JP2014000627A - Robot hand and robotics device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットハンド及びロボット装置に関する。 The present invention relates to a robot hand and a robot apparatus.
従来、産業用ロボットとして、垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット(スカラロボット)、直交型ロボットなどが開発されており、それらのロボットが各々の特徴に適合する用途に合わせて選択されている(例えば、特許文献1参照)。これらのロボットには、対象物を把持する2つの指部を有する把持部を目標位置に移動させ、これら2つの指部の回転軸を中心として回転することで、2つの指部を開閉させ、これによって対象物を把持させるロボットハンドが設けられている。このようなロボットハンドのうち、例えば2つの指部の対向面にそれぞれ凹部が設けられ、当該凹部において対象物を挟持する構成が検討されている。 Conventionally, vertical articulated robots, horizontal articulated robots (SCARA robots), orthogonal robots, etc. have been developed as industrial robots, and these robots are selected according to the application that suits their characteristics ( For example, see Patent Document 1). In these robots, a grip part having two finger parts for gripping an object is moved to a target position, and the two finger parts are opened and closed by rotating around the rotation axis of these two finger parts, Thus, a robot hand for gripping an object is provided. Among such robot hands, for example, a configuration in which a concave portion is provided on each of the opposing surfaces of two finger portions and a target object is sandwiched in the concave portion has been studied.
本発明者は、上記で提案されているような凹部を有する指部の形状において、把持可能な対象物のサイズの範囲について検討した。この結果、回転軸を中心として開閉する上記の構成よりも、水平方向に2つの指部を移動させて開閉動作を行う構成の方が、幅広い範囲のサイズの対象物を把持可能であることが分かった。 The inventor examined the range of the size of the object that can be grasped in the shape of the finger portion having the concave portion as proposed above. As a result, the configuration in which the opening / closing operation is performed by moving the two finger portions in the horizontal direction can grip a wide range of objects, rather than the above-described configuration in which the opening / closing operation is performed around the rotation axis. I understood.
以上のような事情に鑑み、本発明は、幅広い範囲のサイズの対象物を把持可能なロボットハンド、ロボット装置及びロボットハンドの駆動方法を提供することを目的とする。 In view of the circumstances as described above, it is an object of the present invention to provide a robot hand, a robot apparatus, and a robot hand driving method capable of gripping objects in a wide range of sizes.
本発明に係るロボットハンドは、第一方向に並んで配置された第一指部及び第二指部を有する把持部と、前記第一方向に直交する第二方向に往復移動可能な可動部と、前記可動部と前記第一指部とを連結する第一連結部と、前記可動部と前記第二指部とを連結する第二連結部と、前記第一連結部及び前記第二連結部を介して前記第一指部及び前記第二指部が前記第一方向に開閉移動するように前記可動部を駆動する駆動部とを備え、前記第一指部及び前記第二指部は、それぞれ対象物を把持する先端部と前記先端部に対して前記第一方向及び前記第二方向のそれぞれに直交する第三方向上の位置に配置された基端部とを有し、前記第一指部及び前記第二指部における他方の指部との対向面には、対象物を挟持する凹部が配置され、前記第一指部及び前記第二指部のそれぞれの前記凹部は、前記第一指部及び前記第二指部の前記基端部側に配置された第一面と、前記第一指部及び前記第二指部の前記先端部側に配置された第二面とを有し、前記第三方向視において、前記第一方向に平行な直線と、前記第二面を含む直線とのなす角の角度αが0°より大きく90°未満であり、前記第三方向視において、前記第一方向に平行な直線と、前記第一面を含む直線とのなす角の角度βが0°より大きく90°未満であり、前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さdが0より大きい。 A robot hand according to the present invention includes a gripping portion having a first finger portion and a second finger portion arranged side by side in a first direction, and a movable portion capable of reciprocating in a second direction orthogonal to the first direction. , A first connecting part for connecting the movable part and the first finger part, a second connecting part for connecting the movable part and the second finger part, the first connecting part and the second connecting part. A drive unit that drives the movable unit so that the first finger unit and the second finger unit are opened and closed in the first direction via the first finger unit and the second finger unit, Each of the first finger and a distal end portion disposed at a position on a third direction perpendicular to each of the first direction and the second direction with respect to the distal end portion. A concave portion for sandwiching an object is disposed on a surface of the second finger portion facing the other finger portion, and the first finger And each of the recesses of the second finger part includes a first surface disposed on the base end side of the first finger part and the second finger part, and the first finger part and the second finger part. The angle α of the angle formed by the straight line parallel to the first direction and the straight line including the second surface is 0 when viewed in the third direction. Greater than 90 ° and less than 90 °, and the angle β between the straight line parallel to the first direction and the straight line including the first surface in the third direction view is greater than 0 ° and less than 90 °. In the base line, a length d from the base point to the perpendicular line is greater than zero.
本発明によれば、所定の第一方向に並んで配置された第一指部及び第二指部を有する把持部と、第一方向に直交する第二方向に往復移動可能な可動部と、可動部と第一指部とを連結する第一連結部と、可動部と第二指部とを連結する第二連結部と、第一連結部及び第二連結部を介して第一指部及び第二指部が第一方向に開閉移動するように可動部を駆動する駆動部とを備えるので、第一指部と第二指部とを回転させるのではなく当該第一指部と第二指部とを第一方向に往復移動させることで、第一指部及び第二指部による開閉動作を行うことができる。これにより、幅広い範囲のサイズの対象物を把持可能となる。 According to the present invention, a gripping part having a first finger part and a second finger part arranged side by side in a predetermined first direction, a movable part capable of reciprocating in a second direction orthogonal to the first direction, A first connecting part for connecting the movable part and the first finger part; a second connecting part for connecting the movable part and the second finger part; and the first finger part via the first connecting part and the second connecting part. And a driving part that drives the movable part so that the second finger part opens and closes in the first direction, so that the first finger part and the second finger part do not rotate. By opening and closing the two finger portions in the first direction, the opening and closing operation by the first finger portion and the second finger portion can be performed. Thereby, it becomes possible to grip an object having a wide range of sizes.
上記のロボットハンドにおいて、前記駆動部は、前記可動部に螺合されるネジ山が所定方向に沿って形成されたネジ部と、前記ネジ部を回転させるモーター部とを有し、前記所定方向は、前記第二方向に平行であり、前記可動部は、前記ネジ部の回転によって前記第二方向に移動可能であることが好ましい。
本発明によれば、可動部に螺合されるネジ山が所定方向に沿って形成された軸部と、ネジ部を回転させるモーター部とを有し、所定方向が第二方向に平行であり、可動部がネジ部の回転によって第二方向に移動可能であるので、モーター部による回転力はネジ部によって第二方向の移動力に変換される。可動部は、この第二方向の移動力によって移動可能であるため、モーター部の回転を直線方向の変位として効率的に第一指部及び第二指部に伝達することができる。
In the robot hand described above, the driving unit includes a screw unit in which a screw thread to be screwed to the movable unit is formed along a predetermined direction, and a motor unit that rotates the screw unit, and the predetermined direction. Is parallel to the second direction, and the movable part is preferably movable in the second direction by rotation of the screw part.
According to the present invention, the screw portion that is screwed to the movable portion has the shaft portion formed along the predetermined direction, and the motor portion that rotates the screw portion, and the predetermined direction is parallel to the second direction. Since the movable part can move in the second direction by the rotation of the screw part, the rotational force by the motor part is converted into the moving force in the second direction by the screw part. Since the movable part is movable by the moving force in the second direction, the rotation of the motor part can be efficiently transmitted to the first finger part and the second finger part as a linear displacement.
上記のロボットハンドにおいて、前記モーター部は、駆動源と、前記駆動源に接続され、所定の軸周りに回転可能な回転伝達軸とを有し、前記回転伝達軸は、前記第二方向に平行に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、モーター部が、駆動源と、当該駆動源に接続され所定の軸周りに回転可能な回転伝達軸とを有し、回転伝達軸が第二方向に平行に配置されているので、モーター部のコンパクト化を図ることができる。
In the robot hand, the motor unit includes a drive source and a rotation transmission shaft connected to the drive source and rotatable about a predetermined axis, and the rotation transmission shaft is parallel to the second direction. It is preferable to arrange | position.
According to the present invention, the motor unit includes a drive source and a rotation transmission shaft that is connected to the drive source and is rotatable around a predetermined axis, and the rotation transmission shaft is disposed in parallel to the second direction. Therefore, the motor part can be made compact.
上記のロボットハンドにおいて、前記ネジ山は、前記回転伝達軸の一部に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、ネジ山が回転伝達軸の一部に形成されているので、モーター部をよりコンパクトにすることができる。
In the above robot hand, it is preferable that the screw thread is formed on a part of the rotation transmission shaft.
According to the present invention, since the screw thread is formed on a part of the rotation transmission shaft, the motor unit can be made more compact.
上記のロボットハンドにおいて、前記第一指部及び前記第二指部は、前記第二方向に直線状に延在していることが好ましい。
本発明によれば、第一指部及び第二指部が第二方向に直線状に延在しているので、把持部のコンパクト化を図ることができる。
In the robot hand, it is preferable that the first finger portion and the second finger portion extend linearly in the second direction.
According to the present invention, since the first finger portion and the second finger portion extend linearly in the second direction, the grip portion can be made compact.
本発明に係るロボット装置は、基部と、前記基部に設けられたロボットハンドとを備え、前記ロボットハンドは、第一方向に並んで配置された第一指部及び第二指部を有する把持部と、前記第一方向に直交する第二方向に往復移動可能な可動部と、前記可動部と前記第一指部とを連結する第一連結部と、前記可動部と前記第二指部とを連結する第二連結部と、前記第一連結部及び前記第二連結部を介して前記第一指部及び前記第二指部が前記第一方向に開閉移動するように前記可動部を駆動する駆動部とを備え、前記第一指部及び前記第二指部は、それぞれ対象物を把持する先端部と前記先端部に対して前記第一方向及び前記第二方向のそれぞれに直交する第三方向上の位置に配置された基端部とを有し、前記第一指部及び前記第二指部における他方の指部との対向面には、対象物を挟持する凹部が配置され、前記第一指部及び前記第二指部のそれぞれの前記凹部は、前記第一指部及び前記第二指部の前記基端部側に配置された第一面と、前記第一指部及び前記第二指部の前記先端部側に配置された第二面とを有し、前記第三方向視において、前記第一方向に平行な直線と、前記第二面を含む直線とのなす角の角度αが0°より大きく90°未満であり、前記第三方向視において、前記第一方向に平行な直線と、前記第一面を含む直線とのなす角の角度βが0°より大きく90°未満であり、前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さdが0より大きい。 A robot apparatus according to the present invention includes a base and a robot hand provided on the base, and the robot hand includes a first finger and a second finger arranged in a first direction. A movable part capable of reciprocating in a second direction orthogonal to the first direction, a first connecting part for connecting the movable part and the first finger part, the movable part and the second finger part, And the movable part is driven so that the first finger part and the second finger part are opened and closed in the first direction via the first connection part and the second connection part. The first finger part and the second finger part are respectively orthogonal to the first direction and the second direction with respect to the tip part and the tip part for gripping the object, respectively. A proximal end portion disposed at a position in three directions, and the first finger portion and the second finger portion A concave portion for holding the object is disposed on a surface facing the other finger portion, and the concave portions of the first finger portion and the second finger portion respectively correspond to the first finger portion and the second finger portion. A first surface disposed on the base end side of the portion and a second surface disposed on the distal end side of the first finger portion and the second finger portion, in the third direction view The angle α between the straight line parallel to the first direction and the straight line including the second surface is greater than 0 ° and less than 90 °, and is parallel to the first direction when viewed in the third direction. The angle β between the straight line and the straight line including the first surface is greater than 0 ° and less than 90 °, and the length d from the base point to the perpendicular line in the base line is greater than zero.
本発明によれば、基部と、当該基部に設けられたロボットハンドとを備え、ロボットハンドが、第一方向に並んで配置された第一指部及び第二指部を有する把持部と、第一方向に直交する第二方向に往復移動可能な可動部と、可動部と第一指部とを連結する第一連結部と、可動部と第二指部とを連結する第二連結部と、第一連結部及び第二連結部を介して第一指部及び第二指部が第一方向に開閉移動するように可動部を駆動する駆動部とを備えるので、第一指部と第二指部とを回転させるのではなく当該第一指部と第二指部とを第一方向に往復移動させることで、第一指部及び第二指部による開閉動作を行うことができる。これにより、幅広い範囲のサイズの対象物を把持可能となる。 According to the present invention, the robot comprises a base and a robot hand provided on the base, the robot hand having a first finger part and a second finger part arranged side by side in the first direction, A movable part capable of reciprocating in a second direction orthogonal to one direction, a first connecting part for connecting the movable part and the first finger part, and a second connecting part for connecting the movable part and the second finger part. Since the first finger part and the second finger part are provided with a drive part for driving the movable part so that the first finger part and the second finger part are opened and closed in the first direction via the first connection part and the second connection part, The first finger and the second finger can be opened and closed by reciprocating the first finger and the second finger in the first direction instead of rotating the two fingers. Thereby, it becomes possible to grip an object having a wide range of sizes.
上記のロボット装置において、前記ロボットハンドは、前記第二方向に平行な所定の直線を中心軸とした軸回り方向に回転可能であることが好ましい。
本発明によれば、ロボットハンドが第二方向に平行な所定の直線を中心軸とした軸回り方向に回転可能であるので、第一指部及び第二指部に対象物を把持させた状態で当該対象物の姿勢を変化させることができる。例えば、第一指部及び第二指部が対象物を把持した状態で、回転することにより、重力方向における向きを反転させることができる。
In the above robot apparatus, it is preferable that the robot hand is rotatable in a direction around an axis having a predetermined straight line parallel to the second direction as a central axis.
According to the present invention, the robot hand can rotate in the direction around the axis with a predetermined straight line parallel to the second direction as the central axis, so that the first finger and the second finger hold the object. Can change the posture of the object. For example, the direction in the direction of gravity can be reversed by rotating the first finger and the second finger while holding the object.
上記のロボット装置において、前記第一指部及び前記第二指部は、前記第一方向に前記中心軸を挟む位置に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、第一指部及び第二指部が第一方向に中心軸を挟む位置に配置されているので、対象物が回転する場合には、中心軸を中心として回転することになる。これにより、対象物の中心位置の移動を抑制しつつ当該対象物の姿勢を変化させることが可能となる。
In the above robot apparatus, it is preferable that the first finger part and the second finger part are arranged at a position sandwiching the central axis in the first direction.
According to the present invention, since the first finger portion and the second finger portion are disposed at positions sandwiching the central axis in the first direction, when the object rotates, it rotates about the central axis. Become. Thereby, it becomes possible to change the posture of the object while suppressing the movement of the center position of the object.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, an actual structure and a scale, a number, and the like in each structure are different.
以下の説明においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸が水平面に対して平行かつ互いに直交する方向に設定され、Z軸がX軸及びY軸のそれぞれと直交する方向(鉛直方向)に設定されている。 In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and each member will be described with reference to this XYZ rectangular coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system, the X axis and the Y axis are set in a direction parallel to the horizontal plane and orthogonal to each other, and the Z axis is set in a direction (vertical direction) orthogonal to each of the X axis and the Y axis.
[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態に係るロボット1の概略構成を示す斜視図である。図1において、符号W1は第一対象物、符号W2は第二対象物である。また、符号L1Aは第一アーム21Aの回転軸,符号L2Aは第二アーム22Aの回転軸、符号L3Aは第三アーム23Aの回転軸、符号L4A及び符号L5Aは把持部10Aの回転軸である。符号L1Bは第一アーム21Bの回転軸,符号L2Bは第二アーム22Bの回転軸、符号L3Bは第三アーム23Bの回転軸、符号L4B及び符号L5Bは把持部10Bの回転軸である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a
ここでは、第一対象物W1として小型かつ軽量な歯車を例示して説明することとし、第二対象物W2として前記歯車を回転可能に支持する支持軸(ピン)を備える電子機器を例示して説明することとする。なお、第一対象物W1は把持部と接する側に曲面を有する略円柱形状となっている。 Here, a small and lightweight gear is illustrated and described as the first object W1, and an electronic device including a support shaft (pin) that rotatably supports the gear is illustrated as the second object W2. I will explain. The first object W1 has a substantially cylindrical shape having a curved surface on the side in contact with the grip portion.
図1に示すように、本実施形態に係るロボット1は、ロボットハンドRHを備えている。ロボットハンドRHは、把持部10A及び10Bを有している。把持部10Aは、開閉可能に設けられ対象物を把持する第一指部41及び第二指部42を有している。把持部10Bは、開閉可能に設けられ対象物を把持する一対の指部43及び44を有している。
As shown in FIG. 1, the
また、ロボット1は、対象物と把持部10A,10Bとをそれぞれ相対移動させるアーム(移動装置)20A,20Bと、第一対象物W1を搬送するベルトコンベア33,34と、第一対象物W1を第一ベルトコンベア(移動装置)33に搬入するフィーダと、第一対象物W1の受け渡し用の台となるステージ37と、対象物W1,W2を載置するステージ(移動装置)30と、アーム20A,20B及びステージ30を支持する基台50と、アーム20A,20Bにそれぞれ取り付けられたカメラ40A,40Bと、ロボット1自身の動作を制御する制御装置60と、制御装置60への入力指示を行う入力装置70と、を備えている。
In addition, the
把持部10Aは、第三アーム23Aの先端部に接続されている。把持部10Aは、第一ベルトコンベア33に配置された第一対象物W1を把持する。把持部10Aは、把持した第一対象物W1をステージ37に搬送する。把持部10Aは、第一対象物W1を把持する力を検出する検出装置41Aを備えている。検出装置41Aとしては、例えば、圧力センサーを用いたりモーターのトルクの変化(モーターを流れる電流の変化)を検出するセンサーを用いたりすることができる。
The
把持部10Bは、第三アーム23Bの先端部に接続されている。把持部10Bは、ステージ37に配置された第一対象物W1を把持する。把持部10Bは、把持した第一対象物W1をステージ30に搬送する。把持部10Bは、把持した(またはステージ37に配置された)第一対象物W1を第二対象物W2に搬送する。具体的には、把持部10Bによって、歯車W1が電子機器W2のピンに挿通される。把持部10Bは、第一対象物W1を把持する力を検出する検出装置41Bを備えている。検出装置41Bとしては、例えば、圧力センサーを用いたりモーターのトルクの変化(モーターを流れる電流の変化)を検出するセンサーを用いたりすることができる。
The
アーム20Aは、第一アーム21A、第二アーム22A、第三アーム23Aがこの順に連結されており、第一アーム21AがZ軸方向に回転軸を有する主軸24及び平面視略矩形の基底部25を介して基台50に接続されている。第一アーム21Aは、主軸24との連結個所において、水平方向(XY平面と平行な方向)に回転軸L1A周りを正逆回転可能に設けられている。第二アーム22Aは、第一アーム21Aとの連結個所において、水平方向に回転軸L2A周りを正逆回転可能に設けられている。第三アーム23Aは、第二アーム22Aとの連結個所において、水平方向に回転軸L3A周りを正逆回転可能であるとともに、垂直方向(Z軸方向)に上下移動可能に設けられている。なお、把持部10Aは、第三アーム23Aとの連結個所において、水平方向に直交する方向に回転軸L4A周りを正逆回転可能に設けられている。
In the
アーム20Bは、第一アーム21B、第二アーム22B、第三アーム23Bがこの順に連結されており、第一アーム21BがZ軸方向に回転軸を有する主軸24及び平面視略矩形の基底部25を介して基台50に接続されている。第一アーム21Bは、主軸24との連結個所において、水平方向(XY平面と平行な方向)に回転軸L1B周りを正逆回転可能に設けられている。第二アーム22Bは、第一アーム21Bとの連結個所において、水平方向に回転軸L2B周りを正逆回転可能に設けられている。第三アーム23Bは、第二アーム22Bとの連結個所において、水平方向に回転軸L3B周りを正逆回転可能であるとともに、垂直方向(Z軸方向)に上下移動可能に設けられている。なお、把持部10Bは、第三アーム23Bとの連結個所において、水平方向に直交する方向に回転軸L4B周りを正逆回転可能に設けられている。
In the
第一ベルトコンベア33、第二ベルトコンベア34は、アーム20Aが設けられた側からこの順に離間して配置されている。フィーダ36は、第一ベルトコンベア33の上流側(+Y方向側)に配置されている。第二ベルトコンベア34は、第一ベルトコンベア33の下流側(−Y方向側)に突出するよう平面視において第一ベルトコンベア33よりも大きくなっている。第一ベルトコンベア33から落下した第一対象物W1は、第二ベルトコンベア34に搬送されて図示しない傾斜したベルトコンベアによりフィーダ36の開口部36aに投入される。このようにして、把持部10Aに把持されなかった第一対象物W1は、第一ベルトコンベア33、第二ベルトコンベア34、フィーダ36を循環するようになっている。
The
ステージ30は、対象物を載置する天板31と、天板31を支持するベース部35と、を備えている。ベース部35は、例えば、X方向に天板31を水平移動させる移動機構と、Y方向に天板31を移動させる移動機構と、がそれぞれ独立に収納されており、天板31を水平方向に移動可能に設けられている。
The
カメラ40Aは、アーム20Aを構成する第二アーム22Aの先端部に取り付けられている。カメラ40Aとしては、例えばCCDカメラを用いる。カメラ40Aは、第一ベルトコンベア33上に載置された第一対象物W1を撮像する。カメラ40Aの撮影画像は、制御装置60に送信される。
The
カメラ40Bは、アーム20Bを構成する第二アーム22Bの先端部に取り付けられている。カメラ40Bとしては、例えばCCDカメラを用いる。カメラ40Bは、天板31上に載置された第一対象物W1、第二対象物W2を撮像する。カメラ40Bの撮影画像は、制御装置60に送信される。
The
制御装置60は、メモリー、CPU、電源回路等を内蔵している。制御装置60は、入力装置70から入力されるロボット1の動作内容を規定する動作プログラム等を記憶し、CPUによってメモリーに記憶された各種プログラムを起動しロボット1を統括制御する。
The
図2は、本実施形態に係る爪部の構成を示す平面図である。ここでは、把持部10A及び把持部10Bのうち把持部10Aの第一指部41及び第二指部42を例示して指部の構成を説明することとする。把持部10Bの第一指部43及び第二指部44については把持部10Aの第一指部41及び第二指部42と同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。図2(a)は、指部の構成を示す平面図であり、図2(b)は、指部の形状のパラメーターを説明する図である。
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the claw portion according to the present embodiment. Here, the configuration of the finger portion will be described by exemplifying the
図2(a)に示すように、第一指部41は爪部101を有しており、第二指部42は爪部102を有している。爪部101及び爪部102は、基準線202で線対称の関係である。また、爪部101及び爪部102は、先端から後端(基端もしくは基部ともいう)に向かうにしたがって、互いに離れる方向に漸次傾斜する第一傾斜面(先端側の面ともいう)111及び112を有し、互いに近接する方向に漸次傾斜する第二傾斜面(基端側の面もしくは基部側の面もいう)121及び122を有している。また、爪部101及び爪部102は、例えば、アルミニウム等の金属(平板)を曲げたり、前記金属(直方体)を切削したりすることによって形成することができる。
As shown in FIG. 2A, the
このような構成により、第一対象物W1は爪部101と爪部102の先端付近で把持されることとなる。このため、爪部101及び爪部102は、第一対象物W1を把持して搬送するために、ケージング、セルフアライメント、摩擦把持の3つの機能を実現できる。制御装置60は、爪部101及び爪部102に第一対象物W1を4点以上の接触点で把持させるよう制御を行う。
With such a configuration, the first object W1 is gripped near the tips of the
なお、「ケージング」とは、対象物(第一対象物W1)がある位置及び姿勢のときに、第一対象物W1が、一対の爪部101及び爪部102とによって閉じられた空間の中にあることをいう。ケージングでは、第一対象物W1の位置あるいは姿勢は、爪部101及び爪部102に拘束されておらず自由である。
“Caging” refers to a space in which the first object W1 is closed by the pair of
「セルフアライメント」とは、爪部101及び爪部102が第一対象物W1を挟み込む際に、爪部101及び爪部102の形状や、爪部101及び爪部102と第一対象物W1との摩擦力によって、第一対象物W1を前記閉じられた空間の中で所定の位置に移動させることをいう。
“Self-alignment” refers to the shape of the
「摩擦把持」とは、爪部101及び爪部102が第一対象物W1を4点以上の接触点で接触させて第一対象物W1を拘束し、かつ、摩擦力によって第一対象物W1を第一対象物W1が配置された面33aに対して垂直な方向に拘束して把持することをいう。
“Friction grip” means that the
図2(b)に示すように、爪部101の先端は、頂点a1、a2、a3に囲まれた三角形(凹部ともいう)の形状(以下、爪部形状という)になっている。この爪部形状を3つのパラメーターα、β、dで表す。符号βは、線分a1a2と線分a1a3とのなす角を表し、符号αは、頂点a2から線分a1a3に垂線(基線ともいう)をおろした場合の線分a2a3と垂線とのなす角を表す。また、符号dは、三角形a1a2a3の底辺a2までの高さ(=a2a3cosα)を表す。また、第一傾斜面111と第二傾斜面121との交点である点a2を基点ともいう。
As shown in FIG. 2B, the tip of the
爪部101において、爪部形状のパラメーターα、β、dが取り得る範囲は、次式(1)のようになる。
In the
以下、この爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手法について説明する。図3(a)と図3(b)は、本実施形態に係る爪部の開閉機構について一般的な原理を説明する図である。図3(a)に示すように、制御装置60は、爪部101及び爪部102を、各々の頂点a1とa3とを結ぶ辺を延長して交わる点Qを中心として、互いの辺a1a3とを延長した線同士のなす角φを制御することで開閉する。また、爪部101及び爪部102を、爪部101の開閉における3つのパラメーター(以下、開閉パラメーターという)θ、γ、l(エル)で表す。点Pは回転中心を表し、符号l(エル)は、点Pから爪部101の三角形a1a2a3の下端a1(点B;基端側の面の端部ともいう)までの距離を表す。符号γは把持部101が閉じている時のBPとx軸がなす角を表し、符号θは、把持部101が閉じている時のBPと爪部101が開いた状態の時のB’Pがなす角を表す。なお、本実施形態では、後述するようにγ=90°を満たす構成となっているが、以下の説明では、γ=90°を含めた一般的な原理について説明する。
Hereinafter, a method for calculating the parameters α, β, d of the nail shape will be described. FIG. 3A and FIG. 3B are diagrams for explaining a general principle of the opening / closing mechanism of the claw portion according to the present embodiment. As shown in FIG. 3 (a), the
次に、爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手順を、図面を用いて説明する。図4は、本実施形態に係る爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手順を説明する図である。
まず、図4を用いて爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手順の概略を説明する。
Next, a procedure for calculating the parameters α, β, d of the nail shape will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a view for explaining the procedure for calculating the parameters α, β, d of the claw shape according to the present embodiment.
First, an outline of a procedure for calculating the parameters α, β, and d of the nail shape will be described with reference to FIG.
図示しない爪部設計装置は、爪部101及び爪部102が把持可能な範囲を算出する(ステップS1)。なお、本実施形態では、爪部101及び爪部102の爪部形状のパラメーターα、β、dを、爪部設計装置が算出する例について説明するが、例えば、これらの算出手順に従って算出を行う演算装置や、爪部の設計者が行うようにしてもよい。
The claw design device (not shown) calculates a range that can be gripped by the
次に、爪部設計装置は、後述するケージング条件とセルフアライメント条件を含む制約条件を用いて、爪部101及び爪部102が把持可能な範囲の絞り込みを行う(ステップS2)。
Next, the nail | claw part design apparatus narrows down the range which can hold | grip the nail | claw
次に、爪部設計装置は、制約条件から爪部101及び爪部102の爪先形状の範囲の絞り込みを行う(ステップS3)。
Next, the nail design device narrows down the range of the nail shape of the
次に、爪部設計装置は、爪部101及び爪部102の爪先形状を算出、すなわち、爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する(ステップS4)。
Next, the nail design apparatus calculates the toe shapes of the
[摩擦把持の条件]
次に、ステップS1で行う爪部101及び爪部102が把持可能な範囲を計算手法について、詳細に説明する。爪部101及び爪部102が、対象物W1を把持する条件は、爪部101、102と対象物W1とが、少なくとも3点の接触点を有して接し、拘束していることである(摩擦把持の条件)。
[Conditions for friction gripping]
Next, the calculation method of the range that can be gripped by the
ここで、まず、爪部設計装置は、爪部101及び爪部102が把持可能な対象物W1(部品)の最大の大きさを求める。
First, the claw design device obtains the maximum size of the object W1 (part) that can be gripped by the
図5は、本実施形態に係る爪部が把持可能な部品を説明する図である。この図では、爪部101及び爪部102が把持する物体Mの形状は、xy平面から視たとき円形(例えば、円柱状)である。また、以下の説明において、爪部形状のパラメーターα、β、dを算出するため、前述した爪部101及び爪部102の先端の三角形の形状について説明する。なお、以下の説明では、爪部形状のパラメーターα、β、dが異なる把持部であっても、共通の符号101と102とを用いて、把持部101と102と称する。また、爪部101及び爪部102が把持する対象物W1は、以下、大きさが異なっても共通の符号Mを用いて、部品Mと称する。
FIG. 5 is a diagram illustrating components that can be gripped by the claw portion according to the present embodiment. In this figure, the shape of the object M gripped by the
また、図5(a)〜図5(c)に示すように、爪部101の第一傾斜面111と物体Mとの接点を点p1、爪部101の第二傾斜面121と部品Mとの接点を点p2、爪部102の第一傾斜面112と部品Mとの接点を点p4、爪部102の第二傾斜面122と部品Mとの接点を点p3と称する。また、物体Mの中心点oは、基準線202上にあり、中心点oを通り、この基準線202に対して垂直な線分を中心線201と称する。
Further, as shown in FIGS. 5A to 5C, the contact point between the first
図5(a)は、爪部101及び爪部102が把持可能な部品を説明する図であり、図5(b)は、爪部101及び爪部102が把持可能な最大の大きさの部品を説明する図であり、図5(c)は、爪部101及び爪部102が把持不可能な部品を説明する図である。
FIG. 5A is a diagram illustrating components that can be gripped by the
図5(a)に示すように、中心線201は、接点p1とp4を結ぶ線分と、接点p2とp3を結ぶ線分との間に位置している。このような状態の場合、爪部101及び爪部102は、4つの接触点により部品Mを囲むように把持できるため、部品Mを摩擦把持により安定して把持している。
As shown in FIG. 5 (a), the
図5(c)に示すように、中心線201は、接点p1とp4を結ぶ線分よりy方向の正方向に位置している。このような状態の場合、爪部101及び爪部102は、4つの接触点により部品Mを囲むように把持できないため、部品Mを摩擦把持により安定して把持できない場合がある。例えば、物体Mと爪部101及び爪部102の摩擦係数が所定の値より小さい場合、部品Mは、摩擦把持された状態からy方向の正方向へ抜けて飛び出してしまう場合がある。
As shown in FIG. 5 (c), the
このため、爪部101及び爪部102が把持する部品Mの最大の大きさは、図5(b)に示すように、中心線201と接点p1とp4を結ぶ線分と一致する場合である。この爪部101及び爪部102の面(第一傾斜面111と112、第二傾斜面121と122)が把持できる部品Mの最大半径をrmax1(以下、把持可能な最大の大きさという)で表す。
Therefore, the maximum size of the component M to the
図6は、本実施形態に係る把持可能な最大の大きさと爪部形状のパラメーターα、β、dとの関係を説明する図である。図6に示すように、部品Mは、4つの接点p1〜p4で部品Mを囲んでいる。すなわち、全ての接点p1〜p4と部品Mが、爪部101及び爪部102の面(第一傾斜面111と112、第二傾斜面121と122)にある。このように、4つの接点で部品Mを囲むことができる把持可能な最大の大きさをrmax11で表す。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the maximum grippable size and the parameters α, β, and d of the claw shape according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the component M surrounds the component M with four contacts p 1 to p 4 . That is, all the contacts p 1 to p 4 and the component M are on the surfaces of the
図7は、本実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係により把持可能な部品の大きさを説明する図である。図8は、本実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係を説明する図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating the size of a component that can be gripped by the relationship between the apex of the claw portion and the component according to the present embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the apex of the claw portion and the component according to the present embodiment.
図7(a)は、把持可能な場合を説明する図であり、図7(b)は、把持不可能な場合を説明する図である。なお、以下の説明では、部品Mは、爪部101及び爪部102の材質より柔らかい樹脂などの場合について説明する。
FIG. 7A is a diagram illustrating a case where gripping is possible, and FIG. 7B is a diagram illustrating a case where gripping is impossible. In the following description, the case where the component M is a resin softer than the material of the
図7(a)に示すように、部品Mは、爪部101の第二傾斜面121と接点p2で接触し、および爪部102の第二傾斜面122と接点p3で接触している。そして、部品Mは、爪部101の第一傾斜面111とは接していず、爪部101の先端の三角形a1a2a3の頂点a3(接点p3)で接触している。接点p1において、爪部101の三角形a1a2a3の辺a2a3は、部品Mの接線である。このため、爪部101の頂点a3は、部品Mに突き刺さらない。
As shown in FIG. 7 (a), component M is in contact with the second
一方、図7(b)に示すように、図7(a)と同様に、部品Mが、爪部101の第二傾斜面121と接点p2で接触し、および爪部102の第二傾斜面122と接点p3で接触している。しかしながら、爪部101の頂点a1と部品Mは、接点p1で接している。この場合、接点p1において、爪部101の三角形a1a2a3の辺a2a3は、部品Mの接線ではない。このため、爪部101の頂点a3は、部品Mに突き刺ささる。すなわち、把持可能な最大の大きさの条件として、爪部101の頂点a3または頂点a1が、部品Mに突き刺さらない必要がある。
On the other hand, as shown in FIG. 7 (b), similarly to FIG. 7 (a), the component M is in contact with the second
以下、爪部101及び爪部102の頂点a3と、爪部101及び爪部102の頂点a1とを爪先と称する。
Hereinafter, the apex a 3 of the
図8(a)は、爪部101及び爪部102の頂点a3が部品Mに突き刺さらない条件を説明する図である。図8(b)は、爪部101及び爪部102の頂点a1が部品Mに突き刺さらない条件を説明する図である。図8(a)と図8(b)の場合分けは、爪部形状のパラメーターαが、π/2−β未満であるか、π/2−β以上であるかである。このように、爪先に突き刺さらない条件を加味した把持可能な最大の大きさをrmax12で表す。
8 (a) is a diagram vertex a 3 claw portion 101 and
この結果、図6と図8に示すように、把持可能な最大の大きさrmax1は、幾何学的関係から、爪部形状のパラメーターα、β、dおよび開閉パラメーターθ、γ、l(エル)により、次式(2)〜次式(4)のようになる。 As a result, as shown in FIG. 6 and FIG. 8, the maximum grippable size r max1 is determined from geometrical relations by the nail shape parameters α, β, d and open / close parameters θ, γ, l (el ), The following equations (2) to (4) are obtained.
なお、式(2)において、rmax1が、rmax11かrmax12かが選択されるかは、爪先の形状により異なる。また、式(4)において、ifは、場合分けを表し、αがπ/2−β未満の場合は、rmax12=d/cos(α)×tan((π/2−β+α)/2)であり、αがπ/2−β以上の場合は、rmax12=d/sin(β)×tan((π/2−β+α)/2)である。 In formula (2), whether r max1 is selected as r max11 or r max12 depends on the shape of the toe. Moreover, in Formula (4), if represents a case classification, when α is less than π / 2−β, r max12 = d / cos (α) × tan ((π / 2−β + α) / 2) When α is π / 2−β or more, r max12 = d / sin (β) × tan ((π / 2−β + α) / 2).
次に、爪部101及び爪部102を閉じた状態について説明する。図9は、本実施形態に係る爪部を閉じた時に把持可能な部品の大きさを説明する図である。
Next, a state where the
図9(b)に示すように、爪部101及び爪部102を閉じた場合、爪部101及び爪部102の第一傾斜面111と112、第二傾斜面121と122のおのおのの面は、部品Mとそれぞれ接点p1〜p4と接している。この状態の部品Mは、爪部101及び爪部102によって把持可能な最小の大きさrmin1である。
As shown in FIG. 9B, when the
一方、図9(a)に示すように、部品Mが小さい場合、爪部101及び爪部102を閉じた時、部品Mは、4つの接点p1〜p4すべてと接することができない。このような状態を、爪部101及び爪部102が部品Mを把持できない(把持不可能)とする。
On the other hand, as shown in FIG. 9A, when the component M is small, when the
また、図9(c)に示すように、部品Mの後端は、爪部101及び爪部102の第二傾斜面121と122において接点p2とp3に接している。そして、部品Mの先端と爪部101及び爪部102の接点p1とp4は、爪部101及び爪部102の先端a3である。また、線分a2a3は、部品Mの接線である。このような状態は、図8で説明したように、爪部101及び爪部102が部品Mに突き刺さらない状態であるため、把持可能な状態である。
Further, as shown in FIG. 9 (c), the rear end of the part M is in contact with the contact p 2 and p 3 in the second
図10は、本実施形態に係る爪部により把持可能な部品の最小の大きさの算出を説明する図である。この状態は、図9(b)と同様に、爪部101及び爪部102を閉じた時に、部品Mが爪部101及び爪部102の面(第一傾斜面111と112、第二傾斜面121と122)に4つの接点p1〜p4で接している状態である。部品Mが円のため、爪部101及び爪部102が把持可能な部品Mの最小の大きさrmin1は、爪を閉じたときの内接円の半径である。従って、把持可能な部品の最小の大きさ は、図10に示す幾何学的関係から次式(5)のように求められる。
FIG. 10 is a diagram for explaining the calculation of the minimum size of a component that can be gripped by the claw portion according to the present embodiment. In this state, as in FIG. 9B, when the
以上で、ステップS1で行う演算の説明を終了する。 Above, description of the calculation performed at step S1 is complete | finished.
次に、ステップS2で行う処理について詳細に説明する。ステップS2では、ケージング条件とセルフアライメント条件を制約条件として用い、爪部101及び爪部102が把持可能な範囲の絞り込みを行う。
Next, the process performed in step S2 will be described in detail. In step S2, the caging condition and the self-alignment condition are used as constraint conditions to narrow down the range in which the
図11は、本実施形態に係るケージング領域のパラメーターを説明する図である。図11(a)に示すように、符号rは、部品Mの半径を表す。部品Mの中心点oが自由に動ける空間Sを、x方向の長さをc2、y方向の長さをc1で表す。また、図11(b)に示すように、符号Hは、ケージング領域Sのy方向の正方向側の頂点を表し、符号Jは、y方向の負方向側の頂点を表す。また、符号Iは、ケージング領域Sの線分HJに対して負方向側のx方向の頂点を表し、符号Kは、線分HJに対して正方向側のx方向の頂点を表す。すなわち、y方向の長さc1は、頂点HとJとの間の距離であり、x方向の長さc2は、頂点IとKとの間の距離である。 FIG. 11 is a diagram for explaining parameters of the caging area according to the present embodiment. As shown in FIG. 11A, the symbol r represents the radius of the part M. The space S in which the center point o of the part M can move freely is represented by c 2 in the x direction and c 1 in the y direction. Further, as shown in FIG. 11B, the symbol H represents the vertex on the positive direction side in the y direction of the caging region S, and the symbol J represents the vertex on the negative direction side in the y direction. Further, the symbol I represents the vertex in the x direction on the negative direction side with respect to the line segment HJ of the caging region S, and the symbol K represents the vertex in the x direction on the positive direction side with respect to the line segment HJ. That is, the length c 1 in the y direction is the distance between the vertices H and J, and the length c 2 in the x direction is the distance between the vertices I and K.
図12は、本実施形態に係るケージング領域の形状と各パラメーターを説明する図である。 FIG. 12 is a diagram for explaining the shape of the caging region and each parameter according to the present embodiment.
まず、符号についての定義を行う。図12(a)、図12(b)に示すように、爪部101及び爪部102の三角形a1a2a3において、符号l(エル)2は、頂点a3とa1とのy方向の距離を表す。また、図11で説明したy方向の長さc1を、ケージング領域の形状に応じて、符号c11、c12で表す。また、図11で説明したx方向の長さc2を、ケージング領域の形状に応じて、符号c21、c22、c23、c24で表す。また、符号l(エル)1は、三角形a1a2a3の頂点a1を符号Bで表し、点Bと頂点Jとのx方向の距離を表す。
First, the code is defined. As shown in FIGS. 12A and 12B, in the triangles a 1 a 2 a 3 of the
まず、図12(a)と図12(b)に示すように、ケージング領域Sの頂点IJKで囲まれた領域の形状により、y方向の長さc11とc12に場合分けする。左右の爪部101及び爪部102の爪先の先端位置の距離は、部品Mの直径以下となる。すなわち、距離c11の上端は左右の爪部101及び爪部102の爪先の先端位置の中点となる。
First, as shown in FIGS. 12A and 12B, the lengths c 11 and c 12 in the y direction are divided according to the shape of the area surrounded by the vertex IJK of the caging area S. The distance between the tip positions of the left and
図12(a)に示すように、ケージング領域Sの線分は、頂点IとJの間が直線であり且つ頂点JとKとの間が直線である。そして、ケージング領域Sの線分は、頂点HとIの間が直線ではない且つ頂点HとKとの間が直線でない。また、図12(a)に示すように、点Bと頂点Jとの距離はrではない。このような状態のケージング領域Sのy方向の長さをc11とする。 As shown in FIG. 12A, the line segment of the caging region S is a straight line between the vertices I and J and a straight line between the vertices J and K. The line segment of the caging region S is not a straight line between the vertices H and I and is not a straight line between the vertices H and K. Further, as shown in FIG. 12A, the distance between the point B and the vertex J is not r. The y-direction length of the caging region S in such a state and c 11.
図12(b)に示すように、ケージング領域Sの線分は、頂点IとJの間が直線だけではなく且つ頂点JとKとの間が直線だけではない。すなわち、頂点IとJの間の線分は、図12(b)に示すように、直線と曲線と有している。そして、ケージング領域Sの線分は、頂点HとIの間と、頂点HとKの間とは、各々、直線と曲線と有している。また、図12(b)に示すように、点Bと頂点Jとの距離はrである。このような状態のケージング領域Sのy方向の長さをc12とする。 As shown in FIG. 12B, the line segment of the caging region S is not only a straight line between the vertices I and J but also a straight line between the vertices J and K. That is, the line segment between the vertices I and J has a straight line and a curved line as shown in FIG. The line segment of the caging region S has a straight line and a curved line between the vertices H and I and between the vertices H and K, respectively. Further, as shown in FIG. 12B, the distance between the point B and the vertex J is r. The y-direction length of the caging region S in such a state and c 12.
図12(a)と図12(b)に示すように、ケージング領域Sのy方向の距離c1は、次式(6)のように場合分けされる。 As shown in FIGS. 12A and 12B, the distance c 1 in the y direction of the caging region S is classified according to the following equation (6).
図12(a)と図12(b)に示した幾何学的関係から、ケージング領域Sのy方向の長さをc11とc12は、次式(7)〜次式(8)のようになる。 From geometrical relationship shown in FIG. 12 (b) 12 and (a), c 11 and c 12 in the y direction of the length of the caging region S, like the following equation (7) to the following equation (8) become.
式(7)、式(8)において、距離l(エル)1、距離l(エル)2は、次式(9)〜次式(10)である。 In the expressions (7) and (8), the distance l (el) 1 and the distance l (el) 2 are the following expressions (9) to (10).
また、式(7)、式(8)において、角度θは、次式(11)である Moreover, in Formula (7) and Formula (8), angle (theta) is following Formula (11).
なお、式(11)において、a、b、cは、次式(12)〜次式(14)である。 In the formula (11), a, b, and c are the following formulas (12) to (14).
[ケージング条件]
次に、ケージング領域Sの形状により、図13〜図16に示すように、ケージング領域Sのx方向の距離c2をc21〜c24に場合分けする。
[Caging conditions]
Next, according to the shape of the caging region S, the distance c 2 in the x direction of the caging region S is divided into c 21 to c 24 as shown in FIGS.
図13は、本実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc21の場合を説明する図である。図14は、本実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc22の場合を説明する図である。図15は、本実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc23の場合を説明する図である。図16は、本実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc24の場合を説明する図である。 Figure 13 is a diagram distance x direction caging region according to the present embodiment will be described the case of c 21. Figure 14 is a diagram distance x direction caging region according to the present embodiment will be described the case of c 22. Figure 15 is a diagram distance x direction caging region according to the present embodiment will be described the case of c 23. Figure 16 is a diagram distance x direction caging region according to the present embodiment will be described the case of c 24.
まず、図13〜図16で用いる符号について定義する。符号Tは、爪部101の三角形a1a2a3の頂点a3を表し、符号Bは、頂点a1を表す。また、符号Cは、ケージング領域Sの頂点Jを表す。符号L1は、ケージング領域Sの頂点Jと頂点Iを結ぶ線分を通る直線を表す。符号Aは、頂点Iと頂点Hとの間の直線範囲の終点を表す。すなわち、図13において、線分IAは直線であり、線分AHは曲線である。
First, symbols used in FIGS. 13 to 16 are defined. The symbol T represents the vertex a 3 of the triangle a 1 a 2 a 3 of the
直線L2は、ケージング領域Sの頂点Iと頂点Hとの間の直線範囲IAを通る直線である。符号l(エル)3は、ケージング領域Sの頂点Jと、爪部101の三角形a1a2a3の頂点a2とのx方向の距離を表す。また、符号l(エル)4は、点A(円弧と直線の境界(上側))と直線L1との距離を表し、符号l(エル)5は、点C(円弧と直線の境界(下側))と直線L2との距離を表す。符号l(エル)6は、点Aと点B(爪先の先端)の距離、l(エル)7は点Cと点T(爪先の先端)の距離を表す。
The straight line L2 is a straight line passing through the straight line range IA between the vertex I and the vertex H of the caging region S. Code l (el) 3 represents the vertex J of the caging region S, the x-direction distance between the vertex a 2 of the
図13〜図16に示すように、ケージング領域Sの頂点IKの距離c2は、次式(15)のように場合分けされる。 As shown in FIGS. 13 to 16, the distance c 2 vertices IK caging region S is case analysis as follows (15).
式(15)において、例えば、l4が0(ゼロ)より大きいとは、ケージング領域Sの頂点Iと頂点Hとの間に直線領域があることを意味している。また、l4が0(ゼロ)未満とは、ケージング領域Sの頂点Iと頂点Hとの間に直線領域がない、すなわち曲線領域があることを意味している。l4が0(ゼロ)以上とは、ケージング領域Sの頂点Iと頂点Hとの間に直線領域があり、曲線領域を含むことを意味している。 In Expression (15), for example, l 4 greater than 0 (zero) means that there is a straight line region between the vertex I and the vertex H of the caging region S. Further, l 4 less than 0 (zero) means that there is no straight line region between the vertex I and the vertex H of the caging region S, that is, there is a curved region. When l 4 is equal to or greater than 0 (zero), it means that there is a straight line region between the vertex I and the vertex H of the caging region S and a curved region is included.
図13に示すように、距離c21を有するケージング領域Sは、頂点Hと頂点Iの区間が直線と曲線で形成され、頂点Iと頂点Jの区間が直線のみで形成されている。図14に示すように、距離c22を有するケージング領域Sは、頂点Hと頂点Iの区間が曲線のみで形成され、頂点Iと頂点Jの区間が直線のみで形成されている。図15に示すように、距離c23を有するケージング領域Sは、頂点Hと頂点Iの区間が直線と曲線で形成され、頂点Iと頂点Jの区間が曲線のみで形成されている。図16に示すように、距離c24を有するケージング領域Sは、頂点Hと頂点Iの区間が曲線のみで形成され、頂点Iと頂点Jの区間が曲線のみで形成されている。 As shown in FIG. 13, the caging region S having a distance c 21 is the section of the vertex H and vertex I is formed by straight lines and curves, sections of the apex I and the apex J is formed only in a straight line. As shown in FIG. 14, the caging region S having a distance c 22 is the section of the vertex H and vertex I is formed only by a curved line, the section of the apex I and the apex J is formed only in a straight line. As shown in FIG. 15, the caging region S having a distance c 23 is the section of the vertex H and vertex I is formed by straight lines and curves, sections of the apex I and the apex J is formed only by a curved line. As shown in FIG. 16, in the caging region S having the distance c 24 , the section between the vertex H and the vertex I is formed by only a curve, and the section between the vertex I and the vertex J is formed by only a curve.
図13〜図16に示した幾何学的関係から、ケージング領域Sのx方向の長さをc21〜c24は、次式(16)〜次式(19)のようになる。 From the geometric relationships shown in FIGS. 13 to 16, c 21 to c 24 in the x-direction of the length of the caging region S, the following equation (16) to equation (19).
なお、式(16)〜式(19)において、l(エル)3〜l(エル)7、角度θは、次式(20)〜次式(25)である。 In the equations (16) to (19), l (el) 3 to l (el) 7 and the angle θ are the following equations (20) to (25).
なお、式(25)において、a、b、cは、次式(26)〜次式(28)である。 In the formula (25), a, b, and c are the following formulas (26) to (28).
ケージング領域Sが大きいほど,部品Mの位置誤差に対してロバストな把持が可能となる。また、部品Mが大きいほどケージング領域Sの距離c1およびc2の値は小さくなる。そこで許容可能な位置誤差の最小値climを定め、距離c1またはc2が最小値climを下回る部品Mの大きさをケージング可能な最大の大きさrmax2とする。爪部設計装置は、rmax2を式(6)及び式(15)から数値計算により求める。 The larger the caging area S, the more robust the component M can be with respect to the position error. Further, the value of the distance c 1 and c 2 of the larger component M caging region S becomes small. Therefore set the minimum value c lim allowable position error, the distance c 1 or c 2 is the minimum value c magnitude of lim below component M caging possible maximum size r max2. The claw design device obtains r max2 by numerical calculation from Equation (6) and Equation (15).
図17は、本実施形態に係るケージング可能な最大の大きさrmax2と距離c1、c2、climの関係を説明する図である。図17において、縦軸は、距離c1、c2、climの長さであり、横軸は部品Mの半径である。図17に示すように、ケージング可能な最大の大きさrmax2は、距離c1またはc2の曲線と最小値climの交点のrが小さい値を選択する。例えば、式(6)の場合分けでc12が選択され、式(15)の選択でc21が選択された場合、ケージング可能な最大の大きさrmax2は、距離c12またはc21の曲線と最小値climの交点のrが小さい値を選択する。 FIG. 17 is a diagram for explaining the relationship between the maximum caging possible size r max2 and the distances c 1 , c 2 , c lim according to the present embodiment. In FIG. 17, the vertical axis represents the lengths of distances c 1 , c 2 , and c lim , and the horizontal axis represents the radius of the component M. As shown in FIG. 17, as the maximum size r max2 that can be caging, a value having a small r at the intersection of the curve of the distance c 1 or c 2 and the minimum value c lim is selected. For example, the c 12 is selected in the divided case of formula (6), if c 21 is selected in the selection of the formula (15), maximum size r max2 capable caging the curve of the distance c 12 or c 21 And a value with a small r at the intersection of the minimum value c lim is selected.
また、最小値climは、許容される位置誤差である。許容される位置誤差とは、ケージングが成立する状態で部品Mが自由に動ける範囲(ケージング領域S)の事で、例えば最小値clim=2.0[mm]であれば、距離c1またはc2が2.0[mm]となる。 Further, the minimum value c lim is an allowable position error. The allowable position error is a range (caging region S) in which the part M can freely move in a state where caging is established. For example, if the minimum value c lim = 2.0 [mm], the distance c 1 or c 2 is 2.0 [mm].
この値は、例えばカメラで対象物を認識して、把持部10Aで物体を把持する場合に、カメラの認識誤差や把持部10Aの位置決め誤差等が、c1、c2を2.0[mm]で形成する領域Sの範囲内であれば、rmax2の部品Mをケージングが出来る事を意味している。
This value is, for example, recognizes an object at the camera, in the case of gripping the object by the
[セルフアライメント条件]
次に、爪部設計装置が、セルフアライメントが可能な部品Mの最大の大きさを算出する方法について説明する。
[Self-alignment conditions]
Next, a method for calculating the maximum size of the part M that can be self-aligned by the claw design apparatus will be described.
図18は、本実施形態に係るセルフアライメントの条件を説明する図である。図18(a)に示すように、部品Mは、爪部101及び爪部102の第二傾斜面121と122の接点p2とp3で接触している。この状態で、爪部101及び爪部102が互いに近づく方向に移動、すなわち閉じると、部品Mが、y方向の正方向に移動させられる。これにより、セルフアライメントが行われる(上方向のセルフアライメントともいう)。また、図18(a)において、符号φは、爪部101の線分a1a2と、頂点a1を始点としy方向に平行な線分401とのなす角を表す。
FIG. 18 is a diagram for explaining self-alignment conditions according to the present embodiment. As shown in FIG. 18 (a), component M is in contact with the contact p 2 and p 3 of the second
また、図18(b)に示すように、部品Mは、爪部101及び爪部102の第一傾斜面111と112の接点p1とp4で接触している。この状態で、爪部101及び爪部102が互いに近づく方向に移動、すなわち閉じると、部品Mが、y方向の負方向に移動させられる。これにより、セルフアライメントが行われる(下方向のセルフアライメントともいう)。また、図18(b)において、符号φは、爪部101の線分a3a2と、頂点a3を始点としy方向に平行な線分411とのなす角を表す。
このなす角φは、爪部101と部品Mの接触角である。
Further, as shown in FIG. 18 (b), component M is in contact with the contact p 1 and p 4 of the first
This angle φ is the contact angle between the
図19は、本実施形態に係る爪部から部品に加わる力を説明する図である。図19(a)は、図18(a)と同様に上方向のセルフアライメント時の爪部から部品に加わる力を説明する図である。図19(b)は、図18(b)と同様に上方向のセルフアライメント時の爪部から部品に加わる力を説明する図である。また、図19(b)において、符号xbは、爪部101の頂点a3から部品Mの中心点oを通る線分421までの距離である。図20は、本実施形態に係るrと頂点a2の関係を説明する図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating the force applied to the component from the claw portion according to the present embodiment. FIG. 19A is a diagram for explaining the force applied to the component from the claw portion during the self-alignment in the upward direction as in FIG. 18A. FIG. 19B is a diagram for explaining the force applied to the component from the claw portion during the self-alignment in the upward direction as in FIG. 18B. Further, in FIG. 19 (b), the reference numeral xb is the distance from the vertex a 3 claw portion 101 to the
図19(a)、図19(b)に示すように、爪部101及び爪部102から部品Mに加わる力Fを、爪部方向(線分a2a1方向または線分a3a2方向)の力fsとx方向の力fxに分解すると次式(29)のように表される。
As shown in FIG. 19A and FIG. 19B, the force F applied to the part M from the
また、部品Mに対して働く摩擦力ffは、摩擦係数をμとすると、次式(30)のように表される。 Furthermore, frictional force f f acting on the component M is, when the friction coefficient is mu, is expressed by the following equation (30).
式(29)、式(30)より、爪部101及び爪部102を閉じることによって、部品Mが移動する条件は、次式(31)のように表される。
From the equations (29) and (30), the condition for moving the component M by closing the
式(31)において、次式(32)のように置く。 In the formula (31), the following formula (32) is set.
次に、上方向のセルフアライメントの場合のセルフアライメント条件を説明する。図19(b)に示すように、接触角φは、次式(33)のように表される。 Next, self-alignment conditions for upward self-alignment will be described. As shown in FIG. 19B, the contact angle φ is represented by the following equation (33).
式(33)のように、爪部101及び爪部102を閉じるほど、接触角φが小さくなるため、βが(tan−1μ)未満の範囲では、セルフアライメントの途中で部品Mが止まってしまう場合がある。このため、上方向へセルフアライメントが可能な部品Mの最小の大きさrmin2は、図19(a)に示した幾何学的関係から、次式(34)のように表される。
As the
式(34)に、式(33)を代入すると、次式(35)のようになる。 Substituting equation (33) into equation (34) results in the following equation (35).
次に、下方向のセルフアライメントの場合のセルフアライメント条件を説明する。図19(b)に示すように、接触角φは、次式(36)のように表される。 Next, self-alignment conditions in the case of downward self-alignment will be described. As shown in FIG. 19B, the contact angle φ is expressed by the following equation (36).
式(36)のように、爪部101及び爪部102を閉じるほど、接触角φが大きくなるため、(π/2−α)が(tan−1μ)以上の範囲では、最も爪部101及び爪部102が開いたときに、セルフアライメントが可能である。このため、下方向へセルフアライメントが可能な部品Mの最大の大きさrmax3は、図19(b)に示した幾何学的関係から、次式(37)のように表される。
As the
式(37)に、式(36)を代入すると、次式(38)のようになる。 Substituting equation (36) into equation (37) yields the following equation (38).
以上のように、ステップS2では、爪部設計装置が、ケージング条件に基づき、ケージング可能な部品Mの最大の大きさrmax2を式(6)と式(15)から算出する。さらに、爪部設計装置は、セルフアライメント条件に基づき、上方向へセルフアライメントが可能な部品Mの最小の大きさrmin2を式(35)から算出し、下方向へセルフアライメントが可能な部品Mの最大の大きさrmax3を式(38)から算出する。 As described above, in step S2, the claw design device calculates the maximum size r max2 of the part M that can be cage from the equations (6) and (15) based on the caging conditions. Further, the claw design apparatus calculates the minimum size r min2 of the component M that can be self-aligned in the upward direction based on the self-alignment condition from the equation (35), and the component M that can be self-aligned in the downward direction. Is calculated from the equation (38).
以上で、ステップS2で行う演算の説明を終了する。 Above, description of the calculation performed at step S2 is complete | finished.
[対象部品組み付け可能な条件]
次に、ステップS3で行う処理について詳細に説明する。ステップS3では、部品Mを取り付ける場合について考慮するときに用いる条件について説明する。
[Conditions for assembling target parts]
Next, the process performed in step S3 will be described in detail. In step S3, the conditions used when considering the case of attaching the component M will be described.
図21は、本実施形態に係る部品Mを取り付ける場合に用いる条件を説明する図である。図21(a)に示すように、爪部101及び爪部102は、把持した部品M1を取り付け先の部品M2の歯車同士が組み合うように取り付ける。つまり、部品M1とM2は、例えば歯車を有するギアである。図21(b)は、爪部先が、取り付ける部品M2と干渉なく組み付けが可能な条件を説明する図である。また、図22は、本実施形態に係る爪部先が取り付ける部品M2と干渉している例を説明する図である。
FIG. 21 is a diagram for explaining conditions used when the component M according to the present embodiment is attached. As shown in FIG. 21 (a), the
図21(b)において、符号o1は部品M1の中心点であり、符号o2は、取り付けられる部品M2の中心点である。また、符号l(エル)8は、爪部101の三角形a1a2a3の頂点a1と部品M1の中心点o1とのx方向の距離を表し、符号l(エル)9は、爪部101の頂点a1と頂点a3との距離を表し、符号l(エル)10は、取り付けられる部品M2の中心点o2と爪部101の頂点a1との距離のy成分を表す。
In FIG. 21B, the symbol o 1 is the center point of the component M1, and the symbol o 2 is the center point of the component M2 to be attached. Reference numeral l (el) 8 represents a distance in the x direction between the vertex a1 of the triangle a 1 a 2 a 3 of the
図22に示すように、爪部101及び爪部102が、歯車の部品M1を歯車の部品M2に取り付ける場合、あまり部品M1を包み込むような爪部先形状であると、もう一方の歯車と爪先が干渉してしまう。すなわち爪部101及び爪部102は、干渉なく組み付けが可能な条件として、次式(39)を満たす必要がある。
As shown in FIG. 22, when the
なお、式(39)において、距離l(エル)8、l(エル)9、l(エル)10は、次式(40)〜次式(42)である。 In the equation (39), the distances l (el) 8 , l (el) 9 and l (el) 10 are the following equations (40) to (42).
なお、式(42)において、図21(b)に示すように、r1は把持対象の歯車の半径を表し、r2は組み付けしている相手である歯車の半径を表し、d1は歯車の軸間距離を表している。 In equation (42), as shown in FIG. 21 (b), r 1 represents the radius of the gear to be grasped, r 2 represents the radius of the gear to be assembled, and d 1 represents the gear. Represents the inter-axis distance.
以上のように、ステップS3では、爪部設計装置が、部品組み付け可能な条件に基づき、爪部101及び爪部102の条件を式(39)により算出する。
As described above, in step S3, the claw design device calculates the conditions of the
なお、ステップS3は、図21(a)に示したような歯車同士の取り付け時に考慮する必要があるが、例えば、把持された部品Mを軸に取り付ける場合には考慮しないようにしてもよい。この場合、ステップS3の演算処理は行わないようにしてもよい。 Note that step S3 needs to be considered when attaching the gears as shown in FIG. 21A, but may not be considered when attaching the gripped component M to the shaft, for example. In this case, the calculation process in step S3 may not be performed.
なお、本実施形態では、取り付け先の部品M2に干渉しない条件を設定する例を説明したが、把持する部品Mの大きさに応じて、爪部101及び爪部102が取り付け部品M2と干渉する部分を削除するようにしてもよい。この場合においても、前述した摩擦把持する条件、セルフアライメント条件、ケージング条件を満たすようにして、干渉部分を削除する。
In the present embodiment, an example in which a condition that does not interfere with the attachment destination component M2 has been described. However, the
以上で、ステップS3で行う演算の説明を終了する。 Above, description of the calculation performed at step S3 is complete | finished.
次に、ステップS4で行う処理について詳細に説明する。ステップS4では、ステップS1〜ステップS3で算出された結果を用いて、爪部101及び爪部102の爪先形状を算出する。
Next, the process performed in step S4 will be described in detail. In step S4, the toe shapes of the
爪部設計装置は、許容可能な位置誤差clim、摩擦係数μを用いて次式(43)と次式(44)により、爪先形状において把持可能な部品Mの最小の大きさrminと、把持可能な最大の大きさrmaxを算出する。 The claw design apparatus uses the allowable position error c lim and the friction coefficient μ to calculate the minimum size r min of the component M that can be gripped in the toe shape by the following equation (43) and the following equation (44): The maximum size r max that can be gripped is calculated.
すなわち、爪部設計装置は、式(43)により、部品Mの最小の大きさrminとして、摩擦把持可能な部品Mの最小の大きさrmin1と、先端から基端へのセルフアライメントが可能な部品Mの最小の大きさrmin2のうち、大きい値を選択する。また、爪部設計装置は、式(44)により、部品Mの最大の大きさrmaxとして、摩擦把持可能な部品Mの最大の大きさrmax1と、部品Mの中心が移動可能な領域が最大となる部品Mの最大の大きさrmax2と、先端から基端へのセルフアライメントが可能な部品Mの最大の大きさrmax3と、のうち、最も小さい値を選択する。このようにして選択された部品Mの最小の大きさrminと部品Mの最大の大きさrmaxとが、爪部101及び爪部102で把持可能な部品Mの大きさの範囲である。
In other words, the claw design device can perform self-alignment from the tip to the base end with the minimum size r min1 of the component M that can be frictionally gripped as the minimum size r min of the component M by the equation (43). A large value is selected from the minimum sizes r min2 of the parts M. Further, the claw portion design device, by the equation (44), the maximum size r max of the part M, the maximum size r max1 friction grippable part M, the area around which the movable part M is The smallest value is selected from among the maximum size r max2 of the maximum component M and the maximum size r max3 of the component M that can be self-aligned from the distal end to the proximal end. The minimum size r min of the component M and the maximum size r max of the component M selected in this way are the range of the size of the component M that can be gripped by the
なお、爪部101、102の先端部は、必ずしも厳密な意味での端部のみを示しているのではなく、例えば、図3(a)のように、点a1と点a3を通る直線を含む先端の方の側面やそれに類する箇所も含んでいる。同様に、爪部101、102の基部は、必ずしも厳密な意味での端部のみを示しているのではなく、例えば、図3(a)のように、点a1と点a3を通る直線を含む後ろ端の方の側面やそれに類する箇所も含んでいる。
Incidentally, the tip portion of the
また、明細書中の式は対象物が円である前提で示しているが、歯車でも近似的に外接円として扱うことで十分に成り立つものである。 In addition, although the formulas in the specification are shown on the assumption that the object is a circle, even a gear can be sufficiently established by treating it as a circumscribed circle approximately.
[ロボットハンド]
次に、上記のように設計された第一指部41及び第二指部42を有するロボットハンドRHの構成を説明する。図23は、ロボットハンドRHの構成を示す斜視図である。図24は、ロボットハンドRHを+Z方向に見たときの構成を示す図である。図25は、ロボットハンドRHを+X方向に見たときの構成を示す図である。図26は、ロボットハンドRHを−Y方向に見たときの構成を示す図である。
[Robot hand]
Next, the configuration of the robot hand RH having the
図23〜図26(a)に示すように、ロボットハンドRHは、第一指部41及び第二指部42を有する把持部10Aと、Z方向に往復移動可能な可動部12と、当該可動部12と第一指部41とを連結する第一連結部13と、可動部12と第二指部42とを連結する第二連結部14と、第一連結部13及び第二連結部14を介して第一指部41及び第二指部42がY方向に開閉移動するように可動部12を駆動する駆動部15とを備えている。これら各部は、Y方向視で円形に形成された支持台16上に配置されている。支持台16の中心は、中心軸L5A上に設けられている。
As shown in FIGS. 23 to 26 (a), the robot hand RH includes a
支持台16には、Z方向に間隔を空けて配置された壁部17及び壁部19が設けられている。壁部17及び壁部19は、XY平面に平行に配置されている。支持台16は、中心軸L5Aを中心としてY軸周りに回転可能である。支持台16がY軸周りに回転することにより、当該支持台16に支持された上記各部がY軸周りに回転移動することになる。なお、第一指部41及び第二指部42は、Z方向において支持台16の中央部に位置するように設けられており、Y方向視で当該中心軸L5Aを挟む位置に配置されている(図26参照)。
The
把持部10Aは、第一指部41を支持する支持部41aと、第二指部42を支持する支持部42aとを有する。第一指部41は、支持部41aから+Y方向に直線状に延在している。第二指部42は、支持部42aから+Y方向に直線状に延在している。支持部41a及び支持部42aは、X方向視でコ字状に形成されている。
The
支持部41aには、スライダー41bが設けられている。また、支持部42aには、スライダー42bが設けられている。スライダー41b及びスライダー42bは、ガイドレール18に取り付けられている。ガイドレール18は、X方向に延在しており、壁部17に固定されている。ガイドレール18に取り付けられたスライダー41b及びスライダー42bは、当該ガイドレール18に沿ってX方向に移動可能である。スライダー41bがX方向に移動することにより、当該スライダー41bと一体的に支持部41a及び第一指部41がX方向に移動する。同様に、スライダー42bがX方向に移動することにより、当該スライダー42bと一体的に支持部42a及び第二指部42がX方向に移動する。このように、本実施形態では、第一指部41及び第二指部42が回転するのではなく、X方向に平行移動することになる。したがって、上記の図3におけるγの値が90°である場合に相当する。本発明者は、γが90°である場合に、把持可能な対象物のサイズが最大となることを見出している。
The
可動部12は、支持台16のうちX方向のほぼ中央に配置されている。可動部12は、第一連結部13及び第二連結部14に接続される第一接続部12aと、駆動部15に接続される第二接続部12bとを有する。第二接続部12bは、Z方向に円筒状に形成された貫通部を有しており、当該貫通部には、Z方向に向けて螺旋状に形成された不図示のネジ山が配置されている。
The
第一連結部13は、金属などの剛性の高い材料を用いて棒状に形成されている。第一連結部13は、+Z側端部が連結部材13aを介して第一指部41の支持部41aに連結されており、−Z側端部が連結部材13bを介して可動部12の第一接続部12aに連結されている。第一連結部13及び支持部41aは、Y軸周りに相対的に回転可能となるように連結されている。同様に、第一連結部13及び第一接続部12aは、Y軸周りに相対的に回転可能となるように連結されている。なお、第一連結部13は、支持部41aと支持部42aとがX方向の中央で接触する状態において、+Z側端部がX方向の中央部よりも+X方向に傾くように配置されている。
The
第二連結部14は、金属などの剛性の高い材料を用いて棒状に形成されている。第二連結部14は、+Z側端部が連結部材14aを介して第二指部42の支持部42aに連結されており、−Z側端部が連結部材14bを介して可動部12の第一接続部12aに連結されている。第二連結部14及び支持部42aは、Y軸周りに相対的に回転可能となるように連結されている。同様に、第二連結部14及び第一接続部12aは、Y軸周りに相対的に回転可能となるように連結されている。なお、第二連結部14は、支持部41aと支持部42aとがX方向の中央で接触する状態において、+Z側端部がX方向の中央部よりも−X方向に傾くように配置されている。
The
駆動部15は、Z軸周りに回転可能に設けられたネジ部BTと、当該ネジ部BTを回転させるモーター部MTRとを有する。ネジ部BTは、円柱状に形成されZ方向に平行に配置された軸部22を有する。ネジ部BTの+Z側端部は、フレーム部17によって回転可能に支持されている。ネジ部BTの−Z側端部は、フレーム部19によって回転可能に支持されている。なお、ネジ部BTは、フレーム部17及びフレーム部19により、Z方向への移動が規制されている。
The
軸部22には、ネジ山22a(図26(a)参照)が形成されている。軸部22は、可動部12の第二接続部12bに設けられた貫通孔を貫通するように配置されている。可動部12の貫通孔に形成されるネジ山(不図示)と軸部22のネジ山22aとが噛み合わされることで、可動部12と軸部22とが螺合されている。
A
モーター部MTRは、支持台16に固定されている。モーター部MTRは、ネジ部BTの−X側に配置されている。モーター部MTRは、駆動源20と、当該駆動源20に接続されZ軸周りに回転可能な回転伝達軸21とを有する。回転伝達軸21は、Z方向に平行に配置されている。
The motor unit MTR is fixed to the
上記構成において、回転伝達軸21とネジ部BTの軸部22とがX方向に並んで配置されている。駆動伝達軸21と軸部22との間には、駆動ベルト23が掛け渡されている。駆動伝達軸21の回転は、駆動ベルト23を介して軸部22に伝達されるようになっている。このように、駆動伝達軸21と軸部22とがZ方向に平行であり、Z方向に並んで配置されているため、両者の間の駆動力伝達手段として、駆動ベルト23のみを設ければ良いことになる。このため、駆動部15のコンパクト化を図ることができる。なお、例えば図26(b)に示すように、モーター部MTRの回転伝達軸21に軸部22及びネジ山22aが形成された構成、すなわち、回転伝達軸21の一部がネジ部BTとなっている構成であっても良い。この場合、ネジ部BTとモーター部MTRとを直線状に配置させることができるため、駆動部15ひいてはロボットハンドRHのコンパクト化を図ることができる。
In the above configuration, the
上記のように構成された把持部10Aの動作を説明する。モーター部MTRが回転伝達軸21を回転させることにより、駆動ベルト23がZ軸周りに回転する。当該駆動ベルト23の回転により、軸部22がZ軸周りに回転する。
The operation of the
軸部22がZ軸周りに回転すると、ネジ部BTがY軸周りに回転する。この回転により、ネジ部BTと可動部12の第二接続部12bとの間で相対的な回転移動が生じ、第二接続部12bがZ方向に移動する。この移動により、第二接続部12bを含む可動部12全体がZ方向に移動する。
When the
この動作において、モーター部MTRの回転方向を切り替えることで、可動部12を+Z方向及び−Z方向に切り替えて移動させることができる。例えば可動部12を+Z方向に移動させる場合、可動部12に連結された第一連結部材13及び第二連結部材14は、可動部12に押されて+Z側に移動する。
In this operation, by switching the rotation direction of the motor unit MTR, the
本実施形態では、第一連結部13の+Z側端部がX方向の中央部よりも+X方向に傾くように配置されており、第二連結部14の+Z側端部がX方向の中央部よりも−X方向に傾くように配置されているため、可動部12の+Z側への移動により、第一連結部13の+Z側端部は+X方向に移動し、第二連結部14の+Z側端部は−X方向に移動する。
In this embodiment, it arrange | positions so that the + Z side edge part of the
第一連結部13及び第二連結部14の当該移動により、第一連結部13に連結された第一指部41は+X方向に移動すると共に、第二連結部14に連結された第二指部42は−X方向に移動する。したがって、第一指部41及び第二指部42は、互いにX方向に遠ざかるように平行移動する。この移動により、第一指部41及び第二指部42が開いた状態となる。
By the movement of the first connecting
一方、可動部12を−Z方向に移動させる場合、可動部12に連結された第一連結部材13及び第二連結部材14は、可動部12に引っ張られて−Z側に移動する。
On the other hand, when the
可動部12の−Z側への移動により、第一連結部13の+Z側端部は−X方向に移動し、第二連結部14の+Z側端部は+X方向に移動する。第一連結部13及び第二連結部14の当該移動により、第一連結部13に連結された第一指部41は−X方向に移動すると共に、第二連結部14に連結された第二指部42は+X方向に移動する。したがって、第一指部41及び第二指部42は、互いにX方向に近づくように平行移動する。この移動により、第一指部41及び第二指部42が閉じた状態となる。なお、第一指部41及び第二指部42が閉じた状態においては、互いの対向面同士が接触した状態となる。このように第一指部41及び第二指部42を開閉させることにより、対象物を把持することができる。
As the
図27は、第一指部41及び第二指部42によって対象物Wを把持した状態を示す斜視図である。この状態から、中心軸L5Aを中心として支持台16をY軸周りに回転させると、図28に示すように、対象物WのX座標及びY座標を固定させたまま、対象物WをZ方向に反転させることができる。このため、例えばベルトコンベア33に載置された状態の対象物Wの姿勢と、当該対象物Wを組み付ける場合の姿勢とが異なる場合であっても、支持台16を回転させるだけで対象物Wの姿勢を変化させることができる。
FIG. 27 is a perspective view showing a state in which the object W is gripped by the
また、図29〜図31は、XY平面に対して傾いた状態の第一指部41及び第二指部42によって、XY平面に平行なテーブル上に載置された対象物Wを把持する場合の例を示す図である。
まず、図29に示すように、対象物WをX方向に挟むように第一指部41及び第二指部42を対象物Wの両側に配置させる。次に、図30に示すように、第一指部41及び第二指部42をX方向に近づけて、当該第一指部41及び第二指部42によって対象物Wを挟持する。
29 to 31 show a case where the object W placed on the table parallel to the XY plane is gripped by the
First, as shown in FIG. 29, the
次に、図31に示すように、第一指部41及び第二指部42を近づける方向に平行移動させつつ、当該第一指部41及び第二指部42を+Z方向へ移動させて対象物Wを持ち上げる。このとき、対象物Wは、第一指部41の爪部101に形成された第一傾斜面111及び第二傾斜面121と、第二指部42の爪部102に形成された第一傾斜面112及び第二傾斜面122とに挟持され、当該第一傾斜面111、112と及び第二傾斜面121、122に平行な姿勢となるようにセルフアライメントされる。このように、第一指部41及び第二指部42により、対象物Wの位置のみならず姿勢についてもセルフアライメントが実現する。
Next, as shown in FIG. 31, the
また、図32及び図33に示すように、第一指部41及び第二指部42が−Z側に先端部(爪部101及び爪部102)を向けた状態で、ベルトコンベア33に横向きに載置された対象物Wを把持する場合についても同様である。この場合、対象物Wは、ヘッドが設けられたボルトであり、当該ヘッドの径が軸部の径よりも大きい分、載置した状態ではXY平面に対して傾斜している。また、ボルトの軸部がY方向に対して傾いている。
Further, as shown in FIGS. 32 and 33, the
このような状態において、例えば、図32に示すように、対象物WをX方向に挟むように第一指部41及び第二指部42を対象物Wの両側に配置させる。次に、図33に示すように、第一指部41及び第二指部42をX方向に近づけて、当該第一指部41及び第二指部42によって対象物Wを挟持する。
In such a state, for example, as shown in FIG. 32, the
この結果、対象物Wは、第一指部41の爪部101に形成された第一傾斜面111及び第二傾斜面121と、第二指部42の爪部102に形成された第一傾斜面112及び第二傾斜面122とに挟持され、当該第一傾斜面111、112と及び第二傾斜面121、122に平行な姿勢となるようにセルフアライメントされる。したがって、ボルトの軸部がXY平面に平行であり、かつ、Y方向に平行となるように配置される。
As a result, the object W includes the first
次に、対象物を重力方向(Z方向)についてセルフアライメントさせる場合の例を説明する。図34は、当該セルフアライメントの工程を示すフローチャートである。以下、対象物として、ヘッド部及び軸部を有するボルトを例に挙げて説明する。 Next, an example in which the object is self-aligned in the gravity direction (Z direction) will be described. FIG. 34 is a flowchart showing the self-alignment process. Hereinafter, a bolt having a head part and a shaft part will be described as an example.
まず、第一指部41及び第二指部42を用いて対象物を把持する(ST01)。この場合、例えば図29〜図31で示したように、ヘッド部Waが底面に載置された状態であっても良いし、図32で示したように、ベルトコンベア33上に横向きで載置された場合であっても良い。いずれの場合においても、対象物Wを把持することにより、第一指部41の爪部101に形成された第一傾斜面111及び第二傾斜面121と、第二指部42の爪部102に形成された第一傾斜面112及び第二傾斜面122とに挟持され、当該第一傾斜面111、112と及び第二傾斜面121、122に平行な姿勢となるようにセルフアライメントされる。
First, an object is grasped using the
次に、Y軸周りに支持台16を回転させることで、図35に示すように、軸部WbがZ方向に平行であり、かつ、ヘッド部Waが+Z側に配置されるように対象物Wの姿勢を調整する(ST02)。この動作により、対象物Wは、軸部Wbを第一指部41及び第二指部42によって把持された状態となる。この状態では、対象物Wの軸部Wbには、第一指部41及び第二指部42との間の摩擦力と、重力とが作用している。重力方向においては、摩擦力が重力を上回っているため、重力方向において対象物Wの移動は規制される。
Next, by rotating the
次に、第一指部41及び第二指部42をX方向に微小量だけ移動させることにより、第一指部41及び第二指部42による軸部Wbの把持力を緩める(ST03)。この動作により、第一指部41及び第二指部42と対象物Wとの間の摩擦力よりも、対象物Wに対して作用する重力の方が大きくなるため、対象物Wは重力方向に移動(落下)する。
Next, the gripping force of the shaft part Wb by the
このとき、第一指部41及び第二指部42の移動量の和がヘッド部Waの径と軸部Wbの径との差よりも小さい場合、図36に示すように、対象物Wのヘッド部Waが第一指部41及び第二指部42に引っ掛かる。このため、重力方向に落下した対象物WのZ方向への移動が規制される。
At this time, when the sum of the movement amounts of the
上記動作を行う場合、ヘッド部Wa及び軸部Wbの形状や寸法によらず、対象物Wのヘッド部Waが第一指部41及び第二指部42に引っ掛かることになる。このため、対象物Wはヘッド部WaにおいてZ方向に位置決めされることになる(セルフアライメント)。
When performing the said operation | movement, the head part Wa of the target object W will be hooked on the
以上のように対象物WをX方向、Y方向及びZ方向に位置決め(セルフアライメント)した後、第一指部41及び第二指部42を近づけ、再度軸部Wbを把持する(ST04)。その後、支持台16をY軸周りに回転させ、対象物Wが所望の姿勢となるように調整する(ST05)。対象物Wの姿勢を調整した後、第一指部41及び第二指部42によって把持した状態で当該対象物Wを移動させ、所定の位置で第一指部41及び第二指部42を開くことで対象物Wを所定の位置に配置させる(ST06)。
After positioning the object W in the X direction, Y direction, and Z direction (self-alignment) as described above, the
このように、把持部10Aが支持台16をY方向に自在に回転させて第一指部41及び第二指部42を回転移動させる構成において、対象物Wの一部を第一指部41及び第二指部42に引っ掛けることが可能な構成としたので、重力を利用したZ方向のセルフアライメントが可能となる。これにより、対象物WをX方向、Y方向及びZ方向のすべての方向のセルフアライメントが可能となる。
As described above, in the configuration in which the
なお、例えば、図37に示すように、第一指部41及び第二指部42のそれぞれに、互いの対向方向に突出した突出部101a及び突出部102aを設けて、当該突出部101a及び突出部102aに対象物Wを引っ掛ける構成であっても良い。これにより、例えば図38に示すように、対象物W(歯車)の拡径部Waの端面側においてZ方向の位置決めを行うことができる。勿論、対象物Wの拡径部Waを+Z側に配置して縮径部Wbを把持し、第一指部41及び第二指部42の把持力を緩めることで拡径部Waを第一指部41及び第二指部42の+Z側に引っ掛けるようにしても良い。
For example, as shown in FIG. 37, each of the
本発明者は、第一指部41及び第二指部42が上記のように第一傾斜部111及び構成を有する場合において、把持可能な対象物のサイズの範囲について検討した。この結果、第一指部41及び第二指部42を開閉する際に所定の回転軸を中心として回転させる構成よりも、第一指部41及び第二指部42を平行移動させることで開閉動作を行う構成の方が、幅広い範囲のサイズの対象物を把持可能であることが分かった。
The inventor studied the range of the size of the object that can be gripped when the
そこで、本実施形態によれば、Y方向に並んで配置された第一指部41及び第二指部42を有する把持部10Aと、Y方向に直交するZ方向に往復移動可能な可動部12と、可動部12と第一指部41とを連結する第一連結部13と、可動部12と第二指部42とを連結する第二連結部14と、第一連結部13及び第二連結部14を介して第一指部41及び第二指部42がY方向に開閉移動するように可動部12を駆動する駆動部15とを備えるので、第一指部41と第二指部42とを回転させるのではなく当該第一指部41と第二指部42とをY方向に往復移動させることで、第一指部41及び第二指部42による開閉動作を行うことができる。これにより、幅広い範囲のサイズの対象物を把持可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, the gripping
[第二実施形態]
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の第二実施形態におけるロボットシステムは、第一の部品が取り付けられたアセンブリー部品に、ロボット本体が搬送する第二の部品を第一の部品に物理的な負荷をかけずに組み合わせて取り付ける組立てシステムである。本実施形態では、第一の部品および第二の部品が平歯車(以下、歯車という。)である例について説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the robot system according to the second embodiment of the present invention, the assembly part to which the first part is attached is attached in combination with the second part conveyed by the robot main body without applying a physical load to the first part. It is an assembly system. In the present embodiment, an example in which the first component and the second component are spur gears (hereinafter referred to as gears) will be described.
図39は、第二実施形態であるロボット装置を適用したロボットシステムが作業を行う様子を示す、概略の外観図である。
同図において、ロボットシステム801は、ロボット本体810と、把持部811と、ロボット制御装置820と、撮影装置830と、ケーブル840と、ケーブル841とを含んで構成される。
ロボット本体810とロボット制御装置820とケーブル841とは、ロボット装置に含まれる。
FIG. 39 is a schematic external view showing a state in which the robot system to which the robot apparatus according to the second embodiment is applied performs work.
In the figure, the
The
ロボット本体810は、具体的には、地面に対して固定された支持台810aと、旋回可能および屈伸可能に支持台810aに連結されたアーム部810bと、旋回可能および首振り可能にアーム部810bに連結されたハンド部10cとを含んで構成される。ロボット本体810は、例えば7軸垂直多関節ロボットであり、支持台810aとアーム部810bとハンド部10cとの連係した動作によって7軸の自由度を有する。つまり、その7軸の自由度は、支持台810aおよびアーム部810bによる6軸の自由度と、ハンド部10cによる1軸の自由度とである。
Specifically, the
ロボット本体810は、把持部811を可動に備える。把持部811は、本発明の爪部を備える。なお、図39では、把持部811を、その機能を示すために模式的に示してある。
The
ロボット本体810は、ロボット制御装置820から供給されるロボット制御命令を取り込み、このロボット制御命令による駆動制御によって、把持部811の位置および姿勢を三次元空間内で所望に変更し、また把持部811の爪部を開閉させる。
The
なお、ロボット本体810は、7軸の自由度を有するものに限られず、例えば、6軸の自由度を有するものであってもよい。また、支持台810aを、壁や天井等、地面に対して固定された場所に設置してもよい。
Note that the
図39に示すように、ロボット本体810の動作による把持部811の可動範囲内には、アセンブリー部品805が設置されている。なお、同図では、アセンブリー部品805の支持台(机)の図示を省略してある。アセンブリー部品805は、板状の基台850と、基台850に対してそれぞれ略垂直(垂直を含む。)に立てられた軸851と、軸852とを備える。そして、アセンブリー部品805は、軸851に歯車853(第一の部品)が取り付けられ、軸852に歯車854(第二の部品)が取り付けられて構成される。ただし、アセンブリー部品805は、軸851に歯車853が取り付けられた後、軸852に歯車854が取り付けられることにより完成される。
なお、同図における部品や構造等の縮尺は、図を明りょうなものとするために実際のものとは異なる。
As shown in FIG. 39, an
It should be noted that the scales of parts, structures, etc. in the figure are different from actual ones in order to make the figure clear.
撮影装置830は、アセンブリー部品805を撮影して静止画像または動画像である撮影画像を取得し、この撮影画像を、ケーブル840を介してロボット制御装置820に供給する。
The
撮影装置830は、例えば、デジタルカメラ装置、デジタルビデオカメラ装置により実現され、アセンブリー部品805に対して略垂直(垂直を含む。)上方において、撮影方向が略垂直(垂直を含む。)下方となる位置に固定設置される。ただし、図39において、軸851と軸852との距離に対して、軸851および軸852と撮影装置830との距離は十分に長い。
The photographing
ケーブル840は、ロボット制御装置820が出力する撮影装置830に対する制御データを撮影装置830に供給したり、撮影装置830が出力する応答データや撮影画像をロボット制御装置820に供給したりする。制御データは、例えば、ロボット制御装置820が撮影装置830に対して通知する、撮影開始命令や撮影停止命令等の制御命令を含む。応答データは、例えば、撮影装置830がロボット制御装置820に対して通知する、制御データに対する応答を含む。
The
ケーブル841は、ロボット制御装置820が出力するロボット制御命令をロボット本体810に供給したり、ロボット本体810が出力するロボット制御応答をロボット制御装置820に供給したりする。ロボット制御命令は、ロボット本体810の各可動部を駆動制御する制御命令である。ロボット制御応答は、例えば、ロボット本体810がロボット制御装置820に対して通知する、ロボット制御命令に対する応答を含む。ケーブル841は、例えば、シリアル通信線等のケーブルやコンピューターネットワークである。
The
ロボット制御装置820は、撮影装置830から供給される、アセンブリー部品805の追跡画像を取り込み、この追跡画像に基づいてロボット本体810の各可動部の動作を制御し、歯車854を軸852に通してアセンブリー部品805に取り付けさせる。
The
[第三実施形態]
本発明の第三実施形態におけるロボットシステムでは、ロボット本体は、2系統のアームを備える。本実施形態では、各アームにはハンドが取り付けられている。そしてこのロボットシステムは、ロボット本体の一方のアームのハンドに取り付けられた撮影装置によってアセンブリー部品の撮影画像を取得し、他方のアームのハンドに取り付けられた把持部によって部品を搬送させる。
[Third embodiment]
In the robot system according to the third embodiment of the present invention, the robot body includes two arms. In this embodiment, a hand is attached to each arm. In this robot system, a captured image of an assembly part is acquired by an imaging device attached to the hand of one arm of the robot body, and the part is conveyed by a gripping part attached to the hand of the other arm.
図40は、第三実施形態におけるロボットシステムの概略の外観図である。
同図において、ロボットシステム802は、ロボット本体860と、撮影装置861と、把持部862と、ロボット制御装置820と、ケーブル863とを含んで構成される。
FIG. 40 is a schematic external view of a robot system according to the third embodiment.
In the figure, the
ロボット本体860とロボット制御装置820とケーブル863とは、ロボット装置に含まれる。
ロボット制御装置820は、第二実施形態と同様の構成であるため、ロボット制御装置820についての詳細な説明を省略する。
The
Since the
ロボット本体860は、具体的には、地面に対して可動に設置された本体860aと、旋回可能に本体860aに連結された首部860bと、首部860bに対して固定された頭部860cと、旋回可能および屈伸可能に頭部860cに連結された第一アーム部860dと、旋回可能および屈伸可能に頭部860cに連結された第二アーム部860eと、ロボット本体860の設置面に対してロボット本体860を移動可能に本体860aに取り付けられた搬送部860fとを含んで構成される。
Specifically, the robot
第一アーム部860dの開放端であるハンドには、把持部862が取り付けられている。また、第二アーム部860eの開放端であるハンドには、撮影装置861が取り付けられている。
A
搬送部860fは、ロボット本体860の設置面に対して、ロボット本体860を一定方向または方向自在に移動可能に支持する。搬送部860fは、四組の車輪、四組のキャスター、一対の無限軌道等により実現される。
The
ロボット本体860は、例えば、2系統のアームを備えた垂直多関節ロボット(双腕ロボット)である。ロボット本体860は、ロボット制御装置820から供給されるロボット制御命令を取り込み、このロボット制御命令による駆動制御によって、撮影装置861および把持部862それぞれの位置および姿勢を三次元空間内で所望に変更し、また把持部862の爪部を開閉させる。
The
撮影装置861は、被写体を撮影して静止画像または動画像である撮影画像を取得し、この撮影画像をロボット制御装置820に供給する。撮影装置861は、例えば、デジタルカメラ装置、デジタルビデオカメラ装置により実現される。
The imaging device 861 captures a subject to acquire a captured image that is a still image or a moving image, and supplies the captured image to the
把持部862は、本発明の爪部を備える。なお、図40では、把持部862を、その機能を示すために模式的に示してある。
The
ケーブル863は、ロボット制御装置820が出力するロボット制御命令をロボット本体860に供給したり、ロボット本体860が出力するロボット制御応答をロボット制御装置820に供給したりする。ロボット制御命令は、ロボット本体860の各可動部を駆動制御する制御命令である。ロボット制御応答は、例えば、ロボット本体860がロボット制御装置820に対して通知する、ロボット制御命令に対する応答を含む。ケーブル863は、例えば、シリアル通信線等のケーブルやコンピューターネットワークである。
The
ロボット制御装置820は、ロボット本体860の首部860bと頭部860cと第二アーム部860eとの動作を制御し、撮影装置861の位置および姿勢を変更させる。具体的に、ロボット制御装置820は、撮影装置861を、図示しないアセンブリー部品に対して略垂直上方において、撮影方向が略垂直下方となる位置に設置させる。
The
また、ロボット制御装置820は、ロボット制御装置820は、撮影装置861から供給される、アセンブリー部品の撮影画像を取り込み、この撮影画像に基づいてロボット本体860の首部860bと頭部860cと第一アーム部860dとの動作を制御し、第二実施形態と同様に、歯車を軸に通してアセンブリー部品に取り付ける。
Also, the
以上説明したとおり、本発明の第二実施形態および第三実施形態におけるロボット制御装置820では、テンプレート画像記憶部822が、互いに正常に組み合わされた状態での歯車853および歯車854の画像をテンプレート画像として記憶する。このテンプレート画像は、例えば、歯車853と歯車854とが互いに正常に組み合わされて基台850に取り付けられた状態のアセンブリー部品805を撮影した撮影装置830から供給される画像である。
As described above, in the
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
なお、本実施形態では、爪部が部品を把持して、搬送あるいは第二対象物に組み付ける例を説明したが、例えば、アームに設けられているカメラで撮像された画像を用いて取り付けるようにしても良い。カメラは、制御装置60の制御によって、部品または第二対象物を撮像し、取り付け位置を撮影した画像に基づき認識するようにしてもよい。そして、認識した結果に基づき、部品を第二対象物の取り付け位置に移動するように制御装置が制御するようにしてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the present embodiment, the example in which the claw portion grips the component and is transported or assembled to the second object has been described. However, for example, the claw portion is attached using an image captured by a camera provided on the arm. May be. The camera may take an image of the part or the second object under the control of the
以上のように、爪部を設計することで、小型かつ軽量な部品の把持が可能なハンドの把持可能な部品の径の大きさの範囲が最も広くなる形状を求める事が可能となる。また、ロボットがこのように設計された爪部を備えているため、小型かつ軽量な部品の把持が可能で、さらに把持可能な部品の大きさの範囲を広くすることができる。また、把持可能な部品の大きさの範囲が広いため、ロボットに装着する爪部を部品毎に取り替える頻度が少なくなり、ロボットが幅広い大きさの部品を把持することができる。 As described above, by designing the claw portion, it is possible to obtain a shape in which the range of the diameter size of the grippable part of the hand that can grip a small and lightweight part is widest. Further, since the robot includes the claw portion designed in this way, it is possible to grip a small and light component, and further widen the range of the size of the component that can be gripped. In addition, since the range of the size of the parts that can be gripped is wide, the frequency of replacing the claw portion mounted on the robot for each part is reduced, and the robot can grip a wide range of parts.
なお、本実施形態では、爪部101と102とを備える組み立てロボットに適用する例を説明したが、例えば、本実施形態のロボット1を、搬送装置などに適用してもよい。
また、本実施形態では、対象物を把持して搬送、または組み込む例を説明したが、例えば、物体の分解や検査など所定の動作を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to an assembly robot including the
Further, in the present embodiment, an example in which the object is grasped, conveyed, or incorporated has been described. However, for example, a predetermined operation such as disassembly or inspection of an object may be performed.
なお、実施形態の図1の制御部、図示しない爪部設計装置の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 Note that a program for realizing the functions of the control unit in FIG. 1 of the embodiment and each unit of the claw design device (not shown) is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is stored in the computer system. The processing of each unit may be performed by reading and executing. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
また、「コンピューターシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。 Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if the WWW system is used.
また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD−ROM等の可搬媒体、USB(Universal Serial Bus) I/F(インタフェース)を介して接続されるUSBメモリー、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、サーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。 “Computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM (Read Only Memory), a portable medium such as a CD-ROM, and a USB (Universal Serial Bus) I / F (interface). A storage device such as a USB memory or a hard disk built in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” includes a medium that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client. The program may be a program for realizing a part of the above-described functions, or may be a program that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in a computer system.
1…ロボット 10A、10B…把持部 20A、20Bアーム
W1、M、M1…第1対象物(部品) W2、M2…第2対象物
30…ステージ(移動装置) 33…第1ベルトコンベア、34…第2ベルトコンベア、37…ステージ 50…基台 40A、40B…カメラ
60…制御装置 70…入力装置
41…第一指部 42…第二指部 101、102…爪部
RH…ロボットハンド 12…可動部 13…第一連結部 14…第二連結部 15…駆動部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第一方向に直交する第二方向に往復移動可能な可動部と、
前記可動部と前記第一指部とを連結する第一連結部と、
前記可動部と前記第二指部とを連結する第二連結部と、
前記第一連結部及び前記第二連結部を介して前記第一指部及び前記第二指部が前記第一方向に開閉移動するように前記可動部を駆動する駆動部と
を備え、
前記第一指部及び前記第二指部は、それぞれ対象物を把持する先端部と前記先端部に対して前記第一方向及び前記第二方向のそれぞれに直交する第三方向上の位置に配置された基端部とを有し、
前記第一指部及び前記第二指部における他方の指部との対向面には、対象物を挟持する凹部が配置され、
前記第一指部及び前記第二指部のそれぞれの前記凹部は、前記第一指部及び前記第二指部の前記基端部側に配置された第一面と、前記第一指部及び前記第二指部の前記先端部側に配置された第二面とを有し、
前記第三方向視において、前記第一方向に平行な直線と、前記第二面を含む直線とのなす角の角度αが0°より大きく90°未満であり、
前記第三方向視において、前記第一方向に平行な直線と、前記第一面を含む直線とのなす角の角度βが0°より大きく90°未満であり、
前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さdが0より大きい
ロボットハンド。 A grip portion having a first finger portion and a second finger portion arranged side by side in the first direction;
A movable part capable of reciprocating in a second direction orthogonal to the first direction;
A first connecting part for connecting the movable part and the first finger part;
A second connecting part for connecting the movable part and the second finger part;
A drive unit that drives the movable unit so that the first finger unit and the second finger unit are opened and closed in the first direction via the first connection unit and the second connection unit;
The first finger part and the second finger part are respectively arranged at positions on a tip direction that grips an object and a third direction perpendicular to the first direction and the second direction with respect to the tip part. A proximal end,
On the surface of the first finger portion and the second finger portion facing the other finger portion, a recess for holding the object is disposed,
Each of the concave portions of the first finger portion and the second finger portion includes a first surface disposed on the base end side of the first finger portion and the second finger portion, the first finger portion, A second surface disposed on the tip end side of the second finger portion,
In the third direction view, an angle α between a straight line parallel to the first direction and a straight line including the second surface is greater than 0 ° and less than 90 °,
In the third direction view, an angle β between a straight line parallel to the first direction and a straight line including the first surface is greater than 0 ° and less than 90 °,
A robot hand in which a length d from the base point to the perpendicular line in the base line is greater than zero.
前記可動部に螺合されるネジ山が所定方向に沿って形成されたネジ部と、
前記ネジ部を回転させるモーター部と
を有し、
前記所定方向は、前記第二方向に平行であり、
前記可動部は、前記ネジ部の回転によって前記第二方向に移動可能である
請求項1に記載のロボットハンド。 The drive unit is
A screw part in which a screw thread screwed to the movable part is formed along a predetermined direction;
A motor part for rotating the screw part,
The predetermined direction is parallel to the second direction;
The robot hand according to claim 1, wherein the movable part is movable in the second direction by rotation of the screw part.
駆動源と、
前記駆動源に接続され、所定の軸周りに回転可能な回転伝達軸と
を有し、
前記回転伝達軸は、前記第二方向に平行に配置されている
請求項2に記載のロボットハンド。 The motor part is
A driving source;
A rotation transmission shaft connected to the drive source and rotatable about a predetermined axis;
The robot hand according to claim 2, wherein the rotation transmission shaft is arranged in parallel with the second direction.
請求項3に記載のロボットハンド。 The robot hand according to claim 3, wherein the screw thread is formed on the rotation transmission shaft.
請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のロボットハンド。 The robot hand according to any one of claims 1 to 4, wherein the first finger part and the second finger part extend linearly in the second direction.
前記基部に設けられたロボットハンドと
を備え、
前記ロボットハンドは、
第一方向に並んで配置された第一指部及び第二指部を有する把持部と、
前記第一方向に直交する第二方向に往復移動可能な可動部と、
前記可動部と前記第一指部とを連結する第一連結部と、
前記可動部と前記第二指部とを連結する第二連結部と、
前記第一連結部及び前記第二連結部を介して前記第一指部及び前記第二指部が前記第一方向に開閉移動するように前記可動部を駆動する駆動部と
を備え、
前記第一指部及び前記第二指部は、それぞれ対象物を把持する先端部と前記先端部に対して前記第一方向及び前記第二方向のそれぞれに直交する第三方向上の位置に配置された基端部とを有し、
前記第一指部及び前記第二指部における他方の指部との対向面には、対象物を挟持する凹部が配置され、
前記第一指部及び前記第二指部のそれぞれの前記凹部は、前記第一指部及び前記第二指部の前記基端部側に配置された第一面と、前記第一指部及び前記第二指部の前記先端部側に配置された第二面とを有し、
前記第三方向視において、前記第一方向に平行な直線と、前記第二面を含む直線とのなす角の角度αが0°より大きく90°未満であり、
前記第三方向視において、前記第一方向に平行な直線と、前記第一面を含む直線とのなす角の角度βが0°より大きく90°未満であり、
前記基線における、前記基点から前記直行線までの長さdが0より大きい
ロボット装置。 The base,
A robot hand provided at the base, and
The robot hand is
A grip portion having a first finger portion and a second finger portion arranged side by side in the first direction;
A movable part capable of reciprocating in a second direction orthogonal to the first direction;
A first connecting part for connecting the movable part and the first finger part;
A second connecting part for connecting the movable part and the second finger part;
A drive unit that drives the movable unit so that the first finger unit and the second finger unit are opened and closed in the first direction via the first connection unit and the second connection unit;
The first finger part and the second finger part are respectively arranged at positions on a tip direction that grips an object and a third direction perpendicular to the first direction and the second direction with respect to the tip part. A proximal end,
On the surface of the first finger portion and the second finger portion facing the other finger portion, a recess for holding the object is disposed,
Each of the concave portions of the first finger portion and the second finger portion includes a first surface disposed on the base end side of the first finger portion and the second finger portion, the first finger portion, A second surface disposed on the tip end side of the second finger portion,
In the third direction view, an angle α between a straight line parallel to the first direction and a straight line including the second surface is greater than 0 ° and less than 90 °,
In the third direction view, an angle β between a straight line parallel to the first direction and a straight line including the first surface is greater than 0 ° and less than 90 °,
A robot apparatus, wherein a length d from the base point to the perpendicular line in the base line is greater than zero.
請求項6に記載のロボット装置。 The robot apparatus according to claim 6, wherein the robot hand is rotatable in a direction around an axis with a predetermined straight line parallel to the second direction as a central axis.
請求項7に記載のロボット装置。 The robot apparatus according to claim 7, wherein the first finger part and the second finger part are arranged at positions sandwiching the central axis in the first direction.
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