JP5582313B2

JP5582313B2 - ロボットシステム

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Publication number: JP5582313B2
Application number: JP2011142928A
Authority: JP
Inventors: 崇巣山; 真梅野
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: EP2540458A3; EP2540458A2; JP2013010150A; CN102848399A; CN202825832U; US20130001970A1; US8857875B2; CN102848399B

Description

開示の実施形態は、対象物を把持可能なロボットハンドを備えたロボットシステムに関する。

従来、ロボットアームの先端に設けられ、対象物を把持可能なロボットハンドが知られている（例えば、特許文献１参照）。このロボットハンド（グリッパ装置）は、互いに遠近する方向に移動可能な２つの把持部材と、この把持部材を駆動させる電動機とを有している。

実公平８−１０５２３号公報

ロボットハンドの駆動に関わるケーブル類は、ロボットの作業性や外観性が低下しないように、ロボットアーム内に配線されるのが一般的である。しかしながら、上記従来技術のロボットハンドのように把持部材の駆動源に電動機を用いる場合、ロボットハンドに電動機の設置スペースが必要となる上に、電動機用の動力ケーブルが太いためにロボットアームを細くすることが困難となり、ロボットの小型化が制限されるという問題がある。

そこで、電動機に代えてエアシリンダを用いてロボットハンドの把持部材を駆動することが考えられる。この場合、電動機の設置スペースが不要となり、且つ、圧縮エアを供給するエアチューブは電動機用の動力ケーブルに比べて細いため、上記問題を解決できる。しかしながら、エアシリンダを用いて把持部材を駆動する場合、電動機を用いる場合と異なり、ハンド開放時に２つの把持部材が可動範囲の最大まで開くのが一般的である。このため、寸法の大きな対象物を把持可能とするために可動域を広めに設定した場合、ハンド開放時に把持部材が大きく開くことになるため、作業環境によっては把持部材が周囲の機器に接触し、破損等を招くおそれがある。一方、これを防止するために把持部材の可動域を狭めに設定した場合には、寸法の小さな限られた対象物しか把持できない。このように、ロボットハンドをエア駆動とする場合には、作業環境や対象物の寸法に対応させた個別の仕様とする必要があり、汎用性がないという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、汎用性を確保しつつ小型化を実現できるロボットシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、長方形形状の対象物を取り扱うロボットシステムであって、ロボットアームの先端に前記対象物を把持可能なロボットハンドを備えたロボットを有し、前記ロボットハンドは、エアシリンダにより一対のピストンを平行に開閉動作させるエアチャック装置と、前記一対のピストンの一方側にそれぞれ設けられ、前記対象物の長手方向寸法に対応した可動域で互いに遠近する方向に移動可能な一対の第１把持部材と、前記一対のピストンの他方側にそれぞれ設けられ、前記対象物の短手方向寸法に対応した可動域で互いに遠近する方向に移動可能な一対の第２把持部材と、を有し、前記ロボットアームの先端に対し、前記第１把持部材及び前記第２把持部材の可動面に略垂直な回転軸回りに回転可能に構成されているロボットシステムが適用される。

本発明のロボットシステムによれば、汎用性を確保しつつ小型化を実現することができる。

一実施の形態のロボットシステムの全体構成を概念的に表すシステム構成図である。マイクロプレートの上面図及び側面図である。ロボットの正面図及び上面図である。アームのハンド部分を拡大して示す斜視図である。ハンドの下面図である。長辺把持部材の先端に取り付けられた接触部材部分を拡大して示す側面図、上面図、及び下面図である。図６（ａ）中ＶＩＩａ−ＶＩＩａ断面による断面図、及び、図６（ａ）中ＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ断面による断面図である。設置プレートに装置・機器を設置する変形例において、アームのハンド部分を拡大して示す斜視図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態のロボットシステム１は、ロボット１００と、このロボット１００の動作を制御するロボットコントローラ２００とを備えている。これらロボット１００及びロボットコントローラ２００は、ケーブル２を介して相互通信可能に接続されている（又は無線接続されていてもよい）。なお、ロボットコントローラをロボット１００側に設置してもよい。

ロボット１００は、基台１０１と、胴体部１０２と、２つのアーム１０３Ｌ，１０３Ｒ（ロボットアーム）とを有する双腕ロボットであり、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端には、マイクロプレート３（対象物）を把持可能なハンド１２０（ロボットハンド）がそれぞれ回転可能に設けられている。なお、片方のアーム１０３（例えばアーム１０３Ｌ）の先端にのみハンド１２０を設けてもよい。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、マイクロプレート３は、上面視において略長方形形状を有しており、本体３ａと、この本体３ａの上面側に着脱可能に装着される蓋３ｂとを備えている。本体３ａの上面には、液状試料が注入される複数（この例では９６個）のウェル４が格子状に形成されている。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、ロボット１００の基台１０１は、設置面（例えば床部等）に対し図示しないアンカーボルト等により固定されている。

胴体部１０２は、上記設置面に対し略垂直な第１回転軸Ａｘ１回りに回転駆動する第１アクチュエータＡｃ１が設けられた第１関節部を有しており、基台１０１に対し第１関節部を介して第１回転軸Ａｘ１回りに回転可能に設置されている。また、胴体部１０２は、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒをそれぞれ一方側及び他方側において支持しており、第１アクチュエータＡｃ１の駆動により第１回転軸Ａｘ１回りに回転することによって、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの全体を旋回させる。

アーム１０３Ｌは、肩部１０４Ｌ、上腕Ａ部１０５Ｌ、上腕Ｂ部１０６Ｌ、下腕部１０７Ｌ、手首Ａ部１０８Ｌ、手首Ｂ部１０９Ｌ、及びフランジ１１０Ｌと、これら各部をそれぞれ回転駆動する第２〜第８アクチュエータＡｃ２〜Ａｃ８がそれぞれ設けられた第２〜第８関節部とを有している。

肩部１０４Ｌは、胴体部１０２に対し第２関節部を介して回転可能に連結されており、第２関節部に設けられた第２アクチュエータＡｃ２の駆動により上記設置面に対し略平行な第２回転軸Ａｘ２回りに回転する。上腕Ａ部１０５Ｌは、肩部１０４Ｌに対し第３関節部を介して旋回可能に連結されており、第３関節部に設けられた第３アクチュエータＡｃ３の駆動により上記第２回転軸Ａｘ２に対し略垂直な第３回転軸Ａｘ３回りに旋回する。上腕Ｂ部１０６Ｌは、上腕Ａ部１０５Ｌに対し第４関節部を介して回転可能に連結されており、第４関節部に設けられた第４アクチュエータＡｃ４の駆動により上記第３回転軸Ａｘ３に対し略垂直な第４回転軸Ａｘ４回りに回転する。下腕部１０７Ｌは、上腕Ｂ部１０６Ｌに対し第５関節部を介して旋回可能に連結されており、第５関節部に設けられた第５アクチュエータＡｃ５の駆動により上記第４回転軸Ａｘ４に対し略垂直な第５回転軸Ａｘ５回りに旋回する。手首Ａ部１０８Ｌは、下腕部１０７Ｌに対し第６関節部を介して回転可能に連結されており、第６関節部に設けられた第６アクチュエータＡｃ６の駆動により上記第５回転軸Ａｘ５に対し略垂直な第６回転軸Ａｘ６回りに回転する。手首Ｂ部１０９Ｌは、手首Ａ部１０８Ｌに対し第７関節部を介して旋回可能に連結されており、第７関節部に設けられた第７アクチュエータＡｃ７の駆動により上記第６回転軸Ａｘ６に対し略垂直な第７回転軸Ａｘ７回りに旋回する。フランジ１１０Ｌは、手首Ｂ部１０９Ｌに対し第８関節部を介して回転可能に連結されており、第８関節部に設けられた第８アクチュエータＡｃ８の駆動により上記第７回転軸Ａｘ７に対し略垂直な第８回転軸Ａｘ８回りに回転する。

また、フランジ１１０Ｌの先端（すなわち、アーム１０３Ｌの先端）には、上記ハンド１２０が取り付けられている。フランジ１１０Ｌの先端に取り付けられたハンド１２０は、フランジ１１０Ｌの第８回転軸Ａｘ８回りの回転に連動して、第８回転軸Ａｘ８回りに回転する。

アーム１０３Ｒは、上記アーム１０３Ｌと同様の構造を備えている。すなわち、アーム１０３Ｒは、肩部１０４Ｒ、上腕Ａ部１０５Ｒ、上腕Ｂ部１０６Ｒ、下腕部１０７Ｒ、手首Ａ部１０８Ｒ、手首Ｂ部１０９Ｒ、及びフランジ１１０Ｒと、これら各部をそれぞれ回転駆動する第９〜第１５アクチュエータＡｃ９〜Ａｃ１５がそれぞれ設けられた第９〜第１５関節部とを有している。

肩部１０４Ｒは、胴体部１０２に対し第９関節部を介して回転可能に連結されており、第９関節部に設けられた第９アクチュエータＡｃ９の駆動により上記設置面に対し略平行な第９回転軸Ａｘ９回りに回転する。上腕Ａ部１０５Ｒは、肩部１０４Ｒに対し第１０関節部を介して旋回可能に連結されており、第１０関節部に設けられた第１０アクチュエータＡｃ１０の駆動により上記第９回転軸Ａｘ９に対し略垂直な第１０回転軸Ａｘ１０回りに旋回する。上腕Ｂ部１０６Ｒは、上腕Ａ部１０５Ｒに対し第１１関節部を介して回転可能に連結されており、第１１関節部に設けられた第１１アクチュエータＡｃ１１の駆動により上記第１０回転軸Ａｘ１０に対し略垂直な第１１回転軸Ａｘ１１回りに回転する。下腕部１０７Ｒは、上腕Ｂ部１０６Ｒに対し第１２関節部を介して旋回可能に連結されており、第１２関節部に設けられた第１２アクチュエータＡｃ１２の駆動により上記第１１回転軸Ａｘ１１に対し略垂直な第１２回転軸Ａｘ１２回りに旋回する。手首Ａ部１０８Ｒは、下腕部１０７Ｒに対し第１３関節部を介して回転可能に連結されており、第１３関節部に設けられた第１３アクチュエータＡｃ１３の駆動により上記第１２回転軸Ａｘ１２に対し略垂直な第１３回転軸Ａｘ１３回りに回転する。手首Ｂ部１０９Ｒは、手首Ａ部１０８Ｒに対し第１４関節部を介して旋回可能に連結されており、第１４関節部に設けられた第１４アクチュエータＡｃ１４の駆動により上記第１３回転軸Ａｘ１３に対し略垂直な第１４回転軸Ａｘ１４回りに旋回する。フランジ１１０Ｒは、手首Ｂ部１０９Ｒに対し第１５関節部を介して回転可能に連結されており、第１５関節部に設けられた第１５アクチュエータＡｃ１５の駆動により上記第１４回転軸Ａｘ１４に対し略垂直な第１５回転軸Ａｘ１５回りに回転する。

また、フランジ１１０Ｒの先端（すなわち、アーム１０３Ｒの先端）には、上記ハンド１２０が取り付けられている。フランジ１１０Ｒの先端に取り付けられたハンド１２０は、フランジ１１０Ｒの第１５回転軸Ａｘ１５回りの回転に連動して、第１５回転軸Ａｘ１５回りに回転する。

なお、この例では、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒは、７つの関節部すなわち７自由度を有し、並進３自由度及び回転３自由度に対して１自由度の冗長自由度を有しているが、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの自由度は「７」に限られない。

また、図３（ｂ）に示すように、第１回転軸Ａｘ１と第２回転軸Ａｘ２及び第９回転軸Ａｘ９とは、上記設置面と略垂直な方向に長さＤ１だけオフセットされるように、基台１０１に対し胴体部１０２が第１関節部から第２及び第９関節部にかけて水平前方にせり出すように形成されている。これにより、肩部１０４Ｌ，１０４Ｒの下方側の空間を作業スペースとすることができると共に、回転軸Ａｘ１を回転させることでアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの可到範囲が拡大される。

さらに、第１１回転軸Ａｘ１１と第１２回転軸Ａｘ１２とは、上面視での位置が長さＤ２だけオフセットされるように、上腕Ｂ部１０６Ｒの形状が設定されている。そして、第１２回転軸Ａｘ１２と第１３回転軸Ａｘ１３とは、上面視での位置が長さＤ３だけオフセットされるように、下腕部１０７Ｒの形状が設定されており、第１１回転軸Ａｘ１１と第１３回転軸Ａｘ１３とが略垂直となる姿勢をとったときに、第１１回転軸Ａｘ１１と第１３回転軸Ａｘ１３とのオフセット長さが（Ｄ２＋Ｄ３）となるようになっている。これにより、人間の「肘」に相当する第１２関節部を屈曲させたときに、人間の「上腕」に相当する上腕Ａ部１０５Ｒ及び上腕Ｂ部１０６Ｒと、人間の「下腕」に相当する下腕Ａ部１０７Ｒとの間のクリアランスを大きく確保することができ、フランジ１１０Ｒの先端に取り付けられたハンド１２０をより胴体部１０２に近づけた場合でもアーム１０３Ｒの動作自由度が拡大される。

またさらに、図３（ｂ）では明示していないが、アーム１０３Ｌについても同様に、第４回転軸Ａｘ４と第５回転軸Ａｘ５とは、上面視での位置が長さＤ２だけオフセットされるように、上腕Ｂ部１０６Ｌの形状が設定されている。そして、第５回転軸Ａｘ５と第６回転軸Ａｘ６とは、上面視での位置が長さＤ３だけオフセットされるように、下腕部１０７Ｌの形状が設定されており、第４回転軸Ａｘ４と第６回転軸Ａｘ６とが略水平となる姿勢をとったときに、第４回転軸Ａｘ４と第６回転軸Ａｘ６とのオフセット長さが（Ｄ２＋Ｄ３）となるようになっている。

図４及び図５に示すように、フランジ１１０Ｌの先端に取り付けられたハンド１２０は、公知の平行開閉型のエアチャック装置であるエアチャック装置１２１と、一対の長辺用把持部材１２２（第１把持部材）と、一対の短辺用把持部材１２３（第２把持部材）とを有している。そして、このハンド１２０は、フランジ１１０Ｌの先端に対し、長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３の可動面に略垂直な上記第８回転軸Ａｘ８回りに回転可能に構成されている。すなわち、第８回転軸Ａｘ８が、特許請求の範囲に記載の回転軸に相当する。

エアチャック装置１２１は、図示しないエアチューブを介して供給される圧縮エアの空気圧の作用により駆動する図示しないエアシリンダと、一対のピストン１２４と、所定の装置・機器（例えばバーコードリーダや吸着パッド等）を設置可能な設置プレート１２５とを有しており、エアシリンダにより一対のピストン１２４を平行に開閉動作させる。

一対の長辺用把持部材１２２は、上記一対のピストン１２４の一方側（図４中右奥側、図５中右側）に、末端のフランジ部１２２ａが内側を向いた状態で図示しないボルトで固定されることにより、それぞれ取り付けられている。この長辺用把持部材１２２は、ピストン１２４の開閉動作に連動して、所定の可動域Ｌ１で互いに遠近する方向に、ピストン１２４のストロークと同じストローク（図５中では、最大ストロークをＳで示す）で移動可能に構成されている。長辺用把持部材１２２の可動域Ｌ１は、一対の長辺用把持部材１２２が最大に開いた状態での長辺用把持部材１２２同士の最大間隔である。なお、一対の長辺用把持部材１２２が最大に閉じた状態での長辺用把持部材１２２同士の最小間隔は、「Ｌ１−２Ｓ」となる。また、長辺用把持部材１２２の可動域Ｌ１は、マイクロプレート３の長辺に対応しており、この長辺用把持部材１２２により、マイクロプレート３を長辺側の方向から把持するようになっている。すなわち、マイクロプレート３の長辺側の側面が、長辺用把持部材１２２により把持される面となる。

一対の短辺用把持部材１２３は、上記一対のピストン１２４の他方側（図４中左手前、図５中左側）に、末端のフランジ部１２３ａが外側を向いた状態で図示しないボルトで固定されることにより、それぞれ設けられている。この短辺用把持部材１２３は、ピストン１２４の開閉動作に連動して、所定の可動域Ｌ２で互いに遠近する方向に、ピストン１２４のストロークと同じストローク（図５中では、最大ストロークをＳで示す）で移動可能に構成されている。短辺用把持部材１２３の可動域Ｌ２は、一対の短辺用把持部材１２３が最大に開いた状態での短辺用把持部材１２３同士の最大間隔である。なお、一対の短辺用把持部材１２３が最大に閉じた状態での短辺用把持部材１２３同士の最小間隔は、「Ｌ２−２Ｓ」となる。また、短辺用把持部材１２３の可動域Ｌ２は、上記長辺用把持部材１２２の可動域Ｌ１とは異なるように、具体的には可動域Ｌ１より狭くなるように設定され、マイクロプレート３の短辺に対応しており、この短辺用把持部材１２３により、マイクロプレート３を短辺側の方向から把持するようになっている。すなわち、マイクロプレート３の短辺側の側面が、短辺用把持部材１２３により把持される面となる。

これら長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３の先端には、マイクロプレート３と接触する接触部材１３０がそれぞれ設けられている。

図６（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図７（ａ）（ｂ）に示すように、長辺用把持部材１２２の先端に設けられた接触部材１３０は、断面視において略コの字形状の本体部１３１と、平板部材１３２と、ゴム部材１３３とを有している。

本体部１３１は、上板部１３１ａと、下板部１３１ｂと、側板部１３１ｃとを備えており、これらの間の空間が長辺用把持部材１２２の先端側に嵌合する凹部１３４となっている。すなわち、凹部１３４とは反対側（図６（ａ）中手前側、図６（ｂ）中下側、図６（ｂ）中上側、図７（ａ）（ｂ）中左側）が、マイクロプレート３側となる。

下板部１３１ｂの下側には、上記平板部材１３２が、２つのボルト１４３で固定されることにより取り付けられている。このとき、これらボルト１４３の下板部１３１ｂからの突出部は、長辺用把持部材１２２の先端側に設けられた２つの凹部１２７にそれぞれ挿入されるようになっている。平板部材１３２は、マイクロプレート３側の先端に、鋸歯状の歯部１３２ａを有している。歯部１３２ａは、長辺用把持部材１２２がマイクロプレート３を把持した際に、マイクロプレート３に食い込む。すなわち、歯部１３２ａがマイクロプレート３と接触する接触面の一部となる。なお、平板部材１３２がマイクロプレート３側の先端に歯部１３２ａを有することは、接触部材１３０がマイクロプレート３と接触する面の一部に歯部１３２ａを有することと同等である。

側板部１３１ｃのマイクロプレート３側には、上記ゴム部材１３３が設けられている。ゴム部材１３３は、長辺用把持部材１２２がマイクロプレート３を把持した際に、マイクロプレート３に摩擦接触する。すなわち、ゴム部材１３３も上記マイクロプレート３と接触する接触面の一部となる。なお、側板部１３１ｃのマイクロプレート３側にゴム部材１３３が設けられることは、接触部材１３０がマイクロプレート３と接触する面の一部にゴム部材１３３を有することと同等である。

本体部１３１の長手方向略中心部には、上板部１３１ａ、長辺用把持部材１２２、及び下板部１３１ｂを貫通するピン１４０が設けられている。ピン１４０は、その上端側及び下端側にボルト１４１ａ，１４１ｂが取り付けられることにより、抜けないようになっている。これにより、本体部１３１（言い換えれば、接触部材１３０全体）は、その長手方向中心部を軸に揺動可能となっている。なお、本体部１３１が長手方向中心部を軸に揺動する際には、上記ボルト１４３と共に揺動することとなるが、上述したように、ボルト１４３の下板部１３１ｂからの突出部が長辺用把持部材１２２の凹部１２７に挿入されていることで、ボルト１４３は揺動可能となっている。また、長辺用把持部材１２２の先端側における側板部１３１ｃの長手方向両端部の対面には、バネ用凹部１２６がそれぞれ設けられており、これらバネ用凹部１２６には、長辺用把持部材１２２と側板部１３１ｃとの間に介装されるようにバネ１４２がそれぞれ収容されている。これらバネ１４２は、本体部１３１に対しマイクロプレート３側に押圧する付勢力をそれぞれ作用させる。したがって、本体部１３１（言い換えれば、接触部材１３０全体）は、その長手方向両端部がバネ１４２でマイクロプレート３側に付勢されている。

上記のように構成された長辺用把持部材１２２の先端に設けられた接触部材１３０においては、長辺用把持部材１２２がマイクロプレート３を把持していない非把持状態では、本体部１３１の長手方向両端部が付勢されることで、長辺用把持部材１２２に対し略平行となるように保持される。一方、長辺用把持部材１２２がマイクロプレート３を把持した把持状態では、本体部１３１の長手方向中心部を軸に揺動することで、上記歯部１３２ａ及びゴム部材１３３がマイクロプレート３の形状に倣いつつ接触する。

なお、上記では、長辺用把持部材１２２の先端に設けられた接触部材１３０について説明したが、短辺用把持部材１２３の先端に設けられた接触部材１３０は、長辺用把持部材１２２の先端に設けられた接触部材１３０の説明における「長辺用把持部材１２２」の記載を「短辺用把持部材１２３」に置き換えた場合と同様であるので、説明を省略する。

図４に戻り、長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３は、長手方向の途中部分に、上述した接触部材１３０が高さ方向において低位置となるように湾曲した湾曲部１２８をそれぞれ有している。

なお、長辺用把持部材１２２自身及び短辺用把持部材１２３自身の構造は、互いに同一となっている。したがって、一対の長辺用把持部材１２２を上記フランジ部１２２ａが外側を向くように取り付けることで、一対の短辺用把持部材として使用し、一対の短辺用把持部材１２３を上記フランジ部１２３ａが内側を向くように取り付けることで、一対の長辺用把持部材として使用することができるようになっている。

また、以上においては、フランジ１１０Ｌの先端に取り付けられたハンド１２０について説明したが、フランジ１１０Ｒの先端に取り付けられたハンド１２０は、フランジ１１０Ｌの先端に取り付けられたハンド１２０の説明における「フランジ１１０Ｌ」「第８回転軸Ａｘ８」の記載を「フランジ１１０Ｒ」「第１５回転軸Ａｘ１５」にそれぞれ置き換えた場合と同様であるので、説明を省略する。すなわち、第１５回転軸Ａｘ１５も、特許請求の範囲に記載の回転軸に相当する。

以上説明したように、本実施形態のロボットシステム１においては、ロボット１００のアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端にそれぞれ備えられたハンド１２０が、エアチャック装置１２１と、一対の長辺用把持部材１２２と、一対の短辺用把持部材１２３とを有している。長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３は、互いに異なる可動域Ｌ１、Ｌ２で遠近する方向に同じストロークだけ移動する。これにより、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端のハンド１２０を回転軸Ａｘ８，Ａｘ１５回りに回転させることで、長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３とを使い分けることができる。すなわち、長辺用把持部材１２２の可動域を広く設定し、短辺用把持部材１２３の可動域を狭く設定して、マイクロプレート３を寸法が大きい長辺側から把持する場合には、長辺用把持部材１２２を用い、マイクロプレート３を寸法が小さい短辺側から把持する場合には、短辺用把持部材１２３を用いることができる。また、ハンド１２０の作業スペースが狭く可動域を広くとれない場合には、短辺用把持部材１２３を用い、作業スペースが広く可動域を広くとれる場合には、長辺用把持部材１２２を用いることができる。このように、把持対象物の寸法や作業環境に応じて、１つのエアチャック装置１２１で２種類の把持部材１２２，１２３を使い分けることができるので、汎用性を向上することができる。また、圧縮エアを駆動源としてハンド１２０の把持部材１２２，１２３を駆動するので、電動機を用いる場合に比べて電動機の設置スペースが不要となり、且つ、圧縮エアを供給するエアチューブは電動機用の動力ケーブルに比べて細いため、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒを細くし、ロボット１００全体を小型化することが可能となる。したがって、汎用性を確保しつつ小型化を実現することができる。

また、本実施形態では特に、ハンド１２０は、長方形形状のマイクロプレート３を把持可能に構成されており、長辺用把持部材１２２の可動域Ｌ１は、マイクロプレート３の長辺に対応し、短辺用把持部材１２３の可動域Ｌ２は、マイクロプレート３の短辺に対応している。これにより、ハンド１２０は、長方形形状のマイクロプレート３を長辺側及び短辺側のいずれの方向からも把持することができ、作業性を向上することができる。

また、本実施形態では特に、ハンド１２０が、長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３の先端に、接触部材１３０をそれぞれ有しており、接触部材１３０が、マイクロプレート３と接触する接触面の一部に鋸歯状の歯部１３２ａを有している。これにより、長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３がマイクロプレート３を把持した際に、歯部１３２ａがマイクロプレート３に食い込み、マイクロプレート３のずれ落ちや回転を防止でき、堅固に把持することができる。

また、本実施形態では特に、接触部材１３０が、マイクロプレート３と接触する接触面の一部にゴム部材１３３を有している。これにより、長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３がマイクロプレート３を把持した際に、ゴム部材１３３の摩擦により、マイクロプレート３のずれ落ちや回転を防止することができる。特に、本実施形態のように接触部材１３０が接触面に鋸歯状の歯部１３２ａとゴム部材１３３の両方を有する場合には、歯部１３２ａをマイクロプレート３に食い込ませると共にゴム部材１３３を摩擦接触させることができるので、マイクロプレート３のずれ落ちや回転をさらに効果的に防止できる。

また、本実施形態では特に、接触部材１３０が、長手方向中心部を軸に揺動可能に設けられ、長手方向両端部がマイクロプレート３側にバネ１４２で付勢されている。これにより、接触部材１３０は、非把持状態においては両端を付勢されることにより、把持部材１２２，１２３に対して略平行となるように保持されるので、マイクロプレート３を把持する際の当たりを良くすることができる。一方、把持状態においては、接触部材１３０が揺動することでマイクロプレート３の形状に倣いつつ接触することができるので、マイクロプレート３の形状に応じた柔軟な把持が可能となる。

また、本実施形態では特に、長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３が、長手方向の途中部分に、接触部材１３０が高さ方向において低位置となるように湾曲した湾曲部１２８を有している。これにより、長辺用把持部材１２２及び短辺用把持部材１２３の接触部材以外の部分をマイクロプレート３やその周囲物（マイクロプレート３の固定枠等）から離間させ、把持部材１２２，１２３とマイクロプレート３等との不要な接触を回避することができるので、作業性を向上することができる。

なお、実施の形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

図８に示すように、本変形例のハンド１２０（この例では、アーム１０３Ｌのフランジ１１０Ｌの先端に取り付けられたハンド１２０を示す）においては、エアチャック装置１２１の設置プレート１２５に、バーコードリーダ１５０（識別装置）、吸着パッド１５１、及び、この吸着パッド１５１用の真空装置１５２が、支持部材１５０ａ，１５１ａ，１５２ａを介してそれぞれ設置されている。

バーコードリーダ１５０は、上記マイクロプレート３にバーコードが貼付されている場合に、バーコードから光学的に情報の読み取りを行うことで、マイクロプレート３を識別する装置である。装着パッド１５１は、上記マイクロプレート３の蓋３ｂ（図２（ａ）（ｂ）参照）を吸着して持ち上げるための機器である。

上記以外のハンド１２０の構成は、上記実施形態と同様である。

本変形例によれば、エアチャック装置１２１の設置プレート１２５にバーコードリーダ１５０を設置することで、マイクロプレート３を識別した上で把持することが可能となる。また、設置プレート１２５に吸着パッド及び１５１真空装置１５２を設置することで、ハンド１２０でマイクロプレート３を把持するのみでなく、マイクロプレート３に関連する物品の取り扱い作業（例えばマイクロプレート３の蓋３ｂの着脱）を行うことが可能となる。

なお、上記変形例では、設置プレート１２５にバーコードリーダ１５０、吸着パッド１５１、及び真空装置１５２を設置していたが、これに限られず、設置プレート１２５にバーコードリーダ１５０のみを設置してもよい。あるいは、設置プレート１２５に吸着パッド１５１及び真空装置１５２のみを設置してもよい。あるいは、設置プレート１２５にバーコードリーダ１５０、吸着パッド１５１、及び真空装置１５２以外の装置・機器を設置してもよい。

また、上記変形例では、識別装置としてバーコードリーダ１５０を設けていたが、これに限られず、識別装置として、ＱＲコード（登録商標）等の二次元コードから光学的に情報を読み取ることでマイクロプレート３を識別するカメラを設けてもよい。あるいは、識別装置として、ＩＣチップから情報を読み取ることでマイクロプレート３を識別するＩＣチップリーダを設けてもよい。

また、以上においては、ロボット１００が、２つのアーム１０３Ｌ、１０３Ｒを有する双腕ロボットである場合を例にとって説明したが、これに限られず、ロボットとしては、１つのアームを有する単腕ロボットでもよい。あるいは、３つ以上のアームを有するロボットでもよい。これらの場合も、同様の効果を得ることができる。

また、以上においては、長方形形状のマイクロプレート３を対象物としていたが、これに限られず、マイクロプレート３以外の長方形形状の物品（例えば長方形形状の基板等）を対象物としてもよい。あるいは、長方形形状に限定せず、長方形以外の形状（例えば楕円形形状等）の物品を対象物としてもよい。

また、以上既に述べた以外にも、前述の実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、前述の実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

３マイクロプレート（対象物）
１００ロボット
１０３Ｌ，Ｒアーム（ロボットアーム）
１２０ハンド（ロボットハンド）
１２１エアチャック装置
１２２長辺用把持部材（第１把持部材）
１２３短辺用把持部材（第２把持部材）
１２４ピストン
１２８湾曲部
１３０接触部材
１３２ａ歯部
１３３ゴム部材
１４２バネ
１５０バーコードリーダ（識別装置）
１５１吸着パッド
１５２真空装置
Ａｘ８，１５回転軸
Ｌ１，２可動域

Claims

長方形形状の対象物を取り扱うロボットシステムであって、
ロボットアームの先端に前記対象物を把持可能なロボットハンドを備えたロボットを有し、
前記ロボットハンドは、
エアシリンダにより一対のピストンを平行に開閉動作させるエアチャック装置と、
前記一対のピストンの一方側にそれぞれ設けられ、前記対象物の長手方向寸法に対応した可動域で互いに遠近する方向に移動可能な一対の第１把持部材と、
前記一対のピストンの他方側にそれぞれ設けられ、前記対象物の短手方向寸法に対応した可動域で互いに遠近する方向に移動可能な一対の第２把持部材と、を有し、
前記ロボットアームの先端に対し、前記第１把持部材及び前記第２把持部材の可動面に略垂直な回転軸回りに回転可能に構成されている
ことを特徴とするロボットシステム。
前記ロボットハンドは、
前記第１把持部材及び前記第２把持部材の先端に前記対象物と接触する接触部材をそれぞれ有しており、
前記接触部材は、
前記対象物と接触する接触面の少なくとも一部に鋸歯状の歯部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
前記ロボットハンドは、
前記第１把持部材及び前記第２把持部材の先端に前記対象物と接触する接触部材をそれぞれ有しており、
前記接触部材は、
前記対象物と接触する接触面の少なくとも一部にゴム部材を有している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットシステム。
前記ロボットハンドは、
前記第１把持部材及び前記第２把持部材の先端に前記対象物と接触する接触部材をそれぞれ有しており、
前記接触部材は、
長手方向中心部を軸に揺動可能に設けられ、長手方向両端部が前記対象物側にバネで付勢されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記第１把持部材及び前記第２把持部材は、
長手方向の途中部分に、前記接触部材が高さ方向において低位置となるように湾曲した湾曲部をそれぞれ有している
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
前記エアチャック装置は、
前記対象物を識別する識別装置、吸着パッド、及び、前記吸着パッド用の真空装置の少なくとも１つを設置可能な設置プレートを有している
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボットシステム。