CN104816310A - 机器人手、机器人、以及机器人手的制造方法 - Google Patents

机器人手、机器人、以及机器人手的制造方法 Download PDF

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小菅一弘
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山口贤悟
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Abstract

本发明提供一种机器人手、机器人、以及机器人手的制造方法。机器人手是具有指部的机器人手。机器人手具备设置于指部并包含吸附物体的吸附部的弹性体、以及设置于指部并对弹性体的变形进行检测的传感器。

Description

机器人手、机器人、以及机器人手的制造方法
技术领域
本发明涉及机器人手、机器人、以及机器人手的制造方法。
背景技术
机器人手安装于机器人手臂的前端等，例如在伴随着物体的保持、移动的各种作业中被利用(例如，参照专利文献1)。对机器人手期待有能够稳定地保持物体的性能等，从而在此基础上可适用于对与物体的接触力等进行检测。在专利文献1中提出有具备由弹性部件形成且填充了非压缩性流体的受压部件、以及对非压缩性流体的压力进行检测的压力检测器的机器人用手掌压敏传感器。
专利文献1：日本特开平5-131387号公报
发明内容
在上述的专利文献1的机器人用手掌压敏传感器技术中，通过压力对与物体的接触力等进行检测，但可能存在因由机器人手把持的物体滑动等而使物体落下的情况。本发明鉴于这样的情况，其目的在于提供一种能够稳定地保持物体的机器人手、机器人、以及机器人手的制造方法。
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或者应用例来实现。
应用例1
本应用例所涉及的机器人手的特征在于，是具有指部的机器人手，上述机器人手具备：弹性体，其设置于指部并包含吸附物体的吸附部；以及传感器，其设置于指部并对弹性体的变形进行检测。
根据这样的结构，机器人手在设置有包含吸附部的弹性体的指部设置有对弹性体的变形进行检测的传感器，因此能够通过传感器对物体的吸附状态高精度地进行检测。其结果，能够对物体的吸附状态高精度地进行控制，从而例如能够防止物体的落下等，因此能够稳定地保持物体。
应用例2
在上述应用例所涉及的机器人手中，吸附部也可以具有：隔壁，其配置于弹性体的表面；第一流体室，其被隔壁分隔并分放有流体；以及吸引口，其从第一流体室吸引流体。
根据这样的结构，机器人手的隔壁伴随着从第一流体室吸引流体而变形，从而隔壁与物体之间被减压，因此能够吸附物体。
应用例3
在上述应用例所涉及的机器人手中，吸附部也可以具有：隔壁，其配置于弹性体的表面；第一流体室，其被隔壁分隔并分放有流体；以及线，其在第一流体室中连接于隔壁。
根据这样的结构，机器人手的隔壁通过线而变形，从而隔壁与物体之间被减压，因此能够吸附物体。
应用例4
在上述应用例所涉及的机器人手中，传感器也可以配置为能够对通过弹性体的变形而产生压力变化的压力变化部的压力进行检测，压力变化部包含分放有流体的第二流体室。
根据这样的结构，机器人手的第二流体室的压力通过弹性体的变形而变化，从而通过传感器对第二流体室的压力进行检测，因此能够对物体的吸附状态高精度地进行检测。其结果，例如，能够保持为不使物体落下、保持为不将物体压碎等。
应用例5
在上述应用例所涉及的机器人手中，流体也可以包含气体，传感器配置为能够对气体的压力进行检测。
根据这样的结构，机器人手与流体为液体的情况比较，能够简化或者省略因湿润、污渍的附着而导致的维护，从而处理简便。
应用例6
在上述应用例所涉及的机器人手中，在指部也可以设置有多个包含弹性体以及传感器的构造。
根据这样的结构，机器人手通过多个弹性体保持物体，并且能够通过传感器对各自的弹性体的吸附状态进行检测，因此能够稳定地保持物体。
应用例7
上述应用例所涉及的机器人手也可以具备多个指部。
根据这样的结构，机器人手能够稳定地保持多种物体，从而便利性较高。
应用例8
本应用例所涉及的机器人的特征在于，具备：机器人手，其具有指部，并具备设置于指部并包含吸附物体的吸附部的弹性体、以及设置于指部并对弹性体的变形进行检测的传感器；以及手臂，其对机器人手进行支承。
在这样的结构的机器人中，机器人手在设置有包含吸附部的弹性体的指部设置有对弹性体的变形进行检测的传感器，因此能够通过传感器对物体的吸附状态高精度地进行检测。其结果，该机器人能够对物体的吸附状态高精度地进行控制，从而例如能够防止物体的落下等，因此能够稳定地保持物体。
应用例9
本应用例所涉及的机器人手的制造方法的特征在于，是上述应用例的机器人手的制造方法，在机器人手形成用于分放流体的空隙的工序包括如下步骤：在成为空隙的空间的周围的一部分形成第一壁部的步骤；在第一壁部上的成为空隙的空间形成牺牲部的步骤；在牺牲部上形成与第一壁部共同包围成为空隙的空间的第二壁部的步骤；以及除去牺牲部，使第一壁部以及第二壁部所包围的空间成为空隙的步骤。
根据这样的机器人手的制造方法，除去牺牲部，使第一壁部以及第二壁部所包围的空间成为空隙，因此能够使空隙与其周围的部件一体地形成。因此，能够减少可稳定地保持物体的机器人手的部件数量。
方式1
本方式所涉及的机器人手的特征在于，是具有指部的机器人手，上述机器人手具备：弹性体，其设置于指部并包含吸附物体的吸附部；以及传感器，其设置于指部并对弹性体的变形进行检测，吸附部具有对流体进行吸引的吸引流路、以及与吸引流路连通的第一流体室。
根据这样的结构，机器人手在设置有包含吸附部的弹性体的指部设置有对弹性体的变形进行检测的传感器，因此能够通过传感器对物体的吸附状态高精度地进行检测。其结果，能够对物体的吸附状态高精度地进行控制，从而例如能够防止物体的落下等，因此能够稳定地保持物体。
方式2
在上述方式所涉及的机器人手中，传感器也可以配置为能够对通过弹性体的变形而产生压力变化的压力变化部的压力进行检测，压力变化部包含分放有流体的第二流体室。
根据这样的结构，机器人手的第二流体室的压力通过弹性体的变形而变化，通过传感器对第二流体室的压力进行检测，因此能够对物体的吸附状态高精度地进行检测。其结果，例如，能够不使物体落下地进行保持并且不将物体压碎地进行保持等。
方式3
在上述方式所涉及的机器人手中，流体也可以包含气体，传感器配置为能够对气体的压力进行检测。
根据这样的结构，机器人手与流体为液体的情况比较，能够简化或者省略因潮湿、污渍的附着而导致的维护，从而处理简便。
方式4
在上述方式所涉及的机器人手中，在指部也可以设置有多个包含弹性体以及传感器的构造。
根据这样的结构，机器人手通过多个弹性体保持物体，并且能够通过传感器对各自的弹性体的吸附状态进行检测，因此能够稳定地保持物体。
方式5
上述方式所涉及的机器人手也可以具备多个指部。
根据这样的结构，机器人手能够稳定地保持多种物体，便利性高。
方式6
本方式所涉及的机器人的特征在于，具备：机器人手，其具有指部，并具备设置于指部并包含对物体进行吸附的吸附部的弹性体、以及设置于指部并对弹性体的变形进行检测的传感器，吸附部具有吸引流体的吸引流路以及与吸引流路连通的第一流体室；以及手臂，其对机器人手进行支承。
在这样的结构的机器人中，机器人手在设置有包含吸附部的弹性体的指部设置有对弹性体的变形进行检测的传感器，因此能够通过传感器对物体的吸附状态高精度地进行检测。其结果，该机器人能够对物体的吸附状态高精度地进行控制，从而例如能够防止物体的落下等，因此能够稳定地保持物体。
方式7
本方式所涉及的机器人手的制造方法的特征在于，是上述方式所涉及的机器人手的制造方法，在机器人手形成用于分放流体的空隙的工序包括以下步骤：在成为空隙的空间的周围的一部分形成第一壁部的步骤；在第一壁部上的成为空隙的空间形成牺牲部的步骤；在牺牲部上形成与第一壁部共同包围成为空隙的空间的第二壁部的步骤；以及除去牺牲部，使第一壁部以及第二壁部所包围的空间成为空隙的步骤。
根据这样的机器人手的制造方法，除去牺牲部，使第一壁部以及第二壁部所包围的空间成为空隙，因此能够使空隙与其周围的部件一体地形成。因此，能够减少可稳定地保持物体的机器人手的部件数量。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的机器人手的立体图。
图2是表示第一实施方式所涉及的指部的剖视图。
图3是表示吸附动作中的流体室、流体室的压力变化的一个例子的图。
图4A～图4C是表示机器人手1的制造方法的工序图。
图5A～图5C是接着图4C所示的工序的工序图。
图6A～图6C是接着图5C所示的工序的工序图。
图7A～图7C是接着图6C所示的工序的工序图。
图8是表示第二实施方式所涉及的机器人手的指部的剖视图。
图9是表示第二实施方式所涉及的指部的吸附部的剖视图。
图10是表示吸附部的吸附力与压力传感器的检测值的关系的图。
图11A～图11C是表示机器人手1的制造方法的工序图。
图12A～图12D是接着图11C所示的工序的工序图。
图13A～图13D是接着图12D所示的工序的工序图。
图14A～图14D是接着图13D所示的工序的工序图。
图15是表示第三实施方式所涉及的机器人手的指部的剖视图。
图16是表示第三实施方式所涉及的指部的吸附部的剖视图。
图17A～图17C是表示机器人手1的制造方法的工序图。
图18A～图18C是接着图17C所示的工序的工序图。
图19A～图19C是接着图18C所示的工序的工序图。
图20A～图20C是接着图19C所示的工序的工序图。
图21A～图21C是接着图20C所示的工序的工序图。
图22是表示第四实施方式所涉及的机器人手的指部的剖视图。
图23是表示机器人的实施方式的图。
图24是表示机器人的其他实施方式的图。
图25是表示机器人的其他实施方式的图。
具体实施方式
第一实施方式
图1是表示本实施方式所涉及的机器人手1的立体图。该机器人手1作为例如保持工具、部件等对象物的工业用机器人的保持装置来使用。机器人手1也可应用于工业机器人的其他用途、例如宇宙相关、医药相关、食品相关以及游乐设施的至少一个用途。
图1的机器人手1具备：指部2、对指部2进行支承的支承部3、以及对支承部3进行驱动的驱动部4。驱动部4能够使支承部3绕规定轴转动。在本实施方式中，指部2包含第一指部2a、第二指部2b以及第三指部2c。第一指部2a、第二指部2b以及第三指部2c沿支承部3的规定轴的周向离散地排列。第一指部2a、第二指部2b以及第三指部2c分别朝靠近规定轴的方向以及远离规定轴的方向可动，例如能够进行使手闭合、使手打开那样的动作。由此，机器人手1能够把持对象物或者放开所把持的对象物。
在本实施方式中，第一指部2a、第二指部2b以及第三指部2c各自的内部被密封。因此，机器人手1也能够使用于对餐具等的清洗机内、水槽内等水分较多的场所的对象物进行把持的情况。另外，驱动部4被罩部件5覆盖，从而保护驱动部4免受外部的干涉和垃圾侵入等。
接下来，对指部2的结构进行说明。在本实施方式中，第一指部2a、第二指部2b以及第三指部2c均是相同的结构，此处对第一指部2a的结构进行说明，适当地省略其他指部的说明。
图1的第一指部2a具有前端部10、第一指肚部11以及第二指肚部12。第二指肚部12是第一指部2a的接近支承部3的基端部。在第二指肚部12的前端侧连接有第一指肚部11，在第一指肚部11的前端侧连接有前端部10。
前端部10、第一指肚部11以及第二指肚部12的各部能够与对象物接触，但与对象物接触的部分相互不连续。即，第一指部2a能够对对象物进行多点支承。例如，前端部10中的与对象物接触的部分和第一指肚部11中的与对象物接触的部分不连续。在本实施方式中，前端部10与第一指肚部11一体化，从而与第一指肚部11的相对位置被固定。另外，前端部10以及第一指肚部11与第二指肚部12分体，从而相对于第二指肚部12的姿势可变。
图2是表示指部2(第一指部2a)的前端部10以及第一指肚部11的剖视图。此外，在图2中，为了容易观察附图而适当地省略剖面线。
指部2具备：刚性部件13、设置于前端部10的弹性体14、设置于前端部10的压力传感器15、设置于第一指肚部11的弹性体16、以及设置于第一指肚部11的压力传感器17。
刚性部件13是形成指部2的骨架并确保指部2的刚性的部件。刚性部件13的形成材料以与指部2所要求的刚性对应的方式被选择，例如是聚氨酯树脂、环氧树脂等树脂材料。
刚性部件13具备具有开口13a的箱状部18以及关闭开口13a的盖部19。箱状部18的内侧的空间以不使垃圾等侵入的方式被盖部19以及密封件20密封。
密封件20设置为遍及盖部19上及其周围。箱状部18包含与开口13a相反的一侧的底部18a、以及相对于底部18a倾斜并连接于盖部19的侧部18b。侧部18b相当于前端部10，在侧部18b设置有弹性体14以及压力传感器15。底部18a相当于第一指肚部11，在底部18a设置有弹性体16以及压力传感器17。
弹性体14是部分与对象物接触的接触部，弹性体14包含对对象物(物体)进行吸附的吸附部21。弹性体14形成为能够弹性变形，从而弹性体14的形成材料选择比刚性部件13软质的材料。弹性体14的形成材料例如是聚氨酯树脂等树脂材料。
弹性体14呈从刚性部件13的侧部18b朝向外部突出的突起状，且是中空构造。弹性体14具有包含面向指部2的外部的外表面的外壳部14a、以及设置于外壳部14a的内侧并包含面向指部2的内部的内表面的内壳部14b。外壳部14a以及内壳部14b分别呈有孔容器状，孔的边缘与刚性部件13的侧部18b紧粘接触，孔被侧部18b关闭。弹性体14(内壳部14b)与刚性部件13(侧部18b)所包围的空间成为分放流体的流体室22。
在本实施方式中，分放于作为第二流体室的流体室22的流体是气体。该气体例如是氮气等非活性气体，但也可以是空气、其他气体。另外，分放于流体室22的流体可以是气体或者液体的单相流体，可以是液体与气体的混相流体，也可以是包含气体、液体的至少一方与粒子等固体的混相流体。
在外壳部14a形成有贯通外壳部14a的贯通孔14c。贯通孔14c中的面向指部2的外部的开口是向指部2的外部释放的吸引口23。
吸引口23是从第一指部2a的外部吸引流体的吸引流路的端部。贯通孔14c中的指部2的内部侧的开口被内壳部14b关闭。即，贯通孔14c的内侧及其缘部呈以内壳部14b的外表面为底面的凹部状，在内壳部14b中的面向贯通孔14c的壁部24与吸引口23之间且被外壳部14a包围的部分成为分放流体的流体室25。作为第一流体室的流体室25与以吸引口23为端部的吸引流路连通。
对于形成弹性体14的一部分的内壳部14b的壁部24而言，若流体室22的压力减少，则从流体室25朝向流体室22变形。由此，流体室22的容积变化，从而流体室22的压力变化。这样的流体室22包含于通过弹性体14的变形而产生压力变化的压力变化部。
在弹性体14的内部形成有与流体室25连通的流路26。在本实施方式中，流路26的形成于外壳部14a的槽部的侧方被内壳部14b关闭。流路26的一端成为在贯通孔14c的内壁打开的吸气口，流路26的另一端连接于配管27。配管27通过形成于刚性部件13的侧部18b的孔，进入刚性部件13的箱状部18内而朝指部2的外部被拉出，从而连接于真空泵等吸引装置(省略图示)。
压力传感器15是通过对流体室22的压力进行检测来对弹性体14的变形进行检测的传感器。压力传感器15例如包含感受压力的压敏部15a、将压敏部15a感受到的压力转换为电信号的主体部15b、以及对从主体部15b输出的电信号进行处理的处理部15c。压敏部15a插通于贯通刚性部件13的侧部18b的孔，从而与弹性体14的内侧的流体室22邻接(朝弹性体14的内侧的流体室22露出)。
在本实施方式中，分放于流体室22的流体是气体，因此能够抑制因压敏部15a的湿润等而产生的故障。主体部15b以及处理部15c收纳于刚性部件13的箱状部18。分放于流体室22的流体是气体，因此与该流体是液体的情况相比，能够抑制因液体的泄漏等而产生主体部15b以及处理部15c的故障等。
设置于刚性部件13的底部18a的弹性体16形成为能够弹性变形，从而例如由与弹性体14相同的树脂材料构成。弹性体16呈从底部18a朝向指部2的外部突出的突起状。弹性体16呈有孔容器状，其孔的边缘与刚性部件13的底部18a粘接，该孔被底部18a关闭。弹性体16与刚性部件13(底部18a)所包围的空间成为分放流体的流体室28。
压力传感器17是通过对流体室28的压力进行检测来对弹性体16的变形进行检测的传感器。压力传感器17例如包含感受压力的压敏部17a、将压敏部17a感受到的压力转换为电信号的主体部17b、以及对从主体部17b输出的电信号进行处理的处理部17c。压敏部17a插通于贯通刚性部件13的底部18a的孔，从而与弹性体16的内侧的流体室28邻接(朝弹性体16的内侧的流体室28露出)。主体部17b以及处理部17c收纳于刚性部件13的箱状部18。
接下来，对通过指部2进行的吸附动作进行说明。指部2的吸附部21在对对象物进行吸附时，配置于对象物的附近。另外，连接于配管27的吸引装置经由配管27以及流路26对流体室25的流体进行吸引。于是，吸附部21与对象物之间的流体从吸附部21的吸引口23被吸引，从而吸附部21与对象物之间被减压。通过该减压，对象物被吸附部21吸引而与弹性体14接触，从而吸附于吸附部21。
图3是表示指部2的吸附动作中的流体室22、流体室25的压力变化的一个例子的图。在图3中，纵轴表示流体室22以及流体室25的各自的压力[kPa]，横轴表示从吸引口23开始吸引后的时间[sec]，附图标记t1表示对象物被吸附的时间。
流体室25的压力P1在流体室25朝大气释放的状态下，与指部2的外部的压力几乎相同。流体室25的压力P1即使吸引开始也几乎不变化，或者即使变化其倾斜也较缓和，但若在时间t1对对象物进行吸附，则压力P1呈阶梯状急剧减少。这是因为吸引口23的至少一部分成为被已吸附的对象物关闭的状态，从而流体室25被吸引装置减压。
另外，经由壁部24与流体室25邻接的流体室22的压力P2设定为比流体室25的压力P1(指部2的外部的压力)高的正压力。对于流体室22的压力P2而言，流体室25的压力P1在直至时间t1之前几乎不变化，因此与压力P1相同地几乎不变化。此处，面向贯通孔14c的内壳部14b的壁部24(参照图2)在对象物被吸附的时间t1，流体室25被减压从而朝向流体室25变形。由此，流体室22的容积增加，从而流体室22的压力P2降低。该流体室22的压力P2被图2所示的压力传感器15检测，因此能够通过压力传感器15的检测的结果，判定对象物是否正在吸附等。换言之，机器人手1即使不检测与对象物邻接的流体室25的压力，也能够检测对象物的吸附状态(吸附力、吸附的有无等)。
此外，分放于流体室25的流体在例如指部2在空气中进行作业的情况下是空气，在例如指部2在水中进行作业的情况下是水。这样，分放于流体室25的流体可以是包含气体或者液体的单相流体，可以是包含气体以及液体的混相流体，也可以是包含气体、液体的至少一方与粒子等固体的混相流体。
对于以上那样的结构的本实施方式的机器人手1而言，在指部2设置有吸附部21，因此能够将对象物吸附于指部2，从而能够抑制滑动等，因此能够稳定地保持(把持)对象物。在这样的吸附部21并设有压力传感器15，因此能够对对象物的吸附状态高精度地进行检测。其结果，机器人手1能够对对象物的吸附状态(保持状态)高精度地进行控制，从而例如能够不使对象物落下地进行保持或者不将对象物压碎地进行保持等。
另外，因为机器人手1能够对对象物的吸附状态高精度地进行检测，所以能够简化例如对吸附状态进行检测用的检测系统、或者对吸附状态进行推断用的运算系统等，从而能够通过简单的结构实现高功能。
在本实施方式中，流体室22的压力以与流体室25的压力对应的方式变化，如图3所示，对对象物有无吸附的灵敏度较高。因此，例如通过监测压力传感器15的检测的结果等，能够高精度地判定对象物的吸附的有无。该判定能够通过将例如压力传感器15检测出的压力与阈值进行比较来执行，从而机器人手1的操作人员可以执行、并设于机器人手1的运算装置等也可以自动地执行。
在本实施方式中，流体室22被弹性体14气密地密封，因此能够抑制垃圾等异物侵入流体室22。压力传感器15的至少一部分(压敏部15a)配置为与这样的流体室22邻接，因此能够抑制因异物的侵入而导致故障、错误动作。另外，利用包含吸附部21的弹性体14，能够保护压力传感器15以避免因异物的侵入而导致故障、错误动作，因此与另外设置压力传感器15的保护构造的情况相比，能够形成简单的结构。
在本实施方式中，机器人手1具备多个指部2，因此能够稳定对保持多种物体，从而便利性较高。此外，机器人手1具备的指部2的个数也可以是一个。另外，在本实施方式中，第一指肚部11以及第二指肚部12不具有吸附部21，但也可以具有吸附部21。这样，只要设置了多个包含弹性体以及传感器的构造，就能够进一步稳定地保持物体。
此外，第一指部2a在离散地具有与对象物接触的接触部的情况下，只要在多个接触部中的至少一个设置有吸附部21即可，不限定具有吸附部21的接触部的个数。另外，可以在多个接触部中的任一个设置有吸附部21，例如，也可以不在前端部10设置有吸附部21，而在第一指肚部11设置有吸附部21。另外，第一指部2a中的与对象物接触的接触部的个数只要是一个以上，则不存在限定，例如接触部的个数也可以是一个，只要在该接触部设置有吸附部21即可。
机器人手的制造方法
接下来，对本实施方式所涉及的机器人手1的制造方法进行说明。图4A～图4C、图5A～图5C、图6A～图6C、图7A～图7C是表示机器人手1(指部2)的制造方法的工序图。
为了制造本实施方式所涉及的机器人手1的指部2，如图4A所示，准备与指部2的弹性体14以及弹性体16的外形对应的模具30。模具30具有相当于图2所示的弹性体14的外壳部14a的凹部30a、以及相当于弹性体16的凹部30b。
该模具30通过对例如蜡(钎焊材料)等母材进行切削加工而得到。模具30是阴模，若使用在从开口30c观察的情况下成为影子的外伸部分较少的部件，则后工序中的操作性提高。为此，也可以以从模具30的开口30c能够完全观察凹部30a的内侧以及凹部30b的内侧的方式使包含凹部30a的边缘的面以及包含凹部30b的边缘的面预先相对于包含模具30的开口30c的面倾斜。
接下来，如图4B所示，在模具30堆积作为弹性体14以及弹性体16的形成材料的软质树脂31，将该软质树脂31填充于凹部30a的内侧以及凹部30b的内侧。软质树脂31例如是邵氏硬度为50A左右的聚氨酯树脂，作为一个例子可举出Axson Japan制的聚氨酯树脂(UR5801/UR5850)等。这样，对相当于软质树脂31中的弹性体14的外形以及弹性体16的外形的部分进行成型。
另外，使用模具32，对软质树脂31中的与模具30相反的一侧进行成型。模具32具有相当于图2所示的弹性体14的外壳部14a的内表面的形状的凸部32a、以及相当于弹性体16的内表面的形状的凸部32b。
然而，在图2所示的外壳部14a形成有相当于流路26的槽部，外壳部14a的内表面的一部分成为流路26的内表面的一部分。因此，作为凸部32a使用具有与流路26的槽部的形状对应的突状部的部件。
另外，软质树脂31是成为弹性体14的外壳部14a以及弹性体16的部分，包含除此以外的与指部2的部位接触的面(以下，称为接触面)。例如，软质树脂31中的成为外壳部14a的部分具有与弹性体14的内壳部14b接触的接触面31a、以及与刚性部件13的侧部18b接触的接触面31b。接触面31a以及接触面31b也可以形成为平滑面，但表面粗糙度较高的一方与其他部位的粘接性增高。因此，在本实施方式中，成型为预先提高模具32中的成型接触面31a以及接触面31b的部分的至少一部分的表面粗糙度，从而使接触面31a以及接触面31b的表面粗糙度增高。
在通过这样的模具32对软质树脂31进行成型后，如图4C所示，边维持将软质树脂31附于模具30的状态，边将模具32从软质树脂31取下。
在被成型的软质树脂31上，在成为在图2所示的指部2分放有流体的空隙(流路26)的空间Sa的周围的一部分，形成有弹性体14的外壳部14a作为壁部(第一壁部)。
接下来，如图5A所示，在弹性体14的外壳部14a上的成为流路26的空间Sa形成牺牲部33a。此处，通过升温使作为牺牲部33a的牺牲材料成为液状，从而将液状的牺牲材料填充于空间Sa。然后，通过将液状材料冷却至常温程度来固化，根据需要通过切削加工、模具成型等来进行成型。牺牲部33a的表面形状成型为与图2所示的弹性体14的内壳部14b的外表面的形状一致。
接下来，如图5B所示，在弹性体14的外壳部14a上以及牺牲部33a上堆积作为图2所示的弹性体14的内壳部14b的形成材料的软质树脂34。然后，如图5C所示，通过切削加工或者模具成型对软质树脂34进行成型，从而形成弹性体14的内壳部14b。内壳部14b的一部分形成在成为流路26的空间Sa的牺牲部33a上，从而形成为与外壳部14a共同包围空间Sa的壁部(第二壁部)。然后，例如通过升温使牺牲部33a流动化，从而从外壳部14a与内壳部14b之间除去牺牲部33a。除去了牺牲部33a的空间Sa成为空隙，从而成为图2所示的流路26。
然而，弹性体14的内壳部14b也是形成于在图2所示的指部2分放有流体的空隙(流体室22)的周围的一部分的壁部(第一壁部)。另外，弹性体16也是形成于在指部2分放流体的空隙(图2的流体室28)的周围的一部分的壁部(第一壁部)。利用这些壁部，在后面的工序中形成流体室22以及流体室28。
接下来，如图6A所示，在弹性体14的内壳部14b上以及弹性体16上堆积牺牲材料而形成牺牲部35。牺牲部35能够与图5A所示的牺牲部33a相同地形成。
然后，如图6B所示，通过切削加工、模具成型等对牺牲部35进行成型，由此在内壳部14b上的成为流体室22的空间Sb形成牺牲部33b，在弹性体16上的成为流体室28的空间Sc形成牺牲部33c。牺牲部33b的表面形状成型为与图2所示的刚性部件13的侧部18b的表面形状一致。另外，牺牲部33c的表面形状成型为与刚性部件13的底部18a的表面形状一致。
接下来，如图6C所示，在牺牲部33b上以及牺牲部33c上堆积作为图2所示的刚性部件13的形成材料的硬质树脂36。然而，在牺牲部33b、牺牲部33c等往往附着有来自于液状的牺牲材料的水分、气氛中的水分。因此，若在硬质树脂36的堆积之前，预先通过减压等除去牺牲部33b、牺牲部33c等的水分，则能够抑制在硬质树脂36产生由水分所引起的气泡等。
接下来，如图7A所示，通过切削加工等对硬质树脂36进行成型，由此形成刚性部件13的箱状部18。箱状部18的侧部18b是形成在成为流体室22的空间Sb的牺牲部33b上，并与内壳部14b共同包围空间Sb的壁部(第二壁部)。此处，在箱状部18的侧部18b形成压力传感器15的安装孔37。安装孔37贯通侧部18b，并与牺牲部33b连通。另外，箱状部18的底部18a是形成在成为流体室28的空间Sc的牺牲部33c上，并与弹性体16共同包围空间Sb的壁部(第二壁部)。此处，在箱状部18的底部18a形成压力传感器17的安装孔38。安装孔38贯通底部18a，并与牺牲部33c连通。
接下来，如图7B所示，除去图7A的牺牲部33b以及牺牲部33c。牺牲部33b能够在例如通过升温而使其流动化的状态下经由安装孔37除去。同样，牺牲部33c能够在例如通过升温而使其流动化的状态下经由安装孔38除去。除去了牺牲部33b的空间Sb、以及除去了牺牲部33c的空间Sc分别成为空隙，从而成为图2所示的流体室22、流体室28。
接下来，如图7C所示，在安装孔37安装压力传感器15，在安装孔38安装压力传感器17。另外，在流路26连接配管27。这样，当在刚性部件13的箱状部18收纳各部分以后，通过图2所示的盖部19以及密封件20对箱状部18进行密封等，能够得到指部2。密封件20例如能够与弹性体14相同地由软质树脂等形成。
这样的本实施方式的机器人手1的制造方法能够制造能够稳定地保持物体的机器人手1。另外，在形成分放流体的空隙的工序中，通过除去图5C所示的空间Sa的牺牲部33a而形成流路26，因此能够使流路26与弹性体14一体地形成。另外，通过除去图7A以及图7B所示的空间Sb的牺牲部33b而形成流体室22，因此能够使流体室22与弹性体14以及刚性部件13一体地形成。同样，通过除去空间Sc的牺牲部33c而形成流体室28，因此能够使流体室28与弹性体16以及刚性部件13一体地形成。这样，将分放流体的空隙形成为与其周围的部件一体化，因此能够抑制制造成本，并且能够通过简单的结构实现高功能。
此外，针对弹性体14的成型除了模具成型之外也可以通过切削加工等进行，根据模具成型，与切削加工相比，弹性体14难以损伤。因此，容易减少弹性体14的厚度，从而能够提高弹性体14的柔软性。由此，与对象物的粘接性提高，从而能够稳定地保持对象物。另外，通过使弹性体14变得柔软，例如容易应用于对薄膜等容易损伤的对象物的把持。另外，弹性体14容易变形，因此实际上能够提高压力传感器15的灵敏度。
第二实施方式
接下来，对第二实施方式进行说明。在本实施方式中，对与上述的实施方式相同的结构标注与上述的实施方式相同的附图标记，并简化或者省略其说明。
机器人手
图8是表示本实施方式所涉及的机器人手的指部2的剖视图，图9是表示指部2的吸附部21的剖视图。本实施方式的指部2的吸附部21的结构与第一实施方式不同。图9的吸附部21具有配置于弹性体14的外表面的隔壁40、在弹性体14的内侧与隔壁40邻接的流体室25、以及从流体室25吸引流体的吸引口41。吸引口41经由配管27与吸引装置(省略图示)连接。若经由吸引口41从流体室25吸引流体，则流体室25的压力减少。在本实施方式中，配置于流体室25的流体是气体，但可以是液体的单相流体，也可以是混相流体。
隔壁40是弹性体14的一部分，并比弹性体14的其他部分薄壁。此处，弹性体14的与对象物接触的面42呈大致平面状，隔壁40的外表面是面42的一部分。对于隔壁40而言，若流体室25的压力与指部2的外部的压力相比成为低压(负压)，则朝向流体室25变形(弯曲)。在对象物与面42接触的状态下，若隔壁40朝向流体室25变形，则隔壁40与对象物之间的空隙扩大，从而能够通过该空隙的负压将对象物吸附于吸附部21。
压力传感器17与上述的实施方式相同，其压敏部15a与流体室22邻接。流体室22通过隔壁43与流体室25分隔，并保持为正压。隔壁43呈有底中空的柱状，其内部成为流体室25。对于隔壁43而言，其开口的边缘与隔壁40接触，其底部成为流体室22与流体室25的间隔件。
本实施方式所涉及的隔壁43由比弹性体14难以变形的硬质材料构成，例如由与刚性部件13相同的材料形成。这样的隔壁43的由流体室22与流体室25的压力差而带来的变形量较少，从而难以缓和该压力差。其结果，即使在流体室25成为负压的状态下，流体室22的压力也保持为正压。该正压成为弹性体14与对象物接触时的缓冲，因此能够使弹性体14相对于对象物柔软地接触。
图10是表示吸附部21的吸附力与压力传感器15的检测值的关系的图。图10的纵轴表示吸附垫内的压力，即、隔壁40与对象物之间的压力[kPa]，且该压力越低吸附力越强。另外，横轴表示压力传感器15检测出的压力，即、流体室22的压力[kPa]。
图9的吸附部21在将弹性体14的面42按压于对象物的状态下，通过来自吸引口41的吸引使流体室25减压，从而使壁部24变形，进而使隔壁40与对象物之间成为负压，由此对对象物进行吸附。在吸附时，越增加将弹性体14的面42按压于对象物的力，弹性体14越朝向刚性部件13变形，从而流体室22的压力增高，另一方面壁部24与对象物之间的间隙减小，从而在通过隔壁40的变形扩大该间隙时，壁部24与对象物之间的压力显著减少。这样，在吸附部21的吸附力与压力传感器15的检测结果之间存在相关性，因此基于压力传感器15的检测结果，能够对吸附部21的吸附力进行检测，从而能够对吸附力高精度地进行控制等。
对于以上那样的结构的本实施方式的机器人手1而言，在吸附部21并设有压力传感器15，因此能够对对象物的吸附状态高精度地进行检测，从而能够稳定地保持对象物。
机器人手1的制造方法
接下来，基于上述的机器人手1对本实施方式所涉及的机器人手1的制造方法进行说明。图11A～图11C、图12A～图12D、图13A～图13D、以及图14A～图14D是表示机器人手1(指部2)的制造方法的工序图。此外，对于与第一实施方式共通的工序，简化或者省略其说明。
为了制造本实施方式所涉及的指部2，如图11A所示，准备与指部2(参照图8)的弹性体14以及弹性体16的外形对应的模具30。在本实施方式中，弹性体14的面42是大体平面，在模具30中，相当于弹性体14的外壳部14a的凹部30a的底面与弹性体14的面42对应是大体平面。接下来，如图11B所示，在模具30堆积软质树脂31，从而通过模具32对软质树脂31的与模具30相反的一侧进行成型。由此，形成弹性体14以及弹性体16。接下来，如图11C所示，边维持在模具30嵌入软质树脂31的状态，边将模具32从软质树脂31取下。
接下来，如图12A所示，在弹性体16上堆积牺牲材料，形成牺牲部45。接下来，如图12B所示，通过切削加工或者模具成型对牺牲部45进行成型，从而在成为图8所示的弹性体16与刚性部件13的底部18a之间的流体室28的空间Sc形成牺牲部45a。
接下来，如图12C所示，在弹性体14由硬质树脂等形成隔壁43。隔壁43在后面成为流体室22的空间Sb的周围的一部分形成为壁部。另外，安装与隔壁43的内侧的流体室25连通的配管27。配管27配置为以避免与其他部件的干涉的方式，例如以避开压力传感器17的安装位置的方式在牺牲部45a上适当地牵引。接下来，如图12D所示，在隔壁43上与配管27上堆积牺牲材料，形成牺牲部46。接下来，通过切削加工或者模具成型对牺牲部46进行成型，如图13A所示，在成为图9所示的弹性体14与刚性部件13的侧部18b之间的流体室22的空间Sb形成牺牲部46a。
接下来，如图13B所示，在牺牲部45a上以及牺牲部46a上堆积作为图8所示的刚性部件13的形成材料的硬质树脂36。接下来，通过切削加工等对硬质树脂36进行成型，从而如图13C所示，形成刚性部件13的箱状部18。接下来，如图13D所示，除去牺牲部45a，从而使牺牲部45a占有的空间Sc成为流体室28。另外，除去牺牲部46a，从而使牺牲部46a占有的空间Sb成为流体室22。
接下来，如图14A所示，将压力传感器15安装于箱状部18的侧部18b，将压力传感器17安装于刚性部件13的底部18a。接下来，如图14B所示，在刚性部件13的箱状部18粘接盖部19，对箱状部18的内侧进行密封。接下来，如图14C所示，在盖部19上堆积软质树脂47。接下来，通过切削加工等对软质树脂47进行成型，从而如图14D所示，形成密封件20。然后，通过取下模具30等，能够得到图8所示的指部2。
根据这样的本实施方式的机器人手1的制造方法，能够制造可稳定地保持物体的机器人手1。另外，在本实施方式中，形成用于分放流体的空隙的工序通过除去图13C以及图13D所示的牺牲部45a而形成流体室28，因此能够使流体室28与弹性体16以及刚性部件13一体地形成。同样，通过除去牺牲部46a而形成流体室22，因此能够使流体室22与弹性体14以及刚性部件13一体地形成。这样，形成为使分放流体的空隙与其周围的部件一体化，因此能够抑制制造成本，并且能够通过简单的结构实现高功能。
第三实施方式
接下来，对第三实施方式进行说明。在本实施方式中，对与上述的实施方式相同的结构标注与上述的实施方式相同的附图标记，并简化或者省略其说明。
机器人手
图15是表示本实施方式所涉及的机器人手的指部2的剖视图，图16是表示指部2的吸附部21的剖视图。本实施方式的指部2的通过隔壁40的变形进行吸附这点与第二实施方式相同，但使隔壁40变形的机构与第二实施方式不同。
图16的吸附部21具有在流体室25连接于隔壁40的线50。在隔壁40中的朝向流体室25的内表面设置有加强部51，线50安装于加强部51。即，线50的一端经由加强部51与隔壁40连接。加强部51由比隔壁40(弹性体14)硬质的材料构成，例如由与刚性部件13相同的硬质树脂构成。线50的另一端通过图15所示的配管27，朝指部2的外部被拉出。在本实施方式中，隔壁40被线50拉动，从而朝向流体室25变形。由此，隔壁40与对象物之间被减压，从而能够将对象物吸附于吸附部21。
对于以上那样的结构的本实施方式的机器人手1而言，在吸附部21并设有压力传感器15，因此能够对对象物的吸附状态高精度地进行检测，从而能够通过简单的结构实现高功能。另外，能够通过线50的张力对隔壁40的变形进行控制，因此不需要对流体室25进行减压的机构。另外，不对流体室25进行减压，从而容易将弹性体14与刚性部件13之间的空隙保持为正压，将该正压作为缓冲，从而能够使弹性体14与对象物柔软地接触。另外，容易将弹性体14与刚性部件13之间的空隙保持为正压，因此也能够省略隔壁43，从而能够使结构变得简单。
机器人手1的制造方法
接下来，基于上述的机器人手1对本实施方式所涉及的机器人手1的制造方法进行说明。图17A～图17C、图18A～图18C、图19A～图19C、图20A～图20C、以及图21A～图21C是表示机器人手1(指部2)的制造方法的工序图。此外，对于与第二实施方式共通的工序，简化或者省略其说明。
为了制造本实施方式所涉及的指部2，如图17A所示，准备与指部2(参照图15)的弹性体14以及弹性体16的外形对应的模具30。接下来，如图17B所示，在模具30堆积软质树脂31，通过模具32对软质树脂31的与模具30相反的一侧进行成型。由此，能够形成弹性体14以及弹性体16。接下来，如图17C所示，边维持在模具30嵌入软质树脂31的状态，边将模具32从软质树脂31取下。
接下来，如图18A所示，在弹性体16上堆积牺牲材料，形成牺牲部45。接下来，通过切削加工或者模具成型对牺牲部45进行成型，而如图18B所示，在成为图15所示的弹性体16与刚性部件13的底部18a之间的流体室28的空间Sc形成牺牲部45a。接下来，如图18C所示，在隔壁40形成加强部51，在弹性体14由硬质树脂等形成隔壁43。另外，安装与隔壁43的内侧的流体室25连通的配管27，在配管27的内侧插通线50，使线50的一端与加强部51连接。
接下来，如图19A所示，在隔壁43上与配管27上堆积牺牲材料，形成牺牲部46。接下来，通过切削加工或者模具成型对牺牲部46进行成型，如图19B所示，在成为图15所示的弹性体14与刚性部件13的侧部18b之间的流体室22的空间Sb形成牺牲部46a。接下来，如图19C所示，在牺牲部45a上以及牺牲部46a上堆积作为图15所示的刚性部件13的形成材料的硬质树脂36。
接下来，通过切削加工等对硬质树脂36进行成型，如图20A所示，形成刚性部件13的箱状部18。接下来，如图20B所示，除去牺牲部45a，从而使牺牲部45a占有的空间Sc成为流体室28。另外，除去牺牲部46a，从而使牺牲部46a占有的空间Sb成为流体室22。接下来，如图20C所示，将压力传感器15安装于刚性部件13的侧部18b，将压力传感器17安装于刚性部件13的底部18a。
接下来，如图21A所示，在刚性部件13的箱状部18粘接盖部19，对箱状部18的内侧进行密封。接下来，如图21B所示，在盖部19上堆积软质树脂47。接下来，通过切削加工等对软质树脂47进行成型，从而如图21C所示，形成密封件20。然后，通过取下模具30等，能够得到图15所示的指部2。
对于这样的本实施方式的机器人手1的制造方法而言，通过除去图20A以及图20B所示的牺牲部45a而形成流体室28，因此能够使流体室28与弹性体16以及刚性部件13一体地形成。同样，通过除去牺牲部46a而形成流体室22，因此能够使流体室22与弹性体14以及刚性部件13一体地形成。这样，形成为使分放流体的空隙与其周围的部件一体化，因此能够抑制制造成本，并且能够通过简单的结构实现高功能。
此外，在上述的各实施方式中，对弹性体14的变形进行检测的传感器是对流体室22的压力进行检测的压力传感器15，但也可以是对压力以外的参数进行检测的传感器。例如，也可以在弹性体14预先设置应变计，对应变计随着弹性体14变形产生的电阻值的变化进行检测。
第四实施方式
接下来，对第四实施方式进行说明。在本实施方式中，对与第一实施方式相同的结构标注与第一实施方式相同的附图标记，并简化或者省略其说明。
机器人手
图22是表示本实施方式所涉及的机器人手的指部的剖视图。本实施方式的指部2的吸附部21的结构与上述的实施方式不同，具有吸引流体的吸引流路、以及与吸引流路连通的流体室25(第一流体室)。
流体室25经由作为吸引流路的一个例子的流路26、配管27与吸引装置(省略图示)连接。在对对象物进行吸附时，连接于配管27的吸引装置经由配管27以及流路26对流体室25的流体进行吸引。于是，吸附部21与对象物之间的流体从吸附部21的吸引口23被吸引，从而吸附部21与对象物之间被减压。通过该减压，对象物被吸附部21吸引而与弹性体14接触，从而吸附于吸附部21。
即使在这样的结构的机器人手中，也与上述实施方式相同地，在设置有包含吸附部21的弹性体14的指部2设置有对弹性体14的变形进行检测的传感器15，因此能够通过传感器15对物体的吸附状态高精度地进行检测。其结果，能够对物体的吸附状态高精度地进行控制，从而例如能够防止物体的落下等，因此能够稳定地保持物体。
机器人手的制造方法
针对本实施方式所涉及的机器人手1的制造方法，与第一实施方式相同，因此省略说明。
机器人
接下来，对机器人进行说明。在本实施方式中，对与上述的实施方式相同的结构标注与上述的实施方式相同的附图标记，并简化或者省略其说明。
图23是表示本实施方式所涉及的机器人100的图。图23的机器人100例如使用为工业用机器人手臂。机器人100具备多轴手臂、以及安装于该多轴手臂的前端的机器人手1。该多轴手臂具有安装部101、第一连杆102、第二连杆103、第三连杆104、第四连杆105、第五连杆106、以及第六连杆107。
安装部101是安装于例如地板部、墙壁部、天花板部等的部分。第一连杆102～第六连杆107例如从安装部101按顺序以串联的方式连接。而且，机器人100的安装部101、第一连杆102以及连杆彼此被连接部(关节110、111、112、113、114、115)连结为能够旋转。第一连杆102～第六连杆107分别设置为能够旋转，因此通过关节110～关节115使各个连杆适当地旋转，从而能够进行作为机器人手臂整体的复合的动作。
第六连杆107是机器人100的机器人手臂的前端部分。在该第六连杆107的前端部安装有在上述的实施方式中说明了的机器人手1。
本实施方式的机器人100具备上述的实施方式的机器人手1，因此能够通过简单的结构实现高功能。此外，图23示出了具有六个关节的机器人的例子，但不限定关节的个数。关节的个数越多，越能够使手臂的动作具有冗余性。
图24是表示其他方式的机器人130的图。该机器人130是设置多个(此处是两个)图23所示的多轴手臂(机器人100)的双臂机器人。机器人130在双臂分别设置机器人手1，从而能够通过双臂机器人手1夹持对象物M并进行作业。
图25是表示其他方式的机器人140的图。该机器人140具备机体部141、以及设置于机体部141的两个多轴手臂(机器人100)。在两个多轴手臂分别设置有图23所示的机器人手1。在图25中，各多轴手臂是具有第一连杆102～第七连杆108的七轴手臂。在该机器人140中，在六个连接部(关节110、111、112、113、114、115)中的关节111与关节112的关节之间设置旋转轴116，由此成为七轴手臂。
该机器人140例如能够实现与人类使用两个臂以及手把持一个较大的物体相同的手臂的动作以及把持方式。另外，具有图24以及图25所示的那样的多个手臂(机器人手1)的机器人与机器人手臂的个数是一个的机器人相比，能够把持较大的对象物。另外，也能够将指部插入箱与物体的间隙，通过两个机器人手臂把持箱中的物体。
另外，机器人140在底部具备车轮142并且在收纳未图示的控制装置的主体部143支承有机体部141，从而能够通过车轮142进行移动。因此，容易扩大作业范围、变更设置位置等。
此外，本发明的技术范围不限定于上述的实施方式。在上述的实施方式中进行了说明的要件能够适当地组合。另外，存在省略在上述的实施方式中进行了说明的要件的至少一个的情况。在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行多种变形。
符号说明
1...机器人手；2...指部；14...弹性体；15...压力传感器(传感器)；16...弹性体；21...吸附部；22...流体室；25...流体室；33a...牺牲部；33b...牺牲部；33c...牺牲部；40...壁部；45a...牺牲部；46a...牺牲部；50...线；100...机器人；130...机器人；140...机器人。

Claims (9)

1.一种机器人手，其特征在于，
是具有指部的机器人手，
所述机器人手具备：
弹性体，其设置于所述指部并包含吸附物体的吸附部；以及
传感器，其设置于所述指部并对所述弹性体的变形进行检测。
2.根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，
所述吸附部具有：
隔壁，其配置于所述弹性体的表面；
第一流体室，其被所述隔壁分隔并分放有流体；以及
吸引口，其从所述第一流体室吸引所述流体。
3.根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，
所述吸附部具有：
隔壁，其配置于所述弹性体的表面；
第一流体室，其被所述隔壁分隔并分放有流体；以及
线，其在所述第一流体室中连接于所述隔壁。
4.根据权利要求2或3所述的机器人手，其特征在于，
所述传感器配置为能够对通过所述弹性体的变形而产生压力变化的压力变化部的压力进行检测，
所述压力变化部包含分放有流体的第二流体室。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的机器人手，其特征在于，
所述流体包含气体，所述传感器配置为能够对所述气体的压力进行检测。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的机器人手，其特征在于，
在所述指部设置有多个包含所述弹性体以及所述传感器的构造。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的机器人手，其特征在于，
具备多个所述指部。
8.一种机器人，其特征在于，具备：
机器人手，其具有指部，并具备设置于所述指部并包含吸附物体的吸附部的弹性体、以及设置于所述指部并对所述弹性体的变形进行检测的传感器；以及
手臂，其对所述机器人手进行支承。
9.一种机器人手的制造方法，其特征在于，
是权利要求1～7中任一项所述的机器人手的制造方法，
在所述机器人手形成用于分放流体的空隙的工序包括如下步骤：
在成为所述空隙的空间的周围的一部分形成第一壁部的步骤；
在所述第一壁部上的成为所述空隙的空间形成牺牲部的步骤；
在所述牺牲部上形成与所述第一壁部共同包围成为所述空隙的空间的第二壁部的步骤；以及
除去所述牺牲部，使所述第一壁部以及所述第二壁部所包围的空间成为所述空隙的步骤。
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