(57)【要約】【課題】寸法または形状の異なる様々な種類の対象物を保持する用途に適用することができるロボットハンドを提供する。【解決手段】ロボットハンド１０は、ハンドベース１２と、第１の突き当て部３２および第１の吸着部２８を有する第１のハンドアーム１４と、第２の突き当て部４２および第２の吸着部３８を有する第２のハンドアーム１６と、第１のハンドアーム１４と第２のハンドアーム１６とを相対的に移動させて、第１の突き当て部３２および第２の突き当て部４２を互いに接近または離反する方向へ移動させる駆動機構１８とを備える。【選択図】図１
2015168039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を保持するロボットハンドであって、
ハンドベースと、
前記ハンドベースに取り付けられた第１のハンドアームであって、第１の突き当て部、および、該第１の突き当て部に隣接して配置された、前記対象物を吸着可能な第１の吸着部を有する、第１のハンドアームと、
前記ハンドベースに取り付けられた第２のハンドアームであって、第２の突き当て部、および、該第２の突き当て部に隣接して配置された、前記対象物を吸着可能な第２の吸着部を有する、第２のハンドアームと、
前記第１のハンドアームと前記第２のハンドアームとを相対的に移動させて、前記第１の突き当て部および前記第２の突き当て部を互いに接近または離反する方向へ移動させる駆動機構と、を備える、ロボットハンド。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記第１のハンドアームを移動させる第１の駆動機構と、前記第２のハンドアームを移動させる第２の駆動機構と、を有する、請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記第１の突き当て部は、前記第１の吸着部の吸着面に対して直交して延在し、
前記第２の突き当て部は、前記第２の吸着部の吸着面に対して直交して延在する、請求項１または２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記第１のハンドアームは、前記第１の吸着部に隣接して配置された第３の吸着部を有し、前記第１の突き当て部は、前記第１の吸着部と前記第３の吸着部との間に配置され、
前記第２のハンドアームは、前記第２の吸着部に隣接して配置された第４の吸着部を有し、前記第２の突き当て部は、前記第２の吸着部と前記第４の吸着部との間に配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットハンド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットハンドと、
前記ハンドベースが取り付けられるマニピュレータと、を備える、ロボット。
【請求項６】
請求項５に記載のロボットと、
前記ロボットを制御する制御部と、を備えるロボットシステムであって、
前記制御部は、
前記マニピュレータを制御して、前記ハンドベースを予め定められた位置まで移動させ、
前記駆動機構を制御して、前記第１のハンドアームと前記第２のハンドアームとを相対的に移動させ、前記第１の突き当て部および前記第２の突き当て部を前記対象物に突き当て、
前記マニピュレータを制御して、前記ハンドベースを移動させ、前記第１の吸着部および前記第２の吸着部を前記対象物に接触させ、
前記第１の吸着部および前記第２の吸着部によって前記対象物を吸着する、ロボットシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のロボットを用いて、対象物を保持する方法であって、
前記ハンドベースを予め定められた位置まで移動させることと、
前記第１のハンドアームと前記第２のハンドアームとを相対的に移動させ、前記第１の突き当て部および前記第２の突き当て部を前記対象物に突き当てることと、
前記ハンドベースを移動させ、前記第１の吸着部および前記第２の吸着部を前記対象物に接触させることと、
前記第１の吸着部および前記第２の吸着部によって前記対象物を吸着することと、を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を保持するロボットハンド、ロボット、ロボットシステム、および対象物を保持する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁石等の吸着部を用いて対象物を吸着して保持し、該対象物を運搬するロボットが知られている（例えば、特許文献１および２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１７８７４号公報
【特許文献２】特開２００１−１８０８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の装置によれば、寸法または形状の異なる様々な種類の対象物を保持する用途に適用することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様において、対象物を保持するロボットハンドは、ハンドベースと、ハンドベースに取り付けられた第１のハンドアームであって、第１の突き当て部、および、該第１の突き当て部に隣接して配置された、対象物を吸着可能な第１の吸着部を有する、第１のハンドアームと、ハンドベースに取り付けられた第２のハンドアームであって、第２の突き当て部、および、該第２の突き当て部に隣接して配置された、対象物を吸着可能な第２の吸着部を有する、第２のハンドアームと、第１のハンドアームと第２のハンドアームとを相対的に移動させて、第１の突き当て部および第２の突き当て部を互いに接近または離反する方向へ移動させる駆動機構とを備える。
【０００６】
駆動機構は、第１のハンドアームを移動させる第１の駆動機構と、第２のハンドアームを移動させる第２の駆動機構とを有してもよい。第１の突き当て部は、第１の吸着部の吸着面に対して直交して延在し、第２の突き当て部は、第２の吸着部の吸着面に対して直交して延在してもよい。
【０００７】
第１のハンドアームは、第１の吸着部に隣接して配置された第３の吸着部を有してもよい。第１の突き当て部は、第１の吸着部と第３の吸着部との間に配置されてもよい。第２のハンドアームは、第２の吸着部に隣接して配置された第４の吸着部を有してもよい。第２の突き当て部は、第２の吸着部と第４の吸着部との間に配置されてもよい。
【０００８】
本発明の他の態様において、ロボットは、上述のロボットハンドと、ハンドベースが取り付けられるマニピュレータとを備える。本発明のさらに他の態様において、ロボットシステムは、上述のロボットと、ロボットを制御する制御部とを備える。制御部は、マニピュレータを制御して、ハンドベースを予め定められた位置まで移動させる。
【０００９】
制御部は、駆動機構を制御して、第１のハンドアームと第２のハンドアームとを相対的に移動させ、第１の突き当て部および第２の突き当て部を対象物に突き当てる。制御部は、マニピュレータを制御して、ハンドベースを移動させ、第１の吸着部および第２の吸着部を対象物に接触させる。制御部は、第１の吸着部および第２の吸着部によって対象物を吸着する。
【００１０】
本発明のさらに他の態様において、上述のロボットを用いて、対象物を保持する方法は、ハンドベースを予め定められた位置まで移動させることと、第１のハンドアームと第２のハンドアームとを相対的に移動させ、第１の突き当て部および第２の突き当て部を対象物に突き当てることと、ハンドベースを移動させ、第１の吸着部および第２の吸着部を対象物に接触させることと、第１の吸着部および第２の吸着部によって対象物を吸着することとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットハンドの外観図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るロボットハンドシステムのブロック図である。
【図３】図２に示すロボットシステムの動作フローを示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１におけるロボットの動作を説明するための図である。
【図５】図３のステップＳ２におけるロボットの動作を説明するための図である。
【図６】図３のステップＳ３におけるロボットの動作を説明するための図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るロボットハンドの外観図である。
【図８】図７中の領域ＶＩＩＩを拡大した拡大図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るロボットハンドシステムのブロック図である。
【図１０】図９に示すロボットシステムの動作フローを示すフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳ１１におけるロボットの動作を説明するための図である。
【図１２】図１１中の領域ＸＩＩを拡大した拡大図である。
【図１３】図１０のステップＳ１２におけるロボットの動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットハンド１０について説明する。なお、以下の説明における、上下左右方向は、図１の紙面上下左右方向に対応する。ロボットハンド１０は、ハンドベース１２、第１のハンドアーム１４、第２のハンドアーム１６、および駆動機構１８を備える。
【００１３】
ハンドベース１２は、例えばロボットのマニピュレータに取り付けられる。駆動機構１８は、ハンドベース１２の下側に設置されている。駆動機構１８は、サーボモータ２０と、ハンドベース１２の下側に固定された中空のエンクロージャ２２と、エンクロージャ２２に固定されたレール部２４と、エンクロージャ２２内に収容されたボール螺子機構（図示せず）とを有する。レール部２４は、エンクロージャ２２の下端２２ｂに設置されており、左右方向に真直ぐ延在している。ボール螺子機構は、エンクロージャ２２内で左右方向へ延びる螺子軸を含む。
【００１４】
サーボモータ２０は、エンクロージャ２２の右端２２ａに固定されている。サーボモータ２０の出力シャフト（図示せず）は、ボール螺子機構の螺子軸に機械的に接続されている。サーボモータ２０は、外部に設置された制御部（図示せず）からの指令に応じて、出力シャフトを回転駆動する。
【００１５】
第１のハンドアーム１４は、ハンドベース１２に固定され、該ハンドベース１２から下方へ延在している。第１のハンドアーム１４の内面２６には、第１の吸着部２８が固定されている。内面２６は、第２のハンドアーム１６と対向する平面であって、上下方向に延在する。第１の吸着部２８は、第１のハンドアーム１４の先端３０よりも予め定められた距離だけ上方に配置されている。
【００１６】
第１の吸着部２８は、例えば電磁石、空気吸引式吸着装置、または吸盤から構成され、吸着面２８ａにワーク等の対象物を吸着することができる。本実施形態においては、吸着面２８ａは、上下方向に対して略直交するように配置されている。第１のハンドアーム１４の内面２６のうち、第１のハンドアーム１４の先端３０と、第１の吸着部２８の吸着面２８ａとの間に位置する部分３２は、第１の突き当て部として機能する部分である。
【００１７】
すなわち、本実施形態においては、第１のハンドアーム１４は、その内面２６の下端領域として、第１の突き当て部３２を有している。第１の突き当て部３２は、第１の吸着部２８の吸着面２８ａの下方側に隣接し、第１の吸着部２８の吸着面２８ａに対して直交する。なお、この突き当て部３２の機能に関しては、後述する。
【００１８】
第２のハンドアーム１６は、接続部３４を介して、レール部２４に取り付けられている。接続部３４は、レール部２４に摺動可能に嵌着される一方、上述のボール螺子機構の螺子軸と螺合している。第２のハンドアーム１６は、この接続部３４に例えばボルトによって固定され、接続部３４から下方へ延在する。
【００１９】
サーボモータ２０が出力シャフトを一方向へ回転駆動すると、ボール螺子機構の螺子軸も回転される。螺子軸が回転するのに伴って、接続部３４が左方へ駆動される。こうして、第２のハンドアーム１６は、サーボモータ２０によって、左方、すなわち第１のハンドアーム１４へ接近する方向へ移動される。
【００２０】
一方、サーボモータ２０が出力シャフトを他方向へ回転駆動すると、ボール螺子機構の螺子軸を介して、接続部３４が右方へ駆動される。こうして、第２のハンドアーム１６は、サーボモータ２０によって、右方、すなわち第１のハンドアーム１４から離反する方向へ移動される。
【００２１】
第２のハンドアーム１６の内面３６には、第２の吸着部３８が固定されている。内面３６は、第１のハンドアーム１４と対向する平面であって、上下方向に延在する。本実施形態においては、第１のハンドアーム１４の内面２６と、第２のハンドアーム１６の内面３６とは、互いに平行に対向している。
【００２２】
第２の吸着部３８は、第２のハンドアーム１６の先端４０よりも予め定められた距離だけ上方に配置されている。第２の吸着部３８は、第１の吸着部２８と同様に、例えば電磁石、空気吸引式吸着装置、または吸盤から構成され、吸着面３８ａに対象物を吸着することができる。本実施形態においては、吸着面３８ａは、上下方向に対して略直交するように配置されている。また、吸着面２８ａと吸着面３８ａとは、略同じ上下方向の位置に配置されている。
【００２３】
第２のハンドアーム１６の内面３６のうち、第２のハンドアーム１６の先端４０と、第２の吸着部３８の吸着面３８ａとの間に位置する部分４２は、第２の突き当て部として機能する部分である。すなわち、本実施形態においては、第２のハンドアーム１６は、その内面３６の下端領域として、第２の突き当て部４２を有している。第２の突き当て部４２は、第２の吸着部３８の吸着面３８ａの下方側に隣接し、第２の吸着部３８の吸着面３８ａに対して直交する。なお、この第２の突き当て部４２の機能に関しては、後述する。
【００２４】
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットシステム５０について説明する。ロボットシステム５０は、ロボット５２と、ロボット５２を制御する制御部５４とを備える。ロボット５２は、上述のロボットハンド１０と、ロボットハンド１０のハンドベース１２が取り付けられるマニピュレータ５６とを備える。
【００２５】
制御部５４は、ロボットハンド１０およびマニピュレータ５６の動作を制御する。具体的には、制御部５４は、ロボットプログラムに従って、ロボットハンド１０のハンドベース１２を、予め定められた位置に配置させるべく、マニピュレータ５６を動作させる。また、制御部５４は、サーボモータ２０に指令を送り、上述したボール螺子機構を介して、第２のハンドアーム１６を移動させる。
【００２６】
次に、図２〜図６を参照して、本実施形態に係るロボットシステム５０の動作について説明する。図３は、ロボットハンド１０によって対象物としてのワークＷ（図４）を保持し、ワークＷを予め定められた目的場所まで搬送するための動作フローを示す。この動作フローは、制御部５４がユーザから作業命令を受け付けたときに開始する。
【００２７】
ステップＳ１において、制御部５４は、ロボットハンド１０のハンドベース１２を、予め定められた位置へ移動させる。具体的には、制御部５４は、予め記憶されたロボットプログラムに従ってマニピュレータ５６を動作し、ハンドベース１２を、図４に示す初期位置Ｘから作業前位置Ｙへ移動させる。
【００２８】
このロボットプログラムは、マニピュレータ５６によってハンドベース１２を作業前位置Ｙに移動させるための、マニピュレータ５６に対する動作指令を含むプログラムである。このロボットプログラムは、初期位置Ｘにおけるマニピュレータ５６の配置から、作業前位置Ｙにおけるマニピュレータ５６の配置に至るまでの経路を、ロボット５２に教示することによって、構築される。
【００２９】
このステップＳ１によって、第１の突き当て部３２は、ワークＷの一方の側面５８に軽く接触するか、または側面５８から僅かに離隔して配置される。このとき、吸着面２８ａは、側面５８と交わるワークＷの上端面６０から、僅かな距離だけ上方へ離隔するように配置される。その一方で、第２の突き当て部４２は、側面５８とは反対側のワークＷの側面６２から、右方へ離隔するように配置される。
【００３０】
ステップＳ２において、制御部５４は、第１のハンドアーム１４と第２のハンドアーム１６とを相対的に移動させ、第１の突き当て部３２および第２の突き当て部４２をワークＷに突き当てる。具体的には、制御部５４は、サーボモータ２０に指令を送り、ボール螺子機構の螺子軸を回転駆動する。
【００３１】
螺子軸の回転に伴って、第２のハンドアーム１６は、図５中の点線Ｚに示す位置から、レール部２４に沿って左方へ移動する。そして、第２の突き当て部４２は、ワークＷの側面６２に突き当てられ、且つ、第１の突き当て部３２も、ワークＷの側面５８に突き当てられる。この状態を図５に示す。
【００３２】
図５に示すように、第１の突き当て部３２が、ワークＷの側面５８に突き当てられた状態においては、第１の突き当て部３２の上側に隣接して配置された吸着面２８ａは、側面５８と交わるワークＷの上端面６０の直上に、位置決めされることになる。同様に、第２の突き当て部４２が、ワークＷの側面６２に突き当てられた状態においては、第２の突き当て部４２の上側に隣接して配置された吸着面３８ａは、側面６２と交わるワークＷの上端面６０の直上に、位置決めされることになる。
【００３３】
このように、本実施形態に係る第１の突き当て部３２および第２の突き当て部４２は、それぞれ、第１の吸着部２８および第２の吸着部３８をワークＷに対して適切に位置決めするための位置決め要素として機能する。
【００３４】
ステップＳ３において、制御部５４は、ハンドベース１２を移動させ、第１の吸着部２８および第２の吸着部３８をワークＷに接触させる。具体的には、制御部５４は、マニピュレータ５６を動作し、第１の吸着部２８および第２の吸着部３８がワークＷの上端面６０に接触するまで、ハンドベース１２を下方へ移動させる。この状態を図６に示す。
【００３５】
ステップＳ４において、制御部５４は、第１の吸着部２８および第２の吸着部３８によってワークＷを吸着する。例えば、第１の吸着部２８および第２の吸着部３８が電磁石から構成され、ワークＷが磁性体から構成されている場合、制御部５４は、第１の吸着部２８および第２の吸着部３８に電圧を印加し、電磁力によってワークＷを吸着する。ステップＳ５において、制御部５４は、マニピュレータ５６を動作し、ロボットハンド１０を予め定められた目的場所まで移動させる。これにより、ワークＷを目的場所まで搬送することができる。
【００３６】
上述のように、本実施形態においては、ワークＷを吸着するときに、第１の突き当て部３２および第２の突き当て部４２を相対移動させてワークＷに突き当て、該第１の突き当て部３２および第２の突き当て部４２を基準として第１の吸着部２８および第２の吸着部３８をワークＷに対して適切に位置決めしている。
【００３７】
この構成によれば、如何なる寸法または形状のワークＷに対しても、第１の吸着部２８および第２の吸着部３８を適切に位置決めすることができる。したがって、本実施形態に係るロボットシステム５０を、異なる寸法または形状を有する様々な種類のワークＷを保持する用途に適用することができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、第１の吸着部２８の吸着面２８ａは、第１の突き当て部３２の上側に隣接し、第１の突き当て部３２に直交し、且つ、第１の突き当て部３２の右側（すなわち、ワークＷに対して突き当てられる方向）に延在するように配置されている。また、第２の吸着部３８の吸着面３８ａは、第２の突き当て部４２の上側に隣接し、第２の突き当て部４２に直交し、且つ、第２の突き当て部４２の左側（すなわち、ワークＷに対して突き当てられる方向）に延在するように配置されている。
【００３９】
この構成によれば、第１の突き当て部３２および第２の突き当て部４２をワークＷに突き当てたときに、吸着面２８ａおよび３８ａを、ワークＷの上端面６０の直上に位置決めすることができる。これにより、吸着面２８ａおよび３８ａによって、ワークＷの上端面６０を上側から吸着することができるので、ワークＷをより安定して吸着して持ち上げることができる。
【００４０】
次に、図７および図８を参照して、本発明の他の実施形態に係るロボットハンド７０について説明する。なお、以下の説明における上下方向は、図７の紙面上下方向、すなわち、図７中の軸線Ｏに沿う方向を示し、径方向は、軸線Ｏを中心とする円の半径方向を示し、周方向は、軸線Ｏを中心とする円の円周方向を示す。ロボットハンド７０は、ハンドベース７２、第１のハンドアーム７４、第２のハンドアーム７６、第３のハンドアーム７８、および駆動機構８０を備える。
【００４１】
ハンドベース７２は、手首部８６に固定されており、該手首部８６を介して、例えばロボットのマニピュレータに取り付けられる。ハンドベース７２は、基台部８８と、基台部８８の下端に固定された第１の支持部９０、第２の支持部９２、および第３の支持部９４を有する。基台部８８は、軸線Ｏを中心軸線として有する、円板状の部材である。第１の支持部９０、第２の支持部９２、および第３の支持部９４の各々は、互いに対向配置された一対の三角形の板部材から構成されている。
【００４２】
駆動機構８０は、ボール螺子機構収容体８２と、ボール螺子機構収容体８２に設置されたサーボモータ８４とを有する。ボール螺子機構収容体８２は、第１の支持部９０、第２の支持部９２、および第３の支持部９４によって支持され、基台部８８の下方に配置されている。ボール螺子機構収容体８２は、上方から見て三又状の形状を有する中空部材であって、その内部に、後述する３つのボール螺子機構を収容している。
【００４３】
具体的には、ボール螺子機構収容体８２は、図７中の第１の方向１０４へ延びる第１の部分８２ａと、第２の方向１０６へ延びる第２の部分８２ｂと、第３の方向１０８へ延びる第３の部分８２ｃとを含む。第１の方向１０４、第２の方向１０６、第３の方向１０８は、軸線Ｏと直交し、該軸線Ｏから径方向外側へ向かう、互いに異なる方向である。
【００４４】
本実施形態においては、第２の方向１０６は、第１の方向１０４から周方向一方側へ略１２０°回転した方向である。また、第３の方向１０８は、第１の方向１０４から周方向他方側へ略１２０°回転した方向である。ボール螺子機構収容体８２の第１の部分８２ａの内部には、第１のボール螺子機構（図示せず）が収容されている。第１のボール螺子機構は、第１の部分８２ａ内で第１の方向１０４へ延在する第１の螺子軸（図示せず）を含む。
【００４５】
また、ボール螺子機構収容体８２の第２の部分８２ｂの内部には、第２のボール螺子機構（図示せず）が収容されている。第２のボール螺子機構は、第２の部分８２ｂ内で第２の方向１０６へ延在する第２の螺子軸（図示せず）を含む。また、ボール螺子機構収容体８２の第３の部分８２ｃの内部には、第３のボール螺子機構（図示せず）が収容されている。第３のボール螺子機構は、第３の部分８２ｃ内で第３の方向１０８へ延在する第３の螺子軸（図示せず）を含む。
【００４６】
サーボモータ８４は、ボール螺子機構収容体８２の中心部９６の上に固定されており、サーボモータ８４の出力シャフト（図示せず）は、ボール螺子機構収容体８２の内部へ延びている。ボール螺子機構収容体８２の中心部９６は、軸線Ｏを中心軸線として有するように配置されている。サーボモータ８４は、外部に設置された制御部（図示せず）からの指令に応じて、出力シャフトを回転駆動する。
【００４７】
駆動機構８０は、ボール螺子機構収容体８２の第１の部分８２ａの下に固定された第１のレール部９８と、ボール螺子機構収容体８２の第２の部分８２ｂの下に固定された第２のレール部１００と、ボール螺子機構収容体８２の第３の部分８２ｃの下に固定された第３のレール部１０２を有する。
【００４８】
第１のレール部９８は、中心部９６から第１の方向１０４へ延在する。第２のレール部１００は、中心部９６から第２の方向１０６へ延在する。第３のレール部１０２は、中心部９６から第３の方向１０８へ延在する。
【００４９】
サーボモータ８４の出力シャフトの先端には、かさ歯車が固設されている。また、第１の螺子軸、第２の螺子軸、および第３の螺子軸の基端にも、それぞれ歯車が固設されており、これら歯車が、出力シャフトのかさ歯車と係合している。この構成により、サーボモータ８４の出力シャフトが回転するのに伴って、第１の螺子軸、第２の螺子軸、および第３の螺子軸が回転駆動される。
【００５０】
第１のハンドアーム７４は、接続部１１０を介して、第１のレール部９８に取り付けられている。接続部１１０は、第１のレール部９８に摺動可能に嵌着される一方で、第１の螺子軸と螺合している。第１のハンドアーム７４は、この接続部１１０に例えばボルトによって固定され、接続部１１０から下方へ延在する。
【００５１】
図８に示すように、第１のハンドアーム７４の下端部７４ａには、互いに隣接して配置された一対の吸着部１１２および１１４が固定されている。吸着部１１２および１１４は、例えば電磁石、空気吸引式吸着装置、または吸盤から構成され、各々の吸着面１１２ａおよび１１４ａに、ワーク等の対象物を吸着することができる。吸着面１１２ａおよび１１４ａは、軸線Ｏに対して略直交し、且つ、互いに略同じ上下方向の位置となるように、配置されている。
【００５２】
また、第１のハンドアーム７４の下端部７４ａには、該下端部７４ａから下方へ延びる第１の突き当て部１１６が固定されている。本実施形態に係る第１の突き当て部１１６は、円柱状の棒部材であって、吸着部１１２と吸着部１１４との間に配置されている。第１の突き当て部１１６は、吸着面１１２ａおよび１１４ａよりも下方へ延びている。吸着面１１２ａおよび１１４ａは、突き当て部１１６よりも第１の方向１０４に突出するように配置されている。
【００５３】
第２のハンドアーム７６は、第１のハンドアーム７４と同様の構成を備えている。具体的には、第２のハンドアーム７６は、接続部１１８を介して、第２のレール部１００に取り付けられている。接続部１１８は、第２のレール部１００に摺動可能に嵌着される一方で、第２の螺子軸と螺合している。
【００５４】
第２のハンドアーム７６の下端部７６ａには、互いに隣接して配置された一対の吸着部１２０および１２２が固定されている。吸着部１２０および１２２の吸着面１２０ａおよび１２２ａは、軸線Ｏに対して略直交し、且つ、互いに略同じ上下方向の位置となるように、配置されている。また、第２のハンドアーム７６の下端部７６ａには、該下端部７６ａから下方へ延びる第２の突き当て部１２４が固定されている。第２の突き当て部１２４は、吸着部１２０と吸着部１２２との間に配置され、吸着面１２０ａおよび１２２ａよりも下方へ延びている。吸着面１２０ａおよび１２２ａは、第２の突き当て部１２４よりも第２の方向１０６に突出するように配置されている。
【００５５】
第３のハンドアーム７８も、第１のハンドアーム７４と同様の構成を備えている。具体的には、第３のハンドアーム７８は、接続部１２６を介して、第３のレール部１０２に取り付けられている。接続部１２６は、第３のレール部１０２に摺動可能に嵌着される一方で、第３の螺子軸と螺合している。第３のハンドアーム７８の下端部７８ａには、互いに隣接して配置された一対の吸着部１２８および１３０が固定されている。吸着部１２８および１３０の吸着面１２８ａおよび１３０ａは、軸線Ｏに対して略直交し、且つ、互いに略同じ上下方向の位置となるように、配置されている。
【００５６】
また、第３のハンドアーム７８の下端部７８ａには、該下端部７８ａから下方へ延びる第３の突き当て部１３２が固定されている。第３の突き当て部１３２は、吸着部１２８と吸着部１３０との間に配置され、吸着面１２８ａおよび１３０ａよりも下方へ延びている。吸着面１２８ａおよび１３０ａは、第３の突き当て部１３２よりも第３の方向１０８に突出するように配置されている。
【００５７】
次に、図９を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットシステム１４０について説明する。ロボットシステム１４０は、ロボット１４２と、ロボット１４２を制御する制御部１４４とを備える。ロボット１４２は、上述のロボットハンド７０と、ロボットハンド７０を移動させるマニピュレータ１４６とを備える。ロボットハンド７０のハンドベース７２は、手首部８６を介して、マニピュレータ１４６に取り付けられている。
【００５８】
制御部１４４は、ロボットハンド７０およびマニピュレータ１４６の動作を制御する。具体的には、制御部１４４は、ロボットプログラムに従って、ロボットハンド７０のハンドベース７２を、予め定められた位置に配置させるべく、マニピュレータ１４６を動作させる。また、制御部１４４は、サーボモータ８４に指令を送り、上述した第１、第２、および第３のボール螺子機構を介して、第１のハンドアーム７４、第２のハンドアーム７６、および第３のハンドアーム７８をそれぞれ移動させる。
【００５９】
次に、図９〜図１３を参照して、本実施形態に係るロボットシステム１４０の動作について説明する。図１０に示す動作フローは、ロボットハンド７０によって、図１１に示すような円筒状のワークＷを保持し、該ワークＷを予め定められた目的場所まで搬送するための動作フローを示す。この動作フローは、制御部１４４がユーザから作業命令を受け付けたときに開始する。
【００６０】
ステップＳ１１において、制御部１４４は、ロボットハンド７０のハンドベース７２を、予め定められた位置へ移動させる。具体的には、制御部１４４は、予め記憶されたロボットプログラムに従ってマニピュレータ１４６を動作し、ハンドベース７２を初期位置から作業前位置へ移動させる。この状態を図１１および図１２に示す。
【００６１】
このとき、第１の突き当て部１１６は、ワークＷの内周面１４８よりも、該ワークＷの径方向内側（すなわち、第１の方向１０４とは反対の方向）へ離隔して配置される。また、吸着面１１２ａおよび１１４ａは、内周面１４８と交わるワークＷの上端面１５０から、僅かな距離だけ上方へ離隔して配置される。
【００６２】
同様に、第２の突き当て部１２４は、ワークＷの内周面１４８よりも、該ワークＷの径方向内側（すなわち、第２の方向１０６とは反対の方向）へ離隔して配置される。また、吸着面１２０ａおよび１２２ａは、ワークＷの上端面１５０から、僅かな距離だけ上方へ離隔するように配置される。
【００６３】
同様に、第３の突き当て部１３２は、ワークＷの内周面１４８よりも、該ワークＷの径方向内側（すなわち、第３の方向１０８とは反対の方向）へ離隔して配置される。また、吸着面１２８ａおよび１３０ａは、ワークＷの上端面１５０から、僅かな距離だけ上方へ離隔するように配置される。
【００６４】
ステップＳ１２において、制御部１４４は、第１のハンドアーム７４と、第２のハンドアーム７６と、第３のハンドアーム７８とを相対的に移動させ、第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２をワークＷに突き当てる。具体的には、制御部１４４は、サーボモータ８４に指令を送り、第１、第２、および第３のボール螺子機構の第１、第２、および第３の螺子軸を回転駆動する。
【００６５】
第１の螺子軸の回転に伴って、第１のハンドアーム７４は、第１のレール部９８に沿って第１の方向１０４へ移動する。このように、本実施形態においては、サーボモータ８４、第１のボール螺子機構、および第１のレール部９８が、第１のハンドアーム７４を移動させる第１の駆動機構を構成する。
【００６６】
同様に、第２の螺子軸の回転に伴って、第２のハンドアーム７６は、第２のレール部１００に沿って第２の方向１０６へ移動する。このように、本実施形態においては、サーボモータ８４、第２のボール螺子機構、および第２のレール部１００が、第２のハンドアーム７６を移動させる第２の駆動機構を構成する。
【００６７】
同様に、第３の螺子軸の回転に伴って、第３のハンドアーム７８は、第３のレール部１０２に沿って第３の方向１０８へ移動する。このように、本実施形態においては、サーボモータ８４、第３のボール螺子機構、および第３のレール部１０２が、第３のハンドアーム７８を移動させる第３の駆動機構を構成する。
【００６８】
こうして、第１のハンドアーム７４、第２のハンドアーム７６、および第３のハンドアーム７８は、互いに離反するように移動され、その結果、第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２は、ワークＷの内周面１４８に突き当てられる。この状態における第１のハンドアーム７４を図１３に示す。なお、図１３においては、理解の容易の観点から、ワークＷのみを断面表示している。
【００６９】
図１３に示すように、この状態においては、吸着面１１２ａおよび１１４ａは、ワークＷの上端面１５０の直上に位置決めされることになる。何故ならば、吸着面１１２ａおよび１１４ａは、第１の突き当て部１１６の上側に隣接し、該第１の突き当て部１１６と直交し、且つ、第１の突き当て部１１６よりも第１の方向１０４（すなわち、第１の突き当て部１１６はワークＷに対して突き当てられる方向）に突出するように配置されているからである。
【００７０】
同様に、第２の突き当て部１２４および第３の突き当て部１３２が、ワークＷの内周面１４８に突き当てられた状態においては、吸着面１２０ａおよび１２２ａ、ならびに、吸着面１２８ａおよび１３０ａは、それぞれ、ワークＷの上端面１５０の直上に位置決めされることになる。
【００７１】
このように、第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２は、それぞれ、吸着部１１２および１１４、吸着部１２０および１２２、ならびに、吸着部１２８および１３０を、ワークＷに対して適切に位置決めするための位置決め要素として機能する。
【００７２】
再度図１０を参照して、ステップＳ１３において、制御部１４４は、吸着部１１２、１１４、１２０、１２２、１２８、および１３０を、ワークＷに接触させる。具体的には、制御部１４４は、マニピュレータ１４６を動作し、吸着部１１２、１１４、１２０、１２２、１２８、および１３０が、ワークＷの上端面１５０に接触するまで、ハンドベース７２を下方へ移動させる。
【００７３】
ステップＳ１４において、制御部１４４は、吸着部１１２、１１４、１２０、１２２、１２８、および１３０によってワークＷを吸着する。ステップＳ１５において、制御部１４４は、マニピュレータ１４６を動作し、ロボットハンド７０を所望の場所まで移動させる。これにより、ワークＷを目的場所まで搬送することができる。
【００７４】
上述のように、本実施形態においては、ワークＷを吸着するときに、第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２を、円筒状のワークＷの内周面に径方向内側から突き当て、該第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２を基準として、吸着部１１２、１１４、１２０、１２２、１２８、および１３０をワークＷに対して適切に位置決めしている。
【００７５】
この構成によれば、如何なる内径を有するワークＷに対しても、吸着部１１２、１１４、１２０、１２２、１２８、および１３０を適切に位置決めすることができる。したがって、本実施形態に係るロボットシステム１４０を、異なる内径を有する様々な種類のワークＷを保持する用途に適用することができる。
【００７６】
また、本実施形態においては、第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２は、それぞれ一対の吸着部の間に配置されている。この構成によれば、突き当て部１１６、１２４、１３２をワークＷの内周面１４８に突き当てたときに、突き当て部１１６、１２４、１３２を基準として、突き当て部１１６、１２４、１３２に隣接して設けられた２つの吸着部を、ワークＷの上端面１５０の直上に確実に位置決めすることができる。
【００７７】
なお、本実施形態においては、吸着面１１２ａおよび１１４ａ、吸着面１２０ａおよび１２２ａ、ならびに、吸着面１２８ａおよび１３０ａが、それぞれ、第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２に対して、第１の方向１０４、第２の方向１０６、および第３の方向１０８に突出している場合について述べた。
【００７８】
しかしながら、これに限らず、吸着面１１２ａおよび１１４ａ、吸着面１２０ａおよび１２２ａ、ならびに、吸着面１２８ａおよび１３０ａが、それぞれ、第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２に対して、第１の方向１０４、第２の方向１０６、および第３の方向１０８とは反対側の方向に突出するように配置されてもよい。
【００７９】
このような構成を備えるロボットハンドによれば、例えば円柱状のワークＷを保持することができる。具体的には、図１に示す実施形態と同様に、第１の突き当て部１１６、第２の突き当て部１２４、および第３の突き当て部１３２を、ワークＷの外周面に突き当てることによって、吸着面１１２ａおよび１１４ａ、吸着面１２０ａおよび１２２ａ、ならびに、吸着面１２８ａおよび１３０ａを、ワークＷの上端面の直上に配置させる。次いで、第１の吸着部および第２の吸着部によってワークＷの上端面を吸着することによって、筒状のワークＷを持ち上げることができる。
【００８０】
また、図１に示す実施形態においては、第１の吸着部２８および第２の吸着部３８が、第１のハンドアーム１４の内面２６および第２のハンドアーム１６の内面３６にそれぞれ固定され、第１の突き当て部３２および第２の突き当て部４２が、第１のハンドアーム１４の内面２６および第２のハンドアーム１６の内面３６に形成される場合について述べた。
【００８１】
しかしながら、これに限らず、第１の吸着部および第２の吸着部が、第１のハンドアーム１４の、内面２６とは反対側の外面、および、第２のハンドアーム１６の、内面３６とは反対側の外面にそれぞれ固定され、第１の突き当て部および第２の突き当て部が、第１のハンドアーム１４の外面および第２のハンドアーム１６の外面に形成されてもよい。
【００８２】
このような構成を備えるロボットハンドによれば、例えば筒状のワークＷを保持することができる。具体的には、図７に示す実施形態と同様に、第１の突き当て部および第２の突き当て部を、ワークＷの内周面に突き当てることによって、第１の吸着部および第２の吸着部をワークＷの上端面の直上に配置させ、次いで、第１の吸着部および第２の吸着部によってワークＷの上端面を吸着することによって、筒状のワークＷを持ち上げることができる。
【００８３】
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得る。しかしながら、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。
【００８４】
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８５】
１０，７０    ロボットハンド
１２，７２    ハンドベース
１４，１６，７４，７６，７８    ハンドアーム
１８，８０    駆動機構
２８，３０，１１２，１１４，１２０，１２２，１２８，１３０    吸着部
３２，４２，１１６，１２４，１３２    突き当て部
【図１】
2015168039.tif 000003
【図２】
2015168039.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015168039.tif 000006
【図５】
2015168039.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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