JP2018114569A - 把持用ハンド - Google Patents

Abstract

【課題】布片のように柔軟で変形する物体の把持に適した把持用ハンドを提供する。【解決手段】把持用ハンドは、各フィンガーの長手軸の先端部が互いに対向して配置され、先端部が接離可能なように設けられた一対のフィンガーと、一対のフィンガーを支持すると共に、一対のフィンガーの先端部が接離可能なように駆動するフィンガー駆動部と、フィンガー駆動部を回動させるモータと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、おしぼり、タオル等の布片を把持するための把持用ハンドに関する。

いわゆるリネンサプライ業では、ホテル、飲食店、医療施設等におしぼり、タオル、シーツ等の布片を供給している。取引先から回収された多数の布片は、洗濯、乾燥され、布片ごとに折畳んだ状態として再び取引先に供給されている。この布片は、様々なサイズを有するおしぼり、タオル、シーツ等であって、多くの場合正方形、長方形等の矩形形状である。

上記多数の布片を、洗濯、乾燥してそれぞれ折畳む一連の作業工程では、自動化のための装置が導入されている。しかし、自動化は、一台の装置で全工程をカバーするのではなく、コストやコンパクト性などの点から、洗濯装置、乾燥装置、折り畳み装置などに分けられている場合が多い。

さらに、上記各工程間では工程ごとの装置から次の工程の装置へと布片を受け渡す作業者が介在することが多い。特に、布片ごとに折り畳む工程のために、丸められたり重なった状態の各布片を広げて、一定の方向にそろえる等の作業が必要となる場合があった。

そこで、出願人は、吊り下げられた布片の縁部を自動検出する装置を開発した（例えば、特許文献１参照。）。この装置を用いることで、布片の縁部を検出でき、その縁部をロボットが把持することで布片を広げる作業を自動化することができる。

特開２０１４−４５８０１号公報

しかし、タオルのような、柔軟で変形する物体をロボットに確実に把持させることは困難である。

本発明の目的は、布片のように柔軟で変形する物体の把持に適した把持用ハンドを提供することである。

本発明に係る把持用ハンドは、各フィンガーの長手軸の先端部が互いに対向して配置され、前記先端部が接離可能なように設けられた一対のフィンガーと、
前記一対のフィンガーを支持すると共に、前記一対のフィンガーの先端部が接離可能なように駆動するフィンガー駆動部と、
前記フィンガー駆動部を回動させるモータと、
を備える。

本発明に係る把持用ハンドによれば、フィンガー駆動部が回動可能に支持されているので、柔軟で変形する布片等の物体の把持を容易に行うことができる。

実施の形態１に係る把持用ハンドの構成を示す概略斜視図である。 図１の把持用ハンドを含む布片把持装置の構成の一例を示す概略斜視図である。 図１の把持用ハンドの側面図である。 図１の把持用ハンドを上方から見た平面図である。 図１の把持用ハンドの正面図である。 （ａ）は、図１の把持用ハンドのハンドプレートの側面図であり、（ｂ）は、ハンドプレートの平面図である。 （ａ）は、図１の把持用ハンドのモータプレートの平面図であり、（ｂ）は、モータプレートの切り落とし部分の正面図であり、（ｃ）は、モータプレートの右側面図であり、（ｄ）は、モータプレートの背面図である。 （ａ）は、図１の把持用ハンドのフランジプレートの平面図であり、（ｂ）は、フランジプレートの正面図であり、（ｃ）は、フランジプレートの右側面図である。 （ａ）は、図１の把持用ハンドのリブプレートの正面図であり、（ｂ）は、リブプレートの平面図であり、（ｃ）は、リブプレートの右側面図である。

第１の態様に係る把持用ハンドは、各フィンガーの長手軸の先端部が互いに対向して配置され、前記先端部が接離可能なように設けられた一対のフィンガーと、
前記一対のフィンガーを支持すると共に、前記一対のフィンガーの先端部が接離可能なように駆動するフィンガー駆動部と、
前記フィンガー駆動部を回動させるモータと、
を備える。

第２の態様に係る把持用ハンドは、上記第１の態様において、前記フィンガー駆動部は、少なくとも一方のフィンガーの長手軸の前記先端部と反対側の基端部を軸として前記フィンガーを回転させて、前記一対のフィンガーの先端部が接離可能なように駆動させてもよい。

第３の態様に係る把持用ハンドは、上記第１の態様において、前記フィンガー駆動部は、少なくとも一方のフィンガーを他方のフィンガーに向かって平行移動させて、前記一対のフィンガーの先端部が接離可能なように駆動させてもよい。

第４の態様に係る把持用ハンドは、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記モータは、前記一対のフィンガーの中間に回転軸を有するように前記モータプレートに設けられていてもよい。

第５の態様に係る把持用ハンドは、上記第１から第４のいずれかの態様において、前記一対のフィンガーの前記先端部の間に対象物を把持したかどうかを認識する対象物把持センサをさらに備えてもよい。

第６の態様に係る把持用ハンドは、上記第５の態様において、前記対象物把持センサは、前記一対のフィンガーの前記先端部の間の通電の有無によって、前記一対のフィンガーの前記先端部の間に対象物を把持したかどうかを認識する通電センサであってもよい。

第７の態様に係る把持用ハンドは、上記第５の態様において、前記対象物把持センサは、
前記一対のフィンガーの一方のフィンガーに設けられた投光部と、
前記一対のフィンガーの他方のフィンガーに設けられた受光部と、
を有し、
前記投光部から発した光を前記受光部で受光できるか否かによって、前記一対のフィンガーの前記先端部の間に対象物を把持したかどうかを認識する光電センサであってもよい。

以下、実施の形態に係る把持用ハンドについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る把持用ハンド１０の構成を示す概略斜視図である。図２は、図１の把持用ハンド１０を含む布片把持装置２０の構成の一例を示す概略斜視図である。図３は、図１の把持用ハンド１０の側面図である。図４は、図１の把持用ハンド１０を上方から見た平面図である。図５は、図１の把持用ハンド１０の正面図である。
この把持用ハンド１０は、一対のフィンガー１、２と、フィンガー駆動部４と、ハンドプレート６と、モータプレート８と、モータ９と、を備える。一対のフィンガー１，２は、各フィンガー１，２の長手軸の先端部１ａ、２ａが互いに対向して配置され、先端部１ａ、２ａが接離可能なように設けられている。フィンガー駆動部４は、一対のフィンガー１，２を支持すると共に、一対のフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａが接離可能なように駆動する。ハンドプレート６によって、フィンガー駆動部４を支持する。モータプレート８によってハンドプレート６を回動可能に支持する。モータ９は、モータプレート８のハンドプレート６とは反対側の面に設けられ、フィンガー駆動部４を回動させる。また、モータプレート８は、リブプレート１２によってフランジプレート１１に配置されていてもよい。なお、ハンドプレート６及びモータプレート８は必須のものではなく、必要に応じて設ければよい。

この把持用ハンド１０は、例えば、図２に示す布片把持装置２０の一部として用いることができる。図２の布片把持装置２０は、布片２２を吊り下げるコンベア２３と、サブカメラ２４と、三次元計測装置２５と、一対の把持用ハンド１０ａ、１０ｂと、を備える。この布片把持装置２０では、サブカメラ２４によってコンベア２３に吊り下げられた布片２２を検出する。三次元計測装置２５によって布片２２の三次元形状を取得する。一対の把持用ハンド１０ａ、１０ｂは、ロボットアーム２７ａ、２７ｂにそれぞれ取り付けられ、布片２２の２つの角部２６ａ、２６ｂを把持する。
吊り下げられた状態の布片２２は様々な形状を取るため、角部２６ａ、２６ｂの方向もその都度変化する。この把持用ハンド１０ａ、１０ｂは、フィンガー駆動部４が回動可能に支持されているので、角部２６ａ、２６ｂの方向が変化しても、一対のフィンガー１、２を布片２２の面に合わせるように回転させることができる。そこで、この把持用ハンド１０によれば、不定形の布片２２等の物体も把持しやすい。

以下に、この把持用ハンド１０を構成する各構成部材について説明する。

＜フィンガー＞
各フィンガー１，２は、その長手軸の先端部１ａ、２ａが互いに対向して配置され、先端部１ａ、２ａが接離可能なように設けられている。図３に示すように、開状態（符号Ａ）では、先端部１ａ、２ａが開いている。一方、閉状態（符号Ｂ）では、先端部１ａ、２ａが互いに接している（閉じている）。つまり、各フィンガー１，２は、基端部１ｂ、２ｂを軸にして回転して、先端部１ａ，２ａが接離可能に設けられている。先端部１ａ，２ａは、図１ではフィンガー１、２から突出する鉤状突起であるが、これに限られず、例えば、曲面状の突起であってもよい。また、各フィンガー１，２は、図１では直方体形状であるが、これに限られない。例えば、布片２２と接する面は、凸面、凹面又はこれらを組み合わせた曲面状であってもよい。さらに、図１では、互いに対向する２つのフィンガー１，２を示しているが、対向するそれぞれの側において、１本に限られず複数本のフィンガーであってもよい。

＜フィンガー駆動部＞
フィンガー駆動部４は、一対のフィンガー１，２を支持すると共に、一対のフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａが接離可能なように駆動する。例えば、図１及び図３に示すように、フィンガー駆動部４は、フィンガー１、２の長手軸の先端部１ａ、２ａと反対側の基端部１ｂ、２ｂを軸にしてフィンガー１、２を回転させて、先端部１ａ、２ａが互いに接する（閉状態Ｂ）、又は、先端部１ａ、２ａが開く（開状態Ａ）ように駆動してもよい。あるいは、フィンガー駆動部４は、少なくとも一方のフィンガー１、２を他方のフィンガー２、１に向かって平行移動させて、一対のフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａが接離可能なように駆動させてもよい。フィンガー駆動部４の動作については上記の例に限定されず、フィンガー１、２の先端部１ａ、２ａが接離可能なように駆動するものであればよい。

＜ハンドプレート＞
図６（ａ）は、図１の把持用ハンドのハンドプレート６の側面図であり、図６（ｂ）は、ハンドプレート６の平面図である。
ハンドプレート６は、モータプレート８によって回動可能に支持される。また、ハンドプレート６によって、フィンガー駆動部４を支持する。

＜モータプレート＞
図７（ａ）は、図１の把持用ハンド１０のモータプレート８の平面図であり、図７（ｂ）は、モータプレート８の切り落とし部分の正面図であり、図７（ｃ）は、モータプレート８の右側面図であり、図７（ｄ）は、モータプレート８の背面図である。
モータプレート８の一方の面には、回動可能にハンドプレート６が設けられ、他方の面にはモータが設けられている。

＜モータ＞
モータ９は、モータプレート８のハンドプレート６とは反対側の面に設けられ、フィンガー駆動部４を回動させる。また、モータ９は、一対のフィンガー１、２の中間に回転軸を有するようにモータプレート８に設けられていてもよい。これによってモータ９を回転させた場合に、２つのフィンガー１、２の中間を回転軸としてフィンガー１、２が回転する。そこで、布片２２の角部２６ａ、２６ｂの方向が変化しても、フィンガー１、２を回転させることによってフィンガー１、２の面を布片２２の面に合わせることができ、布片２２をより確実に把持できる。
なお、モータ９は、通常使用し得るものであれば使用できる。例えば、ステッピングモータであってもよい。

＜フランジプレート＞
図８（ａ）は、図１の把持用ハンド１０のフランジプレート１１の平面図であり、図８（ｂ）は、フランジプレート１１の正面図であり、図８（ｃ）は、フランジプレート１１の右側面図である。
フランジプレート１１は、把持用ハンド１０全体を支持するものであって、リブプレート１２を介してモータプレート８を固定している。
なお、フランジプレート１１は、必須の構成部材ではない。例えば、図２の布片把持装置２０のようにロボットアーム２７ａ、２７ｂに接続する場合には、フランジプレート１１を設けなくてもよい。

＜リブプレート＞
図９（ａ）は、図１の把持用ハンド１０のリブプレート１２の正面図であり、図９（ｂ）は、リブプレート１２の平面図であり、図９（ｃ）は、リブプレート１２の右側面図である。
モータプレート８は、リブプレート１２によってフランジプレート１１に配置されていてもよい。
なお、リブプレート１２は、フランジプレート１１を設けない場合には必須の構成部材ではない。

＜対象物把持センサ＞
剛体のハンドリングとは異なり、柔軟で変形する布片等では、把持の失敗が起こりやすい。そこで、一対のフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａの間に対象物、例えば布片２２を把持したかどうかを認識する対象物把持センサを備えていてもよい。具体的には、対象物把持センサによってフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａを閉じた際にその先端部１ａ，２ａの間に対象物を掴んだか否かを検出する。対象物把持センサとしては、例えば、通電センサ、光電センサを利用できる。対象物を掴んでいないことを検出した場合、把持動作をリトライすることで、確実に布片等を把持できる。

＜通電センサ＞
通電センサによって、一対のフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａの間の通電の有無によって、一対のフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａの間に対象物（例えば、布片２２）を把持したかどうかを認識する。また、通電の有無を判断する通電判断部を備えてもよい。対象物が非導電性である場合に、先端部１ａ、２ａの間を閉じた際に、先端部１ａ、２ａの間で通電を確認した場合には、先端部１ａ、２ａの間に対象物を把持していないということとなる。一方、先端部１ａ、２ａの間を閉じた際に、先端部１ａ、２ａの間で通電を確認できなかった場合には、先端部１ａ、２ａの間に対象物を把持しているということとなる。なお、対象物が導電性である場合には、把持している場合も把持していない場合も通電を確認することとなる。そこで、この場合には対象物の抵抗値に対応した電圧又は電流を測定して対象物の把持を判断してもよい。さらに、一対のフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａの間に電圧又は電流を印加する電圧印加部を備えてもよい。

＜光電センサ＞
光電センサは、一例として、一対のフィンガー１、２の一方のフィンガーに設けられた投光部と、一対のフィンガー１、２の他方のフィンガーに設けられた受光部と、を有してもよい。この光電センサによれば、投光部から発した光を受光部で受光できるか否かによって、一対のフィンガー１、２の先端部１ａ、２ａの間に対象物を把持したかどうかを認識する。フィンガー１、２の先端部１ａ、２ａを閉じた際に、投光部と受光部とが互いに対向するように設けることが好ましい。対象物を確実に認識するために投光部及び受光部は各フィンガーの先端部に設けることが好ましいが、先端部から少し基端部側にずらした位置に設けても構わない。また、投光部から発した光を受光部で受光できるか判断する受光判断部をさらに備えてもよい。先端部１ａ、２ａの間を閉じた際に、受光部で受光を確認した場合には、先端部１ａ、２ａの間に対象物を把持していないということとなる。一方、先端部１ａ、２ａの間を閉じた際に、受光部で受光を確認できなかった場合には、先端部１ａ、２ａの間に対象物を把持しているということとなる。
なお、対象物把持センサとしては、上記例に限られない。

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。

本発明に係る把持用ハンドによれば、フィンガー駆動部が回動可能に支持されているので、柔軟で変形する布片の把持を容易に行うことができる。そこで、この把持用ハンドは、柔軟で変形する布片等の物体を把持するための布片把持装置において有用である。

１ 第１フィンガー
１ａ 先端部
１ｂ 基端部
２ 第２フィンガー
２ａ 先端部
２ｂ 基端部
４ フィンガー駆動部
６ ハンドプレート
８ モータプレート
９ モータ
１０、１０ａ、１０ｂ 把持用ハンド
１１ フランジプレート
１２ リブプレート
２０ 布片把持装置
２２ タオル（布片）
２３ 布片吊り下げ部（コンベア）
２４ サブカメラ
２５ 三次元計測装置
２６ａ、２６ｂ 角部
２７ａ 第１ロボットアーム
２７ｂ 第２ロボットアーム
Ａ 開状態
Ｂ 閉状態

Claims (7)

1. 各フィンガーの長手軸の先端部が互いに対向して配置され、前記先端部が接離可能なように設けられた一対のフィンガーと、
   前記一対のフィンガーを支持すると共に、前記一対のフィンガーの先端部が接離可能なように駆動するフィンガー駆動部と、
   前記フィンガー駆動部を回動させるモータと、
   を備えた、把持用ハンド。
2. 前記フィンガー駆動部は、少なくとも一方のフィンガーの長手軸の前記先端部と反対側の基端部を軸として前記フィンガーを回転させて、前記一対のフィンガーの先端部が接離可能なように駆動する、請求項１に記載の把持用ハンド。
3. 前記フィンガー駆動部は、少なくとも一方のフィンガーを他方のフィンガーに向かって平行移動させて、前記一対のフィンガーの先端部が接離可能なように駆動する、請求項１に記載の把持用ハンド。
4. 前記モータは、前記一対のフィンガーの中間に回転軸を有するように前記モータプレートに設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の把持用ハンド。
5. 前記一対のフィンガーの前記先端部の間に対象物を把持したかどうかを認識する対象物把持センサをさらに備えた、請求項１から４のいずれか一項に記載の把持用ハンド。
6. 前記対象物把持センサは、前記一対のフィンガーの前記先端部の間の通電の有無によって、前記一対のフィンガーの前記先端部の間に対象物を把持したかどうかを認識する通電センサである、請求項５に記載の把持用ハンド。
7. 前記対象物把持センサは、
   前記一対のフィンガーの一方のフィンガーに設けられた投光部と、
   前記一対のフィンガーの他方のフィンガーに設けられた受光部と、
   を有し、
   前記投光部から発した光を前記受光部で受光できるか否かによって、前記一対のフィンガーの前記先端部の間に対象物を把持したかどうかを認識する光電センサである、請求項５に記載の把持用ハンド。

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