JP2014018909A - ロボットハンド、ロボット、および把持機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】指部材が設けられた4つの指ブロックと、指ブロックを第1方向または第2方向に移動する駆動機構と、駆動軸によって駆動機構と接続された複数の周辺ブロックと、周辺ブロックの摺動穴に挿入されて摺動可能な複数のガイド軸とを備える。指ブロックは第3方向から平面視した四角形の4つの角部に位置し、周辺ブロックとガイド軸は四角形の4つの辺部に沿って位置し、駆動機構の中央は四角形の中央に位置し、辺部の2つの辺は第1方向に平行且つ辺部のもう一方の2つの辺は第2方向に平行であり、第1方向と第2方向と第3方向は互いに直交し、指ブロックを移動する移動方向に指ブロックを付勢する付勢部材を備える。
【選択図】図1
Description
指部材が設けられた4つの指ブロックと、
前記指ブロックを第1方向または第2方向に移動する駆動機構と、
駆動軸によって前記駆動機構と接続された複数の周辺ブロックと、
前記周辺ブロックの摺動穴に挿入されて摺動可能な複数のガイド軸と、
を備え、
前記指ブロックは第3方向から平面視した四角形の4つの角部に位置し、前記周辺ブロックと前記ガイド軸は前記四角形の4つの辺部に沿って位置し、前記駆動機構の中央は前記四角形の中央に位置し、前記辺部の2つの辺の一方は前記第1方向に平行且つ前記の辺部のもう一方の2つの辺は前記第2方向に平行であり、
前記第1方向と前記第2方向と前記第3方向は互いに直交し、
前記指ブロックを移動する移動方向に前記指ブロックを付勢する付勢部材を備えることを要旨とする。
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、
指部材が設けられた4つの指ブロックと、
前記指ブロックを第1方向または第2方向に移動する駆動機構と、
駆動軸によって前記駆動機構と接続された複数の周辺ブロックと、
前記周辺ブロックの摺動穴に挿入されて摺動可能な複数のガイド軸と、
を備え、
前記指ブロックは第3方向から平面視した四角形の4つの角部に位置し、前記周辺ブロックと前記ガイド軸は前記四角形の4つの辺部に沿って位置し、前記駆動機構の中央は前記四角形の中央に位置し、前記辺部の2つの辺の一方は前記第1方向に平行且つ前記の辺部のもう一方の2つの辺は前記第2方向に平行であり、
前記第1方向と前記第2方向と前記第3方向は互いに直交し、
前記指ブロックを移動する移動方向に前記指ブロックを付勢する付勢部材を備えることを要旨とする。
指部材が設けられた4つの指ブロックと、
前記指ブロックを第1方向または第2方向に移動する駆動機構と、
駆動軸によって前記駆動機構と接続された複数の周辺ブロックと、
前記周辺ブロックの摺動穴に挿入されて摺動可能な複数のガイド軸と、
を備え、
前記指ブロックは第3方向から平面視した四角形の4つの角部に位置し、前記周辺ブロックと前記ガイド軸は前記四角形の4つの辺部に沿って位置し、前記駆動機構の中央は前記四角形の中央に位置し、前記辺部の2つの辺の一方は前記第1方向に平行且つ前記の辺部のもう一方の2つの辺は前記第2方向に平行であり、
前記第1方向と前記第2方向と前記第3方向は互いに直交し、
前記指ブロックを移動する移動方向に前記指ブロックを付勢する付勢部材を備えることを要旨とする。
図1および図2は、本実施例のロボットハンド10の構造を示した説明図である。図1に示されるように本実施例のロボットハンド10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10は、基部ケース160の上に設けられた駆動機構100を第1方向から挟むように設けられた2つの第1周辺ブロック110A,Bと、駆動機構100を第2方向から挟むように設けられた2つの第2周辺ブロック120A,Bと、4つの指ブロック130A〜Dとを備えている。
図3は、本実施例のロボットハンド10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10の幅方向の大きさを変更する。尚、ここでは、幅方向が第2方向であるものとして説明するが、第1方向が幅方向であっても構わない。図3(a)には、ロボットハンド10の幅方向の大きさを変更する様子が示されている。前述したように、指ブロック130A〜Dから第2方向に立設する第2ガイド軸132A〜Dは、第1周辺ブロック110A,Bに形成された第2ガイド穴114A,Bに摺動可能な状態で挿通されている(図1を参照のこと)。このため、第2周辺ブロック120Aと第2周辺ブロック120Bとの間隔を変更すれば、それに伴って指ブロック130Aと指ブロック130Bとの間隔、および指ブロック130Dと指ブロック130C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130A〜Dの上面には指部材140A〜Dが取り付けられているから、これら指ブロック130A〜Dを移動させることによって、それぞれに取り付けられた指部材140A〜Dを移動させることができる。第2周辺ブロック120Bと第2周辺ブロック120Aとの間隔を変更するための駆動機構100については後述する。図3(a)では、間隔を狭める様子が例示されている。
上述した伝達軸ユニット200は、複数のラック・ピニオン機構によって構成されており、ラック側のギア歯とピニオン側のギア歯との間には必ず隙間が存在する。また、伝達軸ユニット200の駆動ギア208G,210G,212Gのギア歯と、図示しないモーターのギア歯との間にも必ず隙間が存在する。これらの隙間は、いわゆるバックラッシュ(モーターを回転させても指部材140A〜Dに駆動力が伝わらない状態あるいは、そのような期間)を発生させる。その結果、指部材140A〜Dの間隔を細かく調整することが困難となり、対象物(特に小さな対象物や、薄い対象物)を把持することが困難となる。しかし、本実施例のロボットハンド10では、第1コイルバネ115A,115Bや、第2コイルバネ126A,126Bを設けるだけで、バックラッシュが発生することを回避することができる。
上述した本実施例のロボットハンド10には幾つかの変形例が存在する。以下では、これら変形例のロボットハンド10について、上述した実施例との相違点を中心として簡単に説明する。尚、以下に説明する変形例において、上述した本実施例と同様の構成部分については実施例と同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
上述した実施例では、第1コイルバネ115A,115Bや、第2コイルバネ126A,126Bや、第3コイルバネ150cは、常に圧縮した状態、あるいは常に伸張した状態で使用するものとして説明した。すなわち、たとえば第1コイルバネ115A,115Bを常に圧縮した状態で使用するのであれば、指部材140A〜Dを第1方向に最も広げても第1コイルバネ115A,115Bが圧縮された状態となるように、コイルバネのバネ長(自由長)を設定する。逆に、第1コイルバネ115A,115Bを常に伸張した状態で使用するのであれば、指部材140A〜Dを第1方向に最も狭めても第1コイルバネ115A,115Bが伸張された状態となるように、コイルバネのバネ長(自由長)を設定する。
上述した第1変形例では、第1コイルバネ115Aと第1コイルバネ115Bとは、同じバネ長(自由長)に設定されているものとして説明した。また、第2コイルバネ126Aと第2コイルバネ126Bとについても、同じバネ長に設定されているものとして説明した。しかし、第1コイルバネ115Aと第1コイルバネ115Bとを異なるバネ長(自由長)に設定し、第2コイルバネ126Aと第2コイルバネ126Bとについても異なるバネ長(自由長)に設定しても良い。
上述した実施例あるいは変形例では、第1方向へのバックラッシュを解消するための第1コイルバネ115A,115Bは、指部材140A〜Dを第1方向に移動させるための第1駆動軸111A,111Bに装着するものとして説明した。しかし第1コイルバネ115A,115Bは、必ずしも第1駆動軸111A,111Bに装着しなくても構わない。すなわち、指部材140A〜Dからは、第1方向に第1ガイド軸131A〜Dがそれぞれ立設されているので、これらの第1ガイド軸131A〜Dに、第1方向へのバックラッシュを解消するためのコイルバネを装着しても良い。また、第2方向へのバックラッシュを解消するためのコイルバネについても同様に、指部材140A〜Dから第2方向に立設された第2ガイド軸132A〜Dに、第2方向へのバックラッシュを解消するためのコイルバネを装着しても良い。更に、掌部材150の移動方向へのバックラッシュを解消するためのコイルバネについては、掌部材150から掌部材150の移動方向に2本のガイド軸150bが立設されているので、これらのガイド軸150bに、バックラッシュを解消するためのコイルバネを装着しても良い。
上述した実施例あるいは変形例においては、何れのコイルバネも駆動軸や、ガイド軸や、ネジ軸に装着されるものとして説明した。しかし、コイルバネは必ずしもこれら何れかの軸に装着しなくてもよい。たとえば、図11に示すように、4つの指ブロック130A〜Dを、第1方向に隣接する指ブロック同士をコイルバネで接続し、第2方向に隣接する指ブロック同士もコイルバネで接続してもよい。すなわち、図11に示した例では、第1方向については、指ブロック130Aと指ブロック130Bとが第1コイルバネ137ABで接続され、指ブロック130Cと指ブロック130Dとが第1コイルバネ137CDで接続されている。また第2方向については、指ブロック130Aと指ブロック130Dとが第2コイルバネ137ADで接続され、指ブロック130Bと指ブロック130Cとが第2コイルバネ137BCで接続されている。
上述した実施例あるいは変形例においては、指部材140A〜Dや掌部材150のバックラッシュを解消するために、コイルバネを用いて、第1周辺ブロック110A,B(あるいは指ブロック130A〜D)や掌部材150を付勢するものとして説明した。しかし、第1周辺ブロック110A,B(あるいは指ブロック130A〜D)や掌部材150を付勢することができるのであれば、必ずしもコイルバネを用いる必要はない。たとえば、空気などの気体や、オイルなどの液体を用いて動作するピストン・シリンダー機構を用いて付勢することもできる。
上述した本実施例および変形例のロボットハンド10は、以下のようなロボットに適用することができる。
110A,B…第1周辺ブロック、 111A,B…第1駆動軸、
114A,B…第2ガイド穴、 115A,B…第1コイルバネ、
120A,B…第2周辺ブロック 、 122A,B…第2駆動軸、
123A,B…第1ガイド穴、 126A,B…第2コイルバネ、
130A〜D…指ブロック、 131A〜D…第1ガイド軸、
132A〜D…第2ガイド軸、 135A〜D…第1コイルバネ、
136A〜D…第2コイルバネ、 137AB…第1コイルバネ、
137AD…第2コイルバネ、 137BC…第2コイルバネ、
137CD…第1コイルバネ、 140A〜D…指部材、
150…掌部材、 150a…ネジ軸、 150b…ガイド軸、
150c,d…第3コイルバネ、 160…基部ケース、
170…エアシリンダ、 172…エアチューブ、
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、 208G…駆動ギア、
210…第2伝達軸、 210G…駆動ギア、 212…第1伝達軸、
212G…駆動ギア、 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
Claims (20)
- 指部材が設けられた4つの指ブロックと、
前記指ブロックを第1方向または第2方向に移動する駆動機構と、
駆動軸によって前記駆動機構と接続された複数の周辺ブロックと、
前記周辺ブロックの摺動穴に挿入されて摺動可能な複数のガイド軸と、
を備え、
前記指ブロックは第3方向から平面視した四角形の4つの角部に位置し、前記周辺ブロックと前記ガイド軸は前記四角形の4つの辺部に沿って位置し、前記駆動機構の中央は前記四角形の中央に位置し、前記辺部の2つの辺の一方は前記第1方向に平行且つ前記の辺部のもう一方の2つの辺は前記第2方向に平行であり、
前記第1方向と前記第2方向と前記第3方向は互いに直交し、
前記指ブロックを移動する移動方向に前記指ブロックを付勢する付勢部材を備えることを特徴とするロボットハンド。 - 請求項1に記載のロボットハンドであって、
前記付勢部材はコイルバネであることを特徴とするロボットハンド。 - 請求項2に記載のロボットハンドであって、
前記付勢部材は、前記周辺ブロックが前記駆動機構の中央に近づく終点では前記移動方向に自由長よりも圧縮された状態となり、前記周辺ブロックが前記駆動機構の中央から離間する終点では前記移動方向に自由長よりも伸張された状態となるコイルバネであることを特徴とするロボットハンド。 - 請求項3に記載のロボットハンドであって、
前記付勢部材は、自由長が異なり且つ互いに独立に前記指ブロックを前記移動方向に付勢する複数のコイルバネであることを特徴とするロボットハンド。 - 請求項2ないし請求項4の何れか一項に記載のロボットハンドであって、
前記付勢部材は、中心軸上を前記駆動軸が貫通して設けられたコイルバネであることを特徴とするロボットハンド。 - 請求項2ないし請求項4の何れか一項に記載のロボットハンドであって、
前記付勢部材は、中心軸上を前記ガイド軸が貫通して設けられたコイルバネであることを特徴とするロボットハンド。 - 請求項1に記載のロボットハンドであって、
複数の前記指ブロックの間に設けられて前記第3方向に移動する掌部材と、
前記掌部材から前記第3方向に立設されて、前記駆動機構に接続された駆動軸と、
前記掌部材を移動する方向に付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とするロボットハンド。 - 請求項1に記載のロボットハンドであって、
前記付勢部材は、内部に設けられた流体室の圧力を増減させることによって伸縮するピストン・シリンダー機構である
ことを特徴とするロボットハンド。 - 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、
指部材が設けられた4つの指ブロックと、
前記指ブロックを第1方向または第2方向に移動する駆動機構と、
駆動軸によって前記駆動機構と接続された複数の周辺ブロックと、
前記周辺ブロックの摺動穴に挿入されて摺動可能な複数のガイド軸と、
を備え、
前記指ブロックは第3方向から平面視した四角形の4つの角部に位置し、前記周辺ブロックと前記ガイド軸は前記四角形の4つの辺部に沿って位置し、前記駆動機構の中央は前記四角形の中央に位置し、前記辺部の2つの辺の一方は前記第1方向に平行且つ前記の辺部のもう一方の2つの辺は前記第2方向に平行であり、
前記第1方向と前記第2方向と前記第3方向は互いに直交し、
前記指ブロックを移動する移動方向に前記指ブロックを付勢する付勢部材を備えることを特徴とするロボット。 - 請求項9に記載のロボットであって、
前記付勢部材はコイルバネであることを特徴とするロボット。 - 請求項10に記載のロボットであって、
前記付勢部材は、前記周辺ブロックが前記駆動機構の中央に近づく終点では前記移動方向に自由長よりも圧縮された状態となり、前記周辺ブロックが前記駆動機構の中央から離間する終点では前記移動方向に自由長よりも伸張された状態となるコイルバネであることを特徴とするロボット。 - 請求項11に記載のロボットであって、
前記付勢部材は、自由長が異なり且つ互いに独立に前記指ブロックを前記移動方向に付勢する複数のコイルバネであることを特徴とするロボット。 - 請求項10ないし請求項12の何れか一項に記載のロボットであって、
前記付勢部材は、中心軸上を前記駆動軸が貫通して設けられたコイルバネであることを特徴とするロボット。 - 請求項10ないし請求項12の何れか一項に記載のロボットであって、
前記付勢部材は、中心軸上を前記ガイド軸が貫通して設けられたコイルバネであることを特徴とするロボット。 - 請求項9に記載のロボットであって、
複数の前記指ブロックの間に設けられて前記第3方向に移動する掌部材と、
前記掌部材から前記第3方向に立設されて、前記駆動機構に接続された駆動軸と、
前記掌部材を前記第3方向に付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とするロボット。 - 請求項9に記載のロボットであって、
前記付勢部材は、内部に設けられた流体室の圧力を増減させることによって伸縮するピストン・シリンダー機構である
ことを特徴とするロボット。 - 指部材が設けられた4つの指ブロックと、
前記指ブロックを第1方向または第2方向に移動する駆動機構と、
駆動軸によって前記駆動機構と接続された複数の周辺ブロックと、
前記周辺ブロックの摺動穴に挿入されて摺動可能な複数のガイド軸と、
を備え、
前記指ブロックは第3方向から平面視した四角形の4つの角部に位置し、前記周辺ブロックと前記ガイド軸は前記四角形の4つの辺部に沿って位置し、前記駆動機構の中央は前記四角形の中央に位置し、前記辺部の2つの辺の一方は前記第1方向に平行且つ前記の辺部のもう一方の2つの辺は前記第2方向に平行であり、
前記第1方向と前記第2方向と前記第3方向は互いに直交し、
前記指ブロックを移動する移動方向に前記指ブロックを付勢する付勢部材を備えることを特徴とする把持機構。 - 請求項17に記載の把持機構であって、
前記付勢部材はコイルバネであることを特徴とする把持機構。 - 請求項18に記載の把持機構であって、
前記付勢部材は、前記周辺ブロックが前記駆動機構の中央に近づく終点では前記移動方向に自由長よりも圧縮された状態となり、前記周辺ブロックが前記駆動機構の中央から離間する終点では前記移動方向に自由長よりも伸張された状態となるコイルバネであることを特徴とする把持機構。 - 請求項18または請求項19に記載の把持機構であって、
前記付勢部材は、自由長が異なり且つ互いに独立に前記指ブロックを前記移動方向に付勢する複数のコイルバネであることを特徴とする把持機構。
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