CN102773866A - 机械手以及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供在多个指部之间设置有掌部并在利用指部把持对象物的状态下使掌部与对象物抵接的机械手以及机器人，其中，在掌部可装卸地安装代替掌部而与对象物抵接的抵接部件。如此，即使对无法使掌部与之抵接的较小的对象物也能够使抵接部件与利用指部把持的对象物抵接，因此能够稳定地把持较小的对象物。

Description

机械手以及机器人

技术领域

本发明涉及能够抓住对象物的机械手。

背景技术

一直以来，在工业产品的制造现场应用进行焊接、涂装等作业的机器人。并且，当今广泛地进行将机器人预先设置于工业产品的组装生产线，机器人自动地对生产线上的产品组装各种部件，从而提高生产效率的作业。

设置于组装生产线的机器人处理各种大小、形状的对象物。因此，对机器人把持对象物的部分（机械手）要求高通用性，以便能够把持各种对象物来进行组装。因此，提出了能够把持各种大小、形状的部件的机械手（专利文献1、专利文献2）。

专利文献1：日本特开2010－201538号公报

专利文献2：日本特开平5－220687号公报

但是，在所提出的机械手中，特别是在把持较小的对象物的情况下，存在难以稳定地把持对象物这一问题。即，这些机械手通过利用在掌部之上相对设置的多根指部夹持对象物来进行把持。此时，如果是比较大的对象物，则利用指部把持的对象物与掌部抵接，还利用掌部支承对象物，从而可以稳定地进行把持。与此相对，在把持较小的对象物的情况下，利用指部把持的对象物触及不到掌部，而仅被指部保持。当然，如果将指部有力地按压于对象物则能够稳定地把持对象物，但由于可能会损伤对象物的表面，因此具有限度。因此，存在难以稳定地把持较小的对象物这一问题。

本发明是为了解决现有技术所具有的上述课题中的至少一部分而完成的，其目的在于提供对较小的对象物也能够稳定地把持的机械手。

发明内容

为了解决上述课题的至少一部分，本发明的机械手采用以下结构。即，上述机械手的特征在于具备用于把持对象物的多个指部和设置于上述多个指部之间的掌部，在上述掌部设置有安装部，该安装部以可装卸的方式安装与上述对象物抵接的抵接部件。

在具有这样的结构的本发明的机械手中，利用多个指部把持对象物。此时，如果利用多个指部把持的对象物与掌部抵接，则对象物由指部和掌部稳定地把持。并且，在把持掌部无法抵接的对象物（例如较小的对象物）的情况下，在掌部安装抵接部件，代替掌部而使抵接部件与对象物抵接。由此，即使对于无法使掌部与之抵接的对象物也能够稳定地进行把持，因此，能够扩大机械手可以稳定地把持的对象物的范围。

并且，在上述本发明的机械手中，掌部设置为能够朝指部所把持的对象物移动。

如此一来，能够根据所要把持的对象物的大小、把持对象物的位置使掌部移动。因此，能够利用指部和掌部（或者安装于掌部的抵接部件）更加稳定地把持对象物。

另外，在上述本发明的机械手中，可以在抵接部件与对象物抵接的部分设置凹部。

如此一来，例如在把持对象物时，对象物的一部分嵌入凹部，从而能够限制对象物的动作。因此，例如，即使对很难实现不晃动地把持的形状的对象物（例如薄板状的对象物），也能够稳定地把持。

另外，上述本发明的机械手的结构以及控制简单，并且能够稳定地把持各种对象物。因此，如果使用这些本发明的机械手来构成机器人，则能够构成结构、控制简单并且通用性高的机器人。

附图说明

图1是示出本实施例的机械手的结构的说明图。

图2是示出机械手的掌部的动作的说明图。

图3是示出本实施例的机械手把持对象物的状态的说明图。

图4是示出在机械手把持较小的对象物的情况下，难以使掌部与对象物抵接的理由的说明图。

图5是示出为了把持较小的对象物而在机械手的掌部安装支承部件的状态的说明图。

图6是示出在掌部安装有支承部件的本实施例的机械手把持较小的对象物的状态的说明图。

图7是示出支承部件形成为薄板形状的理由的说明图。

图8是示出安装于第一变形例的机械手的掌部的支承部件的形状的说明图。

图9是示出第二变形例的机械手的支承部件的形状的说明图。

图10是示出第三变形例的机械手的支承部件的形状的说明图。

图11是示出具备机械手的机器人的说明图。

具体实施方式

以下，为了明确上述的本申请发明的内容，按照以下次顺序对实施例进行说明。

A、本实施例的机械手的结构：

B、本实施例的机械手的把持动作：

C、变形例：

C-1、第一变形例：

C-2、第二变形例：

C-3、第三变形例：

A、本实施例中的机械手的结构：

图1是示出本实施例的机械手100的结构的说明图。如图所示，本实施例的机械手100大体上由三个部分构成。机械手100的基座部分由在矩形形状的上表面形成有较大的引导槽112的基台110、和设置于引导槽112的大致中央位置的平板形状的掌部140等构成。

并且，在附图上，在基台110的左右位置设置有大致长方体形状的移动部件120、130，在移动部件120的上表面设置有两根指部122，在移动部件130的上表面设置有两根指部132。移动部件120和移动部件130均嵌入到基台110的引导槽112，并能够利用未图示的移动机构使上述移动部件120和移动部件130向相互靠近的方向滑动或者向远离的方向滑动。在这样的本实施例的机械手100中，当利用移动机构（未图示）使移动部件120与移动部件130远离时，如图1（a）所示，指部122与指部132的间隔扩大，相反，当移动部件120与移动部件130靠近时，如图1（b）所示，指部122与指部132的间隔缩窄。另外，在本实施例的机械手100中，能够使设置于基台110的中央的掌部140像以下那样移动。

图2是示出本实施例的机械手100的掌部140的动作的说明图。在图2中示出了从跟前侧观察图1所示的机械手100时的状态。如图2（a）所示，机械手100的掌部140以支承于从基台110的中央立起设置的支承杆114的状态被收纳在靠近指部122、132的根部的位置。并且，支承杆114借助基台110内部的未图示的升降机构而能够在纸面上沿上下方向移动，通过对升降机构进行驱动，能够使掌部140上下移动。在图2（b）中示出了使掌部140向指部122、132的前端侧移动时的状态。

B、本实施例的机械手的把持动作：

图3是示出本实施例的机械手100把持对象物的状态的说明图。在图3中示出了机械手100把持比较大的对象物W的状态。如图所示，在机械手100把持对象物W的情况下，缩窄指部122、132的间隔来抓住对象物W，并且使掌部140向指部122、132的前端侧移动而与对象物W抵接。此时，可以在利用指部122、132抓住对象物W之后使掌部140与对象物W抵接，相反，也可以在使掌部140与对象物W抵接之后利用指部122、132抓住对象物W。或者，也可以同时进行利用指部122、132抓住对象物W的动作和使掌部140与该对象物W抵接的动作。

如此，由于本实施例的机械手100设置为掌部140能够移动，因此，不仅能够利用指部122、132抓住对象物W，还能够利用掌部140支承对象物W。因此，与仅利用指部122、132把持对象物W的情况相比，能够稳定地把持对象物W。然而，在把持较小的对象物W的情况下，有时存在如下所示那样难以利用掌部140支承对象物W的情况。

图4是示出在机械手100把持较小的对象物W的情况下，难以使掌部140与对象物W抵接的理由的说明图。如图所示，在把持较小的对象物W的情况下，由于对象物W被保持在指部122、132的前端附近，因此，为了使掌部140与对象物W抵接而需要使掌部140移动至指部122、132的前端附近。此处，由于本实施例的机械手100的指部122、132形成为随着朝向机械手100的中心轴前端逐渐变窄的形状（参照图1），因此，当使掌部140移动时，掌部140在与对象物W抵接之前与指部122、132干涉。其结果是，无法使掌部140与对象物W抵接。另外，在图4中，利用线段AA示出指部122、132与掌部140干涉而限制掌部140的移动的位置。因此，在本实施例的机械手100中，在把持较小的对象物W的情况下，将以下那样的部件装配于机械手100之后进行把持对象物W的动作。

图5是示出为了把持较小的对象物W而在机械手100的掌部140安装支承部件142的状态的说明图。如图所示，在本实施例的机械手100的掌部140的中央位置设置有较小的安装孔140h（安装部）。进而，在利用机械手100把持较小的对象物W的情况下，将薄板形状的支承部件142（抵接部件）的凸部插入安装孔140h，从而将支承部件142装配于掌部140。

图6是示出在掌部140装配有支承部件142的本实施例的机械手100把持较小的对象物W的状态的说明图。如图所示，由于在掌部140之上装配有支承部件142，因此，如果在利用指部122、132抓住较小的对象物W的状态下使掌部140向指部122、132的前端侧移动，则在掌部140与指部122、132干涉之前，支承部件142与对象物W抵接。其结果是，即便是较小的对象物W也能够利用支承部件142进行支承，因此，能够利用指部122、132和支承部件142稳定地把持对象物W。并且，如上所述，本实施例的支承部件142形成为薄板状（参照图5），该设计基于如下理由。

图7是示出本实施例的支承部件142形成为薄板形状的理由的说明图。另外，在图7中示出了从基台110的上方观察机械手100时的状态。如图7（a）所示，在本实施例的机械手100中，在设置于移动部件120的两根指部122之间和移动部件130的两根指部132之间，设置有少许间隙G。另外，支承部件142形成为厚度比该间隙G小的薄板形状，并且设置于嵌入间隙G的位置。因此，无论使指部122、132在附图上沿左右方向如何移动，该指部122、132都不会与支承部件142干涉，并且，无论使支承部件142从附图里侧向跟前方向移动多远，该支承部件142都不会与指部122、132干涉。因此，例如图7（b）所示，即使想要把持非常薄的对象物W而将指部122与指部132的间隔缩窄很多，也能够使支承部件142不与指部122、132干涉地与对象物W抵接。其结果是，即便是这样的对象物W，也能够利用指部122、132和支承部件142稳定地进行把持。

C、变形例：

在上述实施例中考虑几个变形例。以下，对这些变形例简单地进行说明。另外，在以下所说明的变形例中，对与上述实施例相同的结构部分标注与实施例相同的附图标记，并省略其详细说明。

C-1、第一变形例：

在上述实施例的机械手100中，对将支承部件142形成为薄板形状的机械手进行了说明。此处，支承部件只要是具有某种程度的高度的以使掌部140能够在与指部122、132干涉之前与对象物W抵接的部件即可，例如可以将以下形状的部件用作支承部件。

图8是示出装配于第一变形例的机械手100的掌部140的支承部件的形状的说明图。如图8（a）所示，第一变形例的支承部件144形成为立方体形状。

如果这样将支承部件144形成为立方体形状，则与上述薄板形状的支承部件142（参照图5）相比，能够获得较大的与对象物W的接触面积，因此，能够利用支承部件142更加稳定地支承对象物W。并且，通过增加上述支承部件142与对象物W的接触面积，能够使对象物W从支承部件144受到的反作用力大面积地分散。因此，例如图8（b）所示，在进行将所把持的对象物W1压入其它对象物W2的作业的情况下，即使对象物W1被按压于支承部件144，也能够抑制局部作用较大的力而损伤对象物W的情况。并且，即使仅是把持对象物W，对象物W因自重而想要向支承部件144的方向移动，从而对象物W能够受到来自支承部件144的反作用力，但通过增加与对象物W的接触面积，同样能够抑制这样的反作用力损伤对象物W的情况。

C-2、第二变形例：

在上述实施例以及第一变形例的机械手100中，对支承部件的上表面（即与对象物W抵接的面）为平坦表面的情况进行了说明。但是，也可以在支承部件与对象物W抵接的部分设置以下切口结构。

图9是示出第二变形例的机械手100的支承部件的形状的说明图。图示的第二变形例的支承部件146在薄板形状的支承部件146的上表面设置有较小的切口146r。另外，虽然在图9中示出了薄板形状的支承部件146，但支承部件的形状不限定于薄板形状，也可以如之前使用图8所述，在立方体形状的支承部件144的上表面设置切口。

当这样在支承部件146的上表面设置切口146r时，如图9所示，对象物W的一部分嵌入到切口146r，从而能够防止对象物W晃动。其结果是，能够更加稳定地把持对象物W。

C-3、第三变形例：

在上述第二变形例中，对通过在支承部件设置切口来防止对象物W晃动的情况进行了说明。此处，在机械手100所把持的对象物W受到外力而移动的情况下，除了对象物W晃动的情况之外，还设想旋转体形状的对象物W在指部122、132之间旋转的情况。以防止这样的对象物W的旋转作为目的，可以如以下那样形成支承部件。

图10是示出第三变形例的机械手100的支承部件的形状的说明图。另外，在图10中示出了把持作为旋转体形状的对象物的一个例子的圆筒形状的对象物W的情况。在图示的第三变形例的支承部件148的上表面设置有半月形的凹部148h。并且，在机械手100所把持的圆筒形状的对象物W的一端，设置有能够嵌入支承部件148的凹部148h的半月形的凸部。另外，支承部件148的凹部148h的形状（以及对象物W的凸部的形状）只要是能够在使凸部嵌合于凹部148h的状态下限制对象物W旋转的形状即可，不需要一定是半月形。

如果这样形成支承部件148以及对象物W，则在使对象物W的凸部的位置与支承部件148的凹部148h的位置对应的状态下利用指部122、132抓住对象物W，通过在该状态下使对象物W与支承部件148嵌合，能够限制对象物W的旋转。并且，虽然在图10中对把持圆筒形状的对象物W的情况进行了例示，但不限定于圆筒形状，在机械手100把持旋转体形状的对象物的情况下，同样能够限制对象物W的旋转。因此，能够利用指部122、132和支承部件148更加稳定地把持旋转体形状的对象物W。

虽然以上对各种实施例的机械手进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施例以及变形例，能够在不脱离其宗旨的范围内利用各种方式进行实施。例如，虽然以设置于相同的移动部件的两根指部成为一组并沿一个方向接近或者分离的情况对上述实施例以及变形例的机械手进行了说明，但上述手指部件也可以形成为相对的两根指部成为一组并能够沿着与上述一个方向大致垂直的方向接近或者分离。

并且，上述实施例以及变形例的机械手的结构以及控制简单，并且能够把持各种对象物。因此，如图11所示，如果通过在机械手臂300的前端安装这些机械手来构成机器人500，则能够得到结构、控制简单并且通用性高的机器人500。

附图标记说明：

100...机械手；110...基台；112...引导槽；114...支承杆；120...移动部件；122...指部；130...移动部件；132...指部；140...掌部；140h...安装孔；142...支承部件；144...支承部件；146...支承部件；148...支承部件；148h...凹部；300...机械手臂；500...机器人

Claims (4)

1.一种机械手，其特征在于，

该机械手具备：

用于把持对象物的多个指部；以及

设置于所述多个指部之间的掌部，

在所述掌部设置有安装部，该安装部以能够装卸的方式安装与所述对象物抵接的抵接部件。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，

所述掌部设置为能够朝所述指部所把持的所述对象物移动。

3.根据权利要求1或2所述的机械手，其特征在于，

所述抵接部件是在与所述对象物抵接的部分设置有凹部的部件。

4.一种机器人，其特征在于，

具备权利要求1～3中任意一项所述的机械手。

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