JP2017177311A - ロボットハンドおよびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットハンドおよびロボットを提供する。【解決手段】対象物を吸着する開口部を有し、前記対象物に接触させる接触部と、前記開口部の圧力を変化させる第１ポンプと、を有し、前記第１ポンプは、駆動源としての圧電素子を備えていることを特徴とするロボットハンド。また、前記第１ポンプは、撓み変形するダイアフラムを有するダイアフラムポンプであり、前記圧電素子の駆動によって前記ダイアフラムが前記撓み変形する。また、前記圧電素子は、前記ダイアフラムに配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットハンドおよびロボットに関するものである。

例えば、工業製品の製造工程で用いられるロボット（産業用ロボット）として、特許文献１に記載のロボットが知られている。特許文献１に記載のロボットは、ベース部と、関節を介してベース部に接続されている第１アームと、関節を介して第１アームに接続されている第２アームと、関節を介して第２アームに接続されているロボットハンドと、を有している。また、ロボットハンドには、半導体ウェハ等のワークを吸着するための吸着部と、吸着部へ真空圧を供給するための真空ポンプと、が配置されている。

特開２００３−１２４２８９号公報

しかしながら、特許文献１のロボットでは、仮に真空ポンプの駆動源がＤＣモーター等の比較的大きな振動が発生するものである場合には、この振動に起因してロボットハンドが振動してしまい、ロボットハンドの動作精度が悪化してしまう。

本発明の目的は、振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットハンドおよびロボットを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットハンドは、開口部を備え、対象物に接触させる接触部と、
前記開口部と連通している第１ポンプと、を有し、
前記第１ポンプは、圧電素子を備えていることを特徴とする。
これにより、第１ポンプから発生する振動を低減することができるため、振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットハンドが得られる。

本発明のロボットハンドでは、前記第１ポンプは、前記圧電素子の駆動によって撓み変形するダイアフラムを有することが好ましい。
これにより、第１ポンプの小型化を図ることができると共に、より振動の少ない第１ポンプとなる。

本発明のロボットハンドでは、前記圧電素子は、前記ダイアフラムに配置されていることが好ましい。
これにより、圧電素子の駆動力を効率的にダイアフラムに伝達することができる。また、第１ポンプの小型化を図ることもできる。

本発明のロボットハンドでは、前記圧電素子の駆動を前記ダイアフラムに伝達する伝達部を有していることが好ましい。
これにより、圧電素子の配置の自由度が増す。

本発明のロボットハンドでは、前記第１ポンプは、前記開口部の圧力を低減させることができることが好ましい。
これにより、対象物を吸着することができる。

本発明のロボットハンドでは、前記開口部の圧力を増加させることができる第２ポンプを有していることが好ましい。
これにより、より確実に、吸着した対象物をリリースすることができる。

本発明のロボットハンドでは、前記第１ポンプは、前記第２ポンプを兼ねていることが好ましい。
これにより、ロボットハンドの小型化を図ることができる。

本発明のロボットハンドでは、前記接触部を保持し、前記第１ポンプが配置されている保持部を有することが好ましい。
これにより、第１ポンプを開口部の近くに配置することができ、圧力損失を低減することができる。

本発明のロボットハンドでは、前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部を有していることが好ましい。
これにより、より確実に、接触部と対象物との接触を検知することができる。

本発明のロボットハンドでは、前記接触検知部は、感圧部を有していることが好ましい。
これにより、接触検知部の構成が比較的簡単なものとなる。

本発明のロボットハンドでは、前記接触部を複数有していることが好ましい。
これにより、例えば、対象物を把持することができる。

本発明のロボットは、基台と、
前記基台に対して回動可能に接続されているアームと、
前記アームに接続されているロボットハンドと、を有し、
前記ロボットハンドは、対象物を吸着する開口部と、
前記開口部の圧力を変化させる第１ポンプと、を有し、
前記第１ポンプは、駆動源としての圧電素子を備えていることを特徴とする。
これにより、ポンプから発生する振動を低減することができるため、ロボットハンドの振動を低減することができる。そのため、振動による動作精度の低下を低減することのできるロボットが得られる。

本発明の第１実施形態に係るロボットを示す側面図である。 図１に示すロボットが備えているロボットハンドを示す部分断面正面図である。 図２に示すロボットハンドが有する第１ポンプを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの断面図である。 本発明の第３実施形態に係るロボットハンドが有する第１ポンプを示す断面図である。 図５に示す第１ポンプが有する圧電アクチュエーターの平面図である。 本発明の第４実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図である。 図７に示すロボットハンドの制御系を示すブロック部である。 本発明の第５実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。

以下、本発明のロボットハンドおよびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す側面図である。図２は、図１に示すロボットが備えているロボットハンドを示す部分断面正面図である。図３は、図２に示すロボットハンドが有する第１ポンプを示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。

図１に示すロボット１０は、ロボット本体１００と、ロボット本体１００に接続可能なロボットハンド１と、を有している。ロボットハンド１は、ロボット１０のエンドエフェクターとして用いることができる。

［ロボット本体］
図１に示すように、ロボット本体１００は、水平多関節ロボット（スカラロボット）であって、図示しない床面にボルト等によって固定されている基台１１０と、基台１１０に対して回動可能に接続されているアーム１２０と、を有している。また、アーム１２０は、関節機構を介して基台１１０に回動可能に接続されている第１アーム１３０と、関節機構を介して第１アーム１３０に回動可能に接続されている第２アーム１４０と、第２アーム１４０に設けられている作業ヘッド１５０と、を有している。

基台１１０は、図示しない床面にボルト等によって固定されている。また、基台１１０内には、第１アーム１３０を基台１１０に対して軸Ｊ１まわりに回動させる駆動部１９１が設置されている。また、第２アーム１４０内には、第２アーム１４０を第１アーム１３０に対して軸Ｊ２まわりに回動させる駆動部１９２が設置されている。

また、作業ヘッド１５０は、第２アーム１４０の先端部に配置されている。作業ヘッド１５０は、第２アーム１４０の先端部に同軸的に配置されているスプラインナット１５１およびボールネジナット１５２と、スプラインナット１５１およびボールネジナット１５２に挿通されたスプラインシャフト１５３と、を有している。スプラインシャフト１５３は、第２アーム１４０に対して、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に昇降可能となっている。そして、このようなスプラインシャフト１５３の先端部（下端部）にエンドエフェクターとしてのロボットハンド１が取りつけられている。

第２アーム１４０内には、回転モーター１９４と、昇降モーター１９５とが配置されている。回転モーター１９４の駆動力は、スプラインナット１５１に伝達され、スプラインナット１５１が正逆回転すると、スプラインシャフト１５３が軸Ｊ３まわりに正逆回転する。一方、昇降モーター１９５の駆動力は、ボールネジナット１５２に伝達され、ボールネジナット１５２が正逆回転すると、スプラインシャフト１５３が上下に移動する。

［ロボットハンド］
図２に示すロボットハンド１は、例えば、吸着により対象物であるワークＷを保持できるようになっている。このようなロボットハンド１は、ワークＷを吸着する開口部２３を備えてワークＷに接触させる接触部２と、開口部２３と連通しており、開口部２３の圧力を変化させる第１ポンプ４と、を有している。そして、図３に示すように、第１ポンプ４は、駆動源としての圧電素子４３を備えている。このように、第１ポンプ４の駆動源を圧電素子４３とすることで、例えば、駆動源がモーターの場合と比較して第１ポンプ４の振動が小さくなる。そのため、第１ポンプ４の作動に起因するロボットハンド１の振動を低減することができ、ロボットハンド１の動作精度の低下を低減することができる。

以下、このようなロボットハンド１について詳細に説明する。なお、ワークＷとしては、特に限定されず、例えば、集積回路等の半導体ウェハ、発振器、物理量センサー等の電子デバイス等が挙げられる。

図２に示すように、ロボットハンド１は、前述した接触部２および第１ポンプ４の他に、接触部２を保持している保持部６と、第２ポンプ８と、接触部２とワークＷとの接触を検知する接触検知部３と、接触検知部３の検知結果に基づいて第１、第２ポンプ４、８の作動を制御する制御部５と、を有している。

保持部６は、ロボット本体１００のスプラインシャフト１５３に接続される接続部としての基部６１と、基部６１に固定され、基部６１から下側へ延びている管状のシャフト６２と、を有している。ただし、保持部６の構成としては、特に限定されず、例えば、シャフト６２を省略してもよい。

シャフト６２の先端部には接触部２が配置されている。図２に示すように、接触部２は、シャフト６２に接続されている本体部２１と、本体部２１の先端部に配置されている吸着パッド２２と、吸着パッド２２の先端面に開放する貫通孔により構成されている開口部２３と、を有している。そして、開口部２３は、シャフト６２内に配置されている配管Ｈを介して第１ポンプ４および第２ポンプ８に接続されている。

吸着パッド２２は、ワークＷに接触させる部位である。吸着パッド２２は、弾性を有しており、ワークＷと接触した際に弾性変形するようになっている。そのため、接触部２をワークＷに押し付けた際に過度な押圧力がワークＷに加わり難くなり、ワークＷの破損のおそれが低減する。また、接触部２をワークＷに押し付けた際に吸着パッド２２のワークＷとの接触面２２ａ（先端面）がワークＷの被吸着面Ｗ１に倣って変形するため、より確実に、吸着パッド２２をワークＷと密着させることができる。そのため、より確実に、接触部２によってワークＷを吸着することができると共に、空気漏れが少ない分、第１ポンプ４の負担も減る。

以上、接触部２について説明したが、接触部２の構成としては、これに限定されず、例えば、吸着パッド２２は、省略してもよい。この場合、開口部２３は、例えば、本体部２１の先端面に開放する貫通孔により構成すればよい。また、本体部２１の形状も特に限定されず、長尺でなくてもよい。

第１ポンプ４および第２ポンプ８は、図２に示すように、基部６１（保持部６）に配置され、それぞれ、配管Ｈを介して開口部２３と接続されている。このように、第１ポンプ４および第２ポンプ８を基部６１に配置することで、第１ポンプ４および第２ポンプ８を開口部２３の近くに配置することができ、配管Ｈを短くすることができるため、圧力損失を低減することができる。

第１ポンプ４は、開口部２３内の空気を吸引し、開口部２３内の圧力を低減させることができる吸引ポンプであり、第２ポンプ８は、開口部２３内に空気を排出し、開口部２３内の圧力を増加させることができる排出ポンプである。そのため、開口部２３をワークＷに接触させた状態で第１ポンプ４を作動することで開口部２３にワークＷを吸着することができ、開口部２３にワークＷが吸着している状態で第２ポンプ８を作動することで開口部２３からワークＷをリリースする（離脱させる）ことができる。また、このように、吸引用（吸着用）の第１ポンプ４と、排出用（リリース用）の第２ポンプ８と、を有することで、ワークＷの吸着とリリースの速度を高めることができる。すなわち、ワークＷを素早く吸着し、ワークＷを素早くリリースすることができる。

次に、第１ポンプ４および第２ポンプ８の構成について説明するが、第１ポンプ４および第２ポンプ８は、互いに同様の構成であるため、以下では、第１ポンプ４について代表して説明し、第２ポンプ８については、その説明を省略する。

第１ポンプ４は、撓み変形するダイアフラム４２１を有するダイアフラムポンプであり、圧電素子４３の駆動によってダイアフラム４２１が撓み変形するように構成されている。このように、第１ポンプ４をダイアフラムポンプとすることで、第１ポンプ４の小型化を図ることができると共に、より振動の少ない第１ポンプ４となる。このような第１ポンプ４は、図３に示すように、ベース基板４１と、ベース基板４１に接合され、ダイアフラム４２１を有しているダイアフラム基板４２と、ダイアフラム４２１に配置され、ダイアフラム４２１を変形させる駆動源としての圧電素子４３と、を備えている。

ベース基板４１には、吸引孔または排出孔として機能する２つの貫通孔４１１、４１２が設けられている。そして、貫通孔４１１が配管Ｈに接続されており、貫通孔４１２が大気に解放している。

ダイアフラム基板４２に設けられているダイアフラム４２１は、ベース基板４１と対向して配置され、ダイアフラム４２１とベース基板４１との間にはポンプ室Ｐが形成されている。また、ダイアフラム４２１は、ポンプ部ダイアフラム４２２と、ポンプ部ダイアフラム４２２を挟んで配置されている２つのバルブ部ダイアフラム４２３、４２４と、を有している。バルブ部ダイアフラム４２３、４２４は、貫通孔４１１、４１２と対向して配置され、貫通孔４１１、４１２と重なる部分には貫通孔４１１、４１２に向けて突出する台座４２５、４２６が設けられている。さらに、台座４２５、４２６の下面（貫通孔４１１、４１２と対向している面）にはパッキン４４１、４４２が配置されており、このパッキン４４１、４４２によって、通常状態において貫通孔４１１、４１２が閉じた状態に保たれている。

また、圧電素子４３は、ポンプ部ダイアフラム４２２に配置され、ポンプ部ダイアフラム４２２を変形させる第１圧電素子４３１と、バルブ部ダイアフラム４２３に配置され、バルブ部ダイアフラム４２３を変形させる第２圧電素子４３２と、バルブ部ダイアフラム４２４に配置され、バルブ部ダイアフラム４２４を変形させる第３圧電素子４３３と、を有し、これら３つの圧電素子４３１、４３２、４３３は、それぞれ、制御部５の制御によって独立して駆動されるようになっている。このように、圧電素子４３をダイアフラム４２１に配置することで、圧電素子４３の駆動力を効率的にダイアフラム４２１に伝達することができる。また、第１ポンプ４の小型化を図ることもできる。

そして、第２、第３圧電素子４３２、４３３の駆動によってバルブ部ダイアフラム４２３、４２４を上側に動かすことで、貫通孔４１１、４１２を開くことができる。また、第１圧電素子４３１の駆動によってポンプ部ダイアフラム４２２を上側に動かすことで気体の吸引を、下側に動かすことで気体の排出を実現することができる。そして、ポンプ部ダイアフラム４２２と、バルブ部ダイアフラム４２３、４２４の駆動タイミングを制御することで、任意の方向への送気が可能となる。

そのため、第１ポンプ４では、貫通孔４１１から気体を吸引し、貫通孔４１２から気体を排出することで、開口部２３内の圧力を低減させることができ、第２ポンプ８では、貫通孔８１２から気体を吸引し、貫通孔８１１から気体を排出することで、開口部２３内の圧力を増加させることができ、開口部２３からワークＷをリリースすることができる。

以上のような第１ポンプ４は、圧電素子４３を駆動源としているため、例えば、駆動源がモーターの場合と比較して振動が小さい。そのため、第１ポンプ４の作動に起因するロボットハンド１の振動を低減することができ、ロボットハンド１の動作精度の低下を低減することができる。第２ポンプ８についても同様である。

なお、第１ポンプ４および第２ポンプ８の構成としては、駆動源として圧電素子を用いていれば上記の構成に限定されず、異なる構成のダイアフラムポンプであってもよいし、ダイアフラムポンプ以外のポンプであってもよい。

接触検知部３は、接触部２とワークＷとの接触を検知することができる。そして、この接触検知部３の検知結果に基づいて、制御部５が第１ポンプ４および第２ポンプ８の作動を制御するようになっている。このような構成によれば、例えば、第１ポンプ４および第２ポンプ８の作動時間を短くできたり、第１ポンプ４および第２ポンプ８の空引き（大気を吸引し続ける状態）を防止したりすることができる。そのため、第１ポンプ４および第２ポンプ８にかかる負担を低減することができ、第１ポンプ４および第２ポンプ８の長寿命化を図ることができる。また、ロボットハンド１の低消費電力化を図ることもできる。なお、本実施形態の接触検知部３は、図２に示すように、カメラ等の撮像装置３３を有しており、この撮像装置３３で撮像された画像に基づいて接触部２とワークＷとの接触を検知するようになっている。

次に、制御部５による第１ポンプ４および第２ポンプ８の制御について説明する。制御部５は、接触部２がワークＷに接触していない状態では第１ポンプ４を停止させる。そして、接触検知部３が接触部２とワークＷとの接触を検知すると、制御部５は、第１ポンプ４を作動し、開口部２３内の圧力を低減させることで（例えば、第１ポンプ４により開口部２３を真空圧にすることで）、開口部２３にワークＷを吸着させる。このような制御によれば、第１ポンプ４の作動時間を短くできると共に、第１ポンプ４の空引きを防止でき、第１ポンプ４の長寿命化を図ることができる。また、接触部２がワークＷに接触してから第１ポンプ４を作動させるため、ワークＷとの接触前に開口部２３に第１ポンプ４の作動による気流が発生せず、吸着前のワークＷの位置ずれが発生し難い。

ここで、ロボットハンド１は、配管Ｈ内に、配管Ｈ（開口部２３）の圧力を検出可能な圧力センサーを有していてもよい。このような圧力センサーを有していることで、制御部５は、開口部２３でワークＷを吸着している状態において、圧力センサーの検出結果に基づいて、開口部２３内の圧力（すなわち、接触部２とワークＷとの接触力）が所定の範囲内に収まるように第１ポンプ４の作動を制御することができる。これにより、前記接触力が大き過ぎてワークＷが破損したり、接触力が弱過ぎてワークＷが不本意にリリースされたりする可能性を低減することができる。

また、制御部５は、開口部２３にワークＷが吸着されている状態において、第１ポンプ４を停止すると共に、第２ポンプ８を作動し、開口部２３内の圧力を増加させることで（例えば、第２ポンプ８により開口部２３を大気圧にすることで）開口部２３からワークＷをリリースする。これにより、より確実に、開口部２３からワークＷをリリースすることができる。そして、開口部２３からワークＷをリリースしたことを検知すると、制御部５は、第２ポンプ８の作動を停止する。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの断面図である。

本実施形態に係るロボットハンドは、主に、接触検知部およびポンプの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。

なお、以下の説明では、第２実施形態のロボットハンドに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図４では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

本実施形態のロボットハンド１では、図４に示すように、接触検知部３は、吸着パッド２２の先端部に配置されている感圧部３１を備えており、この感圧部３１がワークＷと接触するようになっている。なお、感圧部３１は、例えば、環状をなしており、開口部２３を塞がないように配置されている。なお、本実施形態では、感圧部３１は、吸着パッド２２の一部として構成されている。

感圧部３１は、ワークＷとの接触によって受ける圧力に応じた検出信号を出力するようになっており、出力された検出信号から吸着パッド２２とワークＷとが接触しているか否か、さらには、吸着パッド２２とワークＷとが接触している場合には接触力（吸着力）を検知することができる。このように、接触検知部３が感圧部３１を備えていることで、接触検知部３の構成が比較的簡単なものとなる。なお、感圧部３１の配置としては、吸着パッド２２をワークＷに押し付けることにより生じる応力を受けることができれば特に限定されず、例えば、吸着パッド２２の中央部や基端部に配置されていてもよい。

感圧部３１としては特に限定されないが、例えば、感圧導電性樹脂を用いた構成であることが好ましい。この場合、感圧部３１は、第１電極および第２電極が櫛歯状に噛み合って配置されている櫛歯電極を備える電極層３１ａと、この電極層３１ａ上に配置され、感圧導電性樹脂をシート状にした樹脂部３１ｂと、を有する構成とすることができる。また、樹脂部３１ｂは、カーボンナノチューブを含んでいることが好ましい。これにより、感圧部３１の構成が比較的簡単なものとなる。また、感圧部３１の小型化や軽量化を図ることもできる。

特に、樹脂部３１ｂがカーボンナノチューブを有する構成とすることで、感圧部３１が受ける圧力と感圧部３１から出力される検出信号との関係を線形（比例）にすることができる。そのため、優れた感圧特性が発揮され、特に、開口部２３でワークＷを吸着している際の接触力（吸着力）をより精度よく検知することができる。そのため、例えば、制御部５は、開口部２３でワークＷを吸着している状態において、感圧部３１の検出結果に基づいて、開口部２３内の圧力が所定の範囲内に収まるように第１ポンプ４の作動を精度よく制御することができる。これにより、接触力が大き過ぎてワークＷが破損したり、接触力が弱過ぎてワークＷが不本意にリリースされたりする可能性を低減することができる。

なお、樹脂部３１ｂに含まれる樹脂材料としては特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。また、感圧部３１の他の構成としては、例えば、感圧導電性ゴム、基材に感圧導電インクを塗布したもの等が挙げられる。

また、本実施形態のロボットハンド１では、前述した第１実施形態の第２ポンプ８が省略されており、第１ポンプ４で吸気と排出の両方を行うように構成されている。言い換えると、第１ポンプ４が第２ポンプ８を兼ねている。具体的には、貫通孔４１１から気体を吸引し、貫通孔４１２から気体を排出すれば、開口部２３内の圧力が低減し、接触部２にワークＷを吸着させることができる（図３参照）。反対に、貫通孔４１２から気体を吸引し、貫通孔４１１から気体を排出すれば、開口部２３内の圧力が増加し、開口部２３からワークＷをリリースすることができる（図３参照）。このような構成によれば、前述した第１実施形態と比較して、ポンプの数を減らせるため、ロボットハンド１の軽量化を図ることができる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドが有する第１ポンプを示す断面図である。図６は、図５に示す第１ポンプが有する圧電アクチュエーターの平面図である。

本実施形態に係るロボットハンドは、主に、第１ポンプおよび第２ポンプの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットハンドと同様である。

本実施形態の第１ポンプ４は、図５に示すように、ポンプ部ダイアフラム４２２を撓み変形させる駆動源である圧電アクチュエーター４７１（圧電素子）と、圧電アクチュエーター４７１の駆動をポンプ部ダイアフラム４２２に伝達する伝達部４８１と、バルブ部ダイアフラム４２３を撓み変形させる駆動源である圧電アクチュエーター４７２（圧電素子）と、圧電アクチュエーター４７２の駆動をバルブ部ダイアフラム４２３に伝達する伝達部４８２と、バルブ部ダイアフラム４２４を撓み変形させる駆動源である圧電アクチュエーター４７３（圧電素子）と、圧電アクチュエーター４７３の駆動をバルブ部ダイアフラム４２４に伝達する伝達部４８３と、を有している。このように、伝達部４８１、４８２、４８３を有することで、圧電アクチュエーター４７１、４７２、４７３の配置の自由度が増す。

また、伝達部４８１は、ローター４８１１と、一端部がローター４８１１の回転軸からずれた位置に接続され、他端部がポンプ部ダイアフラム４２２に接続されている連接部４８１２と、を有している。同様に、伝達部４８２は、ローター４８２１と、一端部がローター４８２１の回転軸からずれた位置に接続され、他端部がバルブ部ダイアフラム４２３に接続されている連接部４８２２と、を有している。また、伝達部４８３は、ローター４８３１と、一端部がローター４８３１の回転軸からずれた位置に接続され、他端部がバルブ部ダイアフラム４２４に接続されている連接部４８３２と、を有している。

このような構成では、圧電アクチュエーター４７１を駆動させてローター４８１１を回転させることで、ポンプ部ダイアフラム４２２を上下に撓み変形させることができ、圧電アクチュエーター４７２を駆動させてローター４８２１を回転させることで、バルブ部ダイアフラム４２３を上下に撓み変形させることができ、圧電アクチュエーター４７３を駆動させてローター４８３１を回転させることで、バルブ部ダイアフラム４２４を上下に撓み変形させることができる。そして、制御部５によって圧電アクチュエーター４７１、４７２、４７３の駆動を制御し、ポンプ部ダイアフラム４２２と、バルブ部ダイアフラム４２３、４２４の駆動タイミングを制御することで、前述した第１実施形態と同様に任意の方向への送気が可能となる。

なお、圧電アクチュエーター４７１の構成としては、特に限定されないが、例えば、図６に示すような構成とすることができる。図６に示す圧電アクチュエーター４７１は、ローター４８１１に当接する当接部４７１１ａを備えている板状のベース４７１１と、ベース４７１１の一方の主面に２行×２列に並んで配置されている４つの圧電素子４７１２ａ、４７１２ｂ、４７１２ｃ、４７１２ｄと、他方の主面に２行×２列に並んで配置されている４つの圧電素子４７１３ａ、４７１３ｂ、４７１３ｃ、４７１３ｄと、を有している。

このような圧電アクチュエーター４７１では、一方の対角線上に位置する圧電素子４７１２ａ、４７１２ｄ、４７１３ａ、４７１３ｄを通電により伸長させる状態と、他方の対角線上に位置する圧電素子４７１２ｂ、４７１２ｃ、４７１３ｂ、４７１３ｃを通電により伸長させる状態と、を繰り返すことで当接部４７１１ａが振動し、この振動によりローター４８１１を回転させることができる。圧電アクチュエーター４７２、４７３の構成についても同様である。

このような第３実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態に係るロボットハンドを示す斜視図である。図８は、図７に示すロボットハンドの制御系を示すブロック部である。

本実施形態に係るロボットハンドは、主に、接触部を複数有していること以外は、前述した第１実施形態のロボットハンドと同様である。

なお、以下の説明では、第４実施形態のロボットハンドに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図７および図８では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

本実施形態のロボットハンド１は、図７に示すように、接触部２としての指部２４を３本（複数）有している。また、保持部６は、３つの指部２４を支持する支持部６６と、支持部６６を駆動する駆動部６７と、を備えている。駆動部６７は、支持部６６を軸Ｊ４まわりに回動させることができる。また、３本の指部２４は、それぞれ、軸Ｊ４に近づく向きと離れる向きとに可動であり、例えば手を閉じたり開いたりするような動作が可能である。これにより、ロボットハンド１は、ワークＷを把持したり、把持しているワークＷをリリースしたりすることができる。

３つの指部２４は、支持部６６の軸Ｊ４の周方向に離散的に配列されている。これら指部２４は、支持部６６に接続され、関節機構を介して支持部６６に接続されている基節部２４１と、基節部２４１に接続されている中節部２４２と、中節部２４２に接続されている末節部２４３と、を有している。そして、各指部２４の末節部２４３の腹には開口部２３が設けられており、開口部２３の周囲には感圧部３１が配置されている。また、図８に示すように、各指部２４の開口部２３には配管Ｈを介して専用の第１ポンプ４および第２ポンプ８が接続されており、制御部５が各第１ポンプ４および第２ポンプ８の作動を独立して制御することで、各指部２４でのワークＷの吸着、リリースを独立して制御することができる。

このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。

本実施形態に係るロボットは、主に、ロボット本体の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。

なお、以下の説明では、第５実施形態のロボットに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

図９に示すロボット本体２００は、例えば床や天井に固定される基台２１０と、関節機構２２１を介して基台２１０に連結され、関節機構２２１を軸に回動する第１アーム２３１と、関節機構２２２を介して第１アーム２３１に連結され、関節機構２２２を軸に回動する第２アーム２３２と、関節機構２２３を介して第２アーム２３２の先端に連結され、関節機構２２３を軸に回動する第３アーム２３３と、関節機構２２４を介して第３アーム２３３の先端に連結され、関節機構２２４を軸に回動する第４アーム２３４と、関節機構２２５を介して第４アーム２３４の先端に連結され、関節機構２２５を軸に回動する第５アーム２３５と、関節機構２２６を介して第５アーム２３５の先端に連結され、関節機構２２６を軸に回動する第６アーム２３６と、を有している。また、第６アーム２３６にはハンド接続部２４０が設けられており、ハンド接続部２４０には、ロボットハンド１が装着可能となっている。

このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第６実施形態＞
図１０は、本発明の第６実施形態に係るロボットが有するロボット本体を示す斜視図である。

本実施形態に係るロボットは、主に、ロボット本体の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。

なお、以下の説明では、第６実施形態のロボットに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

図１０に示すロボット本体３００は、例えば床や天井に固定される基台３１０と、基台３１０に接続されている胴体３２０と、胴体３２０の左右に接続されている一対の多関節ロボットアーム３３０と、胴体３２０に設けられているステレオカメラ３６０および信号灯３７０と、を有している。

また、基台３１０には、ロボット本体３００の移動を容易とする複数の車輪（図示せず）と、各車輪をロックするロック機構（図示せず）と、ロボット本体３００を移動する際に把持するハンドル３１１と、が設けられている。さらに、基台３１０には、作業台に当接させるためのバンパー３１２、緊急時にロボット本体３００を停止させるための非常停止ボタン３１３、入力装置３１４等が設けられている。

胴体３２０は、基台３１０に対して昇降可能かつ回動可能に接続されている。各多関節ロボットアーム３３０は、関節機構を介して胴体３２０に連結されている第１肩部３３１と、関節機構を介して第１肩部３３１に連結されている第２肩部３３２と、捻り機構を介して第２肩部３３２の先端に連結されている上腕部３３３と、関節機構を介して上腕部３３３の先端に連結されている第１前腕部３３４と、捻り機構を介して第１前腕部３３４の先端に連結されている第２前腕部３３５と、関節機構を介して第２前腕部３３５の先端に連結されている手首部３３６と、捻り機構を介して手首部３３６の先端に連結されている連結部３３７と、を有している。また、連結部３３７にはハンド部３３８が設けられており、ハンド部３３８には、ロボットハンド１が装着可能となっている。

このような第６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明のロボットハンドおよびロボットについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…ロボットハンド、２…接触部、２１…本体部、２２…吸着パッド、２２ａ…接触面、２３…開口部、２４…指部、２４１…基節部、２４２…中節部、２４３…末節部、３…接触検知部、３１…感圧部、３１ａ…電極層、３１ｂ…樹脂部、３３…撮像装置、４…第１ポンプ、４１…ベース基板、４１１、４１２…貫通孔、４２…ダイアフラム基板、４２１…ダイアフラム、４２２…ポンプ部ダイアフラム、４２３、４２４…バルブ部ダイアフラム、４２５、４２６…台座、４３…圧電素子、４３１…第１圧電素子、４３２…第２圧電素子、４３３…第３圧電素子、４４１、４４２…パッキン、４７１、４７２、４７３…圧電アクチュエーター、４７１１…ベース、４７１１ａ…当接部、４７１２ａ、４７１２ｂ、４７１２ｃ、４７１２ｄ、４７１３ａ、４７１３ｂ、４７１３ｃ、４７１３ｄ…圧電素子、４８１…伝達部、４８１１…ローター、４８１２…連接部、４８２…伝達部、４８２１…ローター、４８２２…連接部、４８３…伝達部、４８３１…ローター、４８３２…連接部、５…制御部、６…保持部、６１…基部、６２…シャフト、６６…支持部、６７…駆動部、８…第２ポンプ、８１１、８１２…貫通孔、１０…ロボット、１００…ロボット本体、１１０…基台、１２０…アーム、１３０…第１アーム、１４０…第２アーム、１５０…作業ヘッド、１５１…スプラインナット、１５２…ボールネジナット、１５３…スプラインシャフト、１９１、１９２…駆動部、１９４…回転モーター、１９５…昇降モーター、２００…ロボット本体、２１０…基台、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６…関節機構、２３１…第１アーム、２３２…第２アーム、２３３…第３アーム、２３４…第４アーム、２３５…第５アーム、２３６…第６アーム、２４０…ハンド接続部、３００…ロボット本体、３１０…基台、３１１…ハンドル、３１２…バンパー、３１３…非常停止ボタン、３１４…入力装置、３２０…胴体、３３０…多関節ロボットアーム、３３１…第１肩部、３３２…第２肩部、３３３…上腕部、３３４…第１前腕部、３３５…第２前腕部、３３６…手首部、３３７…連結部、３３８…ハンド部、３６０…ステレオカメラ、３７０…信号灯、Ｈ…配管、Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４…軸、Ｐ…ポンプ室、Ｗ…ワーク、Ｗ１…被吸着面

Claims (12)

1. 開口部を備え、対象物に接触させる接触部と、
   前記開口部と連通している第１ポンプと、を有し、
   前記第１ポンプは、圧電素子を備えていることを特徴とするロボットハンド。
2. 前記第１ポンプは、前記圧電素子の駆動によって撓み変形するダイアフラムを有する請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記圧電素子は、前記ダイアフラムに配置されている請求項２に記載のロボットハンド。
4. 前記圧電素子の駆動を前記ダイアフラムに伝達する伝達部を有している請求項２に記載のロボットハンド。
5. 前記第１ポンプは、前記開口部の圧力を低減させることができる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボットハンド。
6. 前記開口部の圧力を増加させることができる第２ポンプを有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボットハンド。
7. 前記第１ポンプは、前記第２ポンプを兼ねている請求項６に記載のロボットハンド。
8. 前記接触部を保持し、前記第１ポンプが配置されている保持部を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロボットハンド。
9. 前記接触部と前記対象物との接触を検知する接触検知部を有している請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボットハンド。
10. 前記接触検知部は、感圧部を有している請求項９に記載のロボットハンド。
11. 前記接触部を複数有している請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のロボットハンド。
12. 基台と、
    前記基台に対して回動可能に接続されているアームと、
    前記アームに接続されているロボットハンドと、を有し、
    前記ロボットハンドは、対象物を吸着する開口部と、
    前記開口部の圧力を変化させる第１ポンプと、を有し、
    前記第１ポンプは、駆動源としての圧電素子を備えていることを特徴とするロボット。

Images