(57)【要約】【課題】本願は、様々な形状の把持対象物を規定の位置関係で把持可能なロボットハンドおよびロボットを開示する。【解決手段】本願で開示するロボットハンドは、板材を重ねた一対の積層体と、一対の積層体を、積層面が対向する位置関係で開閉する開閉機構と、開閉機構が閉動作する場合は積層体の締結を解除し、積層面が把持対象物に接触した状態で積層体を締結する締結機構と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材を重ねた一対の積層体と、
前記一対の積層体を、積層面が対向する位置関係で開閉する開閉機構と、
前記開閉機構が閉動作する場合は前記積層体の締結を解除し、前記積層面が前記把持対象物に接触した状態で前記積層体を締結する締結機構と、を備える
ロボットハンド。
【請求項２】
前記積層体は、少なくとも前記積層面を形成する縁の部分が直線状の板材を重ねたものである、
請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記締結機構は、
前記積層体を貫く貫通孔に挿通される伸縮部材と、
前記伸縮部材の両端に設けられており、少なくとも前記貫通孔の開口部の縁に接触する端部部材と、を有する
請求項１または２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記積層体の各板材を前記積層面の方向へ付勢する付勢機構を更に備える、
請求項１から３の何れか一項に記載のロボットハンド。
【請求項５】
板材を重ねた一対の積層体と、
前記一対の積層体を、積層面が対向する位置関係で開閉する開閉機構と、
前記開閉機構が閉動作する場合は前記積層体の締結を解除し、前記積層面が前記把持対象物に接触した状態で前記積層体を締結する締結機構と、を有するロボットハンドと、
前記ロボットハンドを先端に有するロボットアームと、を備える
ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ロボットハンドおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な物を把持可能なロボットハンド等の各種自動機が提案されている（例えば、特許文献１−３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５３７７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８２７４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１２３７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
様々な形状の把持対象物を把持可能なロボットハンドとしては、例えば、把持対象物が接触する部位に弾性体を設けたものが考えられる。しかし、把持対象物が接触する部位に弾性体が設けられている場合、ロボットハンドに対する把持対象物の位置関係が弾性体の変形で一意に定まらない。ロボットハンドに対する把持対象物の位置関係が一意に定まらないと、ロボットが把持対象物を所定の位置に組み付けることが難しい。
【０００５】
そこで、本願は、様々な形状の把持対象物を規定の位置関係で把持可能なロボットハンドおよびロボットを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は、次のようなロボットハンドを開示する。すなわち、本願で開示するロボットハンドは、板材を重ねた一対の積層体と、一対の積層体を、積層面が対向する位置関係で開閉する開閉機構と、開閉機構が閉動作する場合は積層体の締結を解除し、積層面が把持対象物に接触した状態で積層体を締結する締結機構と、を備える。
【０００７】
また、本願は、次のようなロボットを開示する。すなわち、本願で開示するロボットは、板材を重ねた一対の積層体と、一対の積層体を、積層面が対向する位置関係で開閉する開閉機構と、開閉機構が閉動作する場合は積層体の締結を解除し、積層面が把持対象物に接触した状態で積層体を締結する締結機構と、を有するロボットハンドと、ロボットハンドを先端に有するロボットアームと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記のロボットハンドおよびロボットであれば、様々な形状の把持対象物を規定の位置関係で把持可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ロボットの一例を示した図である。
【図２】図２は、ロボットハンドの斜視図である。
【図３】図３は、ロボットを制御する制御システムを示した図である。
【図４】図４は、ロボットが実現する動作のフローチャートを示した図である。
【図５】図５は、ロボットハンドの動作状態を示した図である。
【図６】図６は、ロボットハンドがワークを把持する際の積層体の各板材の動きを示した図である。
【図７】図７は、ロボットハンドの動作状態を示した第２の図である。
【図８】図８は、ロボットハンドの第１変形例を示した図である。
【図９】図９は、本第１変形例に係るロボットハンドがワークを把持する際の積層体の各板材と板バネの動きを示した図である。
【図１０】図１０は、ロボットハンドの第２変形例を示した図である。
【図１１】図１１は、本第２変形例に係るロボットハンドがワークを把持する際の積層体の各板材とエアクッションの動きを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。
【００１１】
図１は、ロボットの一例を示した図である。ロボット１は、いわゆる多関節ロボットであり、ロボットアーム２、及び、ロボットアーム２の先端に設けられたロボットハンド３を備える。ロボットアーム２は、第１関節１Ｋ１を介してベース１Ｂに連結される第１アーム１Ａ１と、第２関節１Ｋ２を介して第１アーム１Ａ１の先端部に連結される第２アーム１Ａ２とを備える。ロボットハンド３は、第３関節１Ｋ３を介して第２アーム１Ａ２の先端に設けられる。
【００１２】
図２は、ロボットハンド３の斜視図である。ロボットハンド３は、２つの指４，４を有する。また、ロボットハンド３は、２つの指４，４を開閉する開閉機構５を有する。各指４，４には、複数の板材６Ｐを重ねた積層体６，６が備わっている。ロボットハンド３に備わる一対の積層体６，６は、積層面６Ｓ，６Ｓ同士が対向する位置関係で指４，４に設けられている。また、各指４，４には、積層体６を締結したり締結を解除したりする締結機構７が備わっている。なお、本願でいう「積層面」とは、板材が積み重なった積層体の表面のうち、積層体を形成する各板材の縁の露出部分によって形成されている面であり、例えば、積層体を形成する各板材が縞状に積み重なっているように見える面が該当する。
【００１３】
開閉機構５は、一対の指４，４を各々スライドさせて指４，４の間隔を広げたり狭めたりすることが可能なあらゆる駆動機構を適用可能である。開閉機構５に適用可能な駆動機構としては、例えば、電動モータ、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、その他各種のものを動力源としたものが挙げられる。
【００１４】
積層体６は、矩形状の板材６Ｐを複数積み重ねた積層体である。よって、積層体６の表面にある４つの積層面のうち、他方の積層体６と向かい合う積層面６Ｓは、板材６Ｐが有する直線状の縁の部分で形成される。したがって、積層体６の各板材６Ｐが、四隅が揃った状態で積み重なっている場合、積層面６Ｓは平坦になり、様々な形状や大きさの把持対象物に対応可能である。また、積層体６は、平らな平板である板材６Ｐを複数積み重ねた積層体である。よって、締結機構７による締結が解除されている状態で積層面６Ｓに物体が接触すると、物体に接触して押された板材６Ｐが板面に沿ってスライド可能する。
【００１５】
締結機構７は、積層体６を貫く貫通孔６Ｋに挿通されるエアシリンダ７Ｓ（本願でいう「伸縮部材」の一例である）と、エアシリンダ７Ｓの両端に各々設けられる板状の積層体固定部品７Ｋ，７Ｋ（本願でいう「端部部材」の一例である）とを有する。貫通孔６Ｋは、積層体６を構成する各板材６がエアシリンダ７Ｓに対して相対的にスライドできるようにスリット状の細長い孔（「長孔」と呼ばれる場合もある）になっている。貫通孔６Ｋの長手方向は、指４，４の開閉方向に沿って延在している。積層体固定部品７Ｋは、一端がエアシリンダ７Ｓの端部に連結され、他端が基材４Ｋに固定された板状の部品である。そして、積層体固定部品７Ｋは、貫通孔６Ｋの開口部より大きい部材なので、貫通孔６Ｋの
縁に接触する。よって、積層体６は、２つの積層体固定部品７Ｋ，７Ｋに挟持された形態になっている。なお、基材４Ｋは、積層体６の積層方向に沿って延在する棒状体であり、開閉機構５の可動部分に取り付けられている。よって、基材４Ｋが開閉機構５に動かされると、基材４Ｋに固定された２つの積層体固定部品７Ｋに挟持されている積層体６が基材４Ｋと共に動く。また、基材４Ｋは、積層体６の各板材６Ｐがエアシリンダ７Ｓを軸にして自由に回転しないよう、各板材６Ｐの縁が干渉する箇所に位置している。
【００１６】
図３は、ロボット１を制御する制御システムを示した図である。ロボット１を制御する制御システム１０は、制御装置１１、ロボットアーム２を動かすアーム用アクチュエータ１２、開閉機構５を動かすハンド開閉用アクチュエータ１３、締結機構７を動かす締結用アクチュエータ１４を有する。制御装置１１は、各アクチュエータの制御を執り行う装置であり、上位装置から送られる命令、ロボット１のオペレータが入力インターフェースを通じて行う命令、或いは制御装置１１に備わる演算処理装置が実行するコンピュータプログラムによって生成される命令に従って各種の制御を実行する。
【００１７】
図４は、ロボット１が実現する動作のフローチャートを示した図である。また、図５は、ロボットハンド３の動作状態を示した図である。ロボット１は、例えば、以下のような動作を実現する。
【００１８】
すなわち、制御装置１１は、アーム用アクチュエータ１２へ適当な信号を送り、ロボットハンド３がワーク（本願でいう「把持対象物」の一例である）１００へ近づくようにロボットアーム２を動かす（Ｓ１０１、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照）。次に、制御装置１１は、ハンド開閉用アクチュエータ１３へ適当な信号を送り、一対の指４，４がワーク１００を挟むように開閉機構５を動かす（Ｓ１０２、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）を参照）。次に、制御装置１１は、締結用アクチュエータ１４へ適当な信号を送り、積層体６，６が締結されるように締結機構７，７を動かす（Ｓ１０３、図５（Ｃ）および図５（Ｄ）を参照）。
【００１９】
図６は、ロボットハンド３がワーク１００を把持する際の積層体６の各板材６Ｐの動きを示した図である。積層体６の締結が解除された状態で指４，４が閉じられると、ワーク１００に接触して押された板材６Ｐが動く（図６（Ａ）および図６（Ｂ）を参照）。よって、例えば、図５や図６に示されるように、ワーク１００が円柱状の形を有する場合、積層体６の積層面６Ｓは、ワーク１００の外周面に沿った形状になる。そして、積層体６が締結されることにより、積層体６の各板材６Ｐが固定され、ワーク１００に押されても動かなくなる。また、ワーク１００の形状にもよるが、積層体６の締結に伴って一部の板材６Ｐからワーク１００へ締結方向の荷重が掛かると、ワーク１００が指４，４の開閉方向の力のみならず締結方向の力でも把持される。積層体６の各板材６Ｐが固定されることにより、ワーク１００の把持が完了する（図６（Ｂ）および図６（Ｃ）を参照）。
【００２０】
制御装置１１は、ワーク１００の把持が完了した後、アーム用アクチュエータ１２へ適当な信号を送り、ワーク１００が移動先へ移動するようにロボットアーム２を動かす（Ｓ１０４）。次に、制御装置１１は、ハンド開閉用アクチュエータ１３へ適当な信号を送り、一対の指４，４が開くように開閉機構５を動かす（Ｓ１０５）。次に、制御装置１１は、締結用アクチュエータ１４へ適当な信号を送り、積層体６，６の締結が解除されるように締結機構７，７を動かす（Ｓ１０６）。
【００２１】
本実施形態のロボット１は、ロボットハンド３のワーク１００に接触する部分（積層面６Ｓ）がワーク１００の形に添うように変形できるため、様々な形状のワーク１００を把持することが可能である。そして、本実施形態のロボット１は、単に様々な形状のワーク１００を把持できるに留まらず、ロボットハンド３に対するワーク１００の位置関係が一
意に定まるように把持できる。すなわち、本実施形態のロボット１は、ワーク１００の形状に沿うように板材６Ｐが動いてから積層体６を締結するため、例えば、ワーク１００が所定の位置に置かれていれば、ロボットハンド３に対するワーク１００の位置をずらさない状態のままでワーク１００を把持できる。そして、ロボット１は、弾性体ではなく剛体の板材６Ｐを重ねた積層体６の積層面６Ｓでワーク１００を把持するので、把持したワーク１００を持ち上げて動かしてもワーク１００とロボットハンド３との相対的な位置関係が変化しない。したがって、本実施形態のロボット１は、ロボットハンド３に対するワーク１００の位置関係が規定通りになるようワーク１００を把持し、ワーク１００を所定の位置に組み付けることが容易である。
【００２２】
また、本実施形態のロボット１は、様々な形状のワークに対応するために多数のチャックを有しなくてよい。よって、本実施形態のロボット１は、様々な形状のワークに対応するために多数のチャックが用意されるロボットよりも小型化可能である。
【００２３】
なお、本実施形態のロボット１は、ワーク１００が円柱状の場合のみならず、その他の様々な形状の場合であっても、ロボットハンド３に対するワーク１００の位置関係が規定通りになるようワーク１００を把持可能である。図７は、ロボットハンド３の動作状態を示した第２の図である。
【００２４】
例えば、図７に示されるワーク１０１のように、ロボット１は、側面が斜めに傾いた傾斜面１０１Ｋになっているものを把持することも可能である。ロボット１は、傾斜面１０１Ｋを有するワーク１０１を把持する場合も、上述と同様の動作を行う。よって、一対の指４，４がワーク１００を挟むように開閉機構５が動くと、ワーク１０１に接触した板材６Ｐがワーク１０１の傾斜面１０１Ｋに沿って斜めに傾く（図７（Ｂ）および図７（Ｃ）を参照）。そして、締結機構７，７が動いて積層体６，６が締結されると、ワーク１０１の傾斜面１０１Ｋに沿って斜めに傾いた板材６Ｐは、そのままの姿勢で固定される（図７（Ｄ）を参照）。
【００２５】
図８は、ロボットハンド３の第１変形例を示した図である。第１変形例に係るロボットハンド３Ａは、図８に示されるように、積層体６の各板材６Ｐを積層面６Ｓの方向へ付勢する板バネ８（本願でいう「付勢機構」の一例である）を備える。板バネ８の両端は、積層体６を挟持するように配置される各積層体固定部品７ＫＡ，７ＫＡに取り付けられている。
【００２６】
図９は、本第１変形例に係るロボットハンド３Ａがワーク１００を把持する際の積層体６の各板材６Ｐと板バネ８の動きを示した図である。積層体６の締結が解除された状態で指４，４が閉じられると、ワーク１００に接触して押された板材６Ｐが動く（図９（Ａ）および図９（Ｂ）を参照）。そして、積層体６が締結されると、積層体６の各板材６Ｐが固定され、ワーク１００の把持が完了する（図９（Ｂ）および図９（Ｃ）を参照）。
【００２７】
また、ロボットハンド３Ａの指４，４が開かれると、積層面６Ｓがワーク１００の形状に沿った状態を保ったまま積層体６がワーク１００から離れる（図９（Ｃ）および図９（Ｄ）を参照）。そして、積層体６の締結が解除されると、積層体６の締結によって固定されていた各板材６Ｐが板バネ８に押されて積層面６Ｓ側へ動く（図９（Ｄ）および図９（Ｅ）を参照）。各板材６Ｐが板バネ８に押されて積層面６Ｓ側へ動くことにより、積層体６の各板材６Ｐは、図９（Ａ）に示されるような初期状態の位置へ戻る。よって、ロボットハンド３Ａは、新たに把持するワークの形状に沿った積層面６Ｓを再び形成することができる。
【００２８】
図１０は、ロボットハンド３の第２変形例を示した図である。第２変形例に係るロボッ
トハンド３Ｂは、図１０に示されるように、積層体６の各板材６Ｐを積層面６Ｓの方向へ付勢するエアクッション９（本願でいう「付勢機構」の一例である）を備える。エアクッション９は、積層体６を挟持するように配置される各積層体固定部品７ＫＢ，７ＫＢに挟まれるように固定されている。
【００２９】
図１１は、本第２変形例に係るロボットハンド３Ｂがワーク１０２を把持する際の積層体６の各板材６Ｐとエアクッション９の動きを示した図である。積層体６の締結が解除された状態で指４，４が閉じられると、ワーク１０２に接触して押された板材６Ｐが動く（図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）を参照）。そして、積層体６が締結されると、積層体６の各板材６Ｐが固定され、ワーク１０２の把持が完了する（図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）を参照）。
【００３０】
また、ロボットハンド３Ｂの指４，４が開かれると、積層面６Ｓがワーク１０２の形状に沿った状態を保ったまま積層体６がワーク１０２から離れる（図１１（Ｃ）および図１１（Ｄ）を参照）。そして、積層体６の締結が解除されると、積層体６の締結によって固定されていた各板材６Ｐがエアクッション９に押されて積層面６Ｓ側へ動く（図１１（Ｅ）および図１１（Ｆ）を参照）。各板材６Ｐがエアクッション９に押されて積層面６Ｓ側へ動くことにより、積層体６の各板材６Ｐは、図１１（Ａ）に示されるような初期状態の位置へ戻る。よって、ロボットハンド３Ｂは、新たに把持するワークの形状に沿った積層面６Ｓを再び形成することができる。
【００３１】
ところで、上記実施形態や各変形例に係るロボット１は、積層体６の各板材６Ｐをエアシリンダ７Ｓに代えて他の代替手段で締結してもよい。積層体６の各板材６Ｐを締結する機構としては、例えば、油圧シリンダ、電動モータによって回転駆動されるボールスクリュー、直動式の電磁ソレノイド、その他の各種機構を適用可能である。また、上記実施形態や各変形例に係るロボット１は、積層体６の貫通孔６Ｋに挿通された機構に代えて、例えば、積層体６を挟持する積層体固定部品７自体をスライドさせる機構を備えるものであってもよい。
【００３２】
また、積層体６の積層面６Ｓは、板材６Ｐの直線状の縁によって形成されていたが、非直線状の縁によって形成されてもよい。積層体６の積層面６Ｓは、例えば、曲線状の縁によって形成されてもよい。
【００３３】
なお、本願は、以下の付記的事項を含む。
＜付記１＞
板材を重ねた一対の積層体と、
前記一対の積層体を、積層面が対向する位置関係で開閉する開閉機構と、
前記開閉機構が閉動作する場合は前記積層体の締結を解除し、前記積層面が前記把持対象物に接触した状態で前記積層体を締結する締結機構と、を備える
ロボットハンド。
＜付記２＞
前記積層体は、少なくとも前記積層面を形成する縁の部分が直線状の板材を重ねたものである、
付記１に記載のロボットハンド。
＜付記３＞
前記締結機構は、
前記積層体を貫く貫通孔に挿通される伸縮部材と、
前記伸縮部材の両端に設けられており、少なくとも前記貫通孔の開口部の縁に接触する端部部材と、を有する
付記１または２に記載のロボットハンド。
＜付記４＞
前記積層体の各板材を前記積層面の方向へ付勢する付勢機構を更に備える、
付記１から３の何れか一項に記載のロボットハンド。
＜付記５＞
板材を重ねた一対の積層体と、
前記一対の積層体を、積層面が対向する位置関係で開閉する開閉機構と、
前記開閉機構が閉動作する場合は前記積層体の締結を解除し、前記積層面が前記把持対象物に接触した状態で前記積層体を締結する締結機構と、を有するロボットハンドと、
前記ロボットハンドを先端に有するロボットアームと、を備える
ロボット。
＜付記６＞
前記積層体は、少なくとも前記積層面を形成する縁の部分が直線状の板材を重ねたものである、
付記５に記載のロボット。
＜付記７＞
前記締結機構は、
前記積層体を貫く貫通孔に挿通される伸縮部材と、
前記伸縮部材の両端に設けられており、少なくとも前記貫通孔の開口部の縁に接触する端部部材と、を有する
付記５または６に記載のロボット。
＜付記８＞
前記ロボットハンドは、前記積層体の各板材を前記積層面の方向へ付勢する付勢機構を更に有する、
付記５から７の何れか一項に記載のロボット。
【符号の説明】
【００３４】
１・・ロボット：２・・ロボットアーム：３，３Ａ，３Ｂ・・ロボットハンド：４・・指：４Ｋ・・基材：５・・開閉機構：６・・積層体：６Ｋ・・貫通孔：６Ｐ・・板材：６Ｓ・・積層面：７・・締結機構：７Ｓ・・エアシリンダ：７Ｋ，７ＫＡ，７ＫＢ・・積層体固定部品：８・・板バネ：９・・エアクッション：１０・・制御システム：１１・・制御装置：１２・・アーム用アクチュエータ：１３・・ハンド開閉用アクチュエータ：１４・・締結用アクチュエータ：１００，１０１，１０２・・ワーク：１０１Ｋ・・傾斜面：１Ａ１・・第１アーム：１Ａ２・・第２アーム：１Ｂ・・ベース：１Ｋ１・・第１関節：１Ｋ２・・第２関節：１Ｋ３・・第３関節
【図１】
2017193013.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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