DE112021007717T5

DE112021007717T5 - Roboterhand

Info

Publication number: DE112021007717T5
Application number: DE112021007717.1T
Authority: DE
Inventors: Koji Shiratsuchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2024-03-14
Also published as: JPWO2022249379A1; JP7023435B1; CN117279752A; WO2022249379A1

Abstract

Eine Roboterhand (3) ist eine Roboterhand, die ein Objekt (4) greift und Folgendes beinhaltet: einen ersten Finger (31) und einen zweiten Finger (32), die einen Griff durchführen; eine erste Antriebseinheit (34), die den ersten Finger (31) und den zweiten Finger (32) in einer ersten Greifrichtung (201) betätigt, die eine Richtung ist, in der der erste Finger (31) und der zweite Finger (32) zusammengebracht werden; einen dritten Finger (33), der in einer zweiten Greifrichtung (202) betätigt wird, die nicht parallel zur ersten Greifrichtung (201) ist; und eine zweite Antriebseinheit (35), die den dritten Finger (33) antreibt. Einige oder alle von dem ersten Finger (31), dem zweiten Finger (32) und dem dritten Finger (33) beinhalten eine passive Mechanismuseinheit, die in der zweiten Greifrichtung (202) beweglich ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Roboterhand, die ein Objekt greift.
Allgemeiner Stand der Technik
Um eine Greifoperation für verschiedene Objekte zu realisieren, ist eine Roboterhand erforderlich. Üblicherweise führt eine Roboterhand, die zwei Finger beinhaltet und eine Öffnungs-/Schließbewegung in einem Freiheitsgrad ausführt, eine „Klemmbewegung“ durch, die als „Pinzettengriff“ bezeichnet wird. Herkömmliche Roboterhände eignen sich nicht gut zum Einklemmen eines leicht länglichen Objekts und eines kugelförmigen Objekts. Andererseits wurde eine Roboterhand vorgeschlagen, die durch einen Mechanismus, der einen „Kraftgriff“ realisiert, der Fingerspitzen dazu veranlasst, einem Objekt zu folgen oder dieses „einzuschließen“, der geometrisch verhindert, dass ein Objekt von den Fingerspitzen herunterfällt, ein stabiles Greifen einer Vielzahl von Objektarten realisiert (siehe z. B. Patentliteratur 1). Der „Kraftgriff“ ist ein umschließender Griff, und das „Einschließen“ ist ein umschließender Griff.
Die Nicht-Patentliteratur 1 offenbart einen unteraktuierten Mechanismus zum Erzielen eines umschließenden Griffs.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2004-181585
Nicht-Patentliteratur
Nicht-Patentliteratur 1: B. Scilliano et. al, „Underactuated Robotic Hands", Springer tracts in advanced robotics 40, S. 39 Fig. 3.9., S. 98 Fig. 4.37.
Kurzdarstellung
Technisches Problem
Eine Roboterhand, die den oben beschriebenen Kraftgriff realisiert, hat beim Greifen einer breiten Vielfalt von Objekten folgende Probleme. Da angenommen wird, dass sich die Roboterhand um ein Objekt herum erstreckt, ist es für den Fall, dass ein Finger nicht zwischen der Bodenfläche und dem Objekt eingeschoben werden kann, schwierig für die Roboterhand, einen Griff durchzuführen, um das Objekt von der Bodenfläche aufzunehmen. Bei einem Greifverfahren zum Realisieren des Einschließens kann im Falle des Greifens eines kleinen Objekts das Objekt zwischen die Finger der Roboterhand fallen, was zu einem Versagen des Griffs durch die Roboterhand führt.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf das Vorstehende erstellt, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Roboterhand zu erhalten, die nicht übermäßig groß in der Konfiguration ist und ein Objekt greifen kann, das ein herkömmlicher Handmechanismus nicht gut greifen kann.
Lösung des Problems
Um das Problem zu lösen und das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist eine Roboterhand gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Roboterhand, die ein Objekt greift und Folgendes beinhaltet: einen ersten Finger und einen zweiten Finger, die einen Griff durchführen; eine erste Antriebseinheit, die den ersten Finger und den zweiten Finger in einer ersten Greifrichtung betätigt, die eine Richtung ist, in der der erste Finger und der zweite Finger zusammengebracht werden; einen dritten Finger, der in einer zweiten Greifrichtung betätigt wird, die nicht parallel zur ersten Greifrichtung verläuft; und eine zweite Antriebseinheit, die den dritten Finger antreibt. Einige oder alle von dem ersten Finger, dem zweiten Finger und dem dritten Finger eine passive Mechanismuseinheit beinhalten, die in der zweiten Greifrichtung beweglich ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Roboterhand gemäß der vorliegenden Offenbarung erzielt eine Wirkung, mit der es mit einer Konfiguration, die nicht übermäßig groß ist, möglich ist, ein Objekt zu greifen, wenn ein herkömmlicher Handmechanismus nicht gut greifen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Systems, das eine Roboterhand gemäß einer ersten Ausführungsform beinhaltet, veranschaulicht.
2 ist eine erste Ansicht, die eine Konfiguration der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist eine zweite Ansicht, die die Konfiguration der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine erste Darstellung zum Erläutern einer Betätigung der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform.
5 ist eine zweite Darstellung zum Erläutern der Betätigung der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform.
6 ist eine dritte Darstellung zum Erläutern der Betätigung der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform.
7 ist eine vierte Darstellung zum Erläutern der Betätigung der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform.
8 ist eine Darstellung, die veranschaulicht, wie sich Einstellungen einer zweiten Gliedeinheit und einer dritten Gliedeinheit, die in der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet sind, verändern.
9 ist eine Ansicht, die einen ersten Mechanismus veranschaulicht, der einen Greifmodus des Umschließens eines zu greifenden Objekts in der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform realisiert.
10 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Betätigung des ersten Mechanismus, der den Greifmodus des Umschließens eines zu greifenden Objekts in der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform realisiert.
11 ist eine Darstellung, die einen Mechanismus veranschaulicht, der Glieder und Drehgelenke beinhaltet, die in der Nicht-Patentliteratur 1 offenbart sind.
12 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Betätigung des Mechanismus, der die Glieder und die Drehgelenke beinhaltet, die in der Nicht-Patentliteratur 1 offenbart sind
13 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration veranschaulicht, in der ein Aktuator, der eine Drehbewegung durch Luftdruck oder einen Motor durchführt, in einer ersten Antriebseinheit verwendet wird, die in der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist.
14 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration veranschaulicht, in der ein Aktuator, der in einer Verschiebungsrichtung arbeitet, in einer zweiten Antriebseinheit verwendet wird, die in der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist.
15 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration veranschaulicht, in der ein Aktuator, der in einer Drehrichtung arbeitet, in der zweiten Antriebseinheit verwendet wird, die in der Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist.
16 ist eine Darstellung zum Erläutern einer neuen Wirkung, die durch die Roboterhand gemäß der ersten Ausführungsform erhalten wird.
17 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Teils einer Roboterhand gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Wirkung, die durch die Roboterhand gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten wird.
19 ist eine Ansicht, die Konfigurationen eines ersten Fingers, eines zweiten Fingers und eines dritten Fingers einer Roboterhand gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
20 ist eine erste Darstellung, die einen Teil einer Konfiguration einer Roboterhand gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
21 ist eine zweite Darstellung, die einen Teil der Konfiguration der Roboterhand gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
22 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Roboterhand gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
23 veranschaulicht eine Darstellung, die einen Prozessor in einem Fall veranschaulicht, in dem eine Robotersteuervorrichtung, die in dem System gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist, durch den Prozessor realisiert wird.
24 veranschaulicht eine Darstellung, die eine Verarbeitungsschaltung in einem Fall veranschaulicht, in dem die Robotersteuervorrichtung, die in dem System gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist, durch die Verarbeitungsschaltung realisiert wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen eine Roboterhand gemäß jeder Ausführungsform näher beschrieben.
Erste Ausführungsform.
1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Systems, das eine Roboterhand 3 gemäß einer ersten Ausführungsform beinhaltet, veranschaulicht. Das System ist ein System zum Greifen eines Objekts 4 und beinhaltet einen Roboter 1, die Roboterhand 3, die an einem distalen Endabschnitt eines Arms des Roboters 1 befestigt ist, und eine Robotersteuervorrichtung 2, die den Roboter 1 und die Roboterhand 3 steuert. 1 veranschaulicht zudem zu greifende Objekte 4. In einem Fall, in dem das System eines der Objekte 4 greift, greift die Roboterhand 3 eines der Objekte 4. Die Roboterhand 3 kann von einer unabhängigen Steuerung angetrieben werden.
2 ist eine erste Ansicht, die eine Konfiguration der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Roboterhand 3 beinhaltet einen ersten Finger 31 und einen zweiten Finger 32, die einen Griff durchführen, und einen dritten Finger 33, der in einer zweiten Greifrichtung betätigt wird, die nicht parallel zu einer ersten Greifrichtung ist, die eine Richtung ist, in der der erste Finger 31 und der zweite Finger 32 zusammengebracht werden. Die Roboterhand 3 beinhaltet ferner eine erste Antriebseinheit 34, die den ersten Finger 31 und den zweiten Finger 32 in der ersten Greifrichtung betätigt, und eine zweite Antriebseinheit 35, die den dritten Finger 33 antreibt.
Die Roboterhand 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass in jedem von dem ersten Finger 31, dem zweiten Finger 32 und dem dritten Finger 33 eine passive Mechanismuseinheit bereitgestellt ist, die sich insbesondere in die zweite Greifrichtung passiv bewegt. Das heißt, einige oder alle von dem ersten Finger 31, dem zweiten Finger 32 und dem dritten Finger 33 beinhalten eine passive Mechanismuseinheit, die in der zweiten Greifrichtung beweglich ist. Die passive Mechanismuseinheit ist in einem Zustand angeordnet, in dem sie einen Finger einschließlich der passiven Mechanismuseinheit in der zweiten Greifrichtung verschieben kann. Die passive Mechanismuseinheit verleiht einem Mechanismus des Fingers bezüglich der zweiten Greifrichtung einen passiven Freiheitsgrad, um ein Greifverfahren zu realisieren, das sich von einem Greifverfahren in der ersten Greifrichtung unterscheidet. Ein Beispiel für einen Griff durch das Greifverfahren, das sich von dem Greifverfahren in der ersten Greifrichtung unterscheidet, ist ein Kraftgriff. Der Kraftgriff ist ein umschließender Griff.
3 ist eine zweite Ansicht, die die Konfiguration der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 3 veranschaulicht eine detaillierte Konfiguration von jedem von dem ersten Finger 31, dem zweiten Finger 32 und dem dritten Finger 33. Der erste Finger 31 beinhaltet eine erste Gliedeinheit 311, eine zweite Gliedeinheit 312, eine dritte Gliedeinheit 313, eine erste passive Gelenkeinheit 314, die die erste Gliedeinheit 311 und die zweite Gliedeinheit 312 verbindet, und eine zweite passive Gelenkeinheit 315, die die zweite Gliedeinheit 312 und die dritte Gliedeinheit 313 verbindet. Sowohl die erste passive Gelenkeinheit 314 als auch die zweite passive Gelenkeinheit 315 sind Beispiele für eine passive Mechanismuseinheit, die in der zweiten Greifrichtung beweglich ist. Jeder Pfeil in 3 gibt an, dass die passive Mechanismuseinheit um eine abwechselnde lange und kurze Strichlinie als Mittelachse drehbar ist. Die erste Gliedeinheit 311, die ein Glied auf einer proximalen Endseite des ersten Fingers 31 ist, ist mit der in 2 veranschaulichten ersten Antriebseinheit 34 verbunden. Zur Realisierung des Kraftgriffs und des umschließenden Griffs gibt es spezifische Konfigurationen, wie in den 9 bis 12 veranschaulicht. Im Folgenden werden die spezifischen Konfigurationen beschrieben, deren Charakteristik im Wesentlichen in einem passiven Mechanismus besteht, der durch Drehbewegungen der jeweiligen passiven Gelenke in Verbindung miteinander durch ein Glied, einen Draht oder dergleichen wirkt.
Der zweite Finger 32 weist die gleiche Konfiguration wie die des ersten Fingers 31 auf. Das heißt, der zweite Finger 32 beinhaltet eine vierte Gliedeinheit 321, eine fünfte Gliedeinheit 322, eine sechste Gliedeinheit 323, eine dritte passive Gelenkeinheit 324, die die vierte Gliedeinheit 321 und die fünfte Gliedeinheit 322 verbindet, und eine vierte passive Gelenkeinheit 325, die die fünfte Gliedeinheit 322 und die sechste Gliedeinheit 323 verbindet. Sowohl die dritte passive Gelenkeinheit 324 als auch die vierte passive Gelenkeinheit 325 sind Beispiele für eine passive Mechanismuseinheit, die in der zweiten Greifrichtung beweglich ist. Die vierte Gliedeinheit 321, die ein Glied auf einer proximalen Endseite des zweiten Fingers 32 ist, ist mit der in 2 veranschaulichten ersten Antriebseinheit 34 verbunden. Die erste Antriebseinheit 34 betätigt den ersten Finger 31 und den zweiten Finger 32 synchron zueinander.
4 ist eine erste Darstellung zum Erläutern einer Betätigung der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform. 4 veranschaulicht zudem das Objekt 4. 5 ist eine zweite Darstellung zum Erläutern der Betätigung der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform. Der erste Finger 31 und der zweite Finger 32 bilden einen Spannfutter-Handmechanismus, der sich in einer in den 4 und 5 veranschaulichten ersten Greifrichtung 201 öffnet und schließt. Es ist anzumerken, dass eine Konfiguration angenommen werden kann, bei der nur der erste Finger 31 arbeitet und der zweite Finger 32 fixiert ist, wie in 22 veranschaulicht. In einer fünften Ausführungsform werden die in 22 genannten Aspekte beschrieben.
6 ist eine dritte Darstellung zum Erläutern der Betätigung der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform. 6 veranschaulicht zudem das Objekt 4. 7 ist eine vierte Darstellung zum Erläutern der Betätigung der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform. Beispielsweise weist der dritte Finger 33 ein Glied auf. Der dritte Finger 33 ist an die zweite Antriebseinheit 35 gekoppelt und arbeitet in einer zweiten Greifrichtung 202. Die zweite Greifrichtung 202 ist eine von der ersten Greifrichtung 201 verschiedene Richtung. Beispielsweise ist die zweite Greifrichtung 202 eine zur ersten Greifrichtung 201 orthogonale Richtung.
Die 4, 5, 6 und 7 sind Darstellungen zum Erläutern von Operationen und Rollen des ersten Fingers 31, des zweiten Fingers 32, des dritten Fingers 33, der ersten Antriebseinheit 34 und der zweiten Antriebseinheit 35. Die 4 und 5 veranschaulichen die Betätigung der Roboterhand 3 in der ersten Greifrichtung 201. Weiterhin veranschaulichen die 4 und 5 eine Greifbetätigung der Roboterhand 3 in der ersten Greifrichtung 201, bei der das Objekt 4 gegriffen wird, indem zwei Finger des ersten Fingers 31 und des zweiten Fingers 32 nahe zueinander gebracht werden. Die 6 und 7 veranschaulichen die Betätigung der Roboterhand 3 in der zweiten Greifrichtung 202.
Bei der in den 4 und 5 veranschaulichten Betätigung realisiert die Roboterhand 3 einen Griff durch Einklemmen als Griff durch das erste Greifverfahren. Der Griff durch Einklemmen ist ein Pinzettengriff. Eine Bewegung, bei der der erste Finger 31 und der zweite Finger 32, die synchron von der ersten Antriebseinheit 34 angetrieben werden, das Objekt 4 einschließen, ist in der ersten Greifrichtung 201 realisiert. Dabei werden die Gelenke und Mechanismen des ersten Fingers 31 und des zweiten Fingers 32 nicht passiv gegenüber einer Kraft in der ersten Greifrichtung 201 verformt oder verschoben. Dadurch wird eine von der ersten Antriebseinheit 34 in der ersten Greifrichtung 201 erzeugte Kraft direkt auf den ersten Finger 31 und den zweiten Finger 32 als Kraft zum Greifen des Objekts 4 mit geringer Verformung der Fingerspitzen übertragen.
Die 6 und 7 sind Darstellungen zum Erläutern, dass die Roboterhand 3 in der zweiten Greifrichtung 202 orthogonal zur ersten Greifrichtung 201 einen Griff durchführt. Wie in den 6 und 7 veranschaulicht, drehen und verschieben sich in einem Fall, in dem der dritte Finger 33 in der zweiten Greifrichtung 202 arbeitet, die erste passive Gelenkeinheit 314, die zweite passive Gelenkeinheit 315, die dritte passive Gelenkeinheit 324 und die vierte passive Gelenkeinheit 325 durch die Kraft zum Greifen des Objekts 4, und die Einstellungen der zweiten Gliedeinheit 312, der dritten Gliedeinheit 313, der fünften Gliedeinheit 322 und der sechsten Gliedeinheit 323 ändern sich.
8 ist eine Darstellung, die veranschaulicht, wie sich die Einstellungen der zweiten Gliedeinheit 312 und der dritten Gliedeinheit 313, die in der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet sind, verändern. 8 veranschaulicht einen Mechanismus, der die erste passive Gelenkeinheit 314 und die zweite passive Gelenkeinheit 315 beinhaltet, auf die jeweils eine Vorspannung durch ein Federelement aufgebracht wird. 8 veranschaulicht zudem eine durch die Betätigung des dritten Fingers 33 und des Objekts 4 erzeugte Wirkkraft.
Der erste Finger 31 und der zweite Finger 32 beinhalten jeweils die passiven Gelenkeinheiten 314 und 315 und die passiven Gelenkeinheiten 324 und 325, die einander ähnlich sind und in einer Richtung angetrieben werden, in der der dritte Finger 33 das Objekt 4 einschließt, d. h. der zweiten Greifrichtung 202. Dadurch drehen sich die erste passive Gelenkeinheit 314, die zweite passive Gelenkeinheit 315, die dritte passive Gelenkeinheit 324 und die vierte passive Gelenkeinheit 325, werden die zweite Gliedeinheit 312, die dritte Gliedeinheit 313, die fünfte Gliedeinheit 322 und die sechste Gliedeinheit 323 verschoben und erzeugt die Roboterhand 3 einen Zustand, bei dem das Objekt 4 von einer Vielzahl von Gliedern umschlossen ist. Dieser Zustand wird als umschließender Greifzustand bezeichnet. In dem umschließenden Greifzustand berührt die Roboterhand 3 aus einer Vielzahl von Richtungen das Objekt 4, und die Roboterhand 3 kann das Objekt 4 ohne großen Kraftaufwand stabil greifen.
Hier wird die Konfiguration der passiven Mechanismuseinheit beschrieben. Bezüglich der passiven Mechanismuseinheit ist eine Konfiguration beispielhaft dargestellt, bei der Federabschnitte 316 und 317 an Drehgelenken angebracht sind, wie in 8 veranschaulicht. Durch an den Drehgelenken angebrachte Federelemente dreht sich bei einer äußeren Krafteinwirkung auf die Drehgelenke jede passive Mechanismuseinheit um eine Drehachse. Nach dem Loslassen der äußeren Kraft kehrt die passive Mechanismuseinheit durch die Wirkung der Feder in eine ausgeglichene Stellung zurück. Die passive Mechanismuseinheit bewirkt, dass die Drehachse durch eine Anpresskraft passiv aus einer zur Drehachse orthogonalen Richtung an die Glieder um die Drehachse verschoben wird, was zu einer Veränderung der Fingerform führt.
Das heißt, die zweite Antriebseinheit 35 bewegt den dritten Finger 33, wodurch jede passive Mechanismuseinheit verschoben wird und die Form des Fingers verändert wird. Durch die Verschiebung der passiven Mechanismuseinheit vergrößert sich eine Kontaktfläche zwischen dem Objekt 4 und dem Finger. Außerdem ergibt sich die Situation, dass die Roboterhand 3 das Objekt 4 mit einer entsprechenden Kraft vom Außenumfang des Objekts 4 umschließt und das Objekt 4 greift, um dessen Bewegung zu verhindern. Diese Situation ist ein als Kraftgriff bezeichneter Zustand.
Beim Betrieb der passiven Mechanismuseinheit, wie in 8 veranschaulicht, ist es wünschenswert, dass die dritte Gliedeinheit 313 und die sechste Gliedeinheit 323, die Glieder an einer distalen Endseite sind, sich biegen und eine Bewegung durchführen, um das Objekt 4 im Sinne der Realisierung des umschließenden Griffs zu umschließen. Als spezifische Konfiguration der passiven Mechanismuseinheit, die den umschließenden Griff realisiert, ist ein unteraktuierter Mechanismus, wie in der Nicht-Patentliteratur 1 gezeigt, beispielhaft dargestellt. Der unteraktuierte Mechanismus ist eine Art passiver Mechanismus. Zur Realisierung des Kraftgriffs und des umschließenden Griffs gibt es spezifische Konfigurationen, wie in den 9 bis 12 veranschaulicht. Im Folgenden werden die spezifischen Konfigurationen beschrieben, deren Charakteristik im Wesentlichen in einem passiven Mechanismus besteht, der durch Drehbewegungen der jeweiligen passiven Gelenke in Verbindung miteinander durch ein Glied, einen Draht oder dergleichen wirkt.
In einem Fall, in dem ein in einem Fingermechanismus zu greifendes Objekt vorliegt, gibt es die folgenden Konfigurationen, um einen Greifmodus zum Umschließen des zu greifenden Objekts zu realisieren. 9 ist eine Ansicht, die einen ersten Mechanismus veranschaulicht, der den Greifmodus des Umschließens des zu greifenden Objekts in der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform realisiert. Wie in 9 veranschaulicht, beinhaltet der erste Mechanismus ein erstes Glied 401, ein zweites Glied 402, eine erste Riemenscheibe 403, die sich von zwei Enden des ersten Glieds 401 an einem Ende auf einer Seite entfernt von dem zweiten Glied 402 befindet, eine zweite Riemenscheibe 404, die das erste Glied 401 und das zweite Glied 402 verbindet, eine Feder 405, die an einer Handbasis befestigt ist, und einen Draht 406, der an der Feder 405 befestigt ist. Jede von der ersten Riemenscheibe 403 und der zweiten Riemenscheibe 404 fungiert als Gelenk.
Der Draht 406 ist mit der ersten Riemenscheibe 403 in einem einmalig um die erste Riemenscheibe 403 gewickelten Zustand verbunden und ist ferner mit der zweiten Riemenscheibe 404 verbunden. An der zweiten Riemenscheibe 404 sind zwei Drahtführungen bereitgestellt, wobei eine erste Drahtführung den Draht 406 mit der ersten Riemenscheibe 403 verbindet und eine zweite Drahtführung den Draht 406 mit dem zweiten Glied 402 verbindet. Der Draht 406 kann aus einem Material mit Elastizität bestehen.
10 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Betätigung des ersten Mechanismus, der den Greifmodus des Umschließens des zu greifenden Objekts 4 in der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform realisiert. 10 veranschaulicht zudem das Objekt 4. Wie in 10 veranschaulicht, dreht sich bei einer äußeren Krafteinwirkung auf das erste Glied 401 aufgrund einer Verbindungsbeziehung des Drahtes 406 jeweils die erste Riemenscheibe 403 und die zweite Riemenscheibe 404, und das zweite Glied 402 biegt sich. Dadurch entsteht ein Zustand, in dem das die äußere Kraft aufbringende Objekt 4 von dem ersten Glied 401 und dem zweiten Glied 402 umschlungen wird. 10 veranschaulicht außerdem Pfeile, die angeben, dass sich die erste Riemenscheibe 403 und die zweite Riemenscheibe 404 jeweils drehen. 10 veranschaulicht zudem die Spannung der Feder 405.
Eine ähnliche Wirkung wird auch durch einen Mechanismus realisiert, der Glieder und Gelenke beinhaltet, die in der Nicht-Patentliteratur 1 offenbart sind. 11 ist eine Darstellung, die einen Mechanismus veranschaulicht, der Glieder 441 und Drehgelenke 442 beinhaltet, die in der Nicht-Patentliteratur 1 offenbart sind. 12 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Betätigung des Mechanismus, der die Glieder 441 und die Drehgelenke 442 beinhaltet, die in der Nicht-Patentliteratur 1 offenbart sind. 12 veranschaulicht zudem eine äußere Kraft und das Objekt 4, das die äußere Kraft aufbringt.
In der ersten Ausführungsform kann das Antriebssystem von jeder von der ersten Antriebseinheit 34 und der zweiten Antriebseinheit 35 ein Antriebssystem durch Verschiebungsbewegung oder ein Antriebssystem durch Drehbewegung sein und ist nicht begrenzt. Mit anderen Worten ist die erste Antriebseinheit 34 nicht auf die in 2 veranschaulichte Konfiguration beschränkt, d. h. die Konfiguration, die einen Aktuator beinhaltet, der die im Allgemeinen bei einer Spannfutter-Hand verwendete Verschiebungsbewegung durchführt. Die erste Antriebseinheit 34 kann einen Drehmechanismus beinhalten.
13 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration veranschaulicht, in der ein Aktuator, der eine Drehbewegung durch Luftdruck oder einen Motor durchführt, in der ersten Antriebseinheit 34 verwendet wird, die in der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist. Somit kann die erste Antriebseinheit 34 einen Aktuator beinhalten, der die Drehbewegung durchführt. In dem Beispiel aus 13 beinhaltet die Roboterhand 3 eine erste Übertragungsmechanismuseinheit 121, die mit der ersten Antriebseinheit 34 verbunden ist, die die Drehbewegung ausführt, und eine zweite Übertragungsmechanismuseinheit 122 und eine dritte Übertragungsmechanismuseinheit 123, die mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 121 verbunden ist. Die zweite Übertragungsmechanismuseinheit 122 und die dritte Übertragungsmechanismuseinheit 123 erhalten über die erste Übertragungsmechanismuseinheit 121 eine Antriebskraft von der ersten Antriebseinheit 34.
Die zweite Übertragungsmechanismuseinheit 122 ist ebenfalls mit dem ersten Finger 31 verbunden und die dritte Übertragungsmechanismuseinheit 123 ist ebenfalls mit dem zweiten Finger 32 verbunden. Die erste Übertragungsmechanismuseinheit 121 ist ein Drehzahlminderer. Der erste Finger 31 führt über die zweite Übertragungsmechanismuseinheit 122 einen Drehvorgang durch, und der zweite Finger 32 führt über die dritte Übertragungsmechanismuseinheit 123 einen Drehvorgang durch. Somit kann jeder von dem ersten Finger 31 und dem zweiten Finger 32 eine Komponente sein, die eine Drehbewegung durchführt. 13 veranschaulicht auch Pfeile, die angeben, dass der erste Finger 31 und der zweite Finger 32 jeweils eine Drehbewegung und die erste Greifrichtung 201 durchführen.
14 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration veranschaulicht, in der ein Aktuator, der in einer Verschiebungsrichtung arbeitet, in der zweiten Antriebseinheit 35 verwendet wird, die in der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist. In dem Beispiel aus 14 beinhaltet die zweite Antriebseinheit 35 den in Verschiebungsrichtung arbeitenden Aktuator. Beispielsweise ist die zweite Antriebseinheit 35 ein von einem Motor oder Luftdruck angetriebener Linearschieber.
Wie in 14 veranschaulicht, kann der dritte Finger 33 eine siebte Gliedeinheit 331, eine achte Gliedeinheit 332 und eine passive Gelenkeinheit 333 beinhalten, die die siebte Gliedeinheit 331 und die achte Gliedeinheit 332 verbindet. Die passive Gelenkeinheit 333 ist ein Beispiel für eine passive Mechanismuseinheit, die in der zweiten Greifrichtung 202 beweglich ist. Die Roboterhand 3 in 14 kann die Realisierung des oben beschriebenen umschließenden Griffs erleichtern.
15 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration veranschaulicht, in der ein Aktuator, der in einer Drehrichtung arbeitet, in der zweiten Antriebseinheit 35 verwendet wird, die in der Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist. Somit kann die zweite Antriebseinheit 35 einen Aktuator beinhalten, der die Drehbewegung durchführt. Insbesondere kann die zweite Antriebseinheit 35 in 15 eine von einem Motor oder Luftdruck angetriebene Komponente sein, die die Drehbewegung gegebenenfalls über einen Übertragungsmechanismus durchführt. Bei der Roboterhand 3 aus 15 kann ein Mechanismus an einer proximalen Endseite dazu konfiguriert sein, kompakt in Bezug auf einen von einer Fingerspitze erreichbaren Bereich zu sein.
Der in der Roboterhand 3 aus 15 beinhaltete dritte Finger 33 beinhaltet die siebte Gliedeinheit 331, die achte Gliedeinheit 332 und die passive Gelenkeinheit 333, die die siebte Gliedeinheit 331 und die achte Gliedeinheit 332 verbindet. Die Roboterhand 3 aus 15 kann daher die Realisierung des oben beschriebenen umschließenden Griffs erleichtern.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist es möglich, einer spezielle Wirkung zu erzielen, dass die kleinformatige Roboterhand 3 jedes der mehreren Objekte 4 mit unterschiedlichen Formen greifen kann. Insbesondere können verschiedene Greifverfahren, wie etwa ein Pinzettengriff und ein Greifgriff, mit einer Roboterhand 3 realisiert werden. Gemäß der Roboterhand 3 der ersten Ausführungsform ist es möglich, eine beispiellose bemerkenswerte Wirkung zu erzielen, dass ein Greifen eines Objekts, bei dem der Finger nicht zwischen der Bodenfläche und dem Objekt eingeschoben werden kann, und ein Greifen eines kleinen Objekts, zusätzlich zu einem Objekt, das mit dem herkömmlichen Greifgriffen gegriffen werden kann, ohne Vergrößerung des Mechanismus realisiert werden kann. Ein Beispiel für ein Objekt, bei dem der Finger nicht zwischen der Bodenfläche und dem Objekt eingeschoben werden kann, ist ein Objekt mit einer senkrecht zur Bodenfläche stehenden Fläche. Das heißt, die Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform weist eine nicht übermäßig große Konfiguration auf und kann ein Objekt greifen, das mit einem herkömmlichen Handmechanismus nicht gut zu greifen ist.
Die passive Mechanismuseinheit ist in einem Zustand angeordnet, in dem sie einen Finger einschließlich der passiven Mechanismuseinheit in der zweiten Greifrichtung 202 verschieben kann. Daher kann die Roboterhand 3 bei dem Versuch, ein Objekt in der ersten Greifrichtung 201 zu greifen, ein Versagen beim Greifen aufgrund der Drehung der ersten passiven Gelenkeinheit 314, der zweiten passiven Gelenkeinheit 315, der dritten passiven Gelenkeinheit 324 und der vierten passiven Gelenkeinheit 325 verhindern.
16 ist eine Darstellung zum Erläutern einer neuen Wirkung, die durch die Roboterhand 3 gemäß der ersten Ausführungsform erhalten wird. Die Roboterhand 3 kann die Anordnung des ersten Fingers 31 und des zweiten Fingers 32 bei Realisierung des Kraftgriffs verändern.
Indem die Anordnung des ersten Fingers 31 und des zweiten Fingers 32 in Abhängigkeit vom Objekt 4 vor einem Greifen in der zweiten Greifrichtung 202 veränderbar gemacht wird, wie in 16 veranschaulicht, kann die Roboterhand 3 in einem Fall, in dem ein Abstand zwischen dem ersten Finger 31 und dem zweiten Finger 32 groß ist, das große Objekt 4 stabil greifen. Andererseits kann in einem Fall, in dem der Abstand zwischen dem ersten Finger 31 und dem zweiten Finger 32 klein ist, die Roboterhand 3 den Kraftgriff für das kleine Objekt 4 stabil realisieren. Ein herkömmlicher Mechanismus, der den Kraftgriff realisiert, hat das Problem, dass ein Objekt aus dem Spalt zwischen den Fingern fällt. Die Roboterhand 3 kann jedoch den Abstand zwischen dem ersten Finger 31 und dem zweiten Finger 32 je nach Größe des Objekts 4 verändern, sodass eine spezielle Wirkung erzielt wird, dass eine Greiferfolgsrate verbessert werden kann. 16 veranschaulicht zudem Pfeile 60, die angeben, dass die Positionen des ersten Fingers 31 und des zweiten Fingers 32 eingestellt sind.
Zweite Ausführungsform.
17 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Teils einer Roboterhand 3A gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 17 veranschaulicht einen Teil der Roboterhand 3A mit dem dritten Finger 33. Die Roboterhand 3A beinhaltet Komponenten, die in der Roboterhand 3A gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet sind. Die Roboterhand 3A beinhaltet ferner eine Stoppermechanismuseinheit 501 und eine Stopperantriebseinheit 502, die in der Nähe der ersten Gliedeinheit 511 angeordnet sind, die in dem dritten Finger 33 beinhaltet ist. In der zweiten Ausführungsform ist die zweite Antriebseinheit 35 eine Komponente, die eine Drehbewegung durchführt. Die Stoppermechanismuseinheit 501 weist eine Funktion des Stoppens der Drehung der zweiten Antriebseinheit 35 in der zweiten Greifrichtung 202 auf.
Die Stopperantriebseinheit 502 treibt die Stoppermechanismuseinheit 501 an. Ein Pfeil, der in 17 der Stoppermechanismuseinheit 501 am nächsten liegt, gibt an, dass die Stoppermechanismuseinheit 501 verschiebbar ist. 17 veranschaulicht einen deaktivierten Zustand des Stoppers und einen aktivierten Zustand des Stoppers.
Im Allgemeinen besteht in einem Fall, in dem die zweite Antriebseinheit 35 durch Luft angetrieben wird, während Wirkungen von schnellem Ansprechen und geringen Kosten erzielt werden können, das Problem, dass die Position des dritten Fingers 33 nicht frei gesteuert werden kann, anders als in einem Fall, in dem die zweite Antriebseinheit 35 durch einen Motor angetrieben wird. Dadurch kann der dritte Finger 33 auch dann zu einem Hindernis werden, wenn der dritte Finger 33 nicht verwendet wird und ein Greifen in der ersten Greifrichtung 201 erfolgt.
Da die Roboterhand 3A die Stoppermechanismuseinheit 501 und die Stopperantriebseinheit 502 beinhaltet, können in einem Fall, in dem die zweite Antriebseinheit 35 durch Luft angetrieben wird, Fingerspitzen an zwei Positionen in einem Zustand, in dem die Finger geöffnet werden, angehalten werden. Durch die Verwendung beispielsweise eines Druckluftlamellenmotors mit zwei pneumatischen Anschlüssen als Aktuator für die zweite Antriebseinheit 35 können ein Zustand, in dem die Roboterhand 3A am weitesten geöffnet ist, ein Zustand, in dem kein Druck ausgeübt wird, und ein Zustand, in dem die Roboterhand 3A am weitesten geschlossen ist, realisiert werden. Der Zustand, in dem kein Druck ausgeübt wird, ist ein Zustand, in dem die Feder und die Schwerkraft ausgeglichen sind. In diesem Fall ist die Roboterhand 3A bezüglich der Position der Roboterhand 3A im geöffneten Zustand normalerweise für einen vollen Bewegungsbereich geöffnet, aber das Öffnen kann durch die Verwendung der Stoppermechanismuseinheit 501 und der Stopperantriebseinheit 502 in der Mitte gestoppt werden.
18 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Wirkung, die durch die Roboterhand 3A gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten wird. Mit der Konfiguration der Roboterhand 3A lässt sich eine spezielle Wirkung erzielen, bei der, wie in 18 veranschaulicht, in einem Fall, in dem die zweite Antriebseinheit 35 die Fingerspitze des dritten Fingers 33 im angehaltenen Zustand des Stoppers in einer Richtung von einem Objekt weg antreibt, wenn die Roboterhand 3A unter Verwendung der ersten Antriebseinheit 34 einen Griff durch Einklemmen ausführt, der dritte Finger 33 nicht mit dem Objekt interferiert und somit die Greiferfolgsrate verbessert wird. Der Griff durch Einklemmen ist ein Pinzettengriff. 18 veranschaulicht auch eine Betätigung im aktivierten Zustand des Stoppers.
In einem Fall, in dem der erste Finger 31 und der zweite Finger 32 betätigt werden, kann die Roboterhand 3A unnötige Interferenzen zwischen einem Objekt und dem dritten Finger 33 durch Hochklappen des dritten Fingers 33 reduzieren. Dadurch kann die Roboterhand 3A einen Bereich erweitern, in dem ein Objekt gegriffen werden kann, und die Produktionseffizienz kann verbessert werden.
Dritte Ausführungsform.
19 ist eine Ansicht, die Konfigurationen des ersten Fingers 31, des zweiten Fingers 32 und des dritten Fingers 33 einer Roboterhand 3B gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. In der dritten Ausführungsform beinhaltet jeder von dem ersten Finger 31, dem zweiten Finger 32 und dem dritten Finger 33 zwei passive Gelenkeinheiten. Konkret beinhaltet der erste Finger 31 die erste passive Gelenkeinheit 314 und die zweite passive Gelenkeinheit 315, beinhaltet der zweite Finger 32 die dritte passive Gelenkeinheit 324 und die vierte passive Gelenkeinheit 325 und beinhaltet der dritte Finger 33 eine fünfte passive Gelenkeinheit 334 und eine sechste passive Gelenkeinheit 335. Eine spezifische Konfiguration jeder passiven Gelenkeinheit ist beispielsweise eine Konfiguration, bei der die Riemenscheiben und der Draht, wie in 9 veranschaulicht, verwendet werden.
Es werden der Übergang des Greifzustandes der Roboterhand 3B gemäß der dritten Ausführungsform und eine Wirkung davon beschrieben. In der ersten Ausführungsform kann das Objekt 4 beim Übergang von einem Ausgangszustand in den umschließenden Greifzustand durch Verschieben des Objekts 4 von einem Dreiecksbereich abweichen, der durch den ersten Finger 31, den zweiten Finger 32 und den dritten Finger 33 gebildet wird, was verhindert, dass die Roboterhand 3 das Objekt 4 greift. Andererseits ist bei der Konfiguration der Roboterhand 3B gemäß der dritten Ausführungsform eine Abweichung eines Objekts weniger wahrscheinlich.
Der Übergang des Greifzustandes in die zweite Greifrichtung wird konkret beschrieben. Bezüglich eines Greifvorgangs in der zweiten Greifrichtung nähert sich der dritte Finger 33 einem Objekt, sodass der dritte Finger 33 zuerst mit dem Objekt in Kontakt kommt. In der dritten Ausführungsform beinhaltet der dritte Finger 33 die fünfte passive Gelenkeinheit 334 und die sechste passive Gelenkeinheit 335, sodass die Roboterhand 3B ab dem Ausgangszustand, in dem das Objekt verschoben wird, an mehreren Stellen mit dem Objekt in Berührung kommen kann. Dadurch kann durch den dritten Finger 33, der die fünfte passive Gelenkeinheit 334 und die sechste passive Gelenkeinheit 335 beinhaltet, eine bemerkenswerte Wirkung erzielt werden, dass die Greifererfolgsrate erhöht wird.
In der dritten Ausführungsform beinhalten auch der erste Finger 31 und der zweite Finger 32 jeweils die passiven Gelenkeinheiten. Der erste Finger 31 kann jedoch ein starres Glied ohne die passiven Gelenkeinheiten beinhalten. Der zweite Finger 32 kann auch ein starres Glied ohne die passiven Gelenkeinheiten beinhalten. Auch in solchen Fällen kann die durch die Roboterhand 3B gemäß der dritten Ausführungsform erzielte Wirkung erzielt werden.
Vierte Ausführungsform.
20 ist eine erste Darstellung, die einen Teil einer Konfiguration einer Roboterhand 3C gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht. 21 ist eine zweite Darstellung, die einen Teil der Konfiguration der Roboterhand 3C gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht. In der vierten Ausführungsform sind Vielzahl der ersten Finger, der zweiten Finger und der dritten Finger vorhanden. Die Roboterhand 3C beinhaltet konkret, wie in 20 veranschaulicht, eine erste Antriebseinheit 34C, eine erste Fingerbaugruppe 1001 und eine zweite Fingerbaugruppe 1002. Die erste Antriebseinheit 34C betätigt die erste Fingerbaugruppe 1001 und die zweite Fingerbaugruppe 1002 in der ersten Greifrichtung 201, wodurch die Roboterhand 3C einen Greifvorgang durchführt.
Die erste Fingerbaugruppe 1001 wird von der ersten Antriebseinheit 34C ähnlich wie der erste Finger 31 der ersten bis dritten Ausführungsform angetrieben, jedoch besteht zwischen jeder der ersten bis dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform ein Unterschied dahingehend, dass die erste Fingerbaugruppe 1001 eine Vielzahl von Fingern beinhaltet. Wie in 20 veranschaulicht, beinhaltet die erste Fingerbaugruppe 1001 einen ersten A-Finger 31A und einen ersten B-Finger 31B. Der erste A-Finger 31A entspricht dem ersten Finger 31 der ersten Ausführungsform. Die erste Fingerbaugruppe 1001 kann drei oder mehr Finger beinhalten. Jeder von dem ersten A-Finger 31A und dem erste B-Finger 31B beinhalten eine passive Gelenkeinheit. Eine Konfiguration jeder passiven Gelenkeinheit ist beispielsweise eine Konfiguration, bei der die Riemenscheiben und der Draht, wie in 9 veranschaulicht, verwendet werden.
Die zweite Fingerbaugruppe 1002 wird von der ersten Antriebseinheit 34C ähnlich wie der zweite Finger 32 der ersten bis dritten Ausführungsform angetrieben, jedoch besteht zwischen jeder der ersten bis dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform ein Unterschied dahingehend, dass die zweite Fingerbaugruppe 1002 eine Vielzahl von Fingern beinhaltet. Wie in 20 veranschaulicht, beinhaltet die zweite Fingerbaugruppe 1002 einen zweiten A-Finger 32A und einen zweiten B-Finger 32B. Der zweite A-Finger 32A entspricht dem zweiten Finger 32 der ersten Ausführungsform. Die zweite Fingerbaugruppe 1002 kann drei oder mehr Finger beinhalten. Jeder von dem zweiten A-Finger 32A und dem zweiten B-Finger 32B beinhaltet eine passive Gelenkeinheit. Eine Konfiguration jeder passiven Gelenkeinheit ist beispielsweise eine Konfiguration, bei der die Riemenscheiben und der Draht, wie in 9 veranschaulicht, verwendet werden.
Wie in 21 veranschaulicht, beinhaltet die Roboterhand 3C eine zweite Antriebseinheit 35C und eine dritte Fingerbaugruppe 1003 als Gliedmechanismus, der in einer Richtung der zweiten Greifrichtung 202 arbeitet. Die dritte Fingerbaugruppe 1003 ist mit der zweiten Antriebseinheit 35C verbunden. Die zweite Antriebseinheit 35C betätigt die dritte Fingerbaugruppe 1003 in der zweiten Greifrichtung 202. Die dritte Fingerbaugruppe 1003 beinhaltet drei Finger, d. h. einen dritten A-Finger 33A, einen dritten B-Finger 33B und einen dritten C-Finger 33C. Der dritte A-Finger 33A entspricht dem dritten Finger 33 der ersten Ausführungsform. Die dritte Fingerbaugruppe 1003 kann vier oder mehr Finger beinhalten.
Da die Roboterhand 3C die erste Fingerbaugruppe 1001, die zweite Fingerbaugruppe 1002 und die dritte Fingerbaugruppe 1003 beinhaltet, kann eine besondere Wirkung erzielt werden, dass im Falle des Greifens eines Objekts das Objekt mit einer relativ kleinen Kraft ohne Herunterfallen gegriffen werden kann und die Greiferfolgsrate bemerkenswert verbessert wird.
Fünfte Ausführungsform.
22 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Roboterhand 3D gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht. Die Roboterhand 3D ist eine Roboterhand, die ein Objekt greift und den ersten Finger 31 und den zweiten Finger 32 beinhaltet, die einen Griff durchführen. In der fünften Ausführungsform ist der zweite Finger 32 fixiert. Das heißt, in der fünften Ausführungsform wird bezüglich des ersten Fingers 31 und des zweiten Fingers 32 nur der erste Finger 31 betätigt. Die Roboterhand 3D beinhaltet ferner eine Antriebseinheit 50 zum Betätigen des ersten Fingers 31 in der ersten Greifrichtung 201, die eine Richtung ist, in der der erste Finger 31 und der zweite Finger 32 zusammengebracht werden, und des dritten Fingers 33, der in der zweiten Greifrichtung 202 betätigt wird, die nicht parallel zur ersten Greifrichtung 201 ist.
Die Roboterhand 3D beinhaltet ferner eine erste Übertragungsmechanismuseinheit 51, die mit der Antriebseinheit 50 verbunden ist, eine zweite Übertragungsmechanismuseinheit 52, die eine Antriebskraft überträgt, und eine dritte Übertragungsmechanismuseinheit 53, die eine Antriebskraft überträgt. Die zweite Übertragungsmechanismuseinheit 52 beinhaltet eine Übertragungsmechanismuseinheit 52A und eine Übertragungsmechanismuseinheit 52B. Die dritte Übertragungsmechanismuseinheit 53 beinhaltet eine Übertragungsmechanismuseinheit 53A und eine Übertragungsmechanismuseinheit 53B. Die Roboterhand 3D beinhaltet ferner eine erste Elektromagneteinheit 54, die die zweite Übertragungsmechanismuseinheit 52 betätigt und veranlasst, die erste Übertragungsmechanismuseinheit 51 zu berühren, und eine zweite Elektromagneteinheit 55, die die dritte Übertragungsmechanismuseinheit 53 betätigt und veranlasst, die erste Übertragungsmechanismuseinheit 51 zu kontaktieren. In einem Fall, in dem die zweite Übertragungsmechanismuseinheit 52 mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 51 in Kontakt kommt, kommt die Übertragungsmechanismuseinheit 52A mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 51 in Kontakt. In einem Fall, in dem die dritte Übertragungsmechanismuseinheit 53 mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 51 in Kontakt kommt, kommt die Übertragungsmechanismuseinheit 53A mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 51 in Kontakt.
Der erste Finger 31 ist mit der zweiten Übertragungsmechanismuseinheit 52 verbunden. Konkret ist der erste Finger 31 mit der Übertragungsmechanismuseinheit 52B verbunden, die in der zweiten Übertragungsmechanismuseinheit 52 beinhaltet ist. Die Antriebseinheit 50 hat eine Funktion des Betätigens des dritten Fingers 33 und erzeugt eine Antriebskraft. Der dritte Finger 33 ist mit der dritten Übertragungsmechanismuseinheit 53 verbunden. Konkret ist der dritte Finger 33 mit der Übertragungsmechanismuseinheit 53B verbunden, die in der dritten Übertragungsmechanismuseinheit 53 beinhaltet ist.
In einem Fall, in dem die zweite Übertragungsmechanismuseinheit 52 mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 51 verbunden ist, wird der erste Finger 31 in der ersten Greifrichtung 201 betätigt. In einem Fall, in dem die dritte Übertragungsmechanismuseinheit 53 mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 51 verbunden ist, wird der dritte Finger 33 in der zweiten Greifrichtung 202 betätigt. In der Roboterhand 3D betätigen die Antriebseinheit 50 und die erste Elektromagneteinheit 54 den ersten Finger 31 in der ersten Greifrichtung 201 und betätigen die Antriebseinheit 50 und die zweite Elektromagneteinheit 55 den dritten Finger 33 in der zweiten Greifrichtung 202.
In einem Fall, in dem die Antriebseinheit 50 den ersten Finger 31 in der ersten Greifrichtung 201 betätigt, hebt die Roboterhand 3D die erste Elektromagneteinheit 54 an, um die in der zweiten Übertragungsmechanismuseinheit 52 beinhaltete Übertragungsmechanismuseinheit 52A mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 51 in Kontakt zu bringen, wodurch die Antriebskraft der Antriebseinheit 50 auf den ersten Finger 31 übertragen werden kann. Beispielsweise weist die erste Übertragungsmechanismuseinheit 51 ein Kegelrad auf. Beispielsweise beinhaltet die Übertragungsmechanismuseinheit 52A eine Komponente, bei der ein Kegelrad und ein Stirnrad durch eine Welle verbunden sind, und beinhaltet die Übertragungsmechanismuseinheit 52B einen Zahnstangenmechanismus.
Die von der ersten Elektromagneteinheit 54 bewegte Übertragungsmechanismuseinheit 52A überträgt die Antriebskraft der Antriebseinheit 50 auf die Übertragungsmechanismuseinheit 52B. Die Übertragungsmechanismuseinheit 52B ist an den ersten Finger 31 gekoppelt, und der erste Finger 31 führt aufgrund der Verschiebungsbewegung der Übertragungsmechanismuseinheit 52B eine Verschiebungsbewegung aus. Als Beispiel für die Zahnstange wurde das Beispiel beschrieben, bei dem nur der erste Finger 31 angetrieben wird. Es kann jedoch auch eine Konfiguration angenommen werden, bei der, wie bei einer allgemeinen Spannfutter-Hand gesehen, auch an einer Seite des zweiten Fingers 32 eine der zweiten Übertragungsmechanismuseinheit 52 ähnliche Übertragungsmechanismuseinheit vorgesehen ist, um den ersten Finger 31 und den zweiten Finger 32 abwechselnd zu bewegen.
In einem Fall, in dem die Antriebseinheit 50 den dritten Finger 33 in der zweiten Greifrichtung 202 betätigt, treibt die Roboterhand 3D die zweite Elektromagneteinheit 55 an, um die Übertragungsmechanismuseinheit 53A mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit 51 in Kontakt zu bringen, wodurch die Antriebskraft der Antriebseinheit 50 auf den dritten Finger 33 übertragen wird. Dadurch wird die Betätigung des dritten Fingers 33 in der zweiten Greifrichtung 202 realisiert. Beispielsweise beinhaltet die Übertragungsmechanismuseinheit 53A eine Komponente, in der ein Kegelrad und eine Riemenscheibe koaxial gekoppelt sind, und die Übertragungsmechanismuseinheit 53B beinhaltet eine Riemenscheibe. Die anderen Vorgänge als die Kraftübertragung auf jeden Finger ähneln den Vorgängen gemäß der ersten Ausführungsform oder der dritten Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die Roboterhand 3D gemäß der fünften Ausführungsform nur die Antriebseinheit 50 als großen Aktuator und beinhaltet sie die erste Elektromagneteinheit 54 und die zweite Elektromagneteinheit 55 als Kraftübertragungsschaltmittel. Dadurch kann eine spezielle Wirkung erzielt werden, dass die Roboterhand 3D den Energieverbrauch reduzieren kann.
23 ist eine Darstellung, die einen Prozessor 91 in einem Fall veranschaulicht, in dem die Robotersteuervorrichtung 2, die in dem System gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet ist, durch den Prozessor 91 realisiert wird. Das heißt, eine Vielzahl von Funktionen der Robotersteuervorrichtung 2 kann durch den Prozessor 91 realisiert werden, der ein in einem Speicher 92 gespeichertes Programm ausführt. Der Prozessor 91 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU), eine Verarbeitungsvorrichtung, eine arithmetische Vorrichtung, ein Mikroprozessor oder ein digitaler Signalprozessor (DSP). 23 veranschaulicht zudem den Speicher 92.
In einem Fall, in dem die Vielzahl von Funktionen der Robotersteuervorrichtung 2 durch den Prozessor 91 realisiert werden, werden die Funktionen durch eine Kombination aus dem Prozessor 91 und Software, Firmware oder Software und Firmware realisiert. Die Software oder Firmware wird als ein Programm beschrieben und ist im Speicher 92 gespeichert. Der Prozessor 91 liest und führt das im Speicher 92 gespeicherte Programm aus, wodurch die Funktionen der Robotersteuervorrichtung 2 realisiert werden.
In einem Fall, in dem die Funktionen der Robotersteuervorrichtung 2 durch den Prozessor 91 realisiert werden, beinhaltet das System gemäß der ersten Ausführungsform den Speicher 92 zum Speichern des Programms, mit dem die von der Robotersteuervorrichtung 2 ausgeführten Schritte dadurch ausgeführt werden. Es kann auch gesagt werden, dass das im Speicher 92 gespeicherte Programm einen Computer veranlasst, die Robotersteuervorrichtung 2 auszuführen.
Der Speicher 92 ist beispielsweise ein nichtflüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher, wie etwa ein Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), ein Festwertspeicher (read only memory - ROM), ein Flash-Speicher, ein löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (erasable programmable read only memory - EPROM) oder ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (electrically erasable programmable read only memory - EEPROM) (eingetragenes Warenzeichen), eine Magnetplatte, eine flexible Platte, eine optische Platte, eine Compact Disc, eine Mini Disc, eine Digital Versatile Disc (DVD) oder dergleichen.
24 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungsschaltung 93 in einem Fall veranschaulicht, in dem die in dem System gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltete Robotersteuervorrichtung 2 durch die Verarbeitungsschaltung 93 realisiert ist. Das heißt, die Robotersteuervorrichtung 2 kann durch die Verarbeitungsschaltung 93 realisiert werden. Die Verarbeitungsschaltung 93 ist dedizierte Hardware. Die Verarbeitungsschaltung 93 entspricht beispielsweise einer Einzelschaltung, einer Verbundschaltung, einem programmierten Prozessor, einem programmierten Parallelprozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (application specific integrated circuit - ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder einer Kombination davon. Ein Teil der Robotersteuervorrichtung 2 kann durch dedizierte Hardware realisiert werden, die von dem Rest getrennt ist.
Im Hinblick auf die Vielzahl von Funktionen der Robotersteuervorrichtung 2 kann ein Teil der Vielzahl von Funktionen durch Software oder Firmware realisiert werden, und der Rest der Vielzahl von Funktionen kann durch dedizierte Hardware realisiert werden. Die Vielzahl von Funktionen der Robotersteuervorrichtung 2 kann somit durch Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination davon realisiert werden.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele und können mit anderen bekannten Technologien kombiniert werden, die Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, und ein Teil der Konfigurationen kann weggelassen oder modifiziert werden, ohne dass dies vom Kern der Sache abweicht.
Liste der Bezugszeichen
1 Roboter; 2 Robotersteuervorrichtung; 3, 3A, 3B, 3C, 3D Roboterhand; 4 Objekt; 31 erster Finger; 31A erster A-Finger; 31B erster B-Finger; 32 zweiter Finger; 32A zweiter A-Finger; 32B zweiter B-Finger; 33 dritter Finger; 33A dritter A-Finger; 33B dritter B-Finger; 33C dritter C-Finger; 34, 34C erste Antriebseinheit; 35, 35C zweite Antriebseinheit; 50 Antriebseinheit; 51, 121 erste Übertragungsmechanismuseinheit; 52, 122 zweite Übertragungsmechanismuseinheit; 52A, 52B, 53A, 53B Übertragungsmechanismuseinheit; 53, 123 dritte Übertragungsmechanismuseinheit; 54 erste Elektromagneteinheit; 55 zweite Elektromagneteinheit; 91 Prozessor; 92 Speicher; 93 Verarbeitungsschaltung; 201 erste Greifrichtung; 202 zweite Greifrichtung; 311, 511 erste Gliedeinheit; 312 zweite Gliedeinheit; 313 dritte Gliedeinheit; 314 erste passive Gelenkeinheit; 315 zweite passive Gelenkeinheit; 316, 317 Federabschnitt; 321 vierte Gliedeinheit; 322 fünfte Gliedeinheit; 323 sechste Gliedeinheit; 324 dritte passive Gelenkeinheit; 325 vierte passive Gelenkeinheit; 331 siebte Gliedeinheit; 332 achte Gliedeinheit; 333 passive Gelenkeinheit; 334 fünfte passive Gelenkeinheit; 335 sechste passive Gelenkeinheit; 401 erstes Glied; 402 zweites Glied; 403 erste Riemenscheibe; 404 zweite Riemenscheibe; 405 Feder; 406 Draht; 441 Glied; 442 Drehgelenk; 501 Stoppermechanismuseinheit; 502 Stopperantriebseinheit; 1001 erste Fingerbaugruppe; 1002 zweite Fingerbaugruppe; 1003 dritte Fingerbaugruppe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004181585 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

B. Scilliano et. al, „Underactuated Robotic Hands“, Springer tracts in advanced robotics 40, S. 39 Fig. 3.9., S. 98 Fig. 4.37 [0005]

Claims

Roboterhand, die ein Objekt greift, wobei die Roboterhand Folgendes umfasst: einen ersten Finger und einen zweiten Finger, um einen Griff durchzuführen; eine erste Antriebseinheit, um den ersten Finger und den zweiten Finger in einer ersten Greifrichtung zu betätigen, die eine Richtung ist, in der der erste Finger und der zweite Finger zusammengebracht werden; einen dritten Finger, der in einer zweiten Greifrichtung zu betätigen ist, die nicht parallel zur ersten Greifrichtung verläuft; und eine zweite Antriebseinheit, um den dritten Finger anzutreiben, wobei einige oder alle von dem ersten Finger, dem zweiten Finger und dem dritten Finger eine passive Mechanismuseinheit beinhalten, die in der zweiten Greifrichtung beweglich ist.
Roboterhand nach Anspruch 1, wobei die zweite Greifrichtung eine zur ersten Greifrichtung orthogonale Richtung ist und die passive Mechanismuseinheit in einem Zustand angeordnet ist, in dem sie in der Lage ist, einen Finger einschließlich der passiven Mechanismuseinheit in der zweiten Greifrichtung zu verschieben.
Roboterhand nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine erste Übertragungsmechanismuseinheit, die mit der ersten Antriebseinheit verbunden ist; eine zweite Übertragungsmechanismuseinheit, die mit dem ersten Finger und der ersten Übertragungsmechanismuseinheit verbunden ist; und eine dritte Übertragungsmechanismuseinheit, die mit dem zweiten Finger und der ersten Übertragungsmechanismuseinheit verbunden ist, wobei die erste Antriebseinheit einen Aktuator beinhaltet, der eine Drehbewegung durchführt, und die zweite Übertragungsmechanismuseinheit und die dritte Übertragungsmechanismuseinheit über die erste Übertragungsmechanismuseinheit eine Antriebskraft von der ersten Antriebseinheit erhalten.
Roboterhand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Antriebseinheit einen Aktuator beinhaltet, der eine Drehbewegung durchführt.
Roboterhand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: eine Stoppermechanismuseinheit; und eine Stopperantriebseinheit, um die Stoppermechanismuseinheit anzutreiben, wobei die zweite Antriebseinheit eine Komponente ist, die eine Drehbewegung durchführt, und die Stoppermechanismuseinheit eine Funktion des Stoppens der Drehung der zweiten Antriebseinheit in der zweiten Greifrichtung aufweist.
Roboterhand nach Anspruch 4, wobei der dritte Finger zwei passive Gelenkeinheiten beinhaltet.
Roboterhand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: eine erste Fingerbaugruppe, eine zweite Fingerbaugruppe und eine dritte Fingerbaugruppe, die jeweils zwei oder mehr Finger beinhalten, wobei der erste Finger in der ersten Fingerbaugruppe beinhaltet ist, der zweite Finger in der zweiten Fingerbaugruppe beinhaltet ist, der dritte Finger in der dritten Fingerbaugruppe beinhaltet ist, die erste Antriebseinheit die erste Fingerbaugruppe und die zweite Fingerbaugruppe in der ersten Greifrichtung betätigt und die zweite Antriebseinheit die dritte Fingerbaugruppe in der zweiten Greifrichtung betätigt.
Roboterhand, die ein Objekt greift, wobei die Roboterhand Folgendes umfasst: einen ersten Finger und einen zweiten Finger, um einen Griff durchzuführen; eine Antriebseinheit, um den ersten Finger in einer ersten Greifrichtung zu betätigen, die eine Richtung ist, in der der erste Finger und der zweite Finger zusammengebracht werden; einen dritten Finger, der in einer zweiten Greifrichtung zu betätigen ist, die nicht parallel zur ersten Greifrichtung verläuft; eine erste Übertragungsmechanismuseinheit, die mit der Antriebseinheit verbunden ist; eine zweite Übertragungsmechanismuseinheit, um eine Antriebskraft zu übertragen; eine dritte Übertragungsmechanismuseinheit, um eine Antriebskraft zu übertragen; eine erste Elektromagneteinheit, um die zweite Übertragungsmechanismuseinheit zu betätigen und zu bewirken, dass sie die erste Übertragungsmechanismuseinheit berührt; und eine zweite Elektromagneteinheit, um die dritte Übertragungsmechanismuseinheit zu betätigen und zu bewirken, dass sie die erste Übertragungsmechanismuseinheit berührt, wobei der erste Finger mit der zweiten Übertragungsmechanismuseinheit verbunden ist, die Antriebseinheit eine Funktion des Betätigens des dritten Fingers aufweist und die Antriebskraft erzeugt, der dritte Finger mit der dritten Übertragungsmechanismuseinheit verbunden ist, in einem Fall, in dem die zweite Übertragungsmechanismuseinheit mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit verbunden ist, der erste Finger in der ersten Greifrichtung arbeitet und in einem Fall, in dem die dritte Übertragungsmechanismuseinheit mit der ersten Übertragungsmechanismuseinheit verbunden ist, der dritte Finger in der zweiten Greifrichtung arbeitet.