JP2012218105A - Robot hand - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットハンドに関するものである。 The present invention relates to a robot hand.
産業用ロボットアーム等のロボット装置に取り付けて、対象物を把持または解放することで所定の作業を行うロボットハンドが知られている。近年では、例えば工具を把持して部品の組み付け等の作業を行うと共に、微小な部品を把持して精度よく配置する多機能なロボットハンドが提案されている。 A robot hand that is attached to a robot apparatus such as an industrial robot arm and performs a predetermined operation by grasping or releasing an object is known. In recent years, for example, there has been proposed a multi-functional robot hand that grips a tool and performs operations such as assembling components, and grips a minute component and arranges it with high accuracy.
例えば、特許文献1のロボットハンドでは、対象物を把持する3本のフィンガーがフィンガー支持部に取り付けられており、この各フィンガーがフィンガー支持部に、駆動機構を介して平行移動可能に支持されている。この3本のフィンガーを同時に平行移動させることで、把持対象を、把持したままで平行移動することを可能にしている。
For example, in the robot hand of
特許文献1の技術にあっては、対象を把持しているフィンガー自体を平行移動させることにより把持対象の平行移動を実現している。しかし、この手法では、把持対象を移動させることのできる範囲がロボットハンドの構造に大きく依存している。そこで、フィンガーの移動可能範囲に制限されずに把持対象を移動可能なロボットハンドが求められていた。
In the technique of
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例にかかるロボットハンドは、開閉可能な複数の指部を有するロボットハンドであって、少なくとも前記指部が対向する側には、回転駆動部により回転する回転部を有し、前記回転部が対象物と接触して回転し前記対象物を移動させることを特徴とする。 [Application Example 1] A robot hand according to this application example is a robot hand having a plurality of finger parts that can be opened and closed, and has a rotating part that is rotated by a rotation driving part at least on the side facing the finger parts. The rotating unit rotates in contact with the object to move the object.
本適用例によれば、ロボットハンドは開閉可能な複数の指部を有する。従って、指部を開閉することにより、対象物を把持することができる。そして、指部は対向する側に回転駆動部により回転する回転部を有する。そのため、把持する際に回転部を対象物に接触させることができる。そして、回転部を対象物に接触させて対向する場所の回転部を互いに逆回転させることにより、同じ向きの力を把持対象に加えることができる。これによって、指部の開閉可能な範囲に制限されずに対象物を移動させることができる。 According to this application example, the robot hand has a plurality of fingers that can be opened and closed. Therefore, the object can be gripped by opening and closing the finger part. And a finger part has a rotation part rotated by the rotation drive part on the opposite side. Therefore, the rotating part can be brought into contact with the object when gripping. And the force of the same direction can be applied to a grasp object by making a rotation part contact an object, and rotating a rotation part of a place which counters mutually reversely. Accordingly, the object can be moved without being limited to the range in which the finger part can be opened and closed.
[適用例2]上記適用例に記載のロボットハンドでは、前記指部は前記回転部を収納する凹部と、前記回転部を前記凹部より突出するように加勢する弾性部と、を有することが好ましい。 Application Example 2 In the robot hand according to the application example described above, it is preferable that the finger portion includes a concave portion that houses the rotating portion, and an elastic portion that urges the rotating portion so as to protrude from the concave portion. .
本適用例によれば、指部は回転部を収納する凹部を有する。この凹部は把持時に回転部を収納するスペースとなる。このため、回転部を凹部に収納することができる。これによって、普段の把持時には回転部を完全に収納し、把持対象に接する部分を回転部による線接触から回転部と指部との面接触へと変化させることができる。さらに、指部は、凹部より回転部を突出させるように加勢する弾性部を持つ。この弾性部にかかる力を物体の移動時と把持時とで変化させることで、これらの動作を切り替えることができる。従って、把持するときには確実に対象物を把持し、対象物を移動させたいときには品質良く対象物を移動させることができる。 According to this application example, the finger portion has a recess that houses the rotating portion. This recessed portion becomes a space for storing the rotating portion when gripping. For this reason, a rotation part can be accommodated in a recessed part. Thus, the rotating part can be completely stored during normal gripping, and the part in contact with the gripping object can be changed from line contact by the rotating part to surface contact between the rotating part and the finger part. Furthermore, the finger part has an elastic part that urges the rotating part to protrude from the concave part. These operations can be switched by changing the force applied to the elastic portion between the movement of the object and the gripping of the object. Therefore, the object can be reliably grasped when grasped, and the object can be moved with high quality when the object is desired to be moved.
[適用例3]上記適用例に記載のロボットハンドは、前記一対の指部が同期して前記対象物に接近するまたは遠ざかるように、前記一対の指部を開閉動作させる駆動部を備えることが好ましい。 Application Example 3 The robot hand according to the application example described above includes a drive unit that opens and closes the pair of finger parts so that the pair of finger parts approaches or moves away from the object in synchronization. preferable.
本適用例によれば、駆動部が一対の指部を開閉動作させることにより、一対の指部を同期して対象物に近づけている。従って、対象物から等距離となる場所に一対の指部を配置した後、一対の指部を対象物に近づけることにより、対象物を安定して把持しやすくなる。また、対象物を移動させるときにも同様の方法にて、一対の指部を対象物に近づけることにより、対象物に両面から指部を接触させることができる。そして、接触させた後で回転部を回転させることにより対象物を移動させることができる。その結果、品質良く対象物を移動させることができる。 According to this application example, the drive unit opens and closes the pair of finger units to bring the pair of finger units closer to the object in synchronization. Accordingly, after the pair of finger portions are arranged at an equal distance from the object, the pair of finger portions are brought close to the object, thereby making it easier to stably hold the object. Moreover, when moving a target object, a finger part can be made to contact a target object from both surfaces by bringing a pair of finger part close to a target object by the same method. And an object can be moved by rotating a rotation part after making it contact. As a result, the object can be moved with high quality.
[適用例4]上記適用例に記載のロボットハンドは、対向する場所に位置する前記指部を開閉動作する際の前記指部同士の距離は、前記対象物の幅と、前記対象物を移動するかまたは把持するかの動作内容と、によって決定されることが好ましい。 [Application Example 4] In the robot hand according to the application example described above, the distance between the finger parts when opening and closing the finger parts located at opposite positions is the width of the object and the object is moved. It is preferable that it is determined by the operation content of whether to hold or hold.
本適用例によれば、対面する指部同士の距離が対象物の幅に対して狭いときは、指部に内蔵された回転部が凹部に収納される。このため、安定して対象物を把持することができる。また、対象物の幅から指部に内蔵される回転部の半径程度広めに取られた場合は、対象物と指部とは回転部のみで接触する。このため、対象物を回転部にて移動可能な把持状態となる。従って、対象物を回転部にて移動させる時と把持する時との動作の切り替えを、非常に簡単な操作によって実現することができる。 According to this application example, when the distance between the facing finger parts is narrower than the width of the object, the rotating part built in the finger part is housed in the recess. For this reason, an object can be grasped stably. Further, in the case where the width of the object is set to be approximately as large as the radius of the rotating part built in the finger part, the object and the finger part are in contact with each other only by the rotating part. For this reason, it will be in the holding state which can move a target object in a rotation part. Therefore, switching of the operation between when the object is moved by the rotating unit and when it is gripped can be realized by a very simple operation.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is made different from the actual scale in order to make each member recognizable.
(実施形態1)
図1は、実施形態1にかかるロボットハンドの構成を示す概略斜視図である。図2は、指部を示す要部拡大斜視図である。図3は、指部の先端内部構造を説明するための模式図である。図4は、把持対象を移動させる方法を説明するための模式図である。図5は、把持対象を把持する方法を説明するための模式図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the robot hand according to the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part showing a finger part. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the internal structure at the tip of the finger. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of moving the gripping target. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method of gripping a gripping target.
図1に示すように、ロボットハンド1は、少なくとも一対存在する指部101〜104と、指部101〜104を開閉動作させる駆動部160と、駆動部160を回転動作させる駆動部170を備えている。ロボットハンド1は図示しないロボットに組み込んで用いられる。まず、実施形態1にかかるロボットハンド1の概略構成について説明する。
As shown in FIG. 1, the
このロボットハンド1は、例えば工具や部品等の対象物を把持する産業用ロボットの把持装置として用いられる。尚、ロボットハンドとしては、産業用ロボットに限られず、他の用途(宇宙関連、遊具等)に用いても構わない。
The
実施形態1では、ロボットハンド1に備えられる指は4本として考えているが、対面する指の組の数は2つに限定しなくてもよい。1組でも良く、3組以上であっても良い。
In the first embodiment, four fingers are provided in the
駆動部160は、指部101〜104の一端に取り付けられている。駆動部160は、指部101、102が同期して対象物に接近する、または遠ざかるように移動させて、一対の指部101、102を開閉動作させる。また、指部103、104も同様である。
The
駆動部170は、駆動部160の一端に取り付けられている。駆動部170は、ロボットハンド1全体を回転させるよう、駆動部160を回転動作させる。ロボットハンド1は制御装置130を備え、指部101〜104、駆動部160、駆動部170は制御装置130が出力する制御信号に従って動作する。
The
図2及び図3に示すように、指部101〜104は、回転部としての回転部材111とそれを指部内部に収納するための凹部121を備えている。回転部材111は円柱形をしており、その円柱曲面の一部が、一対の指部101〜104の対向する側から見えるように内蔵されている。凹部121は、回転部材111と比べ一回り大きい。これは、回転部材111を回転させたとき、回転部材111が凹部121の内側面に接触しないようにすることで、スムーズな回転が妨げられないようにしている。指部101〜104は内部に回転駆動部131を備え、回転駆動部131の回転軸は回転部材111と接続されている。回転駆動部131は例えば、電動モーター等からなり時計回りと反時計回りとに回転可能となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
指部101〜104は、対象物を把持する部分である。ロボットハンド1は、少なくとも一対の指部101、102で対象物を把持した状態で、指部に内蔵された回転部材111が、指部内部に内蔵された回転駆動部131によって回転させられることにより、対象物の水平移動を可能としている。
The
回転部材111は、指部101〜104において対象物と接触する部分である接触部105と比較して、一部が突出するように備えられている。これによって、対象物を把持するとき、最初に対象物に接するのは回転部材111となる。以下、単一の指部101に関する説明は、四本の指部総てに適用されるものとする。
The rotating
回転部材111は、ゴムに代表される、弾性体を用いるのが望ましい。これは、対象物へ傷をつけないようにするためである。また、対象物の凹凸に対応して変形させて回転部材111を対象物に接触させることができる。これにより、接触抵抗を大きくすることができる。回転部材111の弾性体はゴムに限定されず各種の材料を用いることができる。回転部材111の材料には例えば、ウレタン等の各種の樹脂やスポンジ等の中空構造の材料を採用することができる。
The rotating
指部101は、回転部材111を回転させる回転駆動部131を支持する支持部材141を内部に備えている。支持部材141は弾性を有する材料からなり、回転駆動部131及び回転部材111が振動するときにも、振動を吸収して減衰させる機能を備えている。
The
指部101は回転部材111と、支持部材141と、モーター等に代表される回転駆動部131と、ばねに代表される弾性部としての弾性体151等により構成される。支持部材141の両端は、回転部材111と、回転駆動部131とを接続している。支持部材141には、回転部材111の回転軸を回転可能に支持する転がり軸受け(ボールベアリング等)が設けられている。これにより、回転部材111は円滑に回転するようになっている。弾性体151は、指部101の内側と、回転駆動部131及び転がり軸受けと、を接続している。力の加わっていない状態では、前記のとおり、回転部材111の一部が接触部105と比較して、凹部121の外側に突出するように備え付けられている。接触部105に対して回転部材111が突出する量を突出量112とする。
The
次に、ロボットハンド1が対象物を把持せずに移動させる方法を説明する。図4に示すように、制御装置130からの制御信号(指部閉動作の信号)が駆動部160に伝達されると、駆動部160は指部101〜104を対象物4の幅4aに応じて閉動作を行う。閉動作は指部101〜104の間隔を狭くする動作を称す。対象物4の幅4aは、前もって利用者が計測し、制御装置130に入力する。対象物4の平行移動を行うために閉動作が行われるとき、制御装置130から駆動部160へ対象物4を平行移動するための閉動作を行うことを示す制御信号が出力される。駆動部160は制御信号に従って、指部101〜104を移動させる。対象物4の幅の寸法を幅4aとし、指部101の接触部105と指部102の接触部105との距離を指部同士の距離としての指間距離113とする。つまり、指間距離113は指部同士の距離である。
Next, a method for moving the
そして、駆動部160は、指間距離113を幅4aより長い距離で且つ突出量112の2倍と幅4aとを加算した距離より短い距離にする。駆動部160は指部103及び指部104についても同様に移動する。これにより、対象物4と接触するのは、各指部101、102、103、104に内蔵された回転部材111の突出部のみとなる。この状態を「平行移動状態」と称する。
Then, the driving
平行移動状態にて制御装置130は、指部101〜104に内蔵される回転部材111を回転駆動部131によって回転させる。これにより、対象物4に力を加え対象物4を移動させる。回転部材111は対象物4を同一方向に押し出すように、回転方向・回転速度を同期して回転する。このとき、対向する指部101、102では、回転部材111の回転方向を逆の方向にする。また、同じ向きの指部101、103では、回転部材111の回転方向を同じ方向にする。
In the parallel movement state, the
次に、ロボットハンド1が対象物4を平行移動せずに把持する方法を説明する。図5に示すように、制御装置130からの制御信号(指部閉動作の信号)が駆動部160に伝達されると、駆動部160は指部101〜104を対象物4の幅4aに応じて閉動作を行う。この時、駆動部170に、この閉動作が対象物4の平行移動を伴わないものであることを示す信号が送られる。
Next, a method in which the
そして、駆動部160は、指間距離113を幅4aと等しい距離にする。このとき、対象物4が回転部材111を押圧する。そして、対象物4から加えられる力で弾性体151が収縮する。その結果、回転部材111は収納用の凹部121へ押し込められる。これによって、対象物4と指部101〜104とは回転部材111だけでなく接触部105とも接触するようになる。この状態を以下「安定把持状態」と称する。安定把持状態では、回転部材111は指部101〜104にある凹部121へ収納される。
Then, the driving
本実施形態のロボットハンド1によれば、一対の指部101,102の回転部材111を回転駆動部131によって回転させることで、対象物4を平行移動させることができる。例えば、対象物が作業面に横に置かれた直方体部材の場合において、少なくとも一対の対面する指部101及び指部102が回転部材111のみで対象物と接触するような状態で把持しているとする。この時、回転部材111が、回転駆動部131によってそれぞれ逆の回転方向で回転させられることで、対象物4と接する点を介して、平行移動のための力を加えることができる。この平行移動の際、その移動距離は回転部材111の径及び回転数と、対象物の長さのみに依存し、ハンドの機構によらない。よって、対象物をハンドのみで平行移動させることで、生産性よく把持するロボットハンド1の提供が可能となる。
According to the
このロボットハンド1の構成によれば、指部101を収納する凹部121と回転部材111を加勢する弾性体151とを備えている。従って、回転部材111に一定以上の力を加えることで、弾性体が縮み、回転部材を凹部121に完全に収納できる。よって、回転部材に加える力の変化だけで、平行移動状態と安定把持状態との切り替えができるようになる。
According to the configuration of the
この構成によれば、一対の指部101,102を開閉動作させる駆動部160を備えているので、一対の指部101,102で対象物を把持しやすくなる。よって、対象物を安定して把持しやすくなる。また、簡単な構成で一対の指部101,102の開閉動作を実現することができる。
According to this configuration, since the
この構成によれば、把持命令の際に、平行移動状態または安定把持状態であるのかを同時に命令として送ることで、各状態における相対する指部101,102の接触部105同士の距離である指間距離113が設定される。つまり、平行移動状態では対象物と接する点を回転部材111の突出部のみにするために、対象物4の幅4aより少し広めに指部101〜104の接触部105同士の距離がとられる。それと異なり、安定把持状態では、指部全体で対象物に触れるために指部101,102の接触部105同士の距離は対象物4の幅4aと等しい距離に設定される。このとき、対象物4によって回転部材111は凹部121へと押し込まれる。よって、安定把持状態と、平行移動状態とを対面する指部101〜104同士の距離で切り替えることができる。
According to this configuration, at the time of a grip command, a finger that is the distance between the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良等を加えることが可能である。変形例を以下に述べる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change, improvement, etc. can be added to embodiment mentioned above. A modification will be described below.
(変形例1)
図6は、変形例1にかかる指部の構成を示す概略斜視図である。
上記実施形態1では、1つの指部101〜104に対し、取り付けられる回転部材111は1つの構成であるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。以下、変形例1にかかるロボットハンド2について説明する。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
(Modification 1)
FIG. 6 is a schematic perspective view illustrating a configuration of a finger portion according to the first modification.
In
図6に示すように、ロボットハンド2の指部190に回転部材111を2つ以上(以下、回転部としての回転部材111a、回転部としての回転部材111bと称する)取り付けても良い。尚、回転駆動部131は回転部材111a,111bに対して同一のものを設置しても良く、回転部材111毎に設置しても良い。
As shown in FIG. 6, two or more rotating members 111 (hereinafter referred to as a rotating
二つ以上の回転部材111を指部190に内蔵する際には、回転軸は同一のものを利用するのが望ましい。これは、回転部材111を凹部121に押し込む際の安定を増すためである。ただし、同一指部190に内蔵される回転部材111のそれぞれの回転方向を個別に変化させるために、回転駆動部131を複数用意するような状態を想定する場合は、この限りではない。
When two or more
以上述べたように、本変形例にかかるロボットハンド2によれば、実施形態1での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
回転部材111を1つの指部190に対して複数取り付けることで、より大きな把持対象の把持と、平行移動とが可能となる。また、回転部が増えることで、より強い力で対象物4の平行移動をさせることが可能となる。
As described above, according to the
By attaching a plurality of rotating
(変形例2)
図7は、変形例2にかかる指部の構成を示す概略斜視図である。
上記実施形態1では、回転部材111の回転軸の方向と、指部101〜104の長尺方向とを同じ方向の構成であるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。以下、変形例2にかかるロボットハンド3について説明する。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
(Modification 2)
FIG. 7 is a schematic perspective view illustrating a configuration of a finger portion according to the second modification.
In the first embodiment, the direction of the rotation axis of the rotating
図7に示すように、ロボットハンド3の指部200には回転部材201が設置されている。回転部材201の回転軸は、指部200の長尺方向と垂直かつ指部の接触部105の面と平行になっている。尚、本構成における内部構造は、回転駆動部131とはすば歯車等の歯車とを利用することで簡単に実現できる。
As shown in FIG. 7, a rotating
以上述べたように、本変形例にかかるロボットハンド3によれば、実施形態1での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
回転部材201の回転軸の方向を指部200の長尺方向と垂直の方向に取り付けることで、実施形態1とは異なる方向に対象物4を移動させることができるようになる。
As described above, according to the
By attaching the direction of the rotation axis of the rotating
1,2,3…ロボットハンド、101,102,103,104…指部、111,111a,111b…回転部としての回転部材、113…指部同士の距離としての指間距離、121…凹部、131…回転駆動部、151…弾性部としての弾性体、160…駆動部。 1, 2, 3 ... Robot hand, 101, 102, 103, 104 ... Finger part, 111, 111a, 111b ... Rotating member as rotating part, 113 ... Inter-finger distance as distance between finger parts, 121 ... Recessed part, 131... Rotation drive unit, 151... Elastic body as elastic unit, 160.
Claims (4)
少なくとも一対の前記指部が対向する側には、回転駆動部により回転する回転部を有し、前記回転部が対象物と接触して回転し前記対象物を移動させることを特徴とするロボットハンド。 A robot hand having a plurality of fingers that can be opened and closed,
At least a pair of the finger parts facing each other has a rotating part that is rotated by a rotation driving part, and the rotating part rotates in contact with an object to move the object. .
前記指部は前記回転部を収納する凹部と、前記回転部を前記凹部より突出するように加勢する弾性部と、を有することを特徴とするロボットハンド。 The robot hand according to claim 1, wherein
2. The robot hand according to claim 1, wherein the finger portion includes a concave portion that houses the rotating portion, and an elastic portion that urges the rotating portion so as to protrude from the concave portion.
前記一対の指部が同期して前記対象物に接近するまたは遠ざかるように、前記一対の指部を開閉動作させる駆動部を備えることを特徴とするロボットハンド。 In the robot hand according to claim 1 or 2,
A robot hand comprising: a drive unit that opens and closes the pair of finger parts so that the pair of finger parts approach or move away from the object in synchronization.
対向する場所に位置する前記指部を開閉動作する際の前記指部同士の距離は、前記対象物の幅と、前記対象物を移動するかまたは把持するかの動作内容と、によって決定されることを特徴とするロボットハンド。 In the robot hand according to any one of claims 1 to 3,
The distance between the finger parts when opening and closing the finger parts located at opposite positions is determined by the width of the object and the operation content of moving or grasping the object. Robot hand characterized by that.
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