JP5044668B2 - Robot hand - Google Patents
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Description
本発明は、対象物体を把持するためにマニピュレータの先端に取り付けられるロボットハンドに関する。 The present invention relates to a robot hand attached to the tip of a manipulator in order to hold a target object.
製造業及びサービス業のみならず、家庭内においても、人手による作業を代行するロボットに対して高い需要があり、このようなロボットは、対象物体を把持するエンドエフェクトとしてのロボットハンド機構を備えている。例えば、飲食業界では、人手不足対策として、自動的に配膳及び下膳作業を行うロボット等の自動機器が使用されている。配膳及び下膳作業では、皿、椀、コップ、トレイ、箸、スプーン等の大きさ及び形状の異なる食器を扱うことから、ロボットハンド機構においては、任意の形状の対象物体を任意の方向から安定的に把持することができることが望まれる。しかしながら、1つのロボットハンド機構で他種多様な対象物体を把持することは困難とされる。 There is a high demand for robots that perform manual work not only in the manufacturing and service industries but also in the home, and such robots have a robot hand mechanism as an end effect that grips the target object. Yes. For example, in the food and beverage industry, automatic devices such as robots that automatically perform catering and lowering operations are used as a countermeasure for labor shortage. In the handling and lowering work, dishes with different sizes and shapes such as dishes, bowls, cups, trays, chopsticks, spoons, etc. are handled, so in the robot hand mechanism, the target object of any shape can be stabilized from any direction. It is desirable to be able to grip it. However, it is difficult to grip various types of target objects with one robot hand mechanism.
特許文献1には、3本の指部を備え、これらの指部を内転及び外転(即ち、横方向への開閉)させて、指部の駆動方向を変更するバレットハンドが開示されている。このバレットハンドは、茶碗を上から鷲掴みにしたり、コップを横から把持することができる。しかしながら、指部を完全には対向させることができないため、箸及びスプーン等の細長い形状の対象物体を把持することは困難とされる。さらに、茶碗等の対象物体を裏返しにする場合、拇指対向になっていない3本指では不安定であり、対象物体を落下させ、対象物体を損傷させる虞がある。 Patent Document 1 discloses a bullet hand that includes three fingers and changes the driving direction of the fingers by turning the fingers inward and outward (that is, opening and closing in the lateral direction). Yes. This bullet hand can grip the teacup from above or hold the cup from the side. However, since the finger portions cannot be completely opposed to each other, it is difficult to grip an elongated target object such as a chopstick or a spoon. Further, when turning a target object such as a teacup upside down, the three fingers that are not facing the thumb are unstable, and the target object may drop and damage the target object.
また、バレットハンドでは、指部の内転及び外転用に1つのモータが使用されている。対象物体を把持しているときに指部に作用する外力に抗して把持状態を維持するには、このモータに大きなトルクを発生することができることが必要とされ、或いは、強力な減速器が必要とされる。さらに、指部の駆動方向を変更する機構には、歯車が利用されている。歯車の噛み合いによって対象物体を保持しているので、指部に作用する外力に対して弱い。即ち、大きな外力が指部に作用すると、歯車の歯が破損する問題がある。また、歯車の噛み合い音による騒音が発生する。 In the bullet hand, one motor is used for the internal rotation and external rotation of the finger portion. In order to maintain the gripping state against the external force acting on the finger when gripping the target object, it is necessary that this motor can generate a large torque, or a powerful speed reducer Needed. Further, a gear is used for the mechanism for changing the driving direction of the finger portion. Since the target object is held by the meshing of the gears, it is weak against the external force acting on the finger part. That is, when a large external force acts on the finger part, there is a problem that the gear teeth are damaged. Further, noise due to gear meshing noise is generated.
特許文献2には、4本の指部を備え、各指部がワイヤの伸縮動作によって開閉されるハンド機構が開示されている。このハンド機構では、指部の基端部に設けられたベアリンクによって各指部の駆動方向が変更される。しかしながら、指部の駆動方向を変更する機構は、ハンド格納時の省スペース化のためのものであって、対象物体を把持するために指部の駆動方向を能動的に変更することはできない。
上述したように、ロボットハンド機構においては、任意の形状の対象物品を安定的に把持することができることが求められている。 As described above, the robot hand mechanism is required to be able to stably hold a target article having an arbitrary shape.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、形状及び性質の異なる種々の対象物体を安定的に把持することができるロボットハンド機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a robot hand mechanism that can stably hold various target objects having different shapes and properties.
本発明の一態様によれば、基部と、前記基部に対向して配置され、駆動モータの回転運動を直動運動に変換する直動機構と、前記直動機構によって第1方向に移動可能に支持される第1可動部と、前記第1可動部の一端側に結合され、前記第1可動部の直動運動を、前記第1方向と交差する第2方向の周りの回転運動に変換する第1接続機構と、前記基部に対して回転可能に支持され、前記第1接続機構によって回転される第1受動回転部と、前記第1受動回転部に取り付けられる第1把持部と、前記第1可動部の他端側に結合され、前記第1可動部の直動運動を、前記第2方向の周りの回転運動に変換する第2接続機構と、前記基部に対して回転可能に支持され、前記第2接続機構によって回転される第2受動回転部と、前記第2受動回転部に取り付けられる第2把持部と、を具備することを特徴とするロボットハンド機構が提供される。 According to one aspect of the present invention, a base, a linear motion mechanism that is disposed opposite to the base and converts the rotational motion of the drive motor into linear motion, and is movable in the first direction by the linear motion mechanism. The first movable part to be supported and one end side of the first movable part are coupled, and the linear motion of the first movable part is converted into a rotational movement around a second direction intersecting the first direction. A first connection mechanism; a first passive rotation unit rotatably supported by the base; and rotated by the first connection mechanism; a first gripping unit attached to the first passive rotation unit; A second connecting mechanism coupled to the other end side of the first movable part and converting the linear motion of the first movable part into a rotational movement around the second direction; and supported rotatably with respect to the base part. , A second passive rotating part rotated by the second connecting mechanism, and the second passive rotating part A robot hand mechanism, wherein the second gripping portion attached, by comprising a are provided.
本発明によれば、任意の形状の対象物体を安定的に把持することができる。 According to the present invention, it is possible to stably hold a target object having an arbitrary shape.
以下、必要に応じて図面を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るロボットハンド機構を説明する。なお、以下の実施の形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。 Hereinafter, a robot hand mechanism according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as necessary. Note that, in the following embodiments, the same numbered parts are assumed to perform the same operation, and repeated description is omitted.
まず、図1及び図2を参照して、本実施の形態に係るロボットハンド機構の把持及び解放動作を説明する。本実施の形態のロボットハンド機構は、図1の斜視図及び解放により特定される欄、並びに斜視図及び把持により特定される欄に示されるように、4本の指部101A、101B、101C、101Dを備えている。指部101A、101B、101C、101Dでは、受動回転部104が基部102に対して回転自在に支持軸103によって支持されている。図1及び図2においては、これらの受動回転部104を駆動する回転機構を省略しており、回転機構については図3から図6を参照して後に詳細に説明する。
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the gripping and releasing operations of the robot hand mechanism according to the present embodiment will be described. The robot hand mechanism according to the present embodiment has four
受動回転部104の出力軸105には、対象物体を把持する把持部としての平行リンク機構106が設けられている。平行リンク機構106は、図1の自由度配置図及び解放により特定される欄、並びに自由度配置図及び把持により特定される欄に示されるように、複数の回転部107及びリンクを有している。平行リンク機構106では、図示しないアクチュエータによって、複数の回転部107のうちの1つ(例えば、出力軸105に結合されている回転部)が回転駆動され、対向するリンク108が平行に保たれた状態で、平行リンク機構106が動作される。このように回転部107がアクチュエータによって駆動されることにより、図1の正面図及び把持により特定される欄に示されるように、対向する指部101A及び101B(又は、指部101C及び101D)の平行リンク機構106の先端部が近接され、また、正面図及び解放で特定される欄に示されるように、対向する指部101A及び101B(又は、指部101C及び101D)の平行リンク機構106の先端部が離反される。
The
本実施の形態に係るロボットハンド機構は、例えば、マニピュレータの先端部に取り付けられる。ロボットハンド機構がマニピュレータの先端部に取り付けられる場合、ロボットハンド機構は、対象物体が平行リンク機構106間に位置するように、任意の方向から、例えば、側方又は上方から対象物体に向けられる。
The robot hand mechanism according to the present embodiment is attached to, for example, a tip portion of a manipulator. When the robot hand mechanism is attached to the distal end portion of the manipulator, the robot hand mechanism is directed to the target object from any direction, for example, from the side or above, so that the target object is located between the
本実施の形態では、説明を簡単にするために、基部102が略立方体の箱型に形成され、基部の1つの面(以下、接合面という)上に指部101A、101B、101C、101Dが設けられる場合を例に説明する。基部102の接合面からは、4つの支持軸103が接合面に対して垂直に、かつ直線状に延出され、これらの支持軸103は、夫々基部102に対して回転自在に受動回転部104を支持している。受動回転部104は、その回転軸が互いに平行となるように設計される。また、受動回転部104は、夫々仮想的な平面上に含まれ、この平面上に設定される正方形の頂点に対応する位置に配置される。即ち、受動回転部104は、隣接する受動回転部104と所定の距離だけ離間して配置される。
In this embodiment, in order to simplify the description, the
なお、把持部106は、上述したような1自由度を有する平行リンク機構の例に限定されず、複数の自由度を有する平行リンク機構であってもよく、或いは、他のいかなる形態のものであってもよい。
The
図2を参照すると、本実施の形態に係るロボットハンド機構を動作する3つの動作モードが示されている。3つの動作モードは、第1及び第2対向移動モード、並びに対角移動モードを含む。第1対向移動モードは、図2の第1対向移動モードの各欄に示されるように、隣接する指部101A及び101Bが対向し、かつ隣接する指部101C及び101Dが対向して対象物体を把持するモードである。また、対角移動モードは、図2の対角移動モードの各欄に示されるように、対角に配置される指部101A及び101Dが対向し、かつ対角に配置される指部101B及び101Cが対向して対象物体を把持するモードである。さらに、第2平行移動モードは、図2の第2対向移動モードの各欄に示されるように、隣接する指部101A及び101Cが対向し、かつ隣接する指部101B及び101Dが対向して対象物体を把持するモードである。
Referring to FIG. 2, three operation modes for operating the robot hand mechanism according to the present embodiment are shown. The three operation modes include first and second opposing movement modes and a diagonal movement mode. In the first opposed movement mode, as shown in each column of the first opposed movement mode in FIG. 2, the
これらの3つの動作モードは、回転機構によって4つの受動回転部104が同時に回転され、これによって各把持部106の駆動方向が変更されて、切り替えられる。図2の平面図の各欄に示されるように、第1対向移動モードから対角移動モードへの移行では、各把持部106が各受動回転部104の回転軸周り所定方向に45°だけ所定方向に回動され、対角移動モードから第2対向移動モードへの移行では、各把持部106が各受動回転部104の回転軸周り所定方向にさらに45°だけ回動される。
These three operation modes are switched by simultaneously rotating the four passive
図3は、把持部106を回転可能に支持する受動回転部104を駆動する回転機構の構成を概略的に示している。この回転機構は、図3に示されるように、基部102に設けられた駆動モータ301の回転運動を第1及び第2可動部305A、305Bの直動運動に変換する直動機構304としてのボールネジ機構を備えている。このボールネジ機構は、基部102の接合面に対向して配置されるボールネジ軸304、及びこのボールネジ軸304にネジ係合された第1及び第2のボールネジナット(第1及び第2可動部)305A、305Bを備え、ボールネジ軸304の一端は、カップリング(軸継手)302を介して駆動モータ301の回転軸に結合され、その他端は、基部102に固定された軸受部303によって回転可能に支持されている。ボールネジ機構では、駆動モータ301によってボールネジ軸304が回転されると、第1及び第2のボールネジナット305A、305Bは、ボールネジ軸304に沿った方向(x方向と称す)に移動される。
FIG. 3 schematically shows a configuration of a rotation mechanism that drives the
駆動モータ301が駆動されて駆動モータ301の回転軸が回転されると、この回転軸の回転がボールネジ軸304に伝達され、ボールネジ軸304が回転される。ボールネジ軸304が回転されると、第1及び第2のボールネジナット305A、305Bは、ボールネジ軸304の回転方向に応じた方向に移動される。駆動モータ301の回転軸の回転方向を選択することにより、ボールネジ軸304の回転方向を選択することができ、従って、第1及び第2のボールネジナット305A、305Bの移動方向を決定することができる。
When the
また、第1及び第2のボールネジナット305A、305Bの移動方向は、ボールネジ軸304の回転方向とともに、ボールネジ軸304に切られているネジ溝の向きに応じて定まる。図3のボールネジ軸304においては、ボールネジ軸304の中央部と駆動モータ301との間の第1部分304Aと、ボールネジ軸304の中央部と軸受部303との間の第2部分304Bとでは、ネジ溝が反対向きに切られている。第1のボールネジナット305Aは、第1部分304Aに配置され、第2のボールネジナット305Bは、第2部分304Bに配置される。従って、ボールネジ軸304が駆動モータ301によって回転されると、第1及び第2のボールネジナット305A、305Bは、互いに反対向きに移動され、即ち、互いに近接するように、或いは、離反するように移動される。
In addition, the moving direction of the first and second
第1のボールネジナット305Aの両端部からは、ボールネジ軸304に交差する方向(y方向と称す)に沿って直線状に第1リンク306が延出されている。第1リンク306の端部には、夫々x方向及びy方向に交差する方向(z方向と称す)に突出するピン307が設けられている。このピン307は、夫々受動回転部104の出力軸105と一体に形成された第2リンク308に形成されている長穴309にスライド可能かつ回転可能に支持されている。第2リンク308は、一例として、く字型に形成され、即ち、中央部が屈曲した形状を有し、また、中央部を回転軸としてz方向周りに回動される。第2リンク308の回転軸310は、前述したような基部102に対して回転可能に支持されている受動回転部104の回転軸に一致する。
From both ends of the first
第2リンク308の一端部には、第1リンク306に設けられているピン307を係合するための長穴309が形成され、第1のボールネジナット305Aの移動に伴ってピン307がこの長穴309内を摺動して(スライドして)、ピン307と回転軸310との距離が変化される。このようにピン307が長穴309内を摺動する際には、第1リンク306と第2リンク308とがなす角度が変化され、即ち、ピン307を回転軸として第2リンク308が回転される。また、第2リンク308の回転軸310が基部102に対して固定されることから、第1のボールネジナット305Aが矢印Aで示される方向に移動されると、指部101Aでは、第2リンク308が矢印RAで示される方向に回動され、指部101Cでは、第2リンク308が矢印RCで示される方向に、即ち、指部101Aとは反対向きに回動される。第2リンク308の他端部には、図1に示したような把持部106が取り付けられる。
A
第2のボールネジナット305Bに関連する構成は、第1のボールネジナット305Aに関連して上述したものと同様であるため、詳細な説明を省略する。駆動モータ301によってボールネジ軸304が回転されると、第1のボールネジナット305Aは、矢印Aで示される方向に移動され、第2のボールネジナット305Bは、矢印Bで示される方向に、即ち、第1のボールネジナット305Aとは反対の方向に移動される。第2のボールネジナット305Bが矢印Bで示される方向に移動されると、指部101Bでは、第2リンク308が矢印RBで示される方向に回動され、指部101Dでは、第2リンク308が矢印RDで示される方向に、即ち、指部101Bとは反対向きに回動される。
Since the configuration related to the second
このように、本実施の形態に係るロボットハンド機構では、単一の駆動モータ301によって複数の指部101A、101B、101C、101Dの駆動方向が同時に変更される。
Thus, in the robot hand mechanism according to the present embodiment, the driving directions of the plurality of
なお、第1リンク306の先端部にピン307が設けられ、第2リンク308にこのピンをスライド可能及び回転可能に係合するための長穴が形成される例に代えて、第2リンク308の端部にピンが設けられ、第1リンク306にこのピンをスライド可能及び回転可能に係合するための長穴が形成されてもよい。
Instead of an example in which a
次に、図4及び図5を参照して、回転機構の第1及び第2変形例を説明するとともに、図6(a)〜(c)を参照して第1変形例に係る回転機構の動作を説明する。
図4は、図3に示した回転機構の第1変形例を示している。第1変形例では、第1及び第2可動部305A、305Bは、図4に示されるように、互いに反対方向に移動可能に、図3に示した基部102上に設けられた1軸直動機構304によって支持されている。この直動機構304は、図3に示したボールネジ機構の例に限定されず、駆動モータ301の回転運動を可動部305A、305Bの直動運動に変換することができればよく、例えば、ラック及びピニオンを利用したものであってもよい。
Next, the first and second modified examples of the rotating mechanism will be described with reference to FIGS. 4 and 5, and the rotating mechanism according to the first modified example will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (c). The operation will be described.
FIG. 4 shows a first modification of the rotating mechanism shown in FIG. In the first modification, the first and second
ボールネジ機構は、駆動モータ301の出力を高効率で伝達することができる。従って、直動機構304としてボールネジ機構を利用する場合、指部の駆動方向を変更するための駆動モータ301として、低出力の駆動モータを使用することができる。また、対象物体の把持しているときに指部101A、101B、101C、101Dに強い外力が作用した場合でも指部101A、101B、101C、101Dの把持姿勢が維持される。
The ball screw mechanism can transmit the output of the
指部101Aの受動回転部104は、第1接続機構401を介して第1可動部305Aに結合されている。第1接続機構401は、可動リンク402を直動自在に支持する直動機械要素403及び可動リンク402回転自在に支持する回転機械要素404を備える。直動機械要素403は、第1可動部305Aに固定された第1リンク306及び可動リンク402間に設けられ、回転機械要素404は、可動リンク402及び第2リンク308間に設けられる。第1接続機構401は、第1可動部305Aの直動運動を指部101Aの受動回転部104の回転運動に変換する。
The
同様に、指部101Cの受動回転部104は、第2接続機構401を介して第1可動部305Aに結合される。第2接続機構401は、第1可動部305Aの直動運動を指部101Cの受動回転部104の回転運動に変換する。また同様に、指部101Bの受動回転部104は、第3接続機構401を介して第2可動部305Bに結合される。第3接続機構401は、第2可動部305Bの直動運動を指部101Bの受動回転部104の回転運動に変換する。さらに、指部101Dの受動回転部104は、第4接続機構401を介して第2可動部305Bに結合される。第4接続機構401は、第2可動部305Bの直動運動を指部101Dの受動回転部104の回転運動に変換する。
Similarly, the
図3に示される例では、接続機構(第1乃至第4接続機構を含む)401は、第1リンク306に設けられたピン307及び第2リンク308に設けられた長穴309の組み合わせにより実現される。他の例では、接続機構401は、直動スライダ及びベアリングの組み合わせにより実現されてもよい。接続機構401が直動スライダ及びベアリングの組み合わせにより実現される例では、第1リンク306の先端部に、案内レール及びこの案内レール上をy方向移動可能に支持される可動リンク402を備えた直動スライダが設けられる。ベアリングは、可動リンク402及び第2リンク308間に配置され、これら可動リンク402及び第2リンク308をz方向周りに回転可能に支持する。さらに、接続機構401は、図5に示されるように、直動機械要素403及び回転機械要素404の配置を入れ替えてもよい。
In the example shown in FIG. 3, the connection mechanism (including the first to fourth connection mechanisms) 401 is realized by a combination of a
次に、図6(a)〜(c)を参照して、図3に示した回転機構の動作について説明する。
図6(a)〜(c)は、夫々第1対向移動モードで動作されるロボットハンド機構の構成、対角移動モードで動作されるロボットハンド機構の構成、及び第2対向移動モードで動作されるロボットハンド機構の構成を示している。ロボットハンド機構が第1対向移動モードから対角移動モードに移行する場合、図6(a)に示されるように、駆動モータ301によって、第1及び第2可動部305A、305Bが互いに離反される方向に移動される。第1可動部305Aがx方向に移動されると、指部101Aの直動機械要素403及び指部101Cの直動機械要素403は、夫々第1可動部305Aとともにx方向に移動され、指部101Aの回転機械要素404及び指部101Cの回転機械要素404は、夫々指部101Aの受動回転部104及び指部101Cの受動回転部104を中心とする円軌道上を移動される。この際、指部101Aの可動リンク402及び指部101Cの可動リンク402がy方向にスライドされて第1可動部305A及び受動回転部104間の距離が短縮され、また、可動リンク402及び第2リンク308がなす角度が増大される。
Next, the operation of the rotation mechanism shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS.
6 (a) to 6 (c) respectively show the configuration of the robot hand mechanism operated in the first opposing movement mode, the configuration of the robot hand mechanism operated in the diagonal movement mode, and the second opposing movement mode. The configuration of the robot hand mechanism is shown. When the robot hand mechanism shifts from the first facing movement mode to the diagonal movement mode, the first and second
同様に、第2可動部305Bがx方向であって、第1可動部305Aとは反対向きに移動されると、指部101Bの直動機械要素403及び指部101Dの直動機械要素403は、夫々第2可動部305Bとともにx方向に移動され、指部101Bの回転機械要素404及び指部101Dの回転機械要素404は、夫々指部101Bの受動回転部104及び指部101Dの受動回転部104を中心とする円軌道上を移動される。この際、指部101Bの可動リンク402及び指部101Dの可動リンク402がy方向にスライドされて第2可動部305B及び受動回転部間104の距離が短縮され、また、可動リンク及び第2リンクがなす角度が増大される。第1対向移動モードから対角移動モードへの移行では、図6(a)及び(b)に示されるように、各受動回転部104が45度だけ回転される。受動回転部104の回転角度は、駆動モータ301の出力を調節することで制御される。
Similarly, when the second
ロボットハンド機構が対角移動モードから第2対向移動モードに移行する場合、図6(b)に示されるように、駆動モータ301によって、第1及び第2可動部305A、305Bが互いに離反される方向に移動される。第1可動部305Aがx方向に移動されると、指部101Aの直動機械要素403及び指部101Cの直動機械要素403は、夫々第1可動部305Aとともにx方向に移動され、指部101Aの回転機械要素404及び指部101Cの回転機械要素404は、夫々指部101Aの受動回転部104及び指部101Cの受動回転部104を中心とする円軌道上を移動される。この際、指部101Aの可動リンク402及び指部101Cの可動リンク402がy方向にスライドされて第1可動部305A及び受動回転部104間の距離が伸張され、また、可動リンク402及び第2リンク308がなす角度が増大される。
When the robot hand mechanism shifts from the diagonal movement mode to the second opposing movement mode, the first and second
同様に、第2可動部305Bがx方向に移動されると、指部101Bの直動機械要素403及び指部101Dの直動機械要素403は、夫々第2可動部305Bとともにx方向に移動され、指部101Bの回転機械要素404及び指部101Dの回転機械要素404は、夫々指部101Bの受動回転部104及び指部101Dの受動回転部104を中心とする円軌道上を移動される。この際、指部101Bの可動リンク402及び指部101Dの可動リンク402がy方向にスライドされて第2可動部305B及び受動回転部間104の距離が伸張され、また、可動リンク及び第2リンクがなす角度が増大される。第1対向移動モードから対角移動モードへの移行では、図6(b)及び(c)に示されるように、各受動回転部104が45度だけ回転される。
Similarly, when the second
第2対向移動モードから対角移動モードへの移行、及び対角移動モードから第1対向移動モードへの移行は、夫々、対角移動モードから第2対向移動モードへの移行、及び第1対向移動モードから対角移動モードへの移行と逆の動作であるため、その説明を省略する。 The transition from the second opposing movement mode to the diagonal movement mode, and the transition from the diagonal movement mode to the first opposing movement mode, respectively, are the transition from the diagonal movement mode to the second opposing movement mode, and the first opposing movement, respectively. Since the operation is the reverse of the shift from the movement mode to the diagonal movement mode, the description thereof is omitted.
本実施の形態に係るロボットハンド機構では、図7に示されるように、指部101A、101B、101C、101Dの駆動方向が変更されても、指部101A、101B、101C、101Dの基部に対する位置は、変化されない。以下では、指部の駆動方向を変える際に、指部の位置が移動されるロボットハンド機構を比較例として、本実施の形態と比較例とを比較して説明する。
In the robot hand mechanism according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, even if the driving directions of the
比較例に係るロボットハンド機構は、本実施の形態と同様に、4本の指部801A、801B、801C、801Dを備え、第1及び第2対向移動モード及び対角移動モードで動作される。比較例では、図8に示されるように、指部801A、801B、801C、801Dが夫々円軌道上を移動されることで、指部801A、801B、801C、801Dの駆動方向が変更され、即ち、動作モードが変更される。より具体的には、対角移動モードでの指部801A及び801C間の距離を基準とすると、第1対向移動モードでの指部801A及び801C間の距離が基準よりも大きくなる。
Similar to the present embodiment, the robot hand mechanism according to the comparative example includes four
比較的に小さい対象物体を把持する場合、比較例のロボットハンド機構は、指部間の間隔が広がっているため、比較的小さな対象物体を把持することができない。他方、本実施の形態のロボットハンド機構は、第1対向移動モードで動作される場合にも、指部間の間隔が小さいことから、このような比較的に小さい対象物体を把持することができる。このように、本実施の形態に係るロボットハンド機構においては、比較例よりも対象物体に対する適用範囲が広い。 When gripping a relatively small target object, the robot hand mechanism of the comparative example cannot grip a relatively small target object because the interval between the finger portions is wide. On the other hand, the robot hand mechanism according to the present embodiment can hold such a relatively small target object even when operated in the first opposed movement mode because the distance between the finger portions is small. . Thus, the robot hand mechanism according to the present embodiment has a wider range of application to the target object than the comparative example.
さらに、比較例に係るロボットハンド機構では、指部が平面(xy平面)上を移動されるため、指部の駆動方向は、2変数(x及びy)の関数で表わされる。他方、本実施の形態に係るロボットハンド機構では、指部101A、101B、101C、101Dの駆動方向は、受動回転部104の回転角度θのみ関数として表わされる。従って、本実施の形態に係るロボットハンド機構においては、比較例よりも制御が容易になる。
Furthermore, in the robot hand mechanism according to the comparative example, since the finger part is moved on the plane (xy plane), the driving direction of the finger part is represented by a function of two variables (x and y). On the other hand, in the robot hand mechanism according to the present embodiment, the driving direction of the
以上のように、本実施の形態に係るロボットハンド機構においては、対象物体の形状に応じて指部の駆動方向を変更することができ、任意の形状の対象物品を安定的に把持することができる。また、指部の駆動方向の変更を単一の駆動モータで行うことができる。さらに、指部の駆動方向を変更する機構にボールネジ機構が利用される場合、ボールネジ機構が高い伝達効率を有することから、低出力の駆動モータを使用することができる。 As described above, in the robot hand mechanism according to the present embodiment, the driving direction of the finger portion can be changed according to the shape of the target object, and a target article having an arbitrary shape can be stably gripped. it can. In addition, a change in the driving direction of the finger portion can be performed with a single drive motor. Further, when a ball screw mechanism is used as a mechanism for changing the driving direction of the finger part, a low output drive motor can be used because the ball screw mechanism has high transmission efficiency.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
101A、101B、101C、101D…指部、102…基部、103…支持部、104…受動回転部、105…出力軸、106…平行リンク機構、107…回転部、108…リンク、301…駆動モータ、302…カップリング、303…軸受部、304…直動機構(ボールネジ軸)、305…可動部(ボールネジナット)、306…第1リンク、307…ピン、308…第2リンク、309…長穴、310…回転軸、401…接続機構、402…可動リンク、403…直動機械要素、404…回転機械要素 101A, 101B, 101C, 101D ... finger part, 102 ... base part, 103 ... support part, 104 ... passive rotating part, 105 ... output shaft, 106 ... parallel link mechanism, 107 ... rotating part, 108 ... link, 301 ... drive motor , 302 ... coupling, 303 ... bearing part, 304 ... linear motion mechanism (ball screw shaft), 305 ... movable part (ball screw nut), 306 ... first link, 307 ... pin, 308 ... second link, 309 ... oblong hole , 310 ... Rotating shaft, 401 ... Connection mechanism, 402 ... Movable link, 403 ... Linear motion machine element, 404 ... Rotating machine element
Claims (2)
前記基部に対向して配置され、駆動モータの回転運動を直動運動に変換する直動機構と、
前記直動機構によって第1方向に移動可能に支持される第1可動部と、
前記第1可動部の一端側に結合され、前記第1可動部の直動運動を、前記第1方向と交差する第2方向の周りの回転運動に変換する第1接続機構と、
前記基部に対して回転可能に支持され、前記第1接続機構によって回転される第1受動回転部と、
前記第1受動回転部に取り付けられる第1把持部と、
前記第1可動部の他端側に結合され、前記第1可動部の直動運動を、前記第2方向の周りの回転運動に変換する第2接続機構と、
前記基部に対して回転可能に支持され、前記第2接続機構によって回転される第2受動回転部と、
前記第2受動回転部に取り付けられる第2把持部と、
前記直動機構によって前記第1可動部とは反対方向に移動可能に支持される第2可動部と、
前記第2可動部の一端側に結合され、前記第2可動部の直動運動を、前記第2方向の周りの回転運動に変換する第3接続機構と、
前記基部に対して回転可能に支持され、前記第3接続機構によって回転される第3受動回転部と、
前記第3受動回転部に取り付けられる第3把持部と、
前記第2可動部の他端側に結合され、前記第2可動部の直動運動を、前記第2方向の周りの回転運動に変換する第4接続機構と、
前記基部に対して回転可能に支持され、前記第4接続機構によって回転される第4受動回転部と、
前記第4受動回転部に取り付けられる第4把持部と、
を具備し、
前記第1乃至第4接続機構は、先端部にピンが設けられた第1リンクと、当該ピンをスライド可能及び回転可能に支持する長穴が形成された第2リンクと、を備え、前記第2リンクは、く字型に形成されている、ことを特徴とするロボットハンド。 The base,
A linear motion mechanism that is disposed opposite the base and converts the rotational motion of the drive motor into linear motion;
A first movable part supported by the linear motion mechanism so as to be movable in a first direction;
A first connection mechanism coupled to one end side of the first movable part and converting a linear motion of the first movable part into a rotational movement around a second direction intersecting the first direction;
A first passive rotating part rotatably supported with respect to the base part and rotated by the first connection mechanism;
A first gripping part attached to the first passive rotating part;
A second connection mechanism coupled to the other end side of the first movable part and converting a linear motion of the first movable part into a rotational movement around the second direction;
A second passive rotating part rotatably supported with respect to the base part and rotated by the second connection mechanism;
A second gripping part attached to the second passive rotating part;
A second movable part supported by the linear motion mechanism so as to be movable in a direction opposite to the first movable part;
A third connection mechanism that is coupled to one end of the second movable part and converts a linear motion of the second movable part into a rotational motion around the second direction;
A third passive rotating part rotatably supported with respect to the base part and rotated by the third connection mechanism;
A third gripping part attached to the third passive rotating part;
A fourth connection mechanism that is coupled to the other end of the second movable part and converts a linear motion of the second movable part into a rotational motion around the second direction;
A fourth passive rotating part rotatably supported with respect to the base part and rotated by the fourth connection mechanism;
A fourth gripping part attached to the fourth passive rotating part;
Equipped with,
The first to fourth connection mechanisms include a first link provided with a pin at a tip portion, and a second link formed with an elongated hole that supports the pin so as to be slidable and rotatable. A robot hand characterized in that the two links are formed in a square shape .
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