CN103978491A - 机器手 - Google Patents

Abstract

一种进行在设置为能够改变相互距离的多个指部之间将对象物把持的动作的机器手，其特征在于具备：第一指部；第二指部；设于第一指部的第一压力传感器；以及掌部，其能够从第一指部的根底向第一指部的指尖的方向移动，机器手能够通过第一指部、第二指部和掌部把持对象物。

Description

机器手

本发明专利申请是针对中国专利申请号为201110446795.5、专利申请人为精工爱普生株式会社、发明名称为“机器手”的专利申请提出的分案申请。

技术领域

本发明涉及能够抓住对象物的机器手。

背景技术

由于近年来机器人技术的进步，在工业产品的制造现场使用很多工业用的机器人。例如，推广在工业产品的组装生产线上，沿生产线设置有多台工业用机器人，并由机器人自动地对生产线上流动的制造中的产品安装各种构件，从而使生产效率提高。或者，还推广在将这样的由机器人进行安装的构件搬运到生产线侧时，使用机器人来搬运构件，使作为工厂整体的生产效率提高。

这样的用于组装生产线等的工业用机器人，在搬运构件或将搬运来的构件安装到产品的作业中，需要处理各种各样大小和形状的对象物。因此，对于机器人把持对象物的部分（机器手）要求能够应对各种各样的对象物的高通用性。因此，提案有能够把持各种各样大小和形状的构件的机器手（专利文献1、专利文献2）。

专利文献1：日本特开2000—117677号公报

专利文献2：日本特公平6—30862号公报

但是提案的机器手存在难以以足够的把持力把持各种各样大小和形状的构件的问题。这是因为下面的理由。首先，这些机器手是通过以被设置为大致对置的多个指部夹住对象物来进行把持的。因此，虽然能够通过对应对象物的大小变更指部之间的距离来把持各种各样大小（或者形状）的对象物，但是对象物只不过是以夹在指部与指部之间的状态通过接触部分的摩擦力来保持。当然，虽然通过指部强力地按压对象物能够增大摩擦力，但是因为有损伤对象物的表面的危险，所以存在局限性。结果，不能以足够的力量把持对象物。其结果，例如在进行把持较小构件而安装于某产品的作业的情况下，产生因安装时构件所承受的反作用力导致把持的构件错位、不能组装等各种各样的问题。

发明内容

该发明是为了解决现有的技术所具有的上述课题的至少一部分而形成的，其目的在于提供能够以足够的把持力把持各种各样大小和形状的构件的机器手。

为了解决上述的课题的至少一部分，本发明的机器手采用如下的结构。即，

一种进行在设置为能够改变相互的距离的多个指部之间将对象物把持的机器手，其特征在于，在上述多个指部之间，设置有能够沿连结该多个指部的指根侧与该多个指部的指尖侧的方向移动的掌部。

在具有这样构成的本发明的机器手中，能够对应对象物的大小和形状而变更多个指部之间的距离来把持对象物，并且能够使掌部移动到指部的指尖侧而使掌部与对象物抵接。因此，不仅通过对象物与多个指部之间产生的摩擦力来保持对象物，还能够利用掌部从指部的指根侧支承对象物。其结果，能够以充分的把持力把持各种大小和形状的对象物。

另外，如上所述，因为由本发明的机器手把持的对象物被掌部从指部的指根侧支承，所以例如在进行把持对象物而将其安装于某产品的作业的情况下，即使对象物受到反作用力，对象物也不会从把持的位置向指部的指根侧偏离。因此，能够可靠地安装由机器手把持的对象物。

另外，在上述的本发明的机器手中，也可以将掌部设置为能够与多个指部的动作独立地移动。这样，因为能够可靠地使多个指部和掌部与各种大小或形状的对象物抵接而把持对象物，所以能够提高机器手的通用性。

另外，在上述的本发明的机器手中，也可以将掌部掌部设置为能够移动直到相对于多个指部的指尖至少共面的位置。

这样的话，能够使掌部在指部的指尖的位置露出。因此，例如在进行用机器手安装的作业时，通过用掌部按压被定位于工业产品等被对象物的对象物，能够进行将对象物压入的作业。

另外，在上述的本发明的机器手中，也可以将掌部设置为能够与多个指部的动作联动地移动。这样的话，例如通过设定为当多个指部之间的距离接近时掌部向指部的指尖侧移动、另外当多个指部之间的距离分离时掌部向指部的指根侧移动，从而能够把持各种大小和形状的对象物。另外，通过将多个指部的动作与掌部的动作一起控制，能够简化机器手的控制。

另外，在上述的本发明的机器手中，也可以在多个指部形成有在把持对象物时与对象物抵接的把持面，而在把持面设置有从掌部侧到指部的指尖相互对置的指部的把持面的间隔末端变窄的部分。

这样，能够通过掌部与指部的把持面在末端变窄的部分夹住对象物而进行把持。其结果，能够将各种大小和形状的对象物可靠地固定于机器手的内部。

另外，上述的本发明的机器手不论哪个构造都非常简单，容易小型化以及轻量化。因此若使用这些本发明的机器手构成机器人的话，则能够构成小型且高性能的机器人。

附图说明

图1是表示本实施例的机器手的结构的说明图。

图2是表示机器手的掌部动作的说明图。

图3是表示本实施例的机器手把持对象物的情况的说明图。

图4是表示安装本实施例的机器手所把持的对象物情况下的有利的效果的说明图。

图5是表示本实施例的机器手的其他的利用方法的说明图。

图6是表示变形例的机器手的结构的说明图。

图7是表示具有机器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，按照下面的顺序对实施例进行说明

A.本实施例的机器手的结构：

B.本实施例的机器手的把持动作：

C.变形例：

A.本实施例的机器手的结构：

图1是表示本实施例的机器手10的结构的说明图。如图所示，本实施例的机器手10由为大致矩形的板状部件并构成机器手10的基座部分的手基部100、安装于手基部100的上面的指部单元110、设置于指部单元110的中央位置的掌部130等构成。

在指部单元110设置有四根指部112（指部112a、112b、112c、112d），这些指部112配置于手基部100的四角的位置，并且相邻的指部112彼此在指根的部分相互连接并构成为一体。另外，在以下的说明中没有特别必要的情况下，不通过配置的位置来区别指部112而表述为指部112。

在上述四根指部112中，在纸面近前侧的两根指部（指部112a、112d）之间，以及在纸面内侧的两根指部（指部112b、112c）之间，分别设置有大致箱形的引导部120，从与引导部120邻接的各个指部112向引导部120延伸出设置于不同高度的引导轴122。并且，通过引导轴122分别穿过在引导部120的对应位置设置的引导孔，与引导部120邻接的两根指部（指部112a和指部112b、或者指部112b和指部112c）连接为能够在相互接近或相互分离的方向上滑动。

另外，纸面右近前侧的指部112a与纸面右内侧的指部112b由连结部件114连结成为一体，纸面左近前侧的指部112d与纸面左内侧的指部112c也连结成为一体。在这样构成的本实施例的指部单元110中，当向规定的方向驱动内置于上述引导部120的未图示的致动机构时，如图1（a）所示，以机器手10的纸面右侧的指部（指部112a、指部112b），以及纸面左侧的指部（指部112c、指部112d）分别呈一体的状态，右侧的指部112和左侧的指部112向相互分离的方向移动。并且，当在这样左右的指部112相互离开的状态（图1（a）的状态）下，向上述规定的方向的反方向驱动引导部120内的致动机构（未图示）时，如图1（b）所示，右侧的指部112以及左侧的指部112分别成为一体而向相互接近的方向移动。

在这样的本实施例的机器手10中，通过使对置的左右的指部112接近或者分离，能够对应想要把持的对象物的大小和形状而变化指部112之间的距离。并且，不仅如此，在本实施例的机器手10中，设置于指部单元110的中央位置的掌部130能够如下这样地移动。

图2是表示本实施例的机器手10的掌部130的动作的说明图。图2中表示从近前侧观察图1所示的机器手10时的情况。如图2（a）所示，机器手10的掌部130在未把持对象物的状态下，掌部130收容于指部112的指根附近，在掌部130的背面（指部112指根侧的面）从手基部100侧向掌部130设置的滚珠丝杠132以能够旋转的状态安装。

另外，滚珠丝杠132在与掌部130抵接一侧的相反侧，与未图示的驱动电机连接。并且，通过利用驱动电机使滚珠丝杠132旋转，能够使掌部130向指部112的指尖方向移动（参照图2（b））、或者使掌部130向指部112的指根侧移动（参照图2（a））。这样通过能够移动掌部130，本实施例的机器手10和现有的机器手相比能够以充分的把持力把持对象物。以下对这一点进行说明。

B.本实施例的机器手的把持动作：

图3是表示本实施例的机器手10把持对象物的情况的说明图。另外，在图3（a）中作为参考示出用现有的机器手20把持对象物W的情况，另外，在图3（b）以及图3（c）中示出用本实施例的机器手10把持对象物W的情况。

在图3（a）所示的现有的机器手20中，在掌部230的上面设置有对置的一对指部212，这些指部212能够通过未图示的驱动机构相互接近或相互分离。如图3（a）所示，在这样的现有的机器手20中，通过将对象物W夹于指部212之间而把持对象物W。这时，对象物W利用在对象物W与指部212的接触部分产生的摩擦力而保持于指部212之间。

另一方面，在使用本实施例的机器手10把持对象物W的情况下，如图3（b）所示，首先通过使左右的指部112接近，由与对象物W对置的指部112的内侧的面（把持面113）来夹住对象物W，在该状态下使掌部130向指部112的指尖方向移动，从而使掌部130与对象物W抵接。另外，在用机器手10把持比图3（b）所示的对象物W小的对象物W的情况下，如图3（c）所示，在使左右的指部112的把持面113更加接近而夹住较小的对象物W的状态下，使掌部130更向指部112的指尖侧移动而与较小的对象物W抵接。

另外，在本实施例的机器手10中，如上所述，虽然说明了在用指部112夹住对象物W之后使掌部130与对象物W抵接，但是也可以在使掌部130与对象物W抵接之后用指部112将对象物W夹住，也可以同时进行用指部112夹住对象物W的动作与使掌部130与对象物W抵接的动作。

这样的本实施例的机器手10通过能够将掌部130在指部112的指根侧和指尖侧之间移动，能够不管对象物W的大小（或者形状）而使掌部130与对象物W抵接。因此，对于对象物W，不但施加与指部112之间产生的摩擦力、还作用通过掌部130从指部112的指根侧支承对象物W的力。其结果，和上述的现有的机器手20那样地通过在对象物W与指部212之间的接触部分产生的摩擦力来保持对象物W的情况（参照图3（a））比较，能够以充分的把持力把持各种各样大小和形状的对象物W。

另外，在本实施例的机器手10的指部112上，从掌部130观察，设置于随着趋向指部112的指尖把持面113末端变窄的部分。通过在指部112设置这样的部分，能够通过将对象物W用掌部130和把持面113的末端狭窄的部分来夹持地把持。因此，能够可靠地将各种大小和形状的对象物W固定在机器手10的内部。

因此，在现有的机器手20那样的将对象物W用指部212夹住并把持的情况下，若强力地对于对象物W按压指部212而增大摩擦力，则能够以充分的力把持对象物W。但是，若指部212被按压在对象物W的力增大，则有由于指部212的压力而损伤对象物W的表面的危险所以不优选。在这一点上，本实施例的机器手10因为用掌部130支承对象物W，所以即使不那么强力地按压指部112，也能充分地把持对象物W。其结果，能够确保充分的把持力，又不会损伤对象物W。

另外，如上所述，本实施例的机器手10的掌部130，因为只在指部112的指根侧与指尖侧连结的方向直线地移动（参照图2），所以能够通过简单的控制使掌部130动作。因此，通过能够使掌部130移动而能够充分地把持对象物W，并且机器手10的控制也不会变复杂。

并且，由于机器手10为简单的构造，所以能够将机器手10小型化以及轻量化。因此，即使为了提高周期时间使机器手10高速移动的情况下，也能够抑制为此必要的能量的增加，所以能够避免作为机器人整体（或者是生产线整体）的能效的低下。并且，因为机器手10的构造简单，所以也能够廉价地提供具有这些优良特性的机器手10。

另外，若使用本实施例的机器手10的话，不限于上述那样把持对象物W的情况，例如，即使在进行将把持的对象物W安装到制造生产线上的产品等的作业的情况下，也能够得到以下的有利效果。

图4是表示安装本实施例的机器手10所把持的对象物W的情况下的有利效果的说明图。另外，在图4（a）中作为参照示出使用上述的现有的机器手20将对象物W安装于产品P上的情况，在图4（b）中示出使用本实施例的机器手10安装对象物W的情况。

如图4（a）所示，在将用现有的机器手20所把持的对象物W安装于在产品P上设置的凹部的情况下，在对象物W与产品P的凹部之间的接触部分产生摩擦力。因此，对对象物W作用与将对象物W向凹部安装的方向相反的方向的反作用力（在图中用箭头表示）。在此，如上述，现有的机器手20只不过通过在指部212与对象物W的接触部分产生的摩擦力来将对象物W保持于指部212之间（参照图3（a））。因此，在安装对象物W时施加于对象物W的反作用力大到某种程度时，对象物W会向指部212的指根侧偏离，结果不能将对象物W安装到产品P。

在此，如图4（b）所示，在将用本实施例的机器手10所把持的对象物Ｗ安装到产品P的情况下，也与上述的使用现有的机器手20的情况一样，对对象物W作用与进行安装的方向相反的方向的反作用力。然而，根据本实施例的机器手10，因为通过掌部130从指部112的指根侧支承对象物W，所以即使在施加于对象物W的反作用力较大的情况下，也能防止对象物W向指部112的指根侧偏离。其结果，能够将对象物W可靠地安装于产品P的凹部。另外，本实施例的机器手10在上述的把持对象物W的用途以外，能够用于如下的用途。

图5是表示本实施例的机器手10的其他用途的说明图。本实施例的机器手10，如以下说明的，能够进行对定位于产品P的规定位置的对象物W进行按压而压入产品P的作业。这种情况下，首先，使左右的指部112充分地分离，使掌部130从指部112的指根向指尖方向移动。并且最终将掌部130移动到比指部112的指尖稍微靠前的位置之后，使分离的左右的指部112接近而回到原来的位置（机器手10的中央位置）。这样，如图5（a）所示，机器手10的指尖部分由于掌部130而成为平坦面。在该状态下，使机器手10的指尖（即掌部130）与定位于产品P的规定位置的对象物W抵接，若进一步使机器手10的整体向对象物W的安装位置的方向移动，则如图5（b）所示，能够进行将对象物W压入产品P的作业。

若使用这样的本实施例的机器手10，则能够利用一个机器手10进行把持对象物W的作业（以及安装把持的对象物W的作业）和按压对象物W的作业的双方。因此，例如因为没有另外设置进行压入对象物W的作业的机器人的必要，所以能够简化制造生产线。

另外，将对象物W压入产品P的作业也能够通过将指部112的指尖直接压靠于对象物W来执行，但是因为指部112与对象部W的接触部分（指部112的指尖）面积小，所以有对对象物W施加较大的压力而损伤对象物W的危险。在这点上，若利用与指部112的指尖相比面积较大的掌部130将对象物W压入的话，则因为能够使施加给对象物W的压力分散，所以能够防止由于局部受到较大的压力而损伤对象物W的情况。并且，因为掌部130与对象物W的接触面积较大，所以即使对对象物W施加较大的压力，也能够使压力稳定地作用。其结果，能够将定位于产品P的对象物W可靠地压入。

C.变形例：

在以上说明的实施例的机器手10中，说明了通过使指部112和掌部130与对象物W抵接来把持对象物W。在此，也可以以检测把持对象物W的情况为目的，在指部112以及掌部130设置压力传感器。另外，在以下说明的变形例中，标注与上述实施例相同的符号，省略其详细说明。

图6是表示变形例的机器手10的结构的说明图。在图示的变形例的机器手10的指部112以及掌部130，且在把持对象物时在与对象物抵接的面设置有压力传感器140。在这样的变形例的机器手10中，若把持对象物W，则通过压力传感器140与对象物W接触，来检测对象物W与指部112（或者是对象物W与掌部130）抵接的情况。因此根据由压力传感器140的检测结果，能够判断机器手10是否把持对象物W。

根据这样的变形例的机器手10，在判断出没有把持好对象物W的情况下，机器手10能够再一次进行对象物W的把持动作，或者进行机器手10的检查、而根据必要进行修理。其结果，能够通过机器手10可靠地把持对象物W。

另外，如果使用压力传感器140，在把持了对象物W的时候，也能够检测指部112或掌部130按压对象物W的压力。因此，通过根据检测出的压力来微调指部112间的距离或掌部130的位置，从而能够调节把持对象物W的力。

以上对各种实施例的机器手进行了说明，但是本发明并不限于上述实施例以及变形例，能够在不脱离其主旨的范围内以各种形式实施。例如，关于上述的各种实施例以及变形例的机器手，说明了设置于四方的指部中相邻的指部彼此间每两根为一组，而在一个方向（左右方向）接近或分离的情况，但是这些指部亦可设置为邻接的其他的指部彼此间每两根为一组，而在与上述的一个方向大致正交的方向（前后方向）能够接近或分离。

另外，上述的各种实施例以及变形例的机器手因为构造非常简单，容易小型化以及轻量化。因此，如图7所示，若在机器手臂12的前端安装这些机器手而构成机器人500，则可以得到能够对应各种各样的对象物W、小型且轻量、并且周期时间缩短而能效也难以下降的高性能的机器人500。

标号说明：

10…机器手；12…机器手臂；20…机器手；100…手基部；110…指部单元；112…指部；113…把持面；114…连结部件；120…引导部；122…引导轴；130…掌部；140…压力传感器；212…指部；230…掌部；500…机器人；W…对象物；P…产品。

Claims (6)

1.一种机器手，其特征在于，具备：

第一指部；

第二指部；

设于上述第一指部的第一压力传感器；以及

掌部，其能够从上述第一指部的根底向上述第一指部的指尖的方向移动，

上述机器手能够通过上述第一指部、上述第二指部和上述掌部把持对象物。

2.根据权利要求1所述的机器手，其特征在于，具备：

设于上述第二指部的第二压力传感器。

3.根据权利要求1所述的机器手，其特征在于，具备：

设于上述掌部的第三压力传感器。

4.根据权利要求1所述的机器手，其特征在于，

基于上述第一压力传感器的输出检测是否把持有对象物。

5.根据权利要求3所述的机器手，其特征在于，

基于上述第三压力传感器的输出使上述掌部的位置移动。

6.一种机器人，其特征在于，具有权利要求1～5中任一项所述的机器手。