(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は，ロボットアーム用の締め付け把持装置に関し、特にペトリ皿等の小型で軽量の物体を把持する。【解決手段】支持ケース（９９）と，前記支持ケースに対して移動可能な２つの把持アーム（２，３）と，前記把持アームを駆動させる駆動機構とを備え，前記駆動機構は，「動作アーム」（２ａ）と呼ばれる１つのアームのみに作用し，かつ，前記他方のアーム（３）の逆方向への同期した動きを誘発する前記結合機構によって，前記他方の把持アーム（３）に作用する。動作アームは，そのゆがみが、加えられた締め付け力を制限するために測定される圧縮ばね（１５）により起動される。【選択図】図２
2018118373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ケース（９９）と，
少なくとも１つのガイド手段（４，５）と，
少なくとも２つの把持アーム（２，３）であって，少なくとも１つの前記ガイド手段によって，少なくとも，前記アーム（２，２ａ）が閉じる，「締め付け位置」と呼ばれる第１の位置から，少なくとも前記アーム（２，３）が広がる「弛緩位置」と呼ばれる第２の位置へと，互いに対して，かつ前記支持ケース（９９）に対して移動可能であり，その逆の移動もまた可能な，少なくとも２つの把持アーム（２，３）と，
前記第１の位置から前記第２の位置へと，前記把持アームを互いに対して駆動させるモータ駆動機構とを備え，
前記駆動機構は，
前記２つのアームの間にある結合機構と，
前記２つの把持アームのうち，「動作アーム」（２ａ）と呼ばれる１つのアームのみに作用する動作部材（１０）とを含むことを特徴とし，かつ
前記他方のアーム（３）の同時かつ逆方向への動きを誘発する前記結合機構によって，前記動作アーム（２ａ）が，前記他方の把持アーム（３）に作用することを特徴とする把持装置（１）。
【請求項２】
前記結合機構が，
前記支持ケース（９９）に対して，回転移動できる（平行移動中は静止している）ように取り付けられた，はめ歯歯車（８）と，
少なくとも２つの結合歯付ラック（６，７）であって，前記把持アームにそれぞれ取り付けられ，それにより，前記はめ歯歯車が，噛み合いによって前記２つの結合歯付ラック（６，７）と協働する，少なくとも２つの結合歯付ラック（６，７）とを，少なくとも含むことを特徴とする請求項１記載の装置（１）。
【請求項３】
前記はめ歯歯車が，前記支持ケースに対して静止している回転軸の周囲に，自在に取り付けられることを特徴とする請求項２記載の装置（１）。
【請求項４】
前記ガイド手段に沿って平行移動するように，前記動作アームを直線的に作動させる動作部材（１０）を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項５】
前記動作部材（１０）が，第１の部品（１２）と第２の部品（１３）との相互作用によって形成されたねじナット機構を含み，前記第１の部品（１２）が，前記少なくとも１つのガイド手段（４，５）によって回転に対して静止しており，前記第２の部品（１３）が，モータ（１１）によって回転され，その結果，前記第２の部品（１３）が，前記第１の部品（１２）を前記少なくとも１つのガイド手段（４，５）に沿って平行移動させ，かつ前記第１の部品（１２）が，前記動作アーム（２ａ）に結合されて，前記動作アーム（２ａ）を直線的に平行移動するように動かすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのガイド手段が，前記支持ケース（９９）に取り付けられた１つ又は複数のガイドロッド（４，５）を含み，前記動作部材（１０）の前記第１の部品（１２）がその上を摺動し，その逆もまた可能であることを特徴とする請求項５記載の装置（１）。
【請求項７】
前記第１の部品が，前記ガイド手段上で摺動するナット（１２）を含み，その平行移動によって前記動作アーム（２ａ）が動き，かつ前記第２の部品が，動作ねじ（１３）を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の装置（１）。
【請求項８】
締め付け制限手段（１５）を備え，かつ前記動作部材（１２）が，前記締め付け制限手段（１５）によって「動作アーム」（２ａ）を動かすことを特徴とし，前記締め付け制限手段（１５）は，前記締め付け位置に向かう前記動作アームの動きを制限し，前記アームが掴んだ物体を過剰に締め付けることを防止するように，伝達された力を測定することによって動作する請求項１〜７のいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項９】
前記締め付け制限手段が，前記掴んだ物体に加えられた締め付け力の効果によってひずむばね（１５）を含むことを特徴とする請求項８記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記ばね（１５）が，少なくとも１つのガイドロッド（４，５）に同心円状に配置され，前記部材（１０）が前記締め付け位置に向かって，前記動作アームに沿って動くように平行移動したときに，前記動作アームが前記掴んだ物体と接触すると，前記ばね（１５）自体が圧縮するように，前記ばね（１５）が，前記動作部材（１０）の表面と，前記動作アーム（２ａ）の表面とに当接するように構成されることを特徴とする請求項９記載の装置（１）。
【請求項１１】
前記掴んだ物体に加えられる前記締め付け力の評価を提供するために，前記締め付け制限手段（１５）のひずみを検出又は測定する，検出手段（４０）を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項１２】
前記検出手段が，光学センサ（４１）と，タングとを有し，前記光学センサが，前記第１の部品（１２）と，前記動作アーム（２ａ）との間にある部品のうちの１つに取り付けられて，前記第１の部品（１２）と，前記動作アーム（２ａ）との間にあるもう１つの部品に固定されたタング（４２）の有無を検出し，かつ前記センサ及び前記タングが，前記ばね（１５）が圧縮されたときに互いに接近し，前記締め付け力閾値の調節が，前記センサ及び／又は前記タングの位置の平行移動を調節して得られることを特徴とする請求項１１記載の装置（１）。
【請求項１３】
前記締め付け検出手段が，
前記第１の部品（１２）に取り付けられた，光学センサ（４１）と，
少なくとも１つのマーカー（４２ａ）であって，前記動作アーム（２ａ）に取り付けられた前記タング（４２）に配置され，前記第１の部品（１２）に向かって延び，その結果，前記光学センサが，前記マーカー（４２ａ）の位置を決定して，少なくとも１つの前記ばね（１５）の圧縮を推測し，前記光学センサが，前記少なくとも１つのマーカー（４２ａ）と相互作用する，少なくとも１つのマーカー（４２ａ）とを含むことを特徴とする請求項１１又は１２記載の装置（１）。
【請求項１４】
弛緩位置に向かって前記動作アーム（２ａ）を引っ張るドラッグリンク（５０）を含み，前記ドラッグリンク（５０）は，前記動作アーム（２ａ）を通り，かつ前記動作アームを前記弛緩位置に向かって動かすために，弛緩するように作動している間は，前記第２のアームに面している前記動作アームの表面に当接するフランジ（５１）を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項１５】
前記ドラッグリンク（５０）が，前記ナット（１２）に取り付けられ，前記ねじナット機構のねじ（１３）及びその周囲に，同心円状に配置された管からなることを特徴とする請求項１４，及び請求項５〜１１のいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項記載の把持装置（１）を備えるロボットアーム（１００）。
【請求項１７】
細菌培養容器を掴むように構成された請求項１〜１５のいずれか１項記載の把持装置（１），又は請求項１６記載のロボットアームを備える，細菌培養器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は，ペトリ皿等の軽量の物体を把持するように設計されたロボットアーム用の締め付け把持装置に関し，これは，支持ケースと，ケースに対して平行移動する把持アーム又は顎部と，「動作アーム」と呼ばれる１つの把持アームのみを動作させる直線的な駆動機構とを含む把持アーム用の駆動システムからなり，動作アームは，他方のアームを反対方向へ同時作動させる結合機構によって，他方の把持アームを動作させる。
【０００２】
動作アームは，圧縮ばねによって動作され，加えられる締め付け力を制限するために，圧縮ばねのひずみが測定される。
【技術分野】
【０００３】
本発明は，ロボットアームを用いた，小型の物体，例えば，ペトリ皿の把持及び操作の分野に属する。本発明は，細菌の成長を観察するために設計された培養器又は恒温室或いは人工気候室（etuves）に装備されるロボットアームに特に適している。例えば，この種の装置は，農業食品，医療，化粧品，化学及び医薬品産業の研究室で実施することができる。
【背景技術】
【０００４】
駆動機構に結合された平行なアームを有する把持装置が知られており，これは，両方のアームを互いに近づけたり，遠ざけたりするように動かすことができる。この動作装置は，２つのラックに同時に係合するピニオンを有し，各ラックはアームに結合される。電気モータの同軸上に結合されたピニオンが回転作動することによって，平行移動ガイド手段を用いたアームの平行移動が可能になる。細菌培養器では，ペトリ皿用の締め付け把持装置は，ロボットアームの端部に配置される。このような締め付け把持装置を培養器のロボットアームに適用することの欠点は，片持ち（porte-a-faux）質量が大きくなること，すなわちかなりのモーメントがロボットアームの基部に加わることである。
【０００５】
本発明の目的は，従来技術の欠点を部分的に，又は完全に補うことであり，具体的には，直径が異なる壊れやすい物体を掴むことを可能にし，かつ締め付け力を監視しながら，寸法又は設置面積（encombrement）を低減することが可能な，平行なアームを有するクランプを提案することである。
【発明の概要】
【０００６】
少なくとも1つの目的は，
支持ケースと，
少なくとも１つのガイド手段と，
少なくとも２つの把持アームであって，少なくとも１つの前記ガイド手段によって，少なくとも両方の前記アームが閉じる「締め付け位置」と呼ばれる第１の位置から，少なくとも両方の前記アームが広がる「弛緩位置」と呼ばれる第２の位置へと，互いに対して，かつ前記支持ケースに対して移動可能であり，その逆の移動もまた可能な，少なくとも２つの把持アームと，
前記第１の位置から前記第２の位置へと，前記把持アームを互いに対して駆動させる，モータ駆動機構とを備える把持装置により達成される。
【０００７】
支持ケースとは，把持装置のフレーム又はシャーシのことをいう。支持ケースは，把持装置が固定されるロボットアームの支持ケース又はフレームと一体成形されてもよい。
【０００８】
本発明によると，前記駆動機構は「動作アーム」と呼ばれる１つのアームのみに作用する動作部材を備える。前記把持装置は，前記２つのアーム同士の間にある結合機構を備える。前記動作アームは，前記他方のアームの逆方向への同期した動きを誘発する前記結合機構によって，前記動作アームが，前記他方の把持アームに作用し，これらの動作は例えば支持ケースに対して行われる。前記結合機構は機械的のみであることが好ましい。
【０００９】
本発明によると，この装置の利点は，特に垂直方向に寸法を低減することが可能である。この装置は，締め付け力を監視しながら，直径が異なる壊れやすく柔らかい物体を掴むときにも有利である。更に，例えばひずみゲージに取り付けられた装置よりも物体を速く掴むことができる利点がある。更に、前記把持装置がロボットアームの端部に位置する場合には，このような配置は，この端部に位置する質量を制限し、したがって、前記ロボットアームに関連する機械的ひずみを制限することを可能にする。
【００１０】
一実施形態によると，前記結合機構が，
前記支持ケースに対して，回転移動できるように取り付けられた，はめ歯歯車と，
少なくとも２つの結合歯付ラックであって，前記はめ歯歯車が，噛み合いによって前記２つの結合歯付ラックと協働するように前記把持アームにそれぞれ取り付けられる，少なくとも２つの結合歯付ラックとを少なくとも含む。
【００１１】
駆動機構には，把持アームを同時かつ正確に動かすことが可能になるという利点がある。
【００１２】
その軸，例えば定置回転シャフトに，ホイール等が自在に取り付けられる。
【００１３】
ホイール回転軸は，支持ケースに対して固定され，歯付ラックは，同一の歯を有し，かつ／又は同一のホイール歯と係合することが好ましい。
【００１４】
ラックは，その両方が，他方に対して直線的に平行移動するように把持アームに配置され，その結果，動作アームの直線運動が，他方の把持アームの同時かつ逆の直線運動を誘発する。動作アームの動きは，はめ歯歯車及びラックを用いて結合することによって，第２のアームの動きにつながる。ラックはそれぞれ，把持アームの１つに固定されて，噛み合いによってはめ歯歯車と相互作用し，その結果，ラックは，はめ歯歯車が回転している間は反対方向に移動する。結合機構によって，２つのアームが，はめ歯歯車に対して対称運動することが可能になる。
【００１５】
結合機構の別の実施形態によれば，例えば，はめ歯歯車及びラックが置き換えられる場合は，
−アームの運動平面に垂直な軸の周囲に，支持ケースに対して回転可能に取り付けられ，かつ，軸の両側に長孔を有するレバーであって，回転軸が，例えば，レバーのほぼ中央に配置されるレバーと，
−少なくとも２つのガイドピン又はスラグであって，レバーの長孔に各ガイドピンが挿入されて，レバーの回転と，アームの対称な平行移動との間に結合を生成するために，カム作用によって相互作用するように把持アームにそれぞれ固定された，少なくとも２つのガイドピン又はスラグと，
を含む結合機構が提供される。
【００１６】
レバーは，直線的な形状を有することが好ましい。これは，Ｎ形又はＺ形であってもよい。長孔は，直線状であることが好ましい。長孔は湾曲していてもよい。長孔の長さは，把持アームが締め付け位置から弛緩位置へと平行移動したときに，各ガイドピンが長孔に滑り込むことができ，逆の動きもまた可能なように，各把持アームの軌道に基づいて決定される。
【００１７】
結合機構の別の実施形態によれば，例えば，はめ歯歯車及びラックが置き換えられる場合は，
−自在に回転するように支持ケースに取り付けられた，少なくとも２つのプーリと，
−把持アームにそれぞれ固定された，少なくとも２つのガイドピン又はスラグであって，ベルトが配置されて，プーリ同士の間で反対方向に動いている間は，２つの平行なストランドを形成するようにプーリと協働し，各ストランドがガイドピンに固定される，少なくとも２つのガイドピン又はスラグと，
を含む結合機構が提供される。
【００１８】
プーリの回転軸は，アームが弛緩位置に広げられたときは，２つのアーム同士の間にある区域の外側に配置されることが好ましい。各ガイドピンは，フランジ，例えばピンによってベルトに結合される。
【００１９】
それぞれの場合において，結合機構は，好ましくはアームの動きが反対方向に，かつ等距離で進むように，２つのアームの動きを同期（又は連動）させることを可能にする。
【００２０】
任意の実施形態と互換性があると思われる好ましい態様によれば，把持装置は，少なくとも１つのガイド手段を備え，これは，把持アームが支持ケースに対して，かつ少なくとも１つのガイド手段に沿って，平行移動するのをガイドするように構成される。例えば，少なくとも１つのガイド手段は，支持ケースと一体化される。
【００２１】
駆動機構は，把持アームが，直線的な平行移動によって弛緩位置から締め付け位置に切り替わる場合，あるいはその逆の場合に，動作アームがガイド手段に沿って平行移動するように直線的に作動させる，動作部材を含むことが好ましい。
【００２２】
好ましい方法において，動作部材は，ロボットアームに配置され，かつ例えば，アームの長手方向と平行な方向に配置される。動作部材は，平行移動する方向に動作アームを作動させる。動作アームは，結合機構によって，対向する把持アームに作用する。この特徴により，駆動機構の質量をロボットアームに沿って分散させることが可能になる。
【００２３】
動作部材は，第１の部品と第２の部品との相互作用によって形成される，ねじナット機構を含むことが好ましく，第１の部品は，少なくともガイド手段により固定され，第２の部品は，第１の部品を少なくとも１つのガイド手段に沿って平行移動させるように，モータによって回転駆動される。第１の部品は，少なくとも１つのガイド手段上で，又はその周囲で摺動する。第１の部品は，動作アームに結合されて，直線的に平行移動する動作アームの動きを誘発する。ねじナット機構には，小型で回転モータに容易に結合できるという利点がある。
【００２４】
モータは，駆動機構を作動させるように構成され，かつ形成される。モータは，ステップモータであることが好ましい。モータは，ロボットアームの内部，例えば，把持装置を支えるアームの端部の反対側にある，アームの一端に取り付けられることが好ましい。
【００２５】
一実施形態によれば，ガイド手段は，支持ケースに固定された１つ又は複数のガイドロッドを含み，この上で動作部材の第１の部品を摺動させ，その逆もまた可能である。１つ又は複数のガイドロッドは，把持アームの平行移動をガイドするように構成される。ロッドは，互いに平行に配置されることが好ましい。例えば，ガイドロッドは，支持ケースに固定される。別の実施形態によれば，ロッドは，ロボットアームのフレームを形成することができる。
【００２６】
ガイドロッドは，把持アームが支持ケースに対して，かつガイドロッドに沿って，平行移動するのをガイドするように構成される。例えば，（複数の）ガイドロッドは，円筒形である。把持アームが少なくとも１つのガイドロッドで直線的に摺動するように，少なくとも１つのガイドロッドが把持アームと交差する。ガイドロッドにより，把持アームを保持し，かつその平行移動をガイドすることの両方が可能になる。
【００２７】
動作部材の第１の部品は，１つ又は複数のガイドロッド上で摺動する。
【００２８】
別の実施形態によれば，動作部材の第１の部品は，１つ又は複数のガイドロッドに固定され，この組み合わせが，ケースに対して摺動する。
【００２９】
本明細書で前述した結合機構の第１の実施形態を参照すると，ラックは，例えば，少なくともガイドロッド上で，平行に配置されている。
【００３０】
ねじナット機構の第１の部品は，ガイド手段上で摺動し，その平行移動によって動作アームを作動させるナットを含むことが好ましい。ガイド手段が，１つ又は複数のガイドロッドによって実行される場合は，ナットは，例えばロッド上で摺動する。ねじナット機構の第２の部品は，動作ねじを含む。動作ねじは，任意に，ガイドロッド同士の間に配置され，ガイドロッドと平行である。この構成には，小型な装置を形成するという利点がある。
【００３１】
把持装置は，任意に，これから説明するいずれの実施形態とも潜在的に互換性がありながら，締め付け力制限手段を備える。好ましい実施形態によれば，動作部材は，締め付け力制限手段によって「動作アーム」を動かす。この例では，動作部材の第１の部品が，締め付け力制限手段によって「動作アーム」を動かす。動作部材の第１の部品は，ナットであることが好ましい。
【００３２】
締め付け力制限手段は，締め付け位置に向かう動作アームの動きを制限するため，かつ物体がアームによって，過度に締め付けられて掴まれるのを避けるように加えられた，伝達された力を測定することによって動作する。加えられた力を測定することは，例えば，締め付け力制限手段内で加えられて伝達された力から生じる，例えば直線的なひずみを測定することである。
【００３３】
締め付け力制限手段は，締め付けられている間に，破損，変形，又はいくつかの箇所に跡がつくなどして，物体が劣化するのを制限又は防止する。
【００３４】
例えば，締め付け力制限手段は，掴まれる物体にかけれた締め付け力で変形する，ばねを含む。加えられた力の測定値は，この場合は，ばねの変形を測定することによって得られ，特に，ばねの剛性定数としての圧縮率は，既に知られている。ばねは，ガイドロッドに同心円状に配置されることが好ましい。ばねは，ガイドロッド及びその周囲に同心円状に配置される。この構成には，小型の装置を形成するという利点がある。締め付け力制限手段は，各ばねがガイドロッドに同心円状に配置されるように構成された，１つ又は複数のばねを含むことが好ましい。
【００３５】
ばねは，動作アームを締め付け位置に向かって動かすために動作部材が平行移動するときに，動作アームが掴む物体に接触するとばねが圧縮するような方法で，動作部材の軸受表面，及び動作アームの動作表面に押圧又は当接するように構成される。動作部材の軸受表面は，動作アームに向けられる。動作アームの動作表面は，動作部材の第１の部品に向けられる。各ガイドロッドの周囲に，１つのばねがあることを想定するのが好ましい。
【００３６】
弛緩位置にある間は，把持アームは，掴むべき物体に接触しない。締め付け制限手段は動作しないので，第１の部品と，動作アームとの間の距離は，ほぼ一定である。
【００３７】
本装置は，任意に，いずれの実施形態とも互換性がありながら，掴まれる物体に加えられた締め付け力の評価を提供するために，締め付け制限手段のひずみを検出又は測定する検出手段を備える。例えば，検出手段は，第１の部品，又は動作アームのいずれかに配置された部品に固定された光学センサを含む。センサは，第１の部品，及び動作アームのうちの他方の部品に固定された金属タング（languette）又はフィンガの有無を検出する。この実施形態には，簡素で手頃な価格になるという利点がある。センサと金属タングとは，ばねが圧縮されると互いに近づき，センサ及び／又は金属タングの位置を平行移動して調節することによって，締め付け力閾値の調節が可能になる。この実施形態には，簡素で，アームの締め付け力の正確な調節が可能になるという利点がある。
【００３８】
締め付け検出手段は，第１の部品に取り付けられて，光学センサを含むことが好ましく，その結果，締め付け検出手段は，動作アームに装着され，第１の部品に向かって延びる少なくとも１つのマーカーと相互作用し，光学センサは，マーカーの位置を決定し，少なくとも１つのばねの圧縮率を決定する。例えば，マーカーには目盛が付いている。光学センサは，フォークセンサであって，金属タングは，少なくとも１つのばねが圧縮されたときに，センサの送信器と受信器との間で動くように配置され構成されることが好ましい。
【００３９】
装置は任意に，動作アームを弛緩位置へと引っ張るために，ドラッグリンクを備える。例えば，ドラッグリンクは，動作アームと交差しており，動作アームを弛緩位置に向かって動かすために，弛緩位置に向かって作動されると，他方のアームに面している動作アームの表面に当接する，フランジ（肩部； epaulement）を有する。ドラッグリンクは，動作部材のねじナット機構のナットに装着されることが好ましい。ドラッグリンクは，装置を容易かつ迅速に弛緩位置に戻すことを可能にする。ドラッグリンクは，具体的には円筒形のロッドである。
【００４０】
本発明の別の態様によれば，前述の特徴の１つ又は複数に従った把持装置を備える，ロボットアームが提案される。
【００４１】
本発明のさらに別の態様によれば，前述の特徴の１つ又は複数に従った把持装置，あるいは前述の態様に従い，細菌培養容器を掴むように構成されたロボットアームを備える細菌培養器が提案される。
【００４２】
本発明のさらなる特徴及び利点は，これに限定されることのない実施及び実施形態，並びに添付の図面の詳細な説明に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の把持装置を備える，ロボットアームの斜視図。
【図２】図１による把持装置を下から見た図であって，本装置が完全に開示されており，弛緩位置にある装置を示す。
【図３】図１による把持装置を下から見た図であって，本装置が完全に開示されており，掴む物体と接触した位置にある装置を示す。
【図４】図１による把持装置を下から見た図であって，本装置が完全に開示されており，締め付け位置にある装置を示す。
【図５】装置の複数のアームを同時に動かせるようにし，把持アームの位置が図２とほぼ同じになる１つの実施形態に従った，把持装置の２つの把持アームの間にある，はめ歯歯車とラックとの結合機構を示す，斜視図による概略図。
【図６】図１から図４に従い，かつ１つの実施形態に従った装置の概略図であり，１つの動作部材の回転軸を通って長手方向に切断された，１つの把持アームのドラッグリンクを詳細に示す。
【図７】図１による把持装置を下から見た図であり，概略的に示されて締め付け制限手段も検出手段もない，図２，図３，図４とは異なる結合機構の，カム効果によって力を伝達する一実施形態を示す。
【図８】図１による把持装置を下から見た図であり，概略的に示されて締め付け制限手段も検出手段もない，図２，図３，図４とは異なる結合機構の，プーリ及びベルトで力を伝達する一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
これらの実施形態は，決して限定的なものではなく，説明される他の特徴とは別に，後述する特徴から選択した１つの特徴のみを含む，本発明の変形例が特に考えられてもよく，これは，この特徴の選択が，技術的利点をもたらすことを証明し，あるいは本発明を現在の技術水準に対して区別するためである。この選択は，構造特異性を有さない，あるいはこの単一の部分が技術的利点をもたらし，又は本発明を従来技術と区別するのに十分な場合は構造細部の一部のみを有する，少なくとも１つの好ましい機能的な特徴を含む。
【００４５】
特に，説明される変形例及び実施形態は全て，技術的観点から，これに反するものがないように組み合わされてもよい。
【００４６】
図１は，当業者が知るところの，アクチュエータによって水平及び／又は垂直に動くように配置され構成されたロボットアーム１００を示す。ロボットアーム１００は，アームの一端に取り付けられた把持装置１を備える。この例では，把持装置は把持クランプである。
【００４７】
ここで，把持装置は，２つの把持アーム２，３を備え，第１の把持アーム２と第２の把持アーム３とは，一方が他方に向かって平行移動するように配置され構成されている。把持アーム２，３のうちの一方は，他方のアーム，及び支持ケース９９に対して，アーム２，３が互いに閉じる，「締め付け位置」（図４を参照）とも呼ばれる少なくとも１つの第１の位置から，アーム２，３が広がる，「弛緩位置」（図２を参照）とも呼ばれる少なくとも１つの第２の位置へと平行移動可能であり，逆の移動も可能である。
【００４８】
図２，図３，図４，及び図５を参照すると，把持アーム２，３は，互いに動く方向に対して垂直に延びており，ここでは，この同じ平行移動方向に垂直な線に対して対称的な形状になっている。
【００４９】
図１から図４までを参照すると，各把持アーム２，３は，掴むべき物体Ｐに接触するように設計された，円弧又は凹型の形状の把持面２１，３１をそれぞれ有する。円弧形状によって，凸形又は円筒形の物体をより容易に掴むことが可能になる。図１を参照すると，把持アーム２と３との間に物体が置かれていないときは，第１のアーム２の把持面２１は，第２のアーム３の把持面３１に面する。
【００５０】
各把持面２１，３１には，突出部，膨出部，又は隆起部をそれぞれ設けることが好ましい。図２，図３，図４を参照すると，把持面２１には２つの突出部２２が設けられ，把持面３１には２つの突出部３２が設けられている。各アームにおいて，突出部は，物体Ｐがアームで掴まれると，把持面の内側部分の代わりに突出部が接触するような距離で，把持面に沿って配置されて互いに広がっている。図３及び図４に示すように，アームが掴むべき物体に近づいたとき，すなわち，物体Ｐがアームによって把持されたときに，突出部によって，該突出部の間で掴まれている物体Ｐを中央に位置決めすることが可能になる。アームが動いて，１つ又は複数の突出部を介して物体と接触したときに，突出部は，物体が４つの突出部の間で中央に位置決めされるように作用する。
【００５１】
図２，図３，及び図４を参照すると，把持装置は２つのガイドロッド４，５を含み，該ガイドロッド４，５は，把持アーム２，３がケース９９に対して，ロッド４，５に沿って摺動するのをガイドするように配置される。ガイドロッド４，５は，それぞれ平行に配置されてケース９９に取り付けられる。ガイドロッドは円筒形で，把持アーム２，３と交差することが好ましい。
【００５２】
把持装置１は，把持アームを第１の位置から第２の位置へと，一方のアームを他方のアームに対して両方向に駆動させる駆動機構を備える。駆動機構は，結合機構を含む。図２及び図５を参照すると，結合機構は，支持ケース９９に対して，固定回転軸８ｒの周囲で移動可能かつ回転可能に取り付けられた，はめ歯歯車８を含み，これはここでは，ケースに取り付けられたシャフト上にある（図５ではケースは見えない）。回転軸８ｒは，把持アーム間に配置される。結合機構は，把持アーム２に取り付けられた第１のラック６，及び把持アーム３に取り付けられた第２のラック７の，２つの結合歯付ラックを含む。ラック６，７は，互いに平行で，噛み合いによってはめ歯歯車８と相互作用する。把持アーム２，３が，ガイドロッド４，５に沿って摺動できるように，ラックは，はめ歯歯車８の回転中は反対方向に移動する。図５は，例えば，図２に示す弛緩位置にあるときの機構を示す。図２を参照すると，ラックは，ガイドロッドと平行に配置されている。はめ歯歯車とラックとの機構によって，好ましくはアームの動きが支持ケースに対して対称になるような方法で，２つのアーム２，３の動きを同期（又は結合）させることが可能になる。それぞれのラックの長さは，アームが弛緩位置（図２を参照）から締め付け位置（図４を参照）まで移動する距離とほぼ等しいか，あるいはこれをわずかに上回っていることが好ましい。例えば，各ラック６，７は，５センチメートル〜１０センチメートルの長さとされる。
【００５３】
図７を参照すると，結合機構の代替実施形態が想定されている。この機構は，支持ケース９９に対して，固定回転軸８ｒの周囲で移動可能かつ回転可能に取り付けられたレバー８０を有し，この軸は，把持アーム２と３との間に配置される。レバー８０は直線状の棒の形状を有し，その長さの中央に配置される回転軸８ｒを受けるように孔が設計される。レバー８０は，それぞれの端部に長孔８２，８３を有する。結合機構は，２本のガイドピンを含み，第１のガイドピン８６は，第１の把持アーム２に固定され，第２のガイドピン８７は，第２の把持アーム３に固定される。各ガイドピンは，レバーにおいて，１つの長孔の長手方向縁部と相互作用することが想定される。ガイドピン８６は長孔８２に適合し，ガイドピン８７は長孔８３に適合する。締め付け位置に向かって作動されると，レバー８０は時計回りに回転し，各ガイドピンが，軸８ｒに向かってその長孔に滑り込んでアームを互いに近づけ，弛緩するときは，その逆の動きを行う。あるいは，いずれかの長孔が端部で開いていてもよく，それによってガイドピンを囲むフォーク形を形成してもよい。
【００５４】
図８を参照すると，結合機構の第２の代替実施形態が想定されている。この機構は，支持ケース９９に対して，固定回転軸８ｒの周囲で移動可能かつ回転可能に取り付けられた，第１のプーリ９２，及び第２のプーリ９３の，２つのプーリ９２，９３を含む。プーリは，弛緩位置にある間は，把持アーム同士の間にある区域の外側に取り付けられる。第１のプーリ９２は，把持アーム２から少し離して取り付けられ，第２のプーリ９３は，把持アーム３から少し離して，あるいは把持アーム３から遠い位置に取り付けられる。例えば，各アームの外面と，プーリの外周との間の距離は，約数ミリメートルから数センチメートル，例えば５センチメートルまでである。図８を参照すると，プーリ９３は，支持ケース９９の遠位端，すなわち２つの把持アームを越えて，例えば，（図の右側部分の）ガイドロッド４及び５の端部に配置される。プーリ９２は，ちょうどモータ１１の端部（図の左側の部分）で，支持ケース自体に配置される。結合機構は，２本のガイドピンを有し，第１のガイドピン９６は，第１の把持アーム２に固定され，第２のガイドピン９７は，第２の把持アーム３に固定される。この機構は，プーリ同士の間に，プーリの各側に１つずつの（図では，１つが上，もう１つが下に）２つのストランドを形成するようにプーリ９２，９３を囲む，張架ベルト９０をさらに有する。把持アームの距離にプーリを配置することによって，把持アームがとる任意の位置で，ベルトのストランドを引っ張ることが可能になる。各ストランドは，動かないようにガイドピンに結合される。ガイドピンが対向するストランドに配置されると仮定すると，一方の任意の動きが，他方の反対方向への動きにつながる。ここで，ねじナット機構１０を用いて動作アーム２ａを動かすことによって駆動が達成される。他の実施形態では，この駆動は，例えばプーリ９２によって，ベルト９０を駆動させるモータを用いて達成される。
【００５５】
装置１は，駆動機構を作動させるモータ１１を備える。モータは，電気モータであり，電気ステップモータであることが好ましい。ここでは，モータ１１は，ケース９９に固定される。
【００５６】
図２，図３，及び図４を参照すると，把持装置は，モータと，「動作アーム２ａ」とも呼ばれる第１のアーム２との両方に結合された，ねじナット機構１０を備える。ねじナット機構及びモータは，駆動機構によってアーム２，３の動きを作動させることを可能にする。
【００５７】
ねじナット機構は，その回転を防止するために２つのガイドロッド４，５に対して摺動結合されるナット１２を含む。２つのガイドロッドに結合することにより，１つのロッドのみに結合される場合に対して，ナットが１つのガイドロッド上できつく締まる危険性を制限することも可能になる。ナット１２は，動作アーム２ａに結合される。
【００５８】
ねじナット機構は，ナット１２と協働する動作ねじ１３を含み，ねじ１３は，モータ１１によって，ナット１２をガイドロッド４，５に沿って直線的に平行移動させるように回転駆動される。動作ねじ１３は，ガイドロッドと平行な方向に延びている。ねじ１３のねじ山は，本明細書で後述する手段によって物体を締め付けることができるように，動作アーム２ａの弛緩位置から締め付け位置への移動長よりも長くする必要がある。例えば，動作ねじは，５センチメートル〜１５センチメートルのねじ山を有する。
【００５９】
装置を作動させると，どちらの方向であっても，ナット１２の動きが動作アーム２ａを動かし，駆動機構によって，第２の把持アーム３の動きがこれに同期される。
【００６０】
結合機構の第１の実施形態によれば，動作アーム２ａの第１のラック６が駆動して，アーム３の第２のラック７にこの作動を伝達し，はめ歯歯車８によって，アーム３を締め付け位置に向かって，又は弛緩位置に向かって駆動させる。
【００６１】
図７に示す，結合機構の第１の代替実施形態によれば，動作アーム２ａの第１のガイドピン８６が駆動しており，この作動を把持アーム３の第２のガイドピン８７に伝達し，把持アーム３は，レバー８０によって，締め付け位置に向かって，又は弛緩位置に向かって駆動される。例えば，締め付け位置に向かって作動しているときは，第１のガイドピン８６がレバー８０を押し，レバー８０は，長孔８２によって，ガイドピン８６の半径方向表面上で摺動する。同時に，レバー８０は，把持アーム３の第２のガイドピン８７を引っ張り，レバー８０は，長孔８３によって，ガイドピン８７の半径方向表面上で摺動する。
【００６２】
図８に示す結合機構の第２の代替実施形態によれば，動作アーム２ａの第１のガイドピン９６が駆動し，この作動を把持アーム３の第２のガイドピン９７に伝達し，把持アーム３は，プーリ９２，９３，及びベルト９０によって，締め付け位置に向かって，又は弛緩位置に向かって駆動される。例えば，締め付け位置に向かって動作しているときは，第１のガイドピン９６がベルトを引っ張り，ベルトは，プーリ９２，９３によって，平行移動運動を反時計回りの回転運動へと伝達する。同時に，ベルト９０は，アーム３の第２のガイドピン９７を引っ張り，その結果，両方のアームが互いに近づく。
【００６３】
把持装置は，アームで掴まれた物体の過剰な締め付けを避けるために配置され構成された，締め付け制限手段１５を備える。締め付け制限手段１５は，締め付け位置に向かう動作アーム２ａの動きを制限するように加えられた力を測定することによって動作する。例えば，手段１５は，締め付け力が閾値に到達したときに締め付けを止めるために，この手段で加えられた力によって生じた直線ひずみを測定することによって動作する。図２，図３，図４，及び図６を参照すると，締め付け制限手段１５は，ナット１２と，動作アーム２ａとの間に配置されている。ナット１２は，締め付け制限手段によって動作アーム２ａを動かす。締め付け制限手段１５に伝達される力は，ナット１２によって与えられた力と一致し，この力は，把持アーム２，３が掴むべき物体と接触したときに，把持アーム２，３の動きを中断することによって生じる。締め付け制限手段は，２つのばね１５を備えることが好ましく，これは，掴むべき物体にかけられた締め付け力の影響でひずむ。ばね１５はそれぞれ同心円状に，ガイドロッドの周囲に取り付けられる。ばね１５は，螺旋形である。この配置は，小型化されるという利点がある。ばねはそれぞれ，ナット１２の軸受表面１４と，動作アーム２ａの動作表面２５とに当接している。ナット１２が，動作アームを締め付け位置に向かって動かすように平行移動したときに，動作アーム２ａ，又はアーム２ａ，３が物体に接触すると，ばねは圧縮する。
【００６４】
把持装置は，その間でばね１５が圧縮される表面１４，２５が接合している間に，掴んだ物体に加わった締め付け力の評価を提供するために，ばね１５のひずみを検出して測定する検出手段４０を備えることが好ましい。例えば，検出手段４０は，ナット１２に取り付けられた光学センサ４１を含み，これは，動作アーム２ａに固定され，ばね１５が圧縮されるとセンサ４１に近づく，フィンガ又は金属タング４２等の有無を検出する。図２，図３，及び図４を参照すると，タング４２は，ナット１２に向かってガイドロッド４と平行に延びている。タング又はフィンガは，少なくとも１つの表面に１つ又は複数のマーカーを有し，その結果，センサ４１は，動作アーム２ａに対するナット１２の相対位置を決定して，ばね１５の圧縮を測定する。センサ４１は，（複数の）マーカーがセンサの前でスクロールして，センサに検出されるように，タング４２に対して位置決めされる。タング長さは，静止時のばねの長さとほぼ等しいことが好ましい。この特徴により，圧縮力，特に低圧縮力を広範囲に検出することが可能になり，締め付け力を０．１N〜５Nにすることによって，柔らかい，弾性の，又は極度に壊れやすい物体に対する締め付け力を制御するときに有利である。好ましくは，光学センサ４１はフォーク形であり，タングは，ばねが圧縮している間に，センサ送信器及びセンサ受信器から移動するように配置され構成される。任意で図には示されていないが，ナット１２は，ばねが圧縮しているときにタング４２をナットに導入できるように，孔が設けられてもよい。
【００６５】
好適には，締め付け力の閾値設定は，センサ及び／又はタングの位置を平行移動して調節することによって得られる。センサが，ばねの設定された圧縮率と一致する位置をタングで検出すると，締め付け装置の作動が，例えば電子的に中断される。この仕組みにより，物体に加わる締め付け力を調節することが可能になる。
【００６６】
把持装置は，動作アーム２ａを弛緩位置に向けて牽引する，ドラッグリンク（拘束ロッド；tige de rappel）５０を含むことが好ましい。ドラッグリンク５０は，動作アーム２ａと交差しており，フランジ５１を有する。図４及び図６を参照すると，フランジ５１は，弛緩するように作動されたときに，動作アーム２ａを弛緩位置に向かって動かすために，第２のアーム３に面する配置で，動作アーム２ａの表面に当接している。図６を参照すると，ドラッグリンク５０は，ナット１２に取り付けられており，動作ねじ及びその周囲に同心円状に配置された管からなる。この特徴には，装置が小型化されると共に，接触位置に向かって動くときに，動作アーム２ａをばね自体が可能なよりも速く弛緩位置に動かし，また，ばねの範囲より遠く，かつこれを越えて弛緩位置に達するという利点がある。
【００６７】
ここで，把持装置１の動作原理について説明する。まず，把持装置は，図１に示すものと同一の構成であり，これを弛緩位置と呼ぶ。把持アーム２と３との間には物体は置かれていない。把持アーム２，３は互いに広げられ，物体を囲むことができるようになっている。次に，把持装置１は，ロボットアーム１００によって，図２に見られるように，把持アーム２，３が掴むべき物体を囲むように動かされる。
【００６８】
把持装置は，物体を掴むために，把持アーム２，３を互いに近づくように移動させることを命じられる。モータ１１は，ねじナット機構の動作ねじ１３を回転させ，ナット１２をガイドロッド４，５に沿って平行移動させる。ナット１２は，次に，ばね１５によって動作アーム２ａを押し，ばね１５は，平行移動中は，２つのアーム２，３が掴む物体に接触するまで，長さはほぼ変わらないままである。平行移動中は，ばねはひずまない。図３は，２つの把持アーム２，３が物体に接触した瞬間を示す。
【００６９】
アームと物体とが接触すると，図４に見られるように，把持アーム２，３は，締め付け位置に達するまで，最小距離で互いに近づく。把持アーム２，３は数ミリメートルまで近づき，各アームは，例えば３ミリメートル〜１０ミリメートルに等しい距離で物体に向かって動く。そのために，動作ねじ１３が回転駆動され，その結果，ナット１２がばね１５を圧縮し，ばねはナット１２と動作アーム２ａとの間で圧縮された状態になる。把持アームは，掴まれる物体に締め付け力を加え，これは，ばねの復元力に比例する。例えば，壊れやすく，かつ／又はひずみが生じやすいペトリ皿では，２ニュートンの締め付け力が必要とされるが，これを大きく上回ってはならない。本明細書で説明する検出手段により，物体に加えられる締め付け力を決定及び／又は調節することが可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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2018118373000002.pdf
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