JP2022162318A - Holding device and robot arm - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、把持対象を把持する把持装置、それを備えるロボットアームに関する。 The present invention relates to a gripping device that grips an object to be gripped, and a robot arm equipped with the gripping device.
工場、物流倉庫、建設現場、病院等の産業現場において、人間の代わりに各種の作業を行う産業用ロボットが導入されている。従来の産業用ロボットは大型で高出力のものが多く、安全のために人間が入れない隔離空間を設けて作業を行わせる必要があった。一方、近年では人間と同じ空間で一緒に作業を行う協働ロボットの導入も進んでいる。従来の産業用ロボットと比べて小型の協働ロボットは狭いスペースに設置でき、低出力であることから安全確保のための大がかりなシステムを必要としない。 2. Description of the Related Art At industrial sites such as factories, distribution warehouses, construction sites, and hospitals, industrial robots have been introduced to perform various tasks in place of humans. Many conventional industrial robots are large and have high output, and for safety reasons, it was necessary to set up an isolated space where humans could not enter and let them work. On the other hand, in recent years, the introduction of collaborative robots that work together with humans in the same space is progressing. Collaborative robots are smaller than conventional industrial robots, and can be installed in smaller spaces.
特許文献1には、湾曲形状の弾性要素を含む直列弾性アクチュエータによって、協働ロボットとしてのロボットアームのジョイントに柔軟性を付与する技術が開示されている。このロボットアームに同じ空間で一緒に作業を行う人間が衝突したとしても、ジョイント内部の弾性要素が弾性変形して衝撃を吸収するため安全性が向上する。 Patent Literature 1 discloses a technique for imparting flexibility to joints of a robot arm as a collaborative robot by using a series elastic actuator including curved elastic elements. Even if a person working together in the same space collides with this robot arm, the elastic element inside the joint elastically deforms to absorb the impact, improving safety.
一方で、直列弾性アクチュエータがジョイントに付与する柔軟性は、ロボットアームの先端で各種の作業を行うロボットハンドの位置決め精度とトレードオフの関係にある。このため、特許文献2に開示される技術のように、ロボットハンドとしての把持部(把持フィンガー)に設けられた小さな係止部と、把持対象(アタッチメント)に設けられた小さな被係止部の正確な位置決めが求められる用途には、把持部の位置決め精度を低下させる特許文献1の直列弾性アクチュエータを利用できない。 On the other hand, the flexibility given to the joint by the series elastic actuator has a trade-off relationship with the positioning accuracy of the robot hand that performs various tasks at the tip of the robot arm. For this reason, as in the technique disclosed in Patent Document 2, a small locking portion provided on a grasping portion (grasping fingers) as a robot hand and a small locked portion provided on a grasped object (attachment) are used. For applications that require accurate positioning, the series elastic actuator of Patent Document 1, which lowers the positioning accuracy of the gripping portion, cannot be used.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、位置決め精度によらず把持対象を確実に把持できる把持装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a gripping device capable of reliably gripping a gripping target regardless of positioning accuracy.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の把持装置は、把持対象に対して移動可能な第1把持部と、第1把持部との間で把持対象を把持可能な第2把持部と、第1把持部および第2把持部の少なくともいずれかの把持対象との接触部分に設けられ、第1把持部の移動方向に対して非直角で交差する方向に延在する摺動部と、摺動部の摺動端まで摺動した把持対象が接触して停止する停止部と、を備える。 In order to solve the above problems, a gripping device according to one aspect of the present invention includes a first gripping section that can move with respect to a gripping target, and a second gripping section that can grip the gripping target between the first gripping section. and a sliding portion provided at a contact portion of at least one of the first gripping portion and the second gripping portion with a gripped object and extending in a direction non-perpendicular to the moving direction of the first gripping portion and intersecting therewith. and a stopping portion with which the grasped object that has slid to the sliding end of the sliding portion contacts and stops.
この態様では、把持対象に対する把持装置の位置決め精度が低い場合であっても、把持装置は第1把持部と第2把持部による把持動作を開始できる。第1把持部および第2把持部に挟まれた把持対象は、挟まれる力によって摺動部に沿って摺動し、その摺動端において停止部に接触して停止する。このように、把持対象の最終的な位置決めおよび把持は摺動部と停止部によって行われるため、把持対象に対する把持装置の初期の位置決め精度によらず把持対象を確実に把持できる。 In this aspect, even if the positioning accuracy of the gripping device with respect to the gripped object is low, the gripping device can start the gripping operation by the first gripping portion and the second gripping portion. The object to be gripped between the first gripping portion and the second gripping portion slides along the sliding portion due to the gripping force, and stops by contacting the stopping portion at the sliding end. In this way, the gripping target is finally positioned and gripped by the sliding portion and the stop portion, so the gripping target can be securely gripped regardless of the initial positioning accuracy of the gripping device with respect to the gripping target.
本発明の別の態様は、ロボットアームである。このロボットアームは、第1リンクと、第2リンクと、第1リンクおよび第2リンクを相対運動可能に連結するジョイントと、ジョイントに柔軟性を付与する柔軟性付与部と、第1リンクまたは第2リンクに取り付けられる把持装置であって、把持対象に対して移動可能な第1把持部と、第1把持部との間で把持対象を把持可能な第2把持部と、第1把持部および第2把持部の少なくともいずれかの把持対象との接触部分に設けられ、第1把持部の移動方向に対して非直角で交差する方向に延在する摺動部と、摺動部の摺動端まで摺動した把持対象が接触して停止する停止部と、を備える把持装置と、を備える。 Another aspect of the invention is a robotic arm. This robot arm includes a first link, a second link, a joint that connects the first link and the second link so as to allow relative movement, a flexibility imparting part that imparts flexibility to the joint, and the first link or the second link. A gripping device attached to two links, comprising: a first gripping section movable with respect to a gripping target; a second gripping section capable of gripping the gripping target between the first gripping section; a sliding portion provided at a contact portion of at least one of the gripping objects of the second gripping portion and extending in a direction non-perpendicular to the moving direction of the first gripping portion and intersecting with the moving direction of the first gripping portion; a gripping device including a stopping portion with which a gripped object that has slid to the end contacts and stops.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Any combination of the above constituent elements, and any conversion of expressions of the present invention into methods, devices, systems, recording media, computer programs, etc. are also effective as embodiments of the present invention.
本発明によれば、位置決め精度によらず把持対象を確実に把持できる把持装置やロボットアームを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a gripping device and a robot arm that can reliably grip a gripping target regardless of positioning accuracy.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description and drawings, the same or equivalent components, members, and processes are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate. The scales and shapes of the illustrated parts are set for convenience in order to facilitate explanation, and should not be construed as limiting unless otherwise specified. The embodiments are illustrative and do not limit the scope of the invention in any way. Not all features or combinations thereof described in the embodiments are essential to the invention.
図1は、産業用ロボットまたは協働ロボットの一例としてのロボットアーム100の外観を示す斜視図である。このロボットアーム100は、シリアルリンク機構による垂直多関節型のロボットアームである。本発明を適用可能なロボットはロボットアームに限られず、複数のリンク(人体における骨に相当)を相対運動可能に連結するジョイント(人体における関節に相当)を有する任意のロボットでよい。シリアルリンク機構の代わりにパラレルリンク機構としてもよいし、垂直多関節型の代わりに水平多関節型としてもよい。
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a
ロボットアーム100は、台座10に近い方から順に、第1ジョイント11、第2ジョイント12、第3ジョイント13、第4ジョイント14、第5ジョイント15、第6ジョイント16、第7ジョイント17の七つの軸を有する。各ジョイントは人体の各関節に相当し、第1ジョイント11は腰、第2ジョイント12は肩、第3ジョイント13は上腕(捻り)、第4ジョイント14は肘、第5ジョイント15は前腕(捻り)、第6ジョイント16は手首、第7ジョイント17は指先(捻り)に相当する。なお、各軸の方向はロボットアーム100の目的や用途に応じて適宜設計可能だが、本実施形態では台座10が水平面に置かれるとして、第1ジョイント11は鉛直方向(水平面である台座10に対して垂直)、第2ジョイント12は水平方向(水平面である台座10に対して平行)、第3ジョイント13は第2ジョイント12に対して垂直方向、第4ジョイント14は水平方向、第5ジョイント15は第4ジョイント14に対して垂直方向、第6ジョイント16は水平方向、第7ジョイント17は第6ジョイント16に対して垂直方向を向く。
The
ロボットアーム100の先端部にある第7ジョイント17には、作業目的に応じた形状や機能を持つエンドエフェクタまたはロボットハンドが取り付けられる。例えば、物を掴むためのグラップル状、物を掬うためのシャベル状、物を下から支えて運搬するためのフォーク状、物を引っ掛けて運搬するためのフック状、物を吊り上げて運搬するためのクレーン状といった各種のエンドエフェクタが利用可能である。本実施形態ではエンドエフェクタとして、複数の把持部によって把持対象を把持可能な把持装置またはグリッパを用いる例を説明する。
A
図2は、把持装置20がエンドエフェクタとして取り付けられたロボットアーム100の使用例を示す。把持装置20の把持対象はダイカスト法等の金型鋳造法によって鋳造された鋳物であり本実施形態ではワークWと総称される。把持装置20は、ロボットアーム100の各ジョイント11~17によって移動され、上流の第1コンベアC1から搬送されてくるワークWをピックアップする。把持装置20にピックアップされたワークWは、ロボットアーム100の各ジョイント11~17によって移動され、研磨部材としての回転するブラシBに押し当てられることで研磨される。研磨後のワークWは、ロボットアーム100の各ジョイント11~17によって移動され、下流の第2コンベアC2上に載置される。
FIG. 2 shows an example of use of a
図3および図4は、ロボットアーム100の各ジョイント11~17を構成する連結装置30の構成を模式的に示す。図3の連結装置30は、図1における第2ジョイント12、第4ジョイント14、第6ジョイント16等の「曲げ」の動作を行うジョイントに適用可能であり、図4の連結装置30は、図1における第1ジョイント11、第3ジョイント13、第5ジョイント15、第7ジョイント17等の「捻り」の動作を行うジョイントに適用可能である。
3 and 4 schematically show the configuration of the connecting
図3において、連結装置30は第1部材としての第1リンク41と第2部材としての第2リンク42を相対運動可能に連結する。連結装置30は人体における関節に相当し、連結装置30で相互に連結される第1リンク41および第2リンク42は人体における骨に相当する。
In FIG. 3, the connecting
第1リンク41および第2リンク42は、連結装置30による連結態様に応じて、様々な態様の相対運動をする。本実施形態では、第1リンク41および第2リンク42の延伸方向に垂直な回転軸Aを中心として第1リンク41と第2リンク42が相対回転する例を説明する。
The
なお、第1リンク41および第2リンク42の相対運動は回転運動に限らず並進運動でもよい。例えば、第1リンク41および第2リンクの延伸方向に垂直な方向(図3の紙面に垂直な方向)に第1リンク41および第2リンク42が相対的に並進運動するように構成してもよいし、第1リンク41および第2リンクの延伸方向に平行な方向(図3の上下方向)に第1リンク41および第2リンク42が相対的に並進運動するように構成してもよい。
The relative motion between the
連結装置30は、筐体31と、制御基板32と、モータ33と、減速機34と、弾性部材35と、出力フランジ36を備える。筐体31は、回転軸Aの周りに回転対称な形状をしており、その内部に連結装置30の構成要素32~36を収容する。筐体31の外周には、第1リンク41が取り付けられる第1取付部311と、第2リンク42が取り付けられる第2取付部312が設けられる。
The
第1取付部311において筐体31に固定される第1リンク41は、筐体31と一体的に回転軸Aの周りに第2リンク42に対して相対回転可能である。第2取付部312は、構成要素32~36を収容する筐体31の内部空間と繋がる底面側(図3の左側)の開口部である。この開口部に設けられる出力フランジ36を介して第2リンク42は連結装置30に取り付けられる。
The
制御基板32はロボットアーム100全体の制御を担う中央制御装置(不図示)の制御の下で連結装置30を制御する。例えば、モータ33に対する駆動指令の生成、出力軸エンコーダ(不図示)の測定データに基づく適応制御、弾性部材35の弾性変形に基づくトルクの検出、検出されたトルクに基づく適応制御等が制御基板32で行われる。モータ33は制御基板32からの駆動指令に応じて回転軸Aの周りに第2リンク42を回転駆動する動力を発生させるアクチュエータである。減速機34は歯車等によってモータ33の回転速度を減らし減速比に比例したトルクを発生させる。
The
弾性部材35は、動力源としてのモータ33および減速機34と、動力によって回転駆動される負荷としての第2リンク42の間に直列に設けられ、連結装置30において直列弾性アクチュエータ(SEA:Series Elastic Actuator)を構成する。協働ロボットとしてのロボットアーム100と一緒に作業を行う人間が衝突したとしても、弾性部材35の弾性変形によって衝撃が吸収されるため安全性が向上する。また、弾性部材35は、モータ33および減速機34で発生した動力や第2リンク42に加わる外力を弾性エネルギーとして蓄積および解放できるため、人間の筋肉のような効率的な動作を実現できる。特に、図2に示されるようなワークWをブラシB等の他の部材に押し当てる作業を行う場合、弾性部材35の弾性変形によってワークWとブラシBの接触の衝撃を吸収しながら、その弾性力によってワークWをブラシBに効率的に押し当てることができる。
The
弾性部材35は連結装置30に弾性を付与する部材であり、例えば、ばねやゴム等の任意の弾性体によって形成される。また、弾性部材35に加えてまたは代えて、連結装置30の第1リンク41および第2リンク42の相対回転に対して抵抗を付与する抵抗付与部材を設けてもよい。抵抗付与部材としては、機械的な摩擦によって抵抗を付与するもの、油やグリース等の粘性流体の粘性によって抵抗を付与するもの等が挙げられる。弾性部材35の弾性や抵抗付与部材が付与する抵抗を制御基板32によって可変としてもよい。
The
なお、弾性部材35は外力によるトルクを検出するトルクセンサとしても機能する。すなわち、外力によるトルクは弾性部材35の弾性変形を引き起こすため、その弾性変形量に基づいてトルクを検出できる。弾性部材35の弾性変形量を測定するためには、磁歪センサ、ひずみゲージ、圧電素子、偏光素子、静電容量センサ等の各種の変位センサを弾性部材35の表面等に取り付ければよい。変位センサで測定された弾性変形量は制御基板32に実装される演算装置等によってトルクに変換される。
The
以上の構成において、減速機34、弾性部材35、抵抗付与部材は、それぞれジョイントとしての連結装置30に柔軟性を付与する柔軟性付与部を構成する。ここで、柔軟性とはジョイントの曲がりやすさを意味し、外力によってジョイントが曲がる場合に柔軟性があるという。例えば、減速機34は減速比に比例したトルクを発生させるため、減速比を低くすることで外力によってジョイントが曲がりやすい柔軟性の高い状態を実現できる。また、弾性部材35や抵抗付与部材は、外力に抗する弾性力や抵抗を発生させつつもジョイントが曲がることを許容するため、ジョイントに柔軟性を付与しているといえる。なお、柔軟性付与部は少なくとも一つのジョイントに設ければよく、図1の七つのジョイント11~17全てに柔軟性付与部を設けなくてもよい。
In the above configuration, the
出力軸エンコーダ(不図示)は、第2リンク42の第1リンク41に対する回転軸Aの周りの回転位置を測定するロータリエンコーダである。出力フランジ36は、減速機34が生成したトルクを弾性部材35を介して第2リンク42に伝え、回転軸Aの周りに第2リンク42を回転させる。出力フランジ36の周囲には、筐体31に対する第2リンク42の回転を円滑化する軸受361が設けられる。
An output shaft encoder (not shown) is a rotary encoder that measures the rotational position of the
図4の連結装置30では、第1リンク41と第2リンク42が、それぞれの延伸方向に平行な回転軸Bを中心として相対回転する。筐体31の第2リンク42側に設けられる切欠37によって、モータ33による第2リンク42の回転軸Bの周りの回転を筐体31が阻害しない構成になっている。
In the
続いて、ロボットアーム100の先端に取り付けられてワークWを把持する把持装置20について説明する。まず図5に把持対象としてのワークWの製造例を示す。この例におけるワークWはダイカスト法によって鋳造される鋳物である。ダイカスト法では溶融した金属(溶湯)が金型に圧入されることで一定の形状のワークWが繰り返し鋳造される。図5(A)は金型50の平面図であり、図5(B)は金型50の断面図である。
Next, the gripping
金型50は、可動型を構成する可動主型50A1および可動主型50A1に嵌め込まれる可動入子50A2と、固定型を構成する固定主型50B1および固定主型50B1に嵌め込まれる固定入子50B2を備える。固定主型50B1には製品部としての金型キャビティC内に溶湯を注入するための鋳込口ブッシュ50Cが設けられる。可動主型50A1には鋳込口ブッシュ50Cから注入された溶湯を金型キャビティCに向けるための分流子50Dが設けられる。分流子50Dからの溶湯は固定型と可動型の間隙に設けられるランナーR、ゲートランナーGR、ゲートGを介して金型キャビティC内に導かれる。また、金型キャビティC内に充填された溶湯に含まれる余分な酸化物、残留物、ガス、空気等を排出するためのオーバーフローゲートOG、オーバーフローOF、エアベントAVが金型50の周囲の複数の箇所に設けられる。
The
図5(A)に示されるように、以上の金型50によって鋳造されたワークWは、鋳込口ブッシュ50Cに対応する柱状のビスケットBCと、ビスケットBCからゲートGに向かって拡開しながら延在するランナーRおよびゲートランナーGRと、最終的な製品となる金型キャビティCで成形された製品部を含む。成形後のワークWには多くのバリが残っているため、図2のように把持装置20でワークWを把持してブラシBで研磨する必要がある。続いてワークWを把持するための把持装置20の構成例を示す。
As shown in FIG. 5(A), the workpiece W cast by the above-described
図6は把持装置20の第1の構成例を示す。図6(A)は把持装置20がワークWを把持する動作を斜視で示し、図6(B)および図6(C)は上面視で示す。なお、ワークWの形状は図5(A)より簡略化されており、ビスケットBCは四角柱状であり、ゲートランナーGRはランナーRを介さずにビスケットBCの下端から拡開しながら延在する。また、ゲートランナーGRの先に設けられるゲートGおよび製品部の図示は省略する。
FIG. 6 shows a first configuration example of the
把持装置20は、ワークWのゲートランナーGRを両側から挟み込んで把持するための第1把持部21および第2把持部22を備える。第1把持部21および第2把持部22は互いに逆方向に移動可能であり、ワークWを把持する際はそれぞれゲートランナーGRに接近する方向に移動する。すなわち、図6(B)に示されるように、第1把持部21はゲートランナーGRに左側から接近するように右方向に移動し、第2把持部22はゲートランナーGRに右側から接近するように左方向に移動する。なお、第1把持部21および第2把持部22の一方を移動可能として他方を固定してもよい。
The
第1把持部21は、把持対象としてのゲートランナーGRとの接触部分に設けられ、第1把持部21および第2把持部22の移動方向に対して非直角で交差する方向に延在する第1摺動部211を備える。図6(B)に示されるように、第1摺動部211は第1把持部21および第2把持部22の移動方向である左右方向に対して非直角で交差する方向に延在する。なお、把持装置20がワークWを把持する前の図6(B)の状態では、ワークWは水平面内搬送を行う第1コンベアC1(図2)上にあるため、それを把持する第1把持部21の第1摺動部211も水平面内で延在している。
The first gripping
また、第1摺動部211の延在方向は把持対象の被把持部であるゲートランナーGRの拡開する方向と略一致する。例えば、第1摺動部211の延在方向とゲートランナーGRの拡開方向のなす角度は5度以下である。これによってゲートランナーGRは第1摺動部211と面接触しながら滑らかに摺動できる。なお、第1摺動部211の上下には、第1摺動部211と接触したゲートランナーGRを上下から挟み込みながらガイドする第1ガイド部212H、212Lが設けられる。
Further, the extending direction of the first sliding
第1摺動部211は例えば自己潤滑材料によって形成される。自己潤滑材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体が例示される。第1摺動部211を自己潤滑材料によって形成することで、第1摺動部211と接触したゲートランナーGRが滑らかに摺動できる。
The first sliding
また、第1摺動部211を多孔質材料、例えば、ステンレス鋼、真鍮、砲金等の金属材料、オイルストーン等のセラミック材料、ウレタンスポンジ等の高分子材料によって形成し、そこに潤滑剤や離型剤を加えてもよい。潤滑剤や離型剤(以下、潤滑剤と総称する)としては、パーフルオロポリエーテル、ジメチルシリコーンが例示される。多孔質材料に加えられた潤滑剤によって、第1摺動部211と接触したゲートランナーGRが滑らかに摺動できる。なお、第1摺動部211の表面にゲートランナーGRが摺動する方向に沿って凹凸を形成してもよい。凹凸の凸部と凹部の高低差は0.1mm以上とするのが好ましい。これによって過度な摺動が抑制されて安定した把持動作が可能になる。
The first sliding
第1把持部21と同様に、第2把持部22にも第2摺動部221および第2ガイド部222H、222Lが設けられる。第1摺動部211および第2摺動部221は互いに非平行であり、図6(B)および(C)に示されるように、上方のビスケットBCから下方のゲートランナーGRに向かって拡開する。第1摺動部211および第2摺動部221の拡開方向は把持対象の被把持部であるゲートランナーGRの拡開方向と略一致する。例えば、第1摺動部211の延在方向とゲートランナーGRの拡開方向のなす角度は5度以下であり、第2摺動部221の延在方向とゲートランナーGRの拡開方向のなす角度は5度以下である。これによってゲートランナーGRは第1摺動部211および第2摺動部221と面接触しながら滑らかに摺動できる。ゲートランナーGRを滑らかに摺動させる上では第1把持部21および第2把持部22の両方に摺動部を設けるのが好ましいが、いずれか一方の把持部21、22のみに摺動部を設けてもよい。
Similarly to the first gripping
図6(C)に示されるように、第1把持部21および第2把持部22に両側から把持されたワークWは、第1摺動部211および第2摺動部221が拡開する方向に摺動する。すなわち、第1把持部21および第2把持部22が左右方向からワークWに加える力は、左右方向に非直角で交差する第1摺動部211および第2摺動部221によって方向が変えられ、ワークWを拡開方向である下方に移動させる力となる。この力によってワークWは第1摺動部211および第2摺動部221と接触しながら滑らかに下方に摺動する。
As shown in FIG. 6(C), the workpiece W gripped from both sides by the first gripping
ワークWは、その摺動端において停止部としての第1フランジ部213および第2フランジ部223に接触することで停止する。図6(C)に示されるように、第1フランジ部213は第1摺動部211の摺動端(上端)における第1ガイド部212Hの端部であり、第2フランジ部223は第2摺動部221の摺動端(上端)における第2ガイド部222Hの端部である。図6(B)から(C)にかけてワークWの柱状のビスケットBCが下方に移動するが、図6(C)においてビスケットBCが第1フランジ部213および第2フランジ部223に接触することでワークWの摺動が停止する。ワークWは、この位置で第1把持部21および第2把持部22によって確実に把持される。
The workpiece W is stopped by contacting the
以上のような構成によれば、直列弾性アクチュエータを備える協働ロボットのようにワークWに対する把持装置20の位置決め精度が低い場合であっても、把持装置20は第1把持部21と第2把持部22による把持動作を開始できる。把持対象としてのワークWの第1コンベアC1への配置精度も低くてよいため、ロボットアーム100の前工程の機材を安価に構成することも可能である。第1把持部21および第2把持部22に挟まれたワークWは、挟まれる力によって第1摺動部211および第2摺動部221に沿って摺動し、その摺動端において第1フランジ部213および第2フランジ部223に接触して停止する。このように、ワークWの最終的な位置決めおよび把持は摺動部211、221とフランジ部213、223によって行われるため、ワークWに対する把持装置20の初期の位置決め精度によらずワークWを確実に把持できる。
According to the above configuration, even when the positioning accuracy of the
このような本実施形態に特有の利点を最大限に活かすために、各ジョイントに設けられる減速機34、弾性部材35、抵抗付与部材等の柔軟性付与部によって、把持装置20がワークWを把持する際のジョイントの柔軟性を高くしてもよい。図6(B)に示されるような把持装置20がワークWの把持を開始する際にジョイントの柔軟性を高くすることによって、把持装置20のワークWに対する位置決め精度が低い場合であっても、第1摺動部211および第2摺動部221の少なくともいずれかが被把持部としてのゲートランナーGRに接触できる可能性が高くなる。ゲートランナーGRが一旦いずれかの摺動部211、221に接触した後は、第1把持部21および第2把持部22の挟む力でゲートランナーGRが摺動部211、221を摺動する結果、ワークWの最終的な位置決めおよび把持が自動的に行われる。
In order to make the most of the advantages peculiar to this embodiment, the gripping
図7は把持装置20の第2の構成例を示す。図7(A)および図7(B)は把持装置20がワークWを把持する動作を側断面視で示す。図6(B)および図6(C)が上面視すなわち水平面内の構成を表すのに対し、図7(A)および図7(B)は側断面視すなわち鉛直面内の構成を表す。図7のほとんどの構成要素は図6と共通するため、同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
FIG. 7 shows a second configuration example of the
把持装置20は、ワークWを両側から挟み込んで把持するための第1把持部21および第2把持部22を備える。第1把持部21および第2把持部22は互いに逆方向に移動可能であり、ワークWを把持する際はそれぞれワークWに接近する方向に移動する。すなわち、図7(A)に示されるように、第1把持部21はワークWに左側から接近するように右方向に移動し、第2把持部22はワークWに右側から接近するように左方向に移動する。
The
第1把持部21は、把持対象としてのワークWとの接触部分に設けられ、第1把持部21および第2把持部22の移動方向に対して非直角で交差する方向に延在する第1摺動部211を備える。図7(A)に示されるように、第1摺動部211は第1把持部21および第2把持部22の移動方向である左右方向に対して非直角で交差する方向に延在する。なお、把持装置20がワークWを把持する図7(A)の状態では、ワークWは水平面内搬送を行う第1コンベアC1(図2)上にあるため、それを把持する第1把持部21の第1摺動部211は鉛直面内で延在している。
The first gripping
第1摺動部211の上下端には、第1摺動部211と接触したワークWを上下から挟み込むように、第1フランジ部213H、213Lが突設される。上方の第1フランジ部213HはワークWの摺動を停止させる停止部として機能し、下方の第1フランジ部213LはワークWの落下を防止する落下防止部として機能する。第1摺動部211は例えば自己潤滑材料によって形成される。また、第1摺動部211を多孔質材料によって形成し、そこに潤滑剤を加えてもよい。なお、第1摺動部211の表面にワークWが摺動する方向に沿って凹凸を形成してもよい。凹凸の凸部と凹部の高低差は0.1mm以上とするのが好ましい。
第1把持部21と同様に、第2把持部22にも第2摺動部221および第2フランジ部223H、223Lが設けられる。第1摺動部211および第2摺動部221は互いに非平行であり、図7(A)および(B)に示されるように下方から上方に向かって拡開する。ワークWを滑らかに摺動させる上では第1把持部21および第2把持部22の両方に摺動部を設けるのが好ましいが、いずれか一方の把持部21、22のみに摺動部を設けてもよい。
Similarly to the first gripping
図7(B)に示されるように、第1把持部21および第2把持部22に両側から把持されたワークWは、第1摺動部211および第2摺動部221が拡開する方向に摺動する。すなわち、第1把持部21および第2把持部22が左右方向からワークWに加える力は、左右方向に非直角で交差する第1摺動部211および第2摺動部221によって方向が変えられ、ワークWを拡開方向である上方に移動させる力となる。この力によってワークWは第1摺動部211および第2摺動部221と接触しながら滑らかに上方に摺動する。
As shown in FIG. 7(B), the workpiece W gripped from both sides by the first gripping
ワークWは、その摺動端において停止部としての第1フランジ部213Hおよび第2フランジ部223Hに接触することで停止する。図7(A)から(B)にかけてワークWが上方に移動するが、図7(B)においてワークWが第1フランジ部213Hおよび第2フランジ部223Hに接触することでワークWの摺動が停止する。E1およびE2は各摺動部211、221における摺動端を表す。ワークWは、この位置で第1把持部21および第2把持部22によって確実に把持される。
The workpiece W is stopped by contacting the
以上のような構成によれば、ワークWの最終的な位置決めおよび把持は摺動部211、221とフランジ部213H、223Hによって行われるため、ワークWに対する把持装置20の初期の位置決め精度によらずワークWを確実に把持できる。このような本実施形態に特有の利点を最大限に活かすために、各ジョイントに設けられる減速機34、弾性部材35、抵抗付与部材等の柔軟性付与部によって、把持装置20がワークWを把持する際のジョイントの柔軟性を高くしてもよい。
According to the above configuration, final positioning and gripping of the workpiece W is performed by the sliding
図8は把持装置20の第3の構成例を示す。図8(A)は把持装置20がワークWを把持する動作を斜視で示し、図8(B)および図8(C)は上面視で示す。円柱状のワークWは例えば図5(A)に示されるビスケットBCである。図8のほとんどの構成要素は図6または図7と共通するため、同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
FIG. 8 shows a third configuration example of the
把持装置20は、ワークWを両側から挟み込んで把持するための第1把持部21および第2把持部22を備える。第1把持部21および第2把持部22は互いに逆方向に移動可能であり、ワークWを把持する際はそれぞれワークWに接近する方向に移動する。すなわち、図8(B)に示されるように、第1把持部21はワークWに左側から接近するように右方向に移動し、第2把持部22はワークWに右側から接近するように左方向に移動する。
The
第1把持部21は、把持対象としてのワークWとの接触部分に設けられ、第1把持部21および第2把持部22の移動方向に対して非直角で交差する方向に延在する第1摺動部211を備える。図8(B)に示されるように、第1摺動部211は第1把持部21および第2把持部22の移動方向である左右方向に対して非直角で交差する方向に延在する。なお、把持装置20がワークWを把持する前の図8(B)の状態では、ワークWは水平面内搬送を行う第1コンベアC1(図2)上にあるため、それを把持する第1把持部21の第1摺動部211も水平面内で延在している。
The first gripping
第1摺動部211は例えば自己潤滑材料によって形成される。また、第1摺動部211を多孔質材料によって形成し、そこに潤滑剤を加えてもよい。なお、第1摺動部211の表面にワークWが摺動する方向に沿って凹凸を形成してもよい。凹凸の凸部と凹部の高低差は0.1mm以上とするのが好ましい。
The first sliding
第1把持部21と同様に、第2把持部22にも第2摺動部221が設けられる。第1摺動部211および第2摺動部221は互いに非平行であり、図8(B)および(C)に示されるように、下方から上方に向かって拡開する。ワークWを滑らかに摺動させる上では第1把持部21および第2把持部22の両方に摺動部を設けるのが好ましいが、いずれか一方の把持部21、22のみに摺動部を設けてもよい。
A second sliding
図8(C)に示されるように、第1把持部21および第2把持部22に両側から把持されたワークWは、第1摺動部211および第2摺動部221が拡開する方向に摺動する。すなわち、第1把持部21および第2把持部22が左右方向からワークWに加える力は、左右方向に非直角で交差する第1摺動部211および第2摺動部221によって方向が変えられ、ワークWを拡開方向である上方に移動させる力となる。この力によってワークWは第1摺動部211および第2摺動部221と接触しながら滑らかに上方に摺動する。
As shown in FIG. 8(C), the workpiece W gripped from both sides by the first gripping
ワークWは、その摺動端において停止部としての第1フランジ部213および第2フランジ部223に接触することで停止する。図8(C)に示されるように、第1フランジ部213は第1摺動部211の上端から第2把持部22に向かう方向に突設され、第2フランジ部223は第2摺動部221の上端から第1把持部21に向かう方向に突設される。図8(B)から(C)にかけてワークWが上方に移動するが、図8(C)においてワークWが第1フランジ部213および第2フランジ部223に接触することでワークWの摺動が停止する。E1およびE2は各摺動部211、221における摺動端を表す。ワークWは、この位置で第1把持部21および第2把持部22によって確実に把持される。なお、第1フランジ部213および第2フランジ部223は、ワークWを確実に把持できるようにワークWの形状に合った第1受け部214および第2受け部224を備える。図示のようにワークWが円柱状の場合、第1受け部214および第2受け部224は円弧状の曲面として構成される。
The workpiece W is stopped by contacting the
以上のような構成によれば、ワークWの最終的な位置決めおよび把持は摺動部211、221とフランジ部213、223によって行われるため、ワークWに対する把持装置20の初期の位置決め精度によらずワークWを確実に把持できる。このような本実施形態に特有の利点を最大限に活かすために、各ジョイントに設けられる減速機34、弾性部材35、抵抗付与部材等の柔軟性付与部によって、把持装置20がワークWを把持する際のジョイントの柔軟性を高くしてもよい。
According to the above configuration, final positioning and gripping of the workpiece W are performed by the sliding
以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that the embodiments are examples, and that various modifications can be made to combinations of each component and each treatment process, and such modifications are also within the scope of the present invention.
実施形態では第1摺動部211および第2摺動部221が直線状に延在していたが曲線状に延在していてもよい。この場合、摺動部がワークWと接触する各点における接線方向が第1把持部21および第2把持部22の移動方向と非直角で交差する方向であればワークWは摺動部を滑らかに摺動できる。
Although the first sliding
実施形態では、第1摺動部211および第2摺動部221の両方が第1把持部21および第2把持部22の移動方向に対して非直角で交差する方向に傾斜していたが、いずれか一方の摺動部は第1把持部21および第2把持部22の移動方向に対して直交する方向に延在していてもよい。また、第1把持部21および第2把持部22の一方の延在方向が移動方向に直交し、他方の延在方向が移動方向に非直角で交差する場合、摺動部は一方の把持部のみに設けてもよいし他方の把持部のみに設けてもよい。
In the embodiment, both the first sliding
なお、実施形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源またはソフトウェア資源により、あるいはハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ROM、RAM、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。 Note that the functional configuration of each device described in the embodiments can be realized by hardware resources, software resources, or cooperation between hardware resources and software resources. Processors, ROMs, RAMs, and other LSIs can be used as hardware resources. Programs such as operating systems and applications can be used as software resources.
20 把持装置、21 第1把持部、22 第2把持部、30 連結装置、34 減速機、35 弾性部材、41 第1リンク、42 第2リンク、100 ロボットアーム、211 第1摺動部、213 第1フランジ部、221 第2摺動部、223 第2フランジ部。
20
Claims (13)
前記第1把持部との間で前記把持対象を把持可能な第2把持部と、
前記第1把持部および前記第2把持部の少なくともいずれかの前記把持対象との接触部分に設けられ、前記第1把持部の移動方向に対して非直角で交差する方向に延在する摺動部と、
前記摺動部の摺動端まで摺動した前記把持対象が接触して停止する停止部と、
を備える把持装置。 a first gripping portion movable with respect to a gripping target;
a second gripping portion capable of gripping the gripping target between itself and the first gripping portion;
Sliding provided at a contact portion of at least one of the first gripping portion and the second gripping portion with the gripped object, and extending in a direction non-perpendicular to and intersecting the moving direction of the first gripping portion. Department and
a stopping portion with which the object to be grasped that has slid to the sliding end of the sliding portion contacts and stops;
A grasping device comprising:
前記把持対象は、前記第1把持部および前記第2把持部に把持された状態で、前記第1摺動部および前記第2摺動部が拡開する方向に摺動する、
請求項1に記載の把持装置。 The sliding portion includes a first sliding portion provided on the first gripping portion and a second sliding portion non-parallel to the first sliding portion provided on the second gripping portion,
The object to be grasped slides in a direction in which the first sliding portion and the second sliding portion expand while being grasped by the first grasping portion and the second grasping portion.
A gripping device according to claim 1 .
第2リンクと、
前記第1リンクおよび前記第2リンクを相対運動可能に連結するジョイントと、
前記ジョイントに柔軟性を付与する柔軟性付与部と、
前記第1リンクまたは前記第2リンクに取り付けられる把持装置であって、把持対象に対して移動可能な第1把持部と、前記第1把持部との間で前記把持対象を把持可能な第2把持部と、前記第1把持部および前記第2把持部の少なくともいずれかの前記把持対象との接触部分に設けられ、前記第1把持部の移動方向に対して非直角で交差する方向に延在する摺動部と、前記摺動部の摺動端まで摺動した前記把持対象が接触して停止する停止部と、を備える把持装置と、
を備えるロボットアーム。 a first link;
a second link;
a joint that connects the first link and the second link so as to allow relative movement;
a flexibility imparting portion that imparts flexibility to the joint;
In a gripping device attached to the first link or the second link, a first gripping portion movable with respect to a gripping object and a second gripping portion capable of gripping the gripping object between the first gripping portion Provided at a contact portion between the gripping portion and the gripped object of at least one of the first gripping portion and the second gripping portion, and extending in a direction non-perpendicular to the direction of movement of the first gripping portion a gripping device comprising: a sliding portion that is present, and a stopping portion that the object to be gripped that has slid to the sliding end of the sliding portion contacts and stops;
A robot arm with
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021067092A JP2022162318A (en) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Holding device and robot arm |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2021067092A JP2022162318A (en) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Holding device and robot arm |
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Publication Number | Publication Date |
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