CN107428012A - 机械手、机械手的控制方法、工件的安装方法以及工件的搬运方法 - Google Patents

机械手、机械手的控制方法、工件的安装方法以及工件的搬运方法 Download PDF

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CN107428012A CN201680015634.1A CN201680015634A CN107428012A CN 107428012 A CN107428012 A CN 107428012A CN 201680015634 A CN201680015634 A CN 201680015634A CN 107428012 A CN107428012 A CN 107428012A
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扫部雅幸
木村隆志
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Kawasaki Jukogyo KK
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Abstract

一种机械手，具备：保持工件的手部（1）；梢端部（2a）安装有手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部相对于基端部（2b）可移动的浮动单元（2）；梢端部（32b）安装于浮动单元的基端部，使手部以及浮动单元移动的机械手臂（32）；和具备控制机械手臂的动作的机械手臂控制部（63）的控制部，机械手臂控制部形成为以手部位于临时目标位置的形式使手部以及浮动单元移动的结构，临时目标位置是能够通过使位于临时目标位置的浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，从而使手部移动至目标位置的位置。

Description

机械手、机械手的控制方法、工件的安装方法以及工件的搬运 方法
技术领域
本发明涉及一种机械手、机械手的控制方法、工件的安装方法以及工件的搬运方法。
背景技术
已知以往有辅助工场内的生产线作业的作业辅助系统（例如参见专利文献1）。
该作业辅助系统具有：具有保持部件的保持部的工业用机械手；随时间测定并发送由作业人员手动进行的作业动作的动作捕捉单元（motion capture）；检测并发送施加于作业人员的指尖的压力的压力传感器；和根据从动作捕捉单元以及压力传感器发送的数据控制工业用机械手的控制部。而且，控制部根据从动作捕捉单元以及压力传感器发送的数据，以与作业人员手动进行的作业动作同样的作业动作控制工业用机械手。借此，能够使部件几乎正确地移动至部件安装位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-156641号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1所述的作业辅助系统，具有作业人员需要前往部件所在位置的问题。
解决问题的手段
为了解决上述问题，根据本发明某形态的机械手形成为如下结构：具备：保持工件的手部；梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；梢端部安装于所述浮动单元的基端部，并使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；和具备控制所述机械手臂的动作的机械手臂控制部的控制部，所述机械手臂控制部形成为以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动的结构；所述临时目标位置，是能够通过使位于该临时目标位置的所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，从而使所述手部移动至目标位置的位置。
根据该结构，能够单独由机械手使手部位于目标位置附近的临时目标位置，以此减轻作业人员的作业负担。
而且，作业人员操作浮动单元能够使手部从临时目标位置移动至目标位置，所以即使目标位置存在偏差时，也能够使手部位于目标位置。
也可以是所述浮动单元具有在规定动作范围内进行动作的多个关节，且梢端部能够相对于基端部以两个以上的自由度进行相对移动。
根据该结构，作业人员手动使位于临时目标位置的手部向至少一个自由度的方向移动并探寻目标位置，作业人员手动使手部向另一个自由度的方向移动从而能够使手部位于目标位置。所以，在作业人员进行了需要作业人员的经验或感觉等的手部位置的微调的基础上能够使手部位于目标位置。
也可以是还具有通过其工作而限制所述关节的动作，通过使其解除而允许所述关节的动作的固定机构，所述控制部具备控制固定机构的动作的固定机构控制部，所述固定机构控制部，在所述机械手臂控制部以所述手部位于所述临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动时，使所述固定机构工作。
根据该结构，能够防止浮动单元的梢端部在由机械手臂所进行的浮动单元的移动过程中移动。
也可以是所述固定机构，通过其工作而以所述浮动单元为规定姿势的形式使所述浮动单元的梢端部移动，并且维持该规定姿势。
根据该结构，能够精确地进行手部的定位。
也可以是所述浮动单元具备：检测所述关节到达所述规定动作范围内的规定区间的界限位置的到达界限位置检测部，所述固定机构控制部，在所述机械手臂控制部使所述手部位于所述临时目标位置后，解除所述固定机构，所述机械手臂控制部，在所述固定机构已经解除的状态下，所述到达界限位置检测部检测出所述关节到达可动范围的界限位置时，在所述浮动单元的梢端部的移动方向上使所述浮动单元的基端部移动规定距离。
根据该结构，能够使浮动单元的梢端部移动至使手部移动以使其位于临时目标位置时的浮动单元的梢端部的移动范围外侧。
也可以是所述工件是安装于产品的部件，所述目标位置是在所述部件安装于所述产品的状态下所述部件所在的位置。
根据该结构，能够使机械手适用于进行产品组装的生产线。
也可以是所述浮动单元的所述关节具有朝向重力方向的自由度，所述浮动单元具有使与由于重力而在所述关节处产生的力相反方向的力产生于该关节的平衡器。
根据该结构，能够使手部以及保持于手部的工件容易地进行升降。
为了解决上述问题，根据本发明某形态的机械手的控制方法，所述机械手具备：保持工件的手部；梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；梢端部安装于所述浮动单元的基端部，使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；和具备控制所述机械手臂的动作的机械手臂控制部的控制部，所述机械手臂控制部以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动，所述临时目标位置，是能够通过使位于该临时目标位置的所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，从而使所述手部移动至目标位置的位置。
根据该结构，能够单独由机械手使手部位于目标位置附近的临时目标位置，以此减轻作业人员的作业负担。
而且，作业人员操作浮动单元能够使手部从临时目标位置移动至目标位置，所以即使目标位置存在偏差时，也能够使手部位于目标位置。
也可以是所述浮动单元具有在规定动作范围内进行动作的多个关节，且梢端部能够相对于基端部以两个以上的自由度进行相对移动。
根据该结构，作业人员手动地使位于临时目标位置的手部向至少一个自由度的方向移动并探寻目标位置，作业人员手动地使手部向另一个自由度的方向移动从而使手部能够位于目标位置。所以，在作业人员进行了需要作业人员的经验与感觉的手部位置的微调的基础上能够使手部位于目标位置。
也可以是所述机械手还具有：通过其工作而限制所述关节的动作，通过使其解除而允许所述关节的动作的固定机构，所述控制部具备控制固定机构的动作的固定机构控制部，所述固定机构控制部，在所述机械手臂控制部以所述手部位于所述临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动时，使所述固定机构工作。
根据该结构，能够防止浮动单元的梢端部在由机械手臂所进行的浮动单元的移动过程中移动。
所述固定机构，通过其工作而以使所述浮动单元为规定姿势的形式使所述浮动单元的梢端部移动，并且维持该规定姿势。
根据该结构，能够精确地进行手部的定位。
也可以是所述浮动单元具备：检测所述关节到达所述规定动作范围内的规定区间的界限位置的到达界限位置检测部，所述固定机构控制部，在所述机械手臂控制部使所述手部位于所述临时目标位置后解除所述固定机构，所述机械手臂控制部，在所述固定机构已经解除的状态下，所述到达界限位置检测部检测出所述关节到达可动范围的界限位置时，在所述浮动单元的梢端部的移动方向上使所述浮动单元的基端部移动规定距离。
根据该结构，能够使浮动单元的梢端部移动至使手部移动以使其位于临时目标位置时的浮动单元的梢端部的移动范围外侧。
也可以是所述工件是安装于产品的部件，所述目标位置是在所述部件安装于所述产品的状态下所述部件所在的位置。
根据该结构，能够使机械手适用于进行产品组装的生产线。
也可以是所述浮动单元的所述关节具有朝向重力方向的自由度，所述浮动单元具有：使与由于重力而产生于所述关节处的力相反方向的力产生于该关节的平衡器。
根据该结构，能够使手部以及保持于手部的工件容易地进行升降。
为了解决上述问题，根据本发明某形态的工件的安装方法，是使用机械手向安装对象物安装工件的安装方法，所述机械手具备：保持所述工件的手部；梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；梢端部安装于所述浮动单元的基端部，使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；和具备控制所述机械手臂的机械手臂控制部的控制部，所述机械手臂控制部以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动，作业人员通过使所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，使保持于位于所述临时目标位置的所述手部的所述工件移动至该工件的搬运目的地，并安装于所述安装对象物。
根据该结构，能够单独由机械手使手部位于目标位置附近的临时目标位置，以此减轻作业人员的作业负担。
而且，作业人员操作浮动单元能够使手部从临时目标位置移动至目标位置，所以即使目标位置存在偏差时，也能够使手部位于目标位置。
为了解决上述问题，根据本发明某形态的工件的搬运方法，是使用机械手搬运位于规定位置的工件的搬运方法，所述机械手具备：保持所述工件的手部；梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；梢端部安装于所述浮动单元的基端部，使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；和具备控制所述机械手臂的机械手臂控制部的控制部，所述机械手臂控制部以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动，作业人员通过使所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，使位于所述临时目标位置的所述手部移动至所述规定位置，并使所述工件保持于所述手部，所述机械手臂控制部使所述手部以及所述浮动单元移动，搬运保持于所述手部的所述工件。
根据该结构，能够单独由机械手使手部位于目标位置附近的临时目标位置，以此减轻作业人员的作业负担。
而且，作业人员操作浮动单元能够使手部从临时目标位置移动至目标位置，所以即使目标位置存在偏差，也能够使手部位于目标位置。
发明效果
本发明起到能够减轻作业人员的作业负担，并且即使目标位置存在偏差时，也能够使手部位于目标位置的效果。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施形态1的机械手的结构例的图；
图2是示出图1的机械手的浮动单元的结构例的立体图；
图3是示意地示出图1的机械手的浮动单元的结构例的图；
图4是示意地示出图1的机械手的固定机构的结构例的图；
图5是大致示出图1的机械手的控制系统的结构例的框图；
图6是示出图1的机械手的动作例的流程图；
图7A是示出图1的机械手的动作例的图；
图7B是示出图1的机械手的动作例的图；
图7C是示出图1的机械手的动作例的图；
图7D是示出图1的机械手的动作例的图；
图7E是示出图1的机械手的动作例的图；
图8是示出根据本发明的实施形态2的机械手的浮动单元结构例的立体图；
图9是示意地示出图8的机械手的浮动单元的结构例的图；
图10是大致示出图8的机械手的控制系统的结构例的框图；
图11是示出图1的机械手的动作例的流程图；
图12是示出图1的机械手的动作例的图；
图13是示出根据本发明的实施形态3的机械手的动作例的流程图。
具体实施方式
（本发明的着眼点）
本发明人等认真研究了如何使工场生产线中的作业人员难以保持的重量部件的安装作业的作业效率提高。
将放置于部件放置场所的重量部件搬运至生产线上的产品附近，并将重量部件安装于产品的作业，以往，例如以如下步骤进行。
首先，作业人员使起重机（lifter）位于部件放置场所，并且将放置于部件放置场所的重量部件固定于起重机。然后，作业人员操作起重机，将重量部件从部件放置场所搬运至生产线上的产品的附近。接着，将部件嵌入安装于产品。
此时，将部件安装于生产线上的产品时，作业人员抓持并摇动支持于起重机的部件，探寻部件的嵌入位置，在作业人员对部件相对于产品的位置进行微调之后将部件安装于产品。这样的作业，作业人员的经验和感觉左右着作业品质，所以难以由以往的机械手进行。
于是，本发明人等想到了一种机械手，具备：保持工件的手部；梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；梢端部安装于所述浮动单元的基端部，使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；和具备控制所述机械手臂的动作的机械手臂控制部的控制部，所述机械手臂控制部形成为以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动的结构，所述临时目标位置是能够使位于该临时目标位置的所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，从而使所述手部移动至目标位置的位置。
根据本发明，机械手能够单独使手部位于目标位置附近的临时目标位置，以此来减轻作业人员的作业负担。
而且，作业人员通过操作浮动单元能够使手部从临时目标位置移动至目标位置，所以即使与目标位置存在偏差时，也能够使手部位于目标位置。
以下，参照附图说明本发明的实施形态。另外，本实施形态并不限定本发明。又，以下对所有附图中相同或相当的要素标以相同的参考符号，并省略其重复的说明。
（实施形态1）
图1是示出根据本发明的实施形态1的机械手100的结构例的图。
如图1所示，机械手100，例如设置于在产品T上安装部件C（工件）的作业现场，例如设置于生产线中。即，部件C是安装于产品T（安装对象物）的构件。
该生产线中，在机械手100的后述的手部1的动作区域内，设定（配置）有安装前工件放置场所Pa以及安装作业场所Pb。
安装前工件放置场所Pa是暂时保管安装于产品T的部件C的场所。安装前工件放置场所Pa中的部件C由于保持于未图示的架子内，所以正确位于规定位置，保持于该架子内的部件C的位置预先存储于后述控制器6的控制部60。
安装作业场所Pb是进行将部件C安装于产品T的安装作业的场所。安装作业场所Pb中放置有产品T。而且，在安装作业场所Pb中所放置的产品T安装有部件C的状态下，手部1以及保持于手部1的部件C所在的位置构成目标位置P2（参见图7E）。而且，使浮动单元2的梢端部2a（后述的手部安装部21）相对于基端部2b（后述的机械手臂安装部26）进行相对移动，借此设定临时目标位置P1（参见图7B），使之位于保持于手部1的部件C能够移动至作为部件C的搬运目的地的目标位置P2的位置上。即，临时目标位置P1设定在目标位置P2的附近，使位于临时目标位置P1的浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，借此使手部1（以及保持于此的部件C）设定于能够移动至目标位置P2的位置。
［机械手的整体结构］
如图1所示，机械手100具备：保持工件的手部1、浮动单元2、机械手主体3、控制器6（参见图5）。
［手部］
手部1形成为能够进行保持部件C的保持动作以及放开所保持的物品的放开动作的结构，安装于浮动单元2的梢端部2a。
本实施形态中，手部1是吸附保持部件C的装置，具有通过其工作而吸附保持部件C，通过使其解除而解除对部件C的吸附保持的未图示的吸附保持机构。而且，手部1包括：作业人员所抓持的用于移动手部1的把手11（参见图2）、第一手部控制部12（参见图5）、以及手部操作部13（参见图2、图5）。第一手部控制部12控制手部1，以手部1进行保持部件C的保持动作以及解放部件C的解放动作的形式使手部1进行动作。手部操作部13形成为能够对第一手部控制部12输入部件C的保持指令以及部件C的解放指令的结构。
［机械手主体］
如图2所示，机械手主体3例如是多关节型的工业用机械手，但不限于此。机械手主体3具有机械手基部31和机械手臂32。
机械手基部31是在未固定的状态下而被载置于生产线的地面等载置面的基台，支持着机械手臂32、浮动单元2、以及手部1。
机械手臂32使浮动单元2以及手部1移动。机械手臂32例如具备多个关节，基端部32a可转动地与机械手基部31连结。而且，机械手臂32的梢端部32b安装于浮动单元2的基端部2b（后述的机械手臂安装部26）。机械手臂32包括驱动多个关节轴的未图示的机械手臂驱动部。
［浮动单元］
图2是示出浮动单元2的结构例的立体图。图3是示意地示出浮动单元2的结构例的图。
如图2以及图3所示，浮动单元2形成为如下结构：梢端部安装有手部1，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动。
本实施形态中，如图3所示，浮动单元2具有规定动作范围内进行动作的多个关节，梢端部2a能够相对于基端部2b以两个以上的自由度进行相对移动。而且，浮动单元2例如具有：手部安装部21、第一关节部22、第二关节部23、第三关节部24、第四关节部25、机械手臂安装部26、使这些从手部1向机械手臂32按上述顺序以成列的形式连结的第一至第五连结片41、42、43、44、45。又，浮动单元2具有固定机构27。
手部安装部21是安装有手部1的部分。
第一关节部22，以使第一连结片41以及第二连结片42绕在第一方向D1上延伸的轴线可转动地连结第一连结片41以及第二连结片42。第一方向D1例如是铅垂方向。而且，第一连结片41，相对于第二连结片42，在规定动作范围R1内，形成为相对于第二连结片42可转动的结构。即，第一连结片41以及第二连结片42由绕在第一方向D1上延伸的轴线具有自由度的第一关节部22连结。
第二关节部23，对于第二连结片42以及第三连结片43，在与第一方向D1交叉的第二方向D2上可并进地连结第二连结片42以及第三连结片43。第二方向D2例如是与第一方向D1正交的方向，即水平方向。而且，第二连结片42，相对于第三连结片43，在规定动作范围R2内，形成为相对于第三连结片43可并进的结构。即，第二连结片42以及第三连结片43在第二方向D2上由具有自由度的第二关节部23连结。
第三关节部24使第三连结片43相对于第四连结片44在第一方向D1可摇动地连结第三连结片43以及第四连结片44。而且，第三连结片43相对于第四连结片44在规定动作范围R3内，形成为相对于第四连结片44可摇动的结构。即，第三连结片43以及第四连结片44由在第一方向D1（重力方向）上具有自由度的第三关节部24连结。
本实施形态中，第三关节部24具有：具有平行连杆构造，并相互平行延伸的一对摇动连杆24a；连结一对摇动连杆24a的一个端部的梢端侧连结部24b；和连结一对摇动连杆24a的另一个端部，与梢端侧连结部24b平行延伸的基端侧连结部24c。而且，一对摇动连杆24a中的一个以及梢端侧连结部24b、一对摇动连杆24a中的另一个以及梢端侧连结部24b、一对摇动连杆24a中的一个以及基端侧连结部24c、以及一对摇动连杆24a中的另一个以及基端侧连结部24c，均绕在与第一方向D1以及第二方向D2交叉的第三方向D3（图3的面外方向，参见图2）上延伸的轴线可转动地相互连结，分别构成第一至第四关节24f、24g、24h、24i。所以，使第三关节部24的梢端部摇动时，梢端侧连结部24b以及基端侧连结部24c形成为总是维持两者的间隔以及姿势的同时进行摇动的结构。
而且，第三连结片43与梢端侧连结部24b连结，第四连结片44与基端侧连结部24c连结。通过使第三关节部24摇动，能够使与第三关节部24的梢端部连结的手部1、手部安装部21、第一连结片41、第一关节部22、第二连结片42、第二关节部23、以及第三连结片43相对于与第三关节部24的基端部连结的第四连结片44、第四关节部25、第五连结片45、以及机械手臂安装部26进行相对升降。
而且，第三关节部24具备平衡机构29。平衡机构29使与由于重力而产生于第三关节部24的力相反方向的力产生于第三关节部24。平衡机构29，例如，使扭矩产生，该扭矩抵抗由于作用于与第三关节部24的梢端部连结的构件等（例如部件C，手部1、手部安装部21、第一连结片41、第一关节部22、第二连结片42、第二关节部23以及第三连结片43）的重力而产生于第三关节部24的扭矩。所以，作业人员能够容易地使部件C相对于机械手臂32的梢端部32b进行相对升降。
第四关节部25，使第四连结片44以及第五连结片45绕在第一方向D1延伸的轴线可转动地连结第四连结片44以及第五连结片45。而且，第四连结片44，相对于第五连结片45在规定动作范围R4内，形成为相对于第五连结片45可转动的结构。即，第四连结片44以及第五连结片45由绕在第一方向D1延伸的轴线具有自由度的第四关节部25连结。
机械手臂安装部26是安装有机械手臂32的梢端部32b的部分。
如此，第一关节部22以及第四关节部25均绕在第一方向D1上延伸的轴线具有自由度，所以浮动单元2在第一方向D1以及第二方向D2上具有自由度。因此，能够使浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b在第一方向D1以及第二方向D2上进行相对移动。
又，第二关节部23在第二方向D2上具有自由度，所以能够顺利地使浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b在第二方向D2上进行相对移动。
此外，第三关节部24具有朝向第一方向D1（重力方向）的自由度，所以能够使浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b在第一方向D1上进行相对升降。
图4是示意地示出固定机构27的结构例的图。
固定机构27是由其工作而限制浮动单元2的关节的动作，由其被解除而允许浮动单元2的关节的动作的机构。即，固定机构27，由其工作而限制浮动单元2的第一～第四关节部22、23、24、25各自的动作，并限制浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动。而且，固定机构27，由其被解除而限制浮动单元2的第一～第四关节部22、23、24、25的各自的动作，并允许浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动。
又，固定机构27，是由其工作而以浮动单元2所达到的规定姿势使浮动单元2的梢端部2a相对于基端部进行相对移动，并且维持该规定的姿势的结构。所以，在固定机构27工作的状态下机械手臂32的梢端部32b与手部1的位置关系固定于规定的位置关系，所以机械手臂控制部63能够特别规定手部1的位置。而且，临时目标位置P1，通过解除在使固定机构27工作的状态中位于临时目标位置P1的浮动单元2的固定机构27，使浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，以此被设定于能够使所述手部移动至目标位置的位置。
本实施形态中，固定机构27具备与第一～第四关节部22、23、24、25对应的第一～第四固定部71～74（第一固定部71以及第四固定部74，参见图4）。而且，第一～第四固定部71～74分别由其进行工作使对应的关节位于规定动作范围内的规定位置上并限制其动作，又，由其被解除允许对应的关节的动作。
即，通过第一固定部71的工作，第一连结片41，相对于第二连结片42，被固定于规定动作范围R1内的规定位置。第一固定部71，例如，如图4所示，具有：基端部安装于第一连结片41，在与第一关节部22的转动轴线的延伸方向正交的方向上延伸的臂76；和安装于第二连结片42，形成为可开闭的结构的臂夹持部77。所以，通过转动第一关节部22而使臂76摇动。而且，臂夹持部77形成为通过关闭而夹持臂76的梢端部，限制臂76的摇动的结构。借此，第一连结片41，相对于第二连结片42，位于规定动作范围R1内的规定位置并且其动作被限制。
又，通过第二固定部72的工作，第二连结片42，相对于第三连结片43，被固定于规定动作范围R2内的规定位置。第二固定部72具备由其工作而能够使活塞杆相对于气缸并进的气缸机构78。而且，将第二连结片42固定于第三连结片43时，移动气缸机构78的活塞杆，使第二连结片42相对于第三连结片43在第一方向D1的一个方向上并进，并位于动作范围R2的一个界限位置的同时，从另一个界限位置向一个界限位置的方向施力。借此，第二连结片42，相对于第三连结片43位于规定动作范围R2内的规定位置并且其动作被限制。
此外，通过第三固定部73的工作，第三连结片43，相对于第四连结片44，位于规定动作范围R3内的规定位置并且其动作被限制。第三固定部73的结构与第二固定部72的结构相同，所以省略其详细说明。
又，通过第四固定部74的工作，第四连结片44，相对于第五连结片45，被该工作限制在规定动作范围R4内的规定位置上。第四固定部74的结构与第一固定部71的结构相同，所以省略其详细说明。
［控制器］
图5是大致示出机械手100的控制系统的结构例的框图。
如图5所示，机械手100的控制器6具备控制部60以及存储部61，例如由微型控制器、CPU、MPU、逻辑电路、PLC等构成。控制器可以是由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以是由进行分散控制的多个控制器构成。
存储部61具有ROM、RAM等存储器。存储部61存储有如下信息：用于特别规定放置于安装前工件放置场所Pa的部件C的位置的信息；用于特别规定临时目标位置P1的信息；以及用于特别规定由固定机构27将机械手臂32的梢端与手部1的位置关系固定于规定的位置关系的状态下的手部1的位置的信息。
控制部60包括固定机构控制部62、机械手臂控制部63、以及第二手部控制部64。固定机构控制部62、机械手臂控制部63以及第二手部控制部64是通过运算器执行容纳于存储部61的规定的控制程序从而得以实现的功能模块。机械手臂控制部63控制机械手臂32。第二手部控制部64控制手部1的动作，以手部1进行保持动作以及放开动作的形式使手部1进行动作。也可以是第二手部控制部64借由第一手部控制部12控制手部1。固定机构控制部62控制固定机构27。
［动作例］
接着，说明机械手100的动作例。
图6是示出机械手100的动作例的流程图。图7A～图7E是示出机械手100的动作例的图。
首先，固定机构控制部62使固定机构27工作，限制浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，将借由浮动单元2连结的机械手臂32的梢端与手部1之间的位置关系固定为规定的位置关系（步骤S10）。
接着，如图7A所示，机械手臂控制部63，控制机械手臂32，根据存储于存储部61的用于特别规定放置于安装前工件放置场所Pa的部件C的位置的信息，使手部1位于放置于安装前工件放置场所Pa的部件C所在的位置（步骤S20）。
接着，第二手部控制部64控制手部1，由手部1保持部件C（步骤S30）。
接着，如图7B所示，机械手臂控制部63控制机械手臂32，根据存储于存储部61的用于特别规定临时目标位置P1的信息，以手部1位于临时目标位置P1的形式使手部1以及浮动单元2移动（步骤S40）。如上所述，该临时目标位置P1，通过使位于临时目标位置P1的浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，从而被设定于能够使手部1移动至目标位置P2的位置。然而，也可以是由于设置于安装作业场所Pb的产品T的位置的误差等，通过使位于临时目标位置P1的浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，不能使手部1移动至目标位置P2。
如此，能够通过机械手100将部件C从安装前工件放置场所Pa向被设定于目标位置P2附近的临时目标位置P1搬运，以此减轻作业人员的作业负担，又，能够提高作业效率。
又，步骤S10中，使固定机构27工作，机械手臂控制部63以手部1位于临时目标位置P1的形式使手部1以及浮动单元2进行移动时，使固定机构27进行动作，限制浮动单元2的多个关节各自的动作，所以能够防止其梢端部2a在浮动单元2的移动过程中移动。又，将借由浮动单元2连结的机械手臂32的梢端与手部1之间的位置关系固定为规定的位置关系，所以能够使手部1及保持于此的部件C精确地位于临时目标位置P1。此外，能够防止机械手100与例如产品T接触。
接着，固定机构控制部62解除固定机构27（步骤S50）。借此，允许浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，作业人员抓持把手11手动地使保持于手部1的部件C移动。
接着，如图7B以及图7C所示，作业人员通过抓持把手11，使手部1以及浮动单元2的梢端部2a移动，从而使保持于手部1的部件C移动，探寻目标位置P2（步骤S60）。本实施形态中，如图7B所示，使部件C移动至第二方向D2并使部件C与目标位置P2在第二方向D2的位置重合，接着如图7C所示，将部件C移动至第一方向D1并使部件C与目标位置P2在第一方向D1方向的位置（高度位置）重合，此外，如图7D所示，作业人员借由手部1在目标位置P2附近将部件C推至目标位置P2的同时进行摇动。借此，能够使部件C嵌入目标位置P2，并使手部1以及保持于此的部件C位于目标位置P2。如此，浮动单元2具有自由度，所以能够在目标位置P2附近将部件C推至目标位置P2的同时进行摇动，探寻目标位置P2，以此迅速地进行部件C的安装作业，提高作业效率。又，即使目标位置P2存在偏差时，也能够使手部位于目标位置P2。
接着，如图7E所示，作业人员使部件C嵌入产品T，使手部1以及保持于此的部件C位于目标位置P2（步骤S70）。另外，上述步骤S60中，手部1以及保持于此的部件C已经位于目标位置P2时，可省略步骤S70。借此，能够将部件C安装于产品T。
而且，部件C安装于产品T时，作业人员操作手部操作部13输入部件C的解放指令，第一手部控制部12根据解放指令控制手部1，解放部件C。
如以上说明，本发明的机械手100，能够单独由机械手100使手部1以及保持于此的部件C位于被设定于从安装前工件放置场所Pa到目标位置P2附近之间的临时目标位置P1，以此减轻作业人员的作业负担。
而且，作业人员能够操作浮动单元2使手部1从临时目标位置P1移动至目标位置P2，所以即使目标位置P2存在偏差，也能够使手部1位于目标位置P2。
又，基端部32a安装于机械手臂32的梢端部32b的浮动单元2具有多个关节，梢端部能够相对于基端部在两个以上的自由度的移动范围内进行相对移动，作业人员能够手动地使保持于手部1的部件C向至少一个自由度的方向移动并探寻安装有部件C的目标位置P2，作业人员能够手动地使手部1以及保持于此的部件C向另一个自由度的方向移动至目标位置P2并将部件C安装于产品T。所以，作业人员进行需要作业人员的经验和感觉的部件C相对于产品T的位置的微调并将部件C安装于产品T。又，由于不需要检测作业人员的精细的安装作业动作的传感器，所以能够简化机械手与作业人员协同进行作业的系统的结构，有利于制造，并且制造成本也较低。
（实施形态2）
图8是示出根据本发明的实施形态2的机械手200的浮动单元202的结构例的立体图。
图9是示意地示出浮动单元202的结构例的图。
浮动单元202具有到达界限位置检测部28（参见图10）。
到达界限位置检测部28检测浮动单元202的关节到达规定动作范围内的规定区间的界限位置。
本实施形态中，到达界限位置检测部28，如图9所示，具备分别与第一～第四关节部22、23、24、25对应的第一～第四检测部81、82、83、84。
第一检测部81包括：安装于第二连结片42的一对弹簧传感器81a；和安装于第一连结片41的接触器81b。而且，一对弹簧传感器81a中的一个，由于第一连结片41位于动作范围R1中的一个界限位置，从而形成为与接触器81b接触的结构，一对弹簧传感器81a中的另一个，由于第一连结片41位于动作范围R1的另一个界限位置，从而形成为与接触器81b接触的结构。而且，由于任意一个弹簧传感器81a与接触器81b接触，第一检测部81检测第一关节部22到达与检测到接触的弹簧传感器81a对应的界限位置。
第二检测部82包括：安装于第三连结片43的一对弹簧传感器82a；和安装于第二连结片42的一对接触器82b。而且，一对弹簧传感器82a中的一个，由于第二连结片42位于动作范围R2中的一个界限位置，从而形成为与一对接触器82b中的一个接触的结构，一对弹簧传感器82a中的另一个，由于第二连结片42位于动作范围R2中的另一个界限位置，从而形成为与一对接触器82b中的另一个接触的结构。而且，由于任意一个弹簧传感器82a与接触器82b接触，第二检测部82检测第二关节部23到达与检测到接触的弹簧传感器82a对应的界限位置。
第三检测部83包括：安装于第四连结片44的一对弹簧传感器83a；和安装于第三连结片43的接触器83b。而且，一对弹簧传感器83a中的一个，由于第三连结片43位于动作范围R3中的一个界限位置，从而形成为与接触器83b接触的结构，一对弹簧传感器83a中的另一个，由于第三连结片43位于动作范围R3中的另一个界限位置，从而形成为与接触器83b接触的结构。而且，由于任意一个弹簧传感器83a与接触器83b接触，第三检测部83检测第三关节部24到达与检测到接触的弹簧传感器83a对应的界限位置。
第四检测部84包括：安装于第五连结片45的一对弹簧传感器84a；和安装于第四连结片44的接触器84b。而且，一对弹簧传感器84a中的一个，由于第四连结片44位于动作范围R4中的一个界限位置，从而形成为与接触器84b接触的结构，一对弹簧传感器84a中的另一个，由于第四连结片44位于动作范围R4中的另一个界限位置，从而形成为与接触器84b接触的结构。而且，由于任意一个弹簧传感器84a与接触器84b接触，第四检测部84检测第四关节部25到达与检测到接触的弹簧传感器84a对应的界限位置。
另外，本实施形态中，动作范围R1～R4的界限位置设置有各弹簧传感器，但也可以是在比动作范围R1～R4的界限位置靠近内侧处设置各弹簧传感器。
图10是大致示出机械手200的控制系统的结构例的图。
如图10所示，从到达界限位置检测部28（第一～第四检测部81、82、83、84）输出的检测信号被输入至控制部60。
［动作例］
接下来，说明机械手200的动作例。
图11是示出机械手200的动作例的流程图。图12是示出机械手200的动作例的图。
＜浮动单元的位置调整动作＞
上述实施形态1的步骤S60（参见图6，在使部件C位于临时目标位置P1后固定机构27被解除的状态）中，由于设置于安装作业场所Pb的产品T的位置的误差等，目标位置P2不在位于临时目标位置P1的浮动单元202的梢端部202a的移动范围内时，机械手200，进行如下调整浮动单元202的位置的动作。
首先，上述实施形态1的步骤S60中，作业人员使保持于手部1的部件C移动，借此浮动单元202的姿势发生变化，浮动单元202的多个关节进行动作。此时，控制部60判定到达界限位置检测部28是否检测到浮动单元202的多个关节中的至少一个关节到达规定动作范围内的规定区间的界限位置（步骤S261）。即，控制部60判定与第一～第四检测部81、82、83、84中的至少一个检测部对应的关节部是否到达界限位置。
而且，控制部60判定为第一～第四关节部22、23、24、25中的任意关节均未到达界限位置时（步骤S261中为否），再次判定第一～第四关节部22、23、24、25中的至少一个关节是否到达界限位置。即，控制部60待机直至第一～第四关节部22、23、24、25中的至少一个关节部到达界限位置。
另一方面，控制部60判定为第一～第四关节部22、23、24、25中的至少一个关节到达界限位置时（步骤S261中为是），机械手臂控制部63控制机械手臂32，使浮动单元202的基端部202b（机械手臂安装部26）在手部1的移动方向（浮动单元202的梢端部202a的移动方向）上移动规定距离（步骤S262）。
即，第一检测部81检测到第一关节部22到达界限位置时，机械手臂控制部63，控制机械手臂32，使浮动单元202的基端部202b在位于第一方向D1和/或第三方向D3的手部1的移动方向上移动规定距离。
又，第二检测部82检测到第二关节部23到达界限位置时，机械手臂控制部63，控制机械手臂32，使浮动单元202的基端部202b在位于第二方向D2的手部1的移动方向上移动规定距离。
此外，第三检测部83检测到第三关节部24到达界限位置时，机械手臂控制部63控制机械手臂32，使浮动单元202的基端部202b在位于第一方向D1的手部1的移动方向上移动规定距离。
此时，手部1的把手11被作业人员把持，浮动单元202的梢端部202a以及手部1不与浮动单元202的基端部202b的动作联动，浮动单元202的姿势发生变化。而且，如此通过机械手臂控制部63使浮动单元202的基端部202b移动规定距离，调整浮动单元202的位置，能够使部件C以位于临时目标位置P1的形式使浮动单元202的梢端部202a移动至使手部1移动时浮动单元202的梢端部202a的移动范围的外侧。因此，即使由于设置于安装作业场所Pb的产品T的位置的误差等，目标位置P2不在位于临时目标位置P1的浮动单元202的梢端部202a的移动范围内，也能够使部件C移动至目标位置P2。
然后，控制部60再次判定与第一～第四检测部81、82、83、84中的至少一个检测部对应的关节部是否到达界限位置（步骤S261）。由此，控制部60再次判定浮动单元2的关节到达界限位置时（步骤S261中为是），机械手臂控制部63控制机械手臂32，使浮动单元202的基端部202b（机械手臂安装部26）在手部1的移动方向（浮动单元202的梢端部202a的移动方向）上移动规定距离。
（实施形态3）
上述实施形态1，是利用机械手100将部件C安装于产品T的形态，与此相对，本实施形态是利用机械手100保持并搬运位于规定位置的部件C的形态。
本实施形态中，目标位置是配置于安装前工件放置场所Pa的部件C所在的位置。而且，通过使位于临时目标位置的浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，从而使手部1移动至目标位置，因此临时目标位置被设定于能够由手部1使部件C保持的位置。
［动作例］
接下来，说明机械手100的动作例。
图13是示出根据实施形态3的机械手100的动作例的流程图。
首先，固定机构控制部62，使固定机构27工作，限制浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，将借由浮动单元2连结的机械手臂32的梢端部32b与手部1之间的位置关系固定为规定的位置关系（步骤S310）。
接着，机械手臂控制部63，控制机械手臂32，根据存储于存储部61的用于特别规定临时目标位置P1的位置的信息，使手部1位于临时目标位置P1（步骤S320）。
接着，固定机构控制部62解除固定机构27（步骤S330）。借此，允许浮动单元2的梢端部2a相对于基端部2b进行相对移动，作业人员抓持把手11，使手部1能够被手动移动。
接着，作业人员抓持把手11，使手部1移动，使手部1位于部件C所在的目标位置P2（步骤S340）。此时，作业人员用眼睛确定部件C的位置（目标位置P2），能够使手部1位于目标位置P2，所以即使部件C的位置存在偏差，也能够使手部1迅速位于部件C所在的位置，从而提高作业效率。
接着，作业人员操作手部操作部13输入部件C的保持指令，第一手部控制部12根据保持指令控制手部1，保持部件C（步骤S350）。
接着，固定机构控制部62使固定机构27工作（步骤S360）。
接着，机械手臂控制部63控制机械手臂32，搬运部件C（步骤S370）。
如此，借助机械手100，即使放置于安装前工件放置场所Pa的部件C存在偏差，也能够使手部1迅速位于部件C所在的位置，使部件C保持于手部1。借此，能够使部件C的搬运作业的作业效率提高。
由以上说明，对于本领域技术人员来说，可以明确本发明的较多的改良和其它实施形态。所以，上述说明应仅作为示例解释，是以向本领域技术人员教示本发明的最优形态为目的而提供的说明。在不脱离本发明的主旨的范围内，其构造和/或功能的内容可以发生实质性变动。
符号说明
C　 工件；
T　 安装对象物；
D1　 第一方向；
D2　 第二方向；
D3　 第三方向；
P1　 临时目标位置；
P2　 目标位置；
Pa　 安装前工件放置场所；
Pb　 安装作业场所；
R1　 动作范围；
R2　 动作范围；
R3　 动作范围；
R4　 动作范围；
1　 手部；
2　 浮动单元；
2a　 （浮动单元的）梢端部；
2b　 （浮动单元的）基端部；
3　 机械手主体；
6　 控制器；
11　 把手；
12　 第一手部控制部；
13　 手部操作部；
21　 手部安装部；
22　 第一关节部；
23　 第二关节部；
24　 第三关节部；
24a　（第三关节部的）摇动连杆；
24b　（第三关节部的）梢端侧连结部；
24c　（第三关节部的）基端侧连结部；
25　 第四关节部；
26　 机械手臂安装部；
27　 固定机构；
28　 到达界限位置检测部；
29　 平衡机构；
31　 机械手基部；
32　 机械手臂；
32a　（机械手臂的）基端部；
32b　（机械手臂的）梢端部；
41　 第一连结片；
42　 第二连结片；
43　 第三连结片；
44　 第四连结片；
45　 第五连结片；
60　 控制部；
61　 存储部；
62　 固定机构控制部；
63　 机械手臂控制部；
64　 第二手部控制部；
71　 第一固定部；
72　 第一固定部；
73　 第三固定部；
74　 第四固定部；
76　 臂；
77　 臂夹持部；
78　 气缸机构；
79　 气缸机构；
81　 第一检测部；
81a　（第一检测部的）弹簧传感器；
81b　（第一检测部的）接触器；
82　 第二检测部；
82a　（第二检测部的）弹簧传感器；
82b　（第二检测部的）接触器；
83　 第三检测部；
83a　（第三检测部的）弹簧传感器；
83b　（第三检测部的）接触器；
84　 第四检测部；
84a　（第四检测部的）弹簧传感器；
84b　（第四检测部的）接触器；
100　机械手。

Claims (16)

1.一种机械手，其特征在于，具备：
保持工件的手部；
梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；
梢端部安装于所述浮动单元的基端部，并使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；和
具备控制所述机械手臂的动作的机械手臂控制部的控制部，
所述机械手臂控制部形成为以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动的结构；
所述临时目标位置，是能够通过使位于该临时目标位置的所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，从而使所述手部移动至目标位置的位置。
2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，
所述浮动单元，具有在规定动作范围内进行动作的多个关节，且梢端部能够相对于基端部以两个以上的自由度进行相对移动。
3.根据权利要求1或2所述的机械手，其特征在于，
还具有通过其工作而限制所述关节的动作，通过使其解除而允许所述关节的动作的固定机构，
所述控制部具备控制固定机构的动作的固定机构控制部，
所述固定机构控制部，在所述机械手臂控制部以所述手部位于所述临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动时，使所述固定机构工作。
4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，
所述固定机构，通过其工作而以所述浮动单元为规定姿势的形式使所述浮动单元的梢端部移动，并且维持该规定姿势。
5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，
所述浮动单元具备：检测所述关节到达所述规定动作范围内的规定区间的界限位置的到达界限位置检测部，
所述固定机构控制部，在所述机械手臂控制部使所述手部位于所述临时目标位置后，解除所述固定机构，所述机械手臂控制部，在所述固定机构已经解除的状态下，所述到达界限位置检测部检测出所述关节到达可动范围的界限位置时，在所述浮动单元的梢端部的移动方向上使所述浮动单元的基端部移动规定距离。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的机械手，其特征在于，
所述工件是安装于产品的部件，
所述目标位置是在所述部件安装于所述产品的状态下所述部件所在的位置。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的机械手，其特征在于，
所述浮动单元的所述关节具有朝向重力方向的自由度，
所述浮动单元具有：使与由于重力而在所述关节处产生的力相反方向的力产生于该关节的平衡器。
8.一种机械手的控制方法，其特征在于，所述机械手具备：
保持工件的手部；
梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；
梢端部安装于所述浮动单元的基端部，使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；
和
具备控制所述机械手臂的动作的机械手臂控制部的控制部，
所述机械手臂控制部以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动，
所述临时目标位置，是能够通过使位于该临时目标位置的所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，从而使所述手部移动至目标位置的位置。
9.根据权利要求8所述的机械手的控制方法，其特征在于，
所述浮动单元具有在规定动作范围内进行动作的多个关节，且梢端部能够相对于基端部以两个以上的自由度进行相对移动。
10.根据权利要求8或9所述的机械手的控制方法，其特征在于，
所述机械手还具有：通过其工作而限制所述关节的动作，通过使其解除而允许所述关节的动作的固定机构，
所述控制部具备控制固定机构的动作的固定机构控制部，
所述固定机构控制部，在所述机械手臂控制部以所述手部位于所述临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动时，使所述固定机构工作。
11.根据权利要求10所述的机械手的控制方法，其特征在于，
所述固定机构，通过其工作而以使所述浮动单元为规定姿势的形式使所述浮动单元的梢端部移动，并且维持该规定姿势。
12.根据权利要求11所述的机械手的控制方法，其特征在于，
所述浮动单元具备：检测所述关节到达所述规定动作范围内的规定区间的界限位置的到达界限位置检测部，
所述固定机构控制部，在所述机械手臂控制部使所述手部位于所述临时目标位置后解除所述固定机构，所述机械手臂控制部，在所述固定机构已经解除的状态下，所述到达界限位置检测部检测出所述关节到达可动范围的界限位置时，在所述浮动单元的梢端部的移动方向上使所述浮动单元的基端部移动规定距离。
13.根据权利要求8至12中任意一项所述的机械手的控制方法，其特征在于，
所述工件是安装于产品的部件，
所述目标位置是在所述部件安装于所述产品的状态下所述部件所在的位置。
14.根据权利要求8至13中任意一项所述的机械手的控制方法，其特征在于，
所述浮动单元的所述关节具有朝向重力方向的自由度，
所述浮动单元具有：使与由于重力而在所述关节处产生的力相反方向的力产生于该关节的平衡器。
15.一种工件的安装方法，是使用机械手向安装对象物安装工件的安装方法，其特征在于，
所述机械手具备：
保持所述工件的手部；
梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；
梢端部安装于所述浮动单元的基端部，使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；
和
具备控制所述机械手臂的机械手臂控制部的控制部，
所述机械手臂控制部以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动，
作业人员通过使所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，使保持于位于所述临时目标位置的所述手部的所述工件移动至该工件的搬运目的地，并安装于所述安装对象物。
16.一种工件的搬运方法，是使用机械手搬运位于规定位置的工件的搬运方法，其特征在于
所述机械手具备：
保持所述工件的手部；
梢端部安装有所述手部，具有在规定动作范围内进行动作的关节，梢端部能够相对于基端部进行相对移动的浮动单元；
梢端部安装于所述浮动单元的基端部，使所述手部以及所述浮动单元移动的机械手臂；
和
具备控制所述机械手臂的机械手臂控制部的控制部，
所述机械手臂控制部以所述手部位于临时目标位置的形式使所述手部以及所述浮动单元移动，
作业人员通过使所述浮动单元的梢端部相对于基端部进行相对移动，使位于所述临时目标位置的所述手部移动至所述规定位置，并使所述工件保持于所述手部，
所述机械手臂控制部使所述手部以及所述浮动单元移动，搬运保持于所述手部的所述工件。
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