CN104385289B - 机器人用把持装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人用把持装置。机器人用把持装置(60)的各指部具有由板状的弹性体构成的指部主体(1)、设于指部主体的顶端侧内表面的第一防滑部(2)以及沿着指部主体的外表面配置且与指部主体的顶端接合的、刚性高于指部主体的刚性的加强构件(20)，加强构件具有用于使上述加强构件绕与指部主体的长度方向垂直的第一旋转轴线转动的第一旋转接头(4)，机器人用把持装置具有用于使指部主体的基端沿把持中心(a)移动而使指部开闭的驱动部(62)。

Description

机器人用把持装置

技术领域

本发明涉及一种用于把持呈各种形状且以各种朝向配置的工件的机器人用把持装置。

背景技术

在机器人的手腕顶端安装有用于把持工件的把持装置。图10A和图10B分别是现有技术的第一机械手的俯视图和侧视图。在图10A和图10B中，图示了安装于机器人的随动机械手(servohand)。这样的随动机械手具有与人手相同的构造，有利于把持各种形状、各种朝向的工件。

但是，图10A和图10B所示的随动机械手内置有多个伺服电动机、复杂的连杆机构。因而，这样的随动机械手极其昂贵，并且需要缜密且复杂的控制。因此，这样的随动机械手在现阶段并没有高度普及。

另外，图11是表示现有技术的第二机械手的图。图11所示的夹头包括两个或三个指部。但是，图11所示的夹头欠缺通用性，大多只能把持规定形状的工件。在把持形状复杂的工件时，需要将工件配置成限定的指定朝向。

此外，日本特开2011-245566号公报公开了一种使用被弯折的板状构件使把持部开闭的把持装置。美国专利第3527492号说明书公开了一种一个指部由外侧的弹簧指和内侧的挠性指构成的把持装置。

但是，日本特开2011-245566号公报的把持装置因无法使指部大幅打开而只能把持小型的工件。另外，还存在这样的问题：与把持部相比，把持装置的驱动部非常大。

此外，美国专利第3527492号说明书中的弹簧指和挠性指为板簧，其刚性较低。因而，美国专利第3527492号说明书中的把持装置只能把持轻量的工件。另外，为了在把持时使外侧的弹簧指挠曲而需要较大的力，因此美国专利第3527492号说明书中的把持装置的驱动效率较低。而且，由于外侧的弹簧指在把持时朝向外侧弯曲，因此还存在弹簧指容易与周边的物体接触这样的问题。

然而，安装于机器人的手腕顶端的把持装置也用在将散放在收纳箱内的工件取出时。在这样的情况下，对把持精度的要求不是很高，这里的把持精度是指把持装置的机械手把持工件时的、机械手与工件之间的相对位置关系意义上的把持精度。在例如机械手粗鲁地抓拾零件这样的把持精度较低的情况下，只要机械手能够可靠地把持工件并将工件放到收纳箱的外侧便已足够。

但是，对于图10或图11所示的把持装置，只能把持以规定朝向配置的工件。另外，为了避免把持装置与收纳箱的内壁发生干涉，需要使把持装置朝向下方。因此，无法把持位于收纳箱的角部的工件。而且，在现有技术中，无法识别把持装置是否把持有工件。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而做成的，其目的在于提供一种机器人用把持装置，其具有较高的通用性，不受工件的朝向和形状影响，无需使用昂贵的随动机械手就能够在铅垂方向上向下接近工件并以较高的可靠性把持工件。

为了达到上述目的，第1技术方案提供一种机器人用把持装置，该机器人用把持装置具有两个以上的指部，各指部的顶端朝向把持中心移动而把持被把持对象，其特征在于，上述各指部具有：指部主体，其由板状的弹性体构成；第一防滑部，其设于该指部主体的顶端侧内表面；和加强构件，其沿着上述指部主体的外表面配置，与上述指部主体的顶端接合，该加强构件的刚性高于上述指部主体的刚性，上述加强构件具有第一旋转接头，该第一旋转接头用于使上述加强构件绕与上述指部主体的长度方向垂直的第一旋转轴线转动，上述机器人用把持装置具有驱动部，该驱动部用于使上述指部主体的基端沿上述把持中心移动，从而使上述指部开闭。

在第1技术方案的基础上，根据第2技术方案，上述加强构件具有第二旋转接头，该第二旋转接头位于上述第一旋转接头与上述指部主体的顶端之间，用于使上述加强构件绕与上述第一旋转轴线平行的第二旋转轴线转动。

在第1技术方案的基础上，根据第3技术方案，上述各指部在上述指部主体的内表面还具有一个或多个第二防滑部。

在第1技术方案的基础上，根据第4技术方案，在上述第一防滑部的中央形成有凹部，上述第一防滑部的厚度随着靠近上述第一防滑部的外周部而逐渐变薄，上述第一防滑部为由高分子化合物构成的弹性体。

在第1技术方案的基础上，根据第5技术方案，该机器人用把持装置配置为：在将指部闭合时，一个指部的第一防滑部的把持面和另一个指部的第一防滑部的把持面的靠指部顶端侧的部分最先彼此接触。

在第2技术方案的基础上，根据第6技术方案，在上述第二旋转接头设有用于防止转动超出规定旋转角度的旋转限制部。

在第1技术方案的基础上，根据第7技术方案，在上述第一防滑部设有用于保护上述指部主体的顶端的保护构件，该保护构件比上述第一防滑部向上述指部的顶端侧突出。

在第1技术方案的基础上，根据第8技术方案，在上述指部主体的基端附近具有用于按压上述指部主体的外表面的按压部。

在第1技术方案的基础上，根据第9技术方案，在上述第一防滑部的把持面形成有多个凹凸部、多个突起或多个槽部。

在第4技术方案的基础上，根据第10技术方案，在上述第一防滑部的上述凹部形成有延伸至上述指部的外部的空气进入孔。

在第1技术方案的基础上，根据第11技术方案，该机器人用把持装置包括调整部，该调整部用于限定、调整使上述指部主体的基端移动的区间。

在第1技术方案的基础上，根据第12技术方案，该机器人用把持装置包括用于测量上述被把持对象的重量的测量部。

在第1技术方案的基础上，根据第13技术方案，该机器人用把持装置包括把持识别部，该把持识别部设在上述第一防滑部附近，通过被按压来掌握把持状态。

在第13技术方案的基础上，根据第14技术方案，设在上述第一防滑部附近的上述把持识别部包括：检测元件；检测元件按压部，其用于按压该检测元件；按压限制部，其用于限制该检测元件按压部对上述检测元件按压规定量以上的情况。

在第1技术方案的基础上，根据第15技术方案，该机器人用把持装置包括被把持对象检测部，该被把持对象检测部用于通过接触式或非接触式检测是否利用上述指部把持有被把持对象。

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，本发明的上述目的、特征和优点以及其他的目的、特征和优点更加明确。

附图说明

图1A是表示本发明的机器人用把持装置的打开状态的侧视图。

图1B是表示本发明的机器人用把持装置的闭合状态的侧视图。

图2是本发明的机器人用把持装置的侧视图。

图3A是机器人用把持装置把持工件时的第一局部放大图。

图3B是机器人用把持装置把持工件时的第二局部放大图。

图4A是从机器人用把持装置的顶端侧观察时的第一图。

图4B是从机器人用把持装置的顶端侧观察时的第二图。

图5A是不包括第二旋转接头的机器人用把持装置把持工件时的局部放大图。

图5B是包括第二旋转接头的机器人用把持装置把持工件时的局部放大图。

图6A是表示机器人用把持装置的顶端的第一立体图。

图6B是表示机器人用把持装置的顶端的第二立体图。

图7A是表示机器人用把持装置把持工件的情况的第一图。

图7B是表示机器人用把持装置把持工件的情况的第二图。

图7C是表示机器人用把持装置把持工件的情况的第三图。

图8A是第一防滑部的主视图。

图8B是沿图8A所示的线X-X’观察时的剖视图。

图9A是包括两个指部的机器人用把持装置的局部立体图。

图9B是包括三个指部的机器人用把持装置的局部立体图。

图9C是包括四个指部的机器人用把持装置的局部立体图。

图10A是现有技术的第一机械手的俯视图。

图10B是现有技术的第一机械手的侧视图。

图11是表示现有技术的第二机械手的图。

图12是机器人用把持装置的局部放大图。

图13A是打开状态下的机器人用把持装置的局部放大图。

图13B是把持状态下的机器人用把持装置的局部放大图。

图14A是机器人用把持装置的另一局部放大图。

图14B是图14A所示的机器人用把持装置的主视图。

图15A是机器人用把持装置的又一局部放大图。

图15B是图15A所示的机器人用把持装置的主视图。

图15C是把持状态下的机器人用把持装置的又一局部放大图。

图16是包括非接触式被把持对象检测部的机器人用把持装置的立体图。

图17是包括另一非接触式被把持对象检测部的机器人用把持装置的立体图。

图18是非接触式被把持对象检测部设于外部的机器人用把持装置的立体图。

图19是包括接触式被把持对象检测部的机器人用把持装置的立体图。

图20是表示包括被把持对象检测部的机器人用把持装置的动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同的构件标注相同的附图标记。为了容易理解，上述附图适当地改变了比例尺。

图1A和图1B分别是表示本发明的机器人用把持装置的打开状态和闭合状态的侧视图。上述附图所示的机器人用把持装置60包括两个指部。各指部主要由一对指部主体1和一对加强构件20构成，该一对指部主体1由细长状的板构成，该一对加强构件20配置在指部主体1的外侧，刚性高于指部主体1的刚性。另外，在上述附图中，把持中心a被图示在两个指部之间。

优选指部主体1利用弹簧钢制成。然而，指部主体1也可以利用具有弹性的树脂等形成。两个指部主体1的基端与能够沿把持中心a移动的轴9的顶端连接。轴9经由直线球轴承(linearballbush)插入到基部8的贯通孔内。其中，也可以使用滑动轴承、带导轨的直动式驱动的轴承而代替直线球轴承。

当轴9向图1A中的下方移动时，两个指部的指部主体1向外侧弯曲而彼此分开，由此，机器人用把持装置60变为打开。并且，当轴9向相反的方向移动时，两个指部的指部主体1向内侧弯曲，由此，机器人用把持装置60变为闭合(参照图1B)。

图2是本发明的机器人用把持装置的侧视图。如图2所示，机器人用把持装置60安装于机器人(未图示)的手腕顶端部61。机器人用把持装置60包括与基部8连结的气缸62作为致动器。另外，为了不向气缸62的输出轴63作用不平衡负荷，输出轴63借助万向接头64与轴9连接。

而且，也可以使用油压缸作为致动器而代替气缸62。或者，也可以利用滚珠丝杠或齿条/小齿轮作为轴9，利用伺服电动机(未图示)驱动。另外，由于指部主体1具有柔软性，因此也可以采用指部主体1能够借助致动器被卷起的结构。在该情况下，能够缩短基部8的轴向长度。

再次参照图1A等，两个调整部7沿轴9的轴向安装于轴9。轴9仅能在两个调整部7之间移动。即，调整部7发挥限制、调整轴9的行程从而调整指部的开闭量的作用。

如图1A等所示，在指部主体1的位于与把持中心a相反的一侧的外侧配置有加强构件20。加强构件20包括第一加强件21、第二加强件22和第三加强件23。上述加强件21～23为细长的板。上述加强件21～23利用即使在指部主体1弯曲的情况下也不会弯曲的高刚性的材料形成。

由图可知，第一加强件21的基端安装于机器人用把持装置60的基部8的外周面。第一加强件21的末端借助第一旋转接头4与第二加强件22的基端连结。加强构件20的加强件21、22绕第一旋转接头4转动，从而加强构件20进行弯曲动作和伸展动作。

而且，第二加强件22的末端借助第二旋转接头10与第三加强件23的基端连结。而且，第三加强件23的末端与指部主体1的顶端连结。另外，如图示那样，在指部主体1的顶端内侧安装有利用柔软材料形成的第一防滑部2。

由于是这样的结构，因此在轴9沿把持中心a呈直线状滑动时，两个指部主体1的基端的直线运动转换成加强构件20的绕第一旋转接头4的转动运动。在第二加强件22加长时，能够增大两个指部的顶端之间的打开距离，其结果是，能够提高指部的开闭效率。

图3A和图3B分别是机器人用把持装置把持工件时的第一局部放大图和第二局部放大图。在上述附图中，长方体的工件W配置在把持中心a上。图3A和图3B中的第一加强件21的刚性大于第二加强件22的刚性。或者，也可以使图3A和图3B中的第一加强件21的厚度大于第二加强件22的厚度。

图3A表示在使轴9上升时指部主体1发生弯曲而与工件W接触的瞬间。此时，第二加强件22几乎没发生变形，仅第一防滑部2的顶端附近与工件W接触。之后，在使轴9继续上升时，如图3B所示，第二加强件22的中间部分变为向内侧弯曲。因此，第一防滑部2的表面的大部分与工件W的两侧面接触。换言之，在图3A和图3B所示的结构中，第一防滑部2与工件W的侧面相匹配地与工件W的侧面密合。因而，在该情况下，能够提高仿形性能。

图4A和图4B分别是从机器人用把持装置的顶端侧观察时的图。图4A表示指部主体1把持工件W之前的状态，图4B表示指部主体1把持工件W之后的状态。上述附图所示的工件W是剖面为梯形的筒形构件，且配置为剖面的上底和下底与把持中心a垂直。而且，以工件W的一侧的侧面不与一侧的第一防滑部2平行且工件W的另一侧的侧面与另一侧的第一防滑部2平行的方式配置工件W。

由上述附图可知，在把持工件W时，一侧的第一防滑部2处的指部主体1发生扭转。因而，指部主体1以第一防滑部2与工件W的一侧的侧面相匹配的方式发生弹性变形，由此，第一防滑部2与工件W的一侧的侧面密合。因此，在本发明中，在工件W的一侧的侧面不与一侧的第一防滑部2平行的情况下，也能够可靠地把持工件W。

像这样，在本发明中，由于使用由板状弹性体构成的指部主体1，因此能够使机器人用把持装置60成为简单的构造。其结果是，与随动机械手相比，能够使机器人用把持装置60的成本极其低。另外，由于指部主体1的柔软性较高，另外两个指部主体1以包围工件W的方式把持工件W，因此也能够稳定地把持呈各种形状且以各种朝向配置的工件。

另外，由图1A和图4A可知，第三加强件23的末端位于第一防滑部2的背面侧。而且，在第三加强件23上固定有以规定角度弯折的保护构件5。优选保护构件5利用刚性比较高的金属板制作。保护构件5配置为自外侧覆盖第一防滑部2，保护构件5的顶端位于比第一防滑部2的顶端靠指部的顶端侧的位置。

在将散放于收纳箱等的多个工件W中的一个工件W取出时，需要使机器人用把持装置60的指部的顶端进入比较坚固的工件W彼此之间的间隙。由于第一防滑部2利用柔软材料形成，因此在取出工件W时，第一防滑部2的顶端附近容易碰撞到工件W而发生损伤。

对于此点，在本发明中，图4A等所示的保护构件5用于保护第1防滑部2和第三加强件23。因此，容易使指部进入工件W彼此之间的间隙以及用于收纳工件的收纳箱的侧面与工件W之间。因此，即使工件W位于收纳箱等的角部的情况下，也容易对工件W进行把持。另外，在使指部进入工件W彼此之间的间隙的情况下以及即使指部的顶端碰撞到用于收纳工件的收纳箱的底面的情况下，也能够防止指部的顶端发生损伤。特别是，由于图示的保护构件5以规定角度弯折，因此能够可靠地保护指部的顶端、例如第一防滑部2的顶端。

再次参照图1A和图4可知，优选的是保护构件5不比第一防滑部2的把持面向把持中心a侧突出。这是因为，在工件W的厚度较小的情况下或工件W为细长状的情况下，两个保护构件5可能会在工件W与第一防滑部2的把持面接触之前相互接触。在保护构件5不比第一防滑部2的把持面向把持中心a侧突出的情况下，能够可靠地使第1防滑部2最先与工件W接触。

另外，如图1A所示，在指部主体1的内表面安装有多个第二防滑部3。也可以针对一个指部主体1安装一个第二防滑部3。在第二防滑部3的表面形成有许多凹凸部，表面的摩擦系数较大。因此，即使在工件W上附着有润滑油、工作油等的情况下，也能够防止在把持工件W时工件W自指部之间滑落。其中，也可以代替凹凸部将多个突起或多个槽形成于第二防滑部3的表面。或者也可以直接在指部主体1的内表面上形成凹凸、槽，使指部主体1与第二防滑部3成为一体。由此，能够将工件W扣住而可靠地把持工件W。

在图1A中，在指部主体1的基端附近安装有按压构件6。其中，按压构件6也称为按压部。该按压构件6用于朝向把持中心a按压指部主体1，以使指部主体1不向离开把持中心a的方向突出。

在某些实施方式中，按压构件6为凸轮从动件。在将凸轮从动件作为按压构件6使用的情况下，按压构件6与指部主体1滚动接触。因而，能够减少指部主体1的磨损。而且，若增大按压构件6的直径，则能够增大指部主体1的基端的弯曲半径。其结果是，能够降低作用于指部主体1的应力，即便使指部主体1反复弯曲，也能够延长指部主体1的疲劳寿命。

图5A是机器人用把持装置把持工件时的局部放大图。在图5A中，由于不包括第二旋转接头10，因此也不存在第三加强件23。取而代之的是，第二加强件22延长与第三加强件23相当的量。而且，在图5A中，把持有比较大的圆筒状的工件W。

如图5A所示，在把持工件W时，两个指部主体1沿着工件W的外形以仿形的方式弯曲。此时，多个第二防滑部3与工件W的上方的外表面密合。而且，上述的按压构件6防止指部主体1的基端附近向外侧弯曲。因而，在本发明中，能够牢固地把持比较大的圆筒状的工件W。

然而，由于在图5A中未设有第二旋转接头10，因此自按压构件6进行观察时，指部的位于比工件W远的位置的顶端为打开状态。因此，工件W可能会自指部的顶端滑落。

对此，在图5B所示的包括第二旋转接头的机器人用把持装置把持工件时的局部放大图中，第三加强件23借助第二旋转接头10与第二加强件22的末端连结。在图5B所示的结构中，第三加强件23绕第二旋转接头10进一步向内侧转动，第一防滑部2与工件W的外形相匹配地支承工件W的下侧部分。其结果是，指部的顶端闭合，被把持的工件W不易滑落。即，可知与图5A所示的结构相比，图5B所示的结构能够更可靠地把持工件W。

由于简易的机器人手仅利用指部顶端把持工件W，因此在上提工件W时、在进行把持后的高速动作中，经常会发生工件W滑落的情况。但是，在本发明中，由于第三加强件23闭合，因此能够利用指部的中央附近牢固地抱住、把持工件W。因而，即使在上提工件W时、在进行把持后的高速动作中，也几乎不会发生工件W滑落的情况。

图6A和图6B是表示机器人用把持装置的顶端的立体图。如上述附图所示，第二旋转接头10包括用于防止第三加强件23的转动超出规定旋转角度的旋转限制部11。具体而言，旋转限制部11为局部与第二加强件22的外表面重叠的突起。能够利用旋转限制部11抑制与第三加强件23相对应的指部顶端部分向外侧打开。

通常，指部主体1以呈直线状延伸的方式发挥作用，因此旋转限制部11始终处于工作状态。而且，在把持工件W时，指部的顶端部分朝向把持中心a旋转。换言之，第三加强件23绕第二旋转接头10向内侧旋转。其结果是，如图6A所示，形成指部的顶端部分将工件W包围的形态，从而能够可靠地把持工件W。

另外，在机器人用把持装置60把持有工件W状态下，指部的顶端部分碰撞到收纳箱的底面或碰撞到成为被把持对象的工件W以外的工件时，第三加强件23可能会以绕第二旋转接头10离开把持中心a的方式转动。但是，在本发明中，由于存在旋转限制部11，因此第三加强件23朝向把持中心a转动。换言之，在本发明中，由于存在旋转限制部11，因此两个指部不会完全打开。因而，能够防止工件W自机器人用把持装置60滑落。

如上述那样，本发明的机器人用把持装置60具有通过利用指部主体1的柔软性而获得的仿形功能、通过利用第二旋转接头10而获得的指部顶端部的闭合功能以及通过利用第一防滑部2和第二防滑部3而获得的可靠的把持功能。因而，机器人用把持装置60能够确保针对工件W的许多接触部位。因此，仅通过使机器人用把持装置60简单地向铅垂方向下方移动，便能够与工件W的朝向无关地可靠地把持工件W。

图7A～图7C是表示机器人用把持装置把持工件的图。在上述附图中，图示了设有凸缘的作为轴的工件W。特别是，图7A所示的工件W的凸缘以相对于轴偏心的方式安装于轴。即，图7A所示的工件W并非相对于其中心轴线线对称。

因此，在以工件W的中心轴线的方向与轴9的移动方向相同的方式配置工件W的情况下，难以把持工件W。但是，即使在这样的情况下，在本发明中，如图7A所示，通过仅使一侧的第三加强件23绕第二旋转接头10转动，从而一侧的指部主体1比另一侧的指部主体1向内侧弯曲。即，在本发明中，两个指部主体1彼此不同地弯曲。因而，指部主体1以与工件W相匹配的方式把持工件W，从而能够可靠地把持工件W。

另外，在以工件W的中心轴线与把持中心a大致垂直的方式配置工件W的情况下，需要以夹持工件W的轴的两端的方式把持工件W。在本发明中，即使在这样的情况下，如图7B所示，两个指部主体1双方也分别打开到各自的最大打开位置。因而，能够容易地把持细长状的工件W。

此外，在以工件W的中心轴线与把持中心a重合或者工件W的中心轴线与把持中心a成锐角的方式配置工件W的情况下，需要以包围工件W的凸缘的方式把持工件W。在本发明中，即使在这样的情况下，如图7C所示，两个第三加强件23也分别绕第二旋转接头10转动。其结果是，两个指部主体1以包围工件W的凸缘的方式与工件W相匹配，两个第一防滑部2自下方支承工件W。因而，能够可靠地把持工件W。

此外，图8A是第一防滑部的主视图，图8B是沿图8A所示的线X-X’观察时的剖视图。由上述附图可知，第一防滑部2在从正面观察时为椭圆形，在从侧面观察时为大致梯形。第一防滑部2为利用柔软的高分子化合物材料制作的弹性体。

由图8B尤其可知，第一防滑部2的中央部71形成为比外周部72凹陷的凹部。该凹部的剖面也为大致梯形。而且，第一防滑部2的厚度在越靠近外周部72的部位越薄。因而，在外周部72附近，第一防滑部2容易变形。

因此，即使工件W为复杂的形状，第一防滑部2的外周部72及其附近部分也会被按压于工件W的表面而以与工件W的表面相匹配的方式发生变形。其结果是，能够得到较大的接触面积，能够可靠地把持工件W。其中，出于把持工件W的目的，优选的是，第一防滑部2具有较高的摩擦系数并且柔软性较高。

如图8A所示，第一防滑部2以其长度方向与指部主体1的长度方向垂直的方式配置。在机器人用把持装置60以大致悬臂式把持沿水平方向配置的细长的工件W的一端附近的情况下，重力所带来的力矩作用于工件W。即使在这样的情况下，由于第一防滑部2以如上述那样的方式配置，因此工件W也不会自第一防滑部2滑落，能够比较稳定地进行把持。

另外，如图8B所示，在作为第一防滑部2的凹部的中央部71设有多个小型的突起73。这些突起73发挥这样的作用：即使在工件W上附着有润滑油等的情况下，也能够防止工件W滑落。也可以在中央部71上形成多个凹凸部，或者也可以在中央部71上形成多个槽，而代替设置突起73。

由图8A和图8B可知，第一防滑部2的背面安装于指部主体1。而且，指部主体1与第三加强件23和保护构件5结合在一起。在第一防滑部2的中央部71形成的贯通孔75以贯通第一防滑部2、指部主体1、第三加强件23以及保护构件5的方式延伸。即，贯通孔75与外部连通。其中，贯通孔75也称为空气进入孔。

在把持工件W时，存在工件W的一部分与第一防滑部2的一部分完全密合而形成真空部分的情况。在这样的情况下，工件W有可能持续吸附于第一防滑部2。但是，在本发明中，由于形成有贯通孔75，因此不会形成这样的真空部分。因而，工件W不会持续密合于第一防滑部2的一部分，在机器人用把持装置60的指部打开时，工件W能够可靠地自机器人用把持装置60释放。

由图1A和图1B等可知，第一防滑部2安装于指部的顶端内侧。而且，第一防滑部2配置为在使指部闭合时最先与工件W接触。因此，在把持住工件W时，工件W不易自两个第一防滑部2之间滑落。另外，即使在工件W为细长的情况、较薄的情况、极小的情况下，第一防滑部2的顶端也容易抓起工件W。即，本发明的机器人用把持装置60能够应对各种形状的工件W，通用性极高。

另外，本发明的机器人用把持装置60也会存在工件W把持失败、或者同时把持多个工件W的情况。因此，优选的是，在把持有工件W时测量其重量，并将测量结果与规定值进行比较。在这样的情况下，能够根据测量结果容易地判断是否需要再次把持工件W。

再次参照图2，在机器人用把持装置60的基部与机器人的手腕顶端部61之间配置有重量传感器65。其中，重量传感器65也称为重量的测量部。重量传感器65用于在机器人用把持装置60把持有工件W的期间测量其重量。而且，从重量传感器65所测量的值中减去已知的机器人用把持装置60的重量而求出差值。该差值为被把持的工件W的重量。接着，求出该差值与工件W的已知重量之间的偏差。若该偏差实际上为零，则适当地把持住工件W。

在偏差为负值且与工件W的规定重量大致相同的情况下，判断为工件W抓取失败，使机器人用把持装置60进行动作以再次把持工件W。此外，在偏差带为正值且为一个工件的已知重量以上的情况下，能够判断为同时把持有两个以上、即多个工件W。在该情况下，使指部打开，暂时释放工件W。之后，使机器人用把持装置60进行动作以再次把持工件W。可知这样的包括重量传感器65的结构有利于判断是否需要再次把持工件。

图9A～图9C分别是包括两个指部、包括三个指部以及包括四个指部的机器人用把持装置的局部立体图。如图9A所示，在上述的实施方式中，对机器人用把持装置60具有两个指部的情况进行了说明。

但是，机器人用把持装置60也可以如图9B所示那样包括三个指部，还可以如图9C所示那样包括四个指部。而且，机器人用把持装置60包括更多的指部的情况也包含在本发明的范围内。指部的数量结合工件W的形状、机器人用把持装置60的使用用途等确定。可知在像这样改变指部的数量的情况下，基部8、轴9及按压构件6等的数量以及配置也同样地进行变更。

图12是机器人用把持装置的局部放大图。在图12中，第三加强件23以其顶端在指部主体1的顶端附近与指部主体1平行的方式在两处弯曲。而且，在与指部主体1平行且与指部主体1相对的第三加强件23的顶端附近埋入有把持识别部121。把持识别部121为限位开关、接近开关或压力传感器等。其中，在附图中虽未图示，但另一侧的指部主体1也是同样的结构，这在后述的其他附图中也是同样的。

在指部主体1闭合时而把持有工件W的情况下，指部主体1的按压力经由第一防滑部2和指部主体1传递到把持识别部121。因此，把持识别部121能够识别是否把持有工件W。不管是第一防滑部2的哪一部分把持工件W，把持识别部121都能良好地将把持有工件W的情况识别出来。

图13A和图13B分别是打开状态以及把持状态下的机器人用把持装置的局部放大图。图13A和图13B所示的把持识别部121包括检测元件131和用于按压检测元件131的检测元件按压部132。如图13A和图13B所示，检测元件131在形成于第三加强件23的孔23a内安装在保护构件5的内表面。检测元件按压部132安装于指部主体1的外表面的与检测元件131相对应的位置。

此外，间隔件133位于第三加强件23的弯曲部附近且设在第三加强件23与指部主体1之间。间隔件133的厚度与检测元件按压部132的厚度大致对应。因此，由图13A可知，在打开状态下，在指部主体1与第三加强件23的顶端部分23b之间形成有与间隔件133相对应的间隙。另外，在图13A中，检测元件131未被检测元件按压部132按压，两者彼此分开。

相对于此，如图13B所示，在把持有工件W的状态下，指部主体1的位于比间隔件133靠顶端侧的位置的顶端部分朝向外侧发生弹性变形。其结果是，安装于指部主体1的外表面的检测元件按压部132按压检测元件131。由此，把持识别部121识别出把持有工件W。另外，在解除对工件W的把持时，指部主体1返回到图13A所示的原始的状态，检测元件按压部132离开检测元件131。

由图13A和图13B可知，在第三加强件23的孔23a与第三加强件23的顶端之间残留有顶端部分23b。如图13B所示，在指部主体1向外侧弯曲时，指部主体1的顶端与第三加强件23的顶端部分23b抵接，因此指部主体1不会越过顶端部分23b而向外侧弯曲。

因此，检测元件131不会被检测元件按压部132按压规定量以上。因而，能够防止极大的力自检测元件按压部132作用于检测元件131而导致检测元件131发生破损。即，第三加强件23的顶端部分23b作为用于限制检测元件按压部132按压检测元件131规定量以上的按压限制部发挥作用，即，顶端部分23b也称为按压限制部。因而，在把持识别部121对把持有工件W进行识别时，能够提高该识别的可靠性。

在图13A和图13B所示的实施例中，将检测元件131设于第三加强件23的孔23a内部，将检测元件按压部132设在第一防滑部2的背面侧。因而，在该情况下，能够形成利用了指部主体1的弹性变形的按压构造的把持识别部。另外，由于检测元件131配置在第三加强件23的孔23a内，因此即使把持识别部121内置于指部，也能够防止指部变厚。

图14A是机器人用把持装置的另一局部放大图，图14B是图14A所示的机器人用把持装置的主视图。如上述附图所示，在指部主体1的位于第一防滑部2上方的内表面设有另一把持识别部141。由图可知，另一把持识别部141为垫状开关、线状开关或压敏片等，其自第一防滑部2的上端沿指部主体1局部地延伸。或者，另一把持识别部141也可以为呈平面状配置的多个小型限位开关或小型压敏开关的集合体。

如图14A所示，在利用指部主体1将工件W把持在比第一防滑部2靠上方的位置的情况下，把持识别部141被工件W按压，能够检测到工件W的存在。不管是利用安装有把持识别部141的指部主体1的哪一部分把持工件W，把持识别部141都能良好地将把持有工件W的情况识别出来。可知在图14A和图14B所示的实施例中也能够得到与上述同样的效果。

图15A是机器人用把持装置的又一局部放大图，图15B是图15A所示的机器人用把持装置的主视图。如上述附图所示，在指部主体1的位于第一防滑部2上方的内表面设有片状检测元件151。而且，用于按压片状检测元件151的检测元件按压部152设于具有板簧功能的连接构件153的一端。连接构件153的另一端安装于指部主体1的表面。检测元件按压部152还发挥作为第二防滑部3的作用。由图15B可知，上述检测元件按压部152和连接构件153的宽度与片状检测元件151的宽度大致相等。

在图15A中，检测元件按压部152借助连接构件153与片状检测元件151分开。换言之，在未把持工件W时，连接构件153不使检测元件按压部152按压片状检测元件151。另外，如图所示，优选多个检测元件按压部152和多个连接构件153沿指部主体1的长度部分依次设置。

图15C是把持状态下的机器人用把持装置的又一局部放大图。如图15C所示，在指部主体1的位于第一防滑部2上方的部位把持工件W时，检测元件按压部152被工件W按压，连接构件153发生弹性变形。最终，连接构件153的底面按压片状检测元件151，能够检测到工件W的存在。而且，在解除对工件W的把持时，连接构件153返回到图15A所示的原始的状态，检测元件按压部152和连接构件153均与检测元件151分开。可知在图15A～图15C所示的实施例中也能够得到与上述同样的效果。

图16是包括非接触式被把持对象检测部的机器人用把持装置的立体图。在图16中，光电开关171安装于机器人用把持装置60的基部8。光电开关171以其投射激光投射于两个第一防滑部2之间的中心部分的方式设置。在工件W被把持在两个第一防滑部2之间的情况下，投射激光被工件W反射，反射光作为接收激光被光电开关171接收。因而，光电开关171能够将把持有工件W的情况识别出来。

另外，图17是包括另一非接触式被把持对象检测部的机器人用把持装置的立体图。在图17中，代替光电开关171，摄像机181以与安装光电开关171同样的方式安装于机器人用把持装置60的基部8。摄像机181以规定的时间间隔对两个第一防滑部2之间的区域进行拍摄。而且，在得到与不存在工件W的初期状态的图像不同的图像时，能够识别为把持有工件W。

此外，图18是非接触式被把持对象检测部设于外部的机器人用把持装置的立体图。在图18中，摄像机191安装于自地板部延伸的工作台上。摄像机191同样能够对机器人用把持装置60的两个第一防滑部2之间的区域进行拍摄，另外，摄像机191与机器人的控制装置(未图示)连接。

在机器人的机器人用把持装置60把持有工件W后，在机器人为某一姿势时，摄像机191同时对机器人用把持装置60的两个第一防滑部2和这两个第一防滑部2之间的工件W进行拍摄。而且，在得到与不存在工件W的初期状态的图像不同的图像时，能够识别为把持有工件W。其中，摄像机191没有必要必须安装于自地板部延伸的工作台上，摄像机191也可以配置在机器人用把持装置60和机器人这两者以外的地方。

上述光电开关171和摄像机181、191为用于检测是否把持有被把持对象W的非接触式被把持对象检测部。其中，光电开关171和摄像机181、191也称为把持对象检测部。另外，也能够采用光电开关或接近开关而代替摄像机191。通过像这样在距机器人用把持装置60的指尖较远的地方设置非接触式被把持对象检测部，能够进行更高水准的检测。

此外，图19是包括接触式被把持对象检测部的机器人用把持装置的立体图。在图19中，代替光电开关171，触觉开关201以与安装光电开关171同样的方式安装于机器人用把持装置60的基部8。如图示那样，触觉开关201具有细长的杆201a，该杆201a的顶端位于两个第一防滑部2之间的区域附近。

在被把持对象W被把持在两个第一防滑部2之间时，由于杆201a的顶端与被把持对象W接触，因此能够将把持有工件W识别出来。因此，触觉开关201为用于检测是否把持有被把持对象W的接触式被把持对象检测部。在像这样采用与工件W直接接触的接触式被把持对象检测部的情况下，能够进行更高水准的检测。而且，也可以采用触觉开关201安装于自地板部延伸的工作台上的结构而代替图18所示的摄像机191。另外，这样的接触式或非接触式被把持对象检测部对于采用重量测量以外的方法区分没有重量差的不同种类的工件W也是有效的。

图20是表示包括被把持对象检测部的机器人用把持装置的动作的流程图。在图20中被把持对象检测部使用把持识别部121、141、光电开关171、摄像机181、191和触觉开关201。

首先，使机器人移动到用于取出工件W的取出地方。之后，在图20中的步骤S11中，机器人控制装置(未图示)输出用于使机器人用把持装置60把持工件W的把持指令(手指闭合指令)。由此，机器人用把持装置60进行自取出地方取出并把持工件W的动作。接着，在步骤S12中，利用被把持对象检测部确认是否为把持有工件W的状态。

在判定为把持有工件W时，进入步骤S13，输出向目的地搬运的搬运指令。在将工件W搬运到目的地时，在步骤S14中，机器人控制装置(未图示)输出用于使机器人用把持装置60释放工件W的释放指令(手指打开指令)。在释放完工件W时，在步骤S15中，输出用于使机器人返回到工件的取出地方的返回指令。

然而，在步骤S12中判定为未把持有工件W时，返回到步骤S11，重新把持工件W。在上述的本发明中，进行步骤S12所示的把持状态的确认动作。而且，在把持状态不妥当时，迅速返回到步骤S11再次进行把持。

在现有技术中，有可能会在未把持有工件W的状态下进行图20中的步骤S13～步骤S15所示的一系列的动作。但是，在本发明中，由于在步骤S12中进行把持状态的确认动作，因此步骤S13～步骤S15所示的一系列的动作必然是在把持有工件W的状态下进行。因此，在本发明中，在未把持有工件W的状态下不用进行移动到目的地的徒劳动作，其结果是，还能够缩短周期时间。

发明的效果

在第1技术方案中，将指部主体的基端的直线运动转换为加强构件绕第一旋转接头旋转的旋转运动。因此，能够与指部的打开程度无关地得到以第一旋转接头为支点的一定的把持力，结果能够稳定地把持工件(被把持对象)。另外，以使指部主体与工件的外形相匹配地包住工件的方式把持工件，因此工件滑落的可能性较小。由于将驱动部所进行的直线驱动动作转换为绕第一旋转接头旋转的旋转运动，因此即使在驱动部的行程比较短的情况下，也能够使指部打开幅度较大，能够提高指部开闭效率。而且，把持装置的构造简单，因此还能够谋求削减成本、实现轻量化。而且，配置在指部主体外侧的加强构件不易挠曲，因此在把持时加强构件不会向外侧突出，加强构件也不会与周围发生干涉。

在第2技术方案中，由于设有第二旋转接头，因此针对工件外形的仿形性得到提高，在把持工件时，指部的顶端向内侧闭合。因而，工件不易进一步滑落。另外，即使在指部的顶端碰撞到较硬的构件、例如收纳箱的底面等时，由于指部绕第二旋转接头向内侧转动，因此也能够避开碰撞时的冲击、避免指部发生破损。

在第3技术方案中，由于包括第二防滑部，因此在指部主体的内表面处抱住工件时，工件不易进一步滑落，能够得到可靠的把持状态。

在第4技术方案中，第一防滑部的外周部容易发生变形，第一防滑部的把持面容易效仿工件的复杂的外形。因此，能够在第一防滑部与工件之间得到较大的接触面积，从而工件不易滑落。

在第5技术方案中，在工件细长的情况、较薄的情况、极小的情况下，也能够把持工件，能够提高通用性。

在第6技术方案中，在上述第二旋转接头设有旋转限制部，由此使指部的顶端部不会向外侧打开。因此，能够进一步防止工件滑落。

在第7技术方案中，指部的顶端容易进入工件与收纳箱之间的间隙。而且，即使指部的顶端碰撞到收纳箱的底面等，也能够防止第一防滑部发生破损。

在第8技术方案中，能够抑制指部主体向外侧弯曲，增大把持力。

在第9技术方案中，即使在工件上附着有润滑油、工作油等的情况下，工件也不易滑落。

在第10技术方案中，由于形成有与大气连通的空气进入孔，因此能够避免在工件与把持部表面之间形成真空部分。因此，在指部打开而释放工件时，工件能够可靠地脱离第一防滑部。

在第11技术方案中，能够自由调节指部的开闭量。

在第12技术方案中，根据重量判别是否对工件抓取失败或者抓起多个工件。因而，有利于判断是否需要再次把持工件。

采用第13技术方案，不管利用第一防滑部的哪一部分或指部主体的内表面的哪一部分把持被把持对象，都能良好地将把持有被把持对象的情况识别出来。这样的判断能够在把持并提起被把持对象时立即进行。因而，在把持失败的情况下，能够立刻进行重试动作，能够缩短平均周期时间。

采用第14技术方案，能够将检测元件设在位于第一防滑部背面的加强构件内部，将检测元件按压部设在第一防滑部的背面侧。在该情况下，能够形成利用了指部主体的弹性变形的按压构造的把持识别部。另外，即使将把持识别部内置于指部，也能够防止指部变厚。而且，由于具有按压限制部，因此能够防止检测元件被过度按压，从而能够提高可靠性。

采用第15技术方案，通过在远离指尖的部位设置被把持对象检测部，能够进行更高水准的检测。在采用与被把持对象直接接触的接触式被把持对象检测部的情况下，能够进行更高水准的检测。

利用典型的实施方式对本发明进行了说明，对于本领域技术人员而言，应该能够理解在不脱离本发明的范围内能够进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。

Claims (15)

1.一种机器人用把持装置，该机器人用把持装置具有两个以上的指部，各指部的顶端朝向把持中心移动而把持被把持对象，其特征在于，

上述各指部具有：指部主体，其由板状的弹性体构成；第一防滑部，其设于该指部主体的顶端侧内表面；和加强构件，其沿着上述指部主体的外表面配置，与上述指部主体的顶端接合，该加强构件的刚性高于上述指部主体的刚性，

上述指部主体朝向上述把持中心而彼此相对，

上述加强构件具有第一旋转接头，该第一旋转接头用于使上述加强构件绕与上述指部主体的长度方向垂直、与上述指部主体的表面平行的第一旋转轴线转动，

上述机器人用把持装置具有驱动部，该驱动部用于使上述指部主体的基端沿上述把持中心移动，从而使上述指部开闭，

当该驱动部使上述指部主体的基端沿上述把持中心向下方移动时上述指部的上述指部主体向外侧弯曲而彼此分开，由此上述指部打开，

当上述驱动部使上述指部主体的基端沿上述把持中心向上方移动时上述指部的上述指部主体向内侧弯曲，由此上述指部闭合。

2.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

上述加强构件具有第二旋转接头，该第二旋转接头位于上述第一旋转接头与上述指部主体的顶端之间，用于使上述加强构件绕与上述第一旋转轴线平行的第二旋转轴线转动。

3.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

上述各指部在上述指部主体的内表面还具有一个或多个第二防滑部。

4.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

在上述第一防滑部的中央形成有凹部，上述第一防滑部的厚度随着靠近上述第一防滑部的外周部而逐渐变薄，上述第一防滑部为由高分子化合物构成的弹性体。

5.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

该机器人用把持装置配置为：在将指部闭合时，一个指部的第一防滑部的把持面和另一个指部的第一防滑部的把持面的靠指部顶端侧的部分最先彼此接触。

6.根据权利要求2所述的机器人用把持装置，其特征在于，

在上述第二旋转接头设有用于防止超出规定旋转角度地向外侧打开的旋转限制部。

7.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

在上述第一防滑部设有用于保护上述指部主体的顶端的保护构件，该保护构件比上述第一防滑部向上述指部的顶端侧突出。

8.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

在上述指部主体的基端附近具有用于按压上述指部主体的外表面的按压部。

9.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

在上述第一防滑部的把持面形成有多个凹凸部、多个突起或多个槽部。

10.根据权利要求4所述的机器人用把持装置，其特征在于，

在上述第一防滑部的上述凹部形成有延伸至上述指部的外部的空气进入孔。

11.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

该机器人用把持装置包括调整部，该调整部用于限定、调整使上述指部主体的基端移动的区间。

12.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

该机器人用把持装置包括用于测量上述被把持对象的重量的测量部。

13.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

该机器人用把持装置包括把持识别部，该把持识别部设在上述第一防滑部附近，通过被按压来掌握把持状态。

14.根据权利要求13所述的机器人用把持装置，其特征在于，

设在上述第一防滑部附近的上述把持识别部包括：检测元件；检测元件按压部，其用于按压该检测元件；和按压限制部，其用于限制该检测元件按压部对上述检测元件按压规定量以上的情况。

15.根据权利要求1所述的机器人用把持装置，其特征在于，

该机器人用把持装置包括被把持对象检测部，该被把持对象检测部用于通过接触式或非接触式检测是否利用上述指部把持有被把持对象。