JP6804951B2 - ロボットハンド - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ロボットハンドに関する。

複数の物品を収納する倉庫等では、これら物品を効率よく回収する為にロボットを用いる場合がある。この種のロボットとして、複数自由度を有するロボットアーム、及びこのロボットアームに取り付けられ、物品を保持するロボットハンドを有するロボットが知られている。ロボットハンドとして、一対のグリッパを有し、この一対のグリッパにより物品を挟持することで物品を保持するロボットハンドが知られている。

また、ロボットハンドとして、負圧により物品を吸着する筒状の吸着部材を有し、この吸着部により物品を吸着することで物品を保持するロボットハンドが知られている。

特開２００８−２３８３２６号公報

上述したロボットハンドは、棚等の狭い空間に配置された物品を取り出すこと、すなわち狭い空間内にも進入可能であること、及び、保持した物品が落下することを防止可能であることが求められている。

この為、本発明が解決しようとする課題は、大型化することを防止しつつ、保持した物品の落下を防止することができるロボットハンドを提供することである。

実施形態によれば、ロボットハンドは、フレームと、前記フレームに設けられた吸着部と、第１の板部材、並びに、前記第１の板部材を前記吸着部側の位置及び前記フレーム側の位置の間で移動可能に前記フレームに連結するリンク機構を具備する把持装置と、を備える。前記吸着部は、前記フレームに支持された支持部と、前記支持部に支持されて縮小可能な筒状に形成された吸着部材と、前記支持部の前記吸着部材を挟んだ両側に配置された収容部材と、前記収容部材内に前記吸着部材の軸方向に移動可能に配置された吸着部用板部材と、を備える。

第１の実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図。 同ロボットハンドの構成を示す説明図。 同ロボットハンドの動作を説明する説明図。 同ロボットハンドの動作を説明する説明図。 同ロボットハンドの動作を説明する説明図。 同ロボットハンドの動作を説明する説明図。 第２の実施形態に係るロボットハンドの吸着部の構成を示す説明図。 同吸着部の動作を示す説明図。 同ロボットハンドの動作を示す説明図。 同ロボットハンドの動作を示す説明図。 第３の実施形態に係るロボットハンドの動作を示す説明図。 同ロボットハンドの動作を示す説明図。 同ロボットハンドの動作を示す説明図。 第４の実施系形態に係るロボットハンドの構成を示す説明図。 同ロボットハンドの動作を示すフローチャート。 第５の実施形態に係るロボットハンドを示す側面図。 移動装置が伸長した状態の同ロボットハンドを示す側面図。 同ロボットハンドの変形例を示す平面図。 移動装置が伸張した状態の同ロボットハンドを示す平面図。 同移動装置の構成を示す説明図。 同移動装置の動作を示す説明図。 同移動装置の動作を示す説明図。 第６の実施形態に係るロボットハンドの構成を示す説明図。 同ロボットハンドのロボットハンド本体及び把持装置を示す説明図。 同ロボットハンドの誤差吸収変位装置の動作を示す説明図。 同誤差吸収変位装置の動作を示す説明図。 同ロボットハンドの移動装置が伸長した状態の同ロボットハンドを示す説明図。 同ロボットハンドの動作の一例を示すフローチャート。

第１の実施形態に係るロボットハンド１０を、図１乃至図５を用いて説明する。図１は、ロボットハンド１０を示す斜視図である。図２は、ロボットハンド１０の構成を示す説明図である。図３乃至図５は、ロボットハンド１０の動作を説明する説明図である。

ロボットハンド１０は、複数自由度を有するロボットアームに連結可能に構成されている。また、ロボットハンド１０は、物品を保持可能に構成されている。図１乃至図３に示すように、ロボットハンド１０は、ロボットハンド本体２０、及び把持装置７０を有している。ロボットハンド本体２０は、物品を吸着可能に構成されている。ロボットハンド本体２０は、フレーム３０、吸着部４０、吸着部４０を回動する回動装置５０、及び吸着部４０に連結された管部材６０と、を有している。

フレーム３０は、例えば、一方向に長い板状に形成されている。フレーム３０の一端部には、その幅方向内側に、収容部３１が形成されている。収容部３１は、フレーム３０の長手方向に一端に開口している。

吸着部４０は、フレーム３０に回動可能に連結された支持部４１、及び支持部４１に固定された吸着部材４２を有している。支持部４１は、例えば筒状に形成されている。支持部４１は、フレーム３０の収容部３１内に配置されている。支持部４１は、フレーム３０の幅方向に平行な軸部材４９により回動可能にフレーム３０に連結されている。

吸着部材４２は、蛇腹の筒状に形成されている。吸着部材４２は、樹脂等の可撓性を有する材料から形成されており、軸方向に伸縮可能である。吸着部材４２は、支持部４１内に配置されている。吸着部材４２は、例えば締まりばねや接着等の固定手段により、支持部４１内に固定されている。

吸着部材４２は、支持部４１が回動することにより、吸着部材４２の軸方向がフレーム３０の長手方向に沿う位置Ｐ１、及び吸着部材４２の軸方向がフレーム３０の長手方向に直交する位置Ｐ２の間で回動可能となる。

回動装置５０は、フレーム３０に固定されており、吸着部４０を、軸部材４９回りに回動可能に構成されている。図２に示すように、回動装置５０は、電動モータ５１、及び電動モータ５１の出力軸の回動を吸着部４０に伝達する伝達部５２を有している。電動モータ５１は、出力軸の軸線がフレーム３０の長手方向に沿う姿勢で、フレーム３０に固定されている。

伝達部５２は、例えば、電動モータ５１の出力軸に固定された第１の傘歯車５３、第１の傘歯車５３と噛み合う第２の傘歯車５４、第２の傘歯車５４と同軸に配置され、傘歯車に固定された第１のプーリ５５、吸着部４０の支持部４１に固定され第２のプーリ５６、並びに、第１のプーリ５５及び第２のプーリ５６に回し掛けられた伝達ベルト５７を有している。

管部材６０は、吸着部材４２の一端開口に接続されている。管部材６０は、例えば、ホース等の可撓性を有する管部材である。管部材６０は、ポンプ等の負圧を発生する負圧発生装置に接続されており、負圧発生装置が発生した負圧を、吸着部材４２内に作用させる。

把持装置７０は、第１の板部材７１、第１の板部材７１をフレームに連結する一対の平行リンク７２、及び一対の平行リンク７２を駆動する駆動装置７３を有している。第１の板部材７１は、平板状に形成されている。一対の平行リンク７２は、第１の板部材７１を吸着部４０側の位置及びフレーム３０側の位置の間で移動可能にフレーム３０に連結するリンク機構の一例である。一対の平行リンク７２の一端部は、吸着部４０の軸部材４９に平行な軸部材７４が固定されている。軸部材７４は、フレーム３０の幅方向両端に回動可能に連結されている。一対の平行リンク７２の他端部には、軸部材７４と平行な軸部材７５が回転可能に設けられている。軸部材７５は、第１の板部材７１の幅方向両端部に回動可能に連結されている。一対の平行リンク７２は、第１の板部材７１を、少なくとも、位置Ｐ２にある吸着部材４２と、この吸着部材４２の軸方向に対向する位置まで移動可能に形成されている。

駆動装置７３は、フレーム３０に固定された電動モータ７６、及び電動モータ７６の出力軸の回転を平行リンク７２に伝達し、平行リンク７２を駆動する伝達部７７を有している。

電動モータ７６は、その出力軸の軸方向がフレーム３０の長手方向に平行となる姿勢で、フレーム３０の電動モータ５１が固定される面の反対側の面に固定されている。伝達部７７は、電動モータ７６の出力軸に固定された傘歯車７８、軸部材７４と同軸に配置され、軸部材７４に固定された傘歯車７９を有している。傘歯車７８及び傘歯車７９は、互いに噛み合っている。これにより、第１の板部材７１は、本実施形態では、第１の板部材７１のフレーム３０側の面がフレーム３０の第１の板部材７１側の面と平行な姿勢を保ったまま、移動される。

次に、ロボットハンド１０の動作の一例を説明する。まず、吸着部材４２により物品を吸着して保持する動作を説明する。まず、ロボットハンド１０の動作を制御する制御装置、またはロボットハンドを有するロボットを制御する制御装置等により、吸着部材４２の姿勢が、物品の吸着に適した姿勢に調整される。

具体的には、電動モータ５１が駆動される。電動モータ５１が駆動されることによる電動モータ５１の出力軸の回動は、伝達部５２を介して吸着部４０の支持部４１に伝達される。電動モータ５１は、吸着部材４２の姿勢が、吸着に適した姿勢となるように、その駆動が制御される。

吸着部材４２の姿勢の調整が完了すると、ロボットアームが駆動されて吸着部材４２の先端が物品に当接される。吸着部材４２が物品に当接されると、負圧発生装置が駆動される。負圧発生装置により発生した負圧は、管部材６０を通して吸着部材４２内に作用する。吸着部材４２は、この負圧により物品Ｏを吸着し、保持する。なお、吸着部材４２が物品Ｏに当接する前に負圧装置が起動されてもよい。

次に、吸着部材４２により吸着した物品を第１の板部材７１により保持する動作を説明する。上述のしたように吸着部材４２により物品を吸着した後、吸着部４０を回動し、吸着部材４２を位置Ｐ２に移動する。吸着部材４２が位置Ｐ２に移動されると、制御装置により、把持装置７０の電動モータ７６が駆動され、第１の板部材７１が吸着部材４２との間に物品Ｏを挟持する位置まで移動される。このように、物品Ｏは、吸着部材４２による吸着により、保持される。

次に、吸着部材４２により物品Ｏを吸着することなく、吸着部４０及び第１の板部材７１の間に物品Ｏを挟持する動作を説明する。図５に示すように、制御装置により回動装置５０が駆動されて、吸着部材４２が位置Ｐ１に移動される。この状態で、駆動装置７３が、第１の板部材７１を、吸着部４０との間に物品Ｏを挟持する位置まで移動する。この動作により、ロボットハンド１０は、吸着部材４２により物品Ｏを吸着することなく、吸着部４０及び第１の板部材７１の間に物品Ｏを挟持することにより保持する。

次に、吸着部材４２により物品を吸着することなく、吸着部４０及び第１の板部材７１の間に物品を挟持する動作の別の一例を説明する。図６に示すように、物品Ｏが有底筒状の形状を有している場合では、まず、回動装置５０の電動モータ５１が駆動されて、吸着部材４２の一部が物品Ｏ内に配置されて物品Ｏの開口縁部に当接する位置まで支持部４１が回動される。支持部４１または吸着部材４２が物品Ｏ開口縁部に当接すると、次に、把持装置７０の電動モータ７６が駆動されて、第１の板部材７１が、その先端が物品に当接する位置まで移動される。第１の板部材７１の先端が物品Ｏに当接することにより、吸着部４０及び第１の板部材７１間に物品Ｏが挟持される。

このように構成されたロボットハンド１０では、吸着により物品Ｏを保持する吸着部４０、及び吸着部４０との間に物品Ｏを挟持する第１の板部材７１を有することにより、吸着部４０のみによる保持、及び、吸着部４０と第１の板部材７１とによる保持を、物品Ｏの形状により使い分けることができる。

例えば、物品Ｏが比較的軽い場合は、吸着部４０のみによる吸着を選択し、物品Ｏが比較的重い場合には、吸着部４０及び第１の板部材７１による保持を選択することができる。吸着部４０による吸着のみによる保持であっても、物品の下方に第１の板部材７１を配置することにより、万が一、吸着部材４２から物品Ｏが外れても、外れた物品が第１の板部材７１により支持されるので、落下することを防止できる。

さらに、吸着部４０及び第１の板部材７１による挟持であっても、物品Ｏの形状により、適切な保持を選択することができる。具体的には、物品Ｏが比較的大きい場合には、吸着部材４２による吸着はせずに、位置Ｐ１に配置された吸着部４０、及び第１の板部材７１間に物品Ｏを挟持する保持が選択される。物品Ｏが筒形状である場合には、吸着部４０を物品Ｏの開口縁に当接させ、第１の板部材７１の先端を物品Ｏに当接させることで物品を挟持する保持が選択される。

このように、物品に応じて適切な保持方法を選択することができるので、物品が落下することを防止できる。

さらに、把持装置７０は、平行リンク７２により第１の板部材７１を移動する構造であるので、第１の板部材７１が使用されない状態では第１の板部材７１をフレーム３０側に移動することにより把持装置７０をコンパクトにすることができる。

これらのことより、本実施形態のロボットハンド１０は、大型化を防止しつつ、物品Ｏの落下を防止することが可能となる。

次に、第２の実施形態に係るロボットハンド１０Ａを、図７乃至図１０を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

ロボットハンド１０Ａは、ロボットハンド本体２０Ａ及び把持装置７０を有している（図９に示す）。ロボットハンド本体２０Ａは、物品Ｏを吸着可能に構成されている。ロボットハンド本体２０Ａは、具体的には、フレーム３０、吸着部４０Ａ、回動装置５０、及び管部材６０を有している。

図７は、吸着部４０Ａの構成を示す説明図である。図７に示すように、吸着部４０Ａは、支持部４１、吸着部材４２、一対の収容部材４３、及びそれぞれ１つずつ収容部材４３内に配置された一対の吸着部用板部材４４を有している。

収容部材４３は、支持部４１の吸着部材４２を挟んだ両側の位置に１つずつ固定されている。収容部材４３は、例えば外観が直方体状に形成されている。収容部材４３は、内部に吸着部用板部材４４を吸着部材４２の軸方向に移動可能に収容する収容部が形成されている。この収容部は、吸着部材４２の軸方向の一端に、開口している。収容部材４３は、本実施形態では、支持部４１において第１の板部材７１側、及びこれと反対側に１つずつ配置されている。

吸着部用板部材４４は、例えば平面矩形の平板状に形成されている。吸着部用板部材４４は、その一部が吸着部材４２の側方に配置される位置Ｐ３、及び位置Ｐ３から収容部材４３内に移動した位置Ｐ４の間で移動可能に形成されている。具体的には、吸着部用板部材４４は、収容部材４３内に入り込む方向、及び収容部材４３から出る方向に移動可能に、収容部材４３内収容されている。

吸着部用板部材４４及び収容部材４３の少なくとも一方には、吸着部用板部材４４が位置Ｐ３を越えて収容部材４３から出る方向に移動することを防止する規制構造を有している。この規制構造は、吸着部用板部材４４が収容部材４３から抜け出ることを防止する機能も有する。この規制構造は、例えば、吸着部用板部材４４及び収容部材４３のそれぞれに形成され、吸着部用板部材４４が収容部材４３から出る方向に互いに係合する係合部である。

また、吸着部用板部材４４及び収容部材４３の少なくとも一方には、吸着部用板部材４４を位置Ｐ４から位置Ｐ３に向かって付勢し、吸着部用板部材４４を位置Ｐ３に位置決めする付勢構造が設けられている。付勢構造は、例えば、吸着部用板部材４４と収容部材の内面の間に配置されたコイルばねである。

図８は、吸着部４０Ａの動作を示す説明図である。吸着部４０Ａは、図８に示すように、吸着部材４２により物品を吸着する場合では、吸着部材４２内に作用する負圧により吸着部材４２が軸方向に圧縮されると、吸着部用板部材４４は吸着部材４２の軸方向の圧縮に合わせて移動する。すなわち、吸着部用板部材４４は、収容部材４３内に退避される。この為、吸着部用板部材４４は、吸着部材４２による物品Ｏの吸着を阻害しない。

このように構成されたロボットハンド１０Ａでは、第１の実施形態と同様の効果が得られる。図９は、ロボットハンド１０Ａの動作を示す説明図である。さらに、図９に示ように、吸着部材４２により物品Ｏを吸着しないで吸着部４０及び第１の板部材７１間に物品Ｏを挟持する場合では、物品Ｏは、吸着部用板部材４４及び第１の板部材７１の間に挟持できる。このように、吸着部材４２よりも硬い部材である吸着部用板部材４４、及び第１の板部材７１間に物品Ｏを挟持できることにより、物品Ｏを保持した状態を安定して保つことができる。

図１０は、ロボットハンド１０Ａの動作を示す説明図である。さらに、図１０に示すように、筒状の物品Ｏを保持する場合では、物品Ｏの開口縁部を吸着部材４２及び吸着部用板部材４４の間に配置し、第１の板部材７１の先端を物品Ｏに当接することにより、吸着部４０及び第１の板部材７１間に物品Ｏを挟持することができるので、物品Ｏを保持した状態が安定して保つことができる。

次に、第３の実施形態に係るロボットハンド１０Ｂを、図１１乃至図１３を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図１１は、ロボットハンド１０Ｂの構成を示す説明図である。図１１に示すように、ロボットハンド１０Ｂは、ロボットハンド本体２０及び把持装置７０Ａを有している。把持装置７０Ａは、第１の板部材７１、平行リンク７２、第１の板部材７１に対してスライド可能に設けられた第２の板部材８０、及び第２の板部材８０を駆動する駆動装置８１を有している。

第２の板部材８０は、第１の板部材７１に、第１の板部材７１に対して移動可能に支持されている。具体的には、第２の板部材８０は、第１の板部材７１に平行となる姿勢で、第１の板部材７１に対して突出する位置Ｐ５、及び位置Ｐ５から第１の板部材７１側に移動した位置Ｐ６の間で移動可能に支持されている。図１１は、第２の板部材８０が位置Ｐ５にある状態を示している。図１２は、ロボットハンド１０Ｂの動作を示す説明図である。図１２は、第２の板部材８０が位置Ｐ６にある状態を示している。なお、第２の板部材８０は、第１の板部材７１に設けられた溝内に移動可能に配置されてもよい。

駆動装置８１は、第２の板部材８０を、第１の板部材７１に対して位置Ｐ５及びＰ６の間で移動可能に構成されている。駆動装置８１は、例えば、電動モータ、及び電動モータの出力軸の回転を第２の板部材８０の移動に変換する伝達装置を有している。または、駆動装置８１は、ソレノイドであってもよい。

次に、ロボットハンド１０Ｂの動作を説明する。図１１に示すように、吸着部材４２により吸着された物品Ｏを、吸着部材４２及び把持装置７０により挟持する場合では、第２の板部材８０を位置Ｐ５に移動することにより、物品Ｏを吸着部材４２及び第２の板部材８０の間で挟持する。

図１２に示すように、吸着部材４２による吸着のみにより物品Ｏを保持可能な場合では、第２の板部材８０は、位置Ｐ６に移動される。また、吸着部材４２の吸着のみにより物品Ｏを保持する場合では、図１３に示すように第２の板部材８０を位置Ｐ５に移動することにより、第２の板部材８０を物品Ｏの下方に配置してもよい。図１３は、ロボットハンド１０Ｂの動作を示す説明図である。

このように、本実施形態のロボットハンド１０Ｂは、第１の実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。すなわち、物品Ｏが比較的大きい場合でも、吸着部材４２及び第２の板部材８０の間で物品Ｏを挟持できるので、物品Ｏの落下を防止できる。

さらに、比較的大きい物品Ｏを吸着部材４２の吸着のみにより保持する場合であっても、第２の板部材８０を物品Ｏの下方に配置することができる。この為、物品Ｏが万が一吸着部材４２から外れた場合であっても、第２の板部材８０により物品Ｏを受けることができるので、物品の落下を防止できる。

次に、第４の実施形態に係るロボットハンド１０Ｃを、図１４及び図１５を用いて説明する。なお、第３の実施形態と同様の機能を有する構成は、第３の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図１４は、ロボットハンド１０Ｃの構成を示す説明図である。図１４に示すように、ロボットハンド１０Ｃは、ロボットハンド本体２０、把持装置７０Ａ、管部材６０内の圧力を検出する圧力センサ９０、及び圧力センサ９０の検出結果に基づいてロボットハンド１０Ｃの動作を制御する制御装置１００を有している。

圧力センサ９０は、管部材６０内の圧力を検出可能に構成されている。圧力センサ９０は、検出結果を制御装置１００に送信する。制御装置１００は、圧力センサ９０の検出結果に基づいて、把持装置７０Ａを用いるか否かを判断可能に構成されている。制御装置１００は、具体的には、把持装置７０Ａを用いるか否かの判断に用いられる閾値を有している。

圧力センサ９０の検出結果がこの閾値以下であると、負圧発生装置による負圧が、物品Ｏに正常に作用していると判断される。すなわち、管部材６０内の圧力が閾値より大きい場合は、物品Ｏが吸着部材４２から外れる可能性がある。

例えば、物品Ｏの表面がでこぼこしており、それゆえ、吸着部材４２の開口と物品Ｏの表面との間に隙間があると、この隙間により吸着部材４２の外部より周囲の空気が入り込む為、吸着部材４２内の圧力すなわち管部材６０内の圧力は、低下しにくくなる。この状態では、管部材６０内の圧力が閾値より大きくなる可能性がある。また、劣化などにより吸着部材４２の周壁部に内外を連通するひびが形成されている場合や、吸着部材４２及び管部材６０の接続部に隙間がある場合等では、同様に、管部材６０内の圧力が閾値よりも高くなる可能性がある。

図１５は、制御装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。図１５に示すように、制御装置１００は、まず、第１の実施形態でも説明したように、物品Ｏに吸着部材４２の先端を当接させた後に、負圧発生装置を起動し、吸着部材４２により物品Ｏを吸着する（ステップＳＴ１）。なお、負圧発生装置が駆動された状態で、吸着部材４２の先端が物品Ｏに当接されてもよい。吸着部材４２が物品Ｏに吸着されたか否かの判断には、例えばセンサが用いられてもよい。制御装置１００は、このセンサの検出結果により吸着されたか否かを判断可能である。

吸着部材４２により物品Ｏが吸着されると、次に、制御装置１００は、圧力センサ９０の検出結果と閾値とを比較する（ステップＳＴ２）。制御装置１００は、比較の結果、圧力センサ９０の検出結果が閾値以下であると判断すると（ステップＳＴ２のＹｅｓ）、吸着部４０による吸着のみで物品Ｏを保持可能であると判断し、把持装置７０Ａを駆動しない（ステップＳＴ５）。

または、制御装置１００は、圧力センサ９０の検出結果が閾値より大きいと判断すると（ステップＳＴ２のＮｏ）、把持装置７０Ａを駆動し、図１４に示すように、第１の板部材７１を位置Ｐ３に移動する。さらに、制御装置１００は、駆動装置８１を駆動して、第２の板部材８０を位置Ｐ５に移動する（ステップＳＴ３）。

制御装置１００は、把持装置７０Ａの駆動が不要と判断すると（ステップＳＴ５）、または、把持装置７０Ａを駆動し、第１の板部材７１を位置Ｐ３に移動し、第２の板部材８０を位置Ｐ５に移動すると（ステップＳＴ３）、ロボットハンド１０Ｃが連結されたロボットアームを駆動し、物品Ｏを移動する（ステップＳＴ４）。

本実施形態では、第３の実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、把持装置７０Ａの駆動の有無を判断することにより、物品に適した保持手段を選択することができる。

なお、本実施形態では、圧力センサ９０の検出結果に基づいて把持装置７０Ａの駆動の有無を判断する制御部として、ロボットハンド１０Ｃの駆動を制御する制御装置１００が用いられた。そして、制御装置１００は、ロボットアームの動作も制御するものである。このように、圧力センサ９０の検出結果に基づいて把持装置７０Ａの駆動の有無を判断する制御部は、ロボットハンド１０Ｃ、及びロボットアームを有するロボットの制御装置１００であってもよいし、または、ロボットハンド１０Ｃの駆動のみを制御する制御装置を備える場合には、この制御装置であってもよい。

次に、第５の実施形態に係るロボットハンド１０Ｄを、図１６及び図１７を用いて説明する。なお、第３の実施形態と同様の機能を有する構成は、第３の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図１６は、ロボットハンド１０Ｄを示す側面図である。図１６に示すように、ロボットハンド１０Ｄは、ロボットハンド本体２０、把持装置７０Ａ、及び移動装置１１０を有している。

移動装置１１０は、フレーム３０及びロボットアーム１２０（図１６及び図１７に一部示す）に連結されており、伸縮することにより、フレーム３０をロボットアーム１２０に対して直線方向に移動可能に構成されている。移動装置１１０は、本実施形態では、フレーム３０を、フレーム３０の長手方向に平行な方向に移動可能に構成されている。図１６は、移動装置１１０が収縮した状態を示している。図１７は、移動装置１１０が伸長した状態を示すロボットハンド１０Ｄの側面図である。

移動装置１１０は、例えば、ボールねじ装置である。移動装置１１０は、具体的には、ロボットアーム１２０に固定されたケース１１１、ケース１１１内に配置されたねじ部材１１２、ケース１１１内に配置され、ねじ部材１１２を回転する電動モータ１１４、ねじ部材１１２の回転よりケース１１１に対して進退可能に形成され、その端部がフレーム３０に固定された移動装置ロッド１１５を有している。

本実施形態では、第３の実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。すなわち、移動装置１１０によりフレーム３０を移動できることにより、ロボットアーム１２０が侵入できない狭い空間内にも、ロボットハンド１０Ｄを進入させることが可能となる。

なお、移動装置１１０は、ボールねじを用いた移動装置に限定されない。他の例として、図１８乃至図２２に示す他段階伸縮装置を有する移動装置１１０Ａが用いられてもよい。図１８は、移動装置１１０Ａを示す平面図である。図１９は、移動装置１１０Ａが伸張した状態のロボットハンド１０Ｄを示す平面図である。図２０は、移動装置１１０Ａの構成を示す説明図である。図２１及び図２２は、移動装置１１０Ａの動作を示す説明図である。

移動装置１１０Ａは、図２０に示すように、ロボットアームに固定され、かつ、フレーム３０が移動可能に連結されたベース１２１、及びフレーム３０を移動する駆動装置１２２を有している。ベース１２１は、複数であってもよい。ベース１２１が複数の場合、これらベース１２１どうしが、互いに移動可能に連結され、１つのベース１２１がフレーム３０に、フレーム３０の長手方向に移動可能に連結される。

本実施形態では、ベース１２１が２つ用いられる例を説明する。ベース１２１として、第１のベース１２１ａ、及び第２のベース１２１ｂが用いられる。ベース１２１ａ、１２１ｂは、例えば一方向に長い板状に形成されている。ベース１２１ａ，１２１ｂ、及びフレーム３０は、長手方向を平行とする姿勢で、離間して配置されている。

第１のベース１２１ａは、ロボットアームに固定される。第２のベース１２１ｂは、フレーム３０に移動可能に連結されている。

駆動装置１２２は、電動モータ等の駆動部１２６、第１のベース１２１ａに固定され、駆動部１２６により回転される駆動プーリ１２３ａ、第１のベース１２１ａに回転自由に支持された第１のフリープーリ１２３ｂ、及び、プーリ１２３ａ，１２３ｂに回し掛けられ、駆動プーリ１２３ａの回転を第１のフリープーリ１２３ｂに伝達する第１のベルト１２４ａを有している。第１のベルト１２４ａは、第２のベース１２１ｂに固定されている。

また、駆動装置１２２は、第２のベース１２１ｂに回転自由に支持された第２のフリープーリ１２３ｃ及び第３のフリープーリ１２３ｄ、並びに、プーリ１２３ｃ，１２３ｄに回し掛けられる第２のベルト１２４ｂを有している。

第２のベルト１２４ｂは、フレーム３０に固定されている。なお、第２のベルト１２４ｂは、直接、フレーム３０に固定されてもよいし、または、別の連結部材１２７を介して、間接的にフレーム３０に固定されてもよい。図１９では、第２のベルト１２４ｂは、連結部材１２７を介してフレーム３０に固定されている状態を示している。第２のベルト１２４ｂは、固定部材１２５により、第１のベース１２１ａに固定されている。固定部材１２５は、第１のベース１２１ａに対する第２のベース１２１ｂの移動を規制しない。

このように構成された移動装置１１０Ａでは、駆動プーリ１２３ａが回転されると、第１のベルト１２４が移動することにより、第２のベース１２１ｂが、第１のベース１２１ａに対して移動する。第２のベース１２１ｂが第１のベース１２１ａに対して移動すると、固定部材１２５の固定により、第２のベルト１２４ｂが移動する。第２のベルト１２４ｂが移動することにより、フレーム３０が移動される。

図２０は、移動装置１１０Ａが最小に縮小した状態を示している。図２２は、移動装置１１０Ａが最大に伸長した状態を示している。図２１は、縮小状態から最大伸長状態への伸長している途中の状態を示している。

次に、第６の実施形態に係るロボットハンド１０Ｅを、図２３乃至図２８を用いて説明する。なお、第５の実施形態と同様の機能を有する構成は、第５の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図２３は、ロボットハンド１０Ｅの構成を示す説明図である。図２３に示すよう、ロボットハンド１０Ｅは、ロボットハンド本体２０、把持装置７０Ａ、移動装置１１０、ロボットハンド本体２０のいずれかの部分に設けられたターゲット１３０、ターゲット１３０及び吸着部材４２の近傍を撮影可能なカメラ１４０、吸着部４０に設けられた手先センサ１５０、及び誤差吸収変位装置１６０を有している。

ターゲット１３０は、例えば把持装置７０Ａの第１の板部材７１に設けられている。ターゲット１３０は、目印となるものである。カメラ１４０は、移動装置１１０に固定されており、ターゲット１３０を撮影可能な位置に配置されている。カメラ１４０は、撮影した画像を制御装置１００に送信する。

図２４は、ロボットハンド本体２０及び把持装置７０Ａの構成を示す説明図である。図２７に示すように、手先センサ１５０は、吸着部材４２の近傍に固定されている。本実施形態では、手先センサ１５０は、支持部４１に固定されている。手先センサ１５０は、この手先センサ１５０から物品Ｏまでの距離、及び物品Ｏの位置を検出可能に構成されている。手先センサ１５０は、検出結果を制御装置１００に送信する。

図２５及び図２６は、誤差吸収変位装置１６０の動作を示す説明図である。図２５及び図２６では、制御装置１００、ターゲット１３０、カメラ１４０、及び手先センサ１５０は省略している。

図２５及び図２６に示すように、誤差吸収変位装置１６０は、フレーム３０及び移動装置１１０に設けられており、吸着部材４２が物品Ｏに当接するなどして移動装置１１０に収縮方向に荷重が入力されることにより移動装置１１０が収縮する際に移動装置１１０と一体に収縮可能に形成されている。図２６は、誤差吸収変位装置１６０が、移動装置１１０の収縮に伴って収縮した状態を示している。

また、誤差吸収変位装置１６０は、移動装置１１０が伸長した状態では、ばね等で伸長状態となる。また、誤差吸収変位装置１６０は、収縮したことを検出可能に形成されており、検出結果を制御装置１００送信する。

制御装置１００は、カメラ１４０の撮影画像から、移動装置１１０の伸長時のたわみ量を検出可能に構成されている。制御装置１００は、具体的には、カメラ１４０の撮影画像内のターゲット１３０の位置により、たわみ量を検出する。図２７は、移動装置１１０が伸長した状態のロボットハンド１０Ｄを示す説明図である。図２７に示すように、移動装置１１０は、伸長することにより、たわむ。

また、制御装置１００は、手先センサ１５０の検出結果に基づいて、吸着部材４２から物品Ｏまでの距離、及び物品Ｏの位置を検出可能に構成されている。また、制御装置１００は、誤差吸収変位装置１６０の検出結果に基づいて、吸着部材４２が物品Ｏに接触した否かを判断可能に構成されている。

また、制御装置１００は、上述のように検出または判断した、移動装置１１０のたわみ量、吸着部材４２から物品Ｏまでの距離、物品Ｏの位置、及び吸着部材４２が物品Ｏに当接したとの判断により、吸着部材４２の位置を補正可能に構成されている。

図２８は、制御装置１００の、吸着部材４２の位置を補正する動作の一例を示すフローチャートである。図２８に示すように、制御装置１００は、まず、カメラ１４０の撮影画像に基づいて、物品Ｏの位置を検出し、この位置を吸着部材４２の目標位置とする（ステップＳＴ１１）。

目標位置が設定されると、次に、制御装置１００は、ロボットアーム１２０及び移動装置１１０を駆動して、吸着部材４２を目標位置に近づける（ステップＳＴ１２）。次に制御装置１００は、カメラ１４０の撮影画像に基づいて、ターゲットの位置から移動装置１１０のたわみの有無を検出する（ステップＳＴ１３、及びステップＳＴ１４）。

制御装置１００は、移動装置１１０にたわみがあると判断（ステップＳＴ１４のＹｅｓ）すると、このたわみ量を検出して目標位置をたわみの分補正する（ステップＳＴ１５）。

制御装置１００は、目標位置の補正が完了すると、またはたわみがないと判断すると（ステップＳＴ１４のＮＯ）、手先センサ１５０の検出結果に基づいて、物品Ｏの位置を検出する（ステップＳＴ１６）。

制御装置１００は、手先センサ１５０の検出結果に基づいて物品Ｏの位置を検出すると、次に、目標位置が、手先センサ１５０の検出結果に基づいて検出した物品Ｏの位置からずれているか否かを判断する（ステップＳＴ１７）。

目標位置が、手先センサ１５０の検出結果に基づいて検出した物品Ｏの位置からずれていると判断すると（ステップＳＴ１７のＹｅｓ）、目標位置を補正する（ステップＳＴ１８）。具体的には、制御装置１００は、手先センサ１５０の検出結果により検出された物品Ｏの位置を目標位置に置き換える（ステップＳＴ１８）。

制御装置１００は、目標位置の補正が完了すると、または、目標位置が手先センサ１５０の検出結果より検出された物品Ｏの位置からずれていないと判断すると（ステップＳＴ１７のＮｏ）、誤差吸収変位装置１６０の検出結果に基づいて、吸着部材４２が物品Ｏに接触したか否かを判断する（ステップＳＴ１９及びステップＳＴ２０）。

制御装置１００は、誤差吸収変位装置１６０が収縮していると、吸着部材４２が物品に当接したと判断する（ステップＳＴ２０のＹｅｓ）。そして、制御装置１００は、吸着部材４２が目標位置に到達したと判断し、ロボットアーム１２０の駆動を停止する。（ステップＳＴ２１）。この状態では、吸着部材４２が物品Ｏに当接する、すなわち、吸着部材４２が目標位置に到達している（ステップＳＴ２２）。なお、制御装置１００が、誤差吸収変位装置１６０の収縮を検出していない場合（ステップＳＴ２０のＮｏ）では、ロボットアーム１２０の駆動が停止されることなく、吸着部材４２が物品Ｏに到達することとなる（ステップＳＴ２２）。

本実施形態のロボットハンド１０Ｄは、第６の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、以下の効果が得られる。すなわち、ロボットハンド１０Ｄがターゲット１３０、カメラ１４０、手先センサ１５０、及び誤差吸収変位装置１６０を有することにより、これらの検出結果に基づいて、吸着部材４２を、より正確に物品Ｏまで移動することができる。

さらに、誤差吸収変位装置１６０が縮小することにより、吸着部材４２及び物品Ｏの当接の際の衝撃が吸収される。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、吸着により物品Ｏを保持する吸着部４０、及び吸着部４０との間に物品Ｏを挟持する第１の板部材７１を有することにより、ロボットハンド１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、大型化を防止しつつ、物品Ｏの落下を防止することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］
フレームと、
前記フレームに設けられた吸着部と、
第１の板部材、並びに、前記第１の板部材を前記吸着部側の位置及び前記フレーム側の位置の間で移動可能に前記フレームに連結するリンク機構を具備する把持装置と、
を具備するロボットハンド。
［２］
前記吸着部は、
前記フレームに支持された支持部と、
前記支持部に支持されて縮小可能な筒状に形成された吸着部材と、
前記支持部の前記吸着部材を挟んだ両側に配置された収容部材と、
前記収容部材内に前記吸着部材の軸方向に移動可能に配置された吸着部用板部材と、
を具備する［１］に記載のロボットハンド。
［３］
前記把持装置は、前記第１の板部材に移動可能に支持された第２の板部材を具備する［１］に記載のロボットハンド。
［４］
前記吸着部に連結された管部材と、
前記管部材内の圧力を検出する圧力センサと、
を具備する［１］に記載のロボットハンド。
［５］
前記フレームに連結され、前記フレームを移動する移動装置を具備する［１］に記載のロボットハンド。
［６］
前記移動装置に設けられ、前記フレームまたは前記把持装置に設けられたターゲットを撮影するカメラ
を具備する［５］に記載のロボットハンド。
［７］
前記フレーム及び前記移動装置に設けられ、前記移動装置の縮小に合わせて縮小する誤差吸収変位装置を具備する［６］に記載のロボットハンド。
［８］
前記吸着部に設けられ、物品までの距離及び物品の位置を検出する手先センサを具備する［１］に記載のロボットハンド。

１０…ロボットハンド、１０Ａ…ロボットハンド、１０Ｂ…ロボットハンド、１０Ｃ…ロボットハンド、１０Ｄ…ロボットハンド、１０Ｅ…ロボットハンド、２０…ロボットハンド本体、３０…フレーム、４０…吸着部、４１…支持部、４２…吸着部材、４３…収容部材、４４…吸着部用板部材、６０…管部材、７０…把持装置、７０Ａ…把持装置、７１…第１の板部材、７２…平行リンク、８０…第２の板部材、９０…圧力センサ、１１０…移動装置、１３０…ターゲット、１４０…カメラ、１５０…手先センサ、１６０…誤差吸収変位装置。

Claims (7)

1. フレームと、
   前記フレームに設けられた吸着部と、
   第１の板部材、並びに、前記第１の板部材を前記吸着部側の位置及び前記フレーム側の位置の間で移動可能に前記フレームに連結するリンク機構を具備する把持装置と、
   を具備し、
   前記吸着部は、
   前記フレームに支持された支持部と、
   前記支持部に支持されて縮小可能な筒状に形成された吸着部材と、
   前記支持部の前記吸着部材を挟んだ両側に配置された収容部材と、
   前記収容部材内に前記吸着部材の軸方向に移動可能に配置された吸着部用板部材と、
   を具備するロボットハンド。
2. 前記把持装置は、前記第１の板部材に移動可能に支持された第２の板部材を具備する請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記吸着部に連結された管部材と、
   前記管部材内の圧力を検出する圧力センサと、
   を具備する請求項１に記載のロボットハンド。
4. 前記フレームに連結され、前記フレームを移動する移動装置を具備する請求項１に記載のロボットハンド。
5. 前記移動装置に設けられ、前記フレームまたは前記把持装置に設けられたターゲットを撮影するカメラ
   を具備する請求項４に記載のロボットハンド。
6. 前記フレーム及び前記移動装置に設けられ、前記移動装置の縮小に合わせて縮小する誤差吸収変位装置を具備する請求項５に記載のロボットハンド。
7. 前記吸着部に設けられ、物品までの距離及び物品の位置を検出する手先センサを具備する請求項１に記載のロボットハンド。