JP2017185576A - ロボット用把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い確実性で重量の大きいワークを把持する。【解決手段】ロボット用把持装置（６０）の各指部は、複数の板状の弾性体を重ねて成る指部本体（１）と、指部本体の先端側内面に設けられた第一滑止部（２）と、指部本体の外面に沿って配置されていて指部本体の先端に接合される、指部本体よりも剛性の高い補強部材（２０）とを有しており、補強部材は、指部本体の長手方向に対して垂直な第一回転軸回りに前記補強部材を回動させる第一回転継手（４）を有しており、ロボット用把持装置は、指部本体の基端を把持中心（ａ）に沿って移動させて、指部を開閉させる駆動部（６２）を有する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、様々な形状で様々な向きに配置されたワークを把持するロボット用把持装置に関する。

ロボットの手首先端には、ワークを把持するための把持装置が取付けられている。図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ従来技術における第一のハンドの頂面図および側面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂには、ロボットに取付けられるサーボハンドが示されている。このようなサーボハンドは、人間の手と同様な構造を有しており、様々な形状で且つ様々な向きのワークを把持するのに有利である。

しかしながら、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるサーボハンドには、複数のサーボモータや複雑なリンク機構が内蔵されている。従って、そのようなサーボハンドは極めて高価となり、且つ緻密で複雑な制御が必要とされる。このため、現状では、そのようなサーボハンドの普及が遅れている。

また、図１１は従来技術における第二のハンドを示す図である。図１１に示されるチャックは、二つまたは三つの指部を備えている。しかしながら、図１１に示されるチャックは、汎用性がなく、所定形状のワークしか把持できないことが多い。複雑な形状のワークを把持する場合には、ワークを限定された特定の向きに配置する必要があった。

さらに、特許文献１は、折曲げられた板状部材を用いて把持部を開閉する把持装置を開示している。特許文献２は、一つの指部が外側のスプリングフィンガと内側のフレキシブルフィンガとから構成された把持装置を開示している。

特開２０１１−２４５５６６号公報 米国特許第３５２７４９２号明細書 特許第５６８１２７１号公報

しかしながら、特許文献１の把持装置は指部を大きく開放できないので、小型のワークしか把持できない。また、把持部と比較すると、把持装置の駆動部がかなり大きいという問題もあった。

さらに、特許文献２のスプリングフィンガおよびフレキシブルフィンガは板バネであってその剛性が低い。従って、特許文献２の把持装置は軽量なワークのみしか把持できない。また、把持時に外側のスプリングフィンガを撓めるために大きな力が要求されるので、特許文献２の把持装置の駆動効率は低い。さらに、外側のスプリングフィンガは把持時に外方に向かって湾曲するので、スプリングフィンガが周辺の物体に接触しやすいという問題もある。

ところで、ロボットの手首先端に取付けられた把持装置は、収納箱内にバラ置きされたワークを取出す際にも使用される。このような場合には、把持装置のハンドがワークを把持するときの、ハンドとワークの相対位置関係という意味での把持精度の高さはそれほど要求されない。把持精度が低い場合、例えばハンドが部品を粗く鷲づかみしたような場合であっても、ハンドがワークを確実に把持して、収納箱の外方まで取出すことができれば十分である。

しかしながら、図１０または図１１に示されるような把持装置では、所定の向きに配置されたワークのみしか把持できない。また、把持装置が収納箱の内壁に干渉するのを避けるために、把持装置を下方に向ける必要がある。このため、収納箱の隅部に位置するワークを把持することはできない。さらに、従来技術においては、把持装置がワークを把持したか否かを認識することができない。

特許文献３の把持装置は、特許文献２に対し、より重量の大きいワークを把持できる。ワークに作用する重力に対し、把持装置の把持部の摩擦力で或るワークを保持するために必要な把持力は、ワークの重量の数倍以上であることが実験等でわかっている。ワークの重量が比較的大きく、例えば２０ｋｇである場合には、必要な把持力に対して、指部本体の弾性体自身の座屈に対する強度が不足する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ワークの向きおよび形状に関わらず、高価なサーボハンドを使用することなしに、鉛直下向きにアプローチして、高い確実性で重量の大きいワークを把持することのできる、汎用性の高いロボット用把持装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、二つ以上の指部を有し、各指部の先端が把持中心に向かって移動して把持対象物を把持するロボット用把持装置において、前記各指部は、少なくとも二つ以上の板状の弾性体から成る指部本体と、該指部本体の先端側内面に設けられた第一滑止部と、前記指部本体の外面に沿って配置されていて前記指部本体の先端に接合される、前記指部本体よりも剛性の高い補強部材とを有しており、前記指部本体の前記少なくとも二つ以上の板状の弾性体はその厚さ方向に互いに重ねられた状態で、前記少なくとも二つ以上の弾性体の先端および基端はそれぞれ互いに固定されており、前記指部本体は、前記把持中心に向かって互いに対面しており、前記補強部材は、前記指部本体の長手方向に対して垂直であって前記指部本体の表面に対して平行な第一回転軸回りに前記補強部材を回動させる第一回転継手を有しており、前記ロボット用把持装置は、前記指部本体の基端を前記把持中心に沿って移動させて、前記指部を開閉させる駆動部を有しており、該駆動部によって前記指部本体の基端を前記把持中心に沿って下方向に移動させると前記指部の前記指部本体が外方に湾曲して互いに離間し、それにより、前記指部が開放するようになり、前記駆動部によって前記指部本体の基端を前記把持中心に沿って上方向に移動させると前記指部の前記指部本体が内方に湾曲し、それにより、前記指部が閉鎖するようになる、ロボット用把持装置が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記補強部材は、前記第一回転継手と前記指部本体の先端との間において、前記第一回転軸に対して平行な第二回転軸回りに前記補強部材を回動させる第二回転継手を有する。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記各指部は、さらに、一つまたは複数の第二滑止部を前記指部本体の内面に有する。
４番目の発明によれば、３番目の発明において、さらに、前記第二滑止部と前記指部本体とを接続する接続部材と、前記第二滑止部が前記指部本体内面に対して所定の距離を超えて離反するのを防止する離反規制部とを具備する。
５番目の発明によれば、１番目の発明において、一つの指部の第一滑止部の把持面は、指部を閉鎖するときに他の指部の第一滑止部の把持面と、互いに指部の先端側が最初に接触するように配置されている。
６番目の発明によれば、２番目の発明において、前記第二回転継手には、所定の回転角度を超えて回ることを防止する回転規制部が設けられている。
７番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第一滑止部には、前記指部本体の先端を保護する保護部材が設けられており、該保護部材は前記第一滑止部より前記指部の先端側に突出する。
８番目の発明によれば、１番目の発明において、前記指部本体の基端近傍において前記指部本体の外面を押圧する押圧部を備えた。
９番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第一滑止部の把持面には、複数の凹凸部、複数の突起または複数の溝部が形成されている。
１０番目の発明によれば、１番目の発明において、前記指部本体の基端を移動させる区間を規定、調整する調整部を備えた。
１１番目の発明によれば、１番目の発明において、前記把持対象物の重量を計測する計測部を備えた。
１２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第一滑止部近傍に備えられた、押圧されることにより把持状態であることを把握する把持認識部を具備する。
１３番目の発明によれば、１２番目の発明において、前記第一滑止部近傍に備えられた前記把持認識部は、検出素子と、該検出素子を押圧する検出素子押圧部と、該検出素子押圧部により前記検出素子が所定量以上押圧されるのを制限する押圧制限部とを含む。
１４番目の発明によれば、２番目の発明において、さらに、前記第二回転継手近傍に備えられていて、所定の回転角度で信号を出力する継手角度認識部を具備する。
１５番目の発明によれば、１番目の発明において、前記指部により把持された把持対象物の存在を接触式または非接触式に検出する把持対象物検出部を備えた。

１番目の発明においては、指部本体の基端の直線運動を第一回転継手回りにおける補強部材の回転運動に変換している。このため、指部の開放度合いに関係なく、第一回転継手を支点とした一定の把持力を得ることができ、結果としてワーク（把持対象物）を安定して把持することができる。また、指部本体をワークの外形に倣わせて、ワークを包み込むように把持するので、ワークが滑落する可能性が小さい。更に指部本体は、複数の板状の弾性体を重ねることにより形成されている。このため、柔軟性を維持しながら曲げに対する座屈強度を高めることが可能となる。従って、重量の大きいワークを把持するために必要な大きな把持力にも耐えられる指部を作成できる。駆動部による直線駆動動作を第一回転継手回りの回転運動に変換するので、駆動部のストロークが比較的小さい場合であっても、指部を大きく開放させられ、指部開閉効率を高めることができる。さらに、把持装置の構造が単純であるので、コスト削減、軽量化を図ることもできる。さらに、指本体の外側に配置された補強部材が撓み難いため、把持時に補強部材が外側に張り出すことはなく、補強部材が周囲とぶつかることもない。
２番目の発明においては、第二回転継手を設けたので、ワークの外形に対する倣い性が向上し、ワークの把持時には、指部の先端は内側に閉鎖する。従って、ワークがさらに滑落し難くなる。また、指部の先端が、硬い部材、例えば収納箱の底面などに衝突した場合であっても、指部が第二回転継手回りに内方に回動するので、衝突時の衝撃が逃げ、指部が破損するのを回避できる。
３番目の発明においては、第二滑止部を備えたので、指部本体の内面でワークを抱え込む際に、ワークがさらに滑落し難くなり、確実な把持状態を得ることができる。
４番目の発明においては、ワークを把持したり解放したりする際に、第二滑止部がワークと接触することにより指部本体から離反する方向における過大な力が接続部材に作用して接続部材が引っ張り破断するのを防ぐことができる。
５番目の発明においては、ワークが細長い場合、薄い場合、極めて小さい場合であっても、ワークを把持することができ、汎用性を高めることができる。
６番目の発明においては、前記第二回転継手に、回転規制部を備えることで、指部の先端部が外方に開放しないようになる。このため、ワークが滑落するのをさらに防止することができる。
７番目の発明においては、指部の先端が、ワークと収納箱の間の隙間に侵入しやすくなる。さらに、指部の先端が収納箱の底面などに衝突したとしても、第一滑止部が破損するのを防止することができる。
８番目の発明においては、指部本体が外方に湾曲するのを抑制し、把持力を増大させられる。
９番目の発明においては、ワークに潤滑油、工作油等が付着している場合であっても、ワークが滑落し難くなる。
１０番目の発明においては、指部の開閉量を自由に調節できる。
１１番目の発明においては、ワークを掴み損なったり、複数取りしたことを重量に基づいて判別する。従って、ワークを再把持する場合に有利である。
１２番目の発明によれば、第一滑止部または指部本体の内面のどの部分で把持対象物を把持した場合であっても、把持対象物が把持されていることを良好に認識することができる。そのような判断は、把持対象物を把持して持上げる際に即時に行える。従って、把持失敗した場合には、即座にリトライ動作を行うことができ、平均的なサイクルタイムを短縮できる。
１３番目の発明によれば、検出素子を第一滑止部の背面に位置する補強部材内部に設け、検出素子押圧部を第一滑止部の裏面側に設けることができる。この場合には、指部本体の弾性変形を利用した押圧構造の把持認識部を形成できる。また、把持認識部を指部に内蔵しても、指部が厚くなるのを防止できる。さらに、押圧制限部を有しているので、検出素子が必要以上に強く押圧されることを防ぎ、信頼性を向上させられる。
第二回転継手から指部先端側までの部位が、指先がワーク群に強く押し付けられたり、指先端部をワーク群の中に深く挿入し過ぎた場合には、指先が把持中心aに向かって倒れる特徴がある。１４番目の発明においては、第二補強部品と第三補強部品との間に形成される角度が所定の角度になると、信号を出力する継手角度認識部が含まれている。前述した角度が予め設定された許容限界角度近傍になった場合に信号が出力される。このため、信号が出力された場合には、指先端部に過大な負荷が作用していると判断できる。そのような場合には、ロボット用把持装置を上昇させて、指先端部を過負荷から保護することができる。
１５番目の発明によれば、指先から離れた部位に把持対象物検出部を設けることにより、より高度な検出を行うことができる。把持対象物に直接接触する接触式の把持対象物検出部を採用した場合には、さらに高度な検出を行うことができる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。

本発明に基づくロボット用把持装置の開放状態を示す側面図である。 本発明に基づくロボット用把持装置の閉鎖状態を示す側面図である。 本発明に基づくロボット用把持装置の側面図である。 ロボット用把持装置がワークを把持するときの第一の部分拡大図である。 ロボット用把持装置がワークを把持するときの第二の部分拡大図である。 ロボット用把持装置の先端側から見た第一の図である。 ロボット用把持装置の先端側から見た第二の図である。 第二回転継手を備えないロボット用把持装置がワークを把持するときの部分拡大図である。 第二回転継手を備えたロボット用把持装置がワークを把持するときの部分拡大図である。 ロボット用把持装置の先端を示す第一の斜視図である。 ロボット用把持装置の先端を示す第二の斜視図である。 ロボット用把持装置がワークを把持するのを示す第一の図である。 ロボット用把持装置がワークを把持するのを示す第二の図である。 ロボット用把持装置がワークを把持するのを示す第三の図である。 第一滑止部のある形態の側面図である。 第一滑止部のある形態の正面図である。 図８Ａの斜視図である。 二つの指部を備えたロボット用把持装置の部分斜視図である。 三つの指部を備えたロボット用把持装置の部分斜視図である。 四つの指部を備えたロボット用把持装置の部分斜視図である。 従来技術における第一のハンドの頂面図である。 従来技術における第一のハンドの側面図である。 従来技術における第二のハンドを示す図である。 ロボット用把持装置の部分拡大図である。 開放状態におけるロボット用把持装置の部分拡大図である。 把持状態におけるロボット用把持装置の部分拡大図である。 ロボット用把持装置の他の部分拡大図である。 図１４Ａに示されるロボット用把持装置の正面図である。 ロボット用把持装置の更に他の部分拡大図である。 図１５Ａに示されるロボット用把持装置の正面図である。 把持状態におけるロボット用把持装置の更に他の部分拡大図である。 開放状態で且つ指先がワーク等に接触し始めた直後のロボット用把持装置の部分拡大図である。 開放状態で且つ指先がワーク等に接触して、指先が倒れている状態でのロボット用把持装置の部分拡大図である。 非接触式把持対象物検出部を備えたロボット用把持装置の斜視図である。 他の非接触式把持対象物検出部を備えたロボット用把持装置の斜視図である。 非接触式把持対象物検出部が外部に備えられているロボット用把持装置の斜視図である。 接触式把持対象物検出部を備えたロボット用把持装置の斜視図である。 把持対象物検出部を備えたロボット用把持装置の動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。

図１Ａおよび図１Ｂは、本発明に基づくロボット用把持装置の開放状態および閉鎖状態をそれぞれ示す側面図である。これら図面に示されるロボット用把持装置６０は、二つの指部を備えている。各指部は、細長状のプレートからなる一対の指部本体１と、指部本体１の外方に配置されていて指部本体１よりも剛性の高い一対の補強部材２０とから主に構成される。また、これら図面には、把持中心ａが二つの指部の間に示されている。

指部本体１は、バネ鋼板から作成されるのが好ましい。しかしながら、指部本体１が弾性を有する樹脂などから形成されていてもよい。図１Ａおよび図１Ｂにおいては、二つのバネ鋼板を厚み方向に互いに重ねることにより、それぞれの指部本体１が形成されている。それぞれの指部本体１が三つ以上のバネ鋼板を互いに重ねることにより形成されていてもよい。指部本体１の複数のバネ鋼板は指部本体１の基端および先端またはそれらの近傍においてのみ互いに固定されている。一つの指部本体１におけるバネ鋼板の数を増やすほど、曲げに対する指部本体１の柔軟性は低下するものの、指部本体１の座屈強度を向上させられる。

なお、複数のバネ鋼板を重ねる代わりに、一つのバネ鋼板の厚みを増やした場合にも座屈強度を向上させられる。しかしながら、この場合には、曲げに対する指部本体１の柔軟性が著しく低下して、後述する把持動作を実現するのは困難である。このため、複数のバネ鋼板を互いに重ね、且つ前記指部本体１の基端および先端またはそれらの近傍おいてのみ互いに固定されることにより指部本体１を形成するのが好ましい。指部本体１が曲げられると、固定部近傍を除いて、各板バネ鋼板の表面間には隙間が出来た状態となる。

さらに、図１Ａおよび図１Ｂにおける二つの指部本体１の基端は、把持中心ａに沿って移動可能なシャフト９の先端に接続されている。シャフト９は、リニアボールブッシュを介して基部８の貫通孔内に挿入されている。なお、リニアボールブッシュの代わりに、滑り軸受けやガイドレール付直動駆動のベアリングを使用してもよい。

シャフト９が図１Ａの下方向に移動すると、二つの指部の指部本体１が外方に湾曲して互いに離間し、それにより、ロボット用把持装置６０が開放するようになる。そして、シャフト９が反対方向に移動すると、二つの指部の指部本体１は内方に湾曲し、それにより、ロボット用把持装置６０が閉鎖するようになる（図１Ｂを参照されたい）。なお、簡潔にする目的で、図１Ａおよび図１Ｂ以外の他の図面においては、指部本体１の図は、簡略化して1本の線で表現している場合があることに留意されたい。

図２は、本発明に基づくロボット用把持装置の側面図である。図２に示されるように、ロボット用把持装置６０は、ロボット（図示しない）の手首先端部６１に取付けられている。ロボット用把持装置６０は、基部８に連結されたエアシリンダ６２をアクチュエータとして備えている。また、エアシリンダ６２の出力シャフト６３に偏荷重が作用しないようにするために、出力シャフト６３は自在継手６４を介してシャフト９に接続されている。

なお、エアシリンダ６２の代わりに、油圧シリンダをアクチュエータとして使用してもよい。あるいは、シャフト９をボールネジまたはラック／ピニオンから作成し、サーボモータ（図示しない）で駆動するようにしてもよい。また、指部本体１は柔軟性を有するので、指部本体１がアクチュエータにより巻上げられる構成にしてもよい。この場合には、基部８の軸方向長さを短くすることができる。

再び図１Ａ等を参照すると、シャフト９の軸方向に沿って二つの調整部７がシャフト９に取付けられている。シャフト９は二つの調整部７の間でのみ移動可能である。つまり、調整部７は、シャフト９のストロークを規制、調整し、結果的に指部の開閉量を調整する役目を果たす。

図１Ａ等に示されるように、把持中心ａとは反対側に位置する指部本体１の外側には、補強部材２０が配置されている。補強部材２０は、第一補強部品２１と、第二補強部品２２と、第三補強部品２３とを含んでいる。これら補強部品２１〜２３は、細長いプレートである。これら補強部品２１〜２３は、指部本体１が湾曲する場合であっても、湾曲しない程度に剛性の高い材料から形成されている。

図から分かるように、第一補強部品２１の基端はロボット用把持装置６０の基部８の外周面に取付けられている。第一補強部品２１の末端は、第一回転継手４を介して第二補強部品２２の基端に連結されている。補強部材２０の補強部品２１、２２は、第一回転継手４回りに回動して、補強部材２０が屈曲動作および伸展動作する。

そして、第二補強部品２２の末端は、第二回転継手１０を介して第三補強部品２３の基端に連結されている。さらに、第三補強部品２３の末端は、指部本体１の先端に連結されている。また、図示されるように、指部本体１の先端内側には、柔軟材料から形成された第一滑止部２が取付けられている。

このような構成であるので、シャフト９が把持中心ａに沿って直線状に摺動すると、二つの指部本体１の基端の直線運動が、補強部材２０の第一回転継手４回りの回動運動に変換される。第二補強部品２２を長くした場合には、二つの指部の先端の間の開放距離を大きくでき、その結果、指部の開閉効率を高めることができる。

ところで、図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、ロボット用把持装置がワークを把持するときの第一および第二の部分拡大図である。これら図面においては、直方体のワークＷが把持中心ａ上に配置されているものとする。図３Ａおよび図３Ｂにおける第一補強部品２１の剛性は、第二補強部品２２の剛性よりも大きい。或いは、図３Ａおよび図３Ｂにおける第一補強部品２１の厚みを、第二補強部品２２の厚みよりも大きくしてもよい。

図３Ａは、シャフト９を上昇させるときに、指部本体１が湾曲してワークＷに接触した瞬間を示している。このときには、第二補強部品２２はほとんど変形しておらず、第一滑止部２の先端近傍のみがワークＷに接触する。そして、シャフト９を上昇させ続けると、図３Ｂに示されるように、第二補強部品２２の中間部分が内方に湾曲するようになる。このため、第一滑止部２の表面の大部分がワークＷの両側面に接触する。言い換えれば、図３Ａおよび図３Ｂに示される構成においては、第一滑止部２がワークＷの側面に倣って、ワークＷの側面に密着するようになる。従って、この場合には、倣い性能を高めることができる。

図４Ａおよび図４Ｂはそれぞれロボット用把持装置の先端側から見た図である。図４Ａは、指部本体１がワークＷを把持する前の状態を示しており、図４Ｂは指部本体１がワークＷを把持した後の状態を示している。これら図面に示されるワークＷは断面が台形の筒型部材であり、断面の上底および下底が把持中心ａに対して垂直になるように配置されている。そして、ワークＷの一方の側面は一方の第一滑止部２に対して非平行であると共に、ワークＷの他方の側面は他方の第一滑止部２に対して平行になるように、ワークＷが配置されている。

これら図面から分かるように、ワークＷを把持するときには、一方の第一滑止部２の指部本体１が捻れるようになる。従って、第一滑止部２がワークＷの一方の側面に倣うように指部本体１が弾性変形し、それにより、第一滑止部２がワークＷの一方の側面に密着するようになる。このため、本発明においては、ワークＷの一方の側面が一方の第一滑止部２に対して非平行である場合であっても、ワークＷを確実に把持することができる。

このように、本発明においては、複数の板状弾性体からなる指部本体１を用いているので、ロボット用把持装置６０を単純な構造にできる。その結果、サーボハンドと比較して、ロボット用把持装置６０のコストを極めて低価格にすることができる。また、指部本体１の柔軟性が高く、また二つの指部本体１がワークＷを包むように把持するので、種々の形状で且つ様々な向きに配置されたワークを安定して把持することも可能である。

ここで、ワークＷの重量が比較的大きく、例えば２０ｋｇである場合、ロボット用把持装置６０にはワークＷの重量の数倍の把持力が必要とされることが、実験等でわかっている。仮に指部本体１が板厚の薄い一つのバネ鋼板から構成されている場合には、ロボット用把持装置６０がワークＷの重量の数倍の把持力でワークＷを把持する際に発生する応力により、指部本体１が容易に座屈する可能性がある。このため、本発明においては、複数のバネ鋼板を互いに重ねることで、柔軟性を著しく損なうことなしに、曲げに対する指部本体１の座屈強度を向上させている。それゆえ、本発明においては、重量が比較的大きい、例えば２０ｋｇのワークであっても把持することが可能となる。

また、図１Ａおよび図４Ａから分かるように、第一滑止部２の背面側には第三補強部品２３の末端が位置している。そして、第三補強部品２３には、所定の角度で折曲げられた保護部材５が固定されている。保護部材５は、比較的剛性の高い金属板から作成されるのが好ましい。保護部材５は第一滑止部２を外方から被覆するように配置されており、保護部材５の先端は、第一滑止部２の先端よりも指部の先端側に位置している。

収納箱などにバラ置きされている複数のワークＷの内の１つを取出す場合には、ロボット用把持装置６０の指部の先端を、比較的堅固なワークＷ同士の間の隙間に進入させる必要がある。第一滑止部２は柔軟材料から形成されているので、ワークＷを取出すときに、第一滑止部２の先端近傍がワークＷに衝突して損傷しやすい。

この点に関し、本発明では、図４Ａ等に示される保護部材５が第１滑止部２および第三補強部品２３を保護している。このため、指部をワークＷ同士の間の隙間およびワークを収納する収納箱の側面とワークＷとの間に進入させやすくなる。このため、ワークＷが収納箱などの隅部に位置する場合でも、ワークＷを把持しやすい。また指部をワークＷ同士の間の隙間に進入させた場合、および指部の先端が、ワークを収納する収納箱の底面に衝突する場合であっても、指部の先端が損傷するのを防止することができる。特に、図示される保護部材５は所定の角度で折曲げられているので、指部の先端、例えば第一滑止部２の先端を確実に保護することができる。

再び図１Ａおよび図４を参照して分かるように、保護部材５は第一滑止部２の把持面よりも把持中心ａ側に突出しないことが望ましい。その理由は、ワークＷの厚みが小さい場合またはワークＷが細長状である場合に、ワークＷが第一滑止部２の把持面に接触する前に、二つの保護部材５が互いに接触する可能性があるためである。保護部材５が第一滑止部２の把持面よりも把持中心ａ側に突出していない場合には、第１滑止部２を確実に最初にワークＷに接触させることができる。

また、図１Ａに示されるように、指部本体１の内面側には複数の第二滑止部３が取付けられている。一つの指部本体１に対し、一つの第二滑止部３が取付けられていてもよい。第二滑止部３の表面は多数の凹凸部が形成されており、表面の摩擦係数は比較的大きい。このため、ワークＷに潤滑油、工作油などが付着している場合であっても、ワークＷを把持するときにワークＷが指部の間から滑落するのが防止される。なお、凹凸部の代わりに、複数の突起または複数の溝が第二滑止部３の表面に形成されていてもよい。あるいは指部本体1の内表面上に凹凸や溝が直接施され、指部本体1と第二滑止部3が一体化されていても良い。これにより、ワークＷを押さえ込んで確実に把持することができる。

図１Ａにおいては、指部本体１の基端近傍に押圧部材６が取付けられている。この押圧部材６は、指部本体１が把持中心ａから離間する方向に張り出さないように指部本体１を把持中心ａに向かって押圧している。

或る実施形態においては、押圧部材６はカムフォロアである。カムフォロアを押圧部材６として使用した場合には、押圧部材６が指部本体１に転がり接触するようになる。従って、指部本体１が摩耗するのを軽減できる。さらに、押圧部材６の直径を大きくすると、指部本体１の基端における曲げ半径を大きくすることができる。その結果、指部本体１に作用する応力が低減され、指部本体１を繰返し湾曲させたとしても、指部本体１の疲労寿命を延ばすことができる。

図５Ａはロボット用把持装置がワークを把持するときの部分拡大図である。図５Ａにおいては第二回転継手１０が備えられていないので、第三補強部品２３も存在しない。その代わりに、第二補強部品２２が第三補強部品２３の分だけ延長されている。そして、図５Ａにおいては、比較的大きな円筒状のワークＷが把持されている。

図５Ａに示されるように、ワークＷを把持するときには、二つの指部本体１がワークＷの外形に沿って倣うように湾曲する。このとき、複数の第二滑止部３が、ワークＷの上方の外面に密着している。さらに、前述した押圧部材６は、指部本体１の基端近傍が外側に湾曲するのを防止している。従って、本発明においては、比較的大きな円筒状のワークＷを堅固に把持することができる。

しかしながら、図５Ａにおいては第二回転継手１０が備えられていないので、押圧部材６から見てワークＷよりも遠方に位置する指部の先端は開放している。このため、ワークＷが指部の先端から滑落する可能性がある。

これに対し、第二回転継手を備えたロボット用把持装置がワークを把持するときの部分拡大図である図５Ｂにおいては、第三補強部品２３が第二回転継手１０を介して第二補強部品２２の末端に連結されている。図５Ｂに示される構成においては、第三補強部品２３が第二回転継手１０回りにさらに内方に回動し、第一滑止部２がワークＷの外形に倣ってワークＷの下方部分を支持するようになる。その結果、指部の先端が閉鎖されるようになり、把持されたワークＷが滑落し難くなる。つまり、図５Ｂに示される構成は、図５Ａに示される構成よりもワークＷをより確実に把持できるのが分かるであろう。

簡易的なロボットハンドは指部の先端のみでワークＷを把持しているので、ワークＷの持上げ時や、把持後の高速動作中にワークＷが滑落することが多かった。しかしながら、本発明においては、第三補強部品２３が閉鎖するので、ワークＷを指部の中央付近で堅固に抱え込んで把持できる。従って、ワークＷの持上げ時や、把持後の高速動作中であっても、ワークＷが滑落することがほとんどない。

図６Ａおよび図６Ｂはロボット用把持装置の先端を示す斜視図である。これら図面に示されるように、第二回転継手１０は、第三補強部品２３が所定の回転角度を超えて回動するのを防止する回転規制部１１を含んでいる。具体的には、回転規制部１１は第二補強部品２２の外面に部分的に重畳する突起である。回転規制部１１によって、第三補強部品２３に対応する指部の先端部分が外方に開放するのが抑制される。

通常は指部本体１が直線状に延びるよう作用するので、回転規制部１１は常に働いている。そして、ワークＷを把持するときに、指部の先端部分が把持中心ａに向かって回転する。言い換えれば、第三補強部品２３が第二回転継手１０回りに内方に回転する。その結果、図６Ａに示されるように、指部の先端部分がワークＷを包むような形態になり、ワークＷを確実に把持できる。

また、ロボット用把持装置６０がワークＷを把持した状態で、指部の先端部分が収納箱の底面または把持対象となっているワークＷ以外のワークに衝突した場合には、第三補強部品２３が第二回転継手１０回りに把持中心ａから離間するように回動する可能性がある。しかしながら、本発明においては、回転規制部１１が存在しているので、第三補強部品２３は把持中心ａに向かって回動する。言い換えれば、本発明においては、回転規制部１１が存在するので、二つの指部が完全に開放することはない。従って、ロボット用把持装置６０からワークＷが滑落するのを防止することができる。

前述したように、本発明のロボット用把持装置６０は、指部本体１の柔軟性を用いた倣い機能、第二回転継手１０を用いた指部先端部の閉鎖機能、ならびに第一滑止部２および第二滑止部３を用いた確実な把持機能を有している。従って、ロボット用把持装置６０は、ワークＷに対する多数の接触部位を確保することができる。それゆえ、ロボット用把持装置６０を単に鉛直方向下方に移動させるのみで、ワークＷの向きに依存することなしに、ワークＷを確実に把持することができる。

図７Ａから図７Ｃは、ロボット用把持装置がワークを把持するのを示す図である。これら図面には、フランジが備えられたシャフトとしてのワークＷが示されている。特に、図７Ａに示されるワークＷのフランジはシャフトに対して偏心して取付けられている。つまり、図７Ａに示されるワークＷはその中心軸線に対して線対称ではない。このため、ワークＷの中心軸線がシャフト９の移動方向と同一であるように、ワークＷが配置されている場合には、ワークＷを把持するのは困難である。しかしながら、そのような場合であっても、本発明においては、図７Ａに示されるように、一方の第三補強部品２３のみが第二回転継手１０回りに回動することにより、一方の指部本体１が他方の指部本体１よりも内方に湾曲する。つまり、本発明においては、二つの指部本体１が互いに異なるように湾曲する。従って、指部本体１がワークＷを倣うように把持し、ワークＷを確実に把持することができる。

また、ワークＷの中心軸線が把持中心ａに対して略垂直になるようにワークＷが配置されている場合には、ワークＷのシャフトの両端を挟むようにワークＷを把持する必要がある。本発明においては、そのような場合であっても、図７Ｂに示されるように、二つの指部本体１の両方が、それぞれの最大開放位置まで開放する。従って、細長状のワークＷを容易に把持することが可能である。

さらに、ワークＷの中心軸線が把持中心ａに含まれるか、または把持中心ａに対して鋭角になるようにワークＷが配置されている場合には、ワークＷのフランジを包むようにワークＷを把持する必要がある。本発明においては、そのような場合であっても、図７Ｃに示されるように、両方の第三補強部品２３がそれぞれの第二回転継手１０回りに回動する。その結果、二つの指部本体１はワークＷのフランジを包むように倣い、両方の第一滑止部２がワークＷを下方から支持するようになる。従って、ワークＷを確実に把持することが可能である。

さらに、図８Ａおよび図８Ｂは第一滑止部２の詳細側面図および正面図であり、図８Ｃは図８Ａの斜視図である。これら図面から分かるように、第一滑止部２は指部本体１の先端近傍の長さ方向に延びる四つの第一凸部７１と、これら第一凸部７１の下方において第一凸部７１に対して垂直に延びる二つの第二凸部７２とを含んでいる。これら第一凸部７１および第二凸部７２は柔軟な高分子化合物材料から作成される弾性体である。このような構成であるので、ワークＷが複雑な形状であっても、第一滑止部２上の第一凸部７１および第二凸部７２にワークＷの一部が引っかかる可能性が高くなり、ワークＷが滑落し難くなる。当然のことながら、第一凸部７１および第二凸部７２の数および配置が異なっていてもよい。

また、凸部７１、７２を設ける代わりに、ワークＷに対面する第一滑止部２の面全体を柔軟な高分子化合物材料からなる被覆部により被覆してもよい。この場合には、被覆部に凹凸や溝が形成されるのが好ましく、それにより、第一滑止部２が十分な滑り止め機能を有するのは明らかであろう。なお、図８Ａ〜図８Ｃに示される第一滑止部２が、例えば図６Ａおよび図６Ｂなどに示される他の構成であってもよい。

図１Ａおよび図１Ｂ等から分かるように、第一滑止部２は指部の先端内側に取付けられている。そして、第一滑止部２は、指部を閉鎖したときにワークＷに最初に接触するように配置されている。このため、ワークＷを把持したときに、ワークＷが二つの第一滑止部２の間から滑落し難くなる。また、ワークＷが細長い場合、薄い場合、極めて小さい場合であっても、第一滑止部２の先端がワークＷを掴みやすくなっている。すなわち、本発明のロボット用把持装置６０は様々な形状のワークＷに対応でき、極めて汎用性が高い。

なお、本発明のロボット用把持装置６０であっても、ワークＷを把持し損ねたり、複数のワークＷを同時に把持する場合があり得る。このため、ワークＷを把持したときにその重量を計測し、計測結果を所定値と比較することが望ましい。このような場合には、計測結果に基づいて、ワークＷを再把持する必要性の判断を容易に行うことができる。

再び図２を参照すると、ロボット用把持装置６０の基部とロボットの手首先端部６１との間には、重量センサ６５が配置されている。重量センサ６５は、ロボット用把持装置６０がワークＷを把持している間にその重量を計測する。そして、重量センサ６５が計測した値から、既知のロボット用把持装置６０の重量を減算して減算値を求める。減算値が把持されたワークＷの重量である。次いで、その減算値とワークＷの既知の重量との間の偏差を求める。偏差が実質的にゼロであれば、ワークＷを適切に把持していることになる。

偏差がマイナス符号でワークＷの所定の重量とほぼ同じである場合には、ワークＷを掴み損ねたと判断して、ワークＷを再把持するよう動作させる。さらに、偏差がプラス符号で一つのワークの既知の重量以上の場合には、２個以上の複数のワークＷを同時に把持していると判断できる。この場合には、指部を開放して、ワークＷを一旦解放する。そして、ワークＷを再把持するよう動作させる。このように重量センサ６５を備える構成は、ワークを再把持する必要性を判断するのに有利であるのが分かるであろう。

図９Ａから図９Ｃは、それぞれ二つの指部、三つの指部および四つの指部を備えたロボット用把持装置の部分斜視図である。図９Ａに示されるように、前述した実施形態においては、ロボット用把持装置６０が二つの指部を有するものとして説明した。

しかしながら、ロボット用把持装置６０は図９Ｂに示されるように三つの指部を備えていてもよく、図９Ｃに示されるように四つの指部を備えていても良い。なお、ロボット用把持装置６０がさらに多数の指部を備える場合であっても、本発明の範囲に含まれる。指部の数は、ワークＷの形状、ロボット用把持装置６０の使用用途などに応じて定まる。このように指部の数を変更した場合には、基部８、シャフト９および押圧部材６等の数および配置も同様に変更されるのが分かるであろう。

図１２はロボット用把持装置の部分拡大図である。図１２においては、第三補強部品２３の先端が指部本体１の先端近傍において指部本体１に対して平行になるように、第三補強部品２３は二カ所で屈曲している。そして、指部本体１に対して平行であって指部本体１に対面する第三補強部品２３の先端近傍には、把持認識部１２１が埋込まれている。把持認識部１２１は、リミットスイッチ、近接スイッチまたは感圧センサなどである。なお、図面には示さないものの、他方の指部本体１も同様の構成であり、このことは、後述する他の図面においても同様である。

指部本体１が閉鎖されたときにワークＷが把持されている場合には、その押圧力が第一滑止部２および指部本体１を通じて把持認識部１２１に伝達される。そのため、把持認識部１２１は、ワークＷが把持されていることを認識することができる。把持認識部１２１は第一滑止部２のどの部分でワークＷを把持した場合であっても、ワークＷが把持されていることを良好に認識することができる。

図１３Ａおよび図１３Ｂはそれぞれ開放状態および把持状態におけるロボット用把持装置の部分拡大図である。図１３Ａおよび図１３Ｂに示される把持認識部１２１は、検出素子１３１と、検出素子１３１を押圧する検出素子押圧部１３２とを含んでいる。図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるように、検出素子１３１は、第三補強部品２３に形成された孔２３ａ内において保護部材５の内面に取付けられている。検出素子押圧部１３２は、指部本体１の外面において検出素子１３１に対応した位置に取付けられている。

さらに、第三補強部品２３の屈曲部近傍にはスペーサ１３３が第三補強部品２３と指部本体１との間に設けられている。スペーサ１３３の厚みは、検出素子押圧部１３２の厚みに概ね対応している。このため、図１３Ａから分かるように、開放状態においては、指部本体１と第三補強部品２３の先端部分２３ｂとの間には、スペーサ１３３に対応した隙間が形成されている。また、図１３Ａにおいては、検出素子１３１は検出素子押圧部１３２によって押圧されておらず、両者は互いに離間している。

これに対し、図１３Ｂに示されるようにワークＷを把持した状態においては、スペーサ１３３よりも先端側に位置する指部本体１の先端部分が外方に向かって弾性変形する。その結果、指部本体１の外面に取付けられた検出素子押圧部１３２が検出素子１３１を押圧するようになる。これにより、把持認識部１２１は、ワークＷが把持されたことを認識する。なお、ワークＷの把持を解除した場合には、指部本体１は図１３Ａに示される元の状態に戻り、検出素子押圧部１３２は検出素子１３１から離間する。

ところで、図１３Ａおよび図１３Ｂから分かるように、第三補強部品２３の孔２３ａと第三補強部品２３の先端との間には、先端部分２３ｂが残っている。図１３Ｂに示されるように、指部本体１が外方に湾曲する場合には、指部本体１の先端が第三補強部品２３の先端部分２３ｂに当接するので、指部本体１は先端部分２３ｂを越えて外方に湾曲することはない。

このため、検出素子１３１が検出素子押圧部１３２によって所定量以上に押圧されることはない。従って、極端に大きい力が検出素子押圧部１３２から検出素子１３１にかかって、検出素子１３１が破損するのを防止することができる。すなわち、第三補強部品２３の先端部分２３ｂは、検出素子押圧部１３２により検出素子１３１が所定量以上押圧されるのを制限する押圧制限部としての役目を果たす。従って、把持認識部１２１がワークＷが把持されたことを認識したときに、この認識に対する信頼性を高めることができる。

図１３Ａおよび図１３Ｂに示される実施例においては、検出素子１３１を第三補強部品２３の孔２３ａ内部に設け、検出素子押圧部１３２を第一滑止部２の裏面側に設けている。従って、この場合には、指部本体１の弾性変形を利用した押圧構造の把持認識部を形成できる。また、検出素子１３１は第三補強部品２３の孔２３ａ内に配置されているので、把持認識部１２１を指部に内蔵しても、指部が厚くなるのを防止できる。

ところで、図１４Ａはロボット用把持装置の他の部分拡大図であり、図１４Ｂは図１４Ａに示されるロボット用把持装置の正面図である。これら図面に示されるように、第一滑止部２の上方における指部本体１の内面には、他の把持認識部１４１が設けられている。

図から分かるように、他の把持認識部１４１はマット状スイッチ、コード状スイッチまたは感圧シート等であり、第一滑止部２の上端から指部本体１に沿って部分的に延びている。あるいは、他の把持認識部１４１は、平面状に配置された複数の小型リミットスイッチまたは小型感圧スイッチの集合体であってもよい。

図１４Ａに示されるように、指部本体１によってワークＷが第一滑止部２よりも上方において把持された場合には、把持認識部１４１がワークＷにより押圧され、ワークＷの存在を検出することができる。把持認識部１４１が取付けられた指部本体１のどの部分でワークＷを把持した場合であっても、把持認識部１４１は、ワークＷが把持されていることを良好に認識できる。図１４Ａおよび図１４Ｂに示される実施例においても、前述したのと同様な効果が得られるのが分かるであろう。

図１５Ａはロボット用把持装置の更に他の部分拡大図であり、図１５Ｂは図１５Ａに示されるロボット用把持装置の正面図である。これら図面に示されるように、第一滑止部２の上方における指部本体１の内面には、シート状検出素子１５１が設けられている。そして、シート状検出素子１５１を押圧する検出素子押圧部１５２が、板バネの機能を有する接続部材１５３の一端に設けられている。接続部材１５３の他端は指部本体１の表面に取付けられている。検出素子押圧部１５２は第二滑止部３としての役目も果たしている。図１５Ｂから分かるように、これら検出素子押圧部１５２および接続部材１５３の幅はシート状検出素子１５１の幅に概ね等しい。

図１５Ａにおいては、接続部材１５３によって、検出素子押圧部１５２はシート状検出素子１５１から離間されている。言い換えれば、ワークＷを把持していないときには、接続部材１５３は、検出素子押圧部１５２がシート状検出素子１５１を押圧しないようにしている。また、図示されるように、複数の検出素子押圧部１５２および接続部材１５３が指部本体１の長さ部分に沿って順次設けられているのが好ましい。

図１５Ｃは把持状態におけるロボット用把持装置の更に他の部分拡大図である。図１５Ｃに示されるように、第一滑止部２の上方に位置する指部本体１がワークＷを把持すると、検出素子押圧部１５２がワークＷにより押圧され、接続部材１５３が弾性変形する。最終的には、接続部材１５３の底面がシート状検出素子１５１を押圧し、ワークＷの存在を検出することができる。なお、ワークＷの把持を解除した場合には、接続部材１５３は図１５Ａに示される元の状態に戻り、検出素子押圧部１５２および接続部材１５３は検出素子１５１から離間する。図１５Ａから図１５Ｃに示される実施例においても、前述したのと同様な効果が得られるのが分かるであろう。

ここで、前述した図８Ａ〜図８Ｃにおいては検出素子１５１は示されておらず、検出素子押圧部１５２と同様な構成の複数の第二滑止部３が前述した接続部材１５３によって指部本体１に接続されている。図８Ａに示されるように、ワークＷが下方側の第二滑止部３に接触すると、接続部材１５３が内方に変形する。これにより、下方側の第二滑止部３が指部本体１から離反する方向に移動する。接続部材１５３の変形量が大きくなり過ぎると、接続部材１５３が引っ張り破損する可能性がある。

このため、本発明においては、第二滑止部３と指部本体１との間に延びる硬質の離反規制部１５４が第二滑止部３に取付けられている。指部本体１は、図８Ｃに示すように、離反規制部１５４に形成された貫通孔を通過している。指部本体１の厚さ方向に対応するこの貫通孔の奥行は、指部本体１の厚さよりも大きい。また指部本体１が曲げられると、複数重ねられたバネ鋼板の表面間に隙間が出来ることになるため、隙間を含んだ指部本体１の総厚みよりも、この貫通穴の奥行は大きいことが望ましい。

このため、接続部材１５３が内方に変形する途中で、離反規制部１５４が指部本体１に係合するようになる。その結果、第二滑止部３が指部本体１から所定量以上離反することが防止され、接続部材１５３の早期に破損するのを回避できる。なお、図８Ａにおいては接続部材１５３は第二滑止部３から斜め下方に指部本体１まで延びている。ただし、図示しない実施形態においては、接続部材１５３が第二滑止部３から斜め上方に指部本体１まで延びていてもよい。

図１６Ａおよび図１６Ｂは、開放状態で且つ指先がワーク等に接触している状態でのロボット用把持装置の部分拡大図である。これら図面に示されるように、第二回転継手１０の内側において、第二補強部品２２側に小型リミットスイッチ１６１が配置されており、第三補強部品２３側に小型リミットスイッチ押圧部１６２が配置されている。

図１６Ａにおいては、ロボット用把持装置６０の指先端部がワークや床部Ｌなどに接触した直後を示している。この状態においては、小型リミットスイッチ１６１は押圧されていない。図１６Ｂにおいては指先端部がかなり傾倒した状態で、小型リミットスイッチ１６１が小型リミットスイッチ押圧部１６２により押圧され、それにより、信号が出力されている。

小型リミットスイッチ１６１と小型リミットスイッチ押圧部１６２との間の位置関係は、信号の出力が所望される第二回転継手１０の角度に応じて定まる。第二回転継手１０回りにおける指先端部の角度が設定された角度に到達して、指部本体１の曲げ半径が所定量以下になると、信号が出力される。言い換えれば、小型リミットスイッチ１６１および小型リミットスイッチ押圧部１６２によって、第二回転継手１０が所望の角度になったか否かを認識できる。このため、小型リミットスイッチ１６１および小型リミットスイッチ押圧部１６２を継手角度認識部として使用できる。

また、信号が出力されるべき指部本体１の曲げ半径を許容限界曲げ半径に対して所定の余裕量を持たせるのが好ましい。これにより、指部本体１が破損する前に指部の先端が押込まれるのが停止される。次いで、ロボット用把持装置６０を引き上ることにより、指部の先端に作用する負荷を軽減させられる。

なお、図１６Ａおよび図１６Ｂにおいて、小型リミットスイッチ押圧部１６２は、小型リミットスイッチ１６１を押圧することに加えて、回転規制部１１としての役割も有する。図１６Ｂは、小型リミットスイッチ１６１が小型リミットスイッチ押圧部１６２により押圧されてＯＮ状態にあるが、回転規制部１１としての機能はまだ発揮していない状態を示している。また、小型リミットスイッチ１６１および小型リミットスイッチ押圧部１６２は小型でなくてもよい。

図面には示さないものの、小型リミットスイッチ１６１の代わりに、レーザセンサ、近接センサ、触覚式センサを使用してもよい。また、小型リミットスイッチ１６１および小型リミットスイッチ押圧部１６２からなる継手角度認識部は、各指部に備えられるのが好ましい。また、継手角度認識部は、第二回転継手１０だけでなく、第一回転継手４に設けられていても良い。さらに、ロボット用把持装置６０が三つ以上の回転継手を有する場合には、それぞれの回転継手に継手角度認識部がそなえられていてもよい。

図１７は非接触式把持対象物検出部を備えたロボット用把持装置の斜視図である。図１７においては、光電スイッチ１７１がロボット用把持装置６０の基部８に取付けられている。光電スイッチ１７１は、その投光レーザが二つの第一滑止部２の間の中心部分に投光されるように設けられている。ワークＷが二つの第一滑止部２の間で把持される場合には、投光レーザがワークＷにより反射され、反射光は受光レーザとして光電スイッチ１７１に受信される。従って、光電スイッチ１７１はワークＷが把持されていることを認識することができる。

また、図１８は他の非接触式把持対象物検出部を備えたロボット用把持装置の斜視図である。図１８においては、光電スイッチ１７１の代わりに、カメラ１８１がロボット用把持装置６０の基部８に同様に取付けられている。カメラ１８１は所定の時間間隔で二つの第一滑止部２の間の領域を撮影する。そして、ワークＷが存在しない初期状態の画像とは異なる画像が得られた場合には、ワークＷが把持されていると認識することができる。

さらに、図１９は非接触式把持対象物検出部が外部に備えられているロボット用把持装置の斜視図である。図１９においては、カメラ１９１が床部から延びる台に取付けられている。カメラ１９１はロボット用把持装置６０の二つの第一滑止部２の間の領域を同様に撮影でき、また、カメラ１９１はロボットの制御装置（図示しない）に接続されているものとする。

ロボットのロボット用把持装置６０がワークＷを把持した後で、ロボットが或る姿勢をとったときに、カメラ１９１がロボット用把持装置６０の二つの第一滑止部２と、それらの間のワークＷとを一緒に撮像する。そして、ワークＷが存在しない初期状態の画像とは異なる画像が得られた場合には、ワークＷが把持されていると認識することができる。なお、カメラ１９１は床部から延びる台に必ずしも取付けられる必要はなく、カメラ１９１がロボット用把持装置６０およびロボット以外の場所に配置されていてもよい。

これら光電スイッチ１７１およびカメラ１８１、１９１は把持対象物Ｗが把持されていることを検出する非接触式の把持対象物検出部である。また、カメラ１９１の代わりに、光電スイッチまたは近接スイッチを採用することも可能である。このように、ロボット用把持装置６０の指先から遠方の場所に非接触式の把持対象物検出部を設けることにより、より高度な検出を行うことができる。

さらに、図２０は接触式把持対象物検出部を備えたロボット用把持装置の斜視図である。図２０においては、光電スイッチ１７１の代わりに、触覚スイッチ２０１がロボット用把持装置６０の基部８に同様に取付けられている。図示されるように、触覚スイッチ２０１は細長いロッド２０１ａを有しており、その先端は二つの第一滑止部２の間の領域の近傍に位置している。

把持対象物Ｗが二つの第一滑止部２の間で把持されている場合には、ロッド２０１ａの先端が把持対象物Ｗに接触するので、ワークＷが把持されていると認識することができる。このため、触覚スイッチ２０１は把持対象物Ｗが把持されていることを検出する接触式の把持対象物検出部である。このように、ワークＷに直接接触する接触式の把持対象物検出部を採用した場合には、さらに高度な検出を行うことができる。なお、図１９に示されるカメラ１９１の代わりに、触覚スイッチ２０１が床部から延びる台に取付けられている構成であってもよい。また、このような接触式または非接触式の把持対象物検出部は、重量差がない異なる種類のワークＷを重量計測以外の手法で区別するのにも有効である。

図２１は把持対象物検出部を備えたロボット用把持装置の動作を示すフローチャートである。図２１においては把持対象物検出部として、把持認識部１２１、１４１、光電スイッチ１７１、カメラ１８１、１９１および触覚スイッチ２０１が使用される。

はじめに、ロボットをワークＷの取出場所まで移動させる。そして、図２１におけるステップＳ１１において、ロボット制御装置（図示しない）は、ロボット用把持装置６０がワークＷを把持するための把持命令（指閉命令）を出力する。これにより、ロボット用把持装置６０はワークＷを取出場所から取出して把持する動作を行う。次いで、ステップＳ１２において、把持対象物検出部によって、ワークＷが把持状態にあるか否かを確認する。 ワークＷが把持されていると判定された場合には、ステップＳ１３に進んで、目的地への運搬命令を出力する。ワークＷが目的地まで運搬されると、ステップＳ１４において、ロボット制御装置（図示しない）は、ロボット用把持装置６０がワークＷを解放するための解放命令（指開命令）を出力する。ワークＷが解放されると、ステップＳ１５において、ロボットをワークの取出場所に回帰させる回帰命令を出力する。

ところで、ステップＳ１２においてワークＷが把持されていないと判定された場合には、ステップＳ１１に戻って、ワークＷを把持し直すようにする。前述したように本発明では、ステップＳ１２に示される把持状態の確認動作を行っている。そして、把持状態が適切でない場合には、ステップＳ１１まで迅速に戻って再把持を行っている。

従来技術においては図２０のステップＳ１３〜ステップＳ１５に示される一連の動作を、ワークＷを把持していない状態で行ってしまう可能性がある。しかしながら、本発明においては、ステップＳ１２において把持状態の確認動作を行っているので、ステップＳ１３〜ステップＳ１５に示される一連の動作は、ワークＷを把持した状態で必ず行われることとなる。それゆえ、本発明においては、ワークＷを把持していない状態で目的地まで移動する無駄な動作を行う必要がなく、その結果、サイクルタイムを短縮することも可能である。

典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。また本発明により、様々な形状で様々な向きに配置されたワークの把持について、特許第5681271号の把持装置と比較して、更に重量の大きいワークにも対応可能となり、軽量で小さなワークから、重く大きなワークに至るまで、様々なワークの把持をこの把持装置一つで行うことが可能となり、更に汎用性が高められることを理解できるであろう。

１ 指部本体
２ 第一滑止部
３ 第二滑止部
４ 第一回転継手
５ 保護部材
６ 押圧部材
７ 調整部
８ 基部
９ シャフト
１０ 第二回転継手
１１ 回転規制部
２０ 補強部材
２１ 第一補強部品
２２ 第二補強部品
２３ 第三補強部品
６０ ロボット用把持装置
６１ ロボット手首先端部
６２ エアシリンダ（駆動部）
６３ 出力シャフト
６４ 自在継手
６５ 重量センサ（計測部）
７１ 第一凸部
１２１ 把持認識部
１３１ 検出素子
１３２ 検出素子押圧部
１３３ スペーサ
１４１ 把持認識部
１５１ 検出素子
１５２ 検出素子押圧部
１５３ 接続部材
１５４ 離反規制部
１６１ 小型リミットスイッチ（継手角度認識部）
１６２ 小型リミットスイッチ押圧部（継手角度認識部）
１７１ 光電スイッチ（非接触式把持対象物検出部）
１８１、１９１ カメラ（非接触式把持対象物検出部）
２０１ 触覚スイッチ（接触式把持対象物検出部）

Claims (15)

1. 二つ以上の指部を有し、各指部の先端が把持中心に向かって移動して把持対象物を把持するロボット用把持装置において、
   前記各指部は、少なくとも二つ以上の板状の弾性体から成る指部本体と、該指部本体の先端側内面に設けられた第一滑止部と、前記指部本体の外面に沿って配置されていて前記指部本体の先端に接合される、前記指部本体よりも剛性の高い補強部材とを有しており、
   前記指部本体の前記少なくとも二つ以上の板状の弾性体はその厚さ方向に互いに重ねられた状態で、前記少なくとも二つ以上の弾性体の先端および基端はそれぞれ互いに固定されており、
   前記指部本体は、前記把持中心に向かって互いに対面しており、
   前記補強部材は、前記指部本体の長手方向に対して垂直であって前記指部本体の表面に対して平行な第一回転軸回りに前記補強部材を回動させる第一回転継手を有しており、
   前記ロボット用把持装置は、前記指部本体の基端を前記把持中心に沿って移動させて、前記指部を開閉させる駆動部を有しており、
   該駆動部によって前記指部本体の基端を前記把持中心に沿って下方向に移動させると前記指部の前記指部本体が外方に湾曲して互いに離間し、それにより、前記指部が開放するようになり、
   前記駆動部によって前記指部本体の基端を前記把持中心に沿って上方向に移動させると前記指部の前記指部本体が内方に湾曲し、それにより、前記指部が閉鎖するようになる、ロボット用把持装置。
2. 前記補強部材は、前記第一回転継手と前記指部本体の先端との間において、前記第一回転軸に対して平行な第二回転軸回りに前記補強部材を回動させる第二回転継手を有する、請求項１に記載のロボット用把持装置。
3. 前記各指部は、さらに、一つまたは複数の第二滑止部を前記指部本体の内面に有する、請求項１に記載のロボット用把持装置。
4. さらに、前記第二滑止部と前記指部本体とを接続する接続部材と、
   前記第二滑止部が前記指部本体内面に対して所定の距離を超えて離反するのを防止する離反規制部とを具備する、請求項３に記載のロボット用把持装置。
5. 一つの指部の第一滑止部の把持面は、指部を閉鎖するときに他の指部の第一滑止部の把持面と、互いに指部の先端側が最初に接触するように配置されている、請求項１に記載のロボット用把持装置。
6. 前記第二回転継手には、所定の回転角度を超えて外方に開放することを防止する回転規制部が設けられている、請求項２に記載のロボット用把持装置。
7. 前記第一滑止部には、前記指部本体の先端を保護する保護部材が設けられており、該保護部材は前記第一滑止部より前記指部の先端側に突出する、請求項１に記載のロボット用把持装置。
8. 前記指部本体の基端近傍において前記指部本体の外面を押圧する押圧部を備えた、請求項１に記載のロボット用把持装置。
9. 前記第一滑止部の把持面には、複数の凹凸部、複数の突起または複数の溝部が形成されている、請求項１に記載のロボット用把持装置。
10. 前記指部本体の基端を移動させる区間を規定、調整する調整部を備えた、請求項１に記載のロボット用把持装置。
11. 前記把持対象物の重量を計測する計測部を備えた、請求項１に記載のロボット用把持装置。
12. 前記第一滑止部近傍に備えられた、押圧されることにより把持状態であることを把握する把持認識部を具備する請求項１に記載のロボット用把持装置。
13. 前記第一滑止部近傍に備えられた前記把持認識部は、検出素子と、該検出素子を押圧する検出素子押圧部と、該検出素子押圧部により前記検出素子が所定量以上押圧されるのを制限する押圧制限部とを含む、請求項１２に記載のロボット用把持装置。
14. さらに、前記第二回転継手近傍に備えられていて、所定の回転角度で信号を出力する継手角度認識部を具備する請求項２に記載のロボット用把持装置。
15. 前記指部により把持された把持対象物の存在を接触式または非接触式に検出する把持対象物検出部を備えた、請求項１に記載のロボット用把持装置。

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