JP2018043331A - End effector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばハンドロボット等の末端部に設けられて、把持対象物を把持するエンドエフェクタに関するものである。 The present invention relates to an end effector that is provided at a terminal portion of a hand robot or the like and grips an object to be gripped.
従来、この種の発明には、例えば特許文献1に記載されるように、ベース(1)と、ベース(1)に装着された5本の指機構(2〜6)と、これら5本の指機構(2〜6)をそれぞれ駆動する駆動部とを備えたロボットハンドがある。
このロボットハンドでは、一部の前記指機構を、複数の関節部を有しかつ指機構全体を回転させる回転部が設けられた回転指機構とし、他の前記指機構を、前記回転指機構で把持された把持対象物の把持状態を変更する補助指機構としている。
この従来技術によれば、一旦把持した把持対象物を、その把持状態を維持したまま移動したり、姿勢を変えたり等、人間の手のような様々な把持動作が可能である。
Conventionally, in this kind of invention, as described in
In this robot hand, some of the finger mechanisms are rotary finger mechanisms having a plurality of joints and provided with a rotating unit that rotates the entire finger mechanism, and the other finger mechanisms are the rotating finger mechanisms. The auxiliary finger mechanism changes the gripping state of the gripped object.
According to this prior art, it is possible to perform various gripping operations such as a human hand, such as moving the gripping object once gripped while maintaining the gripping state, changing the posture, and the like.
しかしながら、前記従来技術では、例えば、蛇口を回す操作をするには、複数の指機構で蛇口を掴む動作と、ロボットハンド全体を回転させる動作と、複数の指機構を開放する動作とを、順次に切り替えて繰り返す必要がある。また、把持した状態の把持対象物を移動したり姿勢変化させたりするには、5本の指機構を所定の順序で複雑に動作させて、把持対象物の持ち換えを行う必要がある。
このように、前記従来技術では、人間の手の指の動きを模した複雑な動作を行うようにしているため、構造や制御が複雑になる上、作業スピードを上げるのが困難であった。
However, in the prior art, for example, in order to perform an operation of turning the faucet, an operation of grasping the faucet with a plurality of finger mechanisms, an operation of rotating the entire robot hand, and an operation of opening the plurality of finger mechanisms are sequentially performed. It is necessary to switch to and repeat. Further, in order to move or change the posture of the grasped object, it is necessary to move the grasped object by operating the five finger mechanisms in a predetermined order in a complicated manner.
As described above, in the prior art, since a complicated operation imitating the movement of a human hand finger is performed, the structure and control are complicated, and it is difficult to increase the work speed.
前記従来事情に鑑みて、本発明は、以下の構成を具備するものである。
複数の指体により把持対象物を把持するようにしたエンドエフェクタにおいて、前記複数の指体のうち、少なくとも一つの指体には、把持対象物に接触する把持面を移動させる搬送部が具備され、前記搬送部は、前記把持面に略直交する軸を中心にして駆動回転するように設けられていることを特徴とするエンドエフェクタ。
In view of the conventional circumstances, the present invention has the following configuration.
In an end effector configured to grip a gripping object with a plurality of fingers, at least one of the plurality of fingers includes a transport unit that moves a gripping surface that contacts the gripping object. The end effector is characterized in that the transport section is provided so as to be driven to rotate about an axis substantially orthogonal to the gripping surface.
本発明は、以上説明したように構成されているので、簡素な構造によって作業スピードを向上することができる。 Since the present invention is configured as described above, the working speed can be improved with a simple structure.
本実施の形態の第1の特徴は、複数の指体により把持対象物を把持するようにしたエンドエフェクタにおいて、前記複数の指体のうち、少なくとも一つの指体には、把持対象物に接触する把持面を移動させる搬送部が具備され、前記搬送部は、前記把持面に略直交する軸を中心にして駆動回転するように設けられている。 A first feature of the present embodiment is that, in an end effector configured to grip a gripping object by a plurality of fingers, at least one of the plurality of fingers touches the gripping object. A conveyance unit that moves the gripping surface is provided, and the conveyance unit is provided to be driven to rotate about an axis that is substantially orthogonal to the gripping surface.
第2の特徴は、把持対象物をソフトに把持するために、前記搬送部をベルトコンベヤとした(図3参照)。 The second feature is that the conveyor is a belt conveyor in order to grip the object to be gripped softly (see FIG. 3).
第3の特徴として、作業性の良好な動作を可能にするために、前記複数の指体には、対向して配置される二つの指体が含まれ、これら二つの指体に、それぞれ、前記搬送部を設けた。 As a third feature, in order to enable an operation with good workability, the plurality of fingers include two fingers arranged opposite to each other. The conveyance unit is provided.
第4の特徴は、より作業性の良好な動作を可能にするために、前記搬送部を、前記複数の指体にそれぞれ設けた。 According to a fourth feature, in order to enable an operation with better workability, the transport unit is provided on each of the plurality of fingers.
第5の特徴は、より複雑な作業を可能にするために、前記把持面を移動する駆動源と、前記搬送部を駆動回転する駆動源とを、それぞれ別々に設けて制御するようにした(図2及び図3参照)。 In the fifth feature, in order to enable more complicated work, a drive source that moves the gripping surface and a drive source that drives and rotates the transport unit are separately provided and controlled ( 2 and 3).
第6の特徴として、特に指体の細身化を実現するために、前記搬送部を駆動回転する駆動源は、出力軸を正方向と逆方向へ回転させるモータであり、前記指体の延設方向に沿って該指体に支持されている(図2参照)。 As a sixth feature, in particular, in order to realize the slimming of the finger body, the drive source that drives and rotates the transport unit is a motor that rotates the output shaft in the reverse direction to the forward direction. It is supported by the finger body along the direction (see FIG. 2).
第7の特徴として、より作業性の良好な動作を可能にするために、前記指体は、前後の節部間を屈曲及び伸展させるように構成され、前記搬送部は、指先側の節部に設けられている。 As a seventh feature, in order to enable an operation with better workability, the finger body is configured to bend and extend between the front and rear nodes, and the transport unit includes a node on the fingertip side. Is provided.
<具体的実施態様>
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
このエンドエフェクタ1は、掌部10と、掌部10から突出した複数(図示例によれば4つ)の指体20とを備え、これら複数の指体20により把持対象物Xを把持するように構成される。
<Specific Embodiment>
Next, specific embodiments having the above characteristics will be described in detail with reference to the drawings.
The
掌部10は、中空状(例えば中空円柱状)の部材であり、その内部に、各指体20の基端側を回動させるモータ11を有する。
この掌部10の一面(図示例によれば下面)側には、複数の指体20に対応するように、支持部材13が複数設けられる。
The
A plurality of
第1のモータ11は、双方向の回転角度を制御可能な電動モータであればよく、例えば、直流ステッピングモータが用いられ、図示しない制御部によって回転角(あるいは回転量)を制御されている。
この第1のモータ11の出力軸には、ウォームギヤ12が固定されている。
The
A
各支持部材13は、指体20の基端側を回転自在に枢支する部材であり、図示例によれば2枚の突片状に形成され、指体20側のギヤ21及び軸部22を回転自在に支持している。
Each
指体20は、掌部10側の第1の節部20aと、第1の節部20aの指先側に接続された第2の節部20bと、指体20の指先側の外面に支持された搬送部20cとを具備している。
The
指体20は、搬送部20cを掌部10の中心軸へ向けるようにして、掌部10の周方向に間隔を置いて複数配設される。
図示例によれば、4つの指体20のうち、2つの指体20は、円柱状の把持対象物Xの径方向の両側に位置するように、対向して配置される。そして、他の2つの指体20は、前記径方向に直交する径方向の両側に位置するように、対向して配置される(図1参照)。この配置によれば、4つの指体20は、円柱状の把持対象物Xの外周面に対し、周方向において等間隔に接触する。
A plurality of
According to the illustrated example, of the four
第1の節部20aと第2の節部20bの各々は、略筒状(図示例によれば四角形筒状)に形成される。
Each of the
第1の節部20aの基端側には、ギヤ21及び軸部22とが固定されている(図2参照)。
ギヤ21は、ウォームギヤ12に噛み合った平歯車である。
軸部22は、ギヤ21の中心部に挿通され回転不能に固定される。この軸部22は、第1の節部20aに対し回転不能に固定され、支持部材13に対しては回転自在に支持されている。
したがって、第1のモータ11によってウォームギヤ12が回転すると、指体20が、軸部22を中心にして、掌部10の中心側へ屈曲したり、逆方向へ伸展したりする。
A
The
The shaft portion 22 is inserted through the center portion of the
Therefore, when the
また、第1の節部20a内の指先側には、第2のモータ23(例えば、直流ステッピングモータ)が支持されている(図2参照)。
この第2のモータ23は、指先側へ向けた出力軸に傘歯車23aを固定している。傘歯車23aは、後述する第2の節部20b内の傘歯車24に噛み合っている。
Further, a second motor 23 (for example, a DC stepping motor) is supported on the fingertip side in the
The
第2の節部20bの基端側には、傘歯車24及び軸部25が固定されている。
傘歯車24は、第1の節部20a側の傘歯車23aに対し直交して噛み合っている。
傘歯車24の中心部には、軸部25が挿通され回転不能に固定される。この傘歯車24は、第2の節部20bに対し回転不能に固定され、第1の節部20aに対しては回転自在に支持されている。
よって、第2のモータ23によって傘歯車23a,24が回転すると、第2の節部20bが屈曲したり伸展したりする。
A
The
A
Therefore, when the
また、第2の節部20b内の指先側には、第2の節部20bの延設方向に沿って第3のモータ26(例えば、直流ステッピングモータ)が支持されている。
この第3のモータ26は、指先側へ向けた出力軸に傘歯車26aを固定している。この第3のモータ26は、直交する傘歯車27に噛み合っている。
A third motor 26 (for example, a DC stepping motor) is supported on the fingertip side in the
The
傘歯車27は、その中心部に固定された軸部28を介して、第2の節部20bの先端側に回転自在に支持される。
軸部28は、その掌部10側の端部が第2の節部20bを貫通して外部に露出しており、該端部に搬送部20cを支持している。
The
The end portion of the
上記構成の第3のモータ26、傘歯車26a,27及び軸部28は、搬送部20cを、把持面aに略直交する軸を中心にして駆動回転させる回転機構として機能する。
The
搬送部20cは、図3に示すように、間隔を置いて略平行に設けられた一対のローラ20c1と、これらローラ20c1の外周面に巻かれたベルト20c2と、ローラ20c1を回転させる歯車機構20c3と、歯車機構20c3に回転力を伝達する第4のモータ20c4と、これらを支持する支持ブラケット20c5とを備える。
この搬送部20cは、把持対象物Xに接触する把持面aを、直線状の搬送方向に沿って移動するベルトコンベヤである。
As shown in FIG. 3, the
This
一対のローラ20c1は、その両端側が、支持ブラケット20c5によって回転自在に支持されている。
ベルト20c2は、ゴム等の弾性材料によって無端輪帯状に形成される。
歯車機構20c3は、第4のモータ20c4の回転を減速してローラ20c1に伝達するように組み合わされた複数の平歯車によって構成される。前記各平歯車は、支持ブラケット20c5に対し回転自在に支持されている。
Both ends of the pair of rollers 20c1 are rotatably supported by support brackets 20c5.
The belt 20c2 is formed in an endless ring shape with an elastic material such as rubber.
The gear mechanism 20c3 is configured by a plurality of spur gears combined so as to decelerate and transmit the rotation of the fourth motor 20c4 to the roller 20c1. Each spur gear is supported rotatably with respect to the support bracket 20c5.
第4のモータ20c4は、例えば直流ステッピングモータであり、その出力軸に固定されたギヤの回転力を歯車機構20c3へ伝達している。この第4のモータ20c4のケーシングは、支持ブラケット20c5に支持されている。
支持ブラケット20c5は、第2の節部20bの先端側の軸部28に対し一体的に接続されている。
The fourth motor 20c4 is, for example, a DC stepping motor, and transmits the rotational force of the gear fixed to the output shaft thereof to the gear mechanism 20c3. The casing of the fourth motor 20c4 is supported by the support bracket 20c5.
The support bracket 20c5 is integrally connected to the
次に上記構成のエンドエフェクタ1について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
先ず、複数の指体20を把持対象物Xの周囲に配置し、第1のモータ11及び第2のモータ23の駆動により、各指体20を屈曲運動させれば、図1に示すように、複数の指体20によって把持対象物Xが把持される。
Next, the characteristic effect of the
First, when a plurality of
そして、この把持状態において、全ての指体20の第4のモータ20c4(図3参照)を同時に同方向へ駆動すれば、把持対象物Xを、掌部10に近づく方向(図1によれば上方)又は掌部10から離れる方向へ移動することができる。
In this gripping state, if the fourth motors 20c4 (see FIG. 3) of all the
また、把持対象物Xを把持する前に、第3のモータ26の駆動によって各指体20の搬送部20cを回転させ、各搬送部20cの搬送方向を指体20の延設方向に直交させ(図5(b)参照)、この後、円柱状の把持対象物Xの外周部を把持し、全ての指体20の第4のモータ20c4を同時に同方向へ駆動すれば、図4に示すように、把持対象物Xを自転させることができる。
In addition, before gripping the gripping target object X, the
また、複数の指体20のうち、対向する二つの指体20の搬送部20cによって把持対象物Xを把持し、これら二つの指体20の第4のモータ20c4(図3参照)を同時に同方向へ駆動すれば、把持対象物Xの姿勢を所定角度(図6によれば90度)回転させることができる。
In addition, among the plurality of
よって、上記構成のエンドエフェクタ1によれば、把持対象物Xの進退、自転、姿勢変化など、把持対象物Xに対する様々な作業を、簡素な構造及び動作によってスピーディに行うことができる。
Therefore, according to the
なお、各指体20を屈曲伸展させる機構は、上記実施態様に限定されず、例えば、複数のリンク機構や送りネジ機構等、図示例以外の機構を用いた態様とすることも可能である。
The mechanism for bending and extending each
また、上記実施態様に加える構成として、例えば、各指体20を隣接する他の指体20側へ回動(内転及び外転)させる機構を具備してもよい。
Moreover, as a structure added to the said embodiment, you may comprise the mechanism in which each
また、上記実施態様では、特に好ましい態様として全ての指体20の各々に搬送部20cを設けたが、他例としては、一部の指体20のみに搬送部20cを設けた態様とすることも可能である。例えば、一つの指体20のみに搬送部20cを設けた態様では、搬送部20cを有さない指体20は、把持対象物Xを単に支えたり、滑らせたりするように機能する。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施態様では、搬送部20cをベルトコンベヤにより構成としたが、この搬送部20cは、把持面を移動させる機構であればよく、この搬送部の他例としては、ローラコンベヤを用いた態様や、電磁ソレノイドにより把持面を直進運動させるようにした態様、送りネジ機構により把持面を直進運動させるようにした態様等とすることも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。 Moreover, this invention is not limited to the embodiment mentioned above, In the range which does not change the summary of this invention, it can change suitably.
1:エンドエフェクタ
10:掌部
20:指体
20a:第1の節部
20b:第2の節部
20c:搬送部
11,23,26,20c4:第1〜第4のモータ(駆動源)
a:把持面
X:把持対象物
1: End effector 10: Palm part 20:
a: gripping surface X: gripping object
Claims (7)
前記複数の指体のうち、少なくとも一つの指体には、把持対象物に接触する把持面を移動させる搬送部が具備され、
前記搬送部は、前記把持面に略直交する軸を中心にして駆動回転するように設けられていることを特徴とするエンドエフェクタ。 In an end effector that is configured to grip a target object with a plurality of fingers,
Among the plurality of fingers, at least one finger is provided with a transport unit that moves a gripping surface that is in contact with the gripping object,
The end effector according to claim 1, wherein the transport unit is provided so as to drive and rotate about an axis substantially orthogonal to the gripping surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2016
- 2016-09-16 JP JP2016181811A patent/JP2018043331A/en active Pending
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