JP2019206038A - Robot arm mechanism - Google Patents

Robot arm mechanism Download PDF

Info

Publication number
JP2019206038A
JP2019206038A JP2016193854A JP2016193854A JP2019206038A JP 2019206038 A JP2019206038 A JP 2019206038A JP 2016193854 A JP2016193854 A JP 2016193854A JP 2016193854 A JP2016193854 A JP 2016193854A JP 2019206038 A JP2019206038 A JP 2019206038A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cover
robot arm
end effector
tip
arm mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016193854A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
尹 祐根
Wookeun Yoon
祐根 尹
啓明 松田
Keimei Matsuda
啓明 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Life Robotics Inc
Original Assignee
Life Robotics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Life Robotics Inc filed Critical Life Robotics Inc
Priority to JP2016193854A priority Critical patent/JP2019206038A/en
Priority to PCT/JP2017/034451 priority patent/WO2018062070A1/en
Publication of JP2019206038A publication Critical patent/JP2019206038A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

To provide a robot arm mechanism that improves safety of an end effector so as to secure its reliability and that achieves safety measures eliminating an interference with an operation of the end effector.SOLUTION: A robot arm mechanism includes: a support part 2; an arm 5 that is movably supported by the support part; a wrist part 6 that is provided at the tip of the arm; an end effector 8 that is attached to the tip of the wrist part and that has fingers 81 and 82; and a cylindrical cover 9 for covering at least the whole of the fingers 81 and 82 of the end effector.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明の実施形態はロボットアーム機構に関する。   Embodiments described herein relate generally to a robot arm mechanism.

従来から多関節ロボットアーム機構が産業用ロボットなど様々な分野で用いられている。発明者らは直動伸縮機構の実用化を達成した(特許文献1)。この直動伸縮機構は極座標形ロボットアーム機構の可動領域を拡大して実用性を高め、そして肘間接がないことから安全性が高く安全柵を不要にして、作業員の隣に設置され作業員との協働作業を実現し得る非常に有益な構造である。   Conventionally, articulated robot arm mechanisms have been used in various fields such as industrial robots. The inventors have achieved practical application of a linear motion expansion / contraction mechanism (Patent Document 1). This linear motion expansion / contraction mechanism expands the range of motion of the polar coordinate robot arm mechanism to improve practicality, and since there is no elbow indirect, it is safe and eliminates the need for a safety fence, and is installed next to the worker. It is a very useful structure that can realize collaborative work with.

このように作業員の隣に設置されるロボットアーム機構には細部にわたるより高い安全性が求められる。例えばエンドエフェクタとしてロボットハンドをアーム先端の手首部に装着しているとき、作業員は自身の指、手、腕、その他各部がロボットハンドのフォンガーに挟み込まれることのないようロボットハンド本体はもちろん、フォンガーにも接触しないよう安全対策を施す必要がある。そのためにフォンガーやその近傍に接触センサや近接センサを取り付けることが考えられるが、誤動作による安全性の低下は完全には排除できない。またロボットハンドの動作を機械的にもソフト的にも妨害しないことのない仕様が要求される。   Thus, the robot arm mechanism installed next to the worker is required to have higher safety in every detail. For example, when the robot hand is attached to the wrist at the tip of the arm as an end effector, not only the robot hand itself but also the robot hand itself so that its fingers, hands, arms, and other parts are not caught in the robot hand's pongger, It is necessary to take safety measures so that it does not come into contact with Fonger. For this reason, it is conceivable to attach a contact sensor or proximity sensor in the vicinity of Fonger or in the vicinity thereof, but a reduction in safety due to malfunction cannot be completely eliminated. Also, specifications that do not disturb the operation of the robot hand mechanically or software are required.

特許第5435679号公報Japanese Patent No. 5435679

目的は、ロボットアーム機構において、エンドエフェクタの安全性を向上し、その信頼性を確保するとともにエンドエフェクタの動作を阻害することのない安全対策を実現することにある。   The purpose is to realize safety measures that improve the safety of the end effector in the robot arm mechanism, ensure its reliability, and do not hinder the operation of the end effector.

本実施形態に係るロボットアーム機構は、支柱部と、支柱部に移動自在に支持されるアームと、アームの先端に装備される手首部と、手首部の先端に装着される、フィンガーを有するエンドエフェクタと、エンドエフェクタの少なくともフィンガーの全体を覆う筒形状のカバーとを具備する。   The robot arm mechanism according to the present embodiment includes a support column, an arm that is movably supported by the support column, a wrist unit that is equipped at the tip of the arm, and an end that has a finger that is attached to the tip of the wrist. An effector and a cylindrical cover that covers at least the entire finger of the end effector are provided.

図1は、本実施形態に係るロボットアーム機構の外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view of a robot arm mechanism according to the present embodiment. 図2は、図1のロボットアーム機構の側面図である。FIG. 2 is a side view of the robot arm mechanism of FIG. 図3は、図1のロボットアーム機構の内部構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an internal structure of the robot arm mechanism of FIG. 図4は、図1のロボットアーム機構を図記号により示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the robot arm mechanism of FIG. 図5は、図1の手首部に装着されるエンドエフェクタとしてロボットハンドの一例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an example of a robot hand as an end effector attached to the wrist portion of FIG. 図6は、図5のロボットハンドの側面図である。FIG. 6 is a side view of the robot hand of FIG. 図7は、図5のロボットハンドのカバーの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a cover of the robot hand of FIG. 図8は、図7のカバーの側面図である。FIG. 8 is a side view of the cover of FIG. 図9は、図7の変形例に係るカバーの斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a cover according to a modification of FIG. 図10は、図9のカバーの側面図である。FIG. 10 is a side view of the cover of FIG. 図11は、図7の他の変形例に係るカバーの斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a cover according to another modification of FIG. 図12は、図11のカバーの側面図である。12 is a side view of the cover of FIG. 図13は、図7のさらに他の変形例に係るカバーの斜視図である。FIG. 13 is a perspective view of a cover according to still another modification of FIG. 図14は、図13のカバーの側面図である。FIG. 14 is a side view of the cover of FIG. 図15は、図13のカバーの変形例に係る斜視図である。FIG. 15 is a perspective view according to a modification of the cover of FIG. 図16は、図13のカバーの変形例に係る斜視図である。FIG. 16 is a perspective view according to a modification of the cover of FIG.

以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボットアーム機構を説明する。
図1、図2は本実施形態に係るロボットアーム機構の外観図である。図3は直動伸縮機構の内部構造を示している。図4はロボットアーム機構を図記号で表している。本実施形態に係るロボットアーム機構は、複数、ここでは6つの関節部J1,J2,J3,J4,J5,J6を有する。複数の関節部J1,J2,J3,J4,J5,J6は基台1から順番に配設される。一般的に、第1、第2、第3関節部J1,J2,J3は根元3軸と呼ばれ、第4、第5、第6関節部J4,J5,J6は主にエンドエフェクタ(手先効果器)の姿勢を変化させる手首3軸と呼ばれる。第1関節部J1は旋回用ねじり関節であり、第3関節部J3は直動伸縮機構であり、従って本実施形態に係るロボットアーム機構は極座標形ロボットアーム機構として構成される。
Hereinafter, the robot arm mechanism according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are external views of a robot arm mechanism according to the present embodiment. FIG. 3 shows the internal structure of the linear motion extension / contraction mechanism. FIG. 4 shows the robot arm mechanism with a graphic symbol. The robot arm mechanism according to the present embodiment has a plurality of, here, six joint portions J1, J2, J3, J4, J5, and J6. The plurality of joint portions J1, J2, J3, J4, J5, and J6 are sequentially arranged from the base 1. In general, the first, second, and third joint portions J1, J2, and J3 are referred to as the root three axes, and the fourth, fifth, and sixth joint portions J4, J5, and J6 are mainly end effectors (hand effect). This is called the wrist 3 axis that changes the posture of the genitalia. The first joint portion J1 is a torsional joint for turning, and the third joint portion J3 is a linear motion extension mechanism. Therefore, the robot arm mechanism according to this embodiment is configured as a polar coordinate robot arm mechanism.

第1関節部J1は、基台1の接地面に対して垂直な第1回転軸RA1を中心としたねじり関節である。第2関節部J2は第1回転軸RA1に対して垂直に配置される第2回転軸RA2を中心とした曲げ関節である。第3関節部J3は第2回転軸RA2に対して垂直に配置される第3軸(移動軸)RA3を中心として直線的にアーム部5が伸縮する直動伸縮機構である。第4関節部J4は第3移動軸RA3と略一致する第4回転軸RA4を中心としたねじり関節である。第5関節部J5は第4回転軸RA4に対して垂直に配置される第5回転軸RA5を中心とした曲げ関節である。第6関節部J6は第4回転軸RA4と第5回転軸RA5とに対して垂直に配置される第6回転軸RA6を中心とした曲げ関節である。   The first joint portion J1 is a torsion joint centered on a first rotation axis RA1 perpendicular to the ground contact surface of the base 1. The second joint portion J2 is a bending joint centered on the second rotation axis RA2 arranged perpendicular to the first rotation axis RA1. The third joint portion J3 is a linear motion expansion / contraction mechanism in which the arm portion 5 expands and contracts linearly about a third axis (moving axis) RA3 arranged perpendicular to the second rotation axis RA2. The fourth joint portion J4 is a torsional joint centered on the fourth rotation axis RA4 that substantially coincides with the third movement axis RA3. The fifth joint portion J5 is a bending joint centered on the fifth rotation axis RA5 arranged perpendicular to the fourth rotation axis RA4. The sixth joint portion J6 is a bending joint centered on the sixth rotation axis RA6 that is disposed perpendicular to the fourth rotation axis RA4 and the fifth rotation axis RA5.

図4に示すように、第2関節部J2は第1関節部J1に対して回転軸RA1と回転軸RA1に直交する軸との2方向に関してオフセットされる。第2関節部J2の回転軸RA2は、第1関節部J1の回転軸RA1には交差しない。第3関節部J2は第2関節部J2に対して回転軸RA1と回転軸RA1に直交する軸との2方向に関してオフセットされる。第3関節部J3の回転軸RA3は、第2関節部J2の回転軸RA2には交差しない。複数の関節部J1−J6の根元3軸のうちの一つの曲げ関節部を直動伸縮関節部J3に換装し、第1関節部J1に対して第2関節部J2を2方向にオフセットさせ、第2関節部J2に対して第3関節部J3を2方向にオフセットさせることにより、ロボットアーム機構は、特異点姿勢を構造上解消している。   As shown in FIG. 4, the second joint portion J2 is offset with respect to the first joint portion J1 with respect to two directions of the rotation axis RA1 and an axis orthogonal to the rotation axis RA1. The rotation axis RA2 of the second joint portion J2 does not intersect the rotation axis RA1 of the first joint portion J1. The third joint portion J2 is offset with respect to the second joint portion J2 with respect to two directions of the rotation axis RA1 and an axis orthogonal to the rotation axis RA1. The rotation axis RA3 of the third joint portion J3 does not intersect the rotation axis RA2 of the second joint portion J2. One bending joint part of the base three axes of the plurality of joint parts J1-J6 is replaced with a linear motion expansion / contraction joint part J3, and the second joint part J2 is offset in two directions with respect to the first joint part J1, By offsetting the third joint portion J3 in two directions with respect to the second joint portion J2, the robot arm mechanism eliminates the singularity posture structurally.

ロボットアーム機構の基台1には概略的に円筒体をなす支柱部2が設置される。支柱部2は上下に分離され、支柱下部31の上部フレーム21と支柱上部32の上部フレーム22とは第1関節部J1で接続される。第1関節部J1はねじり回転軸RA1を備える。回転軸RA1は例えば鉛直方向に平行である。第1関節部J1の回転によりアーム部5は水平に旋回する。支柱下部31は第1関節部J1の固定部に接続される。上部フレーム22は、第1関節部J1の回転部に接続され、回転軸RA1を中心に軸回転する。円筒体をなす支柱部2のフレーム21,22の内部中空には後述する第3関節部J3の第1、第2コマ列51,52が収納される。支柱上部32のフレーム22上には第2関節部J2を収容する起伏部4が設置される。第2関節部J2の回転軸RA2は例えば水平である。起伏部4は、第2関節部J2の固定部としての一対のサイドフレーム23を有する。一対のサイドフレーム23は、上部フレーム22に載置される。一対のサイドフレーム23にモータハウジングを兼用する第2関節部J2の回転部としての円筒体24が支持される。円筒体24の周面には、支持部(送り出し機構)25が取り付けられる。送り出し機構25は、ローラユニット58、ドライブギア56、ガイドローラ57を支持する。送り出し機構25は、第1、第2コマ列51,52を前後移動自在に支持するとともに、第1、第2コマ列51,52が前方に移動するとき第1、第2コマ53,54を接合させ、第1、第2コマ列51,52が後方に引き戻されるとき第1、第2コマ53,54を分離させる。円筒体24の軸回転に伴って送り出し機構25は回動し、送り出し機構25のローラユニット58に支持されたアーム部5が起伏する。   A base 1 of the robot arm mechanism is provided with a support column 2 that roughly forms a cylindrical body. The support column 2 is separated vertically, and the upper frame 21 of the support column lower portion 31 and the upper frame 22 of the support column upper portion 32 are connected by the first joint portion J1. The first joint portion J1 includes a torsional rotation axis RA1. The rotation axis RA1 is, for example, parallel to the vertical direction. The arm portion 5 pivots horizontally by the rotation of the first joint portion J1. The column lower part 31 is connected to the fixed part of the first joint part J1. The upper frame 22 is connected to the rotating portion of the first joint portion J1, and rotates about the rotation axis RA1. First and second frame rows 51 and 52 of a third joint portion J3 to be described later are housed in the hollow interiors of the frames 21 and 22 of the column portion 2 that forms a cylindrical body. On the frame 22 of the column upper part 32, the undulating part 4 that houses the second joint part J2 is installed. The rotation axis RA2 of the second joint portion J2 is, for example, horizontal. The undulating portion 4 has a pair of side frames 23 as a fixing portion of the second joint portion J2. The pair of side frames 23 are placed on the upper frame 22. The pair of side frames 23 supports a cylindrical body 24 as a rotating portion of the second joint portion J2 that also serves as a motor housing. A support portion (feeding mechanism) 25 is attached to the peripheral surface of the cylindrical body 24. The delivery mechanism 25 supports a roller unit 58, a drive gear 56, and a guide roller 57. The delivery mechanism 25 supports the first and second frame rows 51 and 52 so as to be movable back and forth, and also moves the first and second frames 53 and 54 when the first and second frame rows 51 and 52 move forward. When the first and second frame rows 51 and 52 are pulled back, the first and second frames 53 and 54 are separated. As the cylindrical body 24 rotates, the delivery mechanism 25 rotates, and the arm portion 5 supported by the roller unit 58 of the delivery mechanism 25 is raised and lowered.

第3関節部J3を成す直動伸縮機構は発明者らが新規に開発した構造を備えており、従前の直動範囲が限定的であって、直動範囲と同長の引き込み範囲を備えたソリッドな直動関節とは明確に区別される。第1、第2コマ列51,52は送り出し機構25から前方に送り出されるときはその中心軸(伸縮中心軸RA3)に沿って直線的剛性を確保されてアーム部(柱状体)5に構成される。第1、第2コマ列51,52は送り出し機構25に引き戻されるときはローラユニット58の後方で屈曲自在な状態に復帰される。   The linear motion expansion / contraction mechanism that forms the third joint portion J3 has a structure newly developed by the inventors, has a limited linear motion range, and has a pull-in range that is the same length as the linear motion range. It is clearly distinguished from a solid linear joint. When the first and second frame trains 51 and 52 are fed forward from the feed mechanism 25, the first and second frame rows 51 and 52 are configured as arm portions (columnar bodies) 5 with linear rigidity secured along the center axis (extension / retraction center axis RA 3). The When the first and second frame rows 51 and 52 are pulled back to the feed mechanism 25, they are returned to a state in which they can be bent behind the roller unit 58.

第1コマ列51は屈曲自在に連結された複数の第1コマ53からなる。典型的には第1コマ53は略平板形に構成される。第1コマ53は平板形状に限定されることはなく、溝状体又は筒状体であってもよく、さらにその横断面形状も、その横断面形状は、コ字形状、ロ字形状といった四角形(矩形)に限定されることはなく、三角形や五角形などの多角形状、さらに円形、楕円形、円や楕円の一部が切り欠かれた円弧形状であっても良い。ここでは第1コマ53は略平板形に構成されるものとして説明する。   The first frame row 51 is composed of a plurality of first frames 53 that are connected to be freely bent. Typically, the first frame 53 is formed in a substantially flat plate shape. The first frame 53 is not limited to a flat plate shape, and may be a grooved body or a cylindrical body. Further, the cross-sectional shape of the first frame 53 is a square shape such as a U-shape or a square shape. The shape is not limited to (rectangular), and may be a polygonal shape such as a triangle or a pentagon, a circular shape, an elliptical shape, or an arc shape in which a part of the circular shape or the elliptical shape is cut out. Here, the first frame 53 will be described as having a substantially flat plate shape.

第2コマ列52は屈曲自在に連結された複数の第2コマ54からなる。第2コマ54は典型的には横断面コ字形状の溝状体をなす。第2コマ54は横断面コ字形状の溝状体に限定されることはなく、他の様々な横断面形状の溝状体又は筒状体を採用する事ができる。例えば第2コマ54は横断面ロ字形状の筒状体であってもよい。第2コマ54は溝状体又は筒状体をなし、その横断面形状は、四角形(矩形)に限定されることはなく、三角形や五角形などの多角形状、さらに円形、楕円形、円や楕円の一部が切り欠かれた円弧形状であっても良い。ここでは第2コマ54は横断面コ字形状の溝状体に構成されるものとして説明する。   The second frame row 52 is composed of a plurality of second frames 54 that are flexibly connected. The second frame 54 typically forms a groove having a U-shaped cross section. The second frame 54 is not limited to a groove-like body having a U-shaped cross section, and other various groove-like or cylindrical bodies having a cross-sectional shape can be adopted. For example, the second frame 54 may be a cylindrical body having a rectangular cross section. The second frame 54 is a groove or cylinder, and its cross-sectional shape is not limited to a quadrangle (rectangle), but a polygon such as a triangle or pentagon, and a circle, ellipse, circle or ellipse. An arc shape in which a part of the arc is cut off may be used. Here, the second frame 54 is described as being configured as a groove-shaped body having a U-shaped cross section.

後述の通り、第1コマ53と第2コマ54は接合される。上述した第1コマ53と第2コマ54の各形状のもとで、第1コマ53と第2コマ54が接合された状態での横断面の全体形状としては、四角形、三角形、ひし形、台形、それ以外の多角形、H形、円形、楕円形をなす。   As will be described later, the first frame 53 and the second frame 54 are joined. Under the above-described shapes of the first frame 53 and the second frame 54, the overall shape of the cross section in a state where the first frame 53 and the second frame 54 are joined is a quadrangle, a triangle, a rhombus, or a trapezoid. , Other polygons, H-shape, circle and ellipse.

第2コマ54は底板どうしで屈曲自在に連結される。第2コマ列52の屈曲は、第2コマ54の側板の端面どうしが当接する位置で制限される。その位置では第2コマ列52は直線的に配列する。第1コマ列51のうち先頭の第1コマ53と、第2コマ列52のうち先頭の第2コマ54とは結合コマ55により接続される。   The second frame 54 is connected to bendable between the bottom plates. The bending of the second frame row 52 is limited at a position where the end surfaces of the side plates of the second frame 54 come into contact with each other. At that position, the second frame row 52 is linearly arranged. The first first frame 53 in the first frame sequence 51 and the first second frame 54 in the second frame sequence 52 are connected by a combined frame 55.

結合コマ55はその上部が下部よりも後方に突出した形状を有するブロックである。上部の下部に対する突出長は、第2コマ54の長さの半分の長さである。上部は第1コマ53と同厚、下部は第2コマ54と同厚である。上部に先頭の第1コマ53が屈曲可能に接続され、下部に先頭の第2コマ54が屈曲可能に接続される。第1コマ53同士の連結位置は、第2コマ54同士の連結位置に対して1/2長ずれている。前後の第2コマ54の開閉位置(連結位置)は第1コマ53の前後中央に位置する。この位置に後述するロック機構が装備される。   The connecting piece 55 is a block having a shape in which the upper part protrudes rearward from the lower part. The protrusion length with respect to the upper part and the lower part is half the length of the second frame 54. The upper part has the same thickness as the first frame 53 and the lower part has the same thickness as the second frame 54. The top first frame 53 is connected to the upper part so that it can be bent, and the top second frame 54 is connected to the lower part so that it can be bent. The connection position between the first frames 53 is shifted by ½ length with respect to the connection position between the second frames 54. The open / close position (connection position) of the front and rear second frames 54 is located at the front and rear center of the first frame 53. This position is equipped with a lock mechanism which will be described later.

第1、第2コマ列51,52は四角筒体形状のローラユニット58の上下ローラ59に押圧されて接合される。接合された第1、第2コマ列51,52は柱状のアーム部5を構成する。なお、第1、第2コマ53,54がそれぞれ上述した典型的な横断面形状であれば、第1、第2コマ53,54は接合により硬直して直線的な柱状体をなす。しかし、第1、第2コマ53,54の平面形状が台形形状又は円環形状の一部形状であれば、第1、第2コマ53,54は接合により硬直して曲線的な柱状体をなす。   The first and second frame rows 51 and 52 are pressed and joined to the upper and lower rollers 59 of the rectangular cylindrical roller unit 58. The joined first and second frame rows 51 and 52 constitute a columnar arm portion 5. If the first and second frames 53 and 54 have the above-described typical cross-sectional shapes, the first and second frames 53 and 54 are rigidly joined to form a linear columnar body. However, if the planar shape of the first and second pieces 53 and 54 is a trapezoidal shape or a partial shape of an annular shape, the first and second pieces 53 and 54 are hardened by joining to form curved columnar bodies. Eggplant.

ローラ59の列の後方にはドライブギア(ピニオン)56が設けられる。ドライブギア56は減速器を介して図示しないモータに接続される。第1コマ53の内壁の幅中央には前後にわたってリニアギア(図示しない)が設けられている。複数の第1コマ53が直線状に整列されたときに前後のリニアギアは直線状につながって長いリニアギア(ラック)を構成する。ドライブギア(ピニオン)56は、直線状のリニアギアに噛合される。直線状につながったリニアギアはドライブギア56とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ドライブギア56が順回転するときアーム部5が前方に伸長する。ドライブギア56が逆回転するときアーム部5が起伏部4の内部に引き戻され収縮する。ローラユニット58の後方まで引き戻され、上下ローラ59による押圧から開放された第1、第2コマ列51,52は互いに分離する。分離した第1、第2コマ列51,52はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰する。屈曲可能な状態に復帰した第1、第2コマ列51,52は、起伏部4内でともに同じ方向(第2コマ54の底板側)に屈曲し、支柱部2の内部に収納される。このとき、第1コマ列51は第2コマ列52に略平行な状態で収納される。   A drive gear (pinion) 56 is provided behind the row of rollers 59. The drive gear 56 is connected to a motor (not shown) via a speed reducer. A linear gear (not shown) is provided across the front and rear in the center of the inner wall of the first frame 53. When the plurality of first frames 53 are aligned in a straight line, the front and rear linear gears are connected in a straight line to form a long linear gear (rack). The drive gear (pinion) 56 is meshed with a linear linear gear. The linear gear connected in a straight line forms a rack and pinion mechanism together with the drive gear 56. When the drive gear 56 rotates forward, the arm portion 5 extends forward. When the drive gear 56 rotates in the reverse direction, the arm portion 5 is pulled back into the undulating portion 4 and contracts. The first and second frame rows 51 and 52 that are pulled back to the rear of the roller unit 58 and released from the pressing by the upper and lower rollers 59 are separated from each other. The separated first and second frame rows 51 and 52 are returned to a bendable state. The first and second frame rows 51, 52 that have returned to the bendable state are bent in the same direction (the bottom plate side of the second frame 54) in the undulating portion 4, and are housed inside the column portion 2. At this time, the first frame row 51 is stored in a state substantially parallel to the second frame row 52.

アーム部5の先端には手首部6が取り付けられる。手首部6は第4〜第6関節部J4〜J6を装備する。第4〜第6関節部J4〜J6は直交3軸の回転軸RA4〜RA6を備える。第4関節部J4は伸縮中心軸RA3と略一致する第4回転軸RA4を中心としたねじり回転関節であり、この第4関節部J4の回転によりエンドエフェクタは揺動回転される。第5関節部J5は第4回転軸RA4に対して垂直に配置される第5回転軸RA5を中心とした曲げ回転関節であり、この第5関節部J5の回転によりエンドエフェクタは前後に傾動回転される。第6関節部J6は第4回転軸RA4と第5回転軸RA5とに対して垂直に配置される第6回転軸RA6を中心としたねじり回転関節であり、この第6関節部J6の回転によりエンドエフェクタは軸回転される。   A wrist portion 6 is attached to the tip of the arm portion 5. The wrist 6 is equipped with fourth to sixth joints J4 to J6. The fourth to sixth joint portions J4 to J6 include three orthogonal rotation axes RA4 to RA6. The fourth joint portion J4 is a torsional rotary joint centered on a fourth rotation axis RA4 that substantially coincides with the expansion / contraction center axis RA3, and the end effector is swung and rotated by the rotation of the fourth joint portion J4. The fifth joint portion J5 is a bending rotation joint about the fifth rotation axis RA5 arranged perpendicular to the fourth rotation axis RA4, and the end effector is tilted back and forth by the rotation of the fifth joint portion J5. Is done. The sixth joint portion J6 is a torsional rotational joint about the sixth rotational axis RA6 that is arranged perpendicular to the fourth rotational axis RA4 and the fifth rotational axis RA5. By the rotation of the sixth joint portion J6, The end effector is pivoted.

エンドエフェクタは、手首部6の第6関節部J6の回転部下部11に設けられた例えば円盤形のアダプタ7に取り付けられる。エンドエフェクタは、第1、第2、第3関節部J1,J2,J3により任意位置に移動され、第4、第5、第6関節部J4,J5,J6により任意姿勢に変化される。特に第3関節部J3のアーム部5の伸縮距離の長さは、基台1の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にエンドエフェクタを到達させることを可能にする。第3関節部J3はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直線的な伸縮動作とその伸縮距離の長さとが特徴的である。   The end effector is attached to, for example, a disk-shaped adapter 7 provided in the rotating portion lower portion 11 of the sixth joint portion J6 of the wrist portion 6. The end effector is moved to an arbitrary position by the first, second, and third joint portions J1, J2, and J3, and is changed to an arbitrary posture by the fourth, fifth, and sixth joint portions J4, J5, and J6. In particular, the length of the expansion / contraction distance of the arm portion 5 of the third joint portion J3 enables the end effector to reach a wide range of objects from the proximity position of the base 1 to the remote position. The third joint portion J3 is characterized by a linear expansion / contraction operation realized by a linear motion expansion / contraction mechanism constituting the third joint portion J3 and a length of the expansion / contraction distance.

図5、図6(a)、図6(b)にはエンドエフェクタとして例えば複数、典型的には一対の指(フィンガー)81,82によりワークを把持する2指把持型ロボットハンドを示している。周知の通り、エンドエフェクタはワーク(作業対象物)に直接的に作用する部分(作用部又は可動部と称される)を備える。本ロボットハンド8では作用部又は可動部として、互いに接近・離反(開閉)するフィンガー81,82である。ロボットハンド8に代えて、真空吸着部や電磁石等の様々な作用部又は可動部を備えたエンドエフェクタを適用可能であるのは言うまでもない。   5, 6 (a), and 6 (b) show a two-fingered robot hand that grips a workpiece with, for example, a plurality of, typically a pair of fingers 81, 82 as end effectors. . As is well known, the end effector includes a portion (referred to as an action portion or a movable portion) that directly acts on a workpiece (work object). In the robot hand 8, fingers 81 and 82 that move toward and away from each other (open and close) as an action part or a movable part. Needless to say, an end effector having various action parts such as a vacuum suction part and an electromagnet, or a movable part can be applied instead of the robot hand 8.

ロボットハンド8の本体(グリッパ)80は一対のフィンガベースがリニアガイド機構に接近/離反する方向に移動自在に設けられてなる。一対のフィンガベースには一対のフィンガー81,82がそれぞれ取り付けられる。一対のフィンガー81,82の指間距離は一対のフィンガベースの可動範囲(ストローク)で変化する。例えば把持対象物(ワーク)のサイズに応じて一対のフィンガー81,82の最小の指間距離が決定され、それに従ってフィンガベースへのフィンガー81,82の取り付け位置が調整される。一対のフィンガー81,82が最も離反したときの一対のフィンガー81,82の総幅(外幅、外寸)を、一対のフィンガー81,82の一方の外側面から他方の外側面までの間の距離(最大幅)をWmaxと表記し、一対のフィンガー81,82が最も接近したときの一対のフィンガー81,82の総幅を一対のフィンガー81,82の最小幅をWminと表記する。   A main body (gripper) 80 of the robot hand 8 is provided so that a pair of finger bases can move in a direction in which the linear guide mechanism approaches / separates. A pair of fingers 81 and 82 are attached to the pair of finger bases, respectively. The inter-finger distance between the pair of fingers 81 and 82 varies depending on the movable range (stroke) of the pair of finger bases. For example, the minimum inter-finger distance between the pair of fingers 81 and 82 is determined according to the size of the gripping object (work), and the attachment positions of the fingers 81 and 82 to the finger base are adjusted accordingly. The total width (outer width, outer dimension) of the pair of fingers 81, 82 when the pair of fingers 81, 82 are most separated is the distance between one outer surface of the pair of fingers 81, 82 to the other outer surface. The distance (maximum width) is expressed as Wmax, and the total width of the pair of fingers 81 and 82 when the pair of fingers 81 and 82 are closest to each other is expressed as Wmin.

図7、図8に示すようにハンドカバー9はエンドエフェクタの少なくともフィンガー(可動部)81,82の全体をその先端まで覆う長さであって、一対のフィンガー81,82の最大幅Wmaxよりも少し長い内径(内寸)の円筒形状に構成される。ハンドカバー9の先端部分は、把持対象物の全体又は一部がハンドカバー9を導通可能な直径で開口されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the hand cover 9 has a length that covers at least the entire fingers (movable parts) 81 and 82 of the end effector to the tip thereof, and is larger than the maximum width Wmax of the pair of fingers 81 and 82. It is constructed in a cylindrical shape with a slightly longer inner diameter (inner dimension). The tip portion of the hand cover 9 is opened with a diameter that allows the whole or part of the object to be gripped to pass through the hand cover 9.

なお、筒形状とは、把持対象物(ワーク)が導通できる大きさで先端が開口し、後端はグリッパ80又はアダプタ7への取り付け部分として開口している中空形状として定義され、円筒形状に限定されず、角筒形状を含み、さらに半球形状、箱形状等を含んでいるものである。   The cylindrical shape is defined as a hollow shape that is large enough to allow the object to be grasped (work) to be conducted and has a leading end that is open and a rear end that is opened as a portion attached to the gripper 80 or the adapter 7. The shape is not limited, and includes a rectangular tube shape, and further includes a hemispherical shape, a box shape, and the like.

ハンドカバー9によりフィンガー81,82がその先端まで覆われているため、作業員の指、手、腕、その他各部はフィンガー81,82に接触する前にハンドカバー9に必ず接触することとなる。従って作業員の指、手、腕、その他各部がフィンガー81,82に挟み込まれる事態を回避する事ができ、安全性を大幅に向上できることはもちろん、近接センサや接触センサを用いた電気的、ソフト的な対策ではないため誤動作が生じる恐れが本質的になく、その信頼性を高いレベルで安定して確保することが可能となる。またハンドカバー9は、フィンガー81,82で把持対象物をピックアップし、移送し、リリースするタスクを阻害する事態は生じない。   Since the fingers 81 and 82 are covered to the tip by the hand cover 9, the fingers, hands, arms, and other parts of the worker always come into contact with the hand cover 9 before contacting the fingers 81 and 82. Therefore, it is possible to avoid the situation where the fingers, hands, arms, and other parts of the worker are caught between the fingers 81 and 82, and it is possible to greatly improve safety, as well as electrical and software using proximity sensors and contact sensors. Since this is not a practical measure, there is essentially no risk of malfunction, and the reliability can be stably secured at a high level. The hand cover 9 does not interfere with the task of picking up, transferring and releasing the object to be grasped by the fingers 81 and 82.

本発明のコンセプトは、カバー9でエンドエフェクタのフィンガー81,82等の可動部(作用部)をその先端まで全体を、把持対象物の全体又は一部分とともに覆うことにより高い信頼性のもとで高レベルの安全性を確保することにある。このコンセプトの範疇には、カバー9が円筒形状以外にも様々な形状であることを含んでいる。例えば、カバー9は円筒形であることに限定されず、三角、四角、五角、六角、八角等の角筒形であってもよいし、把持対象物の形状に合わせて半球形状、箱形状等であってもよい。またカバー9の内寸はフィンガー81,82の最大幅Wmaxよりも少し長いと上述したが、カバー9の内寸は把持対象物の寸法に応じてフィンガー81,82の最大幅Wmaxよりも大幅に長いものであってもよい。またカバー9でエンドエフェクタのフィンガー81,82等の可動部(作用部)をその先端まで全体を覆うものとして上述したが、フィンガー81,82等の可動部(作用部)を、エンドエフェクタのグリッパ等の本体80とともに覆う、つまりエンドエフェクタの全体を覆うように校正しても良い。以下具体的に説明する。   The concept of the present invention is that the cover 9 covers the entire movable part (acting part) such as the end effector fingers 81 and 82 up to the tip thereof together with the whole or a part of the object to be grasped with high reliability. It is to ensure a level of safety. The category of this concept includes that the cover 9 has various shapes other than the cylindrical shape. For example, the cover 9 is not limited to a cylindrical shape, and may be a rectangular tube shape such as a triangle, a square, a pentagon, a hexagon, and an octagon, or a hemispherical shape, a box shape, or the like according to the shape of the object to be grasped. It may be. Further, it has been described above that the inner dimension of the cover 9 is slightly longer than the maximum width Wmax of the fingers 81 and 82, but the inner dimension of the cover 9 is significantly larger than the maximum width Wmax of the fingers 81 and 82 depending on the dimension of the object to be grasped. It may be long. Further, the cover 9 covers the movable parts (acting parts) such as the fingers 81 and 82 of the end effector up to the tip thereof, but the movable parts (acting parts) such as the fingers 81 and 82 are grippers of the end effector. It may be calibrated so as to cover with the main body 80 such as the end effector. This will be specifically described below.

図9、図10に示すようにハンドカバー9−1は一対のフィンガー81,82の最大幅Wmaxよりも大きな把持対象物101の直径よりも長い内径の円筒部分と円錐部分とが結合された形状である。円滑なピッキングタスクの実現との観点から、ハンドカバー9−1の内径は一対のフィンガー81,82の最大幅Wmaxの1.5乃至3倍の範囲であることが望ましい。   As shown in FIGS. 9 and 10, the hand cover 9-1 has a shape in which a cylindrical portion and a conical portion having an inner diameter longer than the diameter of the grasped object 101 larger than the maximum width Wmax of the pair of fingers 81 and 82 are combined. It is. From the viewpoint of realizing a smooth picking task, the inner diameter of the hand cover 9-1 is preferably in the range of 1.5 to 3 times the maximum width Wmax of the pair of fingers 81 and 82.

また図11、図12に示すように把持対象物102が例えば前後に長い棒体や直方体である場合にはハンドカバー9−2は把持対象物102の長さ及び幅より少し長い内寸の箱形状に構成される。   Further, as shown in FIGS. 11 and 12, when the gripping object 102 is, for example, a rod or a rectangular parallelepiped that is long in the front-rear direction, the hand cover 9-2 is a box having an inner dimension that is slightly longer than the length and width of the gripping object 102. Configured in shape.

また図13、図14に示すようにハンドカバー9はフィンガー81,82とともに本体(グリッパ)80を覆う長さの筒形状であってもよい。さらにハンドカバー9は典型的には一定径の円筒形であるが、図15に示すように先端部分91が階段状に又は図16に示すように先端部分92が円錐状に幅拡されているものであってもよい。その場合、エンドエフェクタのハンド等の作用部の様々な形状や動きに対応することができる。   13 and 14, the hand cover 9 may have a cylindrical shape with a length that covers the main body (gripper) 80 together with the fingers 81 and 82. Further, the hand cover 9 is typically cylindrical with a constant diameter, but the tip end portion 91 is stepped as shown in FIG. 15 or the tip portion 92 is conically widened as shown in FIG. It may be a thing. In that case, it is possible to cope with various shapes and movements of the action portion such as the hand of the end effector.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

8…ロボットハンド、9…ハンドカバー、80…グリッパ、81,82…フィンガー。   8 ... Robot hand, 9 ... Hand cover, 80 ... Gripper, 81, 82 ... Finger.

Claims (10)

支柱部と、
前記支柱部に移動自在に支持されるアームと、
前記アームの先端に装備される手首部と、
前記手首部の先端に装着される、可動部を有するエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタの少なくとも前記可動部の全体を覆う筒形状のカバーとを具備することを特徴とするロボットアーム機構。
A strut,
An arm supported movably on the support column;
A wrist equipped at the tip of the arm;
An end effector having a movable part attached to the tip of the wrist part;
A robot arm mechanism comprising: a cylindrical cover that covers at least the entire movable portion of the end effector.
前記カバーは前記可動部に干渉しないように前記可動部の最大幅よりも長い内径を有することを特徴とする請求項1記載のロボットアーム機構。   2. The robot arm mechanism according to claim 1, wherein the cover has an inner diameter longer than a maximum width of the movable part so as not to interfere with the movable part. 前記エンドエフェクタは、少なくとも一対のフィンガーにより把持対象物を把持する把持型ロボットハンドであることを特徴とする請求項2記載のロボットアーム機構。   The robot arm mechanism according to claim 2, wherein the end effector is a gripping robot hand that grips an object to be gripped by at least a pair of fingers. 前記カバーは円筒形状又は角筒形状であることを特徴とする請求項1記載のロボットアーム機構。   2. The robot arm mechanism according to claim 1, wherein the cover has a cylindrical shape or a rectangular tube shape. 前記カバーは先方に向かって階段状又は円錐状に拡がる形状を有することを特徴とする請求項4記載のロボットアーム機構。   The robot arm mechanism according to claim 4, wherein the cover has a shape that expands in a stepped or conical shape toward the front. 前記カバーは可撓性材料で構成されることを特徴とする請求項1記載のロボットアーム機構。   2. The robot arm mechanism according to claim 1, wherein the cover is made of a flexible material. 支柱部と、
前記支柱部に移動自在に支持されるアームと、
前記アームの先端に装備される手首部と、
前記手首部の先端に装着されるエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタをその先端まで覆う筒形状のカバーとを具備することを特徴とするロボットアーム機構。
A strut,
An arm supported movably on the support column;
A wrist equipped at the tip of the arm;
An end effector attached to the tip of the wrist;
A robot arm mechanism comprising a cylindrical cover that covers the end effector up to the tip thereof.
支柱部と、
前記支柱部に移動自在に支持されるアームと、
前記アームの先端に装備される手首部と、
前記手首部の先端に装着され、把持対象物を把持部により把持するエンドエフェクタと、
前記把持部の全体を前記把持対象物の少なくとも一部とともに覆うカバーとを具備することを特徴とするロボットアーム機構。
A strut,
An arm supported movably on the support column;
A wrist equipped at the tip of the arm;
An end effector attached to the tip of the wrist and gripping a gripping object by the gripping portion;
A robot arm mechanism comprising: a cover that covers the entire gripping portion together with at least a part of the gripping object.
可動部と、
前記可動部を支持する本体と、
前記可動部の全体を覆う筒形状を有するカバーとを具備することを特徴とするロボットハンド。
Moving parts;
A main body for supporting the movable part;
A robot hand comprising a cover having a cylindrical shape covering the entire movable portion.
ロボットアーム又は前記ロボットアームの先端に装備される手首部に装着可能な、可動部を有するエンドエフェクタのカバーであって、前記可動部の全体を覆う筒形状を有することを特徴とするエンドエフェクタカバー。   An end effector cover having a movable part, which can be attached to a robot arm or a wrist part mounted on the tip of the robot arm, and has a cylindrical shape covering the entire movable part. .
JP2016193854A 2016-09-30 2016-09-30 Robot arm mechanism Pending JP2019206038A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016193854A JP2019206038A (en) 2016-09-30 2016-09-30 Robot arm mechanism
PCT/JP2017/034451 WO2018062070A1 (en) 2016-09-30 2017-09-25 Robot arm mechanism, robot hand, and end effector cover

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016193854A JP2019206038A (en) 2016-09-30 2016-09-30 Robot arm mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019206038A true JP2019206038A (en) 2019-12-05

Family

ID=61762670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016193854A Pending JP2019206038A (en) 2016-09-30 2016-09-30 Robot arm mechanism

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2019206038A (en)
WO (1) WO2018062070A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023032217A1 (en) * 2021-09-06 2023-03-09 東京ロボティクス株式会社 Robot and robot system

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7294856B2 (en) * 2019-04-08 2023-06-20 川崎重工業株式会社 robot equipment
CN112154050A (en) * 2020-03-09 2020-12-29 深圳市大疆创新科技有限公司 Mechanical arm, movable machine and assembling method of mechanical arm

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0518064Y2 (en) * 1987-04-30 1993-05-13
US5011207A (en) * 1987-08-03 1991-04-30 Stevens S Scott Robotic end effector for grasping objects
JPH0343181A (en) * 1989-07-06 1991-02-25 Sharp Corp Mechanical hand
JP3521947B2 (en) * 1993-12-28 2004-04-26 サントリー株式会社 Capping device for screw plug plug
DE19801178C2 (en) * 1998-01-15 2000-12-07 Mwg Biotech Ag Lid gripping device
JP5803068B2 (en) * 2010-08-23 2015-11-04 トヨタ自動車株式会社 Robot arm control method and program, robot hand
JP5835276B2 (en) * 2013-06-24 2015-12-24 株式会社安川電機 Robot, robot manufacturing method and bag
JP6270595B2 (en) * 2014-04-01 2018-01-31 鈴鹿エンヂニヤリング株式会社 Method and apparatus for lifting and conveying bale rubber

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023032217A1 (en) * 2021-09-06 2023-03-09 東京ロボティクス株式会社 Robot and robot system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018062070A1 (en) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6443875B2 (en) Robot arm mechanism
CN107148328B (en) Mechanical arm mechanism
JP6734364B2 (en) Linear motion telescopic mechanism and robot arm mechanism
JP6659846B2 (en) Robot arm mechanism
WO2018062070A1 (en) Robot arm mechanism, robot hand, and end effector cover
EP3238892A1 (en) Robot arm mechanism and linearly moving extendable mechanism
JP2016101652A (en) Robot arm mechanism
EP3238891A1 (en) Robot arm mechanism and linearly moving extendable mechanism
US20170297205A1 (en) Robot system and robot device
JP6687720B2 (en) Linear expansion mechanism
TW201632322A (en) Robot arm mechanism
WO2017170305A1 (en) Proximity sensor device and robot arm mechanism
JPWO2017043583A1 (en) Robot equipment
CN110774275A (en) Mechanical arm
WO2018052143A1 (en) Linear extension/retraction mechanism and robot arm mechanism
JP2017052072A (en) Robot device
EP3242057A1 (en) Linear-motion extending/contracting mechanism and robot arm mechanism
TW201742724A (en) Rotational joint mechanism
JP2016160964A (en) Translatory expansion mechanism and robot arm mechanism
JP6645851B2 (en) Robot arm mechanism
JP6517599B2 (en) Jig for aligning arm reference position of linear motion joint
JP2016168646A (en) Straight-motion extension and contraction mechanism and robot arm mechanism
JP6725640B2 (en) Robot arm mechanism and linear expansion/contraction mechanism
WO2017030104A1 (en) Cover device for rotary joint portion
JP2018071704A (en) Linear motion expansion and contraction mechanism, and robot arm mechanism with the same