JP2011189414A - 形状自在なロボットハンド爪 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの形状によらずに確実にワークを把持することを可能とするロボットハンドを提供すること。
【解決手段】ワーク１６を把持するロボットハンド１５であって、複数の爪２１と、爪２１の対向する内側に取り付けられた複数の形状自在パット２２と、爪２１の間隔を開方向と閉方向の間で開閉するチャック装置２３と、を備える形状自在パット２２は、ワーク１６を把持する把持力によりワーク１６の表面形状にならうようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、搬送ロボットのロボットハンドに関する。

搬送ロボットは、取出位置にあるワークを別の位置まで搬送する産業用ロボットであり、ワークを把持するためのロボットハンドを有する。この場合、ワークの形状が不定である場合、既存の爪では対応ができない場合が存在した。

そこで、ワークの形状によらずにワークを把持して移動するロボットハンドについて、例えば特許文献１及び特許文献２が既に提案されている。

特許文献１は、凹凸を有する不規則形状な部品にも適用できる吸着式ロボットハンドを提供することを目的とする。
そのために、ロボットハンドに接続された複数の吸盤を用いてワーク上部から支える形で把持させてワークを移動可能な構成を有するものである。

特許文献２は、特許文献１と同様にワークの形状が不規則であっても適用が可能であり、さらにワークの形状が不規則であるために機能しない吸盤が存在する場合であっても確実に把持が可能なロボットハンドを提供することを目的とする。
そのために、把持の際に、実際にワーク面に吸着している吸盤のみを識別する制御装置を有することによって、吸盤効率を高めることを可能としたものである。

特開昭６３−２８３８８４号公報「吸着式ロボットハンド」 特開平４−８０７９７号公報「産業用ロボットのハンド装置」

吸盤を用いてワークを把持するロボットハンドを用いて把持を行う場合、ワークの形状によっては吸着可能な面を十分に確保することができない場合がある。
このような場合には、吸着力の不足により把持が不完全な状態になるか、または把持ができても移動する際に落下する危険性があった。

そこで、本発明の目的は、ワークの形状によらずに確実にワークを把持することを可能とするロボットハンドを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明によると、ワークを把持するロボットハンドであって、複数の爪と、該爪の対向する内側に取り付けられた複数の形状自在パットと、前記爪の間隔を開方向と閉方向の間で開閉するチャック装置と、を備え前記形状自在パットは、ワークを把持する把持力によりワークの表面形状にならうようになっている、ことを特徴とするロボットハンドが提供される。

このような構成にすることで、形状自在パットを把持対象であるワークの表面形状に変形させることができるため、ワークの形状によってロボットハンドの爪部分を交換する手間を省くことができる。また、上記機能によってワークを安定して把持することが可能になる。

本発明によると、前記形状自在パットは、可撓性かつ気密性の中空バッグと、該中空バッグ内に充填された粒体と、前記中空バッグ内の圧力を所定負圧に減圧しかつ大気圧に戻すことができる減圧装置からなる。

本発明によると、前記チャック装置は、前記爪をそれぞれ片持支持する片持支持部材と、該片持支持部材の相対位置を連続的に変化させるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、前記減圧による前記中空バッグの体積減少に伴って生じた前記ワークと前記中空バッグの間の隙間を埋めるために、前記減圧と同時に前記爪をワーク方向に移動させる。

さらに本発明によると、前記粒体は、前記減圧装置によって前記中空バッグ内の圧力が所定圧に減圧すると表面摩擦によって前記中空バッグ全体を固形化させることができる物質からなる。

また本発明によると、前記減圧装置によって前記中空バッグ内の圧力を大気圧に戻すことで前記中空バッグ全体の固形化を解くことができる物質からなる。

このような構成にすることで、中空バッグ内の圧力を減圧して形状自在パットの形状をワークの形状に合わせて固形化することで、ワークの把持が可能になり、かつ、中空バッグ内の圧力を大気圧に戻すことによって形状自在パットの形状の固形化を解くことで、ワークを把持から開放することが可能になる。
また、上記形状自在パットを接続した爪によって、把持するワークによって爪を交換させる必要がなくなり、またワークの形状によらずに使用することができるため、対応できるワークが増加する。
さらに、ワークの形状に合わせてワークごとに中空バッグの形状を変化させることができるために、例えば果物のような柔らかく傷つきやすいようなワークであっても確実に把持することができる。

上述した本発明によると、ロボットハンドの爪部分を形状自在なパッドを使用することによって、形状が不定なワークに対しても安定した形で把持することができる。

本発明の第１実施例によるロボットハンドを備えたロボットの構成図である。 本発明の第１実施例によるロボットハンドの構成図である。 本発明の第１実施例による形状自在パットの構成図である。 本発明の第２実施例によるロボットハンドの構成図である。 本発明の第３実施例によるロボットハンドを備えたロボットの構成図である。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の第１実施例によるロボットハンドを備えたロボットの全体構成図である。
この図において、１１はロボット、１２ａ〜１２ｃはロボットアーム、１３はロボットの手先部、１４はロボット支持台、１５はロボットハンド、１６はワーク、１７はワーク用容器、１８ａ〜１８ｃは関節である。

ロボット１１は、この例ではロボット支持台１４の上面に固定された垂直多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボット（スカラロボットや直交ロボット）であってもよい。

ロボットハンド１５は、ロボットの手先部１３に搭載され、ロボットアーム１２ａ〜１２ｃ及び関節１８ａ〜１８ｃを有するロボット１１により、所定の作動範囲で３次元的に移動され、かつ自由な姿勢をとることができるようになっている。

ワーク１６は、形状が不定である。この例では、把持対象であるワーク１６はワーク用容器１７の中に格納されているが、ワーク１６が直接的にテーブル等に置かれているものを把持する形であってもよい。

関節１８ａ〜１８ｃは、ロボットアーム１２ａ〜１２ｃ及びロボットの手先部１３を連結しており、それぞれ回転軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（図１の紙面と垂直な軸）、Ｃ４（ロボットアーム１２ａの長手方向に延びる軸）、周りに回転が可能である。

図２は、本発明のロボットハンドの拡大図である。
この図において、２１は爪、２２は形状自在パット、２３はチャック装置、２３ａはアクチュエータ、２３ｂは片持支持部材、２４は接続部、２５は減圧装置である。

ロボットハンド１５は、ワーク１６を把持するための爪２１を有している。この例では、爪２１は対面する１組の爪２１になっているが、複数の爪２１を有するロボットハンド１５であってもよい。また、爪２１は、それぞれワーク１６を把持する側の側面に形状自在パット２２を有している。

チャック装置２３は、前記複数の爪２１を「開位置」と「閉位置」の間で開閉する。
「開位置」は、把持対象であるワーク１６を複数の爪２１の間に位置する領域に移動するようにロボットハンド１５を操作する際に、爪２１が把持予定の全てのワーク１６に接触せずに該操作が完了するように設定されている。
「閉位置」は、把持予定の全てのワーク１６を把持する際の把持する位置が
複数の爪２１の最小間隔よりも大きくなるように設定されている。
この例おいて、チャック装置２３は、複数の爪２１をそれぞれ片持支持する複数の片持支持部材２３ｂと、片持支持部材２３ｂの相対位置を連続的に変化させるアクチュエータ２３ａとを備える。
片持支持部材２３ｂは、図示しないリニアガイドにより図では水平方向に案内されている。アクチュエータ２３ａは、例えば直動の電動シリンダである。

接続部２４は、ロボット１１が有するロボットの手先部１３とロボットハンド１５を接続している。

減圧装置２５は、形状自在パット２２内の圧力を調整している。
この例では、減圧装置２５は、接続部２４内に含まれているが、別の位置（例えばロボット支持台１４の横等）に設置してもよい。

図３は、本発明の第１実施例による形状自在パットの構成図である。
図３（Ａ）は形状自在パット２２の拡大図であり、図３（Ｂ）は形状自在パット２２の鉛直方向の断面図である。

この図において、２２ａは空気孔、２２ｂは粒体、２２ｃは中空バッグである。
形状自在パット２２は、粒体２２ｂ及び中空バッグ２２ｃを有しており、空気孔２２ａを介して減圧装置２５を接続して、減圧装置２５による加圧、減圧を受ける。

粒体２２ｂは、減圧したときに中空バッグ２２ｃの内部で固形化させる必要があるため、例えば発砲スチロールのような表面摩擦の大きい物質である必要がある。
また、表面摩擦を大きくするために粒体２２ｂの形状は球状や８面体といった形状であって、各粒体２２ｂは最大寸法が１ｍｍ〜１ｃｍ程度の大きさであることが好ましい。

中空バッグ２２ｃは、いかなる形状のワーク１６を把持する際にも、ワーク１６の表面形状に沿って形状を変化させることが可能であって、また気体の通気を許さない気密性を有する素材である必要がある。例えば、樹脂袋である。

減圧装置２５によって、形状自在パット２２内の圧力を減圧した際、形状自在パット２２の体積が減少し、ワーク１６と形状自在パット２２との間に隙間が発生する場合には、減圧装置２５によって減圧させながら隙間の発生に応じた分だけ爪２１を閉位置の方向に移動させることが好ましい。

図４は本発明の第２実施例によるロボットハンドの構成図である。
この図において２１ａはストッパーである。

ストッパー２１ａは、ワーク１６を把持した後に仮に落下してもワーク１６を傷つけないように爪２１の先端に凸部を設け、ワーク１６が落下した際にも、このストッパー２１ａに引っかかるようにしたものである。
なお、ワーク１６を把持する際には、ストッパー２１ａは作業の妨げにならないように、例えば爪２１内部に収納する。

図５は本発明の第３実施例によるロボットハンドの構成図である。
この図において３１は設置側ロボット、３２は設置側ワークである。

第１実施例におけるロボットハンドを応用した実施例である。
ロボットハンド１５はワーク１６の形状に合わせて形状自在パット２２の形状を変化させるため、例えばワーク１６が果物のように柔らかい物であっても把持することができる。そのため、ロボットハンド１５をワーク１６の把持後に上下反転させることによって、ワーク１６を設置側ロボット３１に把持されたワーク３２と接続させる際の支持台としても使用することができる。

この例ではロボットハンド１５を支持台として使用するにあたってロボット１１を使用しているが、テーブル等の上にワーク１６を把持したロボットハンド１５を固定させる形でもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１１ ロボット、１２ａ〜１２ｃ ロボットアーム、１３ ロボットの手先部、
１４ ロボット支持台、１５ ロボットハンド、１６ ワーク、
１７ ワーク用容器、１８ａ〜１８ｃ 関節、２１ 爪、２１ａ ストッパー、
２２ 形状自在パット、２２ａ 空気孔、２２ｂ 粒体、２２ｃ 中空バッグ、
２３ チャック装置、２３ａ アクチュエータ、２３ｂ 片持支持部材、
２４ 接続部、２５ 減圧装置、３１ 設置側ロボット、３２ 設置側ワーク

Claims (5)

1. ワークを把持するロボットハンドであって、複数の爪と、該爪の対向する内側に取り付けられた複数の形状自在パットと、前記爪の間隔を開方向と閉方向の間で開閉するチャック装置と、を備え、前記形状自在パットは、ワークを把持する把持力によりワークの表面形状にならうようになっている、ことを特徴とするロボットハンド。
2. 前記形状自在パットは、可撓性かつ気密性の中空バッグと、該中空バッグ内に充填された粒体と、前記中空バッグ内の圧力を所定負圧に減圧しかつ大気圧に戻すことができる減圧装置からなる、ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記チャック装置は、前記爪をそれぞれ片持支持する片持支持部材と、
   該片持支持部材の相対位置を連続的に変化させるアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータは、前記減圧による前記中空バッグの体積減少に伴って生じた前記ワークと前記中空バッグの間の隙間を埋めるために、前記減圧と同時に前記爪をワーク方向に移動させる、ことを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
4. 前記粒体は、前記減圧装置によって前記中空バッグ内の圧力が所定圧に減圧すると表面摩擦によって前記中空バッグ全体を固形化させることができる物質からなる、ことを特徴とする請求項３に記載のロボットハンド。
5. 前記粒体は、前記減圧装置によって前記中空バッグ内の圧力を大気圧に戻すことで前記中空バッグ全体の固形化を解くことができる物質からなる、ことを特徴とする請求項３に記載のロボットハンド。