JP5093585B2 - Robot hand and gripping method - Google Patents

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Description

本発明は、物品を把持するロボットハンドに関する。   The present invention relates to a robot hand that holds an article.

ロボットハンドを備えたロボットの開発が産業用のみならず民生用や人が介在するような用途などの多様な分野で研究開発が進んでいる。このような流れは、異形の物品を1つのロボットハンドでつかむことができ、多種の物品に対応できるように考えられたものである。これらのロボットハンドに要求されることは、当然ながら掴むことと放すことが確実にできることである。把持について工場の電源状態によっては、作業中に停電が発生することも想定される。そのようなときに把持した物品を落下させることがないようにすることが要求される。さらには、精密な部品を把持する場合、ロボットハンドから熱が伝導して物品の熱膨張を嫌うユーザもいる。このために、ロボットハンドが発熱しないようにすることが望まれていた。
従来のばねを利用したハンドでは、対象物を把持する際、モータやエアによる駆動力により対象物を把持し、対象物を開放する際にばね力で位置を復元させて対象物を放すという方法のものが多かった(例えば、特許文献1参照)。従来のばねを利用したハンドでは、駆動力はモータやエアではないが、形状記憶合金の収縮力によって対象物を把持し、対象物を放す際はばね力でリンクの位置を元に戻し対象物を開放している。このようなハンドの場合、対象物を把持している間は、電力や圧縮流体による駆動力を供給し続けなければならない。
反対に、ばね力で対象物を把持し、ハンドを開放する際にモータやエアなどの駆動力を用いるハンドもある。このようなハンドの場合、対象物を掴みに行く時だけモータやエアなどで一時的にハンドを開放し、対象物を把持している間はばね力で把持し、開放するときに再びモータやエアなどでハンドを一時的に開放すればよく、モータやエアなどによる駆動力を必ずしも長時間作用させる必要はないため、エネルギーの節減になる。
このように、従来のばねを利用したハンドは、把持力または開放力のどちらかにばね力を用いている。
特開2002−321183号公報(第4頁、図1)
The development of robots equipped with robot hands is advancing research and development not only for industrial use but also for various uses such as consumer use and human intervention. Such a flow is designed so that a deformed article can be grasped by one robot hand and can be used for various kinds of articles. The requirement for these robot hands is, of course, that they can be reliably grasped and released. Regarding gripping, depending on the power state of the factory, a power failure may occur during work. In such a case, it is required to prevent the gripped article from dropping. Furthermore, when gripping precision parts, some users dislike the thermal expansion of articles due to heat conduction from the robot hand. For this reason, it has been desired to prevent the robot hand from generating heat.
In a conventional hand using a spring, when a target is gripped, the target is gripped by a driving force by a motor or air, and when the target is released, the position is restored by the spring force and the target is released. There were many things (for example, refer patent document 1). In a hand using a conventional spring, the driving force is not a motor or air, but the object is gripped by the contraction force of the shape memory alloy, and when releasing the object, the link position is returned to the original position by the spring force. Is open. In the case of such a hand, it is necessary to continue supplying electric power or driving force by compressed fluid while the object is gripped.
On the other hand, there is also a hand that uses a driving force such as a motor or air to hold an object with a spring force and release the hand. In the case of such a hand, the hand is temporarily opened with a motor or air only when the object is to be gripped, held with a spring force while the object is gripped, and again when the object is released It is sufficient to temporarily open the hand with air or the like, and it is not always necessary to apply the driving force by the motor or air for a long time, thus saving energy.
Thus, a hand using a conventional spring uses a spring force for either a gripping force or an opening force.
JP 2002-321183 A (page 4, FIG. 1)

しかしながら、同一ハンドで、ハンドを開く方向に把持するパターンとハンドを閉じる方向に把持するパターンがある場合は、把持力としてモータやエアなどの駆動力を用いざるを得ないことが多かった。このようなハンドでは、ばねを使用することによるエネルギーの節減、駆動装置の小型化、構造のシンプル化ができない。駆動力としてモータを使用する場合、対象物を把持している間ある一定の電流を流し続けれなければならず、発熱による問題が発生する可能性がある。モータやアンプもその仕事量に耐えられるものでなければならず、駆動装置の小型化が難しい。駆動力としてエアを使用する場合、把持と開放の両動作でエアを供給しなければならず、把持力または開放力のどちらかにばねを使用しているハンドに比べ、エアの供給量が増える。例えばコンプレッサーで都度圧縮空気を生成するようなシステムの場合、コンプレッサーの動作回数が増え、電力を節減することができないだけでなく、コンプレッサーの騒音に悩まされる。また、圧縮空気をタンクにためてそこから圧縮空気を供給するシステムなどでは、タンクへの充填頻度が増える。
また、停電時などに電力やエアの供給が絶たれた場合、対象物を落下することになり、不用意に対象物を破損してしまうという問題もある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、確実に把持できるとともにロボットハンドの発熱を抑え、停電時でも把持している物品の落下を防止できるロボットハンドを提供することを目的とする。
However, when there is a pattern for gripping in the direction of opening the hand and a pattern for gripping in the direction of closing the hand with the same hand, it is often necessary to use a driving force such as a motor or air as the gripping force. With such a hand, it is not possible to save energy, reduce the size of the drive device, and simplify the structure by using a spring. When a motor is used as a driving force, a certain current must continue to flow while the object is gripped, and a problem due to heat generation may occur. The motor and amplifier must be able to withstand the workload, and it is difficult to reduce the size of the drive device. When air is used as the driving force, air must be supplied for both gripping and opening, which increases the amount of air supply compared to hands that use springs for either gripping or opening force. . For example, in the case of a system that generates compressed air each time with a compressor, the number of operations of the compressor increases, which not only saves power but also suffers from compressor noise. Further, in a system for supplying compressed air from the compressed air to the tank, the frequency of filling the tank increases.
In addition, when power or air supply is cut off at the time of a power failure or the like, there is a problem that the target object is dropped and the target object is carelessly damaged.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a robot hand that can be securely gripped, suppresses heat generation of the robot hand, and prevents the gripped article from falling even during a power failure. And

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1記載の発明は、基部と、前記基部に備えられる回転駆動機構または直線駆動機構の少なくともいずれか1つの駆動機構と、前記駆動機構と連結される少なくとも1つのリンクと、前記リンクの開く方向について作用する第1の弾性部材と、前記リンクの閉じる方向について作用する第2の弾性部材とが前記基部に備えられ、前記第1の弾性部材および前記第2の弾性部材が作用する前記リンクへの作用力がゼロとなるニュートラル領域を有し、前記駆動機構は前記リンクが開閉する際に所定の開閉量まで作業させ、前記リンクと前記基部間で物品を把持しているときは前記第1の弾性部材または前記第2の弾性部材の作用により把持して前記駆動機構には通電されていないことを特徴とするものである
また、請求項2に記載の発明は、弾性部材により物品の外側から把持し、前記第2の弾性部材により物品の内側から把持することを特徴とするものである
また、請求項3に記載の発明は、前記弾性体は、回転ばね、直線ばね、板ばねの少なくとも何れ1つを用いることを特徴とするものである
また、請求項4に記載の発明は、前記第2の弾性部材の作用を調整するために可変ストッパが設けることを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、基部と、前記基部に備えられる回転駆動機構または直線駆動機構の少なくともいずれか1つの駆動機構と、前記回転駆動機構と連結される少なくとも1つのリンクを備え、前記リンクは、初期状態において第1の弾性部材および第2の弾性部材の作用力がゼロとなるニュートラル領域に位置し、前記リンクを前記駆動機構により開閉し、前記駆動機構が前記リンクの開く方向に駆動した際に前記第1の弾性部材が前記リンクを閉じるように作用し、前記駆動機構が前記リンクの閉じる方向に駆動した際に前記第2の弾性部材が前記リンクの開く方向に作用することで前記物品を把持し、前記駆動機構は、前記第1の弾性部材または前記第2の弾性部材の反力に反して作用するとともに、前記物品に干渉しない位置まで前記リンクを動作させ、前記干渉しない位置で前記リンクを保持したのちに前記物品を把持し、駆動力を停止させることを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、前記駆動機構は、前記第1の弾性部材または前記第2の弾性部材の反力に反して作用するとともに、把持していた前記物品に対して干渉しない位置まで前記リンクを動作させ、前記位置で前記リンクを保持したのちに前記物品を開放し、前記第1の弾性部材または前記第2の弾性部材のニュートラル領域まで前記リンクを動作させることを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a base, at least one drive mechanism of a rotational drive mechanism or a linear drive mechanism provided in the base, at least one link connected to the drive mechanism, and opening of the link A first elastic member acting in a direction and a second elastic member acting in a closing direction of the link are provided in the base, and the link in which the first elastic member and the second elastic member act. A neutral region where the acting force on the link is zero, and the drive mechanism operates to a predetermined opening / closing amount when the link opens / closes, and when the article is gripped between the link and the base, The drive mechanism is not energized by being gripped by the action of one elastic member or the second elastic member .
The invention according to claim 2 is characterized in that it is gripped from the outside of the article by the elastic member and is gripped from the inside of the article by the second elastic member .
The invention according to claim 3 is characterized in that the elastic body uses at least one of a rotary spring, a linear spring, and a leaf spring .
The invention described in claim 4 is characterized in that a variable stopper is provided to adjust the action of the second elastic member .
The invention according to claim 5 includes a base, at least one drive mechanism of a rotational drive mechanism or a linear drive mechanism provided in the base, and at least one link connected to the rotational drive mechanism. The link is located in a neutral region where the acting force of the first elastic member and the second elastic member is zero in an initial state, and the link is opened and closed by the drive mechanism, and the drive mechanism opens the link. When driven in the direction, the first elastic member acts to close the link, and when the drive mechanism is driven in the link closing direction, the second elastic member acts in the link opening direction. the article gripped by said drive mechanism is configured to act against the reaction force of the first elastic member or the second elastic member does not interfere with the article To operate the link up location, the article gripped After holding the link in a position that does not the interference, it is characterized in that stops the driving force.
According to a sixth aspect of the present invention, the drive mechanism acts against a reaction force of the first elastic member or the second elastic member and does not interfere with the gripped article. The link is moved to a position, the article is released after holding the link at the position, and the link is moved to a neutral region of the first elastic member or the second elastic member. To do.

発明によると、対象物を把持する際、ロボットハンドを開く方向にもロボットハンドを閉じる方向にも弾性部材のみで把持することができ、回転駆動機構や直線駆動機構による駆動力は物品を把持する際と放す際に一時的に使用するだけなのでエネルギーを節減でき、なおかつ駆動機構やコントローラアンプなどの駆動装置を小型化することができる。
また、回転駆動機構や直線駆動機構による駆動力は物品を把持する際と放す際に一時的に使用するだけなので、連続通電等が行われないために、ロボットハンドの発熱が抑制でき、精密部品などへの熱伝導の問題も解消される。
また、停電時などのエネルギー遮断時にもばね力で対象物を把持し続けるため、不用意に対象物を落とし対象物を破損することを防ぐことができる。
According to the present invention, when gripping an object, the robot hand can be gripped only by an elastic member in either the direction of opening the robot hand or the direction of closing the robot hand, and the driving force by the rotary drive mechanism or the linear drive mechanism grips the article. Since it is only used temporarily when it is released and released, energy can be saved, and a drive device such as a drive mechanism or a controller amplifier can be miniaturized.
In addition, since the driving force by the rotary drive mechanism or linear drive mechanism is only temporarily used when gripping and releasing the article, continuous energization is not performed, so the heat generation of the robot hand can be suppressed and precision parts The problem of heat conduction to etc. is also eliminated.
In addition, since the object is kept gripped by the spring force even when the energy is interrupted during a power failure or the like, it is possible to prevent the object from being accidentally dropped and damaged.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のロボットハンドの第1実施例である。図1において、1は基部、3は回転駆動機構、2は回転駆動機構3によって駆動されるリンク、4はハンドが閉じる方向と反対方向に作用する回転ばね、5はハンドが開く方向と反対方向に作用する回転ばねである。本実施例における基部1は、可動リンク2と対になる固定リンクの役割も兼ね備えていることとする。
本発明が従来技術と異なる部分は、ハンドが閉じる方向と反対方向に作用するばね4と、ハンドが開く方向と反対方向に作用するばね5とを同時に備えた部分である。
FIG. 1 is a first embodiment of a robot hand according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a base, 3 is a rotation drive mechanism, 2 is a link driven by the rotation drive mechanism 3, 4 is a rotary spring acting in a direction opposite to the direction in which the hand is closed, and 5 is a direction opposite to the direction in which the hand is opened. It is a rotary spring that acts on the It is assumed that the base 1 in this embodiment also serves as a fixed link that is paired with the movable link 2.
The present invention is different from the prior art in that the spring 4 acting in the direction opposite to the direction in which the hand closes and the spring 5 acting in the direction opposite to the direction in which the hand opens are simultaneously provided.

図1において、リンク2がハンドを閉じる方向に動作すると、まもなくばね4が収縮され、ばね4によってハンドを開く方向に反力が作用する。反対に、リンク2がハンドを開く方向に動作すると、まもなくばね5が収縮され、ばね5によってハンドを閉じる方向に反力が作用する。図9はこの関係を表したグラフである。本図における「ニュートラル領域」というのは、ハンドの初期位置であり、ばね力が全く作用していない領域を意味する。このニュートラル領域は、多少幅を持っていてもよいし、全くゼロでもよい。図9からわかるように、ニュートラル領域からハンドを閉じる方向、すなわちハンド開き角が小さくなる方向に動作させると、ハンドを開く方向にばねによる反力が働く。図ではこの反力を「開き力」と表現している。反対に、ニュートラル領域からハンドを開く方向、すなわちハンド開き角が大きくなる方向に動作させると、ハンドを閉じる方向にばねによる反力が働く。図ではこの反力を「閉じ力」と表現している。図9では、ばねの変形量に対してばね定数は一定とみなして簡易的にグラフを描いている。具体例を上げると、図1のハンドにおいて回転ばねの動作範囲が0°〜20°の時、対象物を把持できる領域を5°〜15°と設定すると、リンク長約150mmのハンドの場合、把持できる対象物の幅は、外側から把持する場合で55〜70mm、内側から把持する場合で40〜55mmとなる。   In FIG. 1, when the link 2 moves in the direction of closing the hand, the spring 4 is contracted soon, and a reaction force acts in the direction of opening the hand by the spring 4. On the contrary, when the link 2 moves in the direction of opening the hand, the spring 5 is contracted soon, and a reaction force acts in the direction of closing the hand by the spring 5. FIG. 9 is a graph showing this relationship. The “neutral region” in this figure is an initial position of the hand and means a region where no spring force is applied. This neutral region may have a certain width or may be completely zero. As can be seen from FIG. 9, when the hand is moved from the neutral region in the direction of closing the hand, that is, in the direction of decreasing the hand opening angle, a reaction force by the spring acts in the direction of opening the hand. In the figure, this reaction force is expressed as "opening force". On the other hand, when the hand is moved from the neutral region in the direction of opening the hand, that is, in the direction of increasing the hand opening angle, a reaction force by the spring acts in the direction of closing the hand. In the figure, this reaction force is expressed as “closing force”. In FIG. 9, the graph is simply drawn by regarding the spring constant as being constant with respect to the amount of deformation of the spring. As a specific example, when the operating range of the rotary spring in the hand of FIG. 1 is 0 ° to 20 °, if the region where the object can be gripped is set to 5 ° to 15 °, The width of the object that can be gripped is 55 to 70 mm when gripping from the outside, and 40 to 55 mm when gripping from the inside.

図2は、第1実施例のハンドで対象物7を外側から把持している状態である。以下に、本実施例のハンドで対象物7を外側から掴みに行って開放するまでのステップを示す。まず、対象物7を掴みに行く直前に、回転駆動機構3によってリンク2をハンドが開く方向にばね5のばね力に反して動作させ、対象物に干渉しない程度までハンドを開き、その状態を一時的に保持する。次に、対象物7にアプローチし、把持可能な位置で停止する。次に、回転駆動機構3の駆動力を停止させ、ハンドを閉じる方向に作用するばね5のばね力によって対象物7を把持する。次に、対象物7を所定の位置へ移動させ、対象物7を開放する位置で、回転駆動機構3により再びハンドを開く方向にリンク2を動作させ、対象物7を開放する。対処物7からハンドを十分逃がしたら、その時点で回転駆動機構3の駆動力を停止させ、ばね5のばね力によりハンドをニュートラル状態に戻す。以上が、第1実施例のハンドで対象物7を外側から掴みに行って開放するまでのステップである。また、図2で対象物7を掴んでいる状態は、図9のグラフにおける「把持領域B」に相当する。   FIG. 2 shows a state in which the object 7 is gripped from the outside by the hand of the first embodiment. Hereinafter, steps until the object 7 is grasped from the outside by the hand of this embodiment and released are shown. First, immediately before going to grasp the object 7, the link 2 is moved by the rotational drive mechanism 3 in the direction in which the hand opens against the spring force of the spring 5, and the hand is opened to the extent that it does not interfere with the object. Hold temporarily. Next, the object 7 is approached and stopped at a grippable position. Next, the driving force of the rotary drive mechanism 3 is stopped, and the object 7 is gripped by the spring force of the spring 5 acting in the direction of closing the hand. Next, the object 7 is moved to a predetermined position, and at the position where the object 7 is to be opened, the link 2 is moved in the direction in which the hand is opened again by the rotation drive mechanism 3 to open the object 7. When the hand has sufficiently escaped from the countermeasure 7, the driving force of the rotary drive mechanism 3 is stopped at that time, and the hand is returned to the neutral state by the spring force of the spring 5. The above is the steps until the object 7 is grasped from the outside by the hand of the first embodiment and released. Further, the state in which the object 7 is grasped in FIG. 2 corresponds to “gripping region B” in the graph of FIG. 9.

図3は、第1実施例のハンドで対象物7を内側から把持している状態である。以下に、本実施例のハンドで対象物7を内側から掴みに行って開放するまでのステップを示す。まず、対象物7を掴みに行く直前に、回転駆動機構3によってリンク2をハンドが閉じる方向にばね4のばね力に反して動作させ、対象物に干渉しない程度までハンドを閉じ、その状態を一時的に保持する。次に、対象物7にアプローチし、把持可能な位置で停止する。次に、回転駆動機構3の駆動力を停止させ、ハンドを開く方向に作用するばね4のばね力によって対象物7を把持する。次に、対象物7を所定の位置へ移動させ、対象物7を開放する位置で、回転駆動機構3により再びハンドを閉じる方向にリンク2を動作させ、対象物7を開放する。対処物7からハンドを十分逃がしたら、その時点で回転駆動機構3の駆動力を停止させ、ばね4のばね力によりハンドをニュートラル状態に戻す。以上が、第1実施例のハンドで対象物7を内側から掴みに行って開放するまでのステップである。また、図3で対象物7を掴んでいる状態は、図9のグラフにおける「把持領域A」に相当する。   FIG. 3 shows a state in which the object 7 is gripped from the inside by the hand of the first embodiment. Hereinafter, steps until the object 7 is grasped from the inside by the hand of the present embodiment and released are shown. First, immediately before going to grasp the object 7, the link 2 is operated against the spring force of the spring 4 in the direction in which the hand is closed by the rotational drive mechanism 3, and the hand is closed to the extent that it does not interfere with the object. Hold temporarily. Next, the object 7 is approached and stopped at a grippable position. Next, the driving force of the rotary drive mechanism 3 is stopped, and the object 7 is gripped by the spring force of the spring 4 acting in the direction of opening the hand. Next, the object 7 is moved to a predetermined position, and at the position where the object 7 is opened, the link 2 is moved again in the direction in which the hand is closed by the rotation drive mechanism 3 to open the object 7. When the hand is sufficiently escaped from the countermeasure 7, the driving force of the rotary drive mechanism 3 is stopped at that time, and the hand is returned to the neutral state by the spring force of the spring 4. The above is the steps until the object 7 is grasped from the inside by the hand of the first embodiment and released. Further, the state where the object 7 is gripped in FIG. 3 corresponds to “grip region A” in the graph of FIG. 9.

上記のように、対象物7を把持している間、作用しているのはばね力だけであり、回転駆動機構3による駆動力が必要なのは、対象物7を掴みに行くときと開放するときの短い時間だけである。したがって、例えば回転駆動機構3としてモータを使用する場合、瞬間的に必要なトルクが出せればよく、モータの定格トルクを下げることができるため、モータのサイズやアンプの容量を小さくすることができる。また、長時間電流を流す必要がないため発熱が抑えられ、温度管理の厳しい環境では有利である。また、停電時に電力が遮断された場合でも、ばね力によって対象物を把持し続けるため、対象物を落下して破損することがない。   As described above, only the spring force is acting while the object 7 is gripped, and the driving force by the rotational drive mechanism 3 is necessary when the object 7 is to be gripped and released. Just a short time. Therefore, for example, when a motor is used as the rotation drive mechanism 3, it is sufficient that a necessary torque can be instantaneously generated, and the rated torque of the motor can be reduced. Therefore, the size of the motor and the capacity of the amplifier can be reduced. Further, since it is not necessary to pass a current for a long time, heat generation is suppressed, which is advantageous in an environment where temperature control is severe. Even when the power is interrupted during a power failure, the object is held by the spring force, so that the object is not dropped and damaged.

第1実施例では、ばね4およびばね5として回転ばねを使用しているが、直動ばねや板ばねで代用することも可能である。   In the first embodiment, a rotary spring is used as the spring 4 and the spring 5, but a direct acting spring or a leaf spring may be used instead.

図4は、本発明のハンドの第2実施例である。図4において、1は基部、2は3つのリンク、6は前記3つのリンク2を連動して直線駆動する直線駆動機構、4はハンドが閉じる方向と反対方向に作用する直線ばね、5はハンドが開く方向と反対方向に作用する直線ばねである。ここでは、直線駆動機構6がエア駆動である場合の例を示す。本実施例の構成でも、第1実施例と同様の効果を得ることができる。以下にその詳細を示す。   FIG. 4 shows a second embodiment of the hand of the present invention. In FIG. 4, 1 is a base, 2 is three links, 6 is a linear drive mechanism that linearly drives the three links 2, 4 is a linear spring that acts in a direction opposite to the closing direction of the hand, and 5 is a hand. Is a linear spring acting in the direction opposite to the opening direction. Here, an example in which the linear drive mechanism 6 is air driven is shown. Even in the configuration of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. The details are shown below.

図5は、第2実施例のハンドで対象物7を外側から把持している状態である。以下に、本実施例のハンドで対象物7を外側から掴みに行って開放するまでのステップを示す。まず、対象物7を掴みに行く直前に、直線駆動機構6によってリンク2をハンドが開く方向にばね5のばね力に反して動作させ、対象物に干渉しない程度までハンドを開き、その状態を一時的に保持する。次に、対象物7にアプローチし、把持可能な位置で停止する。次に、直線駆動機構6のエア力を停止させ、ハンドを閉じる方向に作用するばね5のばね力によって対象物7を把持する。次に、対象物7を所定の位置へ移動させ、対象物7を開放する位置で、直線駆動機構6により再びハンドを開く方向にリンク2を動作させ、対象物7を開放する。対処物7からハンドを十分逃がしたら、その時点で直線駆動機構6のエア力を停止させ、ばね5のばね力によりハンドをニュートラル状態に戻す。以上が、第2実施例のハンドで対象物7を外側から掴みに行って開放するまでのステップである。また、図5で対象物7を掴んでいる状態は、図9のグラフにおける「把持領域B」に相当する。   FIG. 5 shows a state in which the object 7 is gripped from the outside by the hand of the second embodiment. Hereinafter, steps until the object 7 is grasped from the outside by the hand of this embodiment and released are shown. First, immediately before going to grasp the object 7, the linear drive mechanism 6 moves the link 2 in the direction in which the hand opens against the spring force of the spring 5, and opens the hand to the extent that it does not interfere with the object. Hold temporarily. Next, the object 7 is approached and stopped at a grippable position. Next, the pneumatic force of the linear drive mechanism 6 is stopped, and the object 7 is gripped by the spring force of the spring 5 acting in the direction of closing the hand. Next, the object 7 is moved to a predetermined position, and at the position where the object 7 is opened, the link 2 is moved again in the direction of opening the hand by the linear drive mechanism 6 to open the object 7. When the hand has sufficiently escaped from the countermeasure 7, the air force of the linear drive mechanism 6 is stopped at that time, and the hand is returned to the neutral state by the spring force of the spring 5. The above is the steps until the object 7 is grasped from the outside by the hand of the second embodiment and released. Further, the state where the object 7 is gripped in FIG. 5 corresponds to “grip region B” in the graph of FIG. 9.

図6は、第2実施例のハンドで対象物7を内側から把持している状態である。以下に、本実施例のハンドで対象物7を内側から掴みに行って開放するまでのステップを示す。まず、対象物7を掴みに行く直前に、直線駆動機構6によってリンク2をハンドが閉じる方向にばね4のばね力に反して動作させ、対象物に干渉しない程度までハンドを閉じ、その状態を一時的に保持する。次に、対象物7にアプローチし、把持可能な位置で停止する。次に、直線駆動機構6のエア力を停止させ、ハンドを開く方向に作用するばね4のばね力によって対象物7を把持する。次に、対象物7を所定の位置へ移動させ、対象物7を開放する位置で、直線駆動機構6により再びハンドを閉じる方向にリンク2を動作させ、対象物7を開放する。対処物7からハンドを十分逃がしたら、その時点で直線駆動機構6のエア力を停止させ、ばね4のばね力によりハンドをニュートラル状態に戻す。以上が、第2実施例のハンドで対象物7を内側から掴みに行って開放するまでのステップである。また、図6で対象物7を掴んでいる状態は、図9のグラフにおける「把持領域A」に相当する。   FIG. 6 shows a state in which the object 7 is gripped from the inside by the hand of the second embodiment. Hereinafter, steps until the object 7 is grasped from the inside by the hand of the present embodiment and released are shown. First, immediately before the object 7 is gripped, the link 2 is moved by the linear drive mechanism 6 in the direction in which the hand is closed against the spring force of the spring 4, and the hand is closed to the extent that it does not interfere with the object. Hold temporarily. Next, the object 7 is approached and stopped at a grippable position. Next, the air force of the linear drive mechanism 6 is stopped, and the object 7 is gripped by the spring force of the spring 4 acting in the direction of opening the hand. Next, the object 7 is moved to a predetermined position, and at the position where the object 7 is opened, the link 2 is moved again in the direction in which the hand is closed by the linear drive mechanism 6 to open the object 7. When the hand is sufficiently escaped from the countermeasure 7, the pneumatic force of the linear drive mechanism 6 is stopped at that time, and the hand is returned to the neutral state by the spring force of the spring 4. The above is the steps until the object 7 is grasped from the inside by the hand of the second embodiment and released. Further, the state where the object 7 is gripped in FIG. 6 corresponds to “grip region A” in the graph of FIG. 9.

第2実施例は、直線駆動機構6の駆動力として圧縮エアを用いている。対象物の把持と開放の両方に圧縮エアを用いる場合に比べ、本実施例では開放動作のみに圧縮エアを用いているため、圧縮エアの消費量が比較的少ない。したがって圧縮エアを生成するエネルギーの節減になる。また、停電時にエア供給が遮断された場合でも、ばね力によって対象物を把持し続けるため、対象物を落下して破損することがない。
尚、本実施例では、3つのリンクを用いて物品を把持するように構成したが、一方を基部として対向させる構造にすることでリンクは少なくとも1つ以上であればよいことは、当然である。
In the second embodiment, compressed air is used as the driving force of the linear drive mechanism 6. Compared to the case where compressed air is used for both gripping and opening of the object, in this embodiment, compressed air is used only for the opening operation, so the consumption of compressed air is relatively small. Therefore, the energy for generating compressed air is saved. Even when the air supply is interrupted at the time of a power failure, the object is kept gripped by the spring force, so that the object is not dropped and damaged.
In the present embodiment, the article is configured to be gripped using three links. However, it is a matter of course that at least one or more links may be provided by using one of the links as a base. .

図7は本発明のハンドの第3実施例である。ハンドの構成は第1実施例とほぼ同じであるが、異なる点はリンク2が3本存在することである。図7において、3本のリンク2は1つの回転駆動機構3によって連動して動かされる。図8に、第3実施例のハンドで対象物7を掴んだ状態の断面図を示す。図8に示すように、対象物7の断面形状が段差の多い複雑な形状の場合、リンク2が複数存在することにより、対象物7の形状に倣って把持することができる。図8は対象物を外側から掴んだ状態を示しているが、内側の形状が複雑な場合も同様に対象物7の形状に倣って把持することができる。   FIG. 7 shows a third embodiment of the hand of the present invention. The configuration of the hand is almost the same as that of the first embodiment, except that three links 2 exist. In FIG. 7, the three links 2 are moved in conjunction with one rotation drive mechanism 3. FIG. 8 is a sectional view showing a state in which the object 7 is grasped with the hand of the third embodiment. As shown in FIG. 8, when the cross-sectional shape of the target object 7 is a complicated shape with many steps, the plurality of links 2 exist, so that the target object 7 can be gripped following the shape of the target object 7. FIG. 8 shows a state in which the object is gripped from the outside, but even when the shape of the inside is complicated, it can be gripped following the shape of the object 7 in the same manner.

図10および図11は本発明の第4実施例である。ハンドの構成は第1実施例とほぼ同じであるが、異なる点は、ばね力が作用する範囲を調節できる可変ストッパ8を備えていることである。本発明のハンドで、大きさの異なる対象物を同等の把持力で把持したい場合、ばね用の可変ストッパ8の位置を調節することによって、対象物の大きさに合わせてばね力の作用する範囲を自由に調節することができる。図10のハンドと図11のハンドは同一のハンドであるが、可変ストッパ8の位置を変えることによって、回転ばね5のばね力の作用する範囲を変えている。図10と図11で対象物7の大きさは異なるが、対象物7に作用する把持力は同じである。図10および図11は、回転ばね5用の可変ストッパ8しか図示していないが、同様に回転ばね4用の可変ストッパを設ければ、対象物7を内側から把持する場合にも同様の効果を得ることができる。   10 and 11 show a fourth embodiment of the present invention. The configuration of the hand is almost the same as that of the first embodiment, but the difference is that a variable stopper 8 that can adjust the range in which the spring force acts is provided. When it is desired to grip objects of different sizes with the same gripping force with the hand of the present invention, the range in which the spring force acts according to the size of the object is adjusted by adjusting the position of the spring variable stopper 8. Can be adjusted freely. The hand in FIG. 10 and the hand in FIG. 11 are the same hand, but the range in which the spring force of the rotary spring 5 acts is changed by changing the position of the variable stopper 8. Although the size of the object 7 is different between FIG. 10 and FIG. 11, the gripping force acting on the object 7 is the same. 10 and 11 show only the variable stopper 8 for the rotary spring 5, but if the variable stopper for the rotary spring 4 is provided in the same manner, the same effect can be obtained when the object 7 is gripped from the inside. Can be obtained.

図12は本発明のハンドの第5実施例である。ハンドの構成は第2実施例とほぼ同じであるが、異なる点は直線ばね4および直線ばね5の数を増減可能な機構を有することである。図12は、図4に対してばねの数を2倍に増やしている。これによりばね力による把持力は2倍に増加する。図12において、9は直線ばね用ガイドである。あらかじめ直線ばね用ガイド9を複数設けておけば、必要な把持力に応じて直線ばね4および直線ばね5の数を増減し、把持力を調整することができる。ばねによる把持力の調整方法は、ばねの数の増減だけではない。仮に直線ばね用ガイド9が1つしか存在しなくても、直線ばね4および直線ばね5を容易に交換可能な構造にしておけば、直線ばね4および直線ばね5の線径を変えることによって、ばねによる把持力を調整することもできる。   FIG. 12 shows a fifth embodiment of the hand of the present invention. The configuration of the hand is almost the same as in the second embodiment, but the difference is that it has a mechanism that can increase or decrease the number of linear springs 4 and linear springs 5. In FIG. 12, the number of springs is doubled with respect to FIG. As a result, the gripping force due to the spring force is doubled. In FIG. 12, 9 is a linear spring guide. If a plurality of linear spring guides 9 are provided in advance, the number of linear springs 4 and linear springs 5 can be increased or decreased according to the required gripping force to adjust the gripping force. The adjustment method of the gripping force by the spring is not limited to the increase or decrease of the number of springs. Even if only one linear spring guide 9 exists, if the linear spring 4 and the linear spring 5 are configured to be easily exchangeable, by changing the wire diameters of the linear spring 4 and the linear spring 5, The gripping force by the spring can also be adjusted.

本発明の第1実施例を示すハンドの正面図The front view of the hand which shows 1st Example of this invention 本発明の第1実施例のハンドで対象物を外側から把持した状態を表す正面図The front view showing the state which hold | gripped the target object from the outer side with the hand of 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例のハンドで対象物を内側から把持した状態を表す正面図The front view showing the state which hold | gripped the target object from the inside with the hand of 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例を示すハンドの正面図および側面図Front view and side view of a hand showing a second embodiment of the present invention 本発明の第2実施例のハンドで対象物を外側から把持した状態を表す正面図The front view showing the state which grasped the subject from the outside with the hand of the 2nd example of the present invention. 本発明の第2実施例のハンドで対象物を内側から把持した状態を表す正面図The front view showing the state which hold | gripped the target object from the inside with the hand of 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例を示すハンドの正面図および側面図Front view and side view of a hand showing a third embodiment of the present invention 本発明の第3実施例のハンドで対象物を把持した状態を表す上断面図The upper sectional view showing the state where the object was grasped with the hand of the 3rd example of the present invention. 本発明のハンドの開き角とばねによる把持力の関係を表したグラフThe graph showing the relationship between the opening angle of the hand of the present invention and the gripping force by the spring 本発明の第4実施例のハンドで対象物を把持した状態を表す正面図The front view showing the state which hold | gripped the target object with the hand of 4th Example of this invention. 本発明の第4実施例のハンドで対象物を把持した状態を表す正面図The front view showing the state which hold | gripped the target object with the hand of 4th Example of this invention. 本発明の第5実施例を示すハンドの側面図Side view of the hand showing the fifth embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 基部
2 リンク
3 回転駆動機構
4 ばね
5 ばね
6 直線駆動機構
7 対象物
8 可変ストッパ
9 直線ばね用ガイド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base part 2 Link 3 Rotation drive mechanism 4 Spring 5 Spring 6 Linear drive mechanism 7 Target object 8 Variable stopper 9 Guide for linear springs

Claims (6)

基部と、前記基部に備えられる回転駆動機構または直線駆動機構の少なくともいずれか1つの駆動機構と、前記駆動機構と連結される少なくとも1つのリンクと、前記リンクの開く方向について作用する第1の弾性部材と、前記リンクの閉じる方向について作用する第2の弾性部材とが前記基部に備えられ、
前記第1の弾性部材および前記第2の弾性部材が作用する前記リンクへの作用力がゼロとなるニュートラル領域を有し、
前記駆動機構は前記リンクが開閉する際に所定の開閉量まで作業させ、
前記リンクと前記基部間で物品を把持しているときは前記第1の弾性部材または前記第2の弾性部材の作用により把持して前記駆動機構には通電されていないことを特徴とするロボットハンド。
A base, at least one drive mechanism of a rotational drive mechanism or a linear drive mechanism provided in the base, at least one link coupled to the drive mechanism, and a first elasticity acting in the opening direction of the link A member and a second elastic member acting in the closing direction of the link are provided on the base,
A neutral region where the acting force on the link on which the first elastic member and the second elastic member act is zero;
When the link opens and closes, the drive mechanism works to a predetermined opening and closing amount,
A robot hand characterized in that when the article is gripped between the link and the base, it is gripped by the action of the first elastic member or the second elastic member and the drive mechanism is not energized. .
前記第1の弾性部材により物品の外側から把持し、前記第2の弾性部材により物品の内側から把持することを特徴とする請求項1に記載のロボットハンド。 The robot hand according to claim 1, wherein the robot hand is gripped from the outside of the article by the first elastic member, and is gripped from the inside of the article by the second elastic member. 前記弾性体は、回転ばね、直線ばね、板ばねの少なくとも何れ1つを用いることを特徴とする請求項1または2に記載のロボットハンド。 The robot hand according to claim 1, wherein the elastic body uses at least one of a rotary spring, a linear spring, and a leaf spring. 前記第2の弾性部材の作用を調整するために可変ストッパが設けることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のロボットハンド。The robot hand according to any one of claims 1 to 3, wherein a variable stopper is provided to adjust an action of the second elastic member. 基部と、前記基部に備えられる回転駆動機構または直線駆動機構の少なくともいずれか1つの駆動機構と、前記回転駆動機構と連結される少なくとも1つのリンクを備え、前記リンクは、初期状態において第1の弾性部材および第2の弾性部材の作用力がゼロとなるニュートラル領域に位置し、
前記リンクを前記駆動機構により開閉し、前記駆動機構が前記リンクの開く方向に駆動した際に前記第1の弾性部材が前記リンクを閉じるように作用し、前記駆動機構が前記リンクの閉じる方向に駆動した際に前記第2の弾性部材が前記リンクの開く方向に作用することで前記物品を把持し、
前記駆動機構は、前記第1の弾性部材または前記第2の弾性部材の反力に反して作用するとともに、前記物品に干渉しない位置まで前記リンクを動作させ、前記干渉しない位置で前記リンクを保持したのちに前記物品を把持し、駆動力を停止させることを特徴とするロボットハンドの把持方法。
A base, a rotational drive mechanism or a linear drive mechanism provided in the base, and at least one link coupled to the rotational drive mechanism; Located in the neutral region where the acting force of the elastic member and the second elastic member is zero,
The link is opened and closed by the drive mechanism, and when the drive mechanism is driven in the opening direction of the link, the first elastic member acts to close the link, and the drive mechanism is moved in the closing direction of the link. When the second elastic member is actuated in the direction of opening of the link when driven, the article is gripped,
The drive mechanism acts against the reaction force of the first elastic member or the second elastic member, operates the link to a position where it does not interfere with the article, and holds the link at the position where the interference does not occur Then, the robot hand is gripped by gripping the article and stopping the driving force .
前記駆動機構は、前記第1の弾性部材または前記第2の弾性部材の反力に反して作用するとともに、把持していた前記物品に対して干渉しない位置まで前記リンクを動作させ、前記位置で前記リンクを保持したのちに前記物品を開放し、前記第1の弾性部材または前記第2の弾性部材のニュートラル領域まで前記リンクを動作させることを特徴とする請求項5に記載のロボットハンドの把持方法。
The drive mechanism operates against the reaction force of the first elastic member or the second elastic member and operates the link to a position where it does not interfere with the article that has been gripped. The robot hand according to claim 5, wherein the article is released after the link is held, and the link is moved to a neutral region of the first elastic member or the second elastic member. Method.
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