JP2021133444A - ロボットハンドおよび把持システム - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの把持および教示を容易に行うことができる小型かつ軽量なロボットハンドを提供すること。【解決手段】ロボットハンド１０７は、基部と、基部に開閉可能に連結された２つの把持部と、２つの把持部の少なくとも一方の把持部２０１と基部とを連結するリンク機構と、を備え、リンク機構は、複数のリンクＬ１からＬ７で形成され、少なくとも一方の把持部２０１を２つの把持部の開閉方向に近似直線運動させる。ロボットハンド１０７の少なくとも２つの把持部は、把持対象物のワークが支持される支持面に対して略水平な方向に近似直線運動することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットハンドおよび把持システムに関し、より詳細には、ワークを把持するロボットハンドおよびこれを備えた把持システムに関する。

工場等の生産現場において、ロボット本体に備えられたロボットハンドを用いて把持対象物であるワークを把持し、生産性を高める観点からワークの把持と搬送とは短い時間で完了することが望まれている。このようなロボットハンドは、対になっている把持部が互いに接離するように動作する複数の指機構を備え、把持部の相互間隔が縮小することによってワークを把持することができる。従来のロボットハンド機構としては、例えば、特許文献１で開示されている平行リンク式や、その他リニアガイド式等が知られている。

図１１に示すように、ハンド基部と把持部とが原動リンクおよび従動リンクで連結されている平行リンク式の指機構は、把持部の可動範囲をハンド基部とリンクの接続部間距離より大きくとることができる。これによりロボットハンドのサイズと比較して可動範囲を大きくとれるため、ロボットハンドを小型化することができる。

平行リンク式の指機構は、上記のような利点を有するが、図１１のように把持部の高さが把持部の相互間隔に応じて変化する。例えば、把持するポイントが限られるワークや薄いワークを把持する場合、把持部材と把持対象物が支持される支持面とのクリアランスを確保しながら目標の接触位置に把持部材を移動させなければならないため、把持動作の教示を容易に行うことができないという課題がある。

また、把持部の高さを、把持部の相互間隔に関わらず一定になるように直線的に運動させる手段としてリニアガイドを使用する方法がある。ところが、これは把持部の相互間隔の最大値がハンド基部より小さくなるためロボットハンドの大型化を招く。

さらに、小さなワークを把持して搬送するケースにおいて、ワークの移動先が狭隘な空間であると、基部が障害となりワークを搬送できないことがある。狭隘な空間に対応しようとハンド基部を小さくすると、把持部の相互間隔の最大値が規制され、大型のワークが把持できなくなり汎用性が低下する。

その他の手段として回転運動を近似直線運動に変換する機構を用いる方法がある。例えば、特許文献２には、ホーキンスリンク（変形チェビシェフリンク）機構が開示されている。ところが、ホーキンスリンク機構は、特許文献２の図１のように各リンクの比が決まっている必要があるため、機構の全体形状が一意に決定してしまう。

特開第２００９-１０７０７９号公報 特許第５３５１１６１号

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークの把持および教示を容易に行うことができる小型かつ軽量なロボットハンドを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係るロボットハンドは、基部と、前記基部に開閉可能に連結された少なくとも２つの把持部と、前記少なくとも２つの把持部の少なくとも一方の把持部と前記基部とを連結するリンク機構と、を備え、前記リンク機構は、複数のリンクで形成され、前記少なくとも一方の把持部を前記少なくとも２つの把持部の開閉方向に近似直線運動させる。

また、本発明に係る把持システムは、ロボット制御装置と、上記ロボットハンドと、上記ロボットハンドを所定の位置に移動させるロボットアームと、を備える。

本発明に係るロボットハンドによれば、ワークの把持および教示を容易に行いつつ、小型化および軽量化を図ることができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る把持システムの構成例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドに用いられるグラスホッパ機構のみを説明する模式図である。 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドに用いられるグラスホッパ機構および平行四辺形リンク機構を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るロボットハンドの構成例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの構成例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの構成配置例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの駆動機構例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットハンドのリンクの非干渉配置例を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの構成例を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの駆動機構の構成例を示す模式図である。 従来のロボットハンドの可動範囲を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。また、以下の各実施形態の構成は、いずれも他の実施形態の構成と組み合わせることが可能である。

＜第１実施形態＞
まず、図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る把持システムの構成例について説明する。図１は、本実施形態に係る把持システム１００の構成例を示す模式図である。

図１に示すように、把持システム１００は、一例として、ロボット本体１０１と、ロボット本体１０１に接続されるロボット制御装置１０２と、ロボット制御装置１０２へコマンド等を入力する入力装置１０３と、ロボット制御装置１０２に接続される上位制御システム１０４と、を備えている。

ロボット本体１０１は、ベース部１０５と、ベース部１０５に接続されたロボットアーム１０６と、ロボットアーム１０６の先端に取り付けられているロボットハンド１０７と、を備えている。

ロボットアーム１０６は、６軸垂直多関節型ロボットでアクチュエータ(電動モータ、油空圧アクチュエータ等)と、位置検出手段(エンコーダ、カメラ等)と、を具備している。ロボットアーム１０６は、ロボットハンド１０７を所定の位置に移動させることができる。ただし、本発明が適用されるロボットアームはこれに限定されない。例えば、６軸以外の垂直多関節型ロボットや、水平多関節型ロボットなどであってもよい。

ロボットハンド１０７は、空気圧アクチュエータであるベーンモータによって駆動され、位置検出手段としてのエンコーダを備えている。またロボットハンド１０７は、把持力検出部として力センサを備えることができる。把持力は、圧力センサの値などロボットハンド１０７の状態量から計算によって推定しても良い。なお、ロボットハンド１０７は、小さな把持力を高い精度で制御可能とすることが望ましい。

次に、図２および図３を用いて、本実施形態に係るロボットハンドに用いられるリンク機構について説明する。図２は、本実施形態に係るロボットハンドに用いられるグラスホッパ機構のみを説明する模式図である。図３は、本実施形態に係るロボットハンドに用いられるグラスホッパ機構および平行四辺形リンク機構を説明する模式図である。

（グラスホッパ機構）
まず、図２(a)から図２(c)を用いて、グラスホッパ機構のみについて説明する。

図２(a)に示すように、本実施形態に係るロボットハンド１０７に用いられるグラスホッパ機構ＧＨは、一例として、第１リンクのリンクＬ１、第２リンクのリンクＬ２および第３リンクのリンクＬ３を備えている。また、リンクＬ１およびリンクＬ３の基端は、回動可能にロボットハンド１０７のハンド基部と連結されている。

図２(a)において、リンクＬ１とハンド基部等との回動可能に連結された連結点を点Ａ、リンクＬ１とリンクＬ２の延在部との回動可能に連結された連結点を点Ｂ、リンクＬ２とリンクＬ３との回動可能に連結された連結点を点Ｃ、リンクＬ３とハンド基部等との回動可能に連結された連結点を点Ｄ、とする。また、リンクＬ２と把持部２０１との回動可能に連結された連結点を点Ｐとする。ここで、リンクＬ１の基端およびリンクＬ３の基端間ＡＤで固定リンクを形成している。

図２(a)から図２(c)では、グラスホッパ機構ＧＨを用いることで、近似直線運動を実現する（リンクＬ３のリンク長が十分に長ければ、回転軸Ｃの円弧運動がスコットラッセル機構の直線運動部分に近似できる）。駆動軸Ａと回転軸Ｄはハンド基部に固定されておりリンクＡＤ(固定リンク)として機能し、リンクＬ１(原動リンク)、リンクＬ２（中間リンク）、リンクＬ３（従動リンク）およびリンクＡＤ、で４節リンク機構を構成している。

リンクＬ１の回転に伴う点Ｐの移動軌跡の一部が近似直線運動する条件は、下記の式（１）である。点Ｐは、線分ＢＣの延長線上にあり、式（１）を満たす点である。

ＰＢ＝ＢＣ^２／ＡＢ ・・・（１）

リンクＬ１の回転に伴い、リンクＬ２は姿勢変化するが、リンクＬ２の先端（点Ｐ）は、図２の紙面に向かって右方向に直線的に移動する。図２(a)から図２(c)では、点Ｐをロボットハンドの把持部２０１とすることで、把持部２０１の近似直線運動を得ることができる。

本構成により、把持部２０１が、把持対象物としてのワークＷが支持される支持面に対して略水平な方向に近似直線運動を行うため、把持部２０１の相互間隔に関わらず把持部２０１の高さがほぼ一定となる。なお、把持部２０１が、ワークＷの支持面に対して斜め方向に近似直線運動するように構成することもできる。また、把持部２０１の可動範囲をハンド基部とリンクの接続部間距離より大きくとることができるため、ロボットハンド全体を小型化軽量化することができる。また、機構の成立条件は式（１）のみのためリンク長の設計自由度が大きい。なお、グリッパとしての機能を考えると、把持部２０１の可動域は近似直線部分に対応するように構成されることが好ましい。

（グラスホッパ機構と平行四辺形リンク機構）
次に、図３(a)から図３(c)を用いて、グラスホッパ機構と平行四辺形リンク機構とを組み合わせたリンク機構について説明する。

図３(a) から図３(c)に示すように、本実施形態に係るロボットハンド１０７に用いられるリンク機構は、一例として、リンクＬ１からリンクＬ７を備えている。このグラスホッパ機構と平行四辺形リンク機構とを組み合わせたリンク機構は、第１リンクのリンクＬ１、第４リンクのリンクＬ４および第５リンクのリンクＬ５で平行四辺形リンク機構ＰＬ１を形成し、第２リンクのリンクＬ２の一部、リンクＬ５、第６リンクのリンクＬ６および第７リンクのリンクＬ７で平行四辺形リンク機構ＰＬ２を形成している。また、ロボットハンド１０７では、リンクＬ１、リンクＬ２、リンクＬ３、および、リンクＬ１とリンクＬ３の基端で構成される固定リンク、でグラスホッパ機構ＧＨを形成している。ここで、リンクＬ１、リンクＬ３およびリンクＬ４の基端は、回動可能にロボットハンドのハンド基部と連結されている。

図３(a) から図３(c)において、リンクＬ１とハンド基部等との回動可能に連結された連結点を点Ａ、リンクＬ１とリンクＬ２の延在部およびリンクＬ５との回動可能に連結された連結点を点Ｂ、リンクＬ２とリンクＬ３との回動可能に連結された連結点を点Ｃ、リンクＬ３とハンド基部等との回動可能に連結された連結点を点Ｄ、とする。また、リンクＬ４とハンド基部等との回動可能に連結された連結点を点Ｅ、リンクＬ４とリンクＬ５およびリンクＬ６との回動可能に連結された連結点を点Ｆ、リンクＬ２と把持部２０１との回動可能に連結された連結点を点Ｐ、リンクＬ６と把持部２０１との回動可能に連結された連結点を点Ｑ、とする。ここで、リンクＬ２およびリンクＬ６のそれぞれと一方の把持部２０１との連結部間の距離ＰＱは、リンクＬ５の長さＢＦと略等しい。

図３(a)から図３(c)に示すように、駆動軸ＥはリンクＬ４の基端に固定されており、回転駆動力を与えることでリンク機構および把持部２０１が動作する。ここで、回転駆動力はリンクＬ４に与えられるが、リンクＬ１は、平行四辺形リンク機構ＰＬ１によってリンクＬ４と同期するので、グラスホッパ機構ＧＨにおいて原動リンクとして作用する。よって、リンクＬ２の先端は、把持部２０１の開閉方向に近似直線運動をすることができる。

リンクＬ１の回転に伴い、リンクＬ２は姿勢変化するが、リンクＬ２の先端（点Ｐ） およびリンクＬ２と同期するリンクＬ６の先端（点Ｑ）は図３の紙面に向かって右方向に直線的に移動する。図３(a)から図３(c)では、点Ｐおよび点Ｑをロボットハンドの把持部２０１とすることで、把持部２０１の近似直線運動を得ることができる。

平行四辺形リンク機構ＰＬ１は、リンクＬ１とリンクＬ４とが同期して動作し、把持部２０１の開閉方向に対して同一の角度を保つ。そして、リンクＬ２（中間リンク）、リンクＬ３（従動リンク）、リンクＬ４（等価な原動リンク）、リンクＬ３およびリンクＬ４の基端で構成される固定リンクＡＤから成るグラスホッパ機構ＧＨが成立しており、リンクＬ２の先端は、把持部２０１の開閉方向に近似直線運動をする。

したがって、平行四辺形リンク機構ＰＬ１に拘束されることでリンクＬ５が平行に保たれ、平行四辺形リンク機構ＰＬ２に拘束されることでリンクＬ７が平行に保たれるため、把持部２０１の姿勢が維持される。すなわち、２つの平行四辺形リンク機構ＰＬ１およびＰＬ２により、把持部２０１は姿勢を保ったまま開閉方向に近似直線運動することができる。

以上より、図３(a)に示すように、グラスホッパ機構ＧＨに加えて２つの平行四辺形リンク機構ＰＬ１およびＰＬ２を組み合わせることで把持部２０１の姿勢も維持しながら動作させることが可能となる。本構成によればワークＷの把持を容易に行うことができる。

（変形例）
次に、図４を用いて、本実施形態の変形例に係るロボットハンド１１７の構成例について説明する。図４(a)および図４(b)は、本実施形態の変形例に係るロボットハンド１１７の構成例およびロボットハンド１１７による把持動作を説明する模式図である。

変形例に係るロボットハンド１１７は、開閉可能に連結された２つの把持部３０１および３０２を有し、片方の把持部３０１を移動する部材とし、もう片方の把持部３０２を固定された部材としている。ロボットハンド１１７によれば、部品点数をおさえた構成とすることができる。ロボットハンド１１７は、把持部３０１および３０２のうちの少なくとも１つがグラスホッパ機構によって近似直線運動するよう構成されていればよい。

図４(a)および図４(b)に示すように、ロボットハンド１１７のリンク機構は、一例として、リンクＬ１２からリンクＬ１７、を備えている。ロボットハンド１１７では、第４リンクのリンクＬ１４および第５リンクのリンクＬ１５で後述する疑似平行四辺形リンク機構を形成し、第２リンクのリンクＬ１２の一部、リンクＬ１５、第６リンクのリンクＬ１６および第７リンクのリンクＬ１７で平行四辺形リンク機構を形成している。また、ロボットハンド１１７では、原動リンクであるリンクＬ１４、リンクＬ１２、第３リンクのリンクＬ１３、および、リンクＬ１４とリンクＬ１３の基端で構成される固定リンク、でグラスホッパ機構を形成している。ここで、リンクＬ１３およびリンクＬ１４の基端は、ロボットハンド１１７のハンド基部２０３と連結されている。

図４(a)および図４(b)において、リンクＬ１５とリンクＬ１２の中間位置との連結点を点Ｂ、リンクＬ１２とリンクＬ１３との連結点を点Ｃ、リンクＬ１３とハンド基部２０３との連結点を点Ｄ、とする。また、リンクＬ１１とハンド基部２０３との連結点を点Ｅ、リンクＬ１１とリンクＬ１５およびリンクＬ１６との連結点を点Ｆ、リンクＬ１２と把持部３０１との連結点を点Ｐ、リンクＬ１６と把持部３０１との連結点を点Ｑ、とする。ここで、線分ＥＤで固定リンクを形成し、線分ＰＱでリンクＬ１７を形成している。

ロボットハンド１１７は図示しないアクチュエータと回転駆動力を受ける駆動軸３０３と、把持部３０１および３０２およびグラスホッパ機構などの伝達機構によって構成されている。なお、ロボットハンド１１７におけるリンク長の関係は、ＥＦ（＝ＡＢ):ＢＣ:ＰＢ＝１:１:１である。

（疑似平行四辺形リンク）
図３の平行四辺形リンク機構ＰＬ１は、リンクＬ５を、リンクＬ７と平行状態を維持した挙動となるよう各リンクを連動させる作用をしている。この連動手段は図４に示すようなプーリー機構と無端ベルト３０７を備える可撓性の動力伝達機構によって実現しても良い。

図４(a)および図４(b)に示すように、ハンド基部２０３に取り付けられたプーリー３０５は、駆動軸３０３およびリンクＬ１１と固定されている。プーリー３０６は回転軸３０４およびリンクＬ１５と固定されている。プーリー３０５とプーリー３０６との間には無端ベルト３０７が架設されている。リンクＬ１１が回転（揺動）すると、その回転力は無端ベルト３０７を介してプーリー３０６に伝達される。これによりリンクＬ１５は平行な状態を維持したまま回転軸３０４を支点として回転（揺動）動作する。

ロボットハンド１１７により、図３におけるリンクＬ１が不要になる。そのためリンクＬ１４と平行なリンクとの干渉がなくなるため、リンクＬ１４の回転可能な角度および把持部３０１および３０２の相互間隔の最大値を大きくすることができるので、ロボットハンド１１７全体の小型軽量化に資することができる。なお、図３における平行四辺形リンク機構ＰＬ２をプーリー３０５および３０６と無端ベルト３０７によって置き換えることも同様に可能である。

（把持動作の流れ）
ロボットハンド１１７によるワークＷの把持について説明する。図４(a)および図４(b)に示すように、ワークＷが所定の位置および姿勢にて載置されているものとする。図示しないロボットコントローラは図示しないロボットアームを駆動してロボットハンド１１７をワークＷの上面近くに移動させる。

把持動作においては、一定の速さで位置決めしつつ搬送開始までにかかる時間を短縮する必要がある。把持部３０１の移動時間を短縮するべく、把持部３０１および３０２の相互間隔はワークＷの大きさに対してできるだけ小さくかつ衝突しない程度のクリアランスを保った距離を保つことが望ましい。

本実施形態においては、図示しないカメラ装置や外部からの信号でワークＷの種類を認識したのちに、ワークＷに対応した相互間隔の目標値、把持部３０１の移動速度目標値、把持力目標値等に従って、把持動作を行う。

ロボットが把持動作開始位置に達したとき、図の時計方向にアクチュエータを駆動して駆動軸３０３に回転駆動力を与えることで把持部３０１が図４の右方に近似直線運動し、把持部３０１および３０２同士が接近する。把持部３０１および３０２がワークＷの側面と当接して押圧することにより、ワークＷはロボットハンドに把持された状態となる。

ワークＷを把持したロボットハンド１１７は、ロボットアームの駆動により、ワークＷを所定の位置および姿勢により搬送先へ移動する。搬送先において反時計方向にアクチュエータを駆動して駆動軸３０３に回転駆動力を与えることで把持部３０１および３０２同士が離隔され、ロボットハンドによるワークＷの把持を解除する。このとき、疑似平行四辺形リンクの作用によって把持部３０１は姿勢が保たれる。

本実施形態ではワークＷの外径を把持する外径把持に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限るものではなく、内径把持に適用するようにしても良い。

以上により、本実施形態に係るロボットハンド１０７および１１７によれば、グラスホッパ機構ＧＨをアクチュエータから把持部３０１までの動力伝達機構に用いることで、把持部３０１を略水平に近似直線運動させている。

これによれば、把持部３０１の相互間隔に関わらず、把持部３０１の高さがほぼ変化しなくなり、把持部３０１の相互間隔の最大値をハンド基部２０３とリンク機構との接続部間距離より大きくとることも可能となる。また、リンク長およびリンク機構の全体形状の設計自由度も大きくすることができる。従って、ロボットハンド１０７および１１７によれば、ワークＷの把持および教示を容易に行いつつ、小型化および軽量化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、図５から図８を用いて、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドについて説明する。本実施形態が第１実施形態と相違する点は、左右両方の把持部が連動して動作する点である。本実施形態に係るロボットハンドのその他の構成は、第１実施形態に係るロボットハンド１０７と同様である。

（ロボットハンドの構成）
まず、本実施形態に係るロボットハンド４００の構成について説明する。図５は、本実施形態に係るロボットハンドの構成例を示す模式図である。図６は、本実施形態に係るロボットハンドの構成配置例を示す模式図である。図７は、本実施形態に係るロボットハンドの駆動機構例を示す模式図である。

図５(a)から図５(c)に示すように、ロボットハンド４００は、把持部４０１および把持部４０２と、ハンド本体４０３と、を備える。また、図５(a)および図５(b)に示すように、ロボットハンド４００は、主動系の駆動軸４０６および主動系と対を成す従動系の従動軸４０４と、主動系の把持部４０２およびグラスホッパ機構などの伝達機構４１２と、従動系の把持部４０１およびグラスホッパ機構などの伝達機構４１１と、主動系の駆動軸４０６から従動系へ動力を伝達する連結機構であるギア機構４０５と、を備えている。

図５(a)に示すように、ロボットハンド４００のリンク機構は、一例として、左右の各把持部４０１および４０２に連結されている、リンクＬ２１からリンクＬ２７、および、リンクＲ２１からリンクＲ２７、を備えている。ロボットハンド４００では、第１リンクのリンクＬ２１、第４リンクのリンクＬ２４および第５リンクのリンクＬ２５（リンクＲ２１、リンクＲ２４およびリンクＲ２５）で一つ目の平行四辺形リンク機構を形成し、第２リンクのリンクＬ２２の一部、リンクＬ２５、第６リンクのリンクＬ２６および第７リンクのリンクＬ２７（リンクＲ２２の一部、リンクＲ２５、リンクＲ２６およびリンクＲ２７）で二つ目の平行四辺形リンク機構を形成している。また、ロボットハンド４００では、リンクＬ２１、リンクＬ２２、リンクＬ２３（リンクＲ２１、リンクＲ２２、リンクＲ２３）、および、リンクＬ２１とリンクＬ２３（リンクＲ２１とリンクＲ２３）の基端で構成される固定リンク、でグラスホッパ機構を形成している。

図５(a)から図５(c)において、リンクＬ２４とハンド基部４０３との連結点を点Ａ、リンクＬ２５とリンクＬ２２の延在部との連結点を点Ｂ、リンクＬ２２とリンクＬ２３との連結点を点Ｃ、リンクＬ２３とハンド基部４０３との連結点を点Ｄ、とする。また、リンクＬ２１とハンド基部４０３との連結点を点Ｅ、リンクＬ２１とリンクＬ２５およびリンクＬ２６との連結点を点Ｆ、リンクＬ２２と把持部４０１との連結点を点Ｐ、リンクＬ２６と把持部４０１との連結点を点Ｑ、とする。ここで、線分ＡＤおよび線分ＥＤで固定リンクを形成し、線分ＰＱでリンクＬ２７（リンクＲ２７）を形成している。

ロボットハンド４００は、一つのアクチュエータによって２つのグラスホッパ機構が同期して駆動され、左右の把持部４０１および４０２が連動して動作する。なお、本実施形態におけるリンク長の関係は、ＡＢ(＝ＥＦ):ＢＣ:ＰＢ＝１:１.８:３.２４で、第１実施形態とはグラスホッパ機構の全体形状が異なる。ギア機構４０５は、主動系と従動系の機構を同期させて動作させるために直接噛合していることが同期誤差を低減するうえで望ましい。

また、図６に示すように、ロボットハンド４００は、フランジ部５０１と、揺動ベーンモータ５０２と、を備える。さらに、図７に示すように、ロボットハンド４００は、駆動機構６００を備え、駆動機構６００は、エンコーダ６０１を備えている。

ロボットハンド４００の回転動力は、揺動ベーンモータ５０２によって与えられる。空気圧アクチュエータは減速しなくともロボット動作に適切な速度と把持力を得られる。本実施形態においては、駆動系がバックドライバビリティをもつため、接触時の衝撃抑制や把持力制御などが必要なロボットハンドの用途に好適である。

また、動力伝達経路上にクラッチやマグネットなどの機構が存在しても良い。これにより過負荷に対して安全に動力遮断ができる。駆動軸４０６の位置および回転角度は、従動系の回転軸を介してエンコーダ６０１によって計測され、揺動ベーンモータ５０２は図示しないロボット制御装置によって正逆方向の回転を行え、所定の回転位置で停止するよう制御される。

（ロボットハンドの動作）
次に、図５(a)から図５(c)を用いてロボットハンド４００の動作について説明する。

主動系にある駆動軸４０６に対して図の反時計方向に回転駆動力が与えられると、駆動軸４０６から従動系へ動力がギア機構４０５により伝達され、従動系が主動系に連動して動作する。これにより左右の把持部４０１および４０２が同期しながら相互間隔を狭めるよう近似直線運動する。また２つの平行四辺形リンクの作用によって把持部４０１および４０２の姿勢が保たれる。

（リンクの非干渉配置）
次に、図８を用いてロボットハンド４００の動作について説明する。図８は、本実施形態に係るロボットハンド４００のリンクの非干渉配置例を示す模式図である。

図８に示すように、ロボットハンド４００では、リンクＬ２１とリンクＬ２４を回転軸方向にずらして配置している。回転軸方向にずらして配置することで、リンクＬ２１とリンクＬ２４の干渉を防ぐことができる。これによりリンクＬ２１の回転可能な角度および把持部４０１および４０２の相互間隔の最大値を大きくすることができるので、ロボットハンド４００全体を小型化できる。なお、ロボットハンド４００では、相互間隔最大値が、ハンド基部４０３の左右方向寸法の１．３倍程度となっている。

本実施形態に係るロボットハンド４００によれば、第１実施形態に係るロボットハンド１０７と同様の効果に加え、左右の把持部４０１および４０２が連動して動作するので、より広い可動域を得ることができる。

＜第３実施形態＞
次に、図９および図１０を用いて、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドについて説明する。本実施形態が第１実施形態および第２実施形態と相違する点は、ロボットハンドが３つの把持部を備えている点である。本実施形態に係るロボットハンドのその他の構成は、第１実施形態と同様である。

（ロボットハンドの構成）
まず、本実施形態に係るロボットハンド８００の構成について説明する。図９は、本実施形態に係るロボットハンド８００の構成例を示す模式図である。

図９に示すように、ロボットハンド８００は、フランジ部８０１と、駆動装置８０２と、３つの把持部８０３、８０４および８０５と、を備えている。各把持部８０３、８０４および８０５は、それぞれがグラスホッパ機構などの伝達機構と別個の電動モータによって駆動される。各把持部８０３、８０４および８０５は、駆動軸４０６の径方向外側へ向けて互いに１２０°の角度をなすようにハンド基部に固定されている。

各把持部８０３、８０４および８０５が独立に動作することで、複雑な形状のワークＷやロボットハンド８００の中心とワークＷの中心がズレていても適切に把持することができる。

本構成では各駆動装置を同じ方向に配置することで集約して配置することができ、ロボットハンド８００全体の小型化に資する。ロボットハンド８００は、フランジ部を介して駆動軸４０６を中心にロボットアームに対して回動自在に取り付けられる。各駆動装置は、フランジ部の延在している方向と同じ方向に配置されていてもよい。本構成によれば、ロボットアームを取り付けるための構造と駆動装置とを省スペースに配置することができ、ロボットハンド８００全体の小型化に資する。

（駆動装置の構成）
次に、図１０を用いて、本実施形態に係る駆動装置８０２の構成について説明する。図１０は、本実施形態に係るロボットハンド８００の駆動機構の構成例を示す模式図である。

駆動装置８０２は、エンコーダ９０１と、モータ９０２と、ブレーキ９０３と、減速機９０４と、減速機９０４に接続されたギア９０５と、を備えている。駆動装置８０２は、駆動軸９０７を介してリンク機構と連結され、ギア９０５と駆動軸９０７の先端に取り付けられているウォームギア９０６とが噛み合わされている。

電動モータからの動力は平歯車とウォームギアを介して伝達され、駆動軸９０７に回転駆動力を与える。駆動装置８０２は、駆動軸９０７に回転駆動力を与えることができればよく、例えば空気圧シリンダのような直動アクチュエータとラックピニオン機構のような回転運動と直動運動を変換する機構によって実現されてもよい。

電動モータから駆動軸９０７までの動力伝達経路上にはブレーキ装置が設けられている。なおブレーキ装置は減速機の前段に設けることが好ましい。ブレーキ装置はコイルに通電することでブレーキの作動が解除され、非通電時にはブレーキが作動するよう構成されている。駆動装置８０２が上記構成を備えることにより、ロボットハンド８００への電力供給が絶たれた場合でもロボットハンド８００は、ワークＷを把持し続けることができる。

減速機の入力部はモータ出力軸と連結されており、減速機の出力部は駆動軸９０７と連結されている。減速機で減速された回転動力が駆動軸９０７を介して原動リンクに出力される。本実施形態に係る減速機とは、例えばハーモニックドライブ(登録商標)などである。

本実施形態に係るロボットハンド８００によれば、第１実施形態に係るロボットハンド１０７と同様の効果に加え、各把持部８０３、８０４および８０５が独立に動作することで、複雑な形状のワークＷやロボットハンド８００の中心とワークＷの中心がずれていても適切にワークＷを把持することができる。

以上、本実施形態に係る把持システムおよびロボットハンドについて詳述してきたが、本発明はこれらの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可能である。また、上述の各実施形態で説明した各構成を適宜組み合わせてシステムを実現してよいことは勿論である。

本発明は、例えば、生産工場などで把持対象物を把持するロボットハンドを取り付けたロボットに適用される技術に関するものであり、産業上の利用可能性を有するものである。

１００ 把持システム
１０１ ロボット本体
１０２ ロボット制御装置
１０３ 入力装置
１０４ 上位制御システム
１０５ ベース部
１０６ ロボットアーム
１０７、１１７、４００、８００ ロボットハンド
２０１、３０１、４０１ 第１把持部
３０２、４０２ 第２把持部
３０３、４０６、９０７ 駆動軸
３０４ 回転軸
３０５、３０６ プーリー
３０７ 無端ベルト
２０３、４０３ ハンド基部
４０４ 従動軸
４０５ ギア機構
４１１ 従動系
４１２ 主動系
５０１、８０１ フランジ部
５０２ 揺動ベーンモータ
６００、８０２ 駆動装置
６０１、９０１ エンコーダ
８０３、８０４、８０５ 把持部
９０２ モータ
９０３ ブレーキ
９０４ 減速機
９０５ ギア
９０６ ウォームギア

Claims (7)

1. 基部と、
   前記基部に開閉可能に連結された少なくとも２つの把持部と、
   前記少なくとも２つの把持部の少なくとも一方の把持部と前記基部とを連結するリンク機構と、を備え、
   前記リンク機構は、複数のリンクで形成され、前記少なくとも一方の把持部を前記少なくとも２つの把持部の開閉方向に近似直線運動させるロボットハンド。
2. 前記少なくとも２つの把持部は、把持対象物が支持される支持面に対して略水平な方向に近似直線運動する請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記リンク機構は、第１リンク、第２リンクおよび第３リンク、の３つのリンクを有するグラスホッパ機構を含み、
   前記第１リンクは、一端が前記第２リンクの延在部に回動可能に連結され、他端が前記基部に回動可能に連結され、
   前記第２リンクの先端は、前記一方の把持部に回動可能に連結され、
   前記第３リンクは、一端が前記第２リンクの基端に連結され、他端が前記基部に回動可能に連結されている、
   請求項１または２に記載のロボットハンド。
4. 前記リンク機構は、
   前記第１リンクと平行に配置される第４リンクと、
   前記第２リンクの延在部と前記第４リンクとを連結する第５リンクと、
   前記第４リンクおよび前記第５リンクと前記一方の把持部とを連結する第６リンクと、をさらに有し、
   前記第４リンクは、一端が前記第５リンクおよび前記第６リンクに回動可能に連結され、他端が前記基部に回動可能に連結され、
   前記第５リンクは、一端が前記第２リンクの延在部に回動可能に連結され、他端が前記第４リンクの一端に回動可能に連結されて、前記第５リンクの長さが、前記第２リンクおよび前記第６リンクと前記一方の把持部とのそれぞれの連結部間の距離と略等しく、
   前記第６リンクは、先端が前記一方の把持部に回動可能に連結され、基端が前記第４リンクの一端および前記第５リンクの他端に回動可能に連結されて、前記第２リンクと平行に配置されている、請求項３に記載のロボットハンド。
5. 前記把持部と前記基部とのそれぞれの間を連結する各リンク機構と、前記各リンク機構の間に配置され、駆動源からの駆動力を主動系から従動系へ伝達する連結機構と、を備える請求項１から４のいずれか一項に記載のロボットハンド。
6. 前記把持部を３つ備えた請求項１から５のいずれか一項に記載のロボットハンド。
7. ロボット制御装置と、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のロボットハンドと、
   前記ロボットハンドを所定の位置に移動させるロボットアームと、
   を備える把持システム。

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