JP7227712B2 - ロボットハンド、ロボットおよび把持方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の把持部により対象物を把持するロボットハンド、このようなロボットハンドを備えたロボットおよびこのようなロボットハンドによる対象物の把持方法に関する。

工場の製造ライン等において使用されるロボットにおいて、部品を把持するためのロボットハンドとして従来から様々なタイプのものが用いられている。例えば、特許文献１には、対象物の大きさや形状に関わらず確実に対象物を把持することができるハンド機構が開示されている。ここで、特許文献１に開示されるハンド機構では、駆動機構本体に３つの指部材が設けられており、各指部材が駆動機構によってそれぞれ回転させられることにより各指部材がハンド機構の中心に向かって移動するようになっている。このように、各指部材がハンド機構の中心に向かって移動することにより、対象物が各指部材により把持されるようになる。また、各指部材は、基節部材と、この基節部材の軸方向の一端に回転可能に取り付けられた末節部材とを有しており、末節部材が回転することで、基節部材に対して屈曲するよう構成されている。

しかしながら、特許文献１に開示されるようなハンド機構では、対象物を把持する際に各指部材が駆動機構によって回転させられると、基節部材および末節部材が互いに交差するように移動するため、対象物に対してねじれの力が加えられてしまうという問題がある。

これに対し、特許文献２には、ベース部に設けられた３本の互いに平行に延びる棒状の把持部により対象物を把持するロボットハンドが開示されている。このようなロボットハンドによれば、棒状の把持部により対象物を把持するため、対象物に対してねじれの力が加えられてしまうことを抑止することができる。また、特許文献２に開示されるロボットハンドによれば、把持部を回転させる方向と反対の向きにベース部を回転させることにより、待機位置からベース部の中心に近づく方向に移動する各把持部の軌跡を略直線形状とすることができ、このことにより対象物を安定的に把持することができるようになる。

特開２０１７－７１０４１号公報 特開２０１７－１０４９６７号公報

特許文献２に開示される従来のロボットハンドでは、各把持部を回転させるための駆動部およびベース部を回転させるための駆動部をそれぞれ設けなければならず、装置の構造が複雑になるとともに装置全体が高価なものになるという問題があった。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、１つの駆動部によって各支持部および保持部をそれぞれ回転させることができ、よって複数の駆動部を用いる場合と比較して構造をシンプルなものとすることができるとともに費用を低減することができるロボットハンド、ロボットおよび把持方法を提供することを目的とする。

本発明のロボットハンドは、ベース部と、複数の把持部と、各前記把持部をそれぞれ支持する複数の支持部と、各前記支持部を保持する保持部と、各前記支持部を回転させる駆動部と、各前記支持部が回転するときの動力を前記保持部に伝達するための動力伝達部と、を備え、各前記支持部が回転することにより、各前記把持部がそれぞれ互いに接近することで対象物が把持されるようになっており、前記保持部は、前記動力伝達部から伝達された動力により、前記ベース部に対して各前記支持部が回転する方向とは逆の方向に回転することを特徴とする。

このようなロボットハンドによれば、各支持部が回転するときの動力を動力伝達部によって保持部に伝達することにより、１つの駆動部によって各支持部および保持部をそれぞれ回転させることができ、よって複数の駆動部を用いる場合と比較して構造をシンプルなものとすることができるとともに費用を低減することができる。

本発明のロボットハンドにおいては、少なくとも１つの前記支持部は軸部材を有しており、当該支持部は前記軸部材を中心として回転し、前記動力伝達部は、前記軸部材に設けられた第１プーリと、前記ベース部に位置固定で取り付けられた第２プーリと、前記第１プーリおよび前記第２プーリにそれぞれ掛け渡された動力伝達部材とを有していてもよい。

この場合、前記第１プーリの直径ａおよび前記第２プーリの直径ｂは下記の関係であってもよい。
ｂ＝ａ×（ｍ＋ｎ）／ｎ
（ｍ：前記保持部の中心と前記軸部材の中心との間の距離、
ｎ：前記軸部材の中心と前記把持部との間の距離）

あるいは、少なくとも１つの前記支持部は軸部材を有しており、当該支持部は前記軸部材を中心として回転し、前記動力伝達部は、前記軸部材に設けられた第１ギヤと、前記ベース部に位置固定で取り付けられた第２ギヤとを有しており、前記第１ギヤおよび前記第２ギヤは直接または第３ギヤを介して接続されるようになっていてもよい。

本発明のロボットハンドにおいては、前記保持部の角速度Ａおよび各前記支持部の角速度Ｂは下記の関係であってもよい。
Ａ＝Ｂ×ｎ／（ｍ＋ｎ）
（ｍ：前記保持部の中心と前記軸部材の中心との間の距離、
ｎ：前記軸部材の中心と前記把持部との間の距離）

また、前記保持部の中心と前記軸部材の中心との間の距離、および前記軸部材の中心と前記把持部との間の距離が略同一の大きさであってもよい。

また、前記軸部材が貫通する穴が前記保持部に設けられており、前記穴を貫通する前記軸部材は当該穴内で回転し、前記軸部材が移動することにより前記保持部が回転するようになっていてもよい。

あるいは、前記動力伝達部は、前記ベース部に取り付けられ、少なくとも１つの前記把持部が略直線状に移動するよう当該把持部を案内するガイドを有していてもよい。

この場合、前記ガイドには、少なくとも１つの前記把持部または当該把持部に取り付けられている取付部材が挿入される略直線状の溝が形成されており、当該把持部または前記取付部材は前記溝内で略直線状に移動してもよい。

また、前記ガイドに形成される前記溝は、前記保持部の中心に向かう方向に延びていてもよい。

また、各前記把持部は、互いに略平行に延びる棒状部材を含んでいてもよい。

また、前記駆動部は前記保持部に設けられていてもよい。

本発明のロボットは、上記のロボットハンドと、前記ロボットハンドの前記駆動部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の把持方法は、ベース部と、複数の把持部と、各前記把持部をそれぞれ支持する複数の支持部と、各前記支持部を保持する保持部と、駆動部と、動力伝達部とを有するロボットハンドによる対象物の把持方法であって、各前記把持部をそれぞれ支持する各前記支持部を前記駆動部によって回転させることにより、各前記把持部をそれぞれ互いに接近させる工程と、各前記支持部が回転するときの動力を前記動力伝達部によって前記保持部に伝達することにより、前記ベース部に対して各前記支持部が回転する方向とは逆の方向に前記保持部を回転させる工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明のロボットハンド、ロボットおよび把持方法によれば、１つの駆動部によって各支持部および保持部をそれぞれ回転させることができ、よって複数の駆動部を用いる場合と比較して構造をシンプルなものとすることができるとともに費用を低減することができる。

本発明の実施の形態によるロボットハンドを備えたロボットの正面図である。 図１に示すロボットにおけるロボットハンドの構成の一例を示す斜視図である。 図２に示すロボットハンドの正面図である。 図２等に示すロボットハンドの分解斜視図である。 図２等に示すロボットハンドにおける動力伝達部を上側から見たときの構成を示す構成図である。 図２等に示すロボットハンドにおける各支持部、複数のギヤおよび回転角度検知部を上側から見たときの構成を示す構成図である。 図６に示す回転角度検知部の構成を示す構成図である。 図６に示す各支持部および複数のギヤの構成を示す構成図である。 （ａ）～（ｄ）は、図２等に示すロボットハンドにおける各支持部の動作を順に示す説明図である。 図２等に示すロボットハンドにおいて各支持部が回転する際の各把持部の棒状部材の軌跡を示す説明図である。 図６等に示す回転角度検知部の各センサによる検知状態を示す図である。 図１に示すロボットにおけるロボットハンドの構成の他の例を示す斜視図である。 図１２に示すロボットハンドの正面図である。

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。図１乃至図１３は、本実施の形態によるロボットおよびこのようなロボットにおけるロボットハンドを示す図である。このうち、図１は、本実施の形態によるロボットハンドを備えたロボットの正面図であり、図２は、図１に示すロボットにおけるロボットハンドの構成の一例を示す斜視図であり、図３は、図２に示すロボットハンドの正面図である。また、図４は、図２等に示すロボットハンドの分解斜視図であり、図５乃至図８は、それぞれ、図２等に示すロボットハンドにおける各構成部材を上側から見たときの構成を示す構成図である。また、図９（ａ）～図９（ｄ）は、図２等に示すロボットハンドにおける各支持部の動作を順に示す説明図であり、図１０は、図２等に示すロボットハンドにおいて各支持部が回転する際の各把持部の棒状部材の軌跡を示す説明図である。また、図１１は、図６等に示す回転角度検知部の各センサによる検知状態を示す図である。また、図１２は、図１に示すロボットにおけるロボットハンドの構成の他の例を示す斜視図であり、図１３は、図１２に示すロボットハンドの正面図である。

本実施の形態によるロボット１は、工場等において製造工程で用いられるようになっており、様々な形状の部品等の対象物を把持して他の構成品に取り付ける等の動作を行うようになっている。図１に示すように、本実施の形態によるロボット１は、胴体部２と、胴体部２に設けられた左右一対のアーム部４と、各アーム部４の先端部分に取り付けられたロボットハンド１０と、ロボットハンド１０を含むロボット１の各構成部材を制御する制御部６とを備えている。

図２乃至図４に示すように、ロボットハンド１０は、アーム部４に着脱自在に取り付けられるベース部２０と、複数（具体的には、３つ）の把持部３０と、各把持部３０をそれぞれ支持する複数（具体的には、３つ）の支持部４０、４４と、各支持部４０、４４を保持する保持部６０と、各支持部４０、４４を回転させる駆動部５０と、各支持部４０、４４が回転するときの動力を保持部６０に伝達するための動力伝達部７０とを備えており、各把持部３０により対象物が把持されるようになっている。具体的には、本実施の形態では、各把持部３０は、図２乃至図４に示すような待機位置から互いに接近する方向にそれぞれ移動可能となっている。より詳細には、駆動部５０によって各支持部４０、４４が回転させられることによって各把持部３０が待機位置から互いに接近する方向に移動させられ、このことにより部品等の対象物が各把持部３０により把持されるようになっている。また、保持部６０は、動力伝達部７０から伝達された動力により、ベース部２０に対して回転するようになっている。この際に、保持部６０は、各支持部４０、４４が回転する方向とは逆の方向に回転する。また、各支持部４０、４４の回転角度を検知するための回転角度検知部８０が駆動部５０の近傍に設けられている。このようなロボットハンド１０の各構成部材について以下に詳述する。

図２乃至図４に示すように、ベース部２０は、円板形状の第１ベース部材２１と、一対の棒状の取付部材２３によりこの第１ベース部材２１に取り付けられる第２ベース部材２２とを有している。第２ベース部材２２は、板金をコの字形状に折り曲げたものから構成されており、この第２ベース部材２２の下面には、後述する動力伝達部７０の第２プーリ７４に接続される円柱形状の接続部材２４が取り付けられている。また、ベース部２０の第１ベース部材２１は、アーム部４に着脱自在に取り付けられるようになっている。

図４等に示すように、各把持部３０は、互いに略平行に延びる棒状部材３１を有しており、これらの棒状部材３１により部品等の対象物が把持されるようになっている。また、各棒状部材３１の先端部分には吸着パッド３２が設けられており、各棒状部材３１の根元部分の近傍には、可撓性のホース（図示せず）が接続されるホース接続部材３４が設けられている。そして、ホース接続部材３４に接続されたホースにより吸着パッド３２からエアが吸引されることにより、対象物を吸着パッド３２に吸着させることができるようになっている。このような吸着パッド３２が各棒状部材３１の先端部分に設けられていることにより、各棒状部材３１により部品等の対象物を把持する代わりに、対象物を吸着パッド３２に吸着させることによってロボットハンド１０により対象物を持ち運ぶことができるようになる。

図４等に示すように、３つの把持部３０のうちある１つの把持部３０は第１支持部４０により支持されるようになっている。より詳細には、第１支持部４０は支持部材４１を有しており、この支持部材４１における一方の端部に、把持部３０の棒状部材３１の根元部分が取り付けられている。また、支持部材４１における他方の端部には細長い軸部材４２が取り付けられており、支持部材４１は軸部材４２を中心として回転するようになっている。また、３つの把持部３０のうち残りの２つの把持部３０はそれぞれ対応する第２支持部４４により支持されるようになっている。より詳細には、第２支持部４４は、第１支持部分４５ａおよび第２支持部分４５ｂから構成される支持部材４５を有しており、この支持部材４５における第１支持部分４５ａの端部に、把持部３０の棒状部材３１の根元部分が取り付けられている。また、支持部材４５における第２支持部分４５ｂの端部には細長い軸部材４６が取り付けられており、支持部材４５は軸部材４６を中心として回転するようになっている。ここで、図４に示すように、第１支持部４０の軸部材４２の長さは、各第２支持部４４の軸部材４６の長さよりも大きくなっている。

また、第１支持部分４５ａは、軸部材４６と平行に延びる軸４５ｃを中心として、第２支持部分４５ｂに対して揺動可能となっている。より詳細には、軸４５ｃの近傍には、ねじりバネ（図示せず）およびストッパ部材（図示せず）が設けられており、第１支持部分４５ａに何ら力が加えられていない状態では第１支持部分４５ａおよび第２支持部分４５ｂが直線状に延びる状態に維持されるようになっている。また、第１支持部分４５ａに力が加えられると当該第１支持部分４５ａが軸４５ｃを中心として第２支持部分４５ｂに対して回転し、その後、第１支持部分４５ａに力が加えられなくなると、ねじりバネの復元力によって第１支持部分４５ａが元の状態に戻されるようになっている。

図２乃至図４に示すように、駆動部５０は、略直方体形状のハウジング５０ａと、ハウジング５０ａの内部に収容されているロータリーアクチュエータ５２とを有しており、ハウジング５０ａには、エア供給ホース（図示せず）が接続される第１ホース接続部材５３と、エア排出ホース（図示せず）が接続される第２ホース接続部材５４とがそれぞれ取り付けられている。図４に示すように、ロータリーアクチュエータ５２には、ハウジング５０ａから下方に延びる回転軸５２ａが取り付けられており、第１ホース接続部材５３に接続されるエア供給ホースからエアがロータリーアクチュエータ５２に供給されると、回転軸５２ａがロータリーアクチュエータ５２により回転させられるようになる。また、エア供給ホースからロータリーアクチュエータ５２に供給されたエアは、第２ホース接続部材５４に接続されるエア排出ホースから排出される。また、ハウジング５０ａの四隅にはそれぞれ取付部材５１が取り付けられており、各取付部材５１は後述する動力伝達部７０の板状部材７１に接続されている。このような駆動部５０は制御部６により制御されるようになっている。より詳細には、第１ホース接続部材５３に接続されるエア供給ホースにエアを供給するエア供給部（図示せず）がロボット１に設けられており、このエア供給部が制御部６によって制御されることによりエア供給部からエア供給ホースにエアが供給されることによってロータリーアクチュエータ５２が駆動されるようになっている。

また、図４および図８に示すように、ロータリーアクチュエータ５２により回転させられる回転軸５２ａには第１歯車５５が取り付けられている。また、３つの支持部４０、４４に対応するよう、第２歯車５６および第３歯車５８がそれぞれ３つずつ設けられている。ここで、第１歯車５５の周囲に３つの第２歯車５６が配置されており、第１歯車５５の歯と、各第２歯車５６の歯とが噛み合っている。また、各第２歯車５６の歯と、対応する各第３歯車５８の歯とが噛み合っている。また、各第３歯車５８の中心に、第１支持部４０の軸部材４２および２つの第２支持部４４の軸部材４６がそれぞれ通されており、各第３歯車５８が回転すると、各軸部材４２、４６も各第３歯車５８と同期して回転するようになっている。このことにより、ロータリーアクチュエータ５２により回転軸５２ａが回転させられると、このようなロータリーアクチュエータ５２による回転駆動力が第１歯車５５、各第２歯車５６および各第３歯車５８を順に経て各支持部４０、４４の軸部材４２、４６に伝達され、これらの軸部材４２、４６が回転するようになる。そして、各軸部材４２、４６が回転すると、各支持部４０、４４において各支持部材４１、４５が各軸部材４２、４６を中心として回転することにより、各把持部３０が移動するようになる。ここで、本実施の形態のロボットハンド１０では、第１歯車５５の周囲に３つの第２歯車５６が配置されていることにより、１つのロータリーアクチュエータ５２により複数の把持部３０が同期して移動させられるようになっている。この場合には、各把持部３０を同期して移動させることにより各把持部３０の棒状部材３１が対象物に接触するタイミングが略同一となるため対象物をより確実に把持することができるようになる。また、本実施の形態では、エアが供給されることにより各把持部３０を駆動するようなロータリーアクチュエータ５２を用いることにより、ロボットハンド１０の軽量化を図ることができるようになる。

図４等に示すように、各支持部４０、４４を保持する保持部６０は、上下一対の円板状部材６２、６４を有しており、下側の円板状部材６４は、３つの取付部材６６により上側の円板状部材６２に接続されるようになっている。また、これらの上下一対の円板状部材６２、６４の間に、第１歯車５５、各第２歯車５６および各第３歯車５８が配置されている。また、下側の円板状部材６４には３つの穴６４ａが設けられており、各穴６４ａに各支持部４０、４４の軸部材４２、４６が貫通している。そして、下側の円板状部材６４の各穴６４ａを貫通する軸部材４２、４６は当該穴６４ａ内で回転するようになっている。また、上側の円板状部材６２には１つの穴６２ａが設けられており、この穴６２ａに第１支持部４０の軸部材４２が貫通している。そして、上側の円板状部材６２の穴６２ａを貫通する軸部材４２は当該穴６２ａ内で回転するようになっている。このようにして、各支持部４０、４４が保持部６０により保持されるようになる。また、上側の円板状部材６２の上面には駆動部５０のハウジング５０ａが位置固定で取り付けられている。

また、本実施の形態のロボットハンド１０には、各支持部４０、４４が回転するときの動力を保持部６０に伝達するための動力伝達部７０が設けられている。図５に示すように、動力伝達部７０は、第１支持部４０の軸部材４２の上端部に設けられた第１プーリ７３と、ベース部２０の接続部材２４に位置固定で取り付けられた第２プーリ７４と、第１プーリ７３および第２プーリ７４に掛け渡された無端状のベルト７６（動力伝達部材）とを有している。また、動力伝達部７０は板状部材７１を有しており、この板状部材７１の上方に第１プーリ７３、第２プーリ７４およびベルト７６が配置されている。また、板状部材７１には４つの取付部材７２を介して円板状部材７８が取り付けられており、円板状部材７８と板状部材７１との間に第２プーリ７４が配置されている。また、円板状部材７８の中心には穴７８ａが形成されており、ベース部２０の接続部材２４はこの穴７８ａを貫通するようになっている。また、上述したように、板状部材７１の下面には４つの取付部材５１を介して駆動部５０のハウジング５０ａが接続されている。

ここで、ロータリーアクチュエータ５２により第１支持部４０の軸部材４２が回転させられたときにこの軸部材４２の上端部に設けられた第１プーリ７３も回転するが、第２プーリ７４はベース部２０の接続部材２４に位置固定で取り付けられているため、ベース部２０に対して第１プーリ７３や軸部材４２が相対的に移動するようになる。具体的には、ベース部２０の接続部材２４の軸線を中心とした円弧状の軌跡に沿って軸部材４２が図５における矢印方向に移動するようになる。また、この軸部材４２は保持部６０における上側の円板状部材６２の穴６２ａを貫通しているため、軸部材４２が図５における矢印方向に移動すると、この上側の円板状部材６２も接続部材２４の軸線を中心として回転し、上側の円板状部材６２に取り付けられている下側の円板状部材６４、駆動部５０のハウジング５０ａ、板状部材７１および円板状部材７８が一体的に回転するようになる。より詳細には、図８に示すように軸部材４２が図８の紙面における反時計回りの方向に回転すると、この軸部材４２は、ベース部２０の接続部材２４の軸線を中心とした円弧状の軌跡に沿って図５における矢印方向に移動し、よって上側の円板状部材６２も接続部材２４の軸線を中心として回転するようになる。このようにして、保持部６０の各円板状部材６２、６４は、動力伝達部７０から伝達された動力により、ベース部２０に対して各支持部４０、４４が回転する方向（すなわち、図８の矢印方向）とは逆の方向に回転するようになる。

また、図４、図６および図７に示すように、各支持部４０、４４の回転角度を検知するための回転角度検知部８０が駆動部５０に設けられている。回転角度検知部８０は、外周縁の近傍に複数の穴８２ａが等間隔で形成されている円板形状の被検知板８２と、被検知板８２に形成される各穴８２ａを検知する２つの検知センサ８４とを有している。また、被検知板８２の中心にも穴８１が形成されており、この穴８１にロータリーアクチュエータ５２の回転軸５２ａが通されるようになっている。ここで、被検知板８２はロータリーアクチュエータ５２の回転軸５２ａに取り付けられており、当該被検知板８２は回転軸５２ａと同期して回転するようになっている。また、各検知センサ８４は、それぞれ、被検知板８２を挟むよう配置される発光素子および受光素子からなるフォトインタラプタ等から構成されている。そして、被検知板８２が回転すると、発光素子から発せられた光が被検知板８２により遮られて受光素子により受けられなくなる遮光状態、および発光素子から発せられた光が穴８２ａを通って受光素子により受けられる透光状態が交互に繰り返されるようになり、このような各検知センサ８４における遮光状態および透光状態が切り替えされた回数に基づいて被検知板８２の回転角度が検知されるようになる。ここで、本実施の形態では、図１１に示すように、２つの検知センサ８４（図１１における「センサ１」および「センサ２」）は、それぞれの検知センサ８４において検知される遮光状態および透光状態がずれて検出されるようにずれて配置されている。具体的には、センサ１において遮光状態が検出されているときにはセンサ２は透光状態が検出されるように配置されている。このように遮光状態および透光状態の切り替えの位相が略半分ずれていることにより、両方の検知センサ８４による検知結果を用いることによって被検知板８２の回転角度をより精度良く検知することができるようになる。

次に、このような構成からなるロボットハンド１０における各支持部４０、４４の動作について図９（ａ）～図９（ｄ）を用いて説明する。図９（ａ）～図９（ｄ）は、図２乃至図４に示すロボットハンド１０を上側から下方向に見たときの各支持部４０、４４および下側の円板状部材６４の位置関係を示す図である。また、図９において下側の円板状部材６４の中心を参照符合Ｏで示す。

図９（ａ）は、各把持部３０が待機位置に位置しているときの状態を示す図である。図９（ａ）に示すように、各把持部３０が待機位置に位置しているときには、これらの把持部３０は保持部６０の各円板状部材６２、６４よりも外側に位置している。そして、ロボットハンド１０の各把持部３０により対象物を把持させる際に、制御部６によってロータリーアクチュエータ５２が駆動するよう制御され、このロータリーアクチュエータ５２により回転軸５２ａが回転させられると、ロータリーアクチュエータ５２による駆動力が第１歯車５５、第２歯車５６および第３歯車５８を順に経て各支持部４０、４４の軸部材４２、４６に伝達され、これらの軸部材４２、４６が回転する。このときの各歯車５５、５６、５８や各軸部材４２、４６の回転方向を図８において矢印で示す。このことにより、各支持部４０、４４において、各軸部材４２、４６を中心として支持部材４１、４５が図８における矢印方向に回転し、これらの支持部材４１、４５の先端に取り付けられた各把持部３０（具体的には、各棒状部材３１）が互いに接近する方向に（すなわち、下側の円板状部材６４の中心Ｏに近づく方向に）移動する。このようにして、各把持部３０は図９（ａ）に示す位置から図９（ｂ）に示す位置および図９（ｃ）に示す位置を経て最終的に図９（ｄ）に示す位置まで移動するようになり、各把持部３０の棒状部材３１が下側の円板状部材６４の中心Ｏに最接近するようになる。

また、本実施の形態では、上述したような各把持部３０の動作に合わせて、保持部６０がベース部２０に対して各支持部４０、４４が回転する方向とは逆の方向に回転する。すなわち、保持部６０の各円板状部材６２、６４は中心Ｏを中心として図９における時計回りの方向に回転する。より詳細に説明すると、ロータリーアクチュエータ５２により第１支持部４０の軸部材４２が回転させられたときにこの軸部材４２の上端部に設けられた第１プーリ７３も回転するが、第２プーリ７４はベース部２０の接続部材２４に位置固定で取り付けられているため、ベース部２０に対して第１プーリ７３や軸部材４２が相対的に移動するようになる。具体的には、ベース部２０の接続部材２４の軸線を中心として軸部材４２が図５における矢印方向に移動するようになる。また、この軸部材４２は保持部６０における上側の円板状部材６２の穴６２ａを貫通しているため、軸部材４２が図５における矢印方向に移動すると、この上側の円板状部材６２も接続部材２４の軸線を中心として回転し、上側の円板状部材６２に取り付けられている下側の円板状部材６４、駆動部５０のハウジング５０ａ、板状部材７１および円板状部材７８が一体的に回転するようになる。このようにして、保持部６０の各円板状部材６２、６４は、動力伝達部７０から伝達された動力により、ベース部２０に対して各支持部４０、４４が回転する方向（すなわち、図８の矢印方向）とは逆の方向に回転する。具体的には、図９（ａ）～図９（ｄ）において下側の円板状部材６４に設けられた仮想の目印６４ｂで示すように、各把持部３０の棒状部材３１が図９（ａ）に示すような待機位置から下側の円板状部材６４の中心Ｏに最接近する位置まで移動する間に、下側の円板状部材６４は約９０°回転するようになる。このことにより、図１０において矢印Ｐで示すように、待機位置から下側の円板状部材６４の中心Ｏに近づく方向に移動する各把持部３０の棒状部材３１の軌跡が略直線形状となる。このため、下側の円板状部材６４の中心Ｏの近傍に対象物が位置している場合には、各把持部３０の棒状部材３１はこの対象物に向かって略直線形状の軌跡を通って接近するようになるため、当該対象物を安定的に把持することができるようになる。

ここで、図５および図９に示すように、本実施の形態では、第１プーリ７３におけるベルト７６が掛け渡される箇所の直径ａおよび第２プーリ７４におけるベルト７６が掛け渡される箇所の直径ｂは下記の関係にある。
ｂ＝ａ×（ｍ＋ｎ）／ｎ ・・・式（１）
（ｍ：保持部６０（具体的には、下側の円板状部材６４）の中心Ｏと各支持部４０、４４の軸部材４２、４６の中心との間の距離、
ｎ：各支持部４０、４４の軸部材４２、４６の中心Ｏと、各把持部３０（より厳密には、各棒状部材３１の中心）との間の距離）

また、本実施の形態では、上記の距離ｍが、距離ｎと略同一の大きさとなっている。このため、ベルト７６が掛け渡される箇所の直径ｂは、第１プーリ７３におけるベルト７６が掛け渡される箇所の直径ａの略２倍の大きさとなる。このことにより、保持部６０が回転する際の角速度Ａは、各支持部４０、４４の軸部材４２、４６が回転する際の角速度Ｂの略１／２倍の大きさとなる。具体的には、保持部６０の角速度Ａおよび各支持部４０、４４の角速度Ｂは下記の関係となる。
Ａ＝Ｂ×ｎ／（ｍ＋ｎ） ・・・式（２）

このように、各支持部４０、４４の支持部材４１、４５は、保持部６０（具体的には、上下一対の円板状部材６２、６４）の回転速度の倍の速さで、各軸部材４２、４６を中心として回転するようになる。このため、これらの支持部材４１、４５の先端に取り付けられた各把持部３０が待機位置から下側の円板状部材６４の中心Ｏに近づく方向に移動するときの軌跡が略直線形状となる。

なお、本実施の形態では、上記の距離ｍが、距離ｎと略同一の大きさであることに限定されない。上記の距離ｍが距離ｎと異なる大きさであってもよい。この場合でも、第１プーリ７３におけるベルト７６が掛け渡される箇所の直径ａおよび第２プーリ７４におけるベルト７６が掛け渡される箇所の直径ｂの関係は上記の式（１）により求めることができるようになる。また、保持部６０が回転する際の角速度Ａおよび各支持部４０、４４の軸部材４２、４６が回転する際の角速度Ｂの関係も上記の式（２）により求めることができるようになる。

以上のような構成からなる本実施の形態のロボットハンド１０およびこのようなロボットハンド１０を備えたロボット１によれば、保持部６０は、動力伝達部７０から伝達された動力により、ベース部２０に対して各支持部４０、４４が回転する方向とは逆の方向に回転する。このように、各支持部４０、４４が回転するときの動力を動力伝達部７０によって保持部６０に伝達することにより、１つの駆動部５０（具体的には、１つのロータリーアクチュエータ５２）によって各支持部４０、４４および保持部６０をそれぞれ回転させることができる。このため、複数の駆動部を用いる場合と比較して構造をシンプルなものとすることができるとともに費用を低減することができる。

また、複数の駆動部を用いるような従来のロボットハンドにおいて、待機位置から移動する各把持部の軌跡を略直線形状とするためにはそれぞれの駆動部の制御が難しくなり、このような各駆動部を制御するプログラムが複雑になってしまうという問題があった。これに対し、本実施の形態のロボットハンド１０やロボット１によれば、１つの駆動部５０（具体的には、１つのロータリーアクチュエータ５２）によって各支持部４０、４４および保持部６０をそれぞれ回転させることができるため、駆動部５０を制御するプログラムが複雑となってしまうことを防止することができる。

また、本実施の形態のロボットハンド１０においては、少なくとも１つの支持部４０は軸部材４２を有しており、当該支持部４０は軸部材４２を中心として回転し、動力伝達部７０は、軸部材４２に設けられた第１プーリ７３と、ベース部２０に位置固定で取り付けられた第２プーリ７４と、第１プーリ７３および第２プーリ７４にそれぞれ掛け渡された動力伝達部材（具体的には、ベルト７６）とを有している。また、保持部６０の中心と軸部材４２の中心との間の距離をｍ、軸部材４２の中心と把持部３０との間の距離をｎとしたときに、第１プーリ７３の直径ａおよび第２プーリ７４の直径ｂは下記の関係にある。
ｂ＝ａ×（ｍ＋ｎ）／ｎ
この場合には、保持部６０の角速度Ａおよび各支持部４０、４４の角速度Ｂは以下の関係となる。
Ａ＝Ｂ×ｎ／（ｍ＋ｎ）
このときには、各支持部４０、４４により支持される各把持部３０が待機位置から互いに接近する方向に移動するときの軌跡が略直線形状となり、対象物を安定的に把持することができるようになる。

また、本実施の形態のロボットハンド１０においては、保持部６０の中心と軸部材４２の中心との間の距離ｍ、および軸部材４２の中心と把持部３０との間の距離ｎが略同一の大きさである。この場合には、第２プーリ７４の直径ｂは第１プーリ７３の直径ａの略２倍の大きさとなる。また、保持部６０の角速度Ａは、各支持部４０、４４の角速度Ｂの略１／２倍の大きさとなる。

また、本実施の形態のロボットハンド１０においては、軸部材４２が貫通する穴６２ａ、６４ａが保持部６０（具体的には、各円板状部材６２、６４）に設けられており、穴６２ａ、６４ａを貫通する軸部材４２は当該穴６２ａ、６４ａ内で回転するようになっている。また、軸部材４２が移動することにより保持部６０が回転するようになっている。このことにより、ベース部２０に対して軸部材４２が図５における矢印方向に移動したときに、保持部６０の各円板状部材６２、６４を回転させることができるようになる。

また、本実施の形態のロボットハンド１０においては、各把持部３０は、互いに略平行に延びる棒状部材３１を有している。このような構成の各把持部３０によれば、対象物をより一層確実に把持することができるようになる。また、駆動部５０は保持部６０に設けられている。この場合には、ベース部２０に対して、駆動部５０も保持部６０と一体的に回転するようになる。

なお、本実施の形態によるロボットハンド１０やこのようなロボットハンド１０を備えたロボット１は、上述したような態様に限定されることはなく、様々な変更を加えることができる。

例えば、各把持部３０を駆動する駆動部５０は、空気等の気体が供給されることにより各把持部３０を駆動するようなロータリーアクチュエータ５２に限定されることはない。各把持部３０を駆動する駆動部として、モータ等の他の機構を用いてもよい。

また、上記の説明では、動力伝達部７０は、軸部材４２に設けられた第１プーリ７３と、ベース部２０に位置固定で取り付けられた第２プーリ７４と、第１プーリ７３および第２プーリ７４にそれぞれ掛け渡された動力伝達部材（例えば、ベルト７６）とを有しているような態様について述べたが、本実施の形態によるロボットハンド１０はこのような態様に限定されるものではない。動力伝達部の他の例として、第１支持部４０の軸部材４２に設けられた第１ギヤと、ベース部２０に位置固定で取り付けられた第２ギヤとから構成され、第１ギヤおよび第２ギヤが直接または第３ギヤを介して接続されるものが用いられてもよい。

また、図１乃至図１１に示すような構成のロボットハンド１０を備えたロボット１において、ベース部２０がシリンダーロッドの先端に支持されており、シリンダー機構がこのシリンダーロッドを伸縮させるようになっていてもよい。この場合には、シリンダー機構がシリンダーロッドを伸縮させることによって、対象物に対して各把持部３０を進退させることができるようになる。

また、本実施の形態に係るロボットハンドの他の例として、図１２および図１３に示すような構成のものが用いられてもよい。図１２は、図１に示すロボット１におけるロボットハンド１０ａの構成の他の例を示す斜視図であり、図１３は、図１２に示すロボットハンド１０ａの正面図である。

図１２および図１３に示すように、ロボットハンド１０ａは、アーム部４に着脱自在に取り付けられるベース部１２０と、複数（具体的には、３つ）の把持部１３０と、各把持部１３０をそれぞれ支持する複数（具体的には、３つ）の支持部１４０と、各支持部１４０を保持する保持部１６０と、各支持部１４０を回転させる駆動部１５０とを備えており、各把持部１３０により対象物が把持されるようになっている。具体的には、各把持部１３０は、図１２および図１３に示すような待機位置から互いに接近する方向にそれぞれ移動可能となっている。より詳細には、駆動部１５０によって各支持部１４０が回転させられることによって各把持部１３０が待機位置から互いに接近する方向に移動させられ、このことにより部品等の対象物が各把持部１３０により把持されるようになっている。また、保持部１６０は、ベース部１２０に対して、各支持部１４０が回転する方向とは逆の方向に回転する。このようなロボットハンド１０ａの各構成部材について以下に詳述する。

図１２および図１３に示すように、ベース部１２０は、第１ベース部材１２１と、一対の棒状の取付部材１２３によりこの第１ベース部材１２１に取り付けられる第２ベース部材１２２とを有している。第１ベース部１２１は、アーム部４に着脱自在に取り付けられるようになっている。また、第２ベース部材１２２は、板金をコの字形状に折り曲げたものから構成されており、この第２ベース部材１２２には、少なくとも１つの把持部１３０が略直線状に移動するよう当該把持部１３０を案内するガイド１９０が取り付けられている。このようなガイド１９０の構成の詳細については後述する。

図１２等に示すように、各把持部１３０は、互いに略平行に延びる棒状部材１３１を有しており、これらの棒状部材１３１により部品等の対象物が把持されるようになっている。また、各棒状部材１３１の先端部分には吸着パッド１３２が設けられており、各棒状部材１３１の根元部分の近傍には可撓性のホース（図示せず）が接続されるホース接続部材（図示せず）が設けられている。そして、ホース接続部材に接続されたホースにより吸着パッド１３２からエアが吸引されることにより、対象物を吸着パッド１３２に吸着させることができるようになっている。このような吸着パッド１３２が各棒状部材１３１の先端部分に設けられていることにより、各棒状部材１３１により部品等の対象物を把持する代わりに、対象物を吸着パッド１３２に吸着させることによってロボットハンド１０ａにより対象物を持ち運ぶことができるようになる。

図１２等に示すように、各把持部１３０は支持部１４０により支持されるようになっている。より詳細には、各支持部１４０は支持部材１４１を有しており、この支持部材１４１における一方の端部に、把持部１３０の棒状部材１３１の根元部分が取り付けられている。また、支持部材１４１における他方の端部には細長い軸部材１４２が取り付けられており、支持部材１４１は軸部材１４２を中心として回転するようになっている。

図１２等に示すように、駆動部１５０は、略直方体形状のハウジング１５０ａと、ハウジング１５０ａの内部に収容されているロータリーアクチュエータ１５２とを有しており、ハウジング１５０ａには、エア供給ホース（図示せず）が接続される第１ホース接続部材（図示せず）と、エア排出ホース（図示せず）が接続される第２ホース接続部材（図示せず）とがそれぞれ取り付けられている。また、ロータリーアクチュエータ１５２には、ハウジング１５０ａから下方に延びる回転軸１５２ａが取り付けられており、第１ホース接続部材に接続されるエア供給ホースからエアがロータリーアクチュエータ１５２に供給されると、回転軸１５２ａがロータリーアクチュエータ１５２により回転させられるようになる。また、エア供給ホースからロータリーアクチュエータ１５２に供給されたエアは、第２ホース接続部材に接続されるエア排出ホースから排出される。このような駆動部１５０は制御部６により制御されるようになっている。より詳細には、第１ホース接続部材に接続されるエア供給ホースにエアを供給するエア供給部（図示せず）がロボット１に設けられており、このエア供給部が制御部６によって制御されることによりエア供給部からエア供給ホースにエアが供給されることによってロータリーアクチュエータ１５２が駆動されるようになっている。

また、ロータリーアクチュエータ１５２により回転させられる回転軸１５２ａには第１歯車１５５が取り付けられている。また、３つの支持部１４０に対応するよう、第２歯車１５６および第３歯車１５８がそれぞれ３つずつ設けられている。ここで、第１歯車１５５の周囲に３つの第２歯車１５６が配置されており、第１歯車１５５の歯と、各第２歯車１５６の歯とが噛み合っている。また、各第２歯車１５６の歯と、対応する各第３歯車１５８の歯とが噛み合っている。また、各第３歯車１５８の中心に、各支持部１４０の軸部材１４２がそれぞれ通されており、各第３歯車１５８が回転すると、各軸部材１４２も各第３歯車１５８と同期して回転するようになっている。このことにより、ロータリーアクチュエータ１５２により回転軸１５２ａが回転させられると、このようなロータリーアクチュエータ１５２による回転駆動力が第１歯車１５５、各第２歯車１５６および各第３歯車１５８を順に経て各支持部１４０の軸部材１４２に伝達され、これらの軸部材１４２が回転するようになる。そして、各軸部材１４２が回転すると、各支持部１４０において各支持部材１４１が各軸部材１４２を中心として回転することにより、各把持部１３０が移動するようになる。

図１２等に示すように、各支持部１４０を保持する保持部１６０は、上下一対の円板状部材１６２、１６４を有しており、下側の円板状部材１６４は、３つの取付部材１６６により上側の円板状部材１６２に接続されるようになっている。また、これらの上下一対の円板状部材１６２、１６４の間に、第１歯車１５５、各第２歯車１５６および各第３歯車１５８が配置されている。また、下側の円板状部材１６４には３つの穴が設けられており、各穴に各支持部１４０の軸部材１４２が貫通している。そして、下側の円板状部材１６４の各穴を貫通する軸部材１４２は当該穴内で回転するようになっている。このようにして、各支持部１４０が保持部１６０により保持されるようになる。また、上側の円板状部材１６２の上面には駆動部１５０のハウジング１５０ａが位置固定で取り付けられている。

上述したように、第２ベース部材１２２には、少なくとも１つの把持部１３０が略直線状に移動するよう当該把持部１３０を案内するガイド１９０が取り付けられている。図１２に示すように、ガイド１９０には、３つの把持部１３０のうちある１つの把持部１３０の棒状部材１３１が挿入される略直線状の溝１９２が形成されており、この棒状部材１３１は溝１９２内で略直線状に移動するようになっている。また、溝１９２は、保持部１６０（具体的には、下側の円板状部材１６４）の中心に向かう方向に延びている。このため、各支持部１４０において各支持部材１４１が各軸部材１４２を中心として回転することにより各把持部１３０が移動すると、３つの把持部１３０のうちある１つの把持部１３０の棒状部材１３１が溝１９２内で保持部１６０の中心に向かう方向に移動する。この際に、保持部１６０もベース部１２０に対して各支持部１４０が回転する方向とは逆の方向に回転する。このため、３つの把持部１３０のうち他の２つの把持部１３０の棒状部材１３１も保持部１６０の中心に向かう方向に移動する。このように、図１２および図１３に示すロボットハンド１０ａでは、ガイド１９０は、各支持部１４０が回転するときの動力を保持部１６０に伝達するための動力伝達部として機能するようになる。

図１２および図１３に示すようなロボットハンド１０ａでも、保持部１６０は、動力伝達部として機能するガイド１９０から伝達された動力により、ベース部１２０に対して各支持部１４０が回転する方向とは逆の方向に回転する。このように、各支持部１４０が回転するときの動力を動力伝達部によって保持部１６０に伝達することにより、１つの駆動部１５０（具体的には、１つのロータリーアクチュエータ１５２）によって各支持部１４０および保持部１６０をそれぞれ回転させることができる。このため、複数の駆動部を用いる場合と比較して構造をシンプルなものとすることができるとともに費用を低減することができ、しかも駆動部１５０を制御するプログラムが複雑となってしまうことを防止することができる。

なお、上記の説明では、３つの把持部１３０のうちある１つの把持部１３０の棒状部材１３１がガイド１９０の溝１９２に挿入されるような態様について述べたが、このような態様に限定されることはない。他の例として、３つの把持部１３０のうちある１つの把持部１３０にピン部材等の取付部材が取り付けられており、この取付部材がガイド１９０の溝１９２に挿入されるようになっていてもよい。この場合でも、各支持部１４０において各支持部材１４１が各軸部材１４２を中心として回転することにより各把持部１３０が移動すると、３つの把持部１３０のうちある１つの把持部１３０に取り付けられている取付部材が溝１９２内で保持部１６０の中心に向かう方向に移動する。このことにより、保持部１６０もベース部１２０に対して各支持部１４０が回転する方向とは逆の方向に回転するようになる。

１ ロボット
２ 胴体部
４ アーム部
６ 制御部
１０、１０ａ ロボットハンド
２０ ベース部
２１ 第１ベース部材
２２ 第２ベース部材
２３ 取付部材
２４ 接続部材
３０ 把持部
３１ 棒状部材
３２ 吸着パッド
３４ ホース接続部材
４０ 第１支持部
４１ 支持部材
４２ 軸部材
４４ 第２支持部
４５ 支持部材
４５ａ 第１支持部分
４５ｂ 第２支持部分
４５ｃ 軸
４６ 軸部材
５０ 駆動部
５０ａ ハウジング
５１ 取付部材
５２ ロータリーアクチュエータ
５２ａ 回転軸
５３ 第１ホース接続部材
５４ 第２ホース接続部材
５５ 第１歯車
５６ 第２歯車
５８ 第３歯車
６０ 保持部
６２ 円板状部材
６２ａ 穴
６４ 円板状部材
６４ａ 穴
６４ｂ 目印
６６ 取付部材
７０ 動力伝達部
７１ 板状部材
７２ 取付部材
７３ 第１プーリ
７４ 第２プーリ
７６ ベルト
７８ 円板状部材
７８ａ 穴
８０ 回転角度検知部
８１ 穴
８２ 被検知板
８２ａ 穴
８４ 検知センサ
１２０ ベース部
１２１ 第１ベース部材
１２２ 第２ベース部材
１２３ 取付部材
１３０ 把持部
１３１ 棒状部材
１３２ 吸着パッド
１４０ 支持部
１４１ 支持部材
１４２ 軸部材
１５０ 駆動部
１５０ａ ハウジング
１５２ ロータリーアクチュエータ
１５２ａ 回転軸
１５５ 第１歯車
１５６ 第２歯車
１５８ 第３歯車
１６０ 保持部
１６２ 円板状部材
１６４ 円板状部材
１６６ 取付部材
１９０ ガイド
１９２ 溝

Claims (9)

1. ベース部と、
   複数の把持部と、
   各前記把持部をそれぞれ支持する複数の支持部と、
   各前記支持部を保持する保持部と、
   各前記支持部を回転させる駆動部と、
   各前記支持部が第１の方向に回転するときの動力を前記保持部に伝達するための動力伝達部と、
   を備え、
   各前記支持部が前記第１の方向に回転することにより、各前記把持部がそれぞれ互いに接近することで対象物が把持されるようになっており、
   前記保持部は、前記動力伝達部から伝達された動力により、前記ベース部に対して各前記支持部が回転する方向とは逆の方向である第２の方向に回転し、
   前記動力伝達部によって前記把持部、前記支持部、前記保持部および前記駆動部が一体的に第２の方向に回転し、
   前記第１の方向は前記ベース部に対して各前記支持部が回転する方向であり、
   少なくとも１つの前記支持部は軸部材を有しており、当該支持部は前記軸部材を中心として回転し、
   前記動力伝達部は、前記軸部材に設けられた第１プーリと、前記ベース部に位置固定で取り付けられた第２プーリと、前記第１プーリおよび前記第２プーリにそれぞれ掛け渡された動力伝達部材とを有している、ロボットハンド。
2. 前記第１プーリの直径ａおよび前記第２プーリの直径ｂは下記の関係にある、請求項１記載のロボットハンド。
   ｂ＝ａ×（ｍ＋ｎ）／ｎ
   （ｍ：前記保持部の中心と前記軸部材の中心との間の距離、
   ｎ：前記軸部材の中心と前記把持部との間の距離）
3. 前記保持部の角速度Ａおよび各前記支持部の角速度Ｂは下記の関係にある、請求項１乃至２のいずれか一項に記載のロボットハンド。
   Ａ＝Ｂ×ｎ／（ｍ＋ｎ）
   （ｍ：前記保持部の中心と前記軸部材の中心との間の距離、
   ｎ：前記軸部材の中心と前記把持部との間の距離）
4. 前記保持部の中心と前記軸部材の中心との間の距離、および前記軸部材の中心と前記把持部との間の距離が略同一の大きさである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボットハンド。
5. 前記軸部材が貫通する穴が前記保持部に設けられており、前記穴を貫通する前記軸部材は当該穴内で回転し、前記軸部材が移動することにより前記保持部が回転する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロボットハンド。
6. 各前記把持部は、互いに略平行に延びる棒状部材を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のロボットハンド。
7. 前記駆動部は前記保持部に設けられている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のロボットハンド。
8. 請求項１乃至７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の前記駆動部を制御する制御部と、
   を備えた、ロボット。
9. ベース部と、複数の把持部と、各前記把持部をそれぞれ支持する複数の支持部と、各前記支持部を保持する保持部と、駆動部と、動力伝達部とを有するロボットハンドによる対象物の把持方法であって、
   各前記把持部をそれぞれ支持する各前記支持部を前記駆動部によって第１の方向に回転させることにより、各前記把持部をそれぞれ互いに接近させる工程と、
   各前記支持部が前記第１の方向に回転するときの動力を前記動力伝達部によって前記保持部に伝達することにより、前記ベース部に対して各前記支持部が回転する方向とは逆の方向である第２の方向に前記保持部を回転させる工程と、
   を備え、
   前記動力伝達部によって前記把持部、前記支持部、前記保持部および前記駆動部が一体的に第２の方向に回転し、
   前記第１の方向は前記ベース部に対して各前記支持部が回転する方向であり、
   少なくとも１つの前記支持部は軸部材を有しており、当該支持部は前記軸部材を中心として回転し、
   前記動力伝達部は、前記軸部材に設けられた第１プーリと、前記ベース部に位置固定で取り付けられた第２プーリと、前記第１プーリおよび前記第２プーリにそれぞれ掛け渡された動力伝達部材とを有している、把持方法。

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