三本指汎用ハンド

　物体とアームとの接触力を制御して作業をするロボット要素部品に汎用ハンドがある。汎用ハンドの研究の歴史は古いが、実用になってはいない技術の一つである。汎用ハンドの生みの親は当時ＭＩＴのＡＩ（人工知能）研究所の研究員であったJ. Kenneth Salisburyであろう。

　汎用ハンドは一定形状の部品だけではなくて、多種類の（極端にはどんな形状の）部品でも把持でき、かつ操れることを目標としている。人のように５本指あればベストであろうが、３本指（計９自由度）あれば把持物体の位置決めと操り（姿勢変化）が可能になる（図１）。

　図１：（株）豊田中央研究所が開発した３本指汎用ハンド。指の関節（９箇所）のトルクを制御することで間接的に指先の把持力を制御できる。駆動モータとハンドを一体化した設計に特徴がある。（引用文献１：三村宣治、多関節型ロボットハンドの制御技術、センサ技術、1991年12月号（Vol.11.No.12)）

　しかし、生産ラインで実用になっていないのは何故であろうか？
　いろいろな理由が考えられる。
　第一の理由は、現状の汎用ハンドでは把持の教示が煩雑なことである。物体を掴むときの教示に時間がかかってしまう。これが欠点である。任意姿勢の物体を自動で掴むためには、把持動作の自動化などの研究が望まれる。
　現実の工場では多種類の部品を組み付ける必要があるロボット化組み立てセルなどでは汎用ハンドは使われていない。多種類の専用ハンドを切り替えて使っている。

　第二の理由は汎用ハンドの価格であろう。３本指で９自由度を操るために１本指当たり３軸、３本指で計９軸（＝９自由度）のサーボ系が必要になる。当然、価格は高くなる。

　９自由度ではなく１自由度の平行４本指（計４自由度）で実用化した例（写真１）があるが専用ハンドであり、汎用性は低くなる。

　写真１：カーエヤコンの上蓋を把持する４自由度の専用ハンド（デンソー西尾工場カーエヤコン組み立てラインを紹介した中部日本放送のＴＶ画面から引用）


　汎用ハンドの実用性を追求した研究例がある。多種類の自動車部品をそれぞれのパレットの中から一個ずつ取り出して、別パレットに一セット分整列する研究である（図２、写真２）。この場合にはパレットの中の部品の姿勢は一定であり、部品の中心座標に対して部品を把持する指の位置姿勢を教示しておく。この方法により、多種類形状の自動車部品を、姿勢変化なく正確にかつ高速に把持、搬送、パレタイズすることができた。現状の技術レベルでも、今後さらにハードウエアの信頼性を高め、教示の簡単化に成功すれば、例えばセット部品の箱詰め作業とか、組み立てラインへ供給する部品の配膳作業などをロボット化できる可能性は十分にあると思う。

　図２：自動車部品（最大重量５Ｋｇ）をパレット１から２へ
　　　　移動する作業（引用文献１、上記参照　）

　写真２：実部品を把持する様子、指の先端だけでなく、第１、第２関節や手の平（３本指の付け根にある黒いダボ）も物体に接触して把持している点に注意。（引用文献：久野敏孝、産業用 ロボットのセンシング技術、平成４年電機学会産業応用部門全国大会で発表）

　この実験では数キログラムの部品を掴むために、ハンドの設計を見直して、ギヤ駆動方式の新しいハンドを設計した（写真３）。減速機にはハーモニック減速機を使い、軸ごとに設置されたトルクセンサから関節トルクフィードバックを行っている。

　写真３：ワイヤケーブルを使わないギヤ減速型の３本指汎用ハンド（１本ごとにモジュール化）。指の関節（９箇所）のトルクを制御して間接的に把持力を制御する。システム性能は，ハンド重量5.5kg，最大可搬重量約10kg，指先力分解能約±200gである。（引用文献２：三村宣治、３本指ロボットハンド、豊田中央研究所Ｒ＆Ｄレビュー　Vol.28 No1(1993.3）