JP2014065093A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】把持対象物の把持に好適な把持点を把持指が把持できるロボットハンドを提供する。
【解決手段】ロボットハンド１は、把持指２ａと把持指２ｂと、把持指２ａ、２ｂよりも長い吸着指３との３本の指が、基部４に設けられて構成されている。基部４は、図示しないロボットのアーム部に接続されている。吸着指３には、基部４から近い順に、第１関節５と、第２関節６と、第３関節７と、第４関節８と、第５関節９とが設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ロボットハンドに係り、特に吸着指を備えたロボットハンドに関する。

従来のロボットハンドが、例えば特許文献１に開示されている。このロボットハンドは、隣接する把持対象物同士が両側部を接していて、把持しようとする把持対象物の両側に把持指を位置させづらい場合に、伸縮自在な吸着機構でその把持対象物を持ち上げてから把持指で把持する。

特開平８−３１８４８８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたロボットハンドは、左右方向に揺動して把持対象物を把持する一対の把持指に対して伸縮自在な吸着機構が上下方向に移動するのみなので、例えば、床面に置かれた平面板状の把持対象物を把持する場合、吸着機構で持ち上げたとしても平面板状の把持対象物の把持に好適な把持点まで把持指が届かず、安定した把持ができないという問題があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、把持対象物の把持に好適な把持点を把持指が把持できるロボットハンドを提供することを目的とする。

この発明に係るロボットハンドは、把持対象物を把持するための少なくとも２本の把持指と、把持対象物を吸着する吸着手段を備えた少なくとも１つの吸着指と、を備え、吸着指は軸周りに回動可能な２つ以上の関節を備える。
吸着指は、把持対象物を把持するための把持面を備えていてもよい。
吸着指は、把持指よりも長くてもよい。
２つの把持指と１つの吸着指とが基部に設けられ、一方の把持指の最内側でかつ該把持指の根元の点と、他方の把持指の最内側でかつ他方の把持指の根元の点とを結んだ直線を、前記２つの把持指の設けられている前記基部の平面に沿って、前記直線に対して垂直な方向に移動させて形成された領域に前記吸着指が設けられていてもよい。
吸着指の前記関節のうち、少なくとも１つは他の関節に対して回転の中心となる軸の伸びる方向が異なっていてもよい。

この発明によれば、把持対象物を把持するための少なくとも２本の把持指と、把持対象物を吸着する吸着手段を備えた吸着指とをもつロボットハンドにおいて、吸着指が軸周りに回動可能な２つ以上の関節を備えることで、吸着指の吸着手段に吸着した把持対象物を、２本の把持指の間に移動することができるため、把持対象物の把持に好適な把持点を把持指が把持できる。

この発明の実施の形態に係るロボットハンドの斜視図である。 この発明の実施の形態に係るロボットハンドにおいて吸着指が設けられる領域を示す概略図である。 この発明の実施の形態に係るロボットハンドの動作を説明するための正面概略図、平面概略図及び側面概略図である。 この発明の実施の形態に係るロボットハンドの動作を説明するための正面概略図、平面概略図及び側面概略図である。 この発明の実施の形態に係るロボットハンドの動作を説明するための正面概略図、平面概略図及び側面概略図である。 この発明の実施の形態に係るロボットハンドの動作を説明するための正面概略図、平面概略図及び側面概略図である。 この発明の実施の形態に係るロボットハンドの動作を説明するための正面概略図、平面概略図及び側面概略図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態に係るロボットハンドの構成を示す。ロボットハンド１は、２本の把持指２ａ、２ｂと、把持指２ａ、２ｂよりも長い吸着指３との３本の指が、基部４に設けられて構成されている。基部４は、図示しないロボットのアーム部に接続されている。吸着指３には、基部４から近い順に、第１関節５と、第２関節６と、第３関節７と、第４関節８と、第５関節９とが設けられている。説明の便宜上、把持指２ａと把持指２ｂとを結ぶ水平方向の線上をＹ軸と規定し、Ｙ軸に垂直であり基部４の下平面１４に直交する軸をＺ軸と規定し、Ｙ軸およびＺ軸に垂直なＸ軸が規定されるものとする。第１関節５と第５関節９とはＸ軸周りに、第２関節６と、第３関節７と、第４関節８とはＹ軸周りに回転が可能である。すなわち、第１関節５および第５関節９と、第２関節６および第３関節７および第４関節８とは、回転の中心となる軸の伸びる方向が異なる。また、吸着指３の先端には、吸着手段である吸着パッド１０が設けられている。吸着パッド１０と第５関節９との間には把持面１１が設けられている。把持指２ａ、２ｂと吸着指３とは、制御装置１２と、把持指２ａ、２ｂと把持指３との駆動用の図示しない電源装置とに、電気的に接続されている。把持対象物と把持指２ａ、２ｂと吸着指３との位置関係を確認するため、映像カメラ１３が設けられ、制御装置１２と電気的に接続されている。吸着パッド１０には、把持対象物を吸着するための図示しない吸気孔が開口しており、吸気孔に接続する図示しない吸気管が、把持指３の各関節の屈伸を妨げないように把持指３に沿って配置され基部４に至っている。

図２に示すように、下平面１４において、把持指２ａの最内側でかつ把持指２ａの根元であり基部４に接する点Ｉと、把持指２ｂの最内側でかつ把持指２ｂの根元であり基部４に接する点Ｉ’とを結んだ直線ＩＩを、下平面１４に沿って直線ＩＩに対して垂直方向に移動させて仮想的な領域ＩＩＩ（斜線部分）を形成する。吸着指３は、領域ＩＩＩ内に位置している。

次に、この実施の形態に係るロボットハンドの動作について説明する。
図３（ａ）と、図３（ｂ）と、図３（ｃ）とに示すのは、平板状の把持対象物Ａがロボットハンド１の下に置かれている状態である。吸着指３の第３関節７は第２関節６と第４関節８を結んだ直線に対し外側に位置しており、第２関節６と第３関節７と第４関節８とで「くの字」を形成するように屈曲している。この状態から把持対象物Ａを把持指２ａおよび把持指２ｂで把持しようとしても、把持指２ａと把持指２ｂとの間の距離よりも把持対象物ＡのＹ軸方向の長さのほうが長いため把持することができない。

そこで、図４（ａ）と、図４（ｂ）と、図４（ｃ）とに示すように、制御装置１２（図１参照）は映像カメラ１３からの位置情報を元に、第２関節６と、第３関節７と、第４関節８とを各軸周りに回転させて、第２関節６と第３関節７と第４関節８とが一直線上になるように吸着指３をＺ軸方向に伸張して、吸着パッド１０を把持対象物Ａの上面に圧接する。そして制御装置１２は、図示しない吸気孔から図示しない吸気管を介して、把持対象物Ａと吸着パッド１０との間から空気を吸引し、吸着パッド１０を把持対象物Ａに吸着する。把持対象物Ａの吸着後、図５（ａ）と、図５（ｂ）と、図５（ｃ）とに示すように、制御装置１２（図１参照）は第２関節６と、第３関節７を、第４関節８とを各軸周りに回転させて、第２関節６と第３関節７と第４関節８とで「くの字」を形成するように屈曲させて把持対象物Ａを持ち上げ、第５関節９をＸ軸回りに９０度回転させて、把持対象物Ａの向きをＸ軸回りに９０度変える。すなわち、把持対象物Ａの、吸着パッド１０で吸着している面を、Ｘ‐Ｙ平面上からＹ‐Ｚ平面上に変える。なお、把持対象物Ａを持ち上げる動作と、把持対象物Ａの向きを９０度変える動作とを同時に行ってもよく、また、順序を逆に行ってもよい。

その後、図６（ａ）と、図６（ｂ）と、図６（ｃ）とに示すように、制御装置１２（図１参照）は映像カメラ１３からの位置情報を元に、第３関節７と、第４関節と各軸周りに回転させて、第２関節６と、第３関節７と、第４関節８とで作る角の角度が小さくなるように把持指３をＺ軸方向へ縮めて、把持対象物Ａを把持指２ａと把持指２ｂとの間に位置するように持ち上げる。この状態で、把持対象物Ａは把持指２ａと把持指２ｂとの間にあるため、制御装置１２（図１参照）は把持指２ａと把持指２ｂを閉じて把持対象物Ａを把持するために好適な把持点を把持することができる。

把持指２ａおよび把持指２ｂによる把持対象物Ａの把持が完了したら、制御装置１２（図１参照）は、図示しない吸気孔からの空気の吸引を中止して把持対象物Ａへの吸着パッド１０の吸着を解除する。そして、制御装置１２は映像カメラ１３（図１参照）からの位置情報を元に、図７（ａ）と、図７（ｂ）と、図７（ｃ）とに示すように、第１関節５と、第２関節６と、第３関節７と、第４関節８とを各軸周りに回転させて、吸着指３の把持面１１を把持対象物Ａの下方に位置させる。第５関節９を軸周りに９０度回転させ、把持面１１を把持対象物Ａの下部に当てて、吸着指３で把持指２の把持対象物Ａの把持の補助を行う。

このように、把持対象物を把持するための少なくとも２本の把持指２ａ、２ｂと、把持対象物を吸着する吸着パッド１０を備えた吸着指３とをもつロボットハンド１において、吸着指３が軸周りに回動可能な２つ以上の関節を備えることで、吸着指３の吸着パッド１０に吸着した把持対象物Ａを、２本の把持指２ａ、２ｂの間に移動することができるため、把持対象物Ａの把持に好適な把持点を把持指２ａ、２ｂが把持できる。また、吸着指３が把持指２ａ、２ｂによる把持対象物Ａの把持の補助を行うため、より安定して把持対象物Ａを把持することができる。

この実施の形態では、２本の把持指２ａ、２ｂと、吸着指３とが設けられているが、この形態に限定するものではない。把持指が３本以上ある形態であってもよく、吸着指３が２本以上ある形態であってもよい。吸着指３の関節数は、この実施の形態では５つであるがこの形態に限定するものではない。関節は２つ以上の数で適宜設けてよい。また、把持対象物Ａを吸着する吸着手段として負圧を利用した吸着パッド１０を用いているが、把持対象物Ａを吸着し持ち上げるという目的を達せられればこの形態に限定されない。例えば、粘着力や静電気力を利用して把持対象物を吸着するようなものであってもよい。さらに、実施の形態では把持指２ａ、２ｂと吸着指３と把持対象物Ａとの位置関係の確認のため映像カメラ１３を設けているが、例えば赤外線センサをロボットハンドの把持指２ａ、２ｂや吸着指３に設け、把持指２ａ、２ｂまたは吸着指３と把持対象物Ａとが近接した場合に、把持対象物Ａが赤外線光を遮り赤外線センサへの赤外線光の入力を遮断することで、把持指２ａ、２ｂと吸着指３と把持対象物Ａとの位置関係を確認するような他の確認手段を用いていてもよい。

尚、把持指２ａ、２ｂにより安定した把持ができている場合は、吸着指３による把持の補助は行わなくてもよい。また、把持対象物Ａを吸着する際に、吸着指３は必ずしも一直線になる必要はない。吸着指３が折りたたまれた状態で吸着することもできる。さらに、吸着指３は、ロボットハンド１が把持を行わない場合や、把持指２ａ、２ｂのみで安定した把持ができる場合には、短く折りたたまれて基部４に近い位置で待機していてもよい。

１ ロボットハンド、２ａ、２ｂ 把持指、３ 吸着指、４ 基部、５ 第１関節、６ 第２関節、７ 第３関節、８ 第４関節、９ 第５関節、１０ 吸着パッド（吸着手段） 、１１ 把持面、１４ 下平面（基部の平面）、Ｉ、Ｉ’ 点、ＩＩ 直線、ＩＩＩ 領域。

Claims (5)

1. 把持対象物を把持するための少なくとも２本の把持指と、
   前記把持対象物を吸着する吸着手段を備えた少なくとも１つの吸着指と、
   を備え、
   前記吸着指は軸周りに回動可能な２つ以上の関節を備えるロボットハンド。
2. 前記吸着指は、前記把持対象物を把持するための把持面を備える、請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記吸着指は、前記把持指よりも長い、請求項１または２に記載のロボットハンド。
4. ２つの把持指と１つの吸着指とが基部に設けられ、一方の把持指の最内側でかつ該把持指の根元の点と、他方の把持指の最内側でかつ他方の把持指の根元の点とを結んだ直線を、前記２つの把持指の設けられている前記基部の平面に沿って、前記直線に対して垂直な方向に移動させて形成された領域に前記吸着指が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットハンド。
5. 前記吸着指の前記関節のうち、少なくとも１つは他の関節に対して回転の中心となる軸の伸びる方向が異なる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットハンド。

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