JP2021053755A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットハンドにおいて曲げ変形および捻じれ変形の検出感度を向上することができる技術を提供する。【解決手段】ロボットハンドは、被把持物を把持するロボットハンドであって、前記被把持物と接触する接触部１０と、前記接触部より変形しやすく設けられ、前記被把持物と前記接触部との接触により弾性変形する弾性変形部２０と、前記弾性変形部に配置され、前記弾性変形部の曲げ変形および捻じれ変形を検出する検出部３０と、を有する。前記検出部は、前記捻じれ変形の捻じれの回転軸と直交する方向からの平面視において、前記回転軸に対して歪みの検出方向を傾けて配置される第１歪みゲージ３１と、前記平面視において、前記回転軸に対して前記第１歪みゲージと対称に配置される第２歪みゲージ３２と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットハンドに関する。

従来、被把持物を把持するロボットハンドが知られる。ロボットハンドにおいては、適切な把持力にて被把持物が把持できること、および、被把持物の位置を推定できることが求められる。なお、適切な把持力とは、例えば、被把持物をロボットハンドにて把持する際に、被把持物がロボットハンドから外れる可能性が低く、ロボットハンドによる把持の前後で被把持物の形状が変化する可能性が低い把持力である。

このために、従来のロボットハンドには、被把持物を押える押え部が被把持物を押えることによって変形する角度を曲げ量として検出する第１歪みゲージと、押え部が被把持物を押えることによって生じた捻じれ量を検出する第２歪みゲージとが備えられる（例えば、特許文献１参照）。なお、これら２つの歪みゲージは、被把持物の把持により弾性変形する板バネ部に配置される。第１歪みゲージによって曲げ量を検出することにより、適切な把持力を求めて被把持物を把持することが可能になる。また、第２歪みゲージによって捻じれ量を検出することにより、被把持物の位置を推定することができる。

特開２０１３−１５８８８８号公報

従来の構成では、曲げ変形を検出するための第１歪みゲージと、捻じれ変形を検出するための第２歪みゲージとを別々の位置に配置する必要がある。このために、従来の構成では、歪みゲージが配置される板バネ部を曲げ方向に長くする構成になっている。このような構成では、曲げ変形を検出する第１歪みゲージのサイズは、板バネ部のサイズに対して小さくなる。このため、第１歪みゲージが配置される位置の曲げ変形量は、板バネ部全体の曲げ変形量に対して小さくなり、曲げ変形に対する検出感度が低下することが懸念される。捻じれ変形量に対しても同様のことが言え、捻じれ変形に対する検出感度が低下することが懸念される。

本発明は、ロボットハンドにおいて曲げ変形および捻じれ変形の検出感度を向上することができる技術を提供することを目的とする。

本発明の例示的なロボットハンドは、被把持物を把持するロボットハンドであって、前記被把持物と接触する接触部と、前記接触部より変形しやすく設けられ、前記被把持物と前記接触部との接触により弾性変形する弾性変形部と、前記弾性変形部に配置され、前記弾性変形部の曲げ変形および捻じれ変形を検出する検出部と、を有する。前記検出部は、前記捻じれ変形の捻じれの回転軸と直交する方向からの平面視において、前記回転軸に対して歪みの検出方向を傾けて配置される第１歪みゲージと、前記平面視において、前記回転軸に対して前記第１歪みゲージと対称に配置される第２歪みゲージと、を有する。

例示的な本発明のロボットハンドによれば、曲げ変形および捻じれ変形の検出感度を向上することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの概略図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドが被把持物を把持した状態を示す図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドが有する第１把持部の概略斜視図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの第１把持部が有する弾性変形部の概略平面図である。 図５Ａは、弾性変形部の捻じれ変形と第１歪みゲージとの関係を示す模式図である。 図５Ｂは、弾性変形部の捻じれ変形と第２歪みゲージとの関係を示す模式図である。 図６は、従来の構成を模式的に示した図である。 図７は、第１歪みゲージの上下方向の長さが最大となる場合を示す模式図である。 図８は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの第１変形例を示す図である。 図９は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの第２変形例を示す図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの第１把持部が有する弾性変形部の概略平面図である。 図１１Ａは、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの第１把持部が有する弾性変形部の概略斜視図である。 図１１Ｂは、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの第１把持部が有する弾性変形部の概略斜視図である。 図１２Ａは、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの第１把持部が有する弾性変形部の概略斜視図である。 図１２Ｂは、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの第１把持部が有する弾性変形部の概略斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、ロボットハンド１００の説明において、図４に示す弾性変形部２０における捻じれ変形の捻じれの回転軸ＡＸが延びる方向をＺ方向する。Ｚ方向と直交する平面上において互いに直交する２つの方向のうちの一方をＸ方向とし、他方をＹ方向とする。また、Ｚ方向を上下方向、Ｘ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向とする。＋Ｚ方向を上方向、−Ｚ方向を下方向とする。＋Ｘ方向を右方向、−Ｘ方向を左方向とする。＋Ｙ方向を前方向、−Ｙ方向を後方向とする。これらの方向は単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定する意図はない。

＜＜１．第１実施形態＞＞
＜１−１．ロボットハンドの概要＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンド１００の概略図である。ロボットハンド１００は、産業用ロボットの一部を構成する。ロボットハンド１００は、被把持物を把持する。被把持物には、産業用ロボットによって把持の対象となる物品が広く含まれる。ロボットハンド１００は、例えば、被把持物であるワークのピッキング又は搬送に用いられる。

ロボットハンド１００は、可動部として機能する不図示のアームに接続されており、上下方向、左右方向、および、前後方向に移動可能である。また、ロボットハンド１００は、不図示の回転機構により、上下方向に延びる中心軸を中心として回転可能である。図１に示すように、ロボットハンド１００は、間隔調整部１と、第１把持部２と、第２把持部３と、を有する。ロボットハンド１００は、演算部４を更に有する。なお、ロボットハンド１００が、上述した上下方向、左右方向、前後方向、および、回転方向のうちの少なくともいずれか一つの方向への移動を可能とする機構を有してもよい。

間隔調整部１は、第１把持部２と第２把持部３との左右方向の間隔を調整する。本実施形態では、間隔調整部１は、第１把持部２と第２把持部３とを独立して左右方向に移動させる。間隔調整部１は、各把持部２、３の左右方向への移動を、例えば公知の直動機構を利用して行う。直動機構は、例えば、ステッピングモータとボールねじとを組み合わせて構成される。なお、間隔調整部１は、第１把持部２と第２把持部３とを連動して動かす構成であってもよい。

図２は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンド１００が被把持物５を把持した状態を示す図である。図２に示すように、第１把持部２と第２把持部３とは、対になって被把持物５を把持する。第１把持部２および第２把持部３は、上下方向に延びる四角柱状である。詳細には、第１把持部２および第２把持部３は、上下方向の一部の範囲に左右方向の厚みが薄くなる薄肉部を有する。

第１把持部２および第２把持部３の材質は特に限定されない。第１把持部２および第２把持部３は、例えば、金属、樹脂、或いは、金属および樹脂により構成される。第１把持部２と第２把持部３とは、同一材質かつ同一形状の部材で構成される。ただし、第１把持部２と第２把持部３とは、左右を反対として配置される。

図１および図２に示すように、第１把持部２および第２把持部３は、それぞれ、接触部１０と、弾性変形部２０と、検出部３０とを有する。換言すると、ロボットハンド１００は、接触部１０と、弾性変形部２０と、検出部３０とを有する。

接触部１０は、被把持物５と接触する。接触部１０は、上下方向に延びる第１把持部２および第２把持部３のそれぞれにおいて、下方に位置する。

弾性変形部２０は、第１把持部２および第２把持部３において、接触部１０の上方に位置する。弾性変形部２０は、接触部１０より変形しやすく設けられる。弾性変形部２０は、被把持物５と接触部１０との接触により弾性変形する。詳細には、弾性変形部２０は、ロボットハンド１００により被把持物５が把持された場合に、被把持物５から受ける応力により弾性変形する。弾性変形部２０は、ロボットハンド１００が被把持物５を把持する際に生じる変形を強調する目的で設けられる。

本実施形態では、弾性変形部２０は、接触部１０よりも厚みが薄い。詳細には、弾性変形部２０は、接触部１０よりも左右方向の厚みが薄い。すなわち、上述の薄肉部が弾性変形部２０に該当する。弾性変形部２０は、厚みの違いによって、接触部１０より変形しやすくなっている。詳細には、弾性変形部２０は、接触部１０よりも曲がりやすく、且つ、捻じれやすくなっている。弾性変形部２０が接触部１０よりも変形しやすい構成は、他の手法により実現されてもよい。例えば、弾性変形部２０を構成する材質を、接触部１０を構成する材質より柔らかくして、弾性変形部２０が接触部１０よりも変形しやすい構成としてもよい。

検出部３０は、弾性変形部２０に配置され、弾性変形部２０の曲げ変形および捻じれ変形を検出する。本実施形態において、曲げ変形は、第１把持部２および第２把持部３により被把持物５が把持されるときに、弾性変形部２０が左右方向に押されて生じる。捻じれ変形は、第１把持部２および第２把持部３により被把持物５が把持されるときに、接触部１０に対する被把持物５の前後方向の位置が中心からずれて生じる。捻じれ変形においては、弾性変形部２０が上下方向に延びる回転軸ＡＸ（図４参照）を中心として回転する。なお、本実施形態では、回転軸ＡＸは、第１把持部２および第２把持部３の前後方向の中心を通る。第１把持部２および第２把持部３の前後方向の中心と、弾性変形部２０の前後方向の中心とは一致する。ただし、回転軸ＡＸが、第１把持部２および第２把持部３の前後方向の中心から前後方向にずれた位置を通る構成としてもよい。検出部３０の詳細については後述する。

演算部４は、検出部３０から信号を受信し、演算処理を行う。演算部４は、検出部３０にて検出された結果に基づき、曲げ変形および捻じれ変形の量を求める。演算部４は、求めた曲げ変形量に基づき、被把持物５を把持する力の大きさを制御する。これにより、ロボットハンド１００は、被把持物５を適切な力で把持する。また、演算部４は、求めた捻じれ変形量に基づき、第１把持部２および第２把持部３に対する被把持物５の位置を推定する。演算部４は、推定された被把持物５の位置に応じて、第１把持部２および第２把持部３の位置を調整するために必要な処理を行う。演算部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含んで構成されるマイクロコンピュータであってよい。

＜１−２．検出部＞
第１把持部２が有する検出部３０と、第２把持部３が有する検出部３０とは同様の構成である。このために、第１把持部２の場合を代表例として、検出部３０の詳細を説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンド１００が有する第１把持部２の概略斜視図である。

図３に示すように、検出部３０は、第１歪みゲージ３１と、第２歪みゲージ３２とを有する。第１歪みゲージ３１と第２歪みゲージ３２とは、同種のセンサであり、主として一軸方向の歪みを検出する。本実施形態では、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２は、矩形板状であり、長手方向が短手方向に比べて歪みの感度が高い。すなわち、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２は、長手方向が歪みの検出方向である。第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２は、金属の電気抵抗の変化を利用して歪みを測定するフィルム状の金属抵抗センサである。なお、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２は、金属抵抗センサ以外でもよく、例えば、半導体センサ等であってもよい。

本実施形態では、弾性変形部２０は板状である。第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２は、弾性変形部２０の同一面に配置される。詳細には、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２は、弾性変形部２０の同一の平面に配置される。第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２は、例えば、接着剤にて弾性変形部２０に固定される。

なお、本実施形態では、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２が配置される面は、接触部１０が被把持物５と接触する面と同じ側の面である。図３に示す例では、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２が配置される面は、弾性変形部２０の右側面である。ただし、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２が配置される面は、接触部１０が被把持物５と接触する面と同じ側にある必要はなく、接触部１０が被把持物５と接触する面と反対側となる面と同じ側にあってもよい。図３に示す例を参考に説明すると、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２が配置される面は、弾性変形部２０の左側面であってもよい。

図４は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンド１００の第１把持部２が有する弾性変形部２０の概略平面図である。図４は、第１把持部２が有する弾性変形部２０を左右方向の右側から見た図である。図４に示すように、第１歪みゲージ３１は、捻じれ変形の捻じれの回転軸ＡＸと直交する方向からの平面視において、回転軸ＡＸに対して歪みの検出方向を傾けて配置される。詳細には、第１歪みゲージ３１は、左右方向からの平面視において、回転軸ＡＸに対して歪みの検出方向を傾けて配置される。第１歪みゲージ３１は、当該傾きにより、上端が下端に対して後方に位置する。

第２歪みゲージ３２は、平面視において、回転軸ＡＸに対して第１歪みゲージ３１と対称に配置される。詳細には、第２歪みゲージ３２は、左右方向からの平面視において、回転軸ＡＸに対して第１歪みゲージ３１と対称配置される。すなわち、第２歪みゲージ３２は、左右方向からの平面視において、回転軸ＡＸに対して歪みの検出方向を、第１歪みゲージ３１と反対側に傾けて配置される。第２歪みゲージ３２は、当該傾きにより、上端が下端に対して前方に位置する。第２歪みゲージ３２の傾き量は、第１歪みゲージ３１の傾き量と同じである。

本実施形態では、第１歪みゲージ３１と第２歪みゲージ３２とが同一面に設けられるために、平面視において捻じれの回転軸ＡＸに対して対称に配置される２つの歪みゲージ３１、３２を配置し易くすることができる。

本実施形態では、図４に示すように、弾性変形部２０は、平面視において長方形状である。第１歪みゲージ３１と第２歪みゲージ３２とは、平面視において、弾性変形部２０の対角線ＤＬ上に位置する。これによれば、捻じれ変形に伴う伸縮が最大となる位置に第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２が配置され、捻じれ変形の検出感度を向上することができる。なお、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２の短手方向を二等分する二等分線が、対角線ＤＬ上に位置することが好ましい。

ロボットハンド１００により被把持物５が把持される場合、第１把持部２の弾性変形部２０は、左右方向の左側に押されて変形する。このために、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２が配置される弾性変形部２０の右側面は反った状態になる。これにより、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２は、いずれも伸びた状態になり、曲げ変形を検出する。

ここで、ロボットハンド１００により被把持物５が把持される場合に、被把持物５の前後方向の位置が接触部１０の前後方向の中心からずれ、捻じれが生じたとする。図５Ａは、弾性変形部２０の捻じれ変形と第１歪みゲージ３１との関係を示す模式図である。図５Ｂは、弾性変形部２０の捻じれ変形と第２歪みゲージ３２との関係を示す模式図である。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、捻じれ変形が発生すると、第１歪みゲージ３１と第２歪みゲージ３２とで、伸縮の検出が逆になる。図５Ａおよび図５Ｂに示す例では、第１歪みゲージ３１が縮みを検出し、第２歪みゲージ３２は伸びを検出する。図５Ａおよび図５Ｂと反対回転の捻じれ変形が生じた場合には、第１歪みゲージ３１は伸びを検出し、第２歪みゲージ３２は縮みを検出する。

以上からわかるように、第１歪みゲージ３１と第２歪みゲージ３２とは、いずれも、曲げ変形と捻じれ変形との両方の成分を含んだ歪みを検出する。ただし、第１歪みゲージ３１と第２歪みゲージ３２とが回転軸ＡＸに対して対称に配置されているために、曲げ変形と捻じれ変形との成分を別々に取り出すことが可能となっている。詳細には、第１歪みゲージ３１の検出値と、第２歪みゲージ３２の検出値とを加算することによって、捻じれ変形の成分をほぼ相殺して、曲げ変形の成分を取り出すことができる。また、第１歪みゲージ３１の検出値と第２歪みゲージ３２の検出値とについて、一方から他方を差し引くことによって、曲げ変形の成分をほぼ相殺して、捻じれ変形の成分を取り出すことができる。

また、本実施形態では、第１歪みゲージ３１と第２歪みゲージ３２とは、上下方向において同一範囲に配置されるために、曲げ変形と捻じれ変形とを検出することができる検出部３０の配置範囲を小さくすることができる。すなわち、弾性変形部２０のサイズを小さくすることができる。このために、本実施形態では、被把持物５を安定して把持することが可能になる。

ここで、ロボットハンド１００の効果の理解を容易とするために従来例について簡単に説明する。図６は、従来の構成を模式的に示した図である。従来の構成では、曲げ変形を検出する曲げセンサ４００と、捻じれ変形を検出する捻じれセンサ４０１とが、弾性変形部５００の同一面に上下に並ぶ。なお、上下方向は、捻じれ変形の捻じれの回転軸が延びる方向と同じ方向である。曲げセンサ４００は、上下方向を歪みの検出方向とする歪みセンサで構成される。捻じれセンサ４０１は、歪みの検出方向が曲げセンサ４００を構成する歪みゲージに対して４５°傾けられた歪みセンサで構成される。曲げセンサ４００と捻じれセンサ４０１とは、同種類の歪みゲージを用いて構成される。

図６に示す従来の構成では、曲げセンサ４００と捻じれセンサ４０１とが上下方向に別々に配置されるために、曲げセンサ４００に対する弾性変形部５００のサイズ、および、捻じれセンサ４０１に対する弾性変形部５００のサイズが、各センサ４００、４０１に対して相対的に大きくなる。この結果、各センサ４００、４０１が配置される部分の変形量が弾性変形部５００全体と比べて小さくなり、曲げ変形および捻じれ変形の検出感度が小さくなりやすい。

この点、本実施形態では、上下方向において同一範囲に配置される第１歪みゲージ３１と第２歪みゲージ３２とにより曲げ変形および捻じれ変形を検出する構成である。このために、曲げ変形と捻じれ変形とを検出することができる検出部３０に対して弾性変形部２０のサイズが大きくなり過ぎることを抑制して曲げ変形および捻じれ変形の検出感度を向上することができる。

弾性変形部２０の回転軸ＡＸが延びる方向の長さは、第１歪みゲージ３１の歪みの検出方向の長さの１．７倍より小さいことが好ましい。なお、第１歪みのゲージ３１の歪みの検出方向の長さは、第２歪みのゲージ３２の歪みの検出方向の長さと同じである。図４に示す例において、弾性変形部２０の上下方向の長さＬ１は、第１歪みゲージ３１の歪みの検出方向の長さαの１．７倍より小さいことが好ましい。なお、弾性変形部２０の上下方向の長さＬ１は、第１歪みゲージ３１の上下方向の長さ以上である。

図６に示す従来の構成では、歪みゲージ４０１の短手方向の幅をほぼゼロとした最低サイズを想定しても、弾性変形部５００の上下方向の長さＬ２は、歪みゲージ４００、４０１の歪みの検出方向の長さαの（１＋１／√２）倍となる。すなわち、Ｌ２は、１．７αよりも少し大きくなる。好ましい形態における弾性変形部２０の上下方向の長さＬ１は、図６に示す従来の構成の弾性変形部５００の上下方向の長さＬ２に比べて小さい。このため、好ましい形態によれば、弾性変形部２０全体の変形量と、弾性変形部２０の歪みゲージ３１、３２が配置される部分の変形量とを近づけることができ、曲げ変形および捻じれ変形の検出感度を向上することができる。

弾性変形部２０の回転軸ＡＸが延びる方向の長さは、第１歪みゲージ３１の歪みの検出方向の長さの１．４倍以下であることがより好ましい。図４に示す例において、弾性変形部２０の上下方向の長さＬ１は、第１歪みゲージ３１の歪みの検出方向の長さαの１．４倍以下であることがより好ましい。なお、弾性変形部２０の上下方向の長さＬ１は、第１歪みゲージ３１の上下方向の長さ以上である。

図７は、第１歪みゲージ３１の上下方向の長さが最大となる場合を示す模式図である。図７に示すように、第１歪みゲージ３１の上下方向の長さＤは、当該歪みゲージが一辺の長さがαの正方形であり、且つ、回転軸ＡＸに対して４５°傾いた場合に最大となる。この場合の第１歪みゲージ３１の上下方向の長さＤは、√２・αとなり、第１歪みゲージ３１の歪みの検出方向の長さαの１．４倍より少し大きい。

本実施形態において、第１歪みゲージ３１は長方形であり、第１歪みゲージ３１の上下方向の長さは、図７に示す例における長さＤ（≒１．４α）よりも短くなっている。この場合、弾性変形部２０の上下方向の長さＬ１を、図７に示す例における長さＤ（≒１．４α）よりも短くすることで、弾性変形部２０の上下方向の長さＬ１と、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２の長さとを近づけることができる。より好ましい形態では、弾性変形部２０全体の変形量と、弾性変形部２０の歪みゲージ３１、３２が配置される部分の変形量とをより近づけることができ、曲げ変形および捻じれ変形の検出感度を更に向上することができる。

演算部４は、第１歪みゲージ３１の検出値と、第２歪みゲージ３２の検出値とを用いた演算により、曲げ変形と捻じれ変形とを区別する。詳細には、演算部４は、上述の加算および減算を行って、曲げ変形と捻じれ変形とを区別する。演算部４は、曲げ変形の量を求める際に捻じれ変形の成分を相殺できるので、被把持物５が接触部１０に接触する位置が狙った位置からずれて捻じれ変形が生じた場合でも、曲げ変形の量を適切に求めることができる。すなわち、本実施形態では、被把持物５の接触部１０に対する位置ずれに対して鈍感とすることができ、ロボットハンド１００の操作性を向上することができる。

＜１−３．変形例＞
（１−３−１．第１変形例）
図８は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンド１００の第１変形例を示す図である。図８は、第１把持部２が有する弾性変形部２０Ａを左右方向の右側から見た図である。本変形例では、弾性変形部２０Ａと、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２とは、回転軸ＡＸが延びる方向の長さが同じである。詳細には、弾性変形部２０Ａと、第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２とは、上下方向の長さが同じである。

本変形例の構成によれば、弾性変形部２０の、捻じれの回転軸ＡＸが延びる方向の長さが、歪みゲージ３１、３２を利用する上での最低限のサイズであり、弾性変形部２０Ａ全体の変形量と、弾性変形部２０の歪みゲージ３１、３２が配置される部分の変形量とを同程度にできる。このために、曲げ変形および捻じれ変形の検出感度を更に向上することができる。

（１−３−２．第２変形例）
図９は、本発明の第１実施形態に係るロボットハンド１００の第２変形例を示す図である。図９は、第１把持部２が有する弾性変形部２０Ｂを左右方向の右側から見た図である。弾性変形部２０Ｂは、平面視において、第１歪みゲージ３１の回転軸ＡＸが延びる方向の中央となる位置における回転軸ＡＸと直交する方向の幅が、回転軸ＡＸが延びる方向の端部における回転軸ＡＸと直交する方向の幅よりも狭くなっている。弾性変形部２０Ｂをこのような形状とすることにより、弾性変形部２０Ｂの捻じれ量を大きくすることができる。

詳細には、弾性変形部２０Ｂは、平面視において、第１歪みゲージ３１の上下方向の中央位置における左右方向の幅Ｗ１が、上下方向の端部における左右方向の幅Ｗ２よりも狭くなっている。本変形例において、第１歪みゲージ３１の上下方向の中央位置と、第２歪みゲージ３２の上下方向の中央位置とは同じである。また、第１歪みゲージ３１の上下方向の中央位置と、弾性変形部２０Ｂの上下方向の中央位置とは同じである。

弾性変形部２０Ｂは、切り欠き２１が形成されることにより、上下方向の中央位置における左右方向の幅が狭くなっている。切り欠き２１が形成される領域は、平面視において、弾性変形部２０Ｂの左右方向の端部から中央部に向かうにつれて上下方向の長さが短くなる三角形状である。ただし、切り欠き２１が形成される領域の形状は他の形状であってよい。例えば、切り欠き２１が形成される領域の形状は、平面視において矩形状等であってよい。

＜＜２．第２実施形態＞＞
＜２−１．ロボットハンドの概要＞
第２実施形態のロボットハンドの構成は、概ね第１実施形態のロボットハンド１００の構成と同様である。第２実施形態のロボットハンドは、第１実施形態の検出部３０と異なる構成の検出部３０Ａを有する。以下、この異なる点に絞って説明を行う。なお、第１実施形態と同様の構成については、特に説明の必要がない場合には説明を省略する。

＜２−２．検出部＞
第２実施形態においても、第１把持部２が有する検出部３０Ａと、第２把持部３が有する検出部３０Ａとは同様の構成である。このために、第１把持部２の場合を代表例として、検出部３０Ａの詳細を説明する。

図１０は、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの第１把持部２が有する弾性変形部２０の概略平面図である。図１０は、第１把持部２が有する弾性変形部２０を左右方向の右側から見た図である。図１１Ａは、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドに第１把持部２が有する弾性変形部２０の概略斜視図である。図１１Ｂは、本発明の第２実施形態に係るロボットハンドの第１把持部２が有する弾性変形部２０の概略斜視図である。図１１Ａは、弾性変形部２０を右斜め後方から見た図である。図１１Ｂは、弾性変形部２０を左斜め後方から見た図である。なお、弾性変形部２０は板状である。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、検出部３０Ａは、弾性変形部２０に配置され、弾性変形部２０の曲げ変形および捻じれ変形を検出する。また、検出部３０Ａは、第１歪みゲージ３１Ａと第２歪みゲージ３２Ａとを有する。ただし、本実施形態では、第１歪みゲージ３１Ａは、弾性変形部２０の第１面２０１に配置される。第１面２０１は、弾性変形部２０の右側面である。第２歪みゲージ３２Ａは、弾性変形部２０の第１面２０１の反対側となる第２面２０２に配置される。第２面２０２は、弾性変形部２０の左側面である。すなわち、本実施形態では、第１歪みゲージ３１Ａと第２歪みゲージ３２Ａとは、弾性変形部２０の異なる面に配置される。

なお、本実施形態においても、第１歪みゲージ３１Ａは、捻じれ変形の捻じれの回転軸ＡＸと直交する方向からの平面視において、回転軸ＡＸに対して歪みの検出方向を傾けて配置される。また、第２歪みゲージ３２Ａは、回転軸ＡＸと直交する方向からの平面視において、回転軸ＡＸに対して第１歪みゲージ３１Ａと対称に配置される。別の言い方をすると、第１歪みゲージ３１Ａは、左右方向からの平面視において、回転軸ＡＸに対して歪みの検出方向を傾けて配置される。また、第２歪みゲージ３２Ａは、左右方向からの平面視において、回転軸ＡＸに対して第１歪みゲージ３１Ａと対称に配置される。

本実施形態では、第１歪みゲージ３１Ａと第２歪みゲージ３２Ａとは、互いに反対となる面に配置されるために、捻じれの回転軸ＡＸに対して軸対称である。このために、同一面に２つの歪みゲージ３１、３２を配置する第１実施形態の構成よりも、第１歪みゲージ３１Ａと第２歪みゲージ３２Ａとから検出される信号を用いてより正確に捻じれ変形の成分を相殺することができる。すなわち、本構成によれば、曲げ変形の量の検出をより正確に行うことができる。

本実施形態では、第１把持部２と第２把持部３とにより被把持物５が把持された場合に、弾性変形部２０の第１歪みゲージ３１Ａが配置される右側面は反った状態となる。一方、弾性変形部２０の第２歪みゲージ３２Ａが配置される左側面は撓んだ状態となる。このために、第１歪みゲージ３１Ａは伸びた状態となって曲げ変形を検出する。一方、第２歪みゲージ３２Ａは縮んだ状態となって曲げ変形を検出する。

また、本実施形態では、捻じれ変形が発生した場合に、第１歪みゲージ３１Ａと第２歪みゲージ３２Ａとで、伸縮の検出は同じになる。すなわち、捻じれ変形により、第１歪みゲージ３１Ａで伸びを検出すると、第２歪みゲージ３２Ａでも伸びが検出される。捻じれ変形により、第１歪みゲージ３１Ａで縮みを検出すると、第２歪みゲージ３２Ａでも縮みが検出される。

このために、演算部４は、第１歪みゲージ３１Ａの検出値と、第２歪みゲージ３２Ａの検出値とを加算することによって、曲げ変形の成分をほぼ相殺して、捻じれ変形の成分を取り出す。また、演算部４は、第１歪みゲージ３１Ａの検出値と第２歪みゲージ３２Ａの検出値とについて、一方から他方を差し引くことによって、捻じれ変形の成分をほぼ相殺して、曲げ変形の成分を取り出す。すなわち、本実施形態においても、第１歪みゲージ３１Ａと第２歪みゲージ３２Ａとで構成される検出部３０Ａにより、曲げ変形と捻じれ変形との成分を別々に取り出すことができる。

そして、本実施形態でも、第１歪みゲージ３１Ａと第２歪みゲージ３２Ａとは、上下方向において同一範囲に配置されるために、曲げ変形と捻じれ変形とを検出することができる検出部３０Ａの配置範囲が無駄に広くなることを抑制できる。このために、曲げ変形と捻じれ変形とを検出することができる検出部３０Ａに対して弾性変形部２０のサイズが大きくなり過ぎることを抑制して曲げ変形および捻じれ変形の検出感度を向上することができる。

なお、平面視した場合における第１歪みゲージ３１Ａおよび第２歪みゲージ３２Ａの回転軸ＡＸに対する傾き方向は、本実施形態の方向と反対であってもよい。すなわち、本実施形態では、第１歪みゲージ３１Ａは、上端が後方、下端が前方となる方向に傾き、第２歪みゲージ３２Ａは、上端が前方、下端が後方となる方向に傾いている。これとは反対に、第１歪みゲージ３１Ａは、上端が前方、下端が後方となる方向に傾き、第２歪みゲージ３２Ａは、上端が後方、下端が後前方となる方向に傾いてよい。

＜＜３．第３実施形態＞＞
＜３−１．ロボットハンドの概要＞
第３実施形態のロボットハンドの構成は、概ね第１実施形態のロボットハンド１００の構成と同様である。第３実施形態のロボットハンドは、第１実施形態の検出部３０と異なる構成の検出部３０Ｂを有する。以下、この異なる点に絞って説明を行う。なお、第１実施形態と同様の構成については、特に説明の必要がない場合には説明を省略する。

＜３−２．検出部＞
第３施形態においても、第１把持部２が有する検出部３０Ｂと、第２把持部３が有する検出部３０Ｂとは同様の構成である。このために、第１把持部２の場合を代表例として、検出部３０Ｂの詳細を説明する。

図１２Ａは、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの第１把持部２が有する弾性変形部２０の概略斜視図である。図１２Ｂは、本発明の第３実施形態に係るロボットハンドの第１把持部２が有する弾性変形部２０の概略斜視図である。図１２Ａは、弾性変形部２０を右斜め後方から見た図である。図１２Ｂは、弾性変形部２０を左斜め後方から見た図である。なお、弾性変形部２０は板状である。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、検出部３０Ｂは、弾性変形部２０に配置され、弾性変形部２０の曲げ変形および捻じれ変形を検出する。また、検出部３０Ｂは、第１歪みゲージ３１Ｂと第２歪みゲージ３２Ｂとを有する。ただし、本実施形態では、第１歪みゲージ３１Ｂおよび第２歪みゲージ３２Ｂは、いずれも、弾性変形部２０の第１面２０１と、第１面２０１の反対側にある第２面２０２とに配置される。第１面２０１は、弾性変形部２０の右側面である。第２面２０２は、弾性変形部２０の左側面である。すなわち、本実施形態では、第１歪みゲージ３１Ｂと第２歪みゲージ３２Ｂとの組（歪みゲージ組）が２つ存在する。

本実施形態では、２つの歪みゲージ組は、いずれも、第１面２０１と第２面２０２とのうち、一方に第１歪みゲージ３１Ｂが配置され、他方に第２歪みゲージ３２Ｂが配置される構成となっている。このような歪みゲージの組み合わせ構成は、上述の第２実施形態と同様である。演算部４は、各歪みゲージ組について、第１歪みゲージ３１Ｂの検出値と、第２歪みゲージ３２Ｂの検出値とを加算することによって、曲げ変形の成分をほぼ相殺して、捻じれ変形の成分を取り出す。また、演算部４は、各歪みゲージ組について、第１歪みゲージ３１Ｂの検出値と第２歪みゲージ３２Ｂの検出値とについて、一方から他方を差し引くことによって、捻じれ変形の成分をほぼ相殺して、曲げ変形の成分を取り出す。

本実施形態では、曲げ変形の成分の取り出し結果と、捻じれ変形の成分の取り出し結果をそれぞれ、２つずつ得ることができる。このために、本実施形態では、曲げ変形と捻じれ変形との検出をより正確に行うことができる。

なお、２つの歪みゲージ組のうちの一方は、第１面２０１に第１歪みゲージ３１および第２歪みゲージ３２Ｂを有し、他方は、第２面２０２に第１歪みゲージ３１Ｂおよび第２歪みゲージ３２Ｂを有する構成としてもよい。このような歪みゲージの組み合わせ構成は、上述の第１実施形態と同様である。この場合には、演算部４は、各歪みゲージ組について、第１歪みゲージ３１Ｂの検出値と、第２歪みゲージ３２Ｂの検出値とを加算することによって、捻じれ変形の成分をほぼ相殺して、曲げ変形の成分を取り出す。また、演算部４は、各歪みゲージ組について、第１歪みゲージ３１Ｂの検出値と第２歪みゲージ３２Ｂの検出値とについて、一方から他方を差し引くことによって、曲げ変形の成分をほぼ相殺して、捻じれ変形の成分を取り出す。この場合にも、曲げ変形の成分の取り出し結果と、捻じれ変形の成分の取り出し結果をそれぞれ、２つずつ得ることができる。

＜＜４．その他＞＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

本発明は、例えば産業用ロボットに利用することができる。

４・・・演算部
５・・・被把持物
１０・・・接触部
２０、２０Ａ、２０Ｂ・・・弾性変形部
３０、３０Ａ、３０Ｂ・・・検出部
３１、３１Ａ、３１Ｂ・・・第１歪みゲージ
３２、３２Ａ、３２Ｂ・・・第２歪みゲージ
１００・・・ロボットハンド
２０１・・・第１面
２０２・・・第２面
ＡＸ・・・回転軸
ＤＬ・・・対角線

Claims (10)

1. 被把持物を把持するロボットハンドであって、
   前記被把持物と接触する接触部と、
   前記接触部より変形しやすく設けられ、前記被把持物と前記接触部との接触により弾性変形する弾性変形部と、
   前記弾性変形部に配置され、前記弾性変形部の曲げ変形および捻じれ変形を検出する検出部と、
   を有し、
   前記検出部は、
   前記捻じれ変形の捻じれの回転軸と直交する方向からの平面視において、前記回転軸に対して歪みの検出方向を傾けて配置される第１歪みゲージと、
   前記平面視において、前記回転軸に対して前記第１歪みゲージと対称に配置される第２歪みゲージと、
   を有する、ロボットハンド。
2. 前記弾性変形部は板状であり、
   前記第１歪みゲージおよび前記第２歪みゲージは、前記弾性変形部の同一面に配置される、請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記弾性変形部は板状であり、
   前記第１歪みゲージは、前記弾性変形部の第１面に配置され、
   前記第２歪みゲージは、前記弾性変形部の前記第１面の反対側となる第２面に配置される、請求項１に記載のロボットハンド。
4. 前記弾性変形部は板状であり、
   前記第１歪みゲージおよび前記第２歪みゲージは、いずれも、前記弾性変形部の第１面と、前記第１面の反対側にある第２面とに配置される、請求項１に記載のロボットハンド。
5. 前記弾性変形部の前記回転軸が延びる方向の長さは、前記第１歪みゲージの歪みの検出方向の長さの１．７倍よりも短い、請求項１から４のいずれか１項に記載のロボットハンド。
6. 前記弾性変形部の前記回転軸が延びる方向の長さは、前記第１歪みゲージの歪みの検出方向の長さの１．４倍以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載のロボットハンド。
7. 前記弾性変形部と、前記第１歪みゲージおよび前記第２歪みゲージとは、前記回転軸が延びる方向の長さが同じである、請求項５又は６に記載のロボットハンド。
8. 前記弾性変形部は、前記平面視において長方形状であり、
   前記第１歪みゲージと前記第２歪みゲージとは、前記平面視において、前記弾性変形部の対角線上に位置する、請求項１から７のいずれか１項に記載のロボットハンド。
9. 前記弾性変形部は、前記平面視において、前記第１歪みゲージの前記回転軸が延びる方向の中央となる位置における前記回転軸と直交する方向の幅が、前記回転軸が延びる方向の端部における前記幅よりも狭くなっている、請求項１から８のいずれか１項に記載のロボットハンド。
10. 前記第１歪みゲージの検出値と、前記第２歪みゲージの検出値とを用いた演算により、前記曲げ変形と前記捻じれ変形とを区別する演算部を更に有する、請求項１から９のいずれか１項に記載のロボットハンド。

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