JP2013255958A - Robot hand and robot - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、ロボットハンド、およびロボットに関する。 The present invention relates to a robot hand and a robot.
圧電材料を含んだ振動体を振動させて、対象物を駆動する圧電モーターが知られている
(例えば特許文献1)。また、指部を開閉させるための動力源として圧電モーターを搭載
したロボットハンドも提案されている(特許文献2)。
A piezoelectric motor that drives a target object by vibrating a vibrating body including a piezoelectric material is known (for example, Patent Document 1). In addition, a robot hand equipped with a piezoelectric motor as a power source for opening and closing the finger has been proposed (Patent Document 2).
ロボットハンドはスペース上の制約が大きいので、圧電モーターなどの動力源と、指部
などのように動力源によって駆動される部材とを近接させて搭載することが困難なことが
多い。このため、指部などの駆動される部材に対しては、動力源で発生した駆動力を、伝
達軸を介して伝達することが通常である。
Since the robot hand has a large space restriction, it is often difficult to mount a power source such as a piezoelectric motor close to a member driven by the power source such as a finger. For this reason, it is normal to transmit the driving force generated by the power source to a member to be driven such as a finger portion via a transmission shaft.
しかし、圧電モーターは駆動しようとする対象物に押し付けて使用されるので、伝達軸
の一端側を圧電モーターで駆動しようとすると、伝達軸を傾けるような力が発生するとい
う問題があった。その結果、伝達軸を支える部材との間で伝達軸が片当たりし易くなって
、摩擦が発生したり、寿命が短くなったり、あるいは、伝達軸を支える部材と伝達軸との
間でがたつきが発生しやすくなったりするなどの弊害があった。
However, since the piezoelectric motor is used by being pressed against the object to be driven, there is a problem that when the one end side of the transmission shaft is driven by the piezoelectric motor, a force that tilts the transmission shaft is generated. As a result, the transmission shaft easily contacts with the member supporting the transmission shaft, causing friction, shortening the service life, or rattling between the member supporting the transmission shaft and the transmission shaft. There was a bad effect such as that it is easy to generate sticking.
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、
圧電モーターを動力源として用いるロボットハンドにおいて、圧電モーターからの駆動力
を可動部に伝達する伝達軸を傾ける力が発生することを、抑制可能な技術の提供を目的と
する。
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art,
In a robot hand using a piezoelectric motor as a power source, an object is to provide a technique capable of suppressing the generation of a force that tilts a transmission shaft that transmits a driving force from the piezoelectric motor to a movable portion.
上述した課題を解決するために、本願発明のロボットハンドは次の構成を採用した。す
なわち、
可動部に対して駆動力を伝達する伝達軸と、
前記伝達軸に押圧されて前記伝達軸を駆動する圧電モーターと、
前記伝達軸に対して前記圧電モーターと反対側に設けられ、前記圧電モーターが前記伝
達軸を押圧する方向とは反対側の方向に前記伝達軸を押圧する支持部と、
を備えることを要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the robot hand of the present invention employs the following configuration. That is,
A transmission shaft for transmitting a driving force to the movable part;
A piezoelectric motor that is pressed by the transmission shaft to drive the transmission shaft;
A support portion that is provided on the opposite side to the piezoelectric motor with respect to the transmission shaft, and that presses the transmission shaft in a direction opposite to the direction in which the piezoelectric motor presses the transmission shaft;
It is a summary to provide.
このような構成を有する本願発明のロボットハンドにおいては、圧電モーターによって
伝達軸を駆動することで、伝達軸に接続された可動部を駆動する。また、圧電モーターは
、伝達軸に対して押圧された状態で設けられており、伝達軸に対して圧電モーターと反対
側には、圧電モーターが伝達軸を押圧する方向とは反対側の方向に伝達軸を押圧する支持
部が設けられている。
In the robot hand of the present invention having such a configuration, the movable portion connected to the transmission shaft is driven by driving the transmission shaft by the piezoelectric motor. In addition, the piezoelectric motor is provided in a state of being pressed against the transmission shaft, and on the side opposite to the piezoelectric motor with respect to the transmission shaft, the direction opposite to the direction in which the piezoelectric motor presses the transmission shaft. A support portion for pressing the transmission shaft is provided.
こうすれば、圧電モーターが伝達軸を押圧する力を支持部で支えることができるので、
伝達軸を傾けようとする力が発生することを抑制できる。その結果、伝達軸を支える部材
との間で伝達軸が片当たりし易くなって、摩擦が発生したり、寿命が短くなったり、ある
いは、伝達軸を支える部材と伝達軸との間でがたつきが発生しやすくなったりするなどの
弊害を抑制することが可能となる。
In this way, the force that the piezoelectric motor presses the transmission shaft can be supported by the support part,
It is possible to suppress the generation of a force for tilting the transmission shaft. As a result, the transmission shaft easily contacts with the member supporting the transmission shaft, causing friction, shortening the service life, or rattling between the member supporting the transmission shaft and the transmission shaft. It is possible to suppress adverse effects such as the occurrence of sticking.
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、圧電モーターを、伝達軸の軸方向
に対して直交する方向から伝達軸に押圧された状態で設けることとしてもよい。
In the above-described robot hand of the present invention, the piezoelectric motor may be provided in a state of being pressed against the transmission shaft from a direction orthogonal to the axial direction of the transmission shaft.
圧電モーターを用いて伝達軸を駆動する場合、伝達軸の端面を駆動するよりも、伝達軸
の軸方向に対して直交する方向から伝達軸の側面を駆動した方が、伝達軸の回転軸からの
半径が長く取れるので、大きなトルクを伝達することができる。もっとも、伝達軸の側面
を駆動すると、伝達軸を傾けようとする力も大きくなるが、圧電モーターが伝達軸の側面
を押圧する方向と反対の方向から伝達軸を支持部で支えてやれば、伝達軸を傾けようとす
る力を抑制することができる。このため、伝達軸の片当たりに伴う弊害を発生させること
なく、ロボットハンドの可動部に大きなトルクを伝達することが可能となる。
When driving the transmission shaft using a piezoelectric motor, driving the side surface of the transmission shaft from the direction orthogonal to the axial direction of the transmission shaft is more effective than driving the end surface of the transmission shaft. Since a long radius can be obtained, a large torque can be transmitted. However, when the side of the transmission shaft is driven, the force to tilt the transmission shaft also increases. However, if the transmission shaft is supported by the support from the opposite direction to the direction in which the piezoelectric motor presses the side of the transmission shaft, The force to tilt the shaft can be suppressed. For this reason, it is possible to transmit a large torque to the movable part of the robot hand without causing the harmful effect associated with the contact of the transmission shaft.
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、伝達軸を押圧する弾性部材を支持
部に設けることとしてもよい。
In the robot hand of the present invention described above, an elastic member that presses the transmission shaft may be provided in the support portion.
こうすれば、圧電モーターが伝達軸を押圧する力が強くなって伝達軸を傾かせようとす
ると、支持部に設けられた弾性部材が圧縮されて、支持部が反対側から伝達軸を押圧する
力も強くなるので、伝達軸の傾きを抑制することができる。また、圧電モーターが伝達軸
を押圧する力が弱くなれば、支持部が反対側から伝達軸を押圧する力も弱くなるので、伝
達軸が逆方向に傾くこともない。
By doing so, when the force that the piezoelectric motor presses the transmission shaft becomes strong and the transmission shaft is inclined, the elastic member provided in the support portion is compressed, and the support portion presses the transmission shaft from the opposite side. Since the force also becomes strong, the inclination of the transmission shaft can be suppressed. Further, if the force with which the piezoelectric motor presses the transmission shaft becomes weak, the force with which the support portion presses the transmission shaft from the opposite side also becomes weak, so the transmission shaft does not tilt in the reverse direction.
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、伝達軸に対して圧電モーターと反
対側にも圧電モーターを設けることによって、支持部を構成してもよい。尚、圧電モータ
ーが伝達軸の端面を押圧している場合には、伝達軸に対してその圧電モーターと反対側の
位置から、同じ方向に伝達軸の端面を押圧するように圧電モーターを設ければよい。また
、圧電モーターが伝達軸の側面を押圧している場合には、伝達軸に対してその圧電モータ
ーと反対側の位置から、逆方向に伝達軸の端面を押圧するように圧電モーターを設ければ
よい。
In the robot hand of the present invention described above, the support portion may be configured by providing a piezoelectric motor on the opposite side of the transmission shaft from the piezoelectric motor. When the piezoelectric motor presses the end surface of the transmission shaft, the piezoelectric motor can be provided so as to press the end surface of the transmission shaft in the same direction from the position opposite to the piezoelectric motor with respect to the transmission shaft. That's fine. In addition, when the piezoelectric motor is pressing the side surface of the transmission shaft, the piezoelectric motor can be provided so as to press the end surface of the transmission shaft in the opposite direction from the position opposite to the piezoelectric motor with respect to the transmission shaft. That's fine.
こうすれば、一方の圧電モーターが伝達軸を押圧する力を、伝達軸の反対側に設けた圧
電モーターの押圧力によって相殺することができるので、伝達軸が傾くことがない。加え
て、2つの圧電モーターを用いて伝達軸を駆動することができるので、ロボットハンドの
可動部に大きな駆動力を伝達することが可能となる。
In this way, the force with which one piezoelectric motor presses the transmission shaft can be canceled by the pressing force of the piezoelectric motor provided on the opposite side of the transmission shaft, so that the transmission shaft does not tilt. In addition, since the transmission shaft can be driven using two piezoelectric motors, a large driving force can be transmitted to the movable part of the robot hand.
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、以下のような構成としてもよい。
先ず、ロボットハンドに2つの可動部(第1可動部および第2可動部)を設け、第1可動
部に駆動力を伝達する第1駆動軸と、第2可動部に駆動力を伝達する第2駆動軸とを設け
る。また、第2伝達軸は、第1伝達軸の内側に組み込む。そして、第1伝達軸を第1圧電
モーターで駆動し、第2伝達軸を第2圧電モーターで駆動することとしてもよい。
Further, the above-described robot hand of the present invention may have the following configuration.
First, the robot hand is provided with two movable parts (a first movable part and a second movable part), a first drive shaft that transmits the driving force to the first movable part, and a first that transmits the driving force to the second movable part. 2 drive shafts are provided. Further, the second transmission shaft is incorporated inside the first transmission shaft. Then, the first transmission shaft may be driven by the first piezoelectric motor, and the second transmission shaft may be driven by the second piezoelectric motor.
このようなロボットハンドでは、第1伝達軸と、第1伝達軸の内側に組み込まれたおよ
び第2伝達軸で第1可動部および第2可動部を駆動することができるので、ロボットハン
ドを小型化することができる。また、第1伝達軸および第2伝達軸を同軸状に組み込んだ
場合、何れの伝達軸についても、伝達軸を傾けるような力が加わると片当たりに伴う弊害
が発生し易くなるが、伝達軸を傾けようとする力を支持部で支えることができるので、片
当たりに伴う弊害を発生させることなく、ロボットハンドを小型化することが可能となる
。
In such a robot hand, since the first movable part and the second movable part can be driven by the first transmission shaft and the second transmission shaft incorporated inside the first transmission shaft, the robot hand can be reduced in size. Can be In addition, when the first transmission shaft and the second transmission shaft are incorporated coaxially, if any force that tilts the transmission shaft is applied to any of the transmission shafts, an adverse effect due to the contact is likely to occur. Since the force for tilting can be supported by the support portion, it is possible to reduce the size of the robot hand without causing any adverse effects associated with the contact.
また、上述した本発明のロボットハンドにおいては、第1圧電モーターと第2圧電モー
ターとを、伝達軸の軸方向に重ねて設けることとしてもよい。
In the robot hand of the present invention described above, the first piezoelectric motor and the second piezoelectric motor may be provided so as to overlap in the axial direction of the transmission shaft.
第1圧電モーターと第2圧電モーターとを伝達軸の軸方向に重ねておけば、重ねない場
合に比べて、伝達軸の周囲に圧電モーターが存在しない領域を広くとることができる。こ
のため、このような領域に他の部品を搭載することができるので、ロボットハンドを小型
化することが可能となる。
If the first piezoelectric motor and the second piezoelectric motor are overlapped in the axial direction of the transmission shaft, a region where the piezoelectric motor does not exist around the transmission shaft can be made wider than when the first piezoelectric motor and the second piezoelectric motor are not stacked. For this reason, since other components can be mounted in such a region, it is possible to reduce the size of the robot hand.
あるいは、上述した本発明のロボットハンドにおいては、第1圧電モーターと第2圧電
モーターとを、伝達軸の軸方向から見て圧電モーターの輪郭が重ならない位置に設けるこ
ととしてもよい。
Alternatively, in the robot hand of the present invention described above, the first piezoelectric motor and the second piezoelectric motor may be provided at positions where the contours of the piezoelectric motor do not overlap when viewed from the axial direction of the transmission shaft.
伝達軸の軸方向から見て第1圧電モーターの輪郭と第2圧電モーターの輪郭とが重なっ
ていると、第1圧電モーターの表面と第2圧電モーターの表面とが向き合う部分が生じ、
そのような部分では、第1圧電モーターおよび第2圧電モーターの何れにとっても、駆動
によって発生した熱を放熱することが困難となる。従って、伝達軸の軸方向から見て、第
1圧電モーターの輪郭と第2圧電モーターの輪郭とが重ならないようにしておけば、駆動
によって発生した熱を容易に放熱することができるので、熱による圧電モーターの性能低
下を回避することが可能となる。
When the contour of the first piezoelectric motor and the contour of the second piezoelectric motor overlap with each other when viewed from the axial direction of the transmission shaft, a portion where the surface of the first piezoelectric motor and the surface of the second piezoelectric motor face each other occurs,
In such a portion, it is difficult for either the first piezoelectric motor or the second piezoelectric motor to dissipate heat generated by driving. Therefore, if the contour of the first piezoelectric motor and the contour of the second piezoelectric motor are not overlapped when viewed from the axial direction of the transmission shaft, the heat generated by driving can be easily dissipated. It is possible to avoid the deterioration of the performance of the piezoelectric motor due to the above.
また、上述した本発明は、以下のような態様で把握することもできる。すなわち、
可動部を有するロボットハンドを搭載したロボットであって、
前記ロボットハンドは、
前記可動部に対して駆動力を伝達する伝達軸と、
前記伝達軸に押圧されて前記伝達軸を駆動する圧電モーターと、
前記伝達軸に対して前記圧電モーターと反対側に設けられ、前記圧電モーターが前記
伝達軸を押圧する方向とは反対側の方向に前記伝達軸を押圧する支持部と、
を備えるロボットとして把握することもできる。
Further, the present invention described above can be grasped in the following manner. That is,
A robot equipped with a robot hand having a movable part,
The robot hand is
A transmission shaft for transmitting a driving force to the movable part;
A piezoelectric motor that is pressed by the transmission shaft to drive the transmission shaft;
A support portion that is provided on the opposite side to the piezoelectric motor with respect to the transmission shaft, and that presses the transmission shaft in a direction opposite to the direction in which the piezoelectric motor presses the transmission shaft;
It can also be grasped as a robot equipped with.
このような本発明のロボットでは、ロボットハンドの可動部を、伝達軸を介して圧電モ
ーターで駆動するので、ロボットハンドを小型化することができる。また、圧電モーター
が伝達軸を傾けようとする力は支持部で支えることができるので、伝達軸が傾いてしまう
ことを抑制することができる。その結果、伝達軸が傾くことによる弊害が生じることのな
い、ロボットを実現することが可能となる。
In such a robot of the present invention, the movable part of the robot hand is driven by the piezoelectric motor via the transmission shaft, so that the robot hand can be reduced in size. Moreover, since the force that the piezoelectric motor tries to tilt the transmission shaft can be supported by the support portion, it is possible to prevent the transmission shaft from tilting. As a result, it is possible to realize a robot that does not cause any adverse effects due to the tilt of the transmission shaft.
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施
例を説明する。
A.本実施例のロボットハンドの構造:
B.本実施例のロボットハンドの把持動作:
C.変形例:
D.適用例:
Hereinafter, in order to clarify the contents of the present invention described above, examples will be described in the following order.
A. The structure of the robot hand of this embodiment:
B. Holding operation of the robot hand of this embodiment:
C. Variations:
D. Application example:
A.本実施例のロボットハンドの構造 :
図1は、本実施例のロボットハンド100の構造を示した説明図である。図示されるよ
うに本実施例のロボットハンド100は、複数のブロックや、ブロックを接続するラック
あるいはガイド部材などを備えている。先ず、ブロックの構成について説明する。尚、図
1では、ブロックは斜線を付して表示されている。本実施例のロボットハンド100は、
大まかにいうと、基部ケース160の上に設けられた中央ブロック110Aを中心として
、4つの周辺ブロック110B〜110Eと、4つの指ブロック120,130,140
,150とを中央ブロック110Aの周囲に配置した構成となっている。このうちの4つ
の周辺ブロック110B〜110Eは、中央ブロック110Aを中心として十字を形成す
るように配置されている。また、指ブロック120は、周辺ブロック110Bと周辺ブロ
ック110Cとの間に配置され、指ブロック130は、周辺ブロック110Bと周辺ブロ
ック110Dとの間に配置されている。同様に、指ブロック140は、周辺ブロック11
0Cと周辺ブロック110Eとの間に配置され、指ブロック150は、周辺ブロック11
0Dと周辺ブロック110Eとの間に配置されている。また、指ブロック120,130
,140,150の上面には、それぞれ指部材122,132,142,152が設けら
れている。中央ブロック110Aの上面側には十字型に形成された平板状の掌部材116
が設けられている。
A. The structure of the robot hand of this embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the structure of the
Roughly speaking, four
, 150 are arranged around the
The
It is arranged between 0D and the
, 140, 150 are provided with
Is provided.
また、中央ブロック110Aからは4方向にラック114B〜114Eが延設されてお
り、それぞれのラック114B〜114Eの先端には、それぞれ周辺ブロック110B〜
110Eが取り付けられている。このうち、中央ブロック110Aを挟んで互いに向かい
合う位置の周辺ブロックに接続されたラック(ラック114Bとラック114E、あるい
はラック114Cとラック114D)は、中央ブロック110Aの底面(基部ケース16
0への取り付け面)からの高さが同じ位置から延設されている。尚、本実施例では、ラッ
ク114Bおよびラック114Eの方が、ラック114Cおよびラック114Dよりも高
い位置に設けられている。また、ラック114B〜114Eのそれぞれには、側面の片側
にギアの歯形が切られている。そして、これらラック114B〜114Eのギアは、中央
ブロック110Aの内部に設けられた駆動機構(図示せず)に接続されている。駆動機構
については後ほど詳しく説明する。
In addition, racks 114B to 114E are extended from the
110E is attached. Of these, the racks (rack 114B and
The height from the attachment surface to 0) extends from the same position. In this embodiment, the
指ブロック120,130,140,150のそれぞれは、2本のガイド部材によって
、両側の周辺ブロックに摺動可能な状態で取り付けられている。以下、具体的に説明する
。先ず、指ブロック120には、互いに直交する方向にガイド部材126aおよびガイド
部材126bが立設されている。このうちのガイド部材126aは、周辺ブロック110
Bに形成されたガイド孔114に摺動可能に挿通され、ガイド部材126bは、周辺ブロ
ック110Cに形成されたガイド孔114に摺動可能に挿通されている。
Each of the finger blocks 120, 130, 140, 150 is slidably attached to the peripheral blocks on both sides by two guide members. This will be specifically described below. First, a
The
指ブロック130についても同様に、ガイド部材136aおよびガイド部材136bが
互いに直交する方向に立設されている。そして、ガイド部材136aは周辺ブロック11
0Dに形成されたガイド孔114に摺動可能に挿通され、ガイド部材136bは周辺ブロ
ック110Bに形成されたガイド孔114に摺動可能に挿通されている。指ブロック14
0および指ブロック150についても同様である。すなわち、指ブロック140からは、
ガイド部材146aおよびガイド部材146bが互いに直交する方向に立設されており、
ガイド部材146aおよびガイド部材146bは、それぞれ周辺ブロック110Cおよび
周辺ブロック110Eに形成されたガイド孔114に摺動可能に挿通されている。同様に
、指ブロック150からは、ガイド部材156aおよびガイド部材156bが互いに直交
する方向に立設されており、ガイド部材156aおよびガイド部材156bは、それぞれ
周辺ブロック110Eおよび周辺ブロック110Dに形成されたガイド孔114に摺動可
能に挿通されている。
Similarly, for the
The
The same applies to 0 and the
The
The
また、周辺ブロック110B〜110Eに設けられたガイド孔114の内径は、それぞ
れのガイド孔114に填め込まれたガイド部材126a,126b,136a,136b
,146a,146b,156a,156bが、がたつき無く摺動可能な大きさに設定さ
れている。
The inner diameters of the guide holes 114 provided in the peripheral blocks 110 </ b> B to 110 </ b> E are
, 146a, 146b, 156a, 156b are set to sizes that can slide without rattling.
中央ブロック110Aの上面の中央からは、外周側面にネジが形成されたネジ軸116
aが立設されており、ネジ軸116aの先端には掌部材116が取り付けられている。ま
た、ネジ軸116aは、中央ブロック110A内の後述する駆動機構(図示せず)に接続
されている。更に、中央ブロック110Aの上面には、ネジ軸116aの両側の位置から
ガイド軸116bが摺動可能な状態で立設されており、ガイド軸116bの先端は掌部材
116に取り付けられている。
From the center of the upper surface of the
a is erected, and a
また、基部ケース160は、ロボットアームのリンク部312に取り付けられており、
基部ケース160の内部には、駆動機構(図示せず)の動力源となる圧電モーター(図示
せず)が搭載されている。
The
A piezoelectric motor (not shown) serving as a power source for a drive mechanism (not shown) is mounted inside the
B.本実施例のロボットハンドの把持動作 :
図2は、本実施例のロボットハンド100が対象物を把持する動作を示す説明図である
。対象物を把持する際には、把持しようとする対象物の大きさに合わせて、ロボットハン
ド100の幅方向の大きさを変更する。図2(a)には、ロボットハンド100の幅方向
の大きさを変更する様子が示されている。図1を用いて前述したように、指ブロック12
0,130,140,150から立設するガイド部材は、周辺ブロック110B〜110
Eのガイド孔114に、摺動可能な状態で挿通されている。従って、周辺ブロック110
Cと周辺ブロック110Dとの間隔を変更すれば、それに伴って指ブロック120と指ブ
ロック130との間隔、および指ブロック140と指ブロック150との間隔を、同時に
変更することができる。そして、指ブロック120,130,140,150の上面には
指部材122,132,142,152が取り付けられているから、これら指ブロックを
移動させると、それぞれに取り付けられた指部材も移動する。周辺ブロック110Cと周
辺ブロック110Dとの間隔を変更するための機構については後述する。図2(a)では
、間隔を狭める様子が例示されている。尚、本実施例のロボットハンド100では、図2
(a)で間隔を狭めている方向が「幅方向」となる。
B. Holding operation of the robot hand of this embodiment:
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation in which the
Guide members erected from 0, 130, 140, 150 are
The
If the distance between C and the
The direction in which the interval is narrowed in (a) is the “width direction”.
ロボットハンド100の幅方向の大きさを調整したら、今度は、把持しようとする対象
物の大きさに合わせて、ロボットハンド100の把持方向の大きさを小さくする。図2(
b)には、ロボットハンド100の把持方向の大きさを小さくする様子が示されている。
指ブロック120,130,140,150から立設するガイド部材は、周辺ブロック1
10B〜110Eのガイド孔114に、摺動可能な状態で挿通されているから、周辺ブロ
ック110Bと周辺ブロック110Eとの間隔を狭めていけば、それに伴って指ブロック
120と指ブロック140との間隔、および指ブロック130と指ブロック150との間
隔を、同時に狭めることができる。その結果、指部材122と指部材142との間隔、お
よび指部材132と指部材152との間隔を同時に狭めて、対象物を把持することができ
る。周辺ブロック110Bと周辺ブロック110Eとの間隔を狭めるための機構について
は後述する。図2(b)では、間隔を狭める様子が例示されている。尚、本実施例のロボ
ットハンド100では、図2(b)で間隔を狭めている方向が「把持方向」となる。
If the size in the width direction of the
b) shows how the size of the
The guide member erected from the finger blocks 120, 130, 140, 150 is the peripheral block 1
Since the guide holes 114 of 10B to 110E are slidably inserted, if the distance between the
更に、本実施例のロボットハンド100では、掌部材116を上下方向に移動させて、
掌部材116の上面を対象物に当接させることができる。こうすれば、4本の指部材12
2,132,142,152と、掌部材116とを用いて対象物を把持することができる
ので、小さな対象物でも安定して把持することができる。図2(c)には、掌部材116
を上方に移動させる様子が示されている。
Furthermore, in the
The upper surface of the
2, 132, 152, 152 and the
A state in which the symbol is moved upward is shown.
次に、ロボットハンド100の幅方向や把持方向の大きさを変更したり、掌部材116
を上下方向に移動したりするための機構について説明する。
Next, the width of the
A mechanism for moving the frame up and down will be described.
図3は、本実施例のロボットハンド100に搭載された伝達軸ユニット200を示した
説明図である。図3では、図が複雑となることを避けるために、伝達軸ユニット200、
および伝達軸ユニット200を駆動する圧電モーターのみが実線で示されており、それ以
外は、破線によって大まかな外形のみが示されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the
Only the piezoelectric motor that drives the
本実施例の伝達軸ユニット200は、3つの伝達軸が同軸に組み込まれた三重管構造と
なっている。伝達軸ユニット200の一番外側の伝達軸には、中空の円管形状の第1伝達
軸212が設けられており、第1伝達軸212の上端外周には第1ピニオンギア206が
形成され、第1伝達軸212の下端外周には円環状のフランジ212fが形成されている
。
The
第1伝達軸212の内側には、中空の円管形状の図示しない第2伝達軸210(図4(
b)を参照)が、第1伝達軸212に対して回転可能に収納されている。第2伝達軸21
0は、第1伝達軸212よりも長く形成されており、第2伝達軸210の上端外周には第
2ピニオンギア204が形成され、第2伝達軸210の下端外周には円環状のフランジ2
10fが形成されている。また、第1ピニオンギア206と第2ピニオンギア204とは
同じ外径に形成され、フランジ212fとフランジ210fとは同じ外径に形成されてい
る。
On the inner side of the
b)) is housed rotatably with respect to the
0 is formed longer than the
10f is formed. The
更に、第2伝達軸210の内側には、中空の円管形状の図示しない第3伝達軸208(
図4(c)を参照)が、第2伝達軸210に対して回転可能に収納されている。第3伝達
軸208は、第2伝達軸210よりも更に長く形成されており、第3伝達軸208の上端
外周には、内側にネジが切られたネジ部202が設けられており、第3伝達軸208の下
端外周には、円環状のフランジ208fが形成されている。ネジ部202は、掌部材11
6に接続されたネジ軸116aと螺合している。また、フランジ208fは、フランジ2
12fやフランジ210fと同じ外径に形成されている。
Further, inside the
4 (c)) is housed rotatably with respect to the
The
The outer diameter is the same as 12f and
このような構造の伝達軸ユニット200の上側の略半分は中央ブロック110A内に収
容されており、伝達軸ユニット200の下側の略半分は基部ケース160内に収容されて
いる。更に基部ケース160内には、第1伝達軸212を駆動するための第1圧電モータ
ー162Xと、第2伝達軸210を駆動するための第2圧電モーター162Yと、第3伝
達軸208を駆動するための第3圧電モーター162Zとが収容されている。このうち第
1圧電モーター162Xは、伝達軸ユニット200の中心軸200Lに対して直交する方
向から、第1伝達軸212のフランジ212fに押し付けられている。また、第2圧電モ
ーター162Yは、伝達軸ユニット200の中心軸200Lに対して直交する方向から、
第2伝達軸210のフランジ210fに押し付けられており、第3圧電モーター162Z
は、伝達軸ユニット200の中心軸200Lに対して直交する方向から、第3伝達軸20
8のフランジ208fに押し付けられている。
The upper half of the
The third
Is the third transmission shaft 20 from the direction orthogonal to the central axis 200L of the
8 is pressed against the
更に、本実施例のロボットハンド100では、第1伝達軸212に対して第1圧電モー
ター162Xと反対側に第1圧電モーター163Xが設けられており、第1圧電モーター
163Xは、第1圧電モーター162Xとは反対側から、第1伝達軸212のフランジ2
12fに押し付けられている。第2圧電モーター162Yについても同様に、第2伝達軸
210に対して反対側に第2圧電モーター163Yが設けられており、第2圧電モーター
163Yは、第2圧電モーター162Yとは反対側から第2伝達軸210のフランジ21
0fに押し付けられている。更に、第3圧電モーター162Zについても、第3伝達軸2
08に対して反対側に第3圧電モーター163Zが設けられており、第3圧電モーター1
63Zは、第3圧電モーター162Zとは反対側から第3伝達軸208のフランジ208
fに押し付けられている。
Furthermore, in the
It is pressed against 12f. Similarly, for the second
It is pressed to 0f. Further, the third transmission shaft 2 is also applied to the third
A third
63Z is a
It is pressed against f.
尚、このように本実施例のロボットハンド100では、対になる2つの第1圧電モータ
ー162X、163Xが第1伝達軸212を挟んで反対側に設けられている。同様に、対
になる2つの第2圧電モーター162Y、163Yは第2伝達軸210を挟んで反対側に
設けられており、対になる2つの第3圧電モーター162Z、163Zは第3伝達軸20
8を挟んで反対側に設けられている。従って、対になる2つの圧電モーターの一方から見
て、他方の圧電モーターは、本発明における「支持部」に対応している。
As described above, in the
8 is provided on the opposite side. Therefore, when viewed from one of the two piezoelectric motors in a pair, the other piezoelectric motor corresponds to the “support portion” in the present invention.
図4は、それぞれの圧電モーターを動作させた時の伝達軸ユニット200の動きを示す
説明図である。図4(a)には、第1圧電モーター162X,163Xを動作させた場合
が示されている。尚、図示が煩雑となることを避けるため、図4(a)では、関係する部
分だけを太い実線で表し、その他の部分は細い破線で表している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the movement of the
図3を用いて前述したように、第1圧電モーター162X、163Xは、第1伝達軸2
12のフランジ212fに押し付けられている。従って、第1圧電モーター162X、1
63Xを動作させると、第1伝達軸212が回転して、第1伝達軸212の上端に形成さ
れた第1ピニオンギア206を回転させる。第1ピニオンギア206は、ラック114C
,114Dと嵌合しており、ラック114Cは周辺ブロック110Cに接続され、ラック
114Dは周辺ブロック110Dに接続されている。このため第1ピニオンギア206が
回転すると、その動きがラック114C,114Dを介して、周辺ブロック110C,1
10Dに伝達されて、周辺ブロック110Cと周辺ブロック110Dとの間隔(幅方向の
間隔)を変更する。たとえば、図4(a)で第1ピニオンギア206を時計回りに回転さ
せると、周辺ブロック110Cと周辺ブロック110Dとの間隔が広がる方向に移動する
。逆に、第1ピニオンギア206を反時計回りに回転させると、周辺ブロック110Cと
周辺ブロック110Dとの間隔が狭まる方向に移動する。
As described above with reference to FIG. 3, the first piezoelectric motors 162 </ b> X and 163 </ b> X are connected to the first transmission shaft 2.
12
When 63X is operated, the
114D, the
10D, the interval between the
図4(b)には、第2圧電モーター162Y,163Yを動作させた場合が示されてい
る。尚、図4(b)においても、関係する部分だけを太い実線で表し、その他の部分は細
い破線で表している。第2圧電モーター162Y、163Yは、第2伝達軸210のフラ
ンジ210fに押し付けられている。従って、第2圧電モーター162Y、163Yを動
作させると、第2伝達軸210が回転して、第2伝達軸210の上端に形成された第2ピ
ニオンギア204を回転させる。第2ピニオンギア204は、ラック114B,114E
と嵌合しており、ラック114Bは周辺ブロック110Bに接続され、ラック114Eは
周辺ブロック110Eに接続されている。このため第2ピニオンギア204を回転させる
と、周辺ブロック110Bと周辺ブロック110Eとの間隔(把持方向の間隔)を変更す
る。たとえば、図4(b)で第2ピニオンギア204を時計回りに回転させると、周辺ブ
ロック110Bと周辺ブロック110Eとの間隔が広がる方向に移動する。逆に、第2ピ
ニオンギア204を反時計回りに回転させると、周辺ブロック110Bと周辺ブロック1
10Eとの間隔が狭まる方向に移動する。
FIG. 4B shows a case where the second
The
It moves in the direction that the interval with 10E is narrowed.
図4(c)には、第3圧電モーター162Z,163Zを動作させた場合が示されてい
る。尚、図4(c)においても、関係する部分だけを太い実線で表し、その他の部分は細
い破線で表している。第3圧電モーター162Z、163Zは、第3伝達軸208のフラ
ンジ208fに押し付けられている。従って、第3圧電モーター162Z、163Zを動
作させると、第3伝達軸208が回転して、第3伝達軸208の上端に形成されたネジ部
202を回転させる。ネジ部202は、ネジ軸116aと螺合しており、ネジ軸116a
の上端には掌部材116が取り付けられている。更に、中央ブロック110Aの上面から
はガイド軸116bが立設されて、掌部材116に取り付けられている。このため掌部材
116は、中央ブロック110Aに対して上下方向には移動し得るが、回転はできない状
態となっている。このためネジ部202を回転させると、ネジ部202に螺合したネジ軸
116aが上下方向に移動し、それに伴って掌部材116が上下方向に移動する。たとえ
ば、図4(c)に示した例では、ネジ部202を時計回りに回転させると、掌部材116
が下がる方向に移動し、逆に、ネジ部202を反時計回りに回転させると、掌部材116
が上がる方向に移動する。
FIG. 4C shows a case where the third
A
When the
Move in the direction of rising.
このように本実施例のロボットハンド100では、伝達軸ユニット200の下端側に設
けられたフランジ212f,210f,208fを駆動すると、その力が、伝達軸ユニッ
ト200の上端側の第1ピニオンギア206、第2ピニオンギア204、ネジ部202に
伝達される。このため、フランジ212f,210f,208fを駆動する第1圧電モー
ター162X,163X、第2圧電モーター162Y,163Y、第3圧電モーター16
2Z,163Zは、伝達軸ユニット200の下端側の基部ケース160内に収容すること
ができる。また、伝達軸ユニット200は、第1伝達軸212、第2伝達軸210、第3
伝達軸208が同軸状に組み込まれた三重管構造となっているため、たいへん小型に構成
することができる。そして、その伝達軸ユニット200を圧電モーターで駆動しているの
で、ロボットハンド100を小型に構成することができる。
Thus, in the
2Z and 163Z can be accommodated in the
Since the
ここで、周知のように圧電モーターは駆動しようとする対象物(ここでは、フランジ2
12f,210f,208f)に押し付けて使用される。このため、第1伝達軸212、
第2伝達軸210、第3伝達軸208には、軸を傾けるような力が作用する。しかし、本
実施例では、伝達軸ユニット200を挟んで設けられた一対の圧電モーター(第1圧電モ
ーター162Xおよび第1圧電モーター163X、第2圧電モーター162Yおよび第2
圧電モーター163Y、第3圧電モーター162Zおよび第3圧電モーター163Z)が
設けられているので、対になった圧電モーターの押し付け力が互いに相殺される。このた
め、第1伝達軸212、第2伝達軸210、第3伝達軸208の何れについても軸を傾け
ようとする力が掛からない。その結果、第1伝達軸212や、第2伝達軸210や、第3
伝達軸208などが伝達軸ユニット200の内部で傾いて、片当たりによる摩擦が生じた
り、がたつきが発生したり、寿命が短くなったりすることを回避可能となる。
Here, as is well known, the piezoelectric motor is an object to be driven (here, the flange 2
12f, 210f, 208f). For this reason, the
A force that inclines the axes acts on the
Since the
It can be avoided that the
また、第1伝達軸212、第2伝達軸210、第3伝達軸208のそれぞれを2つの圧
電モーターで駆動することができるので、大きな駆動力を発生させることができ、ロボッ
トハンド100の把持力を上げたり、把持動作を迅速に行うことが可能となる。
Further, since each of the
更に、本実施例のロボットハンド100では、第1圧電モーター162Xと第2圧電モ
ーター162Yと第3圧電モーター162Zとが重ねて設けられている。同様に、第1圧
電モーター163Xと第2圧電モーター163Yと第3圧電モーター163Zとも重ねて
設けられている。このため、6つの圧電モーターを、3つずつ二箇所にまとめて基部ケー
ス160内に搭載することができるので、基部ケース160内に他の部品を搭載するため
の広いスペースを確保することができる。その結果、ロボットハンド100を小型化する
ことが可能となる。
Furthermore, in the
C.変形例 :
上述した本実施例のロボットハンド100には幾つかの変形例が存在している。以下で
は、これら変形例について、簡単に説明する。尚、以下の変形例では、上述の実施例と同
様の構成部分については、先に説明した実施例と同様の符号を付すこととして、詳細な説
明を省略する。
C. Modified example:
There are several variations of the
C−1.第1変形例 :
上述した本実施例のロボットハンド100では、一対の圧電モーター(第1圧電モータ
ー162Xおよび第1圧電モーター163X、第2圧電モーター162Yおよび第2圧電
モーター163Y、第3圧電モーター162Zおよび第3圧電モーター163Z)を伝達
軸(第1伝達軸212、第2伝達軸210、第3伝達軸208)を挟んで反対側に設ける
ことで、圧電モーターの押し付け力を、反対側の圧電モーターで相殺するものとして説明
した。しかし、圧電モーターの押し付け力を、反対側から支えることができれば十分であ
り、一対の圧電モーターを用いる必要はない。
C-1. First modification:
In the
例えば、第1圧電モーター162Xの反対側に、フランジ212fに当接する凸部16
4Xを設けて、第1圧電モーター162Xの押し付け力を凸部164Xで支えるようにし
ても良い。同様に、第2圧電モーター162Yの反対側には凸部164Yを設け、第3圧
電モーター162Zの反対側には凸部164Zを設けて、第2圧電モーター162Yある
いは第3圧電モーター162Zの押し付け力を凸部164Yあるいは凸部164Zで支え
るようにしても良い。更には、図5に示すように、コイルスプリングなどの弾性部材16
5X〜165Zを用いて、凸部164X〜164Zをフランジ212f〜208fに付勢
することとしても良い。
For example, on the opposite side of the first
4X may be provided so that the pressing force of the first
The
C−2.第2変形例 :
また、上述した本実施例のロボットハンド100では、第1〜第3の圧電モーター(第
1圧電モーター162Xと第2圧電モーター162Yと第3圧電モーター162Z、ある
いは第1圧電モーター163Xと第2圧電モーター163Yと第3圧電モーター163Z
)が、伝達軸ユニット200の軸方向に対して重ねて設けられているものと説明した。し
かし、第1〜第3の圧電モーターを、伝達軸ユニット200の軸方向に対して重ならない
位置に設けることとしてもよい。
C-2. Second modification:
In the
) Is provided so as to overlap with the axial direction of the
図6は、第2変形例のロボットハンド100を例示した説明図である。図示されている
ように、第2変形例のロボットハンド100では、第1圧電モーター162Xと第2圧電
モーター162Yと第3圧電モーター162Zが重ならない位置に設けられており、第1
圧電モーター163Xと第2圧電モーター163Yと第3圧電モーター163Zとも重な
らない位置に設けられている。こうすれば、何れの圧電モーターについても周囲に十分な
隙間を確保することができる。このため、圧電モーターの冷却性能が改善されるので、熱
によって性能低下を生じることがない。
FIG. 6 is an explanatory view illustrating the
The
D.適用例 :
上述した本実施例および変形例のロボットハンド100は、以下のようなロボットに適
用することができる。
D. Application example:
The
図7は、ロボットハンド100を備えた単腕のロボット300を例示した説明図である
。図示されるようにロボット350は、複数本のリンク部312と、それらリンク部31
2の間を屈曲可能な状態で接続する関節部320とを備えたアーム310を有している。
そして、ロボットハンド100はアーム310の先端に接続されている。このため、アー
ム310を駆動してロボットハンド100を対象物の位置まで接近させ、その状態でロボ
ットハンド100の指部材122,132,142,152を駆動することによって、対
象物を把持することが可能である。
FIG. 7 is an explanatory view illustrating a single-
It has the
The
図8は、ロボットハンド100を備えた複腕のロボット350を例示した説明図である
。図示されるようにロボット350は、複数本のリンク部312と、それらリンク部31
2の間を屈曲可能な状態で接続する関節部320とを備えたアーム310を複数本(図示
した例では2本)有している。アーム310の先端には、ロボットハンド100や、工具
301が接続されている。また、頭部352には複数台のカメラ353が搭載され、本体
部354の内部には全体の動作を制御する制御部356が搭載されている。更に、本体部
354の底面に設けられたキャスター358によって搬送可能である。このロボット35
0にも、アーム310を駆動してロボットハンド100を対象物の位置まで接近させ、そ
の状態でロボットハンド100の指部材122,132,142,152を駆動すること
によって、対象物を把持することが可能である。
FIG. 8 is an explanatory view illustrating a
There are a plurality of arms 310 (two in the illustrated example) provided with
In addition, the
以上、各種実施例のロボットハンドおよびロボットについて説明したが、本発明は上記
すべての実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の態様で実施することが可能である。
As described above, the robot hand and the robot according to various embodiments have been described. However, the present invention is not limited to all the embodiments and modifications described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. is there.
100…ロボットハンド、 110A…中央ブロック、
110B〜E…周辺ブロック、 114…ガイド孔、 114B〜E…ラック、
116…掌部材、 116a…ネジ軸、 116b…ガイド軸、
120…指ブロック、 122…指部材、 126a,b…ガイド部材、
130…指ブロック、 132…指部材、 136a,b…ガイド部材、
140…指ブロック、 142…指部材、 146a,b…ガイド部材、
150…指ブロック、 152…指部材、 156a,b…ガイド部材、
160…基部ケース、 162X…第1圧電モーター、
162Y…第2圧電モーター、 162Z…第3圧電モーター、
163X…第1圧電モーター、 163Y…第2圧電モーター、
163Z…第3圧電モーター、 164X〜Z…凸部、
165X〜Z…弾性部材、 200…伝達軸ユニット、 202…ネジ部、
204…第2ピニオンギア、 206…第1ピニオンギア、
208…第3伝達軸、 208f…フランジ、 210…第2伝達軸、
210f…フランジ、 212…第1伝達軸、 212f…フランジ、
300…ロボット、 301…工具、 310…アーム、
312…リンク部、 320…関節部、 350…ロボット、
352…頭部、 353…カメラ、 354…本体部、
356…制御部、 358…キャスター
100 ... Robot hand, 110A ... Central block,
110B to E ... peripheral block, 114 ... guide hole, 114B to E ... rack,
116 ... Palm member, 116a ... Screw shaft, 116b ... Guide shaft,
120 ... finger block, 122 ... finger member, 126a, b ... guide member,
130 ... finger block, 132 ... finger member, 136a, b ... guide member,
140 ... finger block, 142 ... finger member, 146a, b ... guide member,
150 ... finger block, 152 ... finger member, 156a, b ... guide member,
160: base case, 162X: first piezoelectric motor,
162Y: second piezoelectric motor, 162Z: third piezoelectric motor,
163X: first piezoelectric motor, 163Y: second piezoelectric motor,
163Z ... third piezoelectric motor, 164X to Z ... convex portion,
165X to Z ... elastic member, 200 ... transmission shaft unit, 202 ... screw part,
204 ... 2nd pinion gear, 206 ... 1st pinion gear,
208 ... third transmission shaft, 208f ... flange, 210 ... second transmission shaft,
210f ... flange, 212 ... first transmission shaft, 212f ... flange,
300 ... Robot, 301 ... Tool, 310 ... Arm,
312 ... Link part, 320 ... Joint part, 350 ... Robot,
352 ... head, 353 ... camera, 354 ... main body,
356 ... Control unit, 358 ... Caster
Claims (8)
前記伝達軸に押圧されて前記伝達軸を駆動する圧電モーターと、
前記伝達軸に対して前記圧電モーターと反対側に設けられ、前記圧電モーターが前記伝
達軸を押圧する方向とは反対側の方向に前記伝達軸を押圧する支持部と、
を備えるロボットハンド。 A transmission shaft for transmitting a driving force to the movable part;
A piezoelectric motor that is pressed by the transmission shaft to drive the transmission shaft;
A support portion that is provided on the opposite side to the piezoelectric motor with respect to the transmission shaft, and that presses the transmission shaft in a direction opposite to the direction in which the piezoelectric motor presses the transmission shaft;
Robot hand equipped with.
前記圧電モーターは、前記伝達軸の軸方向に対して直交する方向から押圧されているこ
とを特徴とするロボットハンド。 The robot hand according to claim 1,
The robot hand, wherein the piezoelectric motor is pressed from a direction orthogonal to the axial direction of the transmission shaft.
前記支持部は、前記伝達軸を押圧する弾性部材を備えることを特徴とするロボットハン
ド。 The robot hand according to claim 1 or 2,
The robot hand according to claim 1, wherein the support portion includes an elastic member that presses the transmission shaft.
前記支持部は、前記伝達軸に対して前記圧電モーターと反対側に設けられた前記圧電モ
ーターである
ことを特徴とするロボットハンド。 The robot hand according to claim 1 or 2,
The robot hand according to claim 1, wherein the support portion is the piezoelectric motor provided on the opposite side to the piezoelectric motor with respect to the transmission shaft.
前記可動部は、第1可動部と第2可動部とを備えており、
前記伝達軸は、前記第1可動部に駆動力を伝達する第1伝達軸と、前記第1伝達軸の内
側に組み込まれて前記第2可動部に駆動力を伝達する第2伝達軸とを備えており、
前記圧電モーターは、前記第1伝達軸を駆動する第1圧電モーターと、前記第2伝達軸
を駆動する第2圧電モーターとを備える
ことを特徴とするロボットハンド。 A robot hand according to any one of claims 1 to 4,
The movable part includes a first movable part and a second movable part,
The transmission shaft includes a first transmission shaft that transmits a driving force to the first movable portion, and a second transmission shaft that is incorporated inside the first transmission shaft and transmits the driving force to the second movable portion. Has
The robot hand includes: a first piezoelectric motor that drives the first transmission shaft; and a second piezoelectric motor that drives the second transmission shaft.
前記第1圧電モーターと前記第2圧電モーターとは、前記伝達軸の軸方向に重ねて設け
られている
ことを特徴とするロボットハンド。 The robot hand according to claim 5,
The robot hand, wherein the first piezoelectric motor and the second piezoelectric motor are provided so as to overlap each other in the axial direction of the transmission shaft.
前記第1圧電モーターと前記第2圧電モーターとは、前記伝達軸の軸方向から見て前記
圧電モーターの輪郭が重ならない位置に設けられている
ことを特徴とするロボットハンド。 The robot hand according to claim 5,
The robot hand, wherein the first piezoelectric motor and the second piezoelectric motor are provided at positions where the contours of the piezoelectric motor do not overlap when viewed in the axial direction of the transmission shaft.
前記ロボットハンドは、
前記可動部に対して駆動力を伝達する伝達軸と、
前記伝達軸に押圧されて前記伝達軸を駆動する圧電モーターと、
前記伝達軸に対して前記圧電モーターと反対側に設けられ、前記圧電モーターが前記
伝達軸を押圧する方向とは反対側の方向に前記伝達軸を押圧する支持部と、
を備えるロボット。 A robot equipped with a robot hand having a movable part,
The robot hand is
A transmission shaft for transmitting a driving force to the movable part;
A piezoelectric motor that is pressed by the transmission shaft to drive the transmission shaft;
A support portion that is provided on the opposite side to the piezoelectric motor with respect to the transmission shaft, and that presses the transmission shaft in a direction opposite to the direction in which the piezoelectric motor presses the transmission shaft;
Robot equipped with.
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