CN102019617B

CN102019617B - 手部和机械手装置、以及把持控制方法

Info

Publication number: CN102019617B
Application number: CN2010102774668A
Authority: CN
Inventors: 中野淳一
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: CN102019617A; JP5306948B2; JP2011056627A

Abstract

本发明提供手部和机械手装置、以及把持控制方法，该手部构成为即便工件的尺寸变化也能够使把持力恒定并且能够实现小型化。手部(5)设于臂部(6)的末端并把持工件(W₁～W₆)。该手部(5)具备：固定于臂部(6)末端的固定部(20)；以及能够接近该固定部(20)或者离开该固定部(20)的活动部(30)。固定部(20)具有沿预定方向延伸的两根第一指部(22A、22B)，活动部(30)具有与第一指部(22A、22B)大致平行地延伸的三根第二指部(32A～32C)。在维持第二指部(32A～32C)与第一指部(22A、22B)大致平行的状态的同时，活动部(30)接近该固定部(20)或者离开该固定部(20)。

Description

手部和机械手装置、以及把持控制方法

技术领域

本发明涉及手部和机械手(manipulator)装置以及把持控制方法。详细地说，涉及把持工件的手部和机械手装置、以及对手部进行控制以把持工件的把持控制方法。

背景技术

以往，利用自动装置的手部把持不同尺寸的工件并搬送至托盘。该手部例如具备：壳体；一对臂部，这一对臂部可开闭地支承于该壳体；连杆机构，通过使活塞进退，该连杆机构使臂部开闭；以及夹持爪，该夹持爪设于臂部的末端(参照专利文献1)。

根据该手部，通过使活塞进退，能够根据工件的尺寸来调整连杆的打开幅度(開き幅)并调整夹持爪的间隔，因此能够把持不同尺寸的工件。

专利文献1：日本特开2006-269793号公报

但是，在如上所述的手部的结构中，由于通过连杆机构将该活塞的进退运动转换成臂部的开闭运动，因此存在根据臂部的打开幅度不同把持力也不同的问题。

并且，通过设置连杆机构，手部变成复杂的结构，存在手部大型化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即便工件的尺寸变化也能够使把持力恒定，并且能够实现小型化的手部和机械手装置以及把持控制方法。

本发明的手部(例如后述的手部5)的特征在于，该手部设于臂部(例如后述的臂部6)的末端，用于把持工件(例如后述的工件W₁～W₆)，其中，该手部具备：固定部(例如后述的固定部20)，该固定部被固定于所述臂部的末端；以及活动部(例如后述的活动部30)，该活动部能够接近该固定部或者离开该固定部，所述固定部和所述活动部中的一方具有沿预定方向延伸的至少一根第一指部(例如后述的第一指部22A、22B)，所述固定部和所述活动部中的另一方具有与所述第一指部大致平行地延伸的至少两根第二指部(例如后述的第二指部32A～32C)，所述活动部在维持所述第二指部与所述第一指部大致平行的状态的同时，接近该固定部或者离开该固定部。

对于上述的手部(例如后述的手部5)，所述固定部和所述活动部中的一方包括被配置在大致一条直线上的三根第二指部(例如后述的第二指部32A～32C)，所述固定部和所述活动部中的另一方包括与所述三根第二指部大致平行且配置在大致一条直线上的两根第一指部(例如后述的第一指部22A、22B)，在所述三根第二指部中，一端的指部与中间的指部之间的距离(例如后述的t₁)比另一端的指部与中间的指部之间的距离(例如后述的t₂)大，所述两根第一指部中的一根指部配置在与将所述三根第二指部的一端的指部和中间的指部连结起来的线段的中点交叉、且与所述三根第二指部大致垂直的大致一条直线上，所述两根第一指部中的另一指部配置在与将所述三根第二指部的另一端的指部和中间的指部连结起来的线段的中点交叉、且与所述三根第二指部大致垂直的大致一条直线上。

本发明的机械手装置(例如后述的机械手装置1)的特征在于，该机械手装置具备自动装置(例如后述的自动装置2)和控制装置，所述自动装置具有用于把持筒状的工件的手部和使该手部的三维空间上的位置变化的臂部，所述控制装置对该自动装置进行控制，其中，所述手部具备：固定部，该固定部被固定于所述臂部的末端；以及活动部，该活动部能够接近该固定部或者离开该固定部，所述固定部和所述活动部中的一方具有沿预定方向延伸的至少一根第一指部，所述固定部和所述活动部中的另一方具有与所述第一指部大致平行地延伸的至少两根第二指部，所述活动部能够在维持所述第二指部与所述第一指部大致平行的状态的同时，接近该固定部或者离开该固定部，所述控制装置具备：拍摄装置(例如后述的照相机3)，该拍摄装置用于拍摄所述工件；动作判定装置(例如后述的动作判定部41)，该动作判定装置基于利用该拍摄装置拍摄到的图像判定所述工件的内周面和外周面中的供所述第一指部以及所述第二指部抵接的抵接位置，进而，判定所述活动部相对于所述固定部移动的移动方向；以及自动装置控制装置(例如后述的自动装置控制部42)，该自动装置控制装置将所述第一指部和所述第二指部配置在利用该动作判定装置所判定的抵接位置，并使所述第二指部向所述判定的移动方向移动。

本发明的把持控制方法的特征在于，所述把持控制方法是对手部进行控制来把持工件的把持控制方法，所述手部具有一根以上的第一指部(例如后述的第一指部22A、22B)和两根以上的第二指部(例如后述的第二指部32A～32C)，其中，所述把持控制方法包括以下步骤：根据所述工件的尺寸来选择一根第一指部和两根第二指部的步骤；根据所述工件的尺寸选择以下情况中的任一种情况的步骤：(1)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接近所述工件的外周面、(2)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接近工件的外周面和内周面、和(3)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接近工件的内周面；以及对所述一根第一指部和所述两根第二指部进行控制并使它们从三个方向施加力来把持所述工件的步骤。

根据本发明，在维持第二指部相对于第一指部大致平行的状态的同时，使活动部接近固定部或者离开固定部。当活动部移动时，该活动部在移动方向所施加的力恒定，因此，即便工件的尺寸变化也能够使把持力恒定。

并且，由于并未设置以往那样的连杆机构，因此能够实现手部的小型化。

根据本发明，在维持第二指部相对于第一指部大致平行的状态的同时，使活动部接近固定部或者离开固定部。当活动部移动时，该活动部在移动方向所施加的力恒定，因此，即便工件的尺寸变化也能够使把持力恒定。并且，由于并未设置以往那样的连杆机构，因此能够实现手部的小型化。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的机械手装置的概要结构的图。

图2是上述实施方式所涉及的机械手装置的手部的侧视图和仰视图。

图3是上述实施方式所涉及的手部的剖视图和侧视图。

图4是示出上述实施方式所涉及的手部的第一指部和第二指部之间的关系的图。

图5是用于说明上述实施方式所涉及的机械手装置的动作的图。

标号说明

W₁～W₆：工件；1：机械手装置；2：自动装置；3：照相机(拍摄装置)；5：手部；6：臂部；20：固定部；22A、22B：第一指部；30：活动部；32A、32B、32C：第二指部；41：动作判定部(动作判定装置)；42：自动装置控制部(自动装置控制装置)。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的机械手装置1的概要结构的图。

机械手装置1具备：自动装置2，该自动装置2用于把持筒状的工件W；照相机3，该照相机3作为用于拍摄工件W的拍摄装置；以及控制装置4，该控制装置4基于利用照相机3拍摄的图像对自动装置2进行控制。

自动装置2具备用于把持工件W的手部5和用于使该手部5在三维空间上的位置变化的臂部6。

图2(a)是手部5的侧视图，图2(b)是手部5的仰视图。图3(a)是手部5的沿A-A线的剖视图，图3(b)是手部5的从B-B方向观察的侧视图。

手部5具备：基部10，该基部10固定于臂部6的末端凸缘面6A；固定部20，该固定部20固定于该基部10；以及活动部30，该活动部30能够通过在基部10上移动而接近该固定部20或者离开该固定部20。

基部10具备：延伸部11，该延伸部11固定于末端凸缘面6A并与末端凸缘面6A大致垂直地延伸；以及导轨12，该导轨12沿着该延伸部11的延伸方向延伸。

固定部20具备：第一轴部21，该第一轴部21从延伸部11的末端凸缘面6A侧朝与活动部30的移动方向交叉的方向延伸；以及两根第一指部22A、22B，这两根第一指部22A、22B从该第一轴部21朝作为预定方向的与第一轴部21交叉的方向延伸。

第一指部22A、22B彼此大致平行地设于第一轴部21，从基部10侧起按照第一指部22A、第一指部22B的顺序排列。

活动部30具备：第二轴部31，该第二轴部31能够沿着基部10的导轨12移动，且与固定部20的第一轴部21大致平行地延伸；以及三根第二指部32A、32B、32C，这三根第二指部32A、32B、32C从该第二轴部31与第一指部22A、22B大致平行地延伸。

第二指部32A、32B、32C彼此大致平行地设于第二轴部31，从基部10侧起按照第二指部32A、第二指部32B、第二指部32C的顺序排列。

在此，如图4所示，第二指部32A与第二指部32B之间的间隔t₁比第二指部32B与第二指部32C之间的间隔t₂大。并且，从第一指部22A沿着活动部30的移动方向延伸的直线通过第二指部32A与第二指部32B之间的中点。并且，从第一指部22B沿着活动部30的移动方向延伸的直线通过第二指部32B与第二指部32C之间的中点。

因此，通过活动部30沿着基部10的导轨12移动，第一轴部21在维持与第二轴部31平行的状态的同时，接近该第二轴部31或者离开该第二轴部31。其结果是，第二指部32A、32B、32C在维持与第一指部22A、22B大致平行的状态的同时，接近所述第一指部22A、22B或者离开所述第一指部22A、22B。

返回图1，控制装置4具备作为动作判定装置的动作判定部41和作为自动装置控制装置的自动装置控制部42。

动作判定部41基于利用照相机3拍摄到的图像来判定工件W的内周面和外周面中的供第一指部22A、22B以及第二指部32A、32B、32C抵接的抵接位置，进而，判定活动部30相对于固定部20移动的移动方向。

另外，动作判定部41也可以基于工件W的内径来判定使指部22A、22B、32A、32B、32C抵接于工件W的内周面、还是抵接于工件W的外周面。例如，对于垫圈、螺母等筒状部件的工件W，在工件W的内径不足预定尺寸的情况下，使指部抵接于工件W的外周面。

并且，也可以基于工件W的内径来判定利用固定侧的第一指部22A、22B中的哪一个指部把持工件W。例如，对于垫圈、螺母等作为筒状部件的工件W，在工件W的内径不足预定尺寸的情况下，利用与间隔较窄的第二指部32B、32C对置的第一指部22B把持工件W。

自动装置控制部42将第一指部22A、22B以及第二指部32A、32B、32C配置在利用动作判定部41所判定的抵接位置，并使第二指部32A、32B、32C朝所判定的移动方向移动。

此时，自动装置控制部42将判定为用于把持工件W的一根第一指部作为基准指部，并以该基准指部的位置作为手部5的基准位置使机械手装置1动作。

如上所述的机械手装置1以如下的方式动作。

例如，假设把持外径彼此不同的圆筒状的工件W₁、W₂、W₃、W₄、W₅、W₆。具体地说，工件W的外径按照工件W₁、W₂、W₃、W₄、W₅、W₆的顺序变大。

在把持外径最小的工件W₁的情况下，如图5(a)所示，将第一指部22B和第二指部32B、32C配置于工件W₁的外周面。

此处，在工件W是垫圈、螺母之类的管状部件的情况下，可以以第一指部22B作为基准指部，以该基准指部作为手部5的基准位置，并沿着工件W₁的周面配置基准指部。由此，能够尽量减少由第一指部22B和第二指部32B、32C引起的工件W₁的移动量。后述的图5(b)～图5(f)也同样。

然后，使第二指部32B、32C接近第一指部22B，利用这些第一指部22B和第二指部32B、32C从三个方向对工件W₁的外周面朝向内侧施力来把持工件W₁。

在把持工件W₂的情况下，如图5(b)所示，将第一指部22B配置于工件W₂的外周面，并将第二指部32B、32C配置于工件W₂的内周面。然后，使第二指部32B、32C接近第一指部22B，利用这些第一指部22B和第二指部32B、32C夹住工件W₂的一部分来把持工件W₂。

在把持工件W₃的情况下，如图5(c)所示，将第一指部22B和第二指部32B、32C配置于工件W₃的内周面。然后，使第二指部32B、32C从第一指部22B离开，利用这些第一指部22B和第二指部32B、32C对工件W₃的内周面朝向外侧施力来把持工件W₃。

在把持工件W₄的情况下，如图5(d)所示，将第一指部22A和第二指部32A、32B配置于工件W₄的外周面。然后，使第二指部32A、32B接近第一指部22A，利用这些第一指部22A和第二指部32A、32B从三个方向对工件W₄的外周面朝向内侧施力来把持工件W₄。

在把持工件W₅的情况下，如图5(e)所示，将第一指部22A和第二指部32A、32B配置于工件W₅的内周面。然后，使第二指部32A、32B从第一指部22A离开，利用这些第一指部22A和第二指部32A、32B对工件W₅的内周面朝向外侧施力来把持工件W₅。

在把持工件W₆的情况下，如图5(f)所示，将第一指部22A配置于工件W₆的外周面，并将第二指部32A、32B配置于工件W₆的内周面。然后，使第二指部32A、32B接近第一指部32A，利用这些第一指部22A和第二指部32A、32B夹住工件W₆的一部分来把持工件W₆。

另外，对于图5(a)～(f)那样的动作方案，可以根据工件W的内径预先判定，也可以根据利用照相机3拍摄到的工件W的状况从多个动作方案中进行选择。在该情况下，例如以手部5不会与其他设备相干涉的方式从多个动作方案中进行选择。

如上所述，在把持稍小的工件W₁～W₃的情况下，采用第一指部22B和第二指部32B、32C进行把持。另一方面，在把持稍大的工件W₄～W₆的情况下，采用第一指部22A和第二指部32A、32B进行把持。

而且，根据工件W₁～W₆的外径尺寸来选择用内周面进行把持、或者用外周面进行把持、又或者用内周面和外周面进行把持。

换言之，根据利用照相机3拍摄到的工件W的形状，更具体地说，在像销那样工件W呈无孔形状的情况下，选择图5(a)或者图5(d)的动作方案，在像垫圈、螺母、碗、杯子等那样工件W呈有孔形状的情况下，从图5(a)～图5(f)的动作方案中进行选择。

根据本实施方式，存在以下的效果。

(1)在维持第二指部32A～32C与第一指部22A、22B大致平行的状态的同时，使活动部30接近固定部20或者离开固定部20。当活动部30移动时，该活动部30在移动方向施加的力是恒定的，因此，即便工件W₁～W₆的尺寸变化，也能够使把持力恒定。

并且，由于未设置以往那样的连杆机构，因此能够实现手部5的小型化。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，在能够达成本发明目的的范围内的变形、改良等也包括在本发明中。

Claims

1.一种手部，该手部设于臂部的末端并把持工件，

所述手部的特征在于，

该手部具备：固定部，该固定部被固定于所述臂部的末端；以及活动部，该活动部能够接近该固定部或者离开该固定部，

所述固定部和所述活动部中的一方具有至少一根沿预定方向延伸的第一指部，

所述固定部和所述活动部中的另一方具有至少两根与所述第一指部大致平行地延伸的第二指部，

所述活动部在维持所述第二指部与所述第一指部大致平行的状态的同时，接近该固定部或者离开该固定部，

所述固定部和所述活动部中的一方包括在大致一条直线上所配置的三根第二指部，

所述固定部和所述活动部中的另一方包括与所述三根第二指部大致平行且配置在大致一条直线上的两根第一指部，

在所述三根第二指部中，

一端的指部与中间的指部之间的距离比另一端的指部与中间的指部之间的距离大，

所述两根第一指部中的一根指部配置在与将所述三根第二指部的一端的指部和中间的指部连结起来的线段的中点交叉、且与所述三根第二指部大致垂直的大致一条直线上，

所述两根第一指部中的另一指部配置在与将所述三根第二指部的另一端的指部和中间的指部连结起来的线段的中点交叉、且与所述三根第二指部大致垂直的大致一条直线上。

2.一种机械手装置，该机械手装置具备自动装置和控制装置，所述自动装置具有把持筒状的工件的手部和使该手部的三维空间上的位置变化的臂部，所述控制装置对该自动装置进行控制，

所述机械手装置的特征在于，

所述手部具备：固定部，该固定部被固定于所述臂部的末端；以及活动部，该活动部能够接近该固定部或者离开该固定部，

所述固定部和所述活动部中的一方具有沿预定方向延伸的至少一根第一指部，

所述活动部能够在维持所述第二指部与所述第一指部大致平行的状态的同时，接近该固定部或者离开该固定部，

所述控制装置具备：

拍摄装置，该拍摄装置拍摄所述工件；

动作判定装置，该动作判定装置基于利用该拍摄装置拍摄到的图像判定所述工件的内周面和外周面中的供所述第一指部以及所述第二指部抵接的抵接位置，进而，判定所述活动部相对于所述固定部移动的移动方向；以及

自动装置控制装置，该自动装置控制装置将所述第一指部和所述第二指部配置在利用该动作判定装置所判定的抵接位置，并使所述第二指部向所述判定的移动方向移动，

在所述三根第二指部中，

3.一种把持控制方法，所述把持控制方法是对手部进行控制来把持工件的把持控制方法，所述手部具有一根以上的第一指部和两根以上的第二指部，

所述把持控制方法的特征在于，

所述把持控制方法包括以下步骤：

根据所述工件的尺寸选择一根第一指部和两根第二指部的步骤；

根据所述工件的尺寸选择以下情况中的任一种情况的步骤：

(1)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接近所述工件的外周面、(2)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接近工件的外周面和内周面、和(3)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接近工件的内周面；

以及

对所述一根第一指部和所述两根第二指部进行控制并使它们从三个方向施加力来把持所述工件的步骤，

所述手部的固定部和活动部中的一方包括在大致一条直线上所配置的三根第二指部，

在所述三根第二指部中，