(57)【要約】  物体を把持する把持装置の把持力を向上させることが望まれている。把持装置は、磁性体を収容し、物体を把持する変形可能な第１袋部を備えてよい。把持装置は、磁性体を収容し、物体を把持する変形可能な第２袋部を備えてよい。把持装置は、第１袋部及び第２袋部内から気体を排気、または第１袋部及び第２袋部内に気体を給気することで、第１袋部及び第２袋部の形状を制御する気体制御部を備えてよい。把持装置は、第１袋部に収容された磁性体を一方の極性に磁化させ、第２袋部に収容された磁性体を他方の極性に磁化させる磁界制御部を備えてよい。
2020032158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を収容する変形可能な第１袋部と、
磁性体を収容する変形可能な第２袋部と、
前記第１袋部及び前記第２袋部内から気体を排気、または前記第１袋部及び前記第２袋部内に気体を給気することで、前記第１袋部及び前記第２袋部の形状を制御する気体制御部と、
前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させる磁界制御部と
を備え、
前記第１袋部及び前記第２袋部で物体を把持する、把持装置。
【請求項２】
前記第１袋部と前記第２袋部とを並べて保持する保持部をさらに備える、請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記保持部は、前記第１袋部と前記第２袋部とを予め定められた間隔を空けて保持する、請求項２に記載の把持装置。
【請求項４】
前記保持部は、本体と、前記本体の一端から一方向に延びる第１腕部と、前記本体の他端から前記一方向に延びる第２腕部とを有し、
前記第１袋部は、前記第１腕部の端部に設けられ、
前記第２袋部は、前記第２腕部の端部に設けられる、請求項２または３に記載の把持装置。
【請求項５】
前記本体、前記第１腕部、及び前記第２腕部は、一体的に構成され、Ｕ字形状を成す、請求項４に記載の把持装置。
【請求項６】
前記保持部は、継鉄であり、
前記把持装置は、
前記本体の周囲を囲むコイルをさらに備え、
前記磁界制御部は、前記コイルに電流を流すことで、前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させる、請求項４または５に記載の把持装置。
【請求項７】
前記保持部は、第１継鉄であり、
前記把持装置は、
前記第１腕部の周囲を囲む第１コイルと、
前記第２腕部の周囲を囲む第２コイルと
をさらに備え、
前記磁界制御部は、前記第１コイルに電流を流すことで、前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２コイルに電流を流すことで、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させる、請求項４または５に記載の把持装置。
【請求項８】
前記第１腕部の前記第１コイルの外側を取り囲み、前記第１袋部を露出する開口を有する第２継鉄と、
前記第２腕部の前記第２コイルの外側を取り囲み、前記第２袋部を露出する開口を有する第３継鉄と
をさらに備える、請求項７に記載の把持装置。
【請求項９】
前記第２継鉄は、第１円筒と、前記第１円筒から延びる第１先端部分とを有し、
前記第３継鉄は、第２円筒と、前記第２円筒から延びる第２先端部分とを有し、
前記第１先端部分及び前記第２先端部分は先細形状であり、
前記第２継鉄は、前記第１先端部分に前記第１袋部を露出する前記開口を有し、
前記第３継鉄は、前記第２先端部分に前記第２袋部を露出する前記開口を有する、請求項８に記載の把持装置。
【請求項１０】
前記第１袋部は、前記第１腕部の他端を露出するように前記第１腕部を取り囲むリング形状であり、
前記第２袋部は、前記第２腕部の他端を露出するように前記第２腕部を取り囲むリング形状である、請求項７から９の何れか１つに記載の把持装置。
【請求項１１】
磁性体を収容し、前記物体を把持する変形可能な第３袋部をさらに備え、
前記保持部は、前記第１袋部と前記第３袋部との間に前記第２袋部を挟んで、前記第１袋部、前記第２袋部、及び前記第３袋部を並べて保持し、
前記気体制御部は、前記第３袋部内から気体を吸引、または前記第３袋部内に気体を注入することで、前記第３袋部の形状をさらに制御し、
前記磁界制御部は、前記第３袋部に収容された前記磁性体を前記一方の磁性に磁化させる、請求項２または３に記載の把持装置。
【請求項１２】
前記保持部は、前記第１袋部に収容された前記磁性体を前記一方の磁性に磁化させる第１磁石と、前記第２袋部に収容された前記磁性体を前記他方の磁性に磁化させる第２磁石と、前記第１磁石が前記第１袋部に対して近づく方向、及び遠ざかる方向に移動可能に前記第１磁石を支持し、かつ前記第２磁石が前記第２袋部に対して近づく方向、及び遠ざかる方向に移動可能に支持する移動機構をさらに有し、
前記磁界制御部は、前記移動機構を制御して、前記第１磁石を前記第１袋部に近づけ、前記第２磁石を前記第２袋部に近づけることで、前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させる、請求項２または３に記載の把持装置。
【請求項１３】
前記磁性体は、鉄球を含む、請求項１から１２の何れか１つに記載の把持装置。
【請求項１４】
前記鉄球は、多面体である、請求項１３に記載の把持装置。
【請求項１５】
請求項１から１４の何れか１つに記載の把持装置を有するロボットアームを備えるロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持装置、及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２には、ワークを把持する把持装置が開示されている。特許文献３には、ジャミング転移を利用したロボットの接地部構造が開示されている。特許文献４及び特許文献５には、いわゆるジャミング転移を利用した把持装置が開示されている。
特許文献１  特許第６０１０４０８号公報
特許文献２  特許第５８２２１１０号公報
特許文献３  特許第５９００８３８号公報
特許文献４  特表２０１３−５２３４７８号公報
特許文献５  特開２０１８−２７５７８号公報
【解決しようとする課題】
【０００３】
ジャミング転移を利用した把持装置の把持力を向上させることが望まれている。
【一般的開示】
【０００４】
本発明の一態様に係る把持装置は、磁性体を収容し、物体を把持する変形可能な第１袋部を備えてよい。把持装置は、磁性体を収容し、物体を把持する変形可能な第２袋部を備えてよい。把持装置は、第１袋部及び第２袋部内から気体を排気、または第１袋部及び第２袋部内に気体を給気することで、第１袋部及び第２袋部の形状を制御する気体制御部を備えてよい。把持装置は、第１袋部に収容された磁性体を一方の極性に磁化させ、第２袋部に収容された磁性体を他方の極性に磁化させる磁界制御部を備えてよい。第１袋部及び第２袋部で物体を保持してよい。第１袋部及び第２袋部は、ジャミング転移により物体を把持してよい。第１袋部及び第２袋部は、可撓性材料で構成されてよい。
【０００５】
把持装置は、第１袋部と第２袋部とを並べて保持する保持部を備えてよい。保持部は、第１袋部と第２袋部とを予め定められた間隔を空けて保持してよい。
【０００６】
保持部は、本体と、本体の一端から一方向に延びる第１腕部と、本体の他端から一方向に延びる第２腕部とを有してよい。第１袋部は、第１腕部の端部に設けられてよい。第２袋部は、第２腕部の端部に設けられてよい。本体、第１腕部、及び第２腕部は、一体的に構成され、Ｕ字形状を成してよい。
【０００７】
保持部は、継鉄でよい。把持装置は、本体の周囲を囲むコイルを備えてよい。磁界制御部は、コイルに電流を流すことで、第１袋部に収容された磁性体を一方の極性に磁化させ、第２袋部に収容された磁性体を他方の極性に磁化させてよい。
【０００８】
保持部は、第１継鉄でよい。把持装置は、第１腕部の周囲を囲む第１コイルを備えてよい。把持装置は、第２腕部の周囲を囲む第２コイルを備えてよい。磁界制御部は、第１コイルに電流を流すことで、第１袋部に収容された磁性体を一方の極性に磁化させてよい。磁界制御部は、第２コイルに電流を流すことで、第２袋部に収容された磁性体を他方の極性に磁化させてよい。第１コイル及び第２コイルは、第１腕部及び第２腕部のそれぞれに対して同一方向に巻かれてよい。磁界制御部は、第１コイルに第１方向に電流を流し、第２コイルに第１方向とは反対の第２方向に電流を流してよい。
【０００９】
把持装置は、第１腕部の第１コイルの外側を取り囲み、第１袋部を露出する開口を有する第２継鉄を備えてよい。把持装置は、第２腕部の第２コイルの外側を取り囲み、第２袋部を露出する開口を有する第３継鉄を備えてよい。第２継鉄は、第１円筒と、第１円筒から延びる第１先端部分とを有してよい。第３継鉄は、第２円筒と、第２円筒から延びる第２先端部分とを有してよい。第１先端部分及び第２先端部分は先細形状でよい。第２継鉄は、第１先端部分に第１袋部を露出する開口を有してよい。第３継鉄は、第２先端部分に第２袋部を露出する開口を有してよい。
【００１０】
第１袋部は、第１腕部の他端を露出するように第１腕部を取り囲むリング形状でよい。第２袋部は、第２腕部の他端を露出するように第２腕部を取り囲むリング形状でよい。
【００１１】
把持装置は、磁性体を収容し、物体を把持する変形可能な第３袋部を備えてよい。保持部は、第１袋部と第３袋部との間に第２袋部を挟んで、第１袋部、第２袋部、及び第３袋部を並べて保持してよい。気体制御部は、第３袋部内から気体を吸引、または第３袋部内に気体を注入することで、第３袋部の形状を制御してよい。磁界制御部は、第３袋部に収容された磁性体を一方の磁性に磁化させてよい。
【００１２】
保持部は、第１袋部に収容された磁性体を一方の磁性に磁化させる第１磁石を有してよい。保持部は、第２袋部に収容された磁性体を他方の磁性に磁化させる第２磁石を有してよい。保持部は、第１磁石が第１袋部に対して近づく方向、及び遠ざかる方向に移動可能に第１磁石を支持し、かつ第２磁石が第２袋部に対して近づく方向、及び遠ざかる方向に移動可能に支持する移動機構を有してよい。第１磁石及び第２磁石は永久磁石でよい。移動機構は、エアリンダでよい。
【００１３】
磁界制御部は、移動機構を制御して、第１磁石を第１袋部に近づけ、第２磁石を第２袋部に近づけることで、第１袋部に収容された磁性体を一方の極性に磁化させ、第２袋部に収容された磁性体を他方の極性に磁化させてよい。
【００１４】
磁性体は、鉄球を含んでよい。
【００１５】
鉄球は、多面体でよい。鉄球は、１２面体、２０面体、３２面体、または６４面体でよい。鉄球の直径は、３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、または４．５ｍｍ以上でよい。第１袋部、第２袋部、及び第３袋部の少なくとも１つは、鉄球に加えて粉末状の磁性体を収容してもよい。
【００１６】
本発明の一態様に係るロボット装置は、上記把持装置を有するロボットアームを備えてよい。
【００１７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る把持装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】第１変形例に係る把持装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図３】第２変形例に係る把持装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図４】第３変形例に係る把持装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図５Ａ】第４変形例に係る把持装置の模式図を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す把持部を先端側から見た模式図である。
【図６】第５変形例に係る把持部の模式図を示す図である。
【図７】他の実施形態に係る把持装置雄の全体構成を模式的に示す図である。
【図８】把持装置を備えるロボット装置の模式図である。
【図９】図１に示す把持装置で鉄板を把持した場合の様子を示す図である。
【図１０】比較対象の２つの物体把持装置で鉄板を把持した場合の様子を示す図である。
【図１１】図９に示すように把持装置で鉄板を把持した場合の磁束密度分布の一例を示す図である。
【図１２】図１０に示すように２つの物体把持装置で鉄板を把持した場合の磁束密度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている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。
【００２０】
図１は、実施形態に係る把持装置１０の全体構成を模式的に示す図である。把持装置１０は、いわゆるジャミング転移を利用して、物体を把持する。把持装置１０は、物体として、鋼板などの軟磁性材料からなるワークを把持してよい。
【００２１】
把持装置１０は、把持部１００、把持部１１０、保持部２００、コイル２１１、コイル２１２、気体制御部３００、及び電源供給部４００を備える。把持部１００、把持部１１０、保持部２００、コイル２１１、及びコイル２１２は、模式的に断面図で示されている。
【００２２】
把持部１００は、袋部１０１及び鉄球１０２を有する。袋部１０１は、鉄球１０２を収容する袋状の変形可能な材料で構成される。把持部１１０は、袋部１１１及び鉄球１１２を有する。袋部１１１は、鉄球１１２を収容する袋状の変形可能な材料で構成される。袋部１０１及び袋部１１１は、シリコンゴム、エラストマーなどの可撓性材料で構成されてよい。袋部１０１は、多数の鉄球１０２を収容する。袋部１１１は、多数の鉄球１１２を収容する。鉄球１０２及び鉄球１１２は、磁性体の一例である。鉄球１０２及び鉄球１１２は、球体、または多面体でよい。鉄球１０２及び鉄球１１２は、１２面体、２０面体、３２面体、または６４面体などでよい。鉄球１０２及び鉄球１１２の直径は、３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、または４．５ｍｍ以上でよい。袋部１０１は、第１袋部の一例である。袋部１１１は、第２袋部の一例である。袋部１０１及び袋部１１１は、鉄球１０２及び鉄球１１２以外に鉄粉などの粉末状の磁性体をさらに収容してもよい。
【００２３】
保持部２００は、袋部１０１と袋部１１１とを並べて保持する。保持部２００は、袋部１０１と袋部１１１とを予め定められた間隔を空けて保持してよい。保持部２００は、本体２０２と、本体２０２の一端から一方向に延びる腕部２０４と、本体２０２の他端から一方向に延びる腕部２０５とを有する。腕部２０４は、第１腕部の一例である。腕部２０５は、第２腕部の一例である。保持部２００は、継鉄である。本体２０２、腕部２０４、及び腕部２０５は、一体的に構成され、Ｕ字形状を成してよい。袋部１０１は、腕部２０４の端部に設けられてよい。袋部１０１は、腕部２０４の端部を覆うように設けられてよい。袋部１１１は、腕部２０５の端部に設けられてよい。袋部１１１は、腕部２０５の端部を覆うように設けられてよい。
【００２４】
気体制御部３００は、袋部１０１及び袋部１１１内から気体を排気、または袋部１０１及び袋部１１１内に気体を給気することで、袋部１０１及び袋部１１１の形状を制御する。気体制御部３００は、真空発生器３２０、エア供給部３２２、エア排気部３２４、配管３１０を有する。配管３１０は、主配管３１１、枝配管３１２、及び枝配管３１３を含む。主配管３１１の一端に真空発生器３２０が接続される。主配管３１１が分岐して、枝配管３１２及び枝配管３１３に接続される。主配管３１１は、ジョイント３０４を介して枝配管３１２に接続されてよい。主配管３１１は、ジョイント３０５を介して枝配管３１３に接続されてよい。ジョイント３０４及びジョイント３０５は、保持部２００の外面に固定されてよい。
【００２５】
枝配管３１２及び枝配管３１３は、保持部２００の内部に配置されてよい。枝配管３１２は、腕部２０４を構成する継鉄を貫通する貫通孔内に配置されてよい。枝配管３１３は、腕部２０５を構成する継鉄を貫通する貫通孔内に配置されてよい。枝配管３１２の端部は、腕部２０４の端部から露出する。枝配管３１２の端部には、鉄球１０２の直径より小さい網目状のフィルタ３１４が配置されている。枝配管３１３の端部は、腕部２０５の端部から露出する。枝配管３１３の端部は、鉄球１１２が枝配管３１３内に侵入するのを防ぐ構造を有するフィルタ３１５が配置されている。フィルタ３１５は、例えば、鉄球１１２の直径より小さい網目状のフィルタでよい。フィルタ３１５は、１つ以上の棒状部材で構成されてもよい。
【００２６】
真空発生器３２０は、配管３１０を介して、袋部１０１及び袋部１１１内の気体を吸引して、エア排気部３２４から気体（エア）を排気する。真空発生器３２０は、袋部１０１及び袋部１１１内を真空状態にしてよい。袋部１０１及び袋部１１１内の気体が吸引されることで、袋部１０１及び袋部１１１内の鉄球１０２及び鉄球１１２同士が密着する。いわゆるジャミング転移により、鉄球１０２間及び鉄球１１２間の隙間が少なくなり、鉄球１０２及び鉄球１１２が移動できなくなる。これにより、多数の鉄球１０２及び鉄球１１２が一塊の固体として振る舞う。
【００２７】
例えば、袋部１０１及び袋部１１１をワークに押し付け、袋部１０１及び袋部１１１の形状をワークの形状に合わせた形状にした後、気体制御部３００は、袋部１０１及び袋部１１１内の気体を排気することで、袋部１０１及び袋部１１１の形状をワークの形状に対応する形状に固定化させることができる。一方、真空発生器３２０は、エア供給部３２２を介して袋部１０１及び袋部１１１内に気体（エア）を給気する。これにより、鉄球１０２間及び鉄球１１２間に隙間が生じ、袋部１０１及び袋部１１１内の鉄球１０２及び鉄球１１２が移動しやすくなる。袋部１０１及び袋部１１１の形状が変化しやすくなる。真空発生器３２０が、袋部１０１及び袋部１１１内の気体の排気及び給気を制御することで、袋部１０１及び袋部１１１を硬化させたり、軟化させたりできる。
【００２８】
ジャミング転移を利用して、袋部１０１及び袋部１１１の形状を把持対象の物体の形状に合わせて固定化させることで、袋部１０１及び袋部１１１により物体を把持しやすくなる。しかし、例えば、物体の重量が大きい場合、袋部１０１及び袋部１１１の形状を把持対象の物体の形状に合わせて固定化させるだけでは、把持力が弱く、袋部１０１及び袋部１１１で確実に物体を把持することができない場合がある。
【００２９】
そこで、本実施形態では、袋部１０１及び袋部１１１内の鉄球１０２及び鉄球１１２を磁化させ、磁力により袋部１０１及び袋部１１１の把持力を増加させる。
【００３０】
コイル２１１は、腕部２０４の周囲に設けられる。コイル２１２は、腕部２０５の周囲に設けられる。コイル２１１及びコイル２１２は、腕部２０４及び腕部２０５のそれぞれに対して同一方向に巻かれてよい。電源供給部４００は、コイル２１１及びコイル２１２に電力を供給する。コイル２１１及びコイル２１２に電流が流れることで、磁界が発生する。電源供給部４００は、コイル２１１に第１方向に電流を流し、コイル２１２に第１方向とは逆の第２方向に電流を流す。コイル２１１及びコイル２１２は、腕部２０４及び腕部２０５のそれぞれに対して異なる方向に巻かれてよい。この場合、電源供給部４００は、コイル２１１及びコイル２１２に同一方向に電流を流してよい。これにより、電源供給部４００は、袋部１１１に収容された鉄球１０２を一方の極性（例えば、Ｎ極）に磁化させ、袋部１１１に収容された鉄球１１２を他方の極性（例えば、Ｓ極）に磁化させる。電源供給部４００は、磁界制御部の一例である。
【００３１】
このように、袋部１０１内の鉄球１０２と、袋部１１１内の鉄球１１２とを異なる極性に磁化させることで、袋部１０１及び袋部１１１で発生する磁力を、袋部１０１及び袋部１１１で把持される物体に集中させることができる。よって、袋部１０１及び袋部１１１の把持力を向上させることができる。
【００３２】
図２は、第１変形例に係る把持装置１０の全体構成を模式的に示す図である。第１変形例に係る把持装置１０は、袋部１０１及び袋部１１１のそれぞれに別箇の継鉄２０６、及び継鉄２０７を備える点で、図１に示す把持装置１０と異なる。図２に示す把持装置１０が備える各部のうち、図１に示す把持装置１０が備える各部と共通の機能を有する各部は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
コイル２１１は、継鉄２０６の周囲に設けられる。コイル２１２は、継鉄２０７の周囲に設けられる。枝配管３１２は、継鉄２０６を貫通する貫通孔内に配置されてよい。枝配管３１３は、継鉄２０７を貫通する貫通孔内に配置されてよい。継鉄２０６及び継鉄２０７は、それぞれ別個のアームなどの保持機構で保持されてよい。保持機構が、継鉄２０６及び継鉄２０７の相対位置を任意の位置に変更してよい。例えば、袋部１０１の先端部分と、袋部１１１の先端部分とが対向するように配置して、袋部１０１及び袋部１１１が物体を挟み込むように物体を把持してもよい。また、保持機構が、物体の形状などに応じて、継鉄２０６及び継鉄２０７の間隔を調整してもよい。
【００３４】
このように構成された把持装置１０において、電源供給部４００が、コイル２１１及びコイル２１２に電流を流すことで、袋部１１１に収容された鉄球１０２を一方の極性（例えば、Ｎ極）に磁化させ、袋部１１１に収容された鉄球１１２を他方の極性（例えば、Ｓ極）に磁化させてよい。これにより、袋部１０１及び袋部１１１で発生する磁力を、袋部１０１及び袋部１１１で把持される物体に集中させることができる。よって、袋部１０１及び袋部１１１の把持力を向上させることができる。
【００３５】
図３は、第２変形例に係る把持装置１０の全体構成を模式的に示す図である。第２変形例に係る把持装置１０は、袋部１０１内の鉄球１０２を磁化させるコイルと、袋部１１１内の鉄球１１２を磁化させるコイルとを兼用させている点で、図１に示す把持装置１０と異なる。図３に示す把持装置１０が備える各部のうち、図１に示す把持装置１０が備える各部と共通の機能を有する各部は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
把持装置１０は、保持部２００の本体２０２の周囲を囲むコイル２１０を備える。電源供給部４００がコイル２１０に電流を流すことで、磁界が発生し、袋部１１１に収容された鉄球１０２を一方の極性（例えば、Ｎ極）に磁化させ、袋部１１１に収容された袋部１１１を他方の極性（例えば、Ｓ極）に磁化させることができる。
【００３７】
袋部１０１内の鉄球１０２を磁化させるコイルと、袋部１１１内の鉄球１１２を磁化させるコイルとを兼用することで、兼用しない場合に比べて把持装置１０を軽量化及び小型化することができる。
【００３８】
図４は、第３変形例に係る把持装置１０の全体構成を模式的に示す図である。第３変形例に係る把持装置１０は、３つの腕部、及び３つの袋部を備える点で、上記の把持装置１０と異なる。図１に示す把持装置１０が備える各部と共通の機能を有する各部は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
把持装置１０は、把持部１００、把持部１１０に加えて、把持部１２０をさらに備える。保持部２００は、把持部１００、把持部１１０、及び把持部１２０を並べて保持する。把持部１２０は、袋部１２１及び鉄球１２２を有する。袋部１２１は、鉄球１２２を収容する袋状の変形可能な材料で構成される。袋部１２１は、シリコンゴム、エラストマーなどの可撓性材料で構成されてよい。袋部１２１は、袋部１０１、及び袋部１１１と同様に、鉄球１２２以外に鉄粉などの粉末状の磁性体をさらに収容してよい。
【００４０】
保持部２００は、本体２０２、腕部２２１、腕部２２２、及び腕部２２３を備える。腕部２２１は、本体２０２の一方の端部から伸びる。腕部２２３は、本体２０２の他方の端部から延びる。腕部２２２は、本体２０２の一方の端部と他方の端部との間から延びる。本体２０２、腕部２２１、腕部２２２、及び腕部２２３は、一体的に構成された継鉄でよい。腕部２２２は、腕部２２１及び腕部２２３より太くてよい。腕部２２１の端部に袋部１０１が取りつけられ、腕部２２２の端部に袋部１１１が取り付けられ、腕部２２３の端部に袋部１２１が取り付けられてよい。腕部２２２に取り付けられる袋部１１１の鉄球の収容量は、袋部１０１及び袋部１２１の収容量より大きくてよい。
【００４１】
配管３１０は、主配管３１１、枝配管３１２、枝配管３１３に加えて枝配管３１６を有する。腕部２２１を構成する継鉄を貫通する貫通孔内に枝配管３１２が設けられる。腕部２２２を構成する継鉄を貫通する貫通孔内に枝配管３１３が設けられる。腕部２２３を構成する継鉄を貫通する貫通孔内に枝配管３１６が設けられる。真空発生器３２０は、配管３１０を介して、袋部１０１、袋部１１１、及び袋部１２１内の気体を吸引して、エア排気部３２４から気体（エア）を排気する。真空発生器３２０は、袋部１０１、袋部１１１、及び袋部１２１内を真空状態にしてよい。
【００４２】
コイル２１０は、腕部２２２の周囲に配置される。電源供給部４００は、袋部１０１に収容された鉄球１０２を一方の極性（例えば、Ｓ極）に磁化させ、袋部１１１に収容された鉄球１１２を他方の極性（例えば、Ｎ極）に磁化させ、さらに、袋部１２１に収容された鉄球１２２を一方の磁性（例えば、Ｓ極）に磁化させる。
【００４３】
把持装置１０が、磁化された３つの袋部を備えることで、把持対象の物体の形状によっては、より安定して物体を把持することができる。
【００４４】
図５Ａは、第４変形例に係る把持装置１０の模式図である。図５Ｂは、図５Ａに示す把持部１００を先端側から見た模式図である。第４変形例に係る把持装置１０は、袋部１０１及び袋部１１１の形状が、図１に示す把持装置１０の袋部１０１及び袋部１１１の形状と異なる。また、第４変形例に係る把持装置１０は、枝配管３１２及び枝配管３１３が、保持部２００の外部に設けられている点で、図１に示す把持装置１０と異なる。
【００４５】
図５Ａに示す把持装置１０が備える各部のうち、図１に示す把持装置１０が備える各部と共通の機能を有する各部は、同一の符号を付して説明を省略する。なお、コイル２１１及びコイル２１２は、図３に示す把持装置１０と同様に、１つのコイルで構成してもよい。
【００４６】
袋部１０１は、継鉄である腕部２０４の先端を露出するように腕部２０４を取り囲むリング形状でよい。袋部１１１は、継鉄である腕部２０５の先端を露出するように腕部２０５を取り囲むリング形状でよい。すなわち、袋部１０１及び袋部１１１は、ドーナツ形状でよい。袋部１０１及び袋部１１１の形状をこのような形状にすることで、継鉄の先端を直接、把持対象の物体に接触させることができる。継鉄を直接、物体に接触させることで、物体への磁力が増加され、把持部１００の把持力を増加させることができる。
【００４７】
図６は、把持装置１０が備える把持部１００の第５変形例を示す模式図である。把持装置１０は、袋部１０１を保持する継鉄である保持部２００の周囲にコイル２１１を備える。さらに、把持装置１０は、コイル２１１の外側を取り囲み、袋部１０１を露出する開口６０２を有する他の継鉄６００を備える。継鉄６００は、開口６０２の周囲が、袋部１０１の磁性と反対の磁性に磁化される。継鉄６００は、円筒形状に形成されてよい。継鉄６００の内部に、保持部２００及び袋部１０１が配置されてよい。継鉄６００は、円筒と、円筒から延びる先端部分とを有してよい。先端部分は先細形状でよい。継鉄６００は、先端部分に開口６０２を有してよい。把持装置１０が、コイル２１１の外側にさらに継鉄６００を備えることで、把持部１００の磁力を増加させることができ、把持部１００の把持力をさらに増加させることができる。なお、把持装置１０は、コイル２１２の外側を取り囲み、袋部１１１を露出する開口を有する他の継鉄をさらに備えてよい。
【００４８】
図７は、他の実施形態に係る把持装置１０の全体構成を模式的に示す図である。他の実施形態に係る把持装置１０は、電磁石の代わりに永久磁石２５１及び永久磁石２５２を備える点で、上記の把持装置１０と異なる。永久磁石２５１を把持部１００に近づけることで、袋部１０１内の鉄球１０２を一方の磁性（例えば、Ｎ極）に磁化させ、永久磁石２５２を把持部１１０に近づけることで、袋部１１１内の鉄球１１２を他方の磁性（例えば、Ｓ極）に磁化させる。
【００４９】
把持装置１０は、エアシリンダ５００を備える。エアシリンダ５００は、本体５０２と、ピストンロッド５０４と、取付部５０６とを備える。取付部５０６に永久磁石２５１及び永久磁石２５２が取り付けられる。永久磁石２５１の一方の磁極（例えば、Ｎ極）が把持部１００側に向くように永久磁石２５１は、取付部５０６に取り付けられる。永久磁石２５２の他方の磁極（例えば、Ｓ極）が把持部１１０側に向くように永久磁石２５２は、取付部５０６に取り付けられる。
【００５０】
本体５０２は、内部にシリンダ及びピストンを有する。ピストンロッド５０４は、ピストンに連結され、取付部５０６を介して永久磁石２５１及び永久磁石２５２を、袋部１０１及び袋部１１１に対して近づく方向、及び遠ざかるように移動させる。エアシリンダ５００は、移動機構の一例である。
【００５１】
エアシリンダ５００が、永久磁石２５１及び永久磁石２５２を、袋部１０１及び袋部１１１に近づけることで、袋部１０１内の鉄球１０２を一方の磁性に磁化させ、袋部１１１内の鉄球１１２を他方の磁性に磁化させる。エアシリンダ５００が、永久磁石２５１及び永久磁石２５２を、袋部１０１及び袋部１１１から遠ざけることで、袋部１０１内の鉄球１０２、袋部１１１内の鉄球１１２の磁化を弱める。すなわち、エアシリンダ５００が、永久磁石２５１及び永久磁石２５２を袋部１０１及び袋部１１１に近づけることで、袋部１０１及び袋部１１１の把持力を増加させる。エアシリンダ５００が、永久磁石２５１及び永久磁石２５２を袋部１０１及び袋部１１１から遠ざけることで、袋部１０１及び袋部１１１の把持力を減少させる。
【００５２】
他の実施形態に係る把持装置１０によれば、電磁石の代わりに永久磁石を用いることで、コイルに電力を供給する電源が不要になる。
【００５３】
図８は、把持装置１０を備えるロボット装置８００の一例を示す模式図である。ロボット装置８００は、多関節のロボットであるロボットアーム８１０と、ロボットアーム８１０の先端に取り付けられた把持装置１０とを備える。ロボットアーム８１０は、複数のリンク部材が関節で連結されたものであり、基端が基台８２０に固定されている。
【００５４】
ロボット装置８００が備える把持装置１０は、重量の比較的大きい、様々な形状の物体を確実に把持することができる。
【００５５】
上記のようなロボット装置８００のロボットアーム８１０に取り付けられる把持装置が、爪式のハンドである場合、把持対象の物体の形状に応じて、ハンドを付け替える必要がある。しかし、上記の実施形態及び変形例に係る把持装置１０によれば、把持対象の物体の形状に応じて、ハンドを付け替える必要がない。
【００５６】
また、把持装置が、磁力を利用せずに、ジャミング機能のみで物体を把持する場合、把持装置が重量の大きい物体を把持できない可能性がある。そこで、把持装置の把持力を増加させるために、ジャミング機能に加えて、エア式吸着機能を把持装置に搭載することも考えられる。しかし、このような把持装置によれば、ジャミング用の減圧、及びエア式吸着用の減圧をそれぞれ別個に行う必要があり、把持装置が把持対象の物体を把持するのに時間を要する。よって、このような把持装置の場合、生産性が低下する可能性がある。
【００５７】
これらに対して、上記の実施形態及び変形例に係る把持装置１０によれば、把持装置１０が複数の袋部を備え、それぞれの袋部内の鉄球などの磁性体を交互に異なる磁性に磁化させる。これにより、把持対象の物体に対する磁力を増加させることができ、把持力を増加させることができる。しかも、ジャミング用の減圧のみで済むため、把持装置１０が把持対象の物体を把持するのに要する時間を短縮することができる。
【００５８】
図９は、図１に示す把持装置１０で鉄板９００（寸法：３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ２．３ｍｍ、材料：ＳＳ４００鋼材）を把持した場合の様子を示す。図１０は、２つの物体把持装置７００で鉄板９００（寸法：３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ２．３ｍｍ、材料：ＳＳ４００鋼材）を把持した場合の様子を示す。物体把持装置７００は、可撓性の袋部７０１と、袋部７０１に収容された鉄球７０２と、袋部７０１を保持する円板状のプレート７０３と、袋部７０１内を吸引する吸引手段と、プレート７０３の袋部７０１と反対側に配置された電磁石部７１０とを備える。電磁石部７１０は、鉄心部７１１と、鉄心部７１１の周囲に配置されたコイル部７１２と、コイル部７１２部の周囲を囲むヨーク部７１３とを有する。そして、２つの物体把持装置７００のそれぞれのコイル部７１２は一方の磁性（例えば、Ｎ極）に磁化され、２つの物体把持装置７００のそれぞれのヨーク部７１３が他方の磁性（例えば、Ｓ極）に磁化されている。
【００５９】
図１１は、図９に示すように鉄板が把持された場合における株式会社ＪＳＯＬのＪＭＡＧ（登録商標）などの電磁界解析ソフトによるシミュレーションの結果として、磁束密度分布を示す。この場合の吸着力は、１０．６ｋｇであった。図１２は、図１０に示すように鉄板が把持された場合における上記の電磁界解析ソフトによるシミュレーションの結果として、磁束密度分布を示す。この場合の吸着力は、３．８ｋｇであった。すなわち、図９に示す把持装置１０による吸着力は、図１０に示す物体把持装置７００による吸着力の約２．８倍であった。
【００６０】
図１０に示す物体把持装置７００によれば、袋部７０１内の鉄球７０２がＳ極、Ｎ極、及びＳ極の磁気回路を短絡させてしまうので、対象物に十分な吸着力を与えられない。また、図１０に示す物体把持装置７００によれば、鉄心部７１１と袋部７０１との間にプレート７０３が配置されているため、電磁石部７１０からの磁力を対象物に伝達しにくい。一方、図９に示す把持装置１０によれば、Ｎ極及びＳ極の磁極が分離しているので、対象物を介して磁気回路が構成され、吸着力を増加させることができる。また、図９に示す把持装置１０によれば、継鉄と袋部とが直接接触しているので、継鉄からの磁力を効率的に対象物に伝達することができる。
【００６１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【００６２】
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、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。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】
【００６３】
１０  把持装置
１００，１１０，１２０  把持部
１０１，１１１  袋部
１０２，１１２，１２２  鉄球
２００  保持部
２０２  本体
２０４，２０５，２２１，２２２，２２３  腕部
２０６，２０７  継鉄
２１０，２１１，２１２  コイル
２５１，２５２  永久磁石
３００  気体制御部
３０４，３０５  ジョイント
３１０  配管
３１１  主配管
３１２，３１３，３１６  枝配管
３１４，３１５  フィルタ
３２０  真空発生器
３２２  エア供給部
３２４  エア排気部
４００  電源供給部
５００  エアシリンダ
５０２  本体
５０４  ピストンロッド
５０６  取付部
６００  継鉄
６０２  開口
８００  ロボット装置
８１０  ロボットアーム
８２０  基台
【図１】
2020032158.tif 000003
【図２】
2020032158.tif 000004
【図３】
2020032158.tif 000005
【図４】
2020032158.tif 000006
【図５Ａ】
2020032158.tif 000007
【図５Ｂ】
2020032158.tif 000008
【図６】
2020032158.tif 000009
【図７】
2020032158.tif 000010
【図８】
2020032158.tif 000011
【図９】
2020032158.tif 000012
【図１０】
2020032158.tif 000013
【図１１】
2020032158.tif 000014
【図１２】
2020032158.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月6日(2019.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を収容する変形可能な第１袋部と、
磁性体を収容する変形可能な第２袋部と、
前記第１袋部及び前記第２袋部内から気体を排気、または前記第１袋部及び前記第２袋部内に気体を給気することで、前記第１袋部及び前記第２袋部の形状を制御する気体制御部と、
前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させる磁界制御部と、
本体と、前記本体の一端から一方向に延びる第１腕部と、前記本体の他端から前記一方向に延びる第２腕部とを有し、前記第１腕部の端部に設けられる前記第１袋部と、前記第２腕部の端部に設けられる前記第２袋部とを並べて保持する保持部と、
前記第１腕部の周囲を囲む第１コイルと、
前記第２腕部の周囲を囲む第２コイルと
を備え、
前記保持部は、第１継鉄であり、
前記磁界制御部は、前記第１コイルに電流を流すことで、前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２コイルに電流を流すことで、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させ、
前記第１袋部及び前記第２袋部で物体を把持する、把持装置。
【請求項２】
前記保持部は、前記第１袋部と前記第２袋部とを予め定められた間隔を空けて保持する、請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記本体、前記第１腕部、及び前記第２腕部は、一体的に構成され、Ｕ字形状を成す、請求項１または２に記載の把持装置。
【請求項４】
前記第１腕部の前記第１コイルの外側を取り囲み、前記第１袋部を露出する開口を有する第２継鉄と、
前記第２腕部の前記第２コイルの外側を取り囲み、前記第２袋部を露出する開口を有する第３継鉄と
をさらに備える、請求項１から３の何れか１つに記載の把持装置。
【請求項５】
前記第２継鉄は、第１円筒と、前記第１円筒から延びる第１先端部分とを有し、
前記第３継鉄は、第２円筒と、前記第２円筒から延びる第２先端部分とを有し、
前記第１先端部分及び前記第２先端部分は先細形状であり、
前記第２継鉄は、前記第１先端部分に前記第１袋部を露出する前記開口を有し、
前記第３継鉄は、前記第２先端部分に前記第２袋部を露出する前記開口を有する、請求項４に記載の把持装置。
【請求項６】
前記第１袋部は、前記第１腕部の他端を露出するように前記第１腕部を取り囲むリング形状であり、
前記第２袋部は、前記第２腕部の他端を露出するように前記第２腕部を取り囲むリング形状である、請求項１から５の何れか１つに記載の把持装置。
【請求項７】
磁性体を収容する変形可能な第１袋部と、
磁性体を収容する変形可能な第２袋部と、
磁性体を収容し、前記物体を把持する変形可能な第３袋部と、
前記第１袋部、前記第２袋部、及び前記第３袋部内から気体を排気、または前記第１袋部、前記第２袋部、及び前記第３袋部内に気体を給気することで、前記第１袋部、前記第２袋部、及び第３袋部の形状を制御する気体制御部と、
前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させ、前記第３袋部に収容された前記磁性体を前記一方の磁性に磁化させる磁界制御部と、
前記第１袋部と前記第３袋部との間に前記第２袋部を挟んで、前記第１袋部、前記第２袋部、及び前記第３袋部を並べて保持する保持部とを備え、
前記第１袋部、前記第２袋部、及び前記第３袋部で物体を把持する、把持装置。
【請求項８】
磁性体を収容する変形可能な第１袋部と、
磁性体を収容する変形可能な第２袋部と、
前記第１袋部及び前記第２袋部内から気体を排気、または前記第１袋部及び前記第２袋部内に気体を給気することで、前記第１袋部及び前記第２袋部の形状を制御する気体制御部と、
前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させる磁界制御部と、
前記第１袋部と前記第２袋部とを並べて保持する保持部と
を備え、
前記保持部は、前記第１袋部に収容された前記磁性体を前記一方の磁性に磁化させる第１磁石と、前記第２袋部に収容された前記磁性体を前記他方の磁性に磁化させる第２磁石と、前記第１磁石が前記第１袋部に対して近づく方向、及び遠ざかる方向に移動可能に前記第１磁石を支持し、かつ前記第２磁石が前記第２袋部に対して近づく方向、及び遠ざかる方向に移動可能に支持する移動機構をさらに有し、
前記磁界制御部は、前記移動機構を制御して、前記第１磁石を前記第１袋部に近づけ、前記第２磁石を前記第２袋部に近づけることで、前記第１袋部に収容された前記磁性体を一方の極性に磁化させ、前記第２袋部に収容された前記磁性体を他方の極性に磁化させ、
前記第１袋部及び前記第２袋部で物体を把持する、把持装置。
【請求項９】
前記磁性体は、鉄球を含む、請求項１から８の何れか１つに記載の把持装置。
【請求項１０】
前記鉄球は、多面体である、請求項９に記載の把持装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか１つに記載の把持装置を有するロボットアームを備えるロボット装置。
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
（削除）
【国際調査報告】
2020032158.tif 000016
2020032158.tif 000017
2020032158.tif 000018
2020032158.tif 000019