在有3个以上的指部的情况下，其中至少2个以上的指部设置为能够回绕就可以。
除此之外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地将上述的实施方式中的构成要素置换为公知的构成要素。
附图标记说明：
1：机器人手；4、5、5A：机器人装置；10A：第一指部；10B：第二指部；10C：第三指部；11：刚性部件；20：支承部；30：驱动部；50：密封部件；71：第一压力传感器；72：第二压力传感器；73：第三压力传感器。