JP2023041344A - Hand mechanism of robot - Google Patents

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克弥 金岡
Katsuya Kaneoka
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Abstract

To provide a hand mechanism that is configured so that fingertips of three fingers brought into 120° states can be concentrated at one point to grip a comparatively small object.SOLUTION: A hand mechanism 10A comprises: a fixed finger 11 fixed to a base part 20 so that the finger points to a predetermined reference point; two turning fingers 12 and 13; a finger turning mechanism 30, provided among the turning fingers 12 and 13 and the base part 20, which enables the turning fingers 12 and 13 to turn in an XY plane; and finger direction determining mechanisms 34 and 36, provided among the turning fingers 12 and 13 and the base part 20, which determines directions of the turning fingers 12 and 13. In a 120° state. the turning fingers 12 and 13 point to the reference point, and a line connecting the fixed finger 11 to the reference point is identical in length to a line connecting the turning fingers 12 and 13 to the reference point.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ロボットアームに取り付けて使用されるハンド機構に関し、特に、3本以上の指を備えたハンド機構に関する。 The present invention relates to a hand mechanism attached to a robot arm for use, and more particularly to a hand mechanism having three or more fingers.

従来、目的に応じて様々なハンド機構が使用されている。例えば、様々な大きさおよび形状の対象物を把持することを意図したハンド機構として、非特許文献1に記載のものが使用されている。 Conventionally, various hand mechanisms have been used according to purposes. For example, as a hand mechanism intended to grip objects of various sizes and shapes, the one described in Non-Patent Document 1 is used.

図9に示すように、非特許文献1に記載のハンド機構100は、ロボットアームの先端に旋回可能に取り付けられる基部101と、基部101に固定された固定指102と、基部101の取付面(下面)に平行な面内で旋回し得るように該基部101に取り付けられた2本の旋回指103,104とを備えている。 As shown in FIG. 9, the hand mechanism 100 described in Non-Patent Document 1 includes a base 101 rotatably attached to the tip of a robot arm, a fixed finger 102 fixed to the base 101, and an attachment surface of the base 101 ( and two pivot fingers 103, 104 attached to the base 101 so as to pivot in a plane parallel to the lower surface).

3本の指102,103,104は、図10に示すように、3本の指102,103,104が一列に並んだ0°状態、0°状態から2本の旋回指103,104をそれぞれ120°旋回させた120°状態、および120°状態から2本の旋回指103,104をそれぞれさらに60°旋回させた180°状態をとることができる。比較的小さな対象物を把持する場合は、120°状態が好適である。120°状態では、3本の指102,103,104の先端(指先)で対象物をつまむように把持することができる。 As shown in FIG. 10, the three fingers 102, 103, and 104 are in a 0° state in which the three fingers 102, 103, and 104 are aligned, and from the 0° state, the two turning fingers 103 and 104 are respectively rotated. A 120° state obtained by turning 120° and a 180° state obtained by further turning the two turning fingers 103 and 104 by 60° from the 120° state can be obtained. The 120° state is preferable when gripping a relatively small object. In the 120° state, the tips (fingertips) of the three fingers 102, 103, and 104 can grip an object as if pinched.

“多目的ロボットハンド BarrettHand BH8-282”、[online]、日本バイナリー株式会社、[令和3年7月19日検索]、インターネット〈URL:http://www.nihonbinary.co.jp/Products/Robot/BarrettHand.html〉“Multipurpose Robot Hand BarrettHand BH8-282”, [online], Japan Binary Co., Ltd., [searched on July 19, 2021], Internet <URL: http://www.nihonbinary.co.jp/Products/Robot /BarrettHand.html>

上記従来のハンド機構100は、120°状態とされた3本の指102,103,104を一律に曲げていった場合、3つの指先は一点で集まらない。これは、2本の旋回指103,104をどのように旋回させても、ロボットアームに対する基部101の旋回軸105について対称にならないことによる。このため、このハンド機構100では、3つの指先を一点で集めて比較的小さな対象物を把持させようとする場合、旋回指もしくは固定指、またはその両方の指開閉駆動機構に2自由度以上の自由度を持たせて、指の開閉具合を適宜調節しなければならない。これは、指の機構および制御を複雑化させる一因となる。 In the above-described conventional hand mechanism 100, when the three fingers 102, 103, 104 that are in the 120° state are uniformly bent, the three fingertips do not come together at one point. This is because no matter how the two pivot fingers 103, 104 are pivoted, they are not symmetrical about the pivot axis 105 of the base 101 relative to the robot arm. For this reason, in the hand mechanism 100, when three fingertips are gathered at one point to grasp a relatively small object, the finger opening/closing drive mechanism for the swiveling finger or the fixed finger or both of them has two or more degrees of freedom. The degree of freedom must be given and the degree of opening and closing of the fingers must be adjusted as appropriate. This contributes to complicating the finger mechanism and control.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、各指の指開閉駆動機構が1自由度しか持たない場合でも、120°状態とされた3本の指の指先を一点で集めて比較的小さな対象物を把持できるハンド機構を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a hand mechanism capable of gripping a relatively small object.

上記課題を解決するために、本発明に係る、ロボットアームに取り付けて使用されるハンド機構は、ロボットアームの先端に取り付けられる取付面を有する基部と、所定の基準点を向くように基部に固定された固定指と、2本の旋回指と、2本の旋回指のそれぞれと基部との間に設けられ、取付面に平行な基準面内での旋回指の旋回を可能とする指旋回機構と、2本の旋回指のそれぞれと基部との間に設けられ、旋回指の向きを決定づける指方向決定機構とを備え、固定指および2本の旋回指は、(1)2本の旋回指の間に固定指が位置するように、固定指および2本の旋回指が一列をなした0°状態と、(2)固定指と基準点とを結ぶ線、および2本の旋回指のそれぞれと基準点とを結ぶ線が120°をなした120°状態と、(3)2本の旋回指のそれぞれが、0°状態における2本の旋回指のそれぞれに正対した180°状態とをとることができ、120°状態において、旋回指が基準点を向き、かつ固定指と基準点とを結ぶ線、および旋回指と基準点とを結ぶ線が同一の長さであることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the hand mechanism according to the present invention, which is attached to a robot arm and used, includes a base having an attachment surface attached to the tip of the robot arm, and a hand mechanism fixed to the base so as to face a predetermined reference point. a fixed finger, two turning fingers, and a finger turning mechanism which is provided between each of the two turning fingers and the base and enables turning of the turning fingers within a reference plane parallel to the mounting surface. and a finger direction determination mechanism provided between each of the two turning fingers and the base to determine the orientation of the turning finger, wherein the fixed finger and the two turning fingers are: (1) the two turning fingers; A 0° state in which the fixed finger and the two turning fingers are aligned so that the fixed finger is positioned between them; and (3) a 180° state in which each of the two turning fingers faces each of the two turning fingers in the 0° state. In the 120° state, the turning finger faces the reference point, and the line connecting the fixed finger and the reference point and the line connecting the turning finger and the reference point have the same length. do.

上記ハンド機構の指旋回機構は、例えば、基部に固定された、基準面に垂直な方向に延びる出力軸を有するモータと、一端および他端を有し、一端が減速機を介して出力軸に固定されるとともに、他端が旋回指に回動自在に連結された旋回アームとを含み、出力軸は、0°状態とされた旋回指から延びる、固定指と基準点とを結ぶ線に平行な平行線上にある、との構成をとることができる。 The finger turning mechanism of the hand mechanism has, for example, a motor fixed to the base and having an output shaft extending in a direction perpendicular to the reference plane, one end and the other end, and one end connected to the output shaft via a reduction gear. a swivel arm fixed and having the other end rotatably connected to the swivel finger, the output shaft extending from the swivel finger in the 0° state and parallel to a line connecting the fixed finger and the reference point; are on parallel lines.

上記ハンド機構の指方向決定機構は、例えば、基部に回動自在に連結されたガイドフラップと、ガイドフラップに対して摺動自在であり、かつ旋回指に固定された摺動部とを含み、ガイドフラップの回動軸は、120°状態とされた旋回指と基準点とを結ぶ線、および平行線の交点にある、との構成をとることができる。 The finger direction determination mechanism of the hand mechanism includes, for example, a guide flap rotatably connected to the base, and a sliding portion slidable relative to the guide flap and fixed to the turning finger, The rotation axis of the guide flap can be arranged at the intersection of the line connecting the turning finger in the 120° state and the reference point and the parallel line.

上記ハンド機構は、基準点を向くように基部に固定された追加固定指をさらに備え、追加固定指は、固定指に正対し、かつ固定指と基準点とを結ぶ線、および追加固定指と基準点とを結ぶ線が同一の長さである、との構成を有していてもよい。 The hand mechanism further includes an additional fixed finger fixed to the base so as to face the reference point, the additional fixed finger facing the fixed finger and connecting a line connecting the fixed finger and the reference point, and a line connecting the additional fixed finger and the reference point. You may have the structure that the line which connects a reference point is the same length.

上記ハンド機構の基部は、ロボットアームの先端に旋回可能に取り付けられてもよい。この場合は、ロボットアームに対する旋回の旋回軸上に基準点を設定することができる。 The base of the hand mechanism may be rotatably attached to the tip of the robot arm. In this case, a reference point can be set on the pivot axis of rotation for the robot arm.

本発明によれば、120°状態とされた3本の指の指先を一点で集めて比較的小さな対象物を把持できるハンド機構を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hand mechanism capable of gripping a relatively small object by converging the fingertips of three fingers in the 120° state.

本発明の実施例に係るハンド機構の120°状態における斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the hand mechanism in the 120° state according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施例に係るハンド機構の0°状態における斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the hand mechanism in the 0° state according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施例に係るハンド機構の180°状態における斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the hand mechanism in the 180° state according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施例に係るハンド機構の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a hand mechanism according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施例に係るハンド機構を構成する主要部材の位置関係を示す模式平面図であって、(A)は0°状態における模式平面図、(B)は120°状態における模式平面図、(C)は180°状態における模式平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing the positional relationship of main members constituting the hand mechanism according to the embodiment of the present invention, where (A) is a schematic plan view in the 0° state, (B) is a schematic plan view in the 120° state; (C) is a schematic plan view in the 180° state. 本発明の実施例に係るハンド機構の平面図であって、(A)は0°状態における平面図、(B)は120°状態における平面図、(C)は180°状態における平面図である。FIG. 2 is a plan view of a hand mechanism according to an embodiment of the present invention, where (A) is a plan view at 0° state, (B) is a plan view at 120° state, and (C) is a plan view at 180° state. . 本発明の第1変形例に係るハンド機構の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a hand mechanism according to a first modified example of the present invention; 本発明の第2変形例に係るハンド機構の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a hand mechanism according to a second modified example of the present invention; 従来のハンド機構の斜視図である。1 is a perspective view of a conventional hand mechanism; FIG. 従来のハンド機構の旋回動作を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a turning operation of a conventional hand mechanism;

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るハンド機構の実施例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the hand mechanism according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[実施例]
図1~図4に、3本の同一構造の指(固定指11、および2本の旋回指12,13)を備えた、本発明の実施例に係るハンド機構10Aを示す。ハンド機構10Aは、旋回軸R1まわりの旋回が可能となるように不図示のロボットアームの先端に取り付けて使用される。ハンド機構10Aは、図1,図6(B)に示した120°状態の他、図2,図6(A)に示した0°状態、および図3,図6(C)に示した180°状態をとることができる。
[Example]
1 to 4 show a hand mechanism 10A according to an embodiment of the present invention having three identical fingers (fixed finger 11 and two turning fingers 12, 13). The hand mechanism 10A is used by being attached to the tip of a robot arm (not shown) so as to be able to turn around the turning axis R1. The hand mechanism 10A is in the 120° state shown in FIGS. 1 and 6B, the 0° state shown in FIGS. 2 and 6A, and the 180° state shown in FIGS. 3 and 6C. ° state can be taken.

図1に示すように、ハンド機構10Aは、旋回軸R1を含むYZ平面に対して面対称な形状を有する基部20を備えている。基部20は、XY平面に平行な取付面20aと、2つのモータ収容室21,21とを有している。各モータ収容室21には、Z方向に延びた出力軸R2(図4参照)まわりに回転可能な出力部を有するモータが収容されている。そして、各モータの出力部には、適当な減速機22が設けられている。 As shown in FIG. 1, the hand mechanism 10A includes a base 20 having a shape symmetrical with respect to the YZ plane including the pivot axis R1. The base 20 has a mounting surface 20a parallel to the XY plane and two motor housing chambers 21,21. Each motor accommodation chamber 21 accommodates a motor having an output portion rotatable around an output shaft R2 (see FIG. 4) extending in the Z direction. An appropriate speed reducer 22 is provided at the output of each motor.

ハンド機構10Aは、その上端において固定指11を回動可能に支持する略板状の固定指支持部23をさらに備えている。固定指11は、旋回軸R1の方を向いており、固定指支持部23の外向きの主面に設けられた固定指開閉駆動機構24の作用により固定指支持部23に対して回動する。言い換えると、固定指11は、固定指開閉駆動機構24の作用により開いたり閉じたりする。本実施例では、固定指開閉駆動機構24の自由度は1である。 The hand mechanism 10A further includes a substantially plate-shaped fixed finger support portion 23 that rotatably supports the fixed finger 11 at its upper end. The fixed finger 11 faces the pivot axis R1, and rotates with respect to the fixed finger support 23 by the action of the fixed finger opening/closing drive mechanism 24 provided on the outward main surface of the fixed finger support 23. . In other words, the fixed finger 11 is opened and closed by the action of the fixed finger opening/closing drive mechanism 24 . In this embodiment, the fixed finger opening/closing drive mechanism 24 has one degree of freedom.

なお、本明細書では、固定指11と固定指支持部23とを組み合わせたものを「固定指」と呼ぶことがある。 In this specification, a combination of the fixed finger 11 and the fixed finger support portion 23 is sometimes called a "fixed finger".

ハンド機構10Aは、XY平面内で延びた2つの旋回アーム30,30をさらに備えている。各旋回アーム30は、一端および他端を有し、一端が減速機22を介してモータの出力部に固定されるとともに、他端が後述する連結部33(旋回指支持部31)に回動自在に連結されている。つまり、各旋回アーム30は、基部20に対して出力軸R2まわりに旋回可能であるとともに、連結部33(旋回指支持部31)に対して回動軸R3(図4参照)まわりに回動自在となっている。 The hand mechanism 10A further includes two swivel arms 30, 30 extending within the XY plane. Each turning arm 30 has one end and the other end, one end of which is fixed to the output portion of the motor via the speed reducer 22, and the other end of which rotates to a connecting portion 33 (turning finger support portion 31) described later. freely connected. That is, each turning arm 30 can turn about the output shaft R2 with respect to the base portion 20, and can turn about the turning axis R3 (see FIG. 4) with respect to the connecting portion 33 (turning finger support portion 31). It is free.

モータがある方向に回転すると、その回転量と減速機22の減速比に応じた角度だけ旋回アーム30がXY平面内で旋回し、3本の指11,12,13の位置関係(状態)が0°状態→120°状態→180°状態のように変化していく。一方、モータが逆の方向に回転すると、その回転量と減速比に応じた角度だけ旋回アーム30がXY平面内で旋回し、3本の指11,12,13の位置関係が180°状態→120°状態→0°状態のように変化していく。 When the motor rotates in a certain direction, the swivel arm 30 swivels in the XY plane by an angle corresponding to the amount of rotation and the reduction ratio of the speed reducer 22, and the positional relationship (state) of the three fingers 11, 12, and 13 is It changes like 0° state→120° state→180° state. On the other hand, when the motor rotates in the opposite direction, the swivel arm 30 swivels in the XY plane by an angle corresponding to the amount of rotation and the speed reduction ratio, and the positional relationship between the three fingers 11, 12, and 13 is 180°. It changes from 120° state to 0° state.

ハンド機構10Aは、その上端において旋回指12を回動可能に支持する略板状の旋回指支持部31をさらに備えている。旋回指支持部31は、その内向きの主面から突き出た連結部33を有し、この連結部33によって旋回アーム30に回動自在に連結されている。旋回指12は、旋回指支持部31の外向きの面に設けられた旋回指開閉駆動機構32の作用により旋回指支持部31に対して回動する。言い換えると、旋回指12は、旋回指開閉駆動機構32の作用により開いたり閉じたりする。本実施例では、旋回指開閉駆動機構32の自由度は1である。 The hand mechanism 10A further includes a substantially plate-like turning finger support portion 31 that rotatably supports the turning finger 12 at its upper end. The swing finger support 31 has a connecting portion 33 protruding from its inward main surface, and is rotatably connected to the swing arm 30 by this connecting portion 33 . The swing finger 12 rotates with respect to the swing finger support 31 by the action of a swing finger opening/closing drive mechanism 32 provided on the outward surface of the swing finger support 31 . In other words, the swing finger 12 is opened and closed by the action of the swing finger opening/closing drive mechanism 32 . In this embodiment, the degree of freedom of the turning finger opening/closing drive mechanism 32 is one.

当然ながら、ハンド機構10Aは、その上端において旋回指13を回動可能に支持する略板状の旋回指支持部31も備えている。 As a matter of course, the hand mechanism 10A also includes a substantially plate-like turning finger support portion 31 that rotatably supports the turning finger 13 at its upper end.

なお、本明細書では、旋回指12と旋回指支持部31とを組み合わせたもの、および旋回指13と旋回指支持部31とを組み合わせたものを「旋回指」と呼ぶことがある。 In this specification, a combination of the turning finger 12 and the turning finger support portion 31 and a combination of the turning finger 13 and the turning finger support portion 31 are sometimes referred to as a "turning finger".

ハンド機構10Aは、Z方向に延びた2つの略板状のガイドフラップ36,36をさらに備えている。各ガイドフラップ36は、その一方の主面から突き出た2つの連結部37,38を有し(図4参照)、これらによって基部20に回動自在に連結されている。つまり、各ガイドフラップ36は、基部20に対して回動軸R4(図4参照)まわりに回動自在となっている。また、各ガイドフラップ36は、上記一方の主面に沿って延びた2本の平行なガイド棒35,35をさらに有している。2本のガイド棒35,35は、その両端部においてガイドフラップ36の主面に固定されている。 The hand mechanism 10A further includes two substantially plate-shaped guide flaps 36, 36 extending in the Z direction. Each guide flap 36 has two connecting portions 37 and 38 (see FIG. 4) protruding from one main surface thereof and is pivotally connected to the base portion 20 by these. That is, each guide flap 36 is rotatable with respect to the base portion 20 around the rotation axis R4 (see FIG. 4). Each guide flap 36 further has two parallel guide bars 35, 35 extending along the one main surface. The two guide rods 35, 35 are fixed to the main surface of the guide flap 36 at both ends thereof.

ハンド機構10Aは、2つの摺動部34,34をさらに備えている。各摺動部34は、2つの貫通したトンネル34a,34aを有し、これらにガイド棒35,35が挿入されることによりガイド棒35,35に沿って摺動自在となっている。また、各摺動部34の連結部37,38に近い方の端部には、互いに直角をなすように旋回指支持部31が固定されている。これにより、旋回指支持部31に支持された旋回指12,13は、摺動部34の摺動方向(すなわち、ガイド棒35,35の延伸方向)と同一の方向を常に向くようになっている。 The hand mechanism 10A further includes two sliding portions 34,34. Each sliding portion 34 has two penetrating tunnels 34a, 34a into which guide rods 35, 35 are inserted so that the sliding portion 34 can slide along the guide rods 35, 35. As shown in FIG. Further, the turning finger support portions 31 are fixed to the end portions of the sliding portions 34 closer to the connecting portions 37 and 38 so as to form a right angle with each other. As a result, the turning fingers 12 and 13 supported by the turning finger support portion 31 always face the same direction as the sliding direction of the sliding portion 34 (that is, the extending direction of the guide bars 35 and 35). there is

続いて、特に図5を参照しながら、ハンド機構10Aの設計方法について説明する。なお、同図中の固定指11には、固定指支持部23および固定指開閉駆動機構24が含まれるものとする。同図中の旋回指12,13には、旋回指支持部31、旋回指開閉駆動機構32、連結部33および摺動部34が含まれるものとする。また、同図中のガイドフラップ36には、ガイド棒35,35および連結部37,38が含まれるものとする。 Next, a method of designing the hand mechanism 10A will be described with particular reference to FIG. Note that the fixed finger 11 in FIG. The turning fingers 12 and 13 in the figure include a turning finger support portion 31, a turning finger opening/closing driving mechanism 32, a connecting portion 33, and a sliding portion . Also, the guide flap 36 in the figure includes guide rods 35 and 35 and connecting portions 37 and 38 .

第1工程:基部20、固定指11および旋回指12,13の実際の寸法を決定する。 First step: Determine the actual dimensions of base 20, fixed finger 11 and pivot fingers 12,13.

第2工程:旋回軸R1を中心とした円Cを描く。このとき、円Cの大きさを実際の基部20の寸法に対応させる。なお、旋回軸R1の位置は、本発明の「基準点」に相当する。 Second step: Draw a circle C centered on the pivot axis R1. At this time, the size of the circle C is made to correspond to the actual size of the base 20 . In addition, the position of the turning axis R1 corresponds to the "reference point" of the present invention.

第3工程:円Cに接するように固定指11を描く。このとき、固定指11の幅方向寸法Wを実際の寸法に対応させる。 3rd step: drawing a fixed finger 11 so as to be in contact with the circle C; At this time, the widthwise dimension W of the fixed finger 11 is made to correspond to the actual dimension.

第4工程:0°状態を想定して、固定指11の両隣に旋回指12,13を描く。このとき、旋回指12,13の幅方向寸法Wを固定指11の幅方向寸法Wと同一とする。 Fourth step: Assuming a 0° state, draw turning fingers 12 and 13 on both sides of the fixed finger 11 . At this time, the widthwise dimension W of the turning fingers 12 and 13 is the same as the widthwise dimension W of the fixed finger 11 .

第5工程:0°状態とされた旋回指12,13の幅方向中央を0°状態における回動軸R3の位置とするとともに(図5(A)参照)、この位置(R3)から延びる、線L1に平行な2本の平行線L2,L2を描く。 Fifth step: The width direction center of the turning fingers 12 and 13 in the 0° state is set to the position of the rotation axis R3 in the 0° state (see FIG. 5A), and extends from this position (R3). Draw two parallel lines L2, L2 parallel to the line L1.

第6工程:基準点(R1)を通る、線L1に対して120°をなす2本の線L3,L3を描く。 Sixth step: Draw two lines L3, L3 that pass through the reference point (R1) and form an angle of 120° with respect to the line L1.

第7工程:線L3と円Cとの交点を120°状態における回動軸R3の位置とするとともに(図5(B)参照)、線L3と線L2との交点を回動軸R4の位置とする。 Seventh step: The intersection of the line L3 and the circle C is the position of the rotation axis R3 in the 120° state (see FIG. 5B), and the intersection of the line L3 and the line L2 is the position of the rotation axis R4. and

第8工程:0°状態における回動軸R3の位置からの距離と120°状態における旋回軸R3の位置からの距離とが等しくなるような線L2上の点を出力軸R2の位置とする。 Eighth step: A point on the line L2 at which the distance from the position of the rotation axis R3 in the 0° state is equal to the distance from the position of the rotation axis R3 in the 120° state is set as the position of the output shaft R2.

第9工程:回動軸R2の位置と回動軸R3の位置との間の距離に基づいて旋回アーム30の寸法を決定する。 Ninth step: determining the dimensions of the pivot arm 30 based on the distance between the positions of the pivot axis R2 and the pivot axis R3.

このようにして出力軸R2および回動軸R3,R4の位置を決定すれば、120°状態において、3本の指11,12,13が基準点(R1)の方を向き、かつ基準点(R1)から各指11,12,13までの距離が等しくなる(図5(B)参照)。すなわち、上記第1~9工程によれば、120°状態において、対象物を旋回軸R1上でつまむように把持することが可能なハンド機構10Aを実現することができる。 If the positions of the output shaft R2 and the rotation shafts R3 and R4 are determined in this way, the three fingers 11, 12 and 13 face the reference point (R1) and the reference point ( R1) to each finger 11, 12, 13 become equal (see FIG. 5(B)). That is, according to the first to ninth steps, it is possible to realize the hand mechanism 10A that can grip an object as if pinched on the turning axis R1 in the 120° state.

図6は、図5に対応するハンド機構10A(ただし、3本の指11,12,13は省略されている)の平面図である。同図から理解されるように、本実施例では、モータ、減速機および旋回アーム30によって、取付面20aに平行な面内での旋回指12,13の旋回が実現されている。このため、本実施例では、モータ、減速機および旋回アーム30が「指旋回機構」に相当する。また、本実施例では、基部20に対して旋回アーム30がどの程度旋回したのかによってではなく、基部20に対してガイドフラップ36がどの程度回動したのかによって旋回指12,13の向きが決定づけられる。このため、本実施例では、ガイドフラップ36およびこれに沿って摺動する摺動部34が「指方向決定機構」に相当する。 FIG. 6 is a plan view of the hand mechanism 10A (three fingers 11, 12, 13 are omitted) corresponding to FIG. As can be seen from the figure, in this embodiment, the motor, speed reducer, and swivel arm 30 allow the swivel fingers 12 and 13 to swivel within a plane parallel to the mounting surface 20a. Therefore, in this embodiment, the motor, the speed reducer and the turning arm 30 correspond to the "finger turning mechanism". Further, in this embodiment, the orientation of the turning fingers 12 and 13 is determined not by how much the turning arm 30 has turned with respect to the base 20, but how much the guide flap 36 has turned with respect to the base 20. be done. Therefore, in this embodiment, the guide flap 36 and the sliding portion 34 that slides along it correspond to the "finger direction determination mechanism".

[第1変形例]
以上、本発明に係るハンド機構の実施例について説明してきたが、本発明に係るハンド機構はこれに限定されるものではなく、図7に示すハンド機構10Bのような構成を有していてもよい。
[First modification]
Although the embodiments of the hand mechanism according to the present invention have been described above, the hand mechanism according to the present invention is not limited to this. good.

本変形例に係るハンド機構10Bは、3本の同一構造の指(固定指11、および2本の旋回指12,13)を備え、旋回軸R1まわりの旋回が可能となるように不図示のロボットアームの先端に取り付けて使用される。 The hand mechanism 10B according to this modification includes three fingers (a fixed finger 11 and two turning fingers 12 and 13) having the same structure, and is configured to rotate about a turning axis R1 (not shown). Used by attaching to the tip of the robot arm.

図7に示すように、ハンド機構10Bは、旋回軸R1を含むYZ平面に対して面対称な形状を有する基部40と、その上端において固定指11を支持する固定指支持部41と、その上端において旋回指12,13を支持する2つの旋回指支持部42と、2つのガイド棒44,44と、XY平面に平行な表面50aを有するガイド板50とを備えている。図示を省略しているが、ハンド機構10Bは、固定指支持部41に設けられた固定指開閉駆動機構、および旋回指支持部42に設けられた旋回指開閉駆動機構も備えている。 As shown in FIG. 7, the hand mechanism 10B includes a base portion 40 having a shape symmetrical with respect to the YZ plane including the rotation axis R1, a fixed finger support portion 41 supporting the fixed finger 11 at its upper end, and a fixed finger support portion 41 at its upper end. , two turning finger support portions 42 for supporting the turning fingers 12 and 13, two guide rods 44 and 44, and a guide plate 50 having a surface 50a parallel to the XY plane. Although not shown, the hand mechanism 10B also includes a fixed finger opening/closing drive mechanism provided on the fixed finger support portion 41 and a turning finger opening/closing drive mechanism provided on the turning finger support portion 42 .

各ガイド棒44は、連結部43を有し、この連結部43によって基部40に対して回動自在に連結されている。つまり、各ガイド棒44は、基部20に対して回動軸R4まわりに回動自在となっている。 Each guide rod 44 has a connecting portion 43 and is rotatably connected to the base portion 40 by this connecting portion 43 . That is, each guide rod 44 is rotatable with respect to the base portion 20 around the rotation axis R4.

ガイド板50は、表面50aに形成された2つのガイド溝51,51を有している。各ガイド溝51の円弧形状は、実施例に係るハンド機構10Aにおいて、旋回指12,13を0°状態から180°状態まで旋回させたときの回動軸R3の軌跡と同一である(図5参照)。各ガイド溝51の円弧形状は、回動軸R2を中心とした中心角180°の円弧であるとも言える。各ガイド溝51は、旋回指支持部42の下端に設けられた突起に係合して該突起を案内する。 The guide plate 50 has two guide grooves 51, 51 formed on the surface 50a. The circular arc shape of each guide groove 51 is the same as the trajectory of the rotation axis R3 when the turning fingers 12 and 13 are turned from the 0° state to the 180° state in the hand mechanism 10A according to the embodiment (Fig. 5 reference). It can also be said that the arc shape of each guide groove 51 is an arc with a central angle of 180° around the rotation axis R2. Each guide groove 51 engages with a projection provided at the lower end of the turning finger support portion 42 to guide the projection.

旋回指支持部42およびガイド棒44は、直動アクチュエータを構成している。つまり、旋回指支持部42は、ガイド棒44に沿って直動可能となっている。直動アクチュエータ(42,44)が作動して旋回指支持部42が回動軸R3から遠ざかると、ガイド棒44が回動軸R4まわりに回動しながら、旋回指支持部42がガイド溝51に沿って移動して固定指支持部41に近づいていく。一方、直動アクチュエータ(42,44)が作動して旋回指支持部42が回動軸R3に近づくと、ガイド棒44が回動軸R4まわりに回動しながら、旋回指支持部42がガイド溝51に沿って移動して固定指支持部41から遠ざかっていく。 The turning finger support 42 and the guide rod 44 constitute a linear motion actuator. That is, the turning finger support portion 42 can move linearly along the guide rod 44 . When the linear motion actuators (42, 44) operate to move the turning finger support 42 away from the rotation axis R3, the turning finger support 42 moves toward the guide groove 51 while the guide rod 44 rotates about the rotation axis R4. to approach the fixed finger support portion 41 . On the other hand, when the linear motion actuators (42, 44) operate and the turning finger support portion 42 approaches the rotation axis R3, the turning finger support portion 42 guides while the guide rod 44 rotates around the rotation axis R4. It moves along the groove 51 and moves away from the fixed finger support part 41.例文帳に追加

このように、本変形例では、直動アクチュエータ(42,44)が作動することにより、3本の指11,12,13の位置関係が変化する。なお、本変形例では、直動アクチュエータ(42,44)およびガイド溝51が「指旋回機構」に相当する。また、本変形例では、直動アクチュエータ(42,44)が「指方向決定機構」に相当する。 Thus, in this modification, the positional relationship between the three fingers 11, 12, 13 is changed by operating the direct acting actuators (42, 44). In addition, in this modified example, the direct-acting actuators (42, 44) and the guide groove 51 correspond to the "finger turning mechanism". Further, in this modified example, the direct acting actuators (42, 44) correspond to the "finger direction determination mechanism".

実施例に係るハンド機構10Aと同様、本変形例に係るハンド機構10Bによれば、120°状態において、対象物を旋回軸R1上でつまむように把持することができる。 As with the hand mechanism 10A according to the embodiment, according to the hand mechanism 10B according to the present modification, it is possible to grip an object as if pinching it on the turning axis R1 in the 120° state.

[第2変形例]
本発明に係るハンド機構は、図8に示すハンド機構10Cのような構成を有していてもよい。
[Second modification]
The hand mechanism according to the present invention may have a configuration like the hand mechanism 10C shown in FIG.

本変形例に係るハンド機構10Cは、もうひとつの固定指14をさらに備えている点と、固定指14を支持する固定指支持部45をさらに備えている点と、基部40の形状が固定指支持部45の取り付けが可能な形状である点とにおいてハンド機構10Bと相違しているが、他の点においてはハンド機構10Bと共通している。固定指14は、固定指11に正対し、かつ旋回軸R1から固定指14までの距離が旋回軸R1から固定指11までの距離に等しく位置に設けられている。 The hand mechanism 10C according to this modification further includes another fixed finger 14, further includes a fixed finger support portion 45 for supporting the fixed finger 14, and the shape of the base portion 40 is different from that of the fixed finger. It is different from the hand mechanism 10B in that it has a shape that allows attachment of the support portion 45, but is common to the hand mechanism 10B in other respects. The fixed finger 14 faces the fixed finger 11 and is provided at a position where the distance from the pivot axis R1 to the fixed finger 14 is equal to the distance from the pivot axis R1 to the fixed finger 11 .

本変形例に係るハンド機構10Cによれば、120°状態とされた3本の指11,12,13と固定指14とを用いて、対象物を旋回軸R1上でつまむように把持することができる。 According to the hand mechanism 10C according to this modification, the three fingers 11, 12, 13 and the fixed finger 14, which are in the 120° state, can be used to grip the object as if pinching it on the rotation axis R1. can be done.

[その他の変形例]
本発明に係るハンド機構は、ロボットアームに旋回不能に取り付けて使用されてもよい。また、固定指11,14および旋回指12,13のそれぞれは、1つ以上の関節を有していてもよい。また、固定指開閉駆動機構24および旋回指開閉駆動機構32は、2以上の自由度を有していてもよい。
[Other Modifications]
The hand mechanism according to the present invention may be used by being non-rotatably attached to a robot arm. Also, each of the fixed fingers 11 and 14 and the turning fingers 12 and 13 may have one or more joints. Further, the fixed finger opening/closing drive mechanism 24 and the rotating finger opening/closing drive mechanism 32 may have two or more degrees of freedom.

10A,10B,10C ハンド機構
11 固定指
12,13 旋回指
20 基部
21 モータ収容室
22 減速機
23 固定指支持部
24 固定指開閉駆動機構
30 旋回アーム
31 旋回指支持部
32 旋回指開閉駆動機構
33 連結部
34 摺動部
35 ガイド棒
36 ガイドフラップ
37,38 連結部
40 基部
41 固定指支持部
42 旋回指支持部
43 連結部
44 ガイド棒
45 固定指支持部
50 ガイド板
51 ガイド溝
10A, 10B, 10C Hand Mechanism 11 Fixed Fingers 12, 13 Turning Finger 20 Base 21 Motor Housing Chamber 22 Reduction Gear 23 Fixed Finger Support Section 24 Fixed Finger Opening/Closing Drive Mechanism 30 Turn Arm 31 Turning Finger Support Section 32 Turning Finger Opening/Closing Drive Mechanism 33 Connecting portion 34 Sliding portion 35 Guide rod 36 Guide flaps 37, 38 Connecting portion 40 Base portion 41 Fixed finger support portion 42 Turning finger support portion 43 Connecting portion 44 Guide rod 45 Fixed finger support portion 50 Guide plate 51 Guide groove

Claims (4)

ロボットアームに取り付けて使用されるハンド機構であって、
前記ロボットアームの先端に取り付けられる取付面を有する基部と、
所定の基準点を向くように前記基部に固定された固定指と、
2本の旋回指と、
前記2本の旋回指のそれぞれと前記基部との間に設けられ、前記取付面に平行な基準面内での前記旋回指の旋回を可能とする指旋回機構と、
前記2本の旋回指のそれぞれと前記基部との間に設けられ、前記旋回指の向きを決定づける指方向決定機構と、
を備え、
前記固定指および前記2本の旋回指は、
(1)前記2本の旋回指の間に前記固定指が位置するように、前記固定指および前記2本の旋回指が一列をなした0°状態と、
(2)前記固定指と前記基準点とを結ぶ線、および前記2本の旋回指のそれぞれと前記基準点とを結ぶ線が120°をなした120°状態と、
(3)前記2本の旋回指のそれぞれが、0°状態における前記2本の旋回指のそれぞれに正対した180°状態と
をとることができ、
前記120°状態において、前記旋回指が前記基準点を向き、かつ前記固定指と前記基準点とを結ぶ線、および前記旋回指と前記基準点とを結ぶ線が同一の長さである
ことを特徴とするハンド機構。
A hand mechanism attached to a robot arm and used,
a base having an attachment surface attached to the tip of the robot arm;
a fixed finger fixed to the base so as to face a predetermined reference point;
two pivoting fingers and
a finger turning mechanism provided between each of the two turning fingers and the base, and capable of turning the turning fingers within a reference plane parallel to the mounting surface;
a finger direction determining mechanism provided between each of the two turning fingers and the base portion for determining the orientation of the turning fingers;
with
The fixed finger and the two pivot fingers are
(1) a 0° state in which the fixed finger and the two turning fingers are aligned so that the fixed finger is positioned between the two turning fingers;
(2) a 120° state in which a line connecting the fixed finger and the reference point and a line connecting each of the two turning fingers and the reference point form an angle of 120°;
(3) each of the two turning fingers can take a 180° state facing each of the two turning fingers in the 0° state;
In the 120° state, the turning finger faces the reference point, and the line connecting the fixed finger and the reference point and the line connecting the turning finger and the reference point have the same length. Characterized hand mechanism.
前記指旋回機構は、
前記基部に固定された、前記基準面に垂直な方向に延びる出力軸を有するモータと、
一端および他端を有し、前記一端が減速機を介して前記出力軸に固定されるとともに、前記他端が前記旋回指に回動自在に連結された旋回アームと、
を含み、
前記出力軸は、0°状態とされた前記旋回指から延びる、前記固定指と前記基準点とを結ぶ線に平行な平行線上にあり、
前記指方向決定機構は、
前記基部に回動自在に連結されたガイドフラップと、
前記ガイドフラップに対して摺動自在であり、かつ前記旋回指に固定された摺動部と、
を含み、
前記ガイドフラップの回動軸は、120°状態とされた前記旋回指と前記基準点とを結ぶ線、および前記平行線の交点にある
ことを特徴とする請求項1に記載のハンド機構。
The finger turning mechanism is
a motor fixed to the base and having an output shaft extending in a direction perpendicular to the reference plane;
a turning arm having one end and the other end, the one end being fixed to the output shaft via a speed reducer and the other end being rotatably connected to the turning finger;
including
the output shaft is on a parallel line extending from the turning finger in the 0° state and parallel to a line connecting the fixed finger and the reference point;
The finger orientation determination mechanism includes:
a guide flap rotatably connected to the base;
a sliding portion slidable relative to the guide flap and fixed to the turning finger;
including
2. A hand mechanism according to claim 1, wherein the rotation axis of said guide flap is located at the intersection of said parallel line and a line connecting said turning finger in the 120[deg.] state and said reference point.
前記基準点を向くように前記基部に固定された追加固定指をさらに備え、
前記追加固定指は、前記固定指に正対し、かつ前記固定指と前記基準点とを結ぶ線、および前記追加固定指と前記基準点とを結ぶ線が同一の長さである
ことを特徴とする請求項1または2に記載のハンド機構。
further comprising an additional fixed finger fixed to the base to face the reference point;
In the additional fixed finger, a line facing the fixed finger and connecting the fixed finger and the reference point and a line connecting the additional fixed finger and the reference point have the same length. The hand mechanism according to claim 1 or 2.
前記基部は、前記ロボットアームの先端に旋回可能に取り付けられ、
前記基準点は、前記ロボットアームに対する旋回の旋回軸上にある
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のハンド機構。
the base is rotatably attached to the tip of the robot arm;
4. The hand mechanism according to any one of claims 1 to 3, wherein the reference point is on the pivot axis of pivoting with respect to the robot arm.
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