JP2001205584A

JP2001205584A - ロボットハンド

Info

Publication number: JP2001205584A
Application number: JP2000016404A
Authority: JP
Inventors: Masaki Nagano; 正樹長野; Tomoharu Nakahara; 智治中原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】他のワークを干渉したり傷つけたりすること
なくピッキングすることができ、しかもワーク姿勢に応
じてアプローチできてどのようなワークでもピッキング
できるロボットハンドを提供する。【解決手段】傾斜可能なロッド６ａの先端にワーク４
を吸着する吸引部を備える吸着手段と、前記吸着手段を
上昇・下降させることのできる駆動部を備える昇降手段
と、ワーク４の位置及び姿勢を計測するワーク計測手段
と、前記ワーク計測手段により計測した情報によりワー
ク４を引き上げる引き上げストローク量を演算・制御す
るストローク調整手段と、吸着後のワーク４の振動を抑
制し姿勢を安定させる姿勢安定手段と、複数の爪５を有
する把持手段と、ワーク４の吸着面の法線方向と前記ロ
ッド６ａの法線方向の角度差を吸収する角度差吸収手段
とをロボットのアーム１の先端のハンド本体２ａに備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ばら積みされたワ
ークをファクトリーオートメーション化（ＦＡ化）され
た組み立て・加工ラインに供給するためのロボットのロ
ボットハンドの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のロボット装置としては特
開平１１−１２３６８１号公報に開示されるものがある
が、図１３、図１４に示すように構成されている。ま
ず、容器撮像カメラａが山積用容器ｂの上方に位置決め
されるようにロボットハンドｃ及びロボットアームｄを
移動させ、この容器撮像位置からの撮像画像が容器撮像
カメラａからハンド制御装置ｅに出力される。このハン
ド制御装置ｅは当該撮像画像に対して所定の画像処理を
施すと共に、当該加工後撮像画像と予め記憶した部品単
体の部品画像とを比較し、これらがほぼ一致する画像領
域がある場合にはその領域推定される部品ｆの位置情報
及び姿勢情報を出力する。そしてアーム制御装置ｇは当
該情報に基づいてロボットアームｄを動作させる。この
ようにこれらの制御装置の協調動作により、ロボットハ
ンドｃの爪ｈ，ｈ間に当該推定部品位置が位置するよう
に当該ロボットハンドｃを移動させた後、当該爪ｈ，ｈ
を閉じる。その結果、リミットセンサーｉが爪ｈ，ｈ同
士の接触を検出しない場合には、当該爪ｈ，ｈで部品ｆ
を挟持したと判断し、ロボットハンドｃ及びロボットア
ームｄを移動させて当該部品ｆを姿勢検出テーブルｊま
で移動させる。その後、爪ｈ，ｈは開かれ、部品ｆは姿
勢検出テーブルｊ上に載置される。

【０００３】姿勢検出テーブルｊに部品ｆが載置される
と、当該姿勢検出テーブルｊの撮像画像がテーブル撮像
カメラｋから画像処理装置ｍに対して出力される。この
画像処理情報は当該画像に対して所定の画像処理を施す
と共に、当該加工後撮像画像と予め記憶した部品単体の
部品画像とを比較し、部品画像と類似性を有する画像領
域を抽出し、そこから部品ｆの推定位置情報及び推定姿
勢情報を出力する。その結果、ロボットハンドｃ及びロ
ボットアームｄは当該部品ｆを所定の向きで挟持するよ
うに制御され、その後、当該部品ｆを搬出容器ｎの所定
位置に所定の向きに載置できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
のロボットのロボットハンドにあっては山積み用容器に
山積みされた部品であるワークに対して直接爪がアプロ
ーチするため、爪やロボットハンド先端が他のワークに
干渉したり傷つけたりするおそれがある。またワーク姿
勢に対してロボットハンドのアプローチが所定方向であ
るため、山積み容器の壁際或いは傾斜角度の大きいワー
クへのアプローチは不可能であるという問題がある。

【０００５】本発明は叙述の点に鑑みてなされたもので
あって、他のワークを干渉したり傷つけたりすることな
くピッキングすることができ、しかもワーク姿勢に応じ
てアプローチできてどのようなワークでもピッキングで
きるロボットハンドを提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の請求項１のビンピッキング用のロボットハンド
は、傾斜可能なロッドの先端にワークを吸着する吸引部
を備える吸着手段と、前記吸着手段を上昇・下降させる
ことのできる駆動部を備える昇降手段と、ワークの位置
及び姿勢を計測するワーク計測手段と、前記ワーク計測
手段により計測した情報によりワークを引き上げる引き
上げストローク量を演算・制御するストローク調整手段
と、吸着後のワークの振動を抑制し姿勢を安定させる姿
勢安定手段と、複数の爪を有する把持手段と、ワークの
吸着面の法線方向と前記ロッドの法線方向の角度差を吸
収する角度差吸収手段とをロボットのアームの先端のハ
ンド本体に備えたことを特徴とする。吸着手段にワーク
を吸着してワークを周囲のワークと干渉しない安全な領
域に引き上げ、姿勢安定手段でワークの姿勢を安定させ
ると共に把持手段でワークを把持することができる。こ
のようにワークを把持するようにすることで、ワークを
直接把持せずに安全領域に引き上げてから把持するため
周囲のワークを傷つけずにビンピッキングすることが可
能になる。またワークの位置及び姿勢をワーク計測手段
で計測し、ワーク計測手段により計測した情報によりワ
ークを引き上げるストローク量を演算して引き上げるス
トローク量を調整することにより、引き上げるワークの
形状や位置や姿勢に限定がなくて汎用性に富む。ワーク
の吸着面の法線方向と前記ロッドの法線方向の角度差を
吸収する角度差吸収手段を有することにより、ワークが
ばら積みされた容器の壁際にあるワークや大きく傾いた
ワークに対しても鉛直方向から吸着して引き上げを行う
ことができ、容器内部のすべてのワークをピッキングす
ることが可能になる。

【０００７】また本発明の請求項２のロボットハンド
は、請求項１において、前記ワーク計測手段により計測
したワークの傾斜角度が、予め設定した閾値を超えた場
合、前記ロッドの傾斜角度を当該閾値で固定したままワ
ークを接近させて吸着するように制御する制御手段を有
すること特徴とする。ワークの傾斜角度がある閾値まで
はロッドをそれに応じて傾斜させてワークに接近させて
吸着させるが、ある閾値を超えた場合はそれ以上ロッド
を傾斜させることなくワークに接近させて吸着すること
ができる。つまり、ワークの傾斜角度が大きくなるとハ
ンド或いはアームが周囲のワーク或いは容器と干渉する
危険性があるが、上記のように制御するとこれを回避で
きる。またこのように制御するとロボットに無理な姿勢
を強いる必要がなくなるために可動範囲が広がり、また
容器の壁際のピックアップも可能になる。

【０００８】また本発明の請求項３のロボットハンド
は、請求項１または請求項２において、容器の周囲の
壁際にあるワークに対してはワークの傾斜に拘わらずハ
ンド本体を鉛直方向から接近させワークを引き上げ手段
で吸着したまま容器の中央付近に移動させた後、再度ワ
ークのピックアップ作業を再開するように制御する制御
手段を設けたことを特徴とする。容器の壁際にあるワー
クにはハンド本体を鉛直方向からワークに接近させてワ
ークを吸着し、この状態でワークと一緒にハンド本体を
容器の中央に移動させ、この状態から再度ワークのピッ
クアップ作業が再開されるように制御される。これによ
り容器の壁際のワークも確実にピックアップされる。

【０００９】また本発明の請求項４のロボットハンド
は、請求項１乃至請求項３のいずれかにおいて、ワーク
を把持する把持手段の閉限幅をワークサイズより小さく
し、且つ閉限に達した位置を検知する検知手段を具備
し、ワーク引き上げ後に検知手段が作動した場合はワー
クの把持に失敗したと判断し、再度ピックアップ動作を
再開させるように制御する制御手段を有することを特徴
とする。ワークの把持手段での把持の成功または失敗を
簡単な構造で判断できる。またワークの把持に失敗した
ときは再度ピックアップ動作を再開でき、把持失敗の場
合はプレース位置までロボットハンドを移動させる無駄
な動作が排除でき、タクトが短縮される。

【００１０】また本発明の請求項５のロボットハンド
は、請求項１乃至請求項４のいずれかにおいて、ワーク
を把持する把持手段にコンプライアンスを持たせること
により、ワークにテーパー面が存在しても把持面が前記
テーパー面に倣いながらワークを把持するようにしたこ
とを特徴とする。テーパーのついたワーク或いは複雑な
形状のワークも確実に把持することが可能になる。

【００１１】また本発明の請求項６のロボットハンド
は、請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、所定の
位置に姿勢安定手段として平板を設置し、引き上げ手段
にてワークを吸着して引き上げるとき上記平板の位置ま
で引き上げることにより、平板にて引き上げ後の姿勢を
安定させるようにしたことを特徴とする。引き上げ手段
の吸着子がワークにアプローチする際、吸着子以外の物
体が存在しないため、複雑な形状のワーク、或いは表面
にリブ等が存在するワークでも吸着して引き上げが可能
になる。また平板にワークを当ててワークの姿勢を安定
させるため、姿勢を安定させるときのワークとの接触面
積が大きくて引き上げ後のワークの姿勢安定性が高い。
またワークの吸着面に凹凸があっても引き上げ後のワー
クの姿勢が安定する。

【００１２】また本発明の請求項７のロボットハンド
は、請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、引き上
げ手段の吸着子をワークへアプローチさせた後に、吸着
子の吸引力のより小さい力でワークにエアを吹き当てる
ことによりワークの姿勢を安定させたまま引き上げるよ
うにする姿勢安定手段を設けたことを特徴とする。エア
を吹き当てるという非接触でワークの姿勢を安定させる
ことが可能であり、ワークに傷つける危険性もない。ま
た吸着子がワークへアプローチする際、吸着子以外の物
体が存在しないため、複雑な形状のワーク、或いは表面
にリブ等が存在するワークでも吸着して引き上げが可能
になる。

【００１３】また本発明の請求項８のロボットハンド
は、請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、引き上
げ手段の吸着子をワークへアプローチさせる際に吸着子
の周囲に姿勢安定手段としての座を設置することにより
ワークの姿勢を安定させたまま引き上げるようにしたこ
とを特徴とする。ワークの重心から離れた位置を吸着す
るとワークが傾きながら引き上げられ、落下する危険性
があるが、これを回避できる。またワークのぶらつきな
く、安定した状態で引き上げることができる。

【００１４】また本発明の請求項９のロボットハンド
は、請求項１乃至請求項５において、引き上げ手段の吸
着子をワークへアプローチさせる際に吸着子の周囲に姿
勢安定手段としての複数のピンを設置することによりワ
ークの姿勢を安定させたまま引き上げるようにしたこと
を特徴とする。ワークの姿勢を安定させるピンの位置を
任意に調整できるため、ワークのサイズや形状に応じて
ワークの姿勢が安定するピンの配置が可能である。また
ワークの重心から離れた位置を吸着するとワークが傾き
ながら引き上げられ、落下する危険性があるが、これを
回避できる。

【００１５】また本発明の請求項１０のロボットハンド
は、請求項６において、引き上げ手段の吸着子の引き上
げを段階的に停止することが可能になるようにしたこと
を特徴とする。ワークの形状がチャンネルのように凹面
を持つ構造でも引き上げ量の調整により姿勢を安定させ
ることが可能となる。

【００１６】また本発明の請求項１１のロボットハンド
は、請求項６において、ワークの把持手段を昇降させる
昇降手段を具備し、ワークを平板の位置に引き上げるま
では把持手段を平板より上に位置させ、ワークを平板の
位置に引き上げた後、把持手段を下降させてワークを把
持するようにしたことを特徴とする。吸着子の昇降スト
ロークを増加することができる。また周囲のワークに把
持手段が干渉し、ワークを傷付けるこを防止できる。

【００１７】また本発明の請求項１２のロボットハンド
は、請求項６において、弾性体を介して平板を設置する
ことによりワークの引き上げ方向にコンプライアンスを
持たせたことを特徴とする。ワークの計測誤差によりハ
ンドが押し込み気味にアプローチした場合や、対象ワー
クより周囲のワークが高い位置に存在した場合において
も、ハンドやワークを破損する危険性を回避できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】先ず、図１に示す基本的な構造か
ら説明する。図１（ａ）は本発明に係るロボットハンド
の構造及びこれによるピッキング方法を示す斜視図、図
１（ｂ）はロボットハンドのより具体的な実施の形態の
例を示す斜視図である。ロボットのアーム１の先端には
ハンド２を連結してあり、コンテナのような容器３内に
ばら積みされたワーク４のうち任意のワーク４をピック
アップし、所定の位置に供給したりできるようになって
いる。

【００１９】ハンド２のハンド本体２ａにはワーク４を
把持する把持手段やワーク４を引き上げる引き上げ手段
やワーク４の姿勢を安定する手段等を設けてある。把持
手段は、本例の場合、一対の近接離間自在な爪５にて形
成されており、エアシリンダ２３にて駆動されるように
なっている。そして一対の爪５を離間させた状態で一対
の爪５間にワーク４を位置させ、一対の爪５を近接させ
るように移動させることにより一対の爪５間にワーク４
を把持できるようになっている。また引き上げ手段は吸
着子６と吸着子６を上下に昇降させる昇降手段とで構成
されている。吸着子６は、上下に昇降自在なロッド６ａ
の下端に吸引部を備える吸着手段としての吸着パッド６
ｂを設けてある。姿勢を安定する手段は本例の場合、平
板８にて形成されており、平板８にワーク４を当てるこ
とによりワーク４の振動を抑制して姿勢を安定させるよ
うになっている。またワークを吸着して引き上げるとき
そのワークの位置及び姿勢を計測するワーク計測手段を
有している。このワーク計測手段は例えばカメラやレー
ザ等である。またワーク計測手段により計測した情報に
より昇降手段にて引き上げるストローク量を演算・制御
するストローク調整手段も有している。

【００２０】しかして容器３内にばら積みされたワーク
４をビンピッキングする場合、次のように行う。容器３
の上の所定の位置にハンド２を移動させ、この状態でロ
ッド６ａを下降させて任意のワーク４の吸着面に吸着パ
ッド６ｂを押し付けてエア吸引のような吸着にて吸着パ
ッド６ｂにワーク４を吸着させる。吸着パッド６ｂにワ
ーク４を吸着した状態でロッド６ａを図１（ａ）の矢印
Ａのように上昇させてワーク４を周囲のワーク４と干渉
しない安全な領域に引き上げる。ワーク４を所定位置ま
で引き上げると、ワーク４が平板８に当たってワーク４
の姿勢が安定させられる。そして所定の高さまでワーク
４を引き上げると、一対の爪５が図１（ａ）の矢印Ｂの
方向に近接するように移動させられて一対の爪５の間に
ワーク４が把持され、吸着が解除される。このようにワ
ーク４が一対の爪５間に把持されることにより、ばら積
みされたワーク４を直接把持せず、安全領域に引き上げ
てから把持するため周囲のワーク４を傷付けずにビンピ
ッキングすることが可能となる。また平板８にワーク４
を当てて姿勢を安定してから一対の爪５間にワーク４を
把持できるためにワーク４を爪５間に安定よく把持でき
ると共にワーク４を傷付けないように把持できる。また
引き上げるワーク４の位置及び姿勢をワーク計測手段で
計測し、ワーク計測手段により計測した情報によりワー
ク４を引き上げるストローク量を演算して引き上げるス
トローク量を調整することにより、引き上げるワーク４
の形状や位置や姿勢に限定がなくて汎用性に富む。

【００２１】また図１（ｃ）に示すようにロッド６ａの
下端に吸着パッド６ｂを設けるとき、ロッド６ａの下端
に蛇腹９を介装してあり、さらにロッド６ａの下部にバ
ネのような弾性体１０を介して摺動ロッド７を設けてあ
り、この摺動ロッド７の下端に上記蛇腹９を取り付けて
あり、ハンド２とワーク４の姿勢角度差及び吸着子６の
押し込み量にコンプライアンスを持たせてある。これに
より、例えばワーク４の位置、姿勢をカメラやレーザー
を用いて計測するビンピッキングシステムにおいて、計
測誤差をハンド２が吸収してピックアップすることがで
きる。上記ようにコンプライアンスを持たせた角度差を
吸収する手段により、容器３の壁際にあるワーク４や大
きく傾いたワーク４に対して鉛直方向から吸着して引き
上げを行うことで容器３内部すべてのワーク４をピッキ
ングすることが可能となる。

【００２２】次に図２に示す実施の形態の例について述
べる。本例は上記ロボットハンドで次の制御手段を採用
したものである。ワーク４の傾斜角度αが予め設定した
閾値εまではワーク４の法線方向Ｄにロッド６ａの傾斜
角度を合わせて接近させるが、傾斜角度αが予め設定し
た閾値εを超えた場合、ロッド６ａの傾斜角度を閾値ε
で固定したまま接近させて引き上げ手段で吸着するよう
に制御する制御手段を有する。吸着子６を引き下げたと
きに吸着パット６ｂがワーク４の吸着面に当たる位置に
アーム１を移動させる。このとき図２（ａ）に示すよう
にワーク４の傾斜角度αがある閾値εより小さい場合に
は、ワーク４の吸着面の法線方向Ｄにロッド６ａの姿勢
を合わせ、符号Ｅに示すアプローチ方向に吸着パッド６
ｂを接近させて吸着パッド６ｂに吸着して引き上げを行
う。しかしワーク４の傾斜角度αが大きい場合、或いは
ワーク４がコンテナ等の容器３の壁際にある場合、図２
（ｃ）に示すようにハンド２或いはアーム１が容器３の
壁に当たって干渉して（符号Ｆに示す部分が干渉する部
分である）しまうという問題がある。そこでワーク４の
傾斜角度αがある閾値εを超えた場合、図２（ｂ）に示
すようにロッド６ａの傾斜角度を閾値εで保持したまま
吸着パッド６ｂに接近させ、ピックアップ動作を行う。
これにより前記問題を克服し、容器３内部のワーク４の
すべてをピックアップすることが可能となる。つまり、
ワーク４の傾斜角度αが大きくなるとハンド２或いはア
ーム１が周囲のワーク４或いは容器３と干渉する危険性
があるが、上記のように制御するとこれを回避できる。
またこのように制御するとロボットに無理な姿勢を強い
る必要がなくなるために可動範囲が広がり、また容器３
の壁際のピックアップも可能になる。

【００２３】次に図３に示す実施の形態の例について述
べる。本例は上記ロボットハンドで次の制御手段を採用
したものである。容器３の周囲の壁際にあるワーク４に
対してはワーク４の傾斜に拘わらずハンド本体２ａを鉛
直方向から接近させワーク４を引き上げ手段で吸着した
まま容器３の中央付近に移動させた後、再度ワーク４の
ピックアップ作業を再開するように制御する制御手段を
有する。容器３の壁際にあるワーク４の場合、ワーク４
の傾斜角度に合わせてハンド２の姿勢を傾けると、ハン
ド２或いはアーム１が容器３の壁に干渉してしまうとい
う問題があった。そこで、図３（ａ）に示すように壁際
のワーク４に対してはワーク４の傾斜角度に拘わらず、
ハンド２が鉛直方向から接近し、吸着子６にワーク４を
吸着してある程度引き上げたまま図３（ｂ）に示すよう
に容器３の中央付近に移動させ、一度ワーク４を解放す
る。その後、前記例で述べた手順でピックアップを再度
行う。これにより容器３の壁際のワーク４も確実にピッ
クアップされる。

【００２４】次に図４に示す実施の形態の例について述
べる。本例は上記ロボットハンドで次の制御手段を採用
したものである。ワーク４を把持する把持手段の閉限幅
をワークサイズより小さくし、且つ閉限に達した位置を
検知する検知手段と具備し、ワーク４引き上げ後に検知
手段が作動した場合はワーク４の把持に失敗したと判断
し、再度ピックアップ動作を再開させるように制御する
制御手段を有する。図４に示すようにワーク４の幅を
Ｇ、把持手段としての爪５の閉限幅をＨとしてある。爪
５の閉限位置に検知手段としてセンサー１１を設置し、
爪５が閉限に達したときにセンサー１１がオンするよう
に設定してある。爪５が図４（ａ）のようにワーク４把
持に成功した場合はセンサー１１がオンせず、逆に把持
に失敗した場合はセンサー１１がオンするため、センサ
ー１１のオンオフで把持の成功と失敗の判断が可能であ
る。例えば、ピックアンドプレース作業を行う場合、把
持の失敗が確認されればプレース位置へロボットのアー
ム１を移動させる動作を除去でき、タクト短縮が可能と
なる。上記のように制御すると、ワーク４の把持手段で
の把持の成功または失敗を簡単な構造で判断できる。ま
たワーク４の把持に失敗したときは再度ピックアップ動
作を再開でき、把持失敗の場合はプレース位置までロボ
ットのハンド２を移動させる無駄な動作が排除でき、タ
クトが短縮される。

【００２５】次に図５に示す実施の形態の例について述
べる。本例は上記ロボットハンドで次の手段を採用し
た。ワーク４を把持する把持手段にコンプライアンスを
持たせることにより、ワーク４にテーパー面１２が存在
しても把持面が前記テーパー面１２に倣いながらワーク
４を把持するようにした。ワーク４の把持面にテーパー
面１２が存在すると、図５（ａ）に示すように爪５がワ
ーク４に片当たりしてワーク４を確実に把持できない。
そこで図５（ｂ）に示すように爪５に把持体１３に軸２
１を中心に回転するように回転自在に支持し、その両端
をバネのような弾性体１５で拘束してある。そして爪５
を閉じると、把持体１３はワーク４のテーパー面１２に
倣い、ワーク４を確実に把持することができる。このよ
うにすると、テーパーのついたワーク４或いは複雑な形
状のワーク４も確実に把持することが可能になる。

【００２６】次に図６に示す実施の形態の例について述
べる。本例は上記ロボットハンドで次の手段を採用し
た。所定の位置に姿勢安定手段として平板８を設置し、
引き上げ手段にてワーク４を吸着して引き上げるとき上
記平板８の位置まで引き上げることにより、平板８にて
引き上げ後の姿勢を安定させるようにしてある。吸着子
６が昇降手段１４にて上下に昇降自在にしてあり、吸着
子６を引き上げた位置に平板８を設置してあり、平板８
の透孔１９にロッド６ａを挿通してある。図６（ａ）に
示すようにワーク４を吸着した後に吸着子６を前記昇降
手段１４で引き上げる。すると、図６（ｂ）に示すよう
にワーク４の吸着面が平板８に倣い、引き上げ後のワー
ク４の姿勢が安定する。上記のように引き上げ手段の吸
着子６がワーク４にアプローチする際、吸着子６以外の
物体が存在しないため、複雑な形状のワーク４、或いは
表面にリブ等が存在するワーク４でも吸着して引き上げ
が可能になる。また平板８にワーク４を当ててワーク４
の姿勢を安定させるため、姿勢を安定させるときのワー
ク４との接触面積が大きくて引き上げ後のワーク４の姿
勢安定性が高い。またワーク４の吸着面に凹凸があって
も引き上げ後のワーク４の姿勢が安定する。

【００２７】次に図７に示す実施の形態の例について述
べる。本例は上記ロボットハンドで次の手段を採用し
た。引き上げ手段の吸着子６をワーク４へアプローチさ
せた後に、吸着子６の吸着パッド６ｂの吸引力のより小
さい力でワーク４にエアを吹き当てることによりワーク
４の姿勢を安定させたまま引き上げるようにする姿勢安
定手段を設けてある。吸着子６が第１の昇降手段１４ａ
で昇降自在にしてあり、ワーク４にエアを吹き当てる手
段であるエア吹き当て部材２２が第２の昇降手段１４ｂ
で昇降自在にしてあり、第２の昇降手段１４ｂが第１の
昇降手段１４ａに設置してある。先ず、図７（ａ）
（ｂ）のように第１の昇降手段１４ａを降下させてワー
ク４を吸着子６に吸着する。次に図７（ｃ）に示すよう
に第２の昇降手段１４ｂを降下させて、ワーク４にエア
を吹き当てることでワーク４の姿勢を安定させる。次に
第１の昇降手段１４ａを上昇させ、図７（ｄ）に示すよ
うにワーク４の姿勢を安定させながらワーク４を引き上
げる。このようにすると、エアを吹き当てるという非接
触でワーク４の姿勢を安定させることが可能であり、ワ
ーク４に傷つける危険性もない。また吸着子６がワーク
４へアプローチする際、吸着子６以外の物体が存在しな
いため、複雑な形状のワーク４、或いは表面にリブ等が
存在するワーク４でも吸着して引き上げが可能になる。

【００２８】次に図８に示す実施の形態の例について述
べる。本例は上記ロボットハンドで次の手段を採用し
た。引き上げ手段の吸着子６をワーク４へアプローチさ
せる際に吸着子６の周囲に姿勢安定手段としての座（当
たり）１６を設置することによりワーク４の姿勢を安定
させたまま引き上げるようにした。吸着子６が第１の昇
降手段１４ａで昇降自在にしてあり、ロッド６ａの回り
に巻回したコイルスプリング１７が第２の昇降手段１４
ｂで昇降自在にしてあり、第２の昇降手段１４ｂが第１
の昇降手段１４ａに設置してあり、上記コイルスプリン
グ１７の下端を座１６にしてある。先ず、図８（ａ）
（ｂ）に示すように第１の昇降手段１４ａを降下させ、
吸着子６にワーク４を吸着する。次に第２の昇降手段１
４ｂを降下させ、ワーク４にコイルスプリング１７の下
端の座１６を当てることでワーク４の姿勢を安定させ
る。次に第１の昇降手段１４ａを上昇させ、ワーク４の
姿勢を安定させながら前記ワーク４を引き上げる。ワー
ク４の重心から離れた位置を吸着するとワーク４が傾き
ながら引き上げられ、落下する危険性があるが、上記の
ようにするとこれを回避できる。またワーク４のぶらつ
きなく、安定した状態で引き上げることができる。

【００２９】次に図９に示す実施の形態の例について述
べる。本例は上記ロボットハンドで次の手段を採用し
た。引き上げ手段の吸着子６をワーク４へアプローチさ
せる際に吸着子６の周囲に姿勢安定手段としての複数の
ピン１８を設置することによりワーク４の姿勢を安定さ
せたまま引き上げるようにしてある。吸着子６が第１の
昇降手段１４ａで昇降自在にしてあり、ロッド６ａをと
りまくように配置した複数のピン１８が第２の昇降手段
１４ｂで昇降自在にしてあり、第２の昇降手段１４ｂが
第１の昇降手段１４ａに設置してある。先ず、図９
（ａ）（ｂ）に示すように第１の昇降手段１４ａを降下
させてワーク４を吸着子６に吸着する。次に図９（ｃ）
に示すように第２の昇降手段１４ｂを降下させ、ワーク
４にピン１８を当てることでワーク４の姿勢を安定させ
る。次に第１の昇降手段１４ａを上昇させ、ワーク４の
姿勢を安定させながら前記ワーク４を引き上げる。この
ときピン１８の取り付け位置はワーク４の形状や大きさ
に応じて調整することができる。このようにすると、ワ
ーク４の姿勢を安定させるピン１８の位置を任意に調整
できるため、ワーク４のサイズや形状に応じてワーク４
の姿勢が安定するピン１８の配置が可能である。またワ
ーク４の重心から離れた位置を吸着するとワーク４が傾
きながら引き上げられ、落下する危険性があるが、これ
を回避できる。

【００３０】次に図１０に示す実施の形態の例について
述べる。本例は上記ロボットハンドで次の手段を採用し
た。引き上げ手段の吸着子７の引き上げを段階的に停止
することが可能になるようにした。図１０に示すように
第１の昇降手段１４ａに第２の昇降手段１４ｂを設置
し、吸着子６を第２の昇降手段１４ｂに取り付けて吸着
子６を第１の昇降手段１４ａと第２の昇降手段１４ｂと
で昇降自在にしてある。また第１の昇降手段１４ａ及び
第２の昇降手段１４ｂを共に上昇させたときに吸着子６
の下端の吸着パッド６ｂが平板８の下面と揃うように吸
着子６を設置してある。図１０（ａ）（ｂ）のようにワ
ーク４の非凹面を吸着子６の吸着パッド６ｂが吸着した
場合、第１及び第２の昇降手段１４ａ，１４ｂを共に上
昇させ、ワーク４の姿勢を安定させる。図１０（ｃ）
（ｄ）のようにワーク４の凹面を吸着パッド６ｂが吸着
した場合は第１の昇降手段１４ａのみを上昇させ、ワー
ク４の姿勢を安定させる。このとき吸着パッド６ｂは平
板８の下面からワーク４の深さ分だけ下方位置で停止す
るように調整する。このようにすると、ワーク４の形状
がチャンネルのように凹面を持つ構造でも引き上げ量の
調整により姿勢を安定させることが可能となる。

【００３１】次に図１１に示す実施の形態の例について
述べる。本例は上記ロボットハンドで次の構造を採用し
た。ワーク４の把持手段を昇降させる昇降手段を具備
し、ワーク４を平板８の位置に引き上げるまでは把持手
段を平板８より上に位置させ、ワーク４を平板８の位置
に引き上げた後、把持手段を下降させてワーク４を把持
するようにしてある。図１１（ａ）に示すようにワーク
４を吸着子６に吸着し、ワーク４を引き上げて平板８に
当てるまではワーク４を把持する手段である爪５を平板
８の上部に上昇させておく。ワーク４を図１１（ｂ）に
示すように引き上げて姿勢が安定した後、図１１（ｃ）
に示すように爪５を下降させてワーク４を爪５で把持す
る。このようにすると、吸着子６の昇降ストロークを増
加することができる。また周囲のワーク４に把持手段と
しての爪５が干渉し、ワーク４を傷付けることを防止で
きる。

【００３２】次に図１２に示す実施の形態の例について
述べる。本例は上記ロボットハンドで次の構造を採用し
た。バネのような弾性体２０を介して平板８を設置する
ことによりワーク４の引き上げ方向にコンプライアンス
を持たせてある。ばら積みされたワーク４のうち、下側
に埋もれたワーク４をピックアップしようとすると、周
囲のワーク４に平板８が干渉する危険性がある。図１２
で符号Ｊで示す部分が干渉する部分である。ところが、
ハンド本体２ａと平板８の取り付けを図１２に示すよう
にバネのような弾性体２０を介して設置することで、万
一上記のような場合が生じたとき平板８がワーク４に負
荷のかからない方向に逃げる構成となる。このようにす
ると、ワーク４の計測誤差によりハンド２が押し込み気
味にアプローチした場合や、対象ワーク４より周囲のワ
ーク４が高い位置に存在した場合においても、ハンド２
やワーク４を破損する危険性を回避できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は叙述の如く傾斜可能なロッドの
先端にワークを吸着する吸引部を備える吸着手段と、前
記吸着手段を上昇・下降させることのできる駆動部を備
える昇降手段と、ワークの位置及び姿勢を計測するワー
ク計測手段と、前記ワーク計測手段により計測した情報
によりワークを引き上げる引き上げストローク量を演算
・制御するストローク調整手段と、吸着後のワークの振
動を抑制し姿勢を安定させる姿勢安定手段と、複数の爪
を有する把持手段と、ワークの吸着面の法線方向と前記
ロッドの法線方向の角度差を吸収する角度差吸収手段と
をロボットのアームの先端のハンド本体に備えたので、
吸着手段にワークを吸着してワークを周囲のワークと干
渉しない安全な領域に引き上げ、姿勢安定手段でワーク
の姿勢を安定させると共に把持手段でワークを把持する
ことができるものであって、ワークを直接把持せずに安
全領域に引き上げてから把持するため周囲のワークを傷
つけずにビンピッキングすることが可能になるものであ
り、またワークの位置及び姿勢をワーク計測手段で計測
し、ワーク計測手段により計測した情報によりワークを
引き上げるストローク量を演算して引き上げるストロー
ク量を調整するので、引き上げるワークの形状や位置や
姿勢に限定がなくて汎用性に富むものであり、またワー
クの吸着面の法線方向と前記ロッドの法線方向の角度差
を吸収する角度差吸収手段を有するので、ワークがばら
積みされた容器の壁際にあるワークや大きく傾いたワー
クに対しても鉛直方向から吸着して引き上げを行うこと
ができ、容器内部のすべてのワークをピッキングするこ
とが可能になるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態の一例のロボット
ハンドの構造及び動作を説明する斜視図、（ｂ）は同上
のロボットハンドの具体的な構造を示す斜視図、（ｃ）
は吸着子の部分の構造を示す断面図である。

【図２】同上の他の例を示し、（ａ）（ｂ）は正面図、
（ｃ）は斜視図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は同上の他の例を示す斜視図であ
る。

【図４】（ａ）（ｂ）は同上の他の例を示す正面図であ
る。

【図５】（ａ）（ｂ）は同上の他の例を示す正面図であ
る。

【図６】（ａ）（ｂ）は同上の他の例を示す正面図であ
る。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の他の例を示
す正面図である。

【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の他の例を示
す正面図である。

【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の他の例を示
す正面図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の他の例を
示す正面図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の他の例を示す正
面図である。

【図１２】同上の他の例を示す正面図である。

【図１３】従来例を説明する説明図である。

【図１４】従来例の要部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１アーム２ハンド２ａハンド本体３容器４ワーク５爪６吸着子６ａロッド６ｂ吸着パッド８平板１１センサー１６座１８ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C007 DS01 ES03 EV18 EW00 FS01 FT02 FT16 FT17 FU00 FU02 HS12 KS30 3F059 AA01 BA07 DA02 DB04 DC07 DD11 FC04 3F061 AA01 BA03 BD01 BE32 BF00 CA01 CB03 CB12 CB13 CC00 CC03 DD03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】傾斜可能なロッドの先端にワークを吸着
する吸引部を備える吸着手段と、前記吸着手段を上昇・
下降させることのできる駆動部を備える昇降手段と、ワ
ークの位置及び姿勢を計測するワーク計測手段と、前記
ワーク計測手段により計測した情報によりワークを引き
上げる引き上げストローク量を演算・制御するストロー
ク調整手段と、吸着後のワークの振動を抑制し姿勢を安
定させる姿勢安定手段と、複数の爪を有する把持手段
と、ワークの吸着面の法線方向と前記ロッドの法線方向
の角度差を吸収する角度差吸収手段とをロボットのアー
ムの先端のハンド本体に備えたことを特徴とするビンピ
ッキング用のロボットハンド。
【請求項２】前記ワーク計測手段により計測したワー
クの傾斜角度が、予め設定した閾値を超えた場合、前記
ロッドの傾斜角度を当該閾値で固定したままワークを接
近させて吸着するように制御する制御手段を有すること
特徴とする請求項１記載のロボットハンド。
【請求項３】容器の周囲の壁際にあるワークに対して
はワークの傾斜に拘わらずハンド本体を鉛直方向から接
近させワークを引き上げ手段で吸着したまま容器の中央
付近に移動させた後、再度ワークのピックアップ作業を
再開するように制御する制御手段を設けたことを特徴と
する請求項１または請求項２記載のロボットハンド。
【請求項４】ワークを把持する把持手段の閉限幅をワ
ークサイズより小さくし、且つ閉限に達した位置を検知
する検知手段を具備し、ワーク引き上げ後に検知手段が
作動した場合はワークの把持に失敗したと判断し、再度
ピックアップ動作を再開させるように制御する制御手段
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の
ロボットハンド。
【請求項５】ワークを把持する把持手段にコンプライ
アンスを持たせることにより、ワークにテーパー面が存
在しても把持面が前記テーパー面に倣いながらワークを
把持するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載のロボットハンド。
【請求項６】所定の位置に姿勢安定手段として平板を
設置し、引き上げ手段にてワークを吸着して引き上げる
とき上記平板の位置まで引き上げることにより、平板に
て引き上げ後の姿勢を安定させるようにしたことを特徴
とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のロボッ
トハンド。
【請求項７】引き上げ手段の吸着子をワークへアプロ
ーチさせた後に、吸着子の吸引力のより小さい力でワー
クにエアを吹き当てることによりワークの姿勢を安定さ
せたまま引き上げるようにする姿勢安定手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
のロボットハンド。
【請求項８】引き上げ手段の吸着子をワークへアプロ
ーチさせる際に吸着子の周囲に姿勢安定手段としての座
を設置することによりワークの姿勢を安定させたまま引
き上げるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求
項５のいずれかに記載のロボットハンド。
【請求項９】引き上げ手段の吸着子をワークへアプロ
ーチさせる際に吸着子の周囲に姿勢安定手段としての複
数のピンを設置することによりワークの姿勢を安定させ
たまま引き上げるようにしたことを特徴とする請求項１
乃至請求項５のいずれかに記載のロボットハンド。
【請求項１０】引き上げ手段の吸着子の引き上げを段
階的に停止することが可能になるようにしたことを特徴
とする請求項６記載のロボットハンド。
【請求項１１】ワークの把持手段を昇降させる昇降手
段を具備し、ワークを平板の位置に引き上げるまでは把
持手段を平板より上に位置させ、ワークを平板の位置に
引き上げた後、把持手段を下降させてワークを把持する
ようにしたことを特徴とする請求項６記載のロボットハ
ンド。
【請求項１２】弾性体を介して平板を設置することに
よりワークの引き上げ方向にコンプライアンスを持たせ
たことを特徴とする請求項６記載のロボットハンド。