(57)【要約】【課題】ポンプにかかる負担を低減し、ポンプの長寿命化を図ることのできるロボットハンド、ロボットハンドの制御方法およびロボットを提供する。【解決手段】対象物を吸着する吸着孔を有し、前記対象物に接触する接触部と、前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部と、前記吸着孔に接続されているポンプと、前記接触検知部の検知結果に基づいて前記ポンプの作動を制御する制御部と、を有していることを特徴とするロボットハンド。また、前記接触検知部が前記接触部と前記対象物との接触を検知すると、前記制御部は、前記ポンプに前記吸着孔内の圧力を低減させることで前記吸着孔に前記対象物を吸着させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を吸着する吸着部を有し、前記対象物に接触させる接触部と、
前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部と、
前記吸着部に連通しているポンプと、
前記接触検知部の検知結果に基づいて前記ポンプの作動を制御する制御部と、を有していることを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記接触検知部は、前記接触部と前記対象物との接触を検知して信号を出力し、
前記制御部は、前記信号を入力すると、前記吸着部内の圧力が低減するように前記ポンプを制御する請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記制御部は、前記吸着部内の圧力が増加するように前記ポンプを制御して、前記吸着部から前記対象物を離脱させる請求項１または２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記接触検知部は、感圧部を備えている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットハンド。
【請求項５】
前記感圧部は、カーボンナノチューブを含む樹脂部を有している請求項４に記載のロボットハンド。
【請求項６】
前記接触部を保持する保持部と、
前記接触部の前記保持部に対する変位を許容する変位許容部と、を有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記変位許容部は、前記接触部を前記対象物に向けて付勢する付勢部を有している請求項６に記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記ポンプは、圧電素子を有している請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記接触部を複数有している請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
対象物を吸着する吸着部を有している接触部と、
前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部と、
前記吸着部に接続されているポンプと、を有し、
前記接触検知部が前記接触部と前記対象物との接触を検知した後に、前記ポンプによって前記吸着部内の圧力を低減させることを特徴とするロボットハンドの制御方法。
【請求項１１】
基台と、
前記基台に対して回動可能に接続されているアームと、
前記アームに接続されているロボットハンドと、を有し、
前記ロボットハンドは、対象物を吸着する吸着部を有している接触部と、
前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部と、
前記吸着部に連通しているポンプと、
前記接触検知部の検知結果に基づいて前記ポンプの作動を制御する制御部と、を有していることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド、ロボットハンドの制御方法およびロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工業製品の製造工程で用いられるロボット（産業用ロボット）として、特許文献１に記載のロボットが知られている。特許文献１に記載のロボットは、ベース部と、関節を介してベース部に接続されている第１アームと、関節を介して第１アームに接続されている第２アームと、関節を介して第２アームに接続されているロボットハンドと、を有している。また、ロボットハンドには、半導体ウェハ等のワークを吸着するための吸着孔と、吸着孔へ真空圧を供給するための真空ポンプと、が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２４２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のロボットでは、ロボットハンドとワークとの接触を検知する手段がないため、ロボットハンドによってワークを吸着する際には、常に真空ポンプを作動して吸着孔に真空圧を供給しておかなければスムーズなワークの吸着を行うことができない。そのため、真空ポンプにかかる負担が増大し、真空ポンプの寿命が低下してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、ポンプにかかる負担を低減し、ポンプの長寿命化を図ることのできるロボットハンド、ロボットハンドの制御方法およびロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットハンドは、対象物を吸着する吸着部を有し、前記対象物に接触させる接触部と、
前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部と、
前記吸着部に連通しているポンプと、
前記接触検知部の検知結果に基づいて前記ポンプの作動を制御する制御部と、を有していることを特徴とする。
【０００７】
これにより、ポンプにかかる負担を低減し、ポンプの長寿命化を図ることのできるロボットハンドが得られる。
【０００８】
本発明のロボットハンドでは、前記接触検知部は、前記接触部と前記対象物との接触を検知して信号を出力し、
前記制御部は、前記信号を入力すると、前記吸着部内の圧力が低減するように前記ポンプを制御することが好ましい。
【０００９】
これにより、ポンプの作動時間を短くすることができ、ポンプにかかる負担を低減することができる。
【００１０】
本発明のロボットハンドでは、前記制御部は、前記吸着部内の圧力が増加するように前記ポンプを制御して、前記吸着部から前記対象物を離脱させることが好ましい。
これにより、より確実に、吸着部から対象物を離脱させることができる。
【００１１】
本発明のロボットハンドでは、前記接触検知部は、感圧部を備えていることが好ましい。
これにより、接触検知部の構成が比較的簡単なものとなる。
【００１２】
本発明のロボットハンドでは、前記感圧部は、カーボンナノチューブを含む樹脂部を有していることが好ましい。
これにより、優れた感圧特性を有する感圧部となる。
【００１３】
本発明のロボットハンドでは、前記接触部を保持する保持部と、
前記接触部の前記保持部に対する変位を許容する変位許容部と、を有していることが好ましい。
【００１４】
これにより、接触部と対象物との接触時の応力を緩和することができ、対象物の破損の可能性を低減することができる。
【００１５】
本発明のロボットハンドでは、前記変位許容部は、前記接触部を前記対象物に向けて付勢する付勢部を有していることが好ましい。
これにより、変位許容部の構成が比較的簡単なものとなる。
【００１６】
本発明のロボットハンドでは、前記ポンプは、圧電素子を有していることが好ましい。
これにより、例えば、駆動源としてモーター等を用いた場合と比較してポンプの振動を低減することができる。そのため、ポンプの作動に起因するロボットハンドの振動を低減することができ、ロボットハンドの動作精度の低下を低減することができる。
【００１７】
本発明のロボットハンドでは、前記接触部を複数有していることが好ましい。
これにより、例えば、対象物を把持することができる。
【００１８】
本発明のロボットハンドの制御方法は、対象物を吸着する吸着部を有している接触部と、
前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部と、
前記吸着部に接続されているポンプと、を有し、
前記接触検知部が前記接触部と前記対象物との接触を検知した後に、前記ポンプによって前記吸着部内の圧力を低減させることを特徴とする。
これにより、ポンプにかかる負担を低減し、ポンプの長寿命化を図ることができる。
【００１９】
本発明のロボットは、基台と、
前記基台に対して回動可能に接続されているアームと、
前記アームに接続されているロボットハンドと、を有し、
前記ロボットハンドは、対象物を吸着する吸着部を有している接触部と、
前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部と、
前記吸着部に連通しているポンプと、
前記接触検知部の検知結果に基づいて前記ポンプの作動を制御する制御部と、を有していることを特徴とする。
【００２０】
これにより、ポンプにかかる負担を低減し、ポンプの長寿命化を図ることのできるロボットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットを示す側面図である。
【図２】図１に示すロボットが備えているロボットハンドを示す斜視図である。
【図３】図２に示すロボットハンドの断面図である。
【図４】図２に示すロボットハンドが有する感圧部を示す断面図である。
【図５】図２に示すロボットハンドが有するポンプを示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの断面図である。
【図７】図６に示すロボットハンドの斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図である。
【図９】図８に示すロボットハンドの制御系を示すブロック部である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のロボットハンド、ロボットハンドの制御方法およびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す側面図である。図２は、図１に示すロボットが備えているロボットハンドを示す斜視図である。図３は、図２に示すロボットハンドの断面図である。図４は、図２に示すロボットハンドが有する感圧部を示す断面図である。図５は、図２に示すロボットハンドが有するポンプを示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。
【００２４】
図１に示すロボット１０は、ロボット本体１００と、ロボット本体１００に接続可能なロボットハンド１と、を有している。ロボットハンド１は、ロボット１０のエンドエフェクターとして用いることができる。
【００２５】
［ロボット本体］
図１に示すように、ロボット本体１００は、水平多関節ロボット（スカラロボット）であって、図示しない床面にボルト等によって固定されている基台１１０と、基台１１０に対して回動可能に接続されているアーム１２０と、を有している。また、アーム１２０は、関節機構を介して基台１１０に回動可能に接続されている第１アーム１３０と、関節機構を介して第１アーム１３０に回動可能に接続されている第２アーム１４０と、第２アーム１４０に設けられている作業ヘッド１５０と、を有している。
【００２６】
基台１１０は、図示しない床面にボルト等によって固定されている。また、基台１１０内には、第１アーム１３０を基台１１０に対して軸Ｊ１まわりに回動させる駆動部１９１が設置されている。また、第２アーム１４０内には、第２アーム１４０を第１アーム１３０に対して軸Ｊ２まわりに回動させる駆動部１９２が設置されている。
【００２７】
また、作業ヘッド１５０は、第２アーム１４０の先端部に配置されている。作業ヘッド１５０は、第２アーム１４０の先端部に同軸的に配置されたスプラインナット１５１およびボールネジナット１５２と、スプラインナット１５１およびボールネジナット１５２に挿通されたスプラインシャフト１５３と、を有している。スプラインシャフト１５３は、第２アーム１４０に対して、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。そして、このようなスプラインシャフト１５３の先端部（下端部）にエンドエフェクターとしてのロボットハンド１が取りつけられている。
【００２８】
第２アーム１４０内には、回転モーター１９４と、昇降モーター１９５とが配置されている。回転モーター１９４の駆動力は、スプラインナット１５１に伝達され、スプラインナット１５１が正逆回転すると、スプラインシャフト１５３が軸Ｊ３まわりに正逆回転する。一方、昇降モーター１９５の駆動力は、ボールネジナット１５２に伝達され、ボールネジナット１５２が正逆回転すると、スプラインシャフト１５３が上下に移動する。
【００２９】
［ロボットハンド］
図２および図３に示すロボットハンド１は、吸着により対象物であるワークＷを保持できるようになっている。このようなロボットハンド１は、ワークＷを吸着する吸着部としての吸着孔２３を有し、ワークＷに接触させる接触部２と、接触部２とワークＷとの接触を検知する接触検知部３と、吸着孔２３に接続され、吸着孔２３内の圧力を変化させるポンプ４と、接触検知部３の検知結果に基づいてポンプ４の作動を制御する制御部５と、を有している。このように、制御部５が、接触検知部３の検知結果に基づいてポンプ４の作動を制御することで、例えば、ポンプ４の作動時間を短くできたり、ポンプ４の空引き（大気を吸引し続ける状態）を防止したりすることができる。そのため、ポンプ４にかかる負担を低減することができ、ポンプ４の長寿命化を図ることができる。また、ロボットハンド１の低消費電力化を図ることができる。
【００３０】
制御部５の制御について具体的に説明すると、制御部５は、接触部２がワークＷに接触していない状態ではポンプ４を停止させる。そして、接触検知部３が接触部２とワークＷとの接触を検知すると信号を出力する。制御部５は、接触検知部３からの信号を入力すると、ポンプ４を作動し、ポンプ４に吸着孔２３内の圧力を低減させることで（例えば、ポンプ４により吸着孔２３を真空圧にすることで）、吸着孔２３にワークＷを吸着させる。このような制御によれば、前述したようにポンプ４の作動時間を短くできると共に、ポンプ４の空引きを防止でき、ポンプ４の長寿命化を図ることができる。また、接触部２がワークＷに接触した後にポンプ４を作動させるため、ワークＷとの接触前に吸着孔２３にポンプ４の作動による気流が発生せず、吸着前のワークＷの位置ずれが発生し難い。
【００３１】
接触検知部３が接触部２とワークＷとの接触を検知すると、制御部５は、吸引量が一定となるようにポンプ４の作動を制御してもよい。これにより、より確実にワークＷを吸着することができる。ただし、接触検知部３は、後述するように接触部２とワークＷとの接触力（吸着力）を検知することもできるようになっている。そのため、制御部５は、吸着孔２３でワークＷを吸着している状態において、接触部２とワークＷとの接触力が所定の範囲内に収まるように、吸引量を調整するようにポンプ４の作動を制御することもできる。これにより、接触力が大き過ぎてワークＷが破損したり、接触力が弱過ぎてワークＷが不本意に離脱したりする可能性を低減することができる。
【００３２】
また、制御部５は、吸着孔２３にワークＷが吸着されている状態において、ポンプ４に吸着孔２３内の圧力を増加させることで（例えば、ポンプ４により吸着孔２３の圧力を大気圧以上にすることで）吸着孔２３からワークＷをリリースする（離脱させる）。これにより、より確実に、吸着孔２３からワークＷをリリースすることができる。そして、吸着孔２３からワークＷがリリースされたことを接触検知部３が検知すると、制御部５は、ポンプ４の作動を停止する。
【００３３】
以下、このようなロボットハンド１について詳細に説明する。なお、ワークＷとしては、特に限定されず、例えば、集積回路等の半導体ウェハ、発振器、物理量センサー等の電子デバイス等が挙げられる。
【００３４】
ロボットハンド１は、前述した接触部２、接触検知部３、ポンプ４および制御部５の他に、接触部２を保持する保持部６と、接触部２の保持部６に対する変位を許容する変位許容部７と、を有している。変位許容部７は、ダンパーのような機能を発揮し、接触部２をワークＷに接触させたときの衝撃を緩和することができると共に、接触部２のワークＷへの押し当てが過度に強くなってしまうことを防止することができる。そのため、ワークＷの破損のおそれが低減する。
【００３５】
保持部６は、ロボット本体１００のスプラインシャフト１５３に接続される接続部としての基部６１と、基部６１に固定され、基部６１から下側へ延びている管状のシャフト６２と、を有している。ただし、保持部６の構成としては、特に限定されず、例えば、シャフト６２を省略してもよい。
【００３６】
シャフト６２の先端部には接触部２が配置されている。接触部２は、シャフト６２に接続されている本体部２１と、本体部２１の先端部に配置されている吸着パッド２２と、吸着パッド２２の先端面に開放する貫通孔により構成されている吸着孔２３と、を有している。そして、吸着孔２３は、シャフト６２内に配置されている配管Ｈを介してポンプ４に接続されている。そのため、ポンプ４を作動することで吸着孔２３内の圧力を変化させることができ、これにより、吸着孔２３でワークＷを吸着したり、吸着したワークＷをリリースしたりすることができる。
【００３７】
本体部２１は、長尺な筒状をなし、その基端部がシャフト６２内に挿入されている。また、本体部２１は、シャフト６２に対して上下方向（接触部２をワークＷに向けて移動させる方向。本体部２１の軸方向）に変位可能となっている。また、本体部２１は、その基端部に設けられているフランジ２１１を有し、このフランジ２１１がシャフト６２と当接することで、シャフト６２からの離脱が防止されている。
【００３８】
吸着パッド２２は、ワークＷに接触させる部位である。吸着パッド２２は、弾性を有しており、ワークＷと接触した際に弾性変形するようになっている。そのため、接触部２をワークＷに押し付けた際に過度な押圧力がワークＷに加わり難くなり、ワークＷの破損のおそれが低減する。また、接触部２をワークＷに押し付けた際に吸着パッド２２のワークＷとの接触面２２ａ（先端面）がワークＷの被吸着面Ｗ１に倣って変形するため、より確実に、吸着パッド２２をワークＷと密着させることができる。そのため、より確実に、接触部２によってワークＷを吸着することができると共に、空気漏れが少ない分、ポンプ４の負担も減る。
【００３９】
以上、接触部２について説明したが、接触部２の構成としては、これに限定されず、例えば、吸着パッド２２は、省略してもよい。この場合、吸着孔２３は、例えば、本体部２１の先端面に開放する貫通孔により構成すればよい。また、本体部２１の形状も特に限定されず、長尺でなくてもよい。
【００４０】
変位許容部７は、図３に示すように、接触部２をワークＷに向けて付勢する付勢部７１を有している。付勢部７１は、シャフト６２内に配置されており、保持部６に対して接触部２をワークＷに向けて（シャフト６２の先端側に）付勢している。そのため、接触部２をワークＷに押し当てると、付勢部７１の付勢力に抗して接触部２が保持部６に接近するように上方（図３中の矢印ａ方向）へ変位し、前記押し当てが解除されると付勢部７１の付勢力によって接触部２が保持部６から離間するように下方（図３中の矢印ｂ方向）へ変位する。このような構成によれば、接触部２を適度な押圧力でワークＷに押し当てることができるため、ワークＷの破損のおそれが低減すると共に、接触部２によるワークＷの吸着をより確実に行うことができる。また、変位許容部７の構成が比較的簡単なものとなる。なお、付勢部７１としては、接触部２を保持部６に対して付勢することができれば特に限定されず、例えば、バネ部材、ゴム部材等の弾性部材を用いることができる。なお、本実施形態では付勢部７１としてバネ部材が用いられており、多少収縮した状態でシャフト６２内に収まっている。また、付勢部７１の配置としても特に限定されず、例えば、シャフト６２の外側に配置されていてもよい。
【００４１】
接触検知部３は、吸着パッド２２の上側（ワークＷとの接触面と反対の面側）に位置し、吸着パッド２２と接触している感圧部３１を備えている。この感圧部３１には吸着パッド２２をワークＷに押し付けることにより生じる応力が吸着パッド２２を介して伝わるようになっている。感圧部３１は、受けた応力に応じた検出信号を出力するようになっており、出力された検出信号から接触部２とワークＷとが接触しているか否か、さらには、接触部２とワークＷとが接触している場合には接触力（吸着力）の大きさを検知することができる。このように、接触検知部３が感圧部３１を備えていることで接触検知部３の構成が比較的簡単なものとなる。なお、感圧部３１の配置としては、吸着パッド２２をワークＷに押し付けることにより生じる応力を受けることができれば特に限定されず、例えば、吸着パッド２２の先端面に配置されていてもよい。
【００４２】
感圧部３１としては特に限定されないが、例えば、感圧導電性樹脂を用いた構成であることが好ましい。この場合、感圧部３１は、図４に示すように、第１電極および第２電極が櫛歯状に噛み合って配置されている櫛歯電極（図示せず）を備える電極層３１ａと、電極層３１ａ上に配置され、感圧導電性樹脂をシート状にした樹脂部３１ｂと、を有する構成とすることができる。また、樹脂部３１ｂは、カーボンナノチューブを含んでいることが好ましい。これにより、感圧部３１の構成が比較的簡単なものとなる。また、感圧部３１の小型化や軽量化を図ることもできる。特に、樹脂部３１ｂがカーボンナノチューブを有する構成とすることで、感圧部３１が受ける圧力と感圧部３１から出力される検出信号との関係を線形（比例）にすることができる。そのため、優れた感圧特性が得られ、特に、吸着孔２３でワークＷを吸着している際の接触力（吸着力）をより精度よく検知することができる。そのため、前述したような制御部５によるポンプ４の作動制御をより精度よく行うことができる。
【００４３】
なお、樹脂部３１ｂに含まれる樹脂材料としては特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。また、感圧部３１の他の構成としては、例えば、感圧導電性ゴム、基材に感圧導電インクを塗布したもの等が挙げられる。
【００４４】
ポンプ４は、基部６１に配置されており、配管Ｈと接続されている。このように、ポンプ４を基部６１に配置することで、配管Ｈを短くすることができ、圧力損失を低減することができる。本実施形態のポンプ４は、図５に示すように、ベース基板４１と、ベース基板４１に接合され、ダイアフラム４２１を有しているダイアフラム基板４２と、ダイアフラム４２１上に配置され、ダイアフラム４２１を変形させる駆動源としての圧電素子４３と、を備えている。
【００４５】
ベース基板４１には、吸引孔または排出孔として機能する２つの貫通孔４１１、４１２が設けられている。そして、貫通孔４１１が配管Ｈに接続されており、貫通孔４１２が大気に解放している。
【００４６】
ダイアフラム基板４２に設けられているダイアフラム４２１は、ベース基板４１と対向して配置され、ダイアフラム４２１とベース基板４１との間にはポンプ室Ｐが形成されている。また、ダイアフラム４２１は、ポンプ部ダイアフラム４２２と、ポンプ部ダイアフラム４２２を挟んで配置されている２つのバルブ部ダイアフラム４２３、４２４と、を有している。バルブ部ダイアフラム４２３、４２４は、貫通孔４１１、４１２と対向して配置され、貫通孔４１１、４１２と重なる部分には貫通孔４１１、４１２に向けて突出する台座４２５、４２６が設けられている。さらに、台座４２５、４２６の下面（貫通孔４１１、４１２と対向している面）にはパッキン４４１、４４２が配置されており、このパッキン４４１、４４２によって、通常状態において貫通孔４１１、４１２が閉じた状態に保たれている。
【００４７】
また、圧電素子４３は、ポンプ部ダイアフラム４２２に設けられ、ポンプ部ダイアフラム４２２を撓み変形させる第１圧電素子４３１と、バルブ部ダイアフラム４２３に設けられ、バルブ部ダイアフラム４２３を撓み変形させる第２圧電素子４３２と、バルブ部ダイアフラム４２４に設けられ、バルブ部ダイアフラム４２４を撓み変形させる第３圧電素子４３３と、を有し、これら３つの圧電素子４３１、４３２、４３３は、それぞれ、制御部５によって、独立して駆動されるようになっている。
【００４８】
そして、第２、第３圧電素子４３２、４３３の駆動によってバルブ部ダイアフラム４２３、４２４を上側に動かすことで、貫通孔４１１、４１２を開くことができる。また、第１圧電素子４３１の駆動によってポンプ部ダイアフラム４２２を上側に動かすことで気体の吸引を、下側に動かすことで気体の排出を実現することができる。そして、ポンプ部ダイアフラム４２２と、バルブ部ダイアフラム４２３、４２４の駆動タイミングを制御することで、任意の方向への送気が可能となる。そのため、例えば、貫通孔４１１から気体を吸引し、貫通孔４１２から気体を排出すれば、吸着孔２３内の圧力を低減させることができ、接触部２にワークＷを吸着させることができる。反対に、貫通孔４１２から気体を吸引し、貫通孔４１１から気体を排出すれば、吸着孔２３（配管Ｈ）内の圧力を増加させることができ、吸着孔２３からワークＷをリリースすることができる。
【００４９】
このように、ポンプ４は、１台で吸排気が可能な吸排気ポンプであるため、例えば、吸引用のポンプと排気用のポンプとを別々に用意する必要がない。そのため、ロボットハンド１の小型化および軽量化を図ることができる。また、圧電素子４３を駆動源としているため、例えば、駆動源がモーターの場合と比較して振動を小さくすることができる。そのため、ポンプ４の作動に起因するロボットハンド１の振動を低減することができ、ロボットハンド１の動作精度の低下を低減することができる。
【００５０】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの断面図である。図７は、図６に示すロボットハンドの斜視図である。
【００５１】
本実施形態に係るロボットハンドは、主に、接触検知部およびポンプの配置が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。
【００５２】
なお、以下の説明では、第２実施形態のロボットハンドに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図６では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００５３】
本実施形態のロボットハンド１では、接触部２は、図６に示すように、シャフト６２に接続されている本体部２１と、本体部２１の先端面に開放する貫通孔により構成されている吸着孔２３と、を有している。すなわち、本実施形態の接触部２は、前述した第１実施形態の構成から吸着パッド２２を省略した構成となっている。
【００５４】
また、接触検知部３の感圧部３１は、シャフト６２内に配置されており、付勢部７１の基端側に、付勢部７１と接触して設けられている。そのため、接触部２とワークＷとの接触力は、本体部２１および付勢部７１を介して感圧部３１に伝わる。
【００５５】
また、図７に示すように、ポンプ４は、保持部６（基部６１）から離間して配置されており、保持部６から延出して延びている配管Ｈを介して吸着孔２３と接続されている。このように、ポンプ４を保持部６に配置しないことで、その分、ロボットハンド１のロボット本体１００に支持される部分の重量を軽くすることができる。また、このような構成によれば、ポンプ４の大きさや重量がロボットハンド１の移動性能に影響を与えないため、例えば、前述した第１実施形態で用いられているようなダイアフラムポンプに替えて、より大型で吸引力の高いポンプ４を用いることも可能となる。また、このようなポンプ４としては、１台で吸気および排気の両方を行うことができるものであってもよいし、１台で吸気および排気の一方しか行うことができないものであってもよい。後者の場合には、ポンプ４として、吸気用のポンプと排気用のポンプとをそれぞれ配置すればよい。
【００５６】
また、配管Ｈの途中にはバルブ８が設けられており、このバルブ８は、制御部５によって、接触検知部３が接触部２とワークＷとの接触を検知することで開かれる。そして、バルブ８が開かれた後（または同時）に、ポンプ４が作動して吸着孔２３にワークＷが吸着されるようになっている。
【００５７】
なお、バルブ８としては、特に限定されないが、可変バルブ（すなわち、開度を調整可能なバルブ）であることが好ましい。これにより、バルブ８を制御することで、吸着孔２３内の圧力を調整することができ、吸着孔２３とワークＷとの接触力（吸着力）を簡単かつ高精度に制御することができる。また、バルブ８は、大気解放できるようになっていてもよい。吸着孔２３がワークＷを吸着している状態で、ポンプ４を停止させると共に、バルブ８を大気解放することで、吸着孔２３内を大気圧に戻してワークＷをリリースすることができる。このような構成によれば、例えば、排気用のポンプを省略することができる。
【００５８】
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００５９】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図である。図９は、図８に示すロボットハンドの制御系を示すブロック部である。
【００６０】
本実施形態に係るロボットハンドは、主に、接触部を複数有していること以外は、前述した第１実施形態のロボットハンドと同様である。
【００６１】
なお、以下の説明では、第３実施形態のロボットハンドに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００６２】
本実施形態のロボットハンド１は、図８に示すように、接触部２としての指部２４を３本（複数）有している。また、保持部６は、３つの指部２４を支持する支持部６６と、支持部６６を駆動する駆動部６７と、を備えている。駆動部６７は、支持部６６を軸Ｊ４まわりに回動させることができる。また、３本の指部２４は、それぞれ、軸Ｊ４に近づく向きと離れる向きとに可動であり、例えば手を閉じたり開いたりするような動作が可能である。これにより、ロボットハンド１は、ワークＷを把持したり、把持しているワークＷを開放（リリース）したりすることができる。
【００６３】
３つの指部２４は、支持部６６の軸Ｊ４の周方向に離散的に配列されている。これら指部２４は、支持部６６に接続され、関節機構を介して支持部６６に接続されている基節部２４１と、基節部２４１に接続されている中節部２４２と、中節部２４２に接続されている末節部２４３と、を有している。そして、各指部２４の末節部２４３の腹には吸着孔２３が設けられており、吸着孔２３の周囲には感圧部３１が配置されている。また、図９に示すように、各指部２４の吸着孔２３には配管Ｈを介して専用のポンプ４が接続されており、制御部５が各ポンプ４の作動を独立して制御することで、各指部２４でのワークＷの吸着、リリースを独立して制御することができる。
【００６４】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６５】
＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の第４実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。
【００６６】
本実施形態に係るロボットは、主に、ロボット本体の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。
【００６７】
なお、以下の説明では、第４実施形態のロボットに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。
【００６８】
図１０に示すロボット本体２００は、例えば床や天井に固定される基台２１０と、関節機構２２１を介して基台２１０に連結され、関節機構２２１を軸に回動する第１アーム２３１と、関節機構２２２を介して第１アーム２３１に連結され、関節機構２２２を軸に回動する第２アーム２３２と、関節機構２２３を介して第２アーム２３２の先端に連結され、関節機構２２３を軸に回動する第３アーム２３３と、関節機構２２４を介して第３アーム２３３の先端に連結され、関節機構２２４を軸に回動する第４アーム２３４と、関節機構２２５を介して第４アーム２３４の先端に連結され、関節機構２２５を軸に回動する第５アーム２３５と、関節機構２２６を介して第５アーム２３５の先端に連結され、関節機構２２６を軸に回動する第６アーム２３６と、を有している。また、第６アーム２３６にはハンド接続部２４０が設けられており、ハンド接続部２４０には、ロボットハンド１が装着可能となっている。
【００６９】
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７０】
＜第５実施形態＞
図１１は、本発明の第５実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。
【００７１】
本実施形態に係るロボットは、主に、ロボット本体の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。
【００７２】
なお、以下の説明では、第５実施形態のロボットに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。
【００７３】
図１１に示すロボット本体３００は、例えば床や天井に固定される基台３１０と、基台３１０に接続されている胴体３２０と、胴体３２０の左右に接続されている一対の多関節ロボットアーム３３０と、胴体３２０に設けられているステレオカメラ３６０および信号灯３７０と、を有している。
【００７４】
また、基台３１０には、ロボット本体３００の移動を容易とする複数の車輪（図示せず）と、各車輪をロックするロック機構（図示せず）と、ロボット本体３００を移動する際に把持するハンドル３１１と、が設けられている。さらに、基台３１０には、作業台に当接させるためのバンパー３１２、緊急時にロボット本体３００を停止させるための非常停止ボタン３１３、入力装置３１４等が設けられている。
【００７５】
胴体３２０は、基台３１０に対して昇降可能かつ回動可能に接続されている。各多関節ロボットアーム３３０は、関節機構を介して胴体３２０に連結されている第１肩部３３１と、関節機構を介して第１肩部３３１に連結されている第２肩部３３２と、捻り機構を介して第２肩部３３２の先端に連結されている上腕部３３３と、関節機構を介して上腕部３３３の先端に連結されている第１前腕部３３４と、捻り機構を介して第１前腕部３３４の先端に連結されている第２前腕部３３５と、関節機構を介して第２前腕部３３５の先端に連結されている手首部３３６と、捻り機構を介して手首部３３６の先端に連結されている連結部３３７と、を有している。また、連結部３３７にはハンド部３３８が設けられており、ハンド部３３８には、ロボットハンド１が装着可能となっている。
【００７６】
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７７】
以上、本発明のロボットハンド、ロボットハンドの制御方法およびロボットについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１…ロボットハンド、２…接触部、２１…本体部、２１１…フランジ、２２…吸着パッド、２２ａ…接触面、２３…吸着孔、２４…指部、２４１…基節部、２４２…中節部、２４３…末節部、３…接触検知部、３１…感圧部、３１ａ…電極層、３１ｂ…樹脂部、４…ポンプ、４１…ベース基板、４１１、４１２…貫通孔、４２…ダイアフラム基板、４２１…ダイアフラム、４２２…ポンプ部ダイアフラム、４２３、４２４…バルブ部ダイアフラム、４２５、４２６…台座、４３…圧電素子、４３１…第１圧電素子、４３２…第２圧電素子、４３３…第３圧電素子、４４１、４４２…パッキン、５…制御部、６…保持部、６１…基部、６２…シャフト、６６…支持部、６７…駆動部、７…変位許容部、７１…付勢部、８…バルブ、１０…ロボット、１００…ロボット本体、１１０…基台、１２０…アーム、１３０…第１アーム、１４０…第２アーム、１５０…作業ヘッド、１５１…スプラインナット、１５２…ボールネジナット、１５３…スプラインシャフト、１９１、１９２…駆動部、１９４…回転モーター、１９５…昇降モーター、２００…ロボット本体、２１０…基台、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６…関節機構、２３１…第１アーム、２３２…第２アーム、２３３…第３アーム、２３４…第４アーム、２３５…第５アーム、２３６…第６アーム、２４０…ハンド接続部、３００…ロボット本体、３１０…基台、３１１…ハンドル、３１２…バンパー、３１３…非常停止ボタン、３１４…入力装置、３２０…胴体、３３０…多関節ロボットアーム、３３１…第１肩部、３３２…第２肩部、３３３…上腕部、３３４…第１前腕部、３３５…第２前腕部、３３６…手首部、３３７…連結部、３３８…ハンド部、３６０…ステレオカメラ、３７０…信号灯、Ｈ…配管、Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４…軸、Ｐ…ポンプ室、Ｗ…ワーク、Ｗ１…被吸着面、ａ、ｂ…矢印
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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