CN114762976A - 保持装置以及输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式涉及保持装置以及输送装置。实施方式的保持装置具有支承部件、第一保持单元、第二保持单元、控制部。第一保持单元可转动地支承于支承部件，具有第一保持部。第二保持单元相对于第一保持单元独立地且可转动地支承于支承部件，具有第二保持部。控制部控制第一保持单元以及第二保持单元的动作。控制部进行如下控制：通过在第一保持部和第二保持部朝向相互不同的方向的状态下使第一保持单元以及第二保持单元转动，切换将第一保持单元以及第二保持单元哪一方用于保持对象物的保持，并且通过使第一保持单元以及第二保持单元至少一方相对于支承部件进行转动，变更相对于支承部件的姿态。

Description

保持装置以及输送装置

本申请以第2021-004553号日本专利申请(申请日：2021年1月14日)为基础，并由该申请主张优先权。本申请通过引用该原专利申请而包含其全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及保持装置以及输送装置。

背景技术

以往，已知有具备机械手的分拣机器人，机械手具有保持物品的多个保持单元。这种分拣机器人通过分开使用多个保持单元，能够应对多种多样的物品。这种保持单元容易与周围的障碍物干扰，存在机械手的可动范围狭小的课题。

发明内容

本发明要解决的课题是提供一种保持装置以及输送装置，能够抑制保持单元与周围的障碍物的干扰，进一步扩大可动范围。

实施方式的保持装置具有支承部件、第一保持单元、第二保持单元和控制部。第一保持单元可转动地支承于所述支承部件。第一保持单元具有保持保持对象物的第一保持部。第二保持单元相对于所述第一保持单元独立地且可转动地支承于所述支承部件。第二保持单元具有保持保持对象物的第二保持部。控制部控制所述第一保持单元以及所述第二保持单元的动作。所述控制部进行如下控制：通过在所述第一保持部和所述第二保持部朝向相互不同的方向的状态下使所述第一保持单元以及所述第二保持单元转动，切换将所述第一保持单元以及所述第二保持单元哪一方用于保持对象物的保持，并且通过使所述第一保持单元以及所述第二保持单元至少一方相对于所述支承部件进行转动，变更相对于所述支承部件的姿态。

根据上述结构的保持装置，能够实现这样的机械手，能够抑制与周围的障碍物的干扰，进一步扩大可动范围。

附图说明

图1是实施方式的分拣机器人的示意图。

图2是实施方式的机械手的侧视图。

图3是实施方式的机械手的主视图。

图4是用于说明机械手中的多个马达的位置的立体图。

图5是表示构成多个旋转驱动机构的齿轮的相互关系的立体图。

图6是基座板的主视图。

图7是夹持单元的主视图。

图8是吸附单元的主视图。

图9是用于说明负压供给配管的配置的图。

图10是用于说明中继配管的配置的图。

图11是用于说明单元切换时的机械手的动作的图。

图12是用于说明夹持单元的姿态变更时的机械手的动作的图。

图13是用于说明吸附单元的姿态变更时的机械手的动作的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式的保持装置以及输送装置进行说明。

在实施方式的保持装置以及输送装置的说明中使用XYZ正交坐标系。Z轴向对应于铅垂方向，把+Z方向定义为上方，把-Z方向定义为下方。X轴向以及Y轴向在水平面内相互正交。在水平面内，把后述的夹持单元的夹持爪敞开及关闭的方向定义为X轴向。在水平面内，把与夹持爪敞开及关闭的方向正交的方向定义为Y轴向。

图1是表示本实施方式的分拣机器人10的概略结构的示意图。

如图1所示，分拣机器人10具备机械手11、臂12和控制部13。机械手11保持成为输送对象的保持对象物P。臂12使机械手11移动到规定的场所。控制部13控制机械手11以及臂12。更具体而言，分拣机器人10的控制部13具有统一控制系统整体的控制器。控制器由计划臂12和机械手11的行动的计划控制器、和进行相机信息等的识别处理的图像处理控制器构成。另外，关于机械手11的结构在后面进行详细说明。

本实施方式的分拣机器人10对应于权利要求的输送装置。本实施方式的机械手11对应于权利要求的保持装置。

以下，对分拣机器人10的结构以及动作的概要进行说明。

分拣机器人10例如被用作物流用的分拣机器人。分拣机器人10保持在输送源S1以各种状况放置的多种保持对象物P，使移动到输送地S2。另外，分拣机器人10的用途并不限定于物流用，也能够广泛应用于工业用、其他用途等。本实施方式的分拣机器人10并不限定于以保持对象物P的输送为主要目的的装置，也包括例如产品的组装等作为其他目的的一部分而伴随有物品的输送或者移动的装置。

输送源S1例如是各种的传送机、托盘、周转箱等，但并不限定于这些。在输送源S1，尺寸和重量不同的多种保持对象物P以任意的姿态被放置在随机的位置。在本实施方式中，作为输送对象的保持对象物P的尺寸各种各样，例如从约几公分见方到约几十公分见方。保持对象物P的重量各种各样，例如从约几十斤到约几公斤。另外，保持对象物P的尺寸以及重量并不限定于上述的例子。

输送地S2与输送源S1相同，例如是各种的传送机、托盘、周转箱等，但并不限定于这些。另外，输送源S1以及输送地S2的周转箱是指能够收纳保持对象物P的部件，例如泛指箱状的部件。

臂12例如由六轴的垂直多关节臂构成。臂12具备多个臂部件15和多个关节部16。关节部16将被连结于关节部16的臂部件15彼此能够转动地连结。另外，臂12例如也可以由四轴的垂直多关节臂构成，也可以由三轴的正交臂构成。臂12也可以是通过垂直多关节臂以及正交臂以外的结构使机械手11移动到希望的位置的机构。虽然省略图示，但臂12具备检测各关节部16中的臂部件15所成的角度的传感器等。

虽然省略图示，但分拣机器人10还具备在输送源S1以及输送地S2的附近设置的传感器。传感器例如由RGB-D传感器、相机、接触传感器、距离传感器等构成。传感器取得例如与在输送源S1放置的保持对象物P相关的信息、与输送源S1或者输送地S2的状况相关的信息等。

控制部13进行分拣机器人10的各部分的管理以及控制。控制部13取得通过传感器检测出的各种信息，根据所取得的信息控制机械手11的位置以及动作。控制部13由具备CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等处理器的微计算机构成。控制部13例如通过由CPU等处理器执行在存储器或者辅助存储装置存储的程序来实现。控制部13的至少一部分也可以通过LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)、ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，可编程门阵列)等硬件来实现，也可以通过软件与硬件的协作来实现。如上述那样，控制部13的控制器具有对识别结果等进行处理的图像处理控制器，在图像处理控制器之下与相机等识别类器件关联。另外，计划控制器由控制臂12的控制器和控制机械手11的控制器构成。

以下，对机械手11进行说明。

图2是从+X方向观察的机械手11的侧视图。图3是从+Y方向观察的机械手11的主视图。在本说明书中，把从+X方向观察各装置的图称作侧视图，把从+Y方向观察各装置的图称作主视图。

如图2所示，机械手11具有基座板20、夹持单元21和吸附单元22。此外，这里，机械手11具备在后述的图3～5等中图示的第一旋转驱动机构23、第二旋转驱动机构24、第三旋转驱动机构25和第四旋转驱动机构26。关于各旋转驱动机构23、24、25、26，在后面使用图3～5等其他附图进行详细说明。

本实施方式的基座板20对应于权利要求的支承部件。本实施方式的夹持单元21对应于权利要求的第一保持单元。本实施方式的吸附单元22对应于权利要求的第二保持单元。

基座板20由板状的部件构成。基座板20具有第一面20a、和与第一面20a相反的一侧的第二面20b。基座板20支承夹持单元21和吸附单元22。夹持单元21以及吸附单元22与基座板20的第一面20a对置地沿Y轴向排列配置。基座板20仅配置于夹持单元21以及吸附单元22中的一侧，不配置于另一侧。即，夹持单元21以及吸附单元22不是由基座板20从两侧夹住的方式，而是相对于基座板20通过悬臂构造被支承着。

吸附单元22与基座板20的第一面20a对置配置。夹持单元21配置在相对于吸附单元22与基座板20所在的一侧相反的一侧。即，这两个单元21、22从基座板20的第一面20a侧起依次配置吸附单元22、夹持单元21。基座板20的至少一部分、吸附单元22的至少一部分以及夹持单元21的至少一部分，配置于与第一面20a交叉的、从第一面20a的法线方向(Y轴向)观察时相互重合的位置。

在以下的说明中，把基座板20、吸附单元22以及夹持单元21重合的方向(Y轴向)称作机械手11的厚度方向。

夹持单元21具有夹持部28，以使用后述的夹持爪29从侧方夹持保持对象物P的方式进行保持。夹持单元21被支承为能够相对于基座板20在与第一面20a平行的面内(XZ面内)转动。

本实施方式的夹持部28对应于权利要求的第一保持部。

吸附单元22具有吸附部31，以使用后述的吸附垫32负压吸附保持对象物P的方式进行保持。吸附单元22被支承为能够相对于基座板20在与第一面20a平行的面内(XZ面内)转动。

本实施方式的吸附部31对应于权利要求的第二保持部。

如图2所示，在基座板20的第二面20b配置有喷射器48以及配管引导件49。喷射器48使用压缩空气产生成为吸附垫32的吸附力的负压。配管引导件49在基座板罩44的一面44a中引导后述的负压供给配管50的位置。在图2中省略负压供给配管50的图示。

以下，对机械手11所具备的旋转驱动机构的概况进行说明。

机械手11具有根据保持对象物P切换将夹持单元21以及吸附单元22中哪个单元21、22用于保持对象物P的保持的功能、变更夹持单元21的姿态的功能、变更吸附部31的姿态的功能、以及将夹持爪29敞开及闭合的功能。为了实现这些功能，机械手11具备作为旋转驱动机构的第一旋转驱动机构23、第二旋转驱动机构24、第三旋转驱动机构25和第四旋转驱动机构26。

图3以及图4所示的第一旋转驱动机构23在切换使用夹持单元21以及吸附单元22中哪个单元21、22时、以及变更夹持单元21的姿态时这两种情况时使用。图4所示的第二旋转驱动机构24在矫正伴随夹持单元21的姿态变更的吸附单元22的姿态变化时使用。图4所示的第三旋转驱动机构25在变更吸附部31的姿态时使用。第四旋转驱动机构26在将构成夹持部28的夹持爪29敞开及闭合时使用。

以下，为了容易理解说明，把第一旋转驱动机构23称作单元切换兼夹持姿态变更机构23，把第二旋转驱动机构24称作吸附单元姿态矫正机构24，把第三旋转驱动机构25称作吸附姿态变更机构25，把第四旋转驱动机构26称作夹持爪开闭机构26。

先对构成各旋转驱动机构的马达的设置位置进行说明。

图4是用于说明多个马达的位置的立体图。

如图4所示，构成单元切换兼夹持姿态变更机构23的第一马达35设置于基座板20。构成吸附单元姿态矫正机构24的第二马达36设置于夹持单元21。构成吸附姿态变更机构25的第三马达37设置于吸附单元22。构成夹持爪开闭机构26的第四马达38设置于夹持单元21。第一马达35、第二马达36、第三马达37以及第四马达38分别由例如伺服马达构成。

图6是表示基座板20的结构的主视图。

如图3以及图6所示，在基座板20的第二面20b配置有单元切换兼夹持姿态变更机构23的构成要素中的第一马达35、第一主轴41、第一齿轮42以及第二齿轮43。第一主轴41连结于第一马达35。第一主轴41延伸到第一马达35的下方(Z轴向)。第一齿轮42连结于第一主轴41的下端。第一齿轮42能够以第一主轴41的轴线为中心进行旋转。第二齿轮43被配置为与第一齿轮42啮合的状态。第二齿轮43将围绕Z轴旋转的第一齿轮42的旋转转换为围绕Y轴的旋转。在本实施方式的情况下，第一齿轮42以及第二齿轮43由螺旋状齿轮构成，但齿轮的种类不被特别限定。第一主轴41、第一齿轮42以及第二齿轮43被基座板罩44(参照图2)覆盖。

图5是表示构成多个旋转驱动机构的各种齿轮的相互关系的立体图。在图5中，为了容易明了多个齿轮的位置关系，适当省略齿轮以外的部件的图示。

如图5所示，第二齿轮43连结于在夹持单元21所固定的第二主轴46。由此，夹持单元21在第一马达35旋转时经由第一主轴41、第一齿轮42、第二齿轮43以及第二主轴46在XZ面内旋转。另外，第二主轴46的轴线是单元切换时的夹持单元21以及吸附单元22一体地转动时的第一旋转轴线AX1，并且是夹持单元21变更姿态时的第二旋转轴线AX2。即，夹持单元21以及吸附单元22的切换时的第一旋转轴线AX1、和夹持单元21的姿态变更时的第二旋转轴线AX2配置于共用的轴线上。

如图6所示，在基座板20的上部设有顶板52。在顶板52的上表面配置有力觉传感器53。力觉传感器53检测在夹持单元21或者吸附单元22接触任意的物体时各单元21、22承受的力。力觉传感器53的检测值被输出给控制部13，用于夹持单元21或者吸附单元22的各部分的控制。

在基座板20的第一面20a中，在与配置于第二面20b的第二齿轮43对应的位置配置有轴承55。轴承55使吸附单元22相对于基座板20顺畅地转动。

图7是表示夹持单元21的结构的主视图。

如图7所示，夹持单元21具备夹持单元基材57、夹持部28、夹持爪开闭机构26和第二马达36。夹持部28具备连杆部58和多个夹持爪29。夹持单元21以由多个夹持爪29夹持保持对象物P的的状态进行保持。第二马达36是吸附单元姿态矫正机构24的构成要素。

夹持单元基材57支承连杆部58、夹持爪开闭机构26、第二马达36等各部件。本实施方式的夹持部28具备连结于连杆部58的两个夹持爪29。另外，夹持部28也可以具备三个以上的夹持爪，夹持爪的数量不被特别限定。

连杆部58由两个平行连杆59构成。两个夹持爪29分别与两个平行连杆59各自连结。两个夹持爪29通过连杆部58的动作，在沿+Z方向上升而且沿X轴向相互间隔隔开的方向移动，并在沿-Z方向下降而且沿X轴向相互间隔狭窄的方向移动，由此敞开及闭合。

夹持爪开闭机构26具备第四马达38、第三齿轮61、第四齿轮62和第五齿轮63。第三齿轮61连结于第四马达38。第四齿轮62与第三齿轮61啮合。第五齿轮63与第四齿轮62啮合。在第三齿轮61通过第四马达38的驱动而旋转时，第四齿轮62与第五齿轮63在XZ面内沿相互相反的方向旋转。两个夹持爪29根据第四齿轮62与第五齿轮63在哪个方向旋转，进行敞开动作或者闭合动作中的哪种动作。夹持爪开闭机构26被夹持单元罩64(参照图2)覆盖。

在夹持爪29的上方配置有位移传感器65。位移传感器65检测在夹持爪29接触任意的物体时夹持爪29承受的力。夹持爪29的检测值被输出给控制部13，用于夹持单元21的控制。如此，除将位移传感器65的值直接读入控制部13的结构之外，也可以是手控制专用的控制器监视位移传感器65的值，并进行与操作单元的接触判定等的结构。

第二马达36在夹持单元基材57上相对于第四马达38配置于-X方向。如图5所示，第六齿轮66相对于第二马达36配置于+Y方向。第六齿轮66连结于第二马达36。第六齿轮66与吸附单元22的后述的第七齿轮67啮合。第六齿轮66与第二马达36一起构成吸附单元姿态矫正机构24。

图8是表示吸附单元22的结构的主视图。

如图8所示，吸附单元22具备吸附连杆部69、吸附部31、吸附姿态变更机构25和第七齿轮67。吸附部31具备基台71和多个吸附垫32。吸附单元22以通过多个吸附垫32负压吸附保持对象物P的的状态进行保持。

吸附连杆部69具有第一面69a、和与第一面69a相反的一侧的第二面69b。吸附连杆部69的第二面69b与基座板20的第一面20a对置。吸附连杆部69具有开口部69h。在开口部69h设有数量与吸附垫32的数量对应的配管接头73。配管接头73连通于后述的负压供给配管50。在多个配管接头73与吸附部31之间的空间配置有中继配管74。在吸附连杆部69的第二面69b设有后述的多个引入口79。在吸附连杆部69的内部形成有连通配管接头73与引入口79的负压流路(省略图示)。

吸附部31具备在矩形状的基台71上配置的四个吸附垫32。吸附垫32与保持对象物P的一面接触，通过负压吸附保持对象物P。四个吸附垫32配置于基台71的四个角部的附近。因而，四个吸附垫32配置为矩形状。另外，吸附垫32的数量也可以不是四个，不被特别限定。吸附垫32的配置也可以不是矩形状，不被特别限定。

吸附姿态变更机构25具有在吸附连杆部69上配置的第四马达38。吸附部31伴随着第四马达38的旋转，相对于吸附连杆部69在XZ面内转动。第四马达38的旋转轴线是吸附部31的姿态变更时的第三旋转轴线AX3。

在吸附连杆部69的第一面69a固定有第七齿轮67。第七齿轮67在吸附连杆部69的第一面69a中，配置于与设有吸附部31的一侧相反的一侧(-Z方向)的端部。如上述那样，第七齿轮67与夹持单元21上的第二马达36所连结的第六齿轮66啮合，构成吸附单元姿态矫正机构24。

如图5所示，在夹持单元21固定的第二主轴46插通于第七齿轮67的内侧。在第二主轴46与吸附单元22之间配置有轴承55(参照图6)。

如图2所示，基座板20、吸附单元22以及夹持单元21在机械手11的厚度方向重合。因此，机械手11的厚度方向(Y轴向)中的吸附连杆部69的位置与夹持单元基材57的位置相互不同。即，吸附连杆部69位于比夹持单元基材57靠+Y方向的位置。另外，吸附部31相对于吸附连杆部69配置于-Y方向。

根据上述的结构，在夹持部28与吸附部31在与基座板20的第一面20a平行的面内(XZ面内)朝向相互相差180°的方向的状态下，夹持单元21的第一保持中心线H1与吸附单元22的第二保持中心线H2配置于与Z轴向平行的同一直线上。另外，第一保持中心线H1是与Z轴平行的直线，并且定义为在夹持单元21的两个夹持爪29的开闭方向(X轴向)的中心以及一个夹持爪29的宽度方向(Y轴向)的中心通过的直线。第二保持中心线H2是与Z轴平行的直线，并且定义为在从Z轴向观察的吸附单元22的配置有四个吸附垫32的矩形的中心通过的直线。以下，把夹持部28与吸附部31朝向相互相差180°的方向的状态下的夹持爪29的前端与吸附垫32的吸附面之间的距离定义为机械手11的长度L。

以下，对用于向吸附垫32供给负压的路径进行说明。

图9是用于说明负压供给配管50的配置的图。

如图9所示，在喷射器48连接有多个压缩空气导入配管76和多个负压供给配管50。压缩空气导入配管76沿着臂部件15以及关节部16进行配置，在通过引导件辊77被限制位置的状态下被分支成多根配管，各根配管被连接于喷射器48。压缩空气导入配管76以及负压供给配管50的根数与吸附垫32的数量对应。在本实施方式的情况下，压缩空气导入配管76以及负压供给配管50的根数都是四根。

多个负压供给配管50通过配管引导件49沿着基座板罩44的一面44a向下方(-Z方向)延伸，再弯曲向上方(+Z方向)延伸。多个负压供给配管50的弯曲部的下端配置于与基座板罩44的下端相同的位置，或者比基座板罩44的下端更高的位置。压缩空气导入配管76以及负压供给配管50例如由呈螺旋状卷绕而成的树脂制的螺旋管构成。由此，压缩空气导入配管76以及负压供给配管50能够根据各部分的动作进行伸缩。另外，压缩空气导入配管76以及负压供给配管50也可以由其他方式的管构成。

如图6所示，在基座板20的下部中，在X轴向的与设有第一齿轮42的一侧相反的一侧形成有角部被切成矩形状的缺口部20k。因此，基座板20的下部的宽度比基座板20的上部的宽度窄。另一方面，如图8所示，吸附连杆部69沿着上下方向形成为相同的宽度。由此，如图9所示，从+Y方向观察，在吸附单元22与基座板20重叠的的状态下，吸附连杆部69的一部分从基座板20露出。在吸附连杆部69中从基座板20的缺口部20k露出于外部的区域设有多个引入口79。负压供给配管50连接于引入口79。

图9表示使用夹持单元21、不使用吸附单元22的状态，吸附单元22呈吸附部31朝向铅垂方向上方(+Z侧)的姿态。在该姿态时，负压供给配管50从配管引导件49侧朝向引入口79侧被逆时针地卷绕，并连接于引入口79。因此，在单元切换时需要使吸附单元22顺时针转动。由此，负压供给配管50不妨碍由弯曲的状态变形为伸展的的状态。即，负压供给配管50被配置为从引入口79侧一直到吸附垫32侧，沿与吸附单元22转动的方向相反的方向进行卷绕。

在以上的结构中，由压缩空气导入配管76所导入的压缩空气通过喷射器48被转换为负压空气。负压空气经由负压供给配管50被供给至引入口79，经由在吸附连杆部69的内部形成的负压流路被供给至配管接头73。

在图9中虽然省略图示，但除负压供给配管50之外，关于向各马达发送信号的电气布线，与负压供给配管50相同，也形成为围绕基座板20的第二面20b侧的结构。

图10是用于说明中继配管74的配置的示意图。在图10中，为了容易观察中继配管74的配置，仅图示中继配管74、吸附垫32以及配管接头73。

如图10所示，在多个吸附垫32与多个配管接头73之间的空间设有多个中继配管74。中继配管74连接吸附垫32和配管接头73。中继配管74将由吸附连杆部69的负压流路所供给的负压空气输送至吸附垫32。中继配管74呈螺旋状配置在吸附垫32与配管接头73之间的空间中。在本实施方式中，中继配管74整体配置为螺旋状，但也可以是中继配管的一部分呈直线状延伸。

在图10中，把在XY平面上排列的多个吸附垫32中位于+X、-Y侧的吸附垫32作为第一吸附垫32A，把位于+X、+Y侧的吸附垫32作为第二吸附垫32B，把位于-X、+Y侧的吸附垫32作为第三吸附垫32C，把位于-X、-Y侧的吸附垫32作为第四吸附垫32D。把沿X轴向排列的多个配管接头73从-X侧朝向+X侧依次设为第一配管接头73A、第二配管接头73B、第三配管接头73C以及第四配管接头73D。多个配管接头73排列而成的列比第一吸附垫32A与第四吸附垫32D排列而成的列靠近第二吸附垫32B与第三吸附垫32C排列而成的列。

位于+X侧的第一吸附垫32A以及第二吸附垫32B中、到多个配管接头73排列而成的列的距离相对较长的第一吸附垫32A，经由第一中继配管74A连接于第一配管接头73A。到多个配管接头73排列而成的列的距离相对较短的第二吸附垫32B，经由第二中继配管74B连接于第二配管接头73B。从+Z方向观察时，第一中继配管74A以较大的直径顺时针卷绕。第二中继配管74B以比第一中继配管74A小的直径顺时针卷绕。

位于-X侧的第三吸附垫32C以及第四吸附垫32D中、到多个配管接头73排列而成的列的距离相对较短的第三吸附垫32C，经由第三中继配管74C连接于第三配管接头73C。到多个配管接头73排列而成的列的距离相对长的第四吸附垫32D，经由第四中继配管74D连接于第四配管接头73D。从+Z方向观察时，第四中继配管74D以较大的直径逆时针卷绕。第三中继配管74C以比第四中继配管74D小的直径逆时针卷绕。

即，在X轴向上位于相同位置的两个吸附垫32中，位于与多个配管接头73排列而成的列相对较远的位置的吸附垫32所连接的中继配管74呈大圈卷绕。位于与多个配管接头73排列而成的列相对较近的位置的吸附垫32所连接的中继配管74呈小圈卷绕。另外，位于+X侧的两个吸附垫32所连接的中继配管74、和位于-X侧的两个吸附垫32所连接的中继配管74呈逆向圈卷绕。

以下，对机械手11的动作进行说明。

首先，对切换使用夹持单元21以及吸附单元22中哪一个单元时的动作进行说明。

图11是用于说明单元切换时的机械手11的动作的图。

如图11所示，在单元切换时，在夹持部28与吸附部31维持朝向相互相差180°的方向的姿态的状态下，夹持单元21与吸附单元22在与基座板20的第一面20a平行的面内(XZ面内)一体转动。此时，夹持单元21的第一保持中心线H1与吸附单元22的第二保持中心线H2配置于同一直线上。

在单元切换时，控制部13分别将第一马达35控制为位置控制状态、将第二马达36控制为伺服锁定状态、将第三马达37控制为伺服锁定状态、将第四马达38控制为伺服锁定状态。另外，位置控制状态是指以根据位置指令信号将例如夹持单元21等移动对象定位于规定的位置的方式控制各马达的旋转的状态。伺服锁定状态是指例如即使是因外力等致使力作用于马达旋转的方向时停止位置也被保持的状态。

在第一马达35旋转时，如图5所示，夹持单元21经由第一主轴41、第一齿轮42、第二齿轮43以及第二主轴46在与基座板20的第一面20a平行的面内(XZ面内)转动。此时，第二马达36处于伺服锁定状态，停止状态被保持。因此，夹持单元21上的第二马达36所连结的第六齿轮66以与吸附单元22的第七齿轮67啮合的状态而静止。因此，第六齿轮66与第七齿轮67的位置关系、即夹持单元21与吸附单元22的位置关系不变。由此，吸附单元22在维持朝向相对于夹持单元21相差180°的方向的姿态的状态下，与夹持单元21一体地在与基座板20的第一面20a平行的面内(XZ面内)转动。

第一马达35处于位置控制状态，因此例如在使用夹持单元21的情况下，控制部13使第一马达35的旋转在夹持单元21的第一保持中心线H1朝向铅垂方向下方、吸附单元22的第二保持中心线H2朝向铅垂方向上方的位置停止。接下来，在使用吸附单元22的情况下，控制部13只要使第一马达35的旋转在使夹持单元21以及吸附单元22一体地转动180°至吸附单元22的第二保持中心线H2朝向铅垂方向下方、夹持单元21的第一保持中心线H1朝向铅垂方向上方的位置停止即可。

当在单元切换时使夹持单元21以及吸附单元22一体地转动时，第三马达37处于伺服锁定状态，因此如图11所示，吸附部31的姿态维持相对于吸附连杆部69不倾斜的状态。另外，第四马达38处于伺服锁定状态，因此维持两个夹持爪29闭合的状态。

接下来，对变更夹持单元21的姿态时的动作进行说明。

图12是用于说明夹持单元21的姿态变更时的机械手11的动作的图。

在夹持单元21的姿态变更时，控制部13分别将第一马达35控制为位置控制状态、将第二马达36控制为位置控制状态、将第三马达37控制为伺服锁定状态、将第四马达38控制为伺服锁定状态或者位置控制状态。

如上述那样，夹持单元21通过第一马达35而转动。因此，把第一保持中心线H1朝向铅垂方向下方的姿态作为0°，以第一保持中心线H1例如朝向-90°～+90°的范围的方式、通过第一马达35使夹持单元21转动，由此能够变更夹持单元21的姿态。然而，与上述的单元切换时相同，在假设将第二马达36控制为伺服锁定状态时，则吸附单元22的姿态也伴随着夹持单元21的姿态变更而变化。

因此，在本实施方式的情况下，以吸附单元22不随着夹持单元21的姿态变更伴而姿态变化的方式，控制部13进行如以下那样矫正吸附单元22的姿态的控制。具体而言，在设图12中的顺时针为正的角度、逆时针为负的角度时，以第一保持中心线H1朝向-θ的方向的方式使夹持单元21转动，并且使吸附单元22转动+θ。由此，吸附单元22姿态不变地维持吸附部31朝向铅垂方向上方的状态。即，使吸附单元22在将伴随着夹持单元21的姿态变化的吸附单元22的姿态变化抵消的朝向上相对于基座板20转动。

当在夹持单元21的姿态变更时使夹持单元21转动时，第三马达37处于伺服锁定状态，因此吸附部31的姿态维持相对于吸附连杆部69不倾斜的状态。另外，在第四马达38处于伺服锁定状态的情况下，夹持单元21在维持两个夹持爪29闭合的状态的情况下姿态变更。在第四马达38处于位置控制状态的情况下，夹持单元21在两个夹持爪29敞开至规定的位置的状态下变更姿态。

接下来，对变更吸附单元22的姿态时的动作进行说明。

图13是用于说明吸附单元22的姿态变更时的机械手11的动作的图。

在吸附单元22的姿态变更时，控制部13分别将第一马达35控制为伺服锁定状态、将第二马达36控制为伺服锁定状态、将第三马达37控制为位置控制状态、将第四马达38控制为伺服锁定状态。

吸附部31通过第三马达37而转动。因此，把吸附单元22的第二保持中心线H2朝向铅垂方向下方的姿态作为0°，以第二保持中心线H2朝向例如-90°～+90°的范围的方式、通过第三马达37使吸附部31相对于吸附连杆部69转动，由此能够变更吸附部31的姿态。

当在吸附部31的姿态变更时使吸附部31转动时，第一马达35处于伺服锁定状态，因此夹持单元21的姿态维持在第一保持中心线H1朝向铅垂方向上方的情况下不变的状态。此时，第二马达36处于伺服锁定状态，因此相对于基座板20的吸附连杆部69的姿态维持不变的状态。另外，也可以将第二马达36设为位置控制状态，调整相对于基座板20的吸附连杆部69的姿态。另外，第四马达38处于伺服锁定状态，因此夹持单元21维持两个夹持爪29闭合的状态。

以下，对本实施方式的机械手11以及分拣机器人10的效果进行说明。

首先，作为比较例的机械手，设想具备夹持单元与吸附单元，夹持单元以及吸附单元分别具有姿态变更功能的机械手。在比较例的机械手中，用于在单元切换时使夹持单元以及吸附单元一体地转动的第一旋转轴线、用于在夹持单元的姿态变更时使夹持单元转动的第二旋转轴线、和用于在吸附单元的姿态变更时使吸附单元转动的第三旋转轴线，沿着机械手的长度方向配置于相互不同的位置。第一旋转轴线位于第二旋转轴线与第三旋转轴线之间。

在比较例的机械手的情况下，机械手的长度为将从第一旋转轴线到第二旋转轴线的距离、从第一旋转轴线到第三旋转轴线的距离、从第二旋转轴线到夹持单元的前端的距离、从第三旋转轴线到吸附单元的前端的距离相加得到的长度。在比较例的机械手的情况下，机械手的长度容易变长。在机械手的长度较长时，产生在使机械手移动时容易与其他障碍物干扰这样的问题。

针对该问题，本实施方式的机械手11具备单元切换兼夹持姿态变更机构23，通过使夹持单元21以及吸附单元22相对于基座板20一体地转动进行单元的切换，并且通过使夹持单元21相对于基座板20转动来变更夹持单元21的姿态。控制部13进行如下控制：通过在夹持部28与吸附部31朝向相互不同的方向的状态下使夹持单元21以及吸附单元22转动，切换将夹持单元21以及吸附单元22哪一方用于保持对象物的保持，并且通过使夹持单元21以及吸附单元22至少一方相对于基座板20转动，变更相对于基座板20的姿态。

根据该结构，抑制夹持单元21以及吸附单元22与周围的障碍物的干扰，因此实现能够进一步扩大可动范围的机械手11。

而且，如图5所示，单元切换时的第一旋转轴线AX1与夹持单元21的姿态变更时的第二旋转轴线AX2，机械手11的长度方向上配置于共用的轴线上。

即，在比较例的机械手中，用于实现单元切换、夹持单元的姿态变更以及吸附单元的姿态变更这三个动作的三个旋转轴线，被配置于机械手的长度方向上的三处位置。与此相对，在本实施方式的机械手11中，用于实现单元切换、夹持单元的姿态变更以及吸附单元的姿态变更这三个动作的三个旋转轴线AX1、AX2、AX3，如图4所示配置于机械手11的长度方向上的两处位置。

由此，在本实施方式的情况下，机械手11的长度为将从第一旋转轴线AX1以及第二旋转轴线AX2到第三旋转轴线AX3的距离、从第一旋转轴线AX1以及第二旋转轴线AX2到夹持单元21的前端的距离、和从第三旋转轴线AX3到吸附单元22的前端的距离相加得到的长度。如此，能够使本实施方式的机械手11的长度与比较例的机械手的长度相比变短。

根据本实施方式的结构，能够缩短机械手11的长度，因此能够减少使机械手11移动时与障碍物的干扰的隐患。另外，根据本实施方式的结构，能够使机械手11的可动范围与比较例的机械手的可动范围相比扩大。另外，根据本实施方式的结构，在机械手11的小型化时无需简化各单元的结构，因此能够充分地发挥夹持单元21以及吸附单元22的功能。

另外，本实施方式的机械手11使夹持部28与吸附部31以朝向相互不同的方向的状态、相对于基座板20一体地转动，在夹持单元21以及吸附单元22中某一方保持保持对象物。

根据该结构，能够通过顺畅的动作切换在夹持单元21以及吸附单元22中哪一方保持保持对象物。

在将单元切换时的旋转轴线、两个单元中的一方单元的姿态变更时的旋转轴线配置于共用的轴线上的情况下，也可以考虑取代本实施方式的结构，将单元切换时的第一旋转轴线与吸附部的姿态变更时的第三旋转轴线配置于共用的轴线上。

本实施方式的机械手11采用作为夹持单元21使用了平行连杆59的夹持爪29的开闭构造。因此，从夹持单元21的姿态变更时的第二旋转轴线AX2到夹持单元21的前端的距离，比从吸附部31的姿态变更时的第三旋转轴线AX3到吸附部31的前端的距离长。由此，如本实施方式那样，在将第一旋转轴线AX1与第二旋转轴线AX2配置于共用的轴线上的情况下，相比将第一旋转轴线AX1与第三旋转轴线AX3配置于共用的轴线上，能够缩短机械手11的长度的效果变大。

本实施方式的机械手11具备吸附单元姿态矫正机构24，在将夹持单元21的姿态变更时伴随着夹持单元21的姿态变化的吸附单元22的姿态变化抵消的朝向上使吸附单元22转动，矫正吸附单元22的姿态。根据该结构，在变更夹持单元21的姿态时，能够抑制吸附单元22的姿态与夹持单元21的姿态变化连动地变化。由此，在以夹持单元21的姿态倾斜的状态使用夹持单元21时，能够抑制吸附单元22姿态变化而与障碍物干扰。

在本实施方式的机械手11中，夹持单元21以及吸附单元22在基座板20的第一面20a上重合配置。

如此，根据夹持单元21以及吸附单元22通过悬臂构造被支承于基座板20的结构，能够使机械手11的厚度变薄。另外，能够减小从机械手11的长度方向(Z轴向)观察的机械手11的投影面积。由此，能够抑制机械手11与障碍物的干扰，扩大可动范围。另外，作为悬臂构造的其他优点，例如在机械手11去取在箱子的角处放置的物品的情况下，使与设有基座板20的一侧相反的一侧即夹持单元21侧朝向箱子的内表面，使机械手11移动即可。由此，基座板20不与箱子的内表面干扰，能够高效地保持保持对象物P。

在本实施方式的机械手11中，在夹持部28与吸附部31朝向相互相差180度的方向的姿态时，夹持单元21的第一保持中心线H1与吸附单元22的第二保持中心线H2配置于同一直线上。

根据该结构，即使在使用夹持单元21以及吸附单元22某一方的情况下，也能够共用地使用控制夹持爪29或者吸附垫32的位置时的坐标系。由此，能够减轻与夹持爪29或者吸附垫32的位置控制相关的控制部13的负担。

而且，夹持部28与吸附部31被配置于同一直线上，并且假设使夹持部28与吸附部31转动180度切换功能时，转动之前所处的一方的手(例如夹持部28)、与转动之后所处的另一方的手(例如吸附部31)的前端位置相同。即，夹持部28与吸附部31处于相互点对称的位置。例如在设手总长为500mm、单元切换时的第一旋转轴线AX1位于自一方的手的前端起250mm的位置时，即使使夹持部28与吸附部31旋转180度，从臂12与机械手11的连接位置观察，夹持爪29的前端或者吸附垫32的前端位置也始终位于500mm前头处。

根据该结构，从臂12观察的机械手11的前端位置无论在夹持时还是吸附时都相同，因此作为系统无需意识当前是哪种功能，能够进行位置控制的运算处理。由此，能够减轻控制部13的负荷。

本实施方式的机械手11还具备吸附姿态变更机构25，通过使吸附部31旋转，变更吸附单元22中的吸附部31的姿态。

根据该结构，在使用吸附单元22时，能够使吸附垫32正对着以各种姿态和位置所放置的保持对象物P的一面，能够可靠地保持保持对象物P。

在本实施方式的机械手11中，吸附单元22与基座板20的第一面20a对置地配置。向吸附垫32输送负压的负压供给配管50与基座板20的第二面20b对置地配置，被连接于吸附单元22中在从基座板20的缺口部20k露出于外部的区域设置的引入口79。而且，负压供给配管50配置为从引入口79侧一直到吸附垫32侧在与吸附单元22转动的方向相反的方向上进行卷绕。

根据该结构，在吸附单元22沿着基座板20的第一面20a转动时，负压供给配管50被夹在吸附单元22与基座板20之间，伴随着吸附单元22的转动、被过大的力拉动而损伤的的隐患少，能够提高负压供给配管50的可靠性。

在本实施方式的机械手11中，向吸附垫32输送负压的中继配管74呈螺旋状配置在配管接头73与吸附垫32之间的空间中。

假设中继配管74呈直线状配置在配管接头73与吸附垫32之间的空间中。在该情况下，存在当吸附部31的姿态变化时中继配管74屈曲的隐患。与此相对，在本实施方式的情况下，中继配管74呈螺旋状进行卷绕，因此在吸附部31的姿态变化时，中继配管74在能够变形的范围内随着吸附部31的姿态变化而变形。由此，能够抑制中继配管74的屈曲。

本实施方式的分拣机器人10具备发挥上述效果的机械手11。

根据该结构，分拣机器人10能够保持例如在输送源S1的箱子中以各种姿态和状况放置的多种保持对象物P，并高效地输送到输送地S2。

上述实施方式的机械手11具备平行连杆型的夹持单元21，夹持单元21具有一对平行连杆59，两个夹持爪29分别上下移动而敞开及闭合。取代该结构，实施方式的机械手也可以具备两个夹持爪仅沿水平方向移动的平行夹型的夹持单元。在该情况下，也可以与上述实施方式相反，从吸附部的姿态变更时的第三旋转轴线到吸附部的前端的距离，比从夹持单元的姿态变更时的第二旋转轴线到夹持部的前端的距离长。在该情况下，也可以采用将单元切换时的第一旋转轴线与吸附单元的姿态变更时的第三旋转轴线配置于共用的轴线上的结构。

另外，在上述实施方式中，列举组合了夹持以及吸附这两种保持功能的机械手、所谓复合手方式的机械手的一个例子。取代该结构，也可以将本发明应用于例如仅夹持、仅吸附这样具备同一功能的多个保持单元的机械手。

根据以上说明的至少一个实施方式，机械手11具有夹持单元21、吸附单元22和控制部13。夹持单元21可转动地支承于基座板20。夹持单元21具有保持保持对象物P的夹持部28。吸附单元22相对于夹持单元21独立地且可转动地支承于基座板20。吸附单元22具有保持保持对象物P的吸附部31。控制器控制夹持单元21以及吸附单元22的动作。控制部13进行如下控制：通过在夹持部28与吸附部31朝向相互不同的方向的状态下使夹持单元21以及吸附单元22转动，切换将夹持单元21以及吸附单元22哪一方用于保持对象物P的保持，并且通过使夹持单元21以及吸附单元22至少一方相对于基座板20转动，变更相对于基座板20的姿态。

由此，能够实现抑制夹持单元21以及吸附单元22与周围的障碍物的干扰，并能够进一步扩大可动范围的机械手11。

以上，虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为一个例子提示的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形例包含在发明的范围、主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明和其等效的范围中。

Claims (14)

1.一种保持装置，其特征在于，具备：

支承部件；

第一保持单元，能够转动地支承于所述支承部件，具有对保持对象物进行保持的第一保持部；

第二保持单元，相对于所述第一保持单元独立地且能够转动地支承于所述支承部件，具有对保持对象物进行保持的第二保持部；以及

控制部，控制所述第一保持单元以及所述第二保持单元的动作，

所述控制部进行如下控制：通过在所述第一保持部和所述第二保持部朝向相互不同的方向的状态下使所述第一保持单元以及所述第二保持单元转动，切换将所述第一保持单元以及所述第二保持单元哪一方用于保持对象物的保持，并且通过使所述第一保持单元以及所述第二保持单元至少一方相对于所述支承部件进行转动，变更相对于所述支承部件的姿态。

2.根据权利要求1所述的保持装置，其特征在于，

所述第一保持单元以及所述第二保持单元通过第一旋转驱动机构来切换由哪一方对保持对象物进行保持，所述第一旋转驱动机构的第一旋转轴线与所述第一保持单元的姿态变更时的第二旋转轴线配置于共同的轴线上。

3.根据权利要求1或2所述的保持装置，其特征在于，

使所述第一保持部与所述第二保持部以朝向相互不同的方向的状态相对于所述支承部件一体地转动，利用所述第一保持单元以及所述第二保持单元中某一方对保持对象物进行保持。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的保持装置，其特征在于，

所述保持装置还具备第二旋转驱动机构，当在所述第一保持单元的姿态变更时使所述第一保持单元转动时，以将伴随着所述第一保持单元的姿态变化的所述第二保持单元的姿态变化抵消的朝向使所述第二保持单元相对于所述支承部件转动，由此矫正所述第二保持单元的姿态。

5.根据权利要求4所述的保持装置，其特征在于，

从所述第一旋转轴线到所述第一保持部的前端的距离比从所述第二旋转轴线到所述第二保持部的前端的距离长。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的保持装置，其特征在于，

所述支承部件具有第一面和与所述第一面相反的一侧的第二面，

所述第一保持单元以及所述第二保持单元与所述支承部件的所述第一面对置地配置，

所述支承部件的至少一部分、所述第一保持单元的至少一部分以及所述第二保持单元的至少一部分从所述第一面的法线方向观察时相互重合地配置。

7.根据权利要求6所述的保持装置，其特征在于，

在所述第一保持部与所述第二保持部在与所述第一面平行的面内朝向相互相差180°的方向的状态下，所述第一保持单元的第一保持中心线与所述第二保持单元的第二保持中心线配置于同一直线上。

8.根据权利要求7所述的保持装置，其特征在于，

所述第一保持部与所述第二保持部位于相互点对称的位置。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的保持装置，其特征在于，

所述保持装置还具备第三旋转驱动机构，该第三旋转驱动机构通过使所述第二保持部转动，变更所述第二保持单元中的所述第二保持部的姿态。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的保持装置，其特征在于，

所述第一保持单元是具有多个夹持爪、并以通过所述多个夹持爪夹持物品的状态进行保持的夹持单元，

所述第二保持单元是具有吸附垫、并以通过所述吸附垫负压吸附物品的状态进行保持的吸附单元。

11.根据权利要求10所述的保持装置，其特征在于，

所述支承部件具有第一面和与所述第一面相反的一侧的第二面，

所述吸附单元与所述支承部件的所述第一面对置地配置，

所述夹持单元配置于相对于所述吸附单元与所述支承部件所在的一侧相反的一侧，

向所述吸附垫输送负压的负压供给配管与所述支承部件的所述第二面对置地配置，被连接于所述吸附单元中的设于从所述支承部件露出的区域的开口部。

12.根据权利要求11所述的保持装置，其特征在于，

所述负压供给配管配置为从所述开口部到所述吸附垫在与所述吸附单元转动的方向相反的方向上进行卷绕。

13.根据权利要求12所述的保持装置，其特征在于，

所述吸附单元具有吸附单元基材、设置在所述吸附单元基材且连通于所述负压供给配管的配管接头、连接所述配管接头与所述吸附垫的中继配管，

所述中继配管的至少一部分呈螺旋状配置于所述配管接头与所述吸附垫之间的空间中。

14.一种输送装置，其特征在于，具备：

权利要求1～13中任一项所述的保持装置；以及

臂，构成为通过控制部进行控制，使所述保持装置移动。

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