CN108687791B - 夹具以及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种夹具(3)以及机器人系统，该夹具(3)具备：基座(6)，其安装在机器人(2)的手腕前端；第一面吸附部(8)，其设置在基座(6)上，并具有能够吸附箱状的货物的第一面的第一吸附方向；第二面支撑部(10)，其与货物的第二面接触，并支撑所述第二面，所述第二面与第一面正交；以及移动机构(11)，其在第一面吸附部(8)吸附了第一面的状态下，使第二面支撑部(10)在后退至比第一面吸附部(8)的第一吸附方向的前端更靠后端侧的位置和超过第一面吸附部(8)的前端而前进的位置之间，沿着与第二面平行的平面移动。

Description

夹具以及机器人系统

技术领域

本发明涉及夹具以及机器人系统。

背景技术

以往，已知如下夹具，其具有能够吸附货物的正交的两个面的两个方向的吸盘，并具有使该吸盘直线运动的直动机构(例如，参照专利文献1)。

根据该夹具，在由直动机构移动吸盘而使两个方向的吸盘均接近货物的正交的两个面之后，能够使吸盘运行而吸附货物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-94280号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1的夹具存在只能吸附以能够将两个吸盘同时配置在正交两个面上的方式配置的货物的不良情况。例如，对于仅露出一个面而收容在架子或集装箱中的货物不能吸附。

本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种夹具以及机器人系统，其也能够牢固地吸附并搬运仅露出一个面而收容在架子等上的货物。

解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的一个方案提供一种夹具，其具备：基座，其安装在机器人的手腕前端；第一面吸附部，其设置在所述基座上，并具有能够吸附箱状的货物的第一面的第一吸附方向；第二面支撑部，其与所述货物的第二面接触，并支撑所述第二面，所述第二面与所述第一面正交；以及移动机构，其在所述第一面吸附部吸附了所述第一面的状态下，使所述第二面支撑部在后退至比所述第一面吸附部的所述第一吸附方向的前端更靠基端侧的位置和超过所述第一面吸附部的前端而前进的位置之间，沿着与所述第二面平行的平面移动。

根据本方案，在仅露出一个面且以堆叠状态收容在架子或集装箱中的多个箱状的货物中，例如握持位于最上方的货物时，将第二面支撑部配置在后退至比第一面吸附部的前端更靠基端侧的位置，通过机器人的运行而使基座移动，从而将设置在基座上的第一面吸附部配置在能够吸附箱状的货物所露出的第一面的位置，并通过使第一面吸附部运行，从而能够吸附货物的第一面。通过事先使第二面支撑部相对于第一面吸附部后退，能够使得第二面支撑部不会妨碍第一面吸附部对第一面的吸附。

而且，在由第一面吸附部吸附着第一面不变的情况下，通过机器人的运行使第一面吸附部沿第一吸附方向后退，从而能够将吸附着的货物拉出至跟前侧。在该状态下，通过移动机构的运行，使第二面支撑部超过第一面吸附部的前端且沿着与第二面平行的平面前进，从而能够将第二面支撑部配置在能够支撑第二面的位置。然后，通过使第二面支撑部运行，能够同时实施由第一面吸附部对第一面的吸附以及由第二面支撑部对与第一面正交的第二面的支撑，从而能够利用夹具牢固地握持货物。

另外，通过使第二面支撑部沿着与第二面平行的平面移动，能够缩小第二面支撑部移动时的干扰范围。即，由于第二面支撑部在与第二面正交的方向上不移动，因此即使存在接近第二面的物体，并且该物体和第二面之间的空间狭窄的情况下，也能够由第二面支撑部牢固地支撑第二面，从而容易进行箱状的货物的取出。

在上述方案中，所述第二面支撑部可以是具有与所述第一吸附方向正交的第二吸附方向的第二面吸附部。

通过如此，在由第一面吸附部吸附第一面而在第一吸附方向上拉出货物的状态下，使移动机构运行，以使第二面吸附部超过第一面吸附部的前端且沿着与第二面平行的平面前进，通过使第二面吸附部在与第二面对置的状态下运行，能够同时实施由第一面吸附部对第一面的吸附以及由第二面吸附部对与第一面正交的第二面的吸附，从而能够利用夹具牢固地握持货物。

另外，在上述方案中，所述移动机构可以构成为，使所述第二面吸附部在移动至超过所述第一面吸附部的前端而前进的位置之后，沿着所述第二吸附方向接近所述第二面。

通过如此，在第二面和第二面吸附部之间隔开有间隙的状态下，使第二面吸附部移动至与第二面对置的位置，之后，通过使第二面吸附部沿着第二吸附方向接近第二面，从而能够避免第二面吸附部和货物之间的干扰，并且能够牢固地吸附。

另外，在上述方案中，所述移动机构可以构成为，使所述第二面支撑部在所述第一吸附方向上直线移动。

另外，在上述方案中，所述移动机构可以构成为，使所述第二面支撑部围绕与所述第一吸附方向正交的轴线进行旋转移动。

另外，在本方案中，所述第二面支撑部可以具备：一对握持片，其通过所述移动机构前进至与两个所述第二面分别对置的位置，两个所述第二面与所述第一面正交且相互平行；以及握持驱动部，其使该握持片向相互接近的方向移动，以将所述货物夹持在该握持片之间。

通过如此，在由第一面吸附部吸附着第一面而在第一吸附方向上拉出货物的状态下，使移动机构运行，以使一对握持片超过第一面吸附部的前端而在第一吸附方向上前进，并且通过在使一对握持片与第二面分别对置的位置使握持驱动部运行，能够同时实施由第一面吸附部对第一面的吸附以及由一对握持部对与第一面正交的第二面的夹持，从而能够利用夹具牢固地握持货物。

另外，本发明的另一个方案提供一种机器人系统，其具备：上述任一夹具；以及机器人，其利用所述基座将所述夹具安装在手腕前端。

根据本方案，通过机器人的运行进行夹具的定位和移动，在仅露出一个面且以堆叠状态收容在架子或集装箱中的多个箱状的货物中，例如能够牢固地握持位于最上方位置的货物。

在上述方案中，所述机器人系统可以具备传感器，所述传感器在由所述机器人将所述第一面吸附部以定位状态配置在所述货物的所述第一面之前，检测所述第一面和所述第二面的位置。

通过如此，在通过机器人使夹具移动而将第一面吸附部以定位状态配置在货物的第一面之前，通过由传感器检测第一面和第二面的位置，从而能够利用检测结果以定位状态正确地配置第一面吸附部。

即，通过由传感器检测第一面的位置，从而能够利用第一面吸附部将夹具配置在能够牢固地吸附第一面的位置。另外，通过由传感器检测第二面的位置，从而即使在由第一面吸附部吸附了第一面的状态下，利用移动机构使第二面支撑部前进，第二面支撑部也不会干扰货物，并且能够将夹具配置在能够切实地实施之后的由第二面支撑部对第二面的支撑的位置。

发明效果

根据本发明，取得如下效果：也能够牢固地吸附并搬运仅露出一个面而收容在架子等中的货物。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的立体图。

图2是表示图1的机器人系统所具备的本发明的一个实施方式所涉及的夹具的立体图。

图3是表示将图2的夹具定位于货物的第一面的状态的立体图。

图4是表示使图2的夹具的第二面吸附部后退至比第一面吸附部更靠手腕侧的状态的立体图。

图5是表示图3的状态的侧视图。

图6是表示从图3的状态将吸附着的货物拉出的状态的立体图。

图7是表示图6的状态的侧视图。

图8是表示从图7的状态使第二面吸附部前进的状态的侧视图。

图9是表示图8的状态的立体图。

图10是表示从图8的状态使第二面吸附部接近第二面的状态的侧视图。

图11是表示图2的夹具的变形例的俯视图。

图12是图11的夹具的立体图。

图13是表示图2的夹具的其他变形例的立体图。

图14是表示使图13的夹具的一对握持片向接近的方向移动的状态的立体图。

附图标记说明

1：机器人系统

2：机器人

3：夹具

4：传感器

6：基座

8：第一面吸附部

10：第二面吸附部(第二面支撑部)

11：移动机构

14：握持片(第二面支撑部)

15：握持驱动部(第二面支撑部)

A：第一面

B：第二面

X：货物

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的一个实施方式所涉及的夹具3和机器人系统1进行说明。

如图1所示，本实施方式所涉及的机器人系统1具有：多关节型的机器人2，其配置在架子或集装箱Y的附近，该架子或集装箱Y仅使多个货物X的竖直的第一面A露出且以堆叠状态收容该多个货物X；夹具3，其固定在该机器人2的手腕前端；传感器4；以及控制部5，其根据传感器4的检测结果来控制机器人2和夹具3。

多关节型的机器人2使固定在手腕上的夹具3移动，以将该夹具3配置在动作范围内的任意位置上。

如图2所示，本实施例的夹具3具备：基座6，其安装在机器人2的手腕前端面上；第一面吸附部8，其固定在该基座6上且具备多个吸盘7，并具有与手腕前端面正交的第一吸附方向，该吸盘7排列在与手腕前端面平行的面内；第二面吸附部(第二面支撑部)10，其具备多个吸盘9且具有与第一吸附方向正交的第二吸附方向，该吸盘9排列在沿着第一吸附方向的平面内；以及移动机构11，其使该第二面吸附部10相对于基座6在第一吸附方向和第二吸附方向上移动。

如图3所示，移动机构11具备：第一促动器(移动机构)，其使滑块13沿着固定在基座6上的导轨12在第一吸附方向上直线移动；以及第二促动器，其搭载在该滑块13上，并使第二面吸附部10在第二吸附方向上直线移动。作为第一促动器和第二促动器，能够采用电机或汽缸等任意的促动器。在图3中，一体地显示滑块13和促动器。

第一促动器通过使滑块13在第一吸附方向上移动，从而能够使搭载在滑块13上的第二面吸附部10在如图4所示的后退至比第一面吸附部8更靠手腕侧的位置和如图2所示的前进至比第一面吸附部8更靠前方的位置之间与滑块13并进移动。

第二促动器通过使滑块13在最前进的位置运行，从而能够使得第二面吸附部10在第二吸附方向上细微移动。

传感器4是安装在机器人2或者夹具3的基座6或者机器人2的外部的任意一个上的摄像机，获取想要搬运的货物X的图像，并根据所获取的图像，检测应搬运的货物X的第一面A的位置以及与第一面A正交的第二面B的位置。作为传感器4，除了获取二维图像或三维图像的传感器之外，还可以采用测量距离的传感器。

控制部5根据由传感器4检测的第一面A的位置，使机器人2运行，并使安装在手腕前端面上的夹具3的第一面吸附部8接近能够吸附想要搬运的货物X的第一面A的预定位置。另外，控制部5依次使由机器人2移动至预定位置的夹具3的第一面吸附部8、第一促动器、第二促动器以及第二面吸附部10运行。

具体地，控制部5使机器人2如下运行：首先，如图4所示，通过第一促动器使第二面吸附部10后退至比第一面吸附部8更靠手腕侧的位置，然后如图5～图10所示，使第一面吸附部8的上表面与由传感器4检测的货物X的第二面B的位置大致一致，并且将夹具3配置在第一面吸附部8的所有吸盘7与第一面A接触或者隔开微小间隔而接近的位置上。

接下来，如图5所示，控制部5通过使第一面吸附部8运行，从而由所有的吸盘7吸附货物X的第一面A。

在该状态下，控制部5在由第一面吸附部8吸附着货物X的第一面A的状态下，使机器人2运行，如图6和图7所示，以使夹具3在沿着第一吸附方向后退的方向上直线移动。

进一步地，控制部5在使夹具3后退后的位置处使第1促动器运行，如图8和图9所示，以使第二面吸附部10前进至比第一面吸附部8更靠前方的位置。

而且，控制部5在第二面吸附部10前进至前进位置之后，如图10所示，使第二促动器运行，以使第二面吸附部10沿着第二吸附方向移动，并使第二面吸附部10运行。

下面对如此构成的本实施方式所涉及的夹具3和机器人系统1的作用进行说明。

为了使用本实施方式所涉及的机器人系统1搬运仅露出跟前侧的第一面A且以大量堆叠状态收容在架子或货车的集装箱Y等中的箱装的货物X，通过传感器4检测要搬运的货物X的第一面A和第二面B的位置。

控制部5使夹具3的第一促动器运行，在第二面吸附部10比第一面吸附部8的前表面后退的状态下，如图3和图5所示，根据传感器4的检测结果使机器人2运行，并使安装在手腕前端面上的夹具3接近要搬运的货物X。然后，将夹具3的第一面吸附部8上所具备的吸盘7定位在能够吸附货物X的第一面A的预定位置的位置上，在该状态下，控制部5使第一面吸附部8运行，以吸附货物X的第一面A。

接下来，控制部5保持由夹具3吸附着第一面A的状态不变而使机器人2运行，如图6和图7所示，整个夹具3沿着第一吸附方向以直线状后退预定距离。由此，将所要搬运的货物X通过夹具3拉出到跟前侧，并且与第一面A正交的上表面(第二面B)露出到外侧。

在该状态下，如图8和图9所示，控制部5使第一促动器运行，以使第二面吸附部10沿着平行于第二面B的平面前进，并且使第二面吸附部10的吸盘9与货物X的第二面B对置。然后，如图10所示，在该位置，控制部5使第二促动器运行，以使第二面吸附部10的吸盘9接近货物X的第二面B，并第二面吸附部10运行，以吸附第二面B。

由此，通过夹具3能够吸附货物X的相互正交的第一面A和第二面B，从而能够牢固地握持并搬运货物X。另外，通过使第二面吸附部10沿着平行于第二面B的平面移动，能够缩小第二面吸附部10移动时的干扰范围。即，由于第二面吸附部10在与第二面B正交的方向上不移动，因此即使存在接近于第二面B的物体(例如天花板等)，且该物体和第二面B之间的空间狭窄的情况下，也能够由第二面吸附部10牢固地吸附第二面，能够容易地进行箱状的货物X的取出。

如此，根据本实施方式所涉及的夹具3和机器人系统1，由于将第二面吸附部10以缩进的状态配置在比第一面吸附部8的吸盘7更靠后方的位置，因此，相对于仅露出第一面A的货物X，第二面吸附部10不会成为妨碍，能够由第一面吸附部8吸附第一面A。而且，通过使吸附了第一面A的状态的货物X在第一吸附方向上后退，从而将其从其他的货物X中拉出，从而能够使第二面B露出。

进一步地，由第一面吸附部8吸附第一面A后，通过直线动作使第二面吸附部10在第一吸附方向上前进，以与拉出的第二面B对置，因此即使第二面B的周围没有大的空间也能够吸附第二面B。

此外，在本实施方式中，例示了对收容在向侧方敞开的架子或集装箱Y中的货物X进行处理的情况，作为第一面A例示了机器人2侧的竖直的侧面，但是不限于此，对收容在向上方敞开的容器内的货物X进行处理时，作为第一面A，也可以吸附向上方露出的上表面。

另外，作为与竖直的第一面A正交的第二面B，例示了与第一面A邻接的上表面，但是也可以支撑与第一面A邻接的下表面。

另外，对于使第二面吸附部10向与第二面B接近的方向移动的第二促动器，只要第二面吸附部10的吸盘9不与第二面B接触且能够吸附位置的第一面A能够由第一面吸附部8吸附，也可以不设置。

另外，在本实施方式中，第一面吸附部8相对于第一面A的定位是由机器人2的运行来进行的，但是也可以在基座6上设置使第一面吸附部8前进和后退的其他促动器，并且通过机器人2的运行大致定位之后，使用其他促动器，将第一面A和吸盘7之间的间隔定位在最佳的位置。另外，由第一面吸附部8吸附箱状的货物X后，可以不由机器人2进行拉出至跟前侧的动作，而是使用使第一面吸附部8前进和后退的其他促动器，将箱状的货物X拉出至跟前侧。

另外，作为使第二面吸附部10相对于第一面吸附部8前进和后退的第一促动器，例示了使滑块13在导轨12上直线移动的促动器，但取而代之，如图11和图12所示，也可以采用使第二面吸附部10相对于基座6围绕与第二吸附方向平行而延伸的轴线且沿着与第二面B平行的平面进行旋转移动的第一促动器。由此，也能够将第二吸附部10配置在不妨碍第一面吸附部8吸附第一面A的位置上，并且能够根据需要利用较少的空间使第二面吸附部10与第二面B对置。

另外，作为与第一面A正交的第二面B接触并支撑第二面B的第二面支撑部，例示了通过吸盘9吸附第二面B的第二面吸附部10，但是不限于此。例如，如图13和图14所示，也可以采用如下结构，不将上表面而是将第一面A的两侧面作为第二面B，第二面支撑部具备：一对握持片14，其通过第一促动器前进至与该两个第二面B分别对置的位置；以及握持驱动部15，其使该握持片14向相互接近的方向移动。

通过如此，由第一面吸附部8吸附第一面A，而将货物X拉出至跟前侧，并且在保持由第一面吸附部8的吸附状态的同时，由一对握持片14在水平方向上夹持第一面A的两侧的平行的两个侧面，从而夹持货物X，由此能够牢固地握持并搬运货物X。

Claims (6)

1.一种夹具，其特征在于，具备：

基座；

第一面吸附部，其设置在所述基座上，并能够在第一吸附方向上吸附箱状的货物的第一面；

第二面吸附部，其能够吸附与所述第一面正交的第二面；以及

移动机构，其能够在所述第一面吸附部吸附了所述第一面的状态下，使所述第二面吸附部在后退至比所述第一面吸附部在所述第一吸附方向的前端更靠后端侧的位置和超过所述第一面吸附部的前端而前进的位置之间，沿着与所述第二面平行的平面进行旋转移动，

所述移动机构能够使所述第二面吸附部在与所述第一吸附方向正交的第二吸附方向上移动。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，

所述移动机构能够使所述第二面吸附部围绕沿着所述第二吸附方向的轴线进行旋转移动。

3.一种机器人系统，其特征在于，具备：

机器人；

安装于所述机器人的夹具；以及

控制部，其控制所述机器人以及所述夹具，

所述夹具具备：

基座，其安装在所述机器人的手腕前端；

第一面吸附部，其设置在所述基座上，并能够在第一吸附方向上吸附箱状的货物的第一面；

第二面吸附部，其能够与第二面吸附，所述第二面与所述第一面正交；以及

移动机构，其能够使所述第二面吸附部在后退至比所述第一面吸附部在所述第一吸附方向的前端更靠后端侧的位置和超过所述第一面吸附部的前端而前进的位置之间，沿着与所述第二面平行的平面进行旋转移动，

所述控制部对所述机器人和所述夹具以如下方式进行控制：通过使所述第一面吸附部与所述第一面吸附，并使所述第一面吸附部在所述第一吸附方向上后退而将所述箱状的货物拉出，然后使所述第二面吸附部从所述后退的位置向所述前进的位置旋转移动，以使所述第二面吸附部与所拉出的所述箱状的货物的所述第二面对置，然后使所述第二面吸附部与所述第二面接近并与该第二面吸附。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，

所述移动机构能够使所述第二面吸附部围绕沿着第二吸附方向的轴线进行旋转移动，所述第二吸附方向与所述第一吸附方向正交。

5.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，

所述移动机构能够使所述第二面吸附部沿着第二吸附方向移动，所述第二吸附方向与所述第一吸附方向正交。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的机器人系统，其特征在于，

所述机器人系统具备传感器，所述传感器在由所述机器人将所述第一面吸附部以定位状态配置在所述货物的所述第一面之前，检测所述第一面和所述第二面的位置。

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