(57)【要約】【課題】本発明は、把持時には、移送対象物との粘着性向上させるとともに、移送対象物との接触や把持力を検知でき、かつ、移送対象物の解放時には、移送対象物との粘着性低減できる搬送装置を提供することを目的とする。【解決手段】搬送対象物を搬送する際に、該搬送対象物を指で把持する搬送装置であって、該指は、略コ状の断面形状であり、前記搬送対象物との接触面に複数の孔を有する外皮と、該外皮の側面を囲む外枠を有する指部と、前記外皮と前記指部の間に充填され、粘着性を有する軟性樹脂と、前記指部を回動可能に接続する関節部と、を備えていることを特徴とする搬送装置。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送対象物を搬送する際に、該搬送対象物を指で把持する搬送装置であって、
該指は、
略コ状の断面形状であり、前記搬送対象物との接触面に複数の孔を有する外皮と、
該外皮の側面を囲む外枠を有する指部と、
前記外皮と前記指部の間に充填され、粘着性を有する軟性樹脂と、
前記指部を回動可能に接続する関節部と、
を備えていることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の搬送装置において、
前記搬送対象物を把持した際に、前記搬送対象物によって前記外皮が厚さ方向に圧縮されるとともに、前記外枠によって前記外皮が他の方向へ広がる変形が抑制されることで、前記外皮と前記指部の隙間の容積が減少し、前記軟性樹脂が前記複数の孔から突出することを特徴とする搬送装置。
【請求項３】
搬送対象物を搬送する際に、該搬送対象物を指で把持する搬送装置であって、
該指は、
前記搬送対象物との接触面に複数の孔を有する外皮と、
該外皮を保持する指部と、
前記外皮と前記指部の間に充填され、粘着性を有する軟性樹脂と、
前記指部を回動可能に接続する関節部と、を備えており、
前記外皮は、前記接触面を囲む側面の断面形状が、内側に凸となるアーチ形状の曲面、または、前記接触面から前記指部に向けて広がる傾斜面であることを特徴とする搬送装置。
【請求項４】
請求項３に記載の搬送装置において、
前記搬送対象物を把持した際に、前記搬送対象物によって前記外皮が厚さ方向に圧縮されるとともに、前記側面によって前記外皮が他の方向に広がる変形を抑制されることで、前記外皮と前記指部の隙間の容積が減少し、前記軟性樹脂が前記複数の孔から突出することを特徴とする搬送装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の搬送装置において、
前記外皮の側面の内側に触覚検知センサを設置したことを特徴とする搬送装置。
【請求項６】
請求項５に記載の搬送装置において、
前記外皮には対向する側面の各々に触覚検知センサが設置されており、これらの触覚検知センサが出力する信号の極性の相違から把持した搬送対象物のすべりを検出することを特徴とする搬送装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の搬送装置において、
前記外皮がゴム系樹脂であり、前記軟性樹脂がポリウレタン系樹脂であることを特徴とする搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を把持して移送する搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の搬送装置には、様々な形状、硬さ、重さの物体に対する、多機能かつ柔軟な搬送の実現が求められている。これを実現するには、搬送装置が移送対象物の位置や形状を認識したうえで、移送対象物の位置まで移動した後、移送対象物を把持し、移送するという一連の動作が必要となる。また、多機能かつ柔軟な搬送を実現するためには、搬送装置の把持部が、把持時に移送対象物を確実に保持でき、解放時には移送対象物を容易に剥離できるようにする必要がある。
【０００３】
これに対応する従来技術として、例えば、特許文献１には、同文献の図２、図４、図７等に示されるように、外皮部材の内側に粘着性のある樹脂を内包し、把持時には、外皮部材に設けた孔から内包した樹脂が突出して、移送対象物との粘着性を向上させて把持力を高め、解放時には、内包した樹脂が元に戻り、移送対象物との粘着性を低減させて解放する把持部が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、同文献の図２等に示されるように、搬送装置の把持部に設けた突起（シリコーン製の弾性部材）の下に検知部を設置して、突起に接触、把持力の検出能力（触覚）を持たせる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１１２６６１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６９７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の把持部では、移送対象物の把持時には粘着性を向上させ、解放時には粘着性を低減させることで、把持と解放をスムースに行うことが可能である。しかし、粘着性のある軟性樹脂を効率的に出し入れするための構造は備えておらず、また、移送対象物との接触や、把持力の検知に必須の、圧力センサや力センサの実装方法も開示されていない。
【０００７】
一方、特許文献２の把持部では、接触箇所に突起を設け、その下に検知部を設置することで、突起に接触、把持力を検知する機能を持たせている。しかし、同文献のシリコーン製の突起は、移送対象物を解放したい時にも突出したままであり、粘着力を調整する構成を備えてないため、移送対象物の解放を阻害する可能性がある。また、粘着性のある軟性樹脂を出し入れする特許文献１のような構成を採る場合に、どこに検知部を設置すべきかについては、適当な開示や示唆がない。
【０００８】
本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであり、移送対象物の把持時と開放時で把持部の粘着性をより適切に調整できる搬送装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、これに加え、移送対象物の把持時に、その接触や把持力を検知できる搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を鑑み、本発明は例えば以下の特徴を有する。
【００１１】
搬送対象物を搬送する際に、該搬送対象物を指で把持する搬送装置であって、該指は、略コ状の断面形状であり、前記搬送対象物との接触面に複数の孔を有する外皮と、該外皮の側面を囲む外枠を有する指部と、前記外皮と前記指部の間に充填され、粘着性を有する軟性樹脂と、前記指部を回動可能に接続する関節部と、を備えている搬送装置。
【００１２】
搬送対象物を搬送する際に、該搬送対象物を指で把持する搬送装置であって、該指は、前記搬送対象物との接触面に複数の孔を有する外皮と、該外皮を保持する指部と、前記外皮と前記指部の間に充填され、粘着性を有する軟性樹脂と、前記指部を回動可能に接続する関節部と、を備えており、前記外皮は、前記接触面を囲む側面の断面形状が、内側に凸となるアーチ形状の曲面、または、前記接触面から前記指部に向けて広がる傾斜面である搬送装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の搬送装置によれば、移送対象物の把持時と開放時で把持部の粘着性の差をより効率的に制御できる。また、移送対象物の把持時に、その接触や把持力を適切に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の搬送装置の斜視図。
【図２】比較例の搬送装置の開放時の指部断面図。
【図３】比較例の搬送装置の把持時の指部断面図。
【図４】実施例１の搬送装置の開放時の指部断面図。
【図５】実施例１の搬送装置の把持時の指部断面図。
【図６】実施例２の搬送装置の開放時の指部断面図。
【図７】実施例２の搬送装置の把持時の指部断面図。
【図８】実施例３の搬送装置の開放時の指部断面図。
【図９】実施例３の搬送装置の把持時の指部断面図。
【図１０】実施例３の搬送装置のすべり時の指部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る実施例について図面を用いて説明する。なお、以下の説明は、本発明の構成の例示するものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同様の機能を有するものは、同様の符号を付け、同様の説明は繰り返さない場合がある。
【実施例１】
【００１６】
先ず、本発明の実施例１の搬送装置１０の構造について、図１の斜視図を用いて説明する。ここに示すように、本実施例の搬送装置１０は人間の手を模倣したものであり、親指に相当する１本の指と、人差し指等に相当する３本の指を掌部１３に設けた構造である。そして、各指は、骨格に相当する複数の指部１１を関節部１２で回動可能に接続した構造である。
【００１７】
以下では、指部１１の厚さ方向をＸ軸、幅方向をＹ軸、長さ方向をＺ軸とし、Ｘ軸の正方向を「甲側」、負方向を「移送対象物側」、Ｙ軸の正方向を「上方向」、負方向を「下方向」と呼ぶ。なお、Ｙ軸の正方向を「上方向」、負方向を「下方向」と呼ぶのは、Ｙ軸の負方向が重力方向となるように、移送対象物３０を把持して移送することが多いからである。
【００１８】
この搬送装置１０において、図示しない移送対象物３０を把持するときは、図示しないアクチュエータによって関節部１２を内側に曲げ、指部１１を動かして移送対象物３０を掴むとともに、指部１１の移送対象物側に設けた粘着性を発揮する外皮２１を移送対象物３０に接触させる。
＜比較例の指部１１ａ＞
ここで、本実施例の指部１１の構造を説明する前に、比較例の指部１１ａの構造および解放時、把持時の動作について、図２、図３を用いて説明する。
【００１９】
図２は、比較例の指部１１ａを図１のＺ軸に垂直な平面で切断した断面図であり、移送対象物３０の接触前の開放時を示している。ここに示すように、指部１１ａの移送対象物側には、複数の孔２４の開いた外皮２１が設置され、外皮２１と指部１１ａとの間には粘着性のある軟性樹脂２３が設置される。
【００２０】
搬送装置１０で移送対象物３０を把持する場合には、図３に示すように、移送対象物３０と外皮２１が接触すると、移送対象物３０からの反作用によって外皮２１とその内部の軟性樹脂２３が変形する。このとき、外皮２１と軟性樹脂２３は、Ｘ軸方向に潰されると同時にＹ軸方向に広がって変形するため、外皮２１の内容積には大きな減少はなく、外皮２１に設けた孔２４からは軟性樹脂２３が突出しにくい構造である。すなわち、比較例の指部１１ａは把持時であっても粘着性が発揮されにくい構造である。
＜本実施例の指部１１＞
次に、本実施形態の指部１１の構造および解放時、把持時の動作について、開放時に対応する図４、把持時に対応する図５を用いて説明する。なお、図２、図３との共通点は重複説明を省略する。
【００２１】
比較例の指部１１ａでは、外皮２１のＹ軸方向の変形（およびＺ軸方向の変形）を防止する構成は設けられていなかったが、本実施例の指部１１では、外皮２１のＹ軸方向の変形（およびＺ軸方向の変形）を防止する変形抑制構造２５（外枠とも言う）を外皮２１の周囲を囲むように設けている。また、前述の比較例の指部１１ａでは、触覚検知センサが設けられていなかったが、本実施例の指部１１では、触覚検知センサとして触覚検知用圧電体２２を設けている。これらの相違点を中心に、本実施例の指部１１の詳細構造を説明する。
【００２２】
本実施例の指部１１では、外皮２１には、摩擦係数の大きいゴム系の樹脂を用い、外皮２１内に設置する軟性樹脂２３には、ポリウレタン系の樹脂に代表される材料を用いる。なお、軟性樹脂２３は、外皮２１よりも柔らかく、かつ、粘着性のある材料であれば他の材料を用いても良い。
【００２３】
上述したように、本実施例の外皮２１は、その周囲が変形抑制構造２５（外枠）に囲まれているため、図５のように、移送対象物３０からの反作用によって外皮２１がＸ軸方向に押し潰されても、外皮２１がＹ軸方向やＺ軸方向に広がって変形することができない。従って、外皮２１の内容積はＸ軸方向の圧縮量分だけ減少し、外皮２１の内圧が高まることになる。その結果、外皮２１の孔２４からは、比較例に比べ、多量の軟性樹脂２３が突出し、突出する軟性樹脂２３の増量分だけ移送対象物３０と指部１１の間の粘着力が向上する。
【００２４】
一方、図４に示すように、移送対象物３０からの反作用が解消される開放時には、外皮２１のＸ軸方向の圧縮もなくなり、外皮２１の内圧が元に戻り、突出していた軟性樹脂２３も外皮２１の孔２４の内側に戻ることになる。この結果、移送対象物３０と指部１１の間の粘着力が低減し、移送対象物３０をスムースに開放することができる。
【００２５】
また、本実施例では、外皮２１の側面内側であって、変形抑制構造２５（外枠）の対向部に少なくとも一対の触覚検知用圧電体２２を設けている。そして、触覚検知用圧電体２２のセンサ信号の出力線を、搬送装置１０の内部か甲側に配線することで、把持、解放などの動作に影響を与えることなく触覚検知用圧電体２２を設置することができる。
【００２６】
なお、この触覚検知用圧電体２２は、変形による電解移動を観測することで力の大きさを検知できる、電源を必要としないセンサであり、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）に代表される圧電体を用いて構成されるものである。
【００２７】
比較例の図３のように、変形抑制構造２５（外枠）を設けない構成であれば、外皮２１側面の伸び変形量が大きくなるため、触覚検知用圧電体２２が破損するおそれがあるが、図５に示す本実施例の構成では、外皮２１側面の変形が圧縮方向となることに加え、その変形量も相対的に小さくなるため、触覚検知用圧電体２２の破損を避けることができ、把持、解放時に外皮２１の変形が触覚検知用圧電体２２に伝達され、触覚を検知することができる。
【００２８】
以上で説明した本実施例の搬送装置によれば、移送対象物の把持時と開放時で外皮内部の圧力を適切に調節し、軟性樹脂の突出量を適切に制御することができるので、把持部の粘着性の差をより効率的に制御し、移送対象物のスムースな把持と開放を実現することができる。また、移送対象物の把持時の外皮の変形によって破損することがない位置に圧力センサや力センサを設置したので、移送対象物の把持時に、その接触や把持力を適切に検知できる。
【実施例２】
【００２９】
本発明の一実施形態における指部１１の移送対象物３０と接触する箇所の構造および把持、解放時の動作について、図６、図７を用いて説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。
【００３０】
図４等に示した実施例１では、外皮２１の側面の断面形状を平面とし、その外周を変形抑制構造２５で囲む構成としたが、図６等に示す本実施例では、外皮２１の側面の断面形状を内側に凸となるアーチ形状の曲面とするとともに、その外周には変形抑制構造２５を設けない構成とした。
【００３１】
本実施例の構造を用いた場合、図７に示すように、外皮２１に荷重が加わると、外皮２１の側面が内側に撓むことでＸ軸方向に押し潰されるが、外皮２１がＹ軸方向やＺ軸方向に広がって変形することができない。従って、実施例１と同様に、外皮２１の内容積はＸ軸方向の圧縮量分だけ減少し、外皮２１の内圧が高まることになる。その結果、外皮２１の孔２４からは、多量の軟性樹脂２３が突出し、移送対象物３０と指部１１の間の粘着力が向上する。
【００３２】
以上で説明した本実施例の構成によれば、実施例１のように変形抑制構造２５を用いることなく、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３３】
本発明の一実施形態における指部１１の移送対象物３０と接触する箇所の構造および把持、解放時の動作について、図８、図９、図１０を用いて説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。
【００３４】
図４等に示した実施例１では、外皮２１の側面の断面形状を平面とし、その外周を変形抑制構造２５で囲む構成としたが、図８等に示す本実施例では、外皮２１の形状を多角錘台とするとともに、その外周には変形抑制構造２５を設けない構成とした。なお、外皮２１の形状は、多角錘台に代えて、円錐台としても良い。
【００３５】
本実施例の構造を用いた場合、図９に示すように、外皮２１に荷重が加わると、外皮２１の側面が内側に撓むことでＸ軸方向に押し潰されるが、外皮２１がＹ軸方向やＺ軸方向に広がって変形することができない。従って、実施例１と同様に、外皮２１の内容積はＸ軸方向の圧縮量分だけ減少し、外皮２１の内圧が高まることになる。その結果、外皮２１の孔２４からは、多量の軟性樹脂２３が突出し、移送対象物３０と指部１１の間の粘着力が向上する。
【００３６】
次に、図１０を用いて、重力の影響により、移送対象物３０と搬送装置１０との間にすべりが発生した状況について説明する。ここに示すように、移送対象物３０を把持した後、すべりが発生すると、外皮２１の上側に設置した触覚検知用圧電体２２からは伸長を示すセンサ信号が検出され、下側に設置した触覚検知用圧電体２２からは圧縮を示すセンサ信号が検出される。すなわち、２つの触覚検知用圧電体２２のセンサ信号として正負逆極性のものが出力されたときは、移送対象物３０のすべりを検知することも可能である。
【００３７】
以上で説明した本実施例の構成によれば、実施例２のように曲面に触覚検知用圧電体２２を設置する必要はなく、平面に触覚検知用圧電体２２を設置できるので、より簡易な構成で、実施例２と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  搬送装置、
１１、１１ａ  指部、
１２  関節部、
１３  掌部、
２１  外皮、
２２  触覚検知用圧電体、
２３  軟性樹脂、
２４  孔、
２５  変形抑制構造
３０  移送対象物
【図１】
2019051577.tif 000003
【図２】
2019051577.tif 000004
【図３】
2019051577.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019051577.tif 000009
【図８】
2019051577.tif 000010
【図９】
2019051577.tif 000011
【図１０】
2019051577.tif 000012