JP6966401B2 - ロボットハンド - Google Patents
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Description
このような不都合を解消するために、多様なワークに対応可能なロボットハンドが考案されている(特許文献1〜7参照。)。
本発明の一態様は、所定の軸回りの周方向に相互に間隔をおいて配置され、ワークを把持する複数の把持部と、該複数の把持部の各々に対応して設けられ、対応する前記把持部を、前記所定の軸に近接する閉方向および前記所定の軸から離間する開方向に直線移動させる複数の駆動部と、前記複数の把持部によって把持されている前記ワークの重心位置を検出する重心検出部とを備え、前記複数の駆動部の各々は、前記重心検出部によって検出された前記ワークの重心位置に基づき、前記対応する前記把持部の位置を前記重心位置が前記所定の軸に近付く方向に調整するロボットハンドである。
また、複数の把持部に把持されたワークの重心位置が重心検出部によって検出され、各把持部の位置がワークの重心位置が所定の軸に近付く方向に駆動部によって調整される。把持部の位置が調整された状態において、ワークの重心位置の所定の軸からの水平方向のずれに起因してロボットハンドに作用するモーメントおよびイナーシャが低減される。したがって、多様なワークをより小さな把持力で安定的に把持することができ、また、ロボットハンドの小型化を図ることができる。
ワークの重心位置が所定の軸の鉛直下方に配置された状態において、把持部に作用するモーメントおよびイナーシャが最小になる場合が多い。したがって、最小限の把持力でワークを把持することができる。
この構成によれば、少なくとも1つの把持部は、開方向の移動の過程で、ワークの内面の形状に沿って受動的に揺動する。あるいは、少なくとも1つの把持部は、閉方向の移動の過程で、ワークの外面の形状に沿って受動的に揺動する。これにより、複数の把持部の相対位置を、多様なワークの内面または外面の形状および寸法に、より柔軟に合わせることができる。
把持部の揺動可能な範囲に制限がない場合、複数の把持部の配置に偏りが生じ得る。揺動制限部材によって把持部の揺動を所定の角度範囲内に制限することで、複数の把持部の配置に過度な偏りが生じることを防ぐことができる。
本実施形態に係るロボットシステム100は、図1に示されるように、ロボット30と、ロボットハンド1と、ロボット30およびロボットハンド1のハンド本体1Aを制御する制御装置40とを備えている。ロボットシステム100は、例えば、コンベアによって搬送されくるワークWをハンド本体1Aによって1つずつ把持し、所定の搬送位置へ搬送する。
把持部7は、ワークWを把持する際にワークWの内面に密着させられる部分であり、図4に示されるように、中心軸Aに平行なシャフト9の下端に固定されている。
運動変換機構11は、回転運動を直線運動に変換することができる他の任意の機構であってもよい。
また、3つの駆動制御回路12は、制御部1Bからの閉動作のハンド制御信号に応答して把持部7を閉方向に移動させるため駆動パルスをそれぞれ発生させ、駆動パルスをステッピングモータ10にそれぞれ供給する。これにより、3つの把持部7が相互に同期して閉方向に移動し、3つの把持部7が閉じる。
例えば、制御部1Bは、ワークWの重心位置Gに基づいて、各把持部7の最適位置を算出する。把持部7の最適位置は、一例では、ワークWの重心位置Gが中心軸Aの鉛直下方に配置される位置である。例えば、ワークWの重心位置Gと把持部7の最適位置とが相互に対応付けられたテーブルが図示しない記憶部に記憶されており、制御部1Bは、重心位置Gと対応付られている最適位置をテーブルから読み出してもよい。
外力が解放されたときに各把持ユニット2が中心軸A回りの周方向の所定の中立位置に復帰するように、各把持ユニット2を所定の中立位置に付勢する付勢部材(例えば、ばね)が設けられていてもよい。
制御装置40は、ロボット30を動作させることによって、ハンド本体1AをワークWの上方に移動させ、ハンド本体1Aを、把持部7を下方に向けて中心軸Aが鉛直方向に配置される姿勢に配置する。
あるいは、ワークWの重心位置Gおよび把持部7の最適位置の計算は、把持部7によってワークWが把持される度に実行されてもよい。この場合、ワークWの把持、重心位置Gの検出および最適位置の計算を繰り返しながら、3つの把持部7の位置を徐々に最適化してもよい。
本実施形態によれば、駆動部8によって、3つの把持部7の位置が、ワークWの重心位置Gが中心軸Aが鉛直下方に配置される最適位置に調整される。これにより、ハンド本体1Aおよびロボット30に作用するモーメントおよびイナーシャを軽減し、形状および寸法が異なる様々なワークWをより小さい把持力で安定的に把持することができるという利点がある。また、これにより、ハンド本体1Aの小型化を図ることができるとい利点がある。
例えば、3つの把持部7によってワークWが把持された状態において、力センサ3によって力Fx,Fy,FzおよびトルクTx,Ty,Tzが検出され、制御部1Bによって、ワークWの重心位置Gおよび把持部7の最適位置が算出される。制御部1Bは、駆動部8を制御し、ワークWを把持した状態のまま3つの把持部7を最適位置に移動させる。あるいは、力センサ3によって力Fx,Fy,FzおよびトルクTx,Ty,Tzが検出された後に、制御部1Bは、把持部7を閉じさせてワークWを解放し、再度把持部7を開かせてワークWを把持する際に把持部7の位置を最適位置に調整してもよい。
外径チャック式の場合、3つの把持部7がワークWの外側に配置された状態で3つの把持部7が閉じることによってワークWが把持され、3つの把持部7が開くことによってワークWが解放される。ここで、3つの把持部7が閉じる過程において、各把持部7は、ワークWの外面の形状に沿って中心軸A回りに受動的に揺動しながら閉方向に移動する。このように、ワークWの外面の形状および寸法に合わせて3つの把持部7の相対位置が変化することによって、外面の形状および寸法が異なる多様なワークWを3つの把持部7によって確実に把持することができる。
このような構成によっても、各力センサ3によって検出された力Fx,Fy,FzおよびトルクTx,Ty,Tzに基づいて、ワークWの重心位置Gを計算することができる。
例えば、2つの把持ユニット2が揺動自在であり、1つの把持ユニット2が揺動不可であってもよい。少なくとも1つの把持ユニット2が揺動自在であることによって、3つの把持部7の相対位置をワークWの内面または外面の形状に合わせて柔軟に変更することができる。
この場合、ワークWの重心位置Gを中心軸Aの鉛直下方に配置することはできないので、3つの把持部7の位置は、ワークWの重心位置Gが可能な限り中心軸Aに近付くように、駆動部8によって調整される。
この場合、ワークWの重心位置Gが中心軸Aに一致する各把持ユニット2の最適位置が図示しない記憶部に記憶され、駆動部8が、記憶部に記憶されている最適位置へ把持部7を移動させてもよい。
1A ハンド本体
1B 制御部(重心検出部)
2 把持ユニット
3 力センサ(重心検出部)
4 揺動支持機構
5 揺動制限部材
7 把持部
8 駆動部
30 ロボット
31 ロボットアーム
40 制御装置
100 ロボットシステム
A 中心軸(所定の軸)
Claims (3)
- 所定の軸回りの周方向に相互に間隔をおいて配置され、ワークを把持する複数の把持部と、
該複数の把持部の各々に対応して設けられ、対応する前記把持部を、前記所定の軸に近接する閉方向および前記所定の軸から離間する開方向に直線移動させる複数の駆動部と、
前記複数の把持部によって把持されている前記ワークの重心位置を検出する重心検出部とを備え、
前記複数の駆動部の各々は、前記重心検出部によって検出された前記ワークの重心位置に基づき、前記対応する前記把持部の位置を前記重心位置が前記所定の軸に近付く方向に調整し、
前記複数の把持部のうちの少なくとも1つが、前記ワークからの前記所定の軸回りの外力に従って前記所定の軸回りに受動的に揺動自在に支持されているロボットハンド。 - 前記複数の駆動部の各々は、前記重心検出部によって検出された前記ワークの重心位置が前記所定の軸の鉛直下方に配置される位置に、前記対応する前記把持部の位置を調整する請求項1に記載のロボットハンド。
- 前記少なくとも1つの前記把持部の前記所定の軸回りの揺動を所定の角度範囲内に制限する揺動制限部材を備える請求項1または請求項2に記載のロボットハンド。
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