JP6678648B2 - グリッパと自動試験装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
２０１４年９月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／０５６，０９２号明細書に基づく優先権を、ここに記載することによって主張する。米国仮特許出願第６２／０５６，０９２号明細書の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書は広義には、例えば限定しないがロボット試験システムなどの自動化システムで使用するためのグリッパに関する。

ロボットグリッパは特定の用途向けに特注で開発され得る。汎用ロボットグリッパが存在し、それは人間の手を模倣し、締付け技術（ｊａｍｍｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を使用する、または真空による取り上げを使用する。機械的な手のようなグリッパおよび締付式グリッパは、いくつかの場合に、大き過ぎて小さい物体を取り上げることができないことがある。真空による取り上げは、物体上の利用可能な滑らかな領域の量と、物体の重量とによって制限され得る。

例示的なグリッパは、ベース部分；ベース部分に取り付けられた２本以上の指；および真空を介して吸引を提供するために、ベース部分にまたは２本以上の指の少なくとも１本に配置された１つまたは複数のポートを含む。例示的なグリッパは、以下の特徴の１つまたは複数を、単独でまたは組み合わせて含み得る。

２本以上の指のそれぞれは、１つまたは複数の関節で相互接続されかつその周りで移動可能な複数の部分を含み得る。２本以上の指のそれぞれは、１本または複数本の他の指に面する内側表面と、１本または複数本の他の指から外方に面する外側表面とを有し得る。１つまたは複数のポートが指の内側表面に配置され得る。１つまたは複数のポートは指の外側表面に配置され得る。２本以上の指の少なくとも１本は、ベース部分から外方に面するように構成可能な先端を有し得、１つまたは複数のポートの少なくとも１つは先端に配置され得る。ポートの少なくとも１つはベース部分上にあり得る。

２本以上の指のそれぞれは、他の指に面する内側表面と、他の指から外方に面する外側表面と、ベース部分から外方に面するように構成可能な先端とを有し得る。指のそれぞれに関して、ポートの少なくとも１つは、内側表面、外側表面および先端のうちの少なくとも２つに配置され得る。ポートの少なくとも１つは同じくベース部分上にあり得る。

グリッパはさらに、１つまたは複数のポートに真空を生成する１つまたは複数の真空源；および真空を生成するように真空源を制御するための１つまたは複数の制御器を含み得る。１つまたは複数の制御器は、真空を個々のポートに独立して適用するべく１つまたは複数の真空源を制御するように構成（例えばプログラムまたは設計）され得る。

グリッパは、ベース部分に配置されたカニューレであってベース部分から伸長可能でありかつベース部分へ後退可能なカニューレを含み得る。真空を介して吸引を提供するためにポートがカニューレ上に（例えばカニューレの先端に）存在し得る。カニューレは、指の少なくとも１本の中にあり得、指の少なくとも１本から伸長可能であり、指の少なくとも１本の中へ後退可能である。カニューレの（例えばカニューレの先端の）ポートは、真空を介して吸引を提供し得る。各指はグリッパの内側に向かっておよびグリッパの内側から外方へ湾曲可能であり得る。

例示的な自動試験装置（ＡＴＥ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）は、被試験デバイス（ＤＵＴ：ｄｅｖｉｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔｅｓｔ）を試験するための１つまたは複数の器具；および１つまたは複数の器具までインターフェースに関連してＤＵＴが移動する間、ＤＵＴを把持するためのグリッパを含み得る。グリッパは、ベース部分；ベース部分に取り付けられた２本以上の指であって、各指が１つまたは複数の関節で相互接続されかつその周りで移動可能な２本以上の指；および真空を介して吸引を提供するための、ベース部分のまたは指の１本または複数本の１つまたはポートを含み得る。

例示的なグリッパは、ベース部分；ベース部分に取り付けられた２本以上の指であって、各指が１本または複数本の他の指の方におよびそれから外方に移動可能である２本以上の指；および真空を介して吸引を提供するための、ベース部分のまたは指の１本または複数本の１つまたはポートを含み得る。例示的なグリッパは、以下の特徴の１つまたは複数を、単独でまたは組み合わせて含み得る。

指のそれぞれは、１本または複数本の他の指に面する内側表面と、１本または複数本の他の指から外方に面する外側表面とを有し得る。１つまたは複数のポートが指の内側表面に配置され得る。１つまたは複数のポートが指の外側表面に配置され得る。

指の少なくとも１本は、ベース部分から外方に面するように移動可能な先端を有し得、１つまたは複数のポートの少なくとも１つは少なくとも１つの先端に配置され得る。グリッパはまた、１つまたは複数のポートに真空をもたらすための１つまたは複数の真空源と、真空源を独立して制御するための１つまたは複数の制御器とを含み得る。

本明細書に記載される特徴のいずれか２つ以上を、本明細書に特に記載されない実装を形成するために組み合わせてもよい。

自動化されたシステムおよび技術（それと共に本明細書に記載される実装が使用され得る）またはその一部は、本明細書に記載される動作を制御（例えば調整）するために１つまたは複数の持続性機械可読記憶媒体に記憶されかつ１つまたは複数の処理装置で実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品として実装可能である／によって制御可能である。本明細書に記載されるグリッパを含む自動化システムおよび技術およびその一部は、様々な動作を実行するための実行可能な命令を記憶する１つまたは複数の処理デバイスおよびメモリを含むことができる装置、方法または電子システムで実行可能である。

１つまたは複数の実装の詳細は、添付の図面および以下の記載の中に記載される。他の特徴および利点は、その記載および図面から、ならびに請求項から明らかになる。

図１Ａ−１Ｄは、例示的な真空グリッパの斜視図を示す。 例示的なバイスグリッパの側面図を示す。 ３つの異なる種類の物体を握るために動作する例示的な締付グリッパの側面図を示す。 例示的な機械的な爪の斜視図である。 例示的な把持用グリッパの斜視図である。 その指およびベース部分の両方に真空ポートを有する例示的な把持用グリッパの斜視図である。 図６に示されるものと異なる数および構成の真空ポートを示す例示的な把持用グリッパの斜視図である。 背面真空ポートを露出するために折り曲げられた１本の指を示す例示的な把持用グリッパの斜視図である。 把持用グリッパのベース部分から伸長するカニューレを示す例示的な把持用グリッパの斜視図である。 把持用グリッパの指先から伸長するカニューレを示す例示的な把持用グリッパの斜視図である。 本明細書に記載される種類の把持用グリッパを使用する試験システムの例示的ロボットの斜視図である。

異なる図面中の類似の参照番号は、類似の要素を示す。

エンド・オブ・アーム・ツーリング（ＥＯＡＴ：Ｅｎｄ ｏｆ Ａｒｍ Ｔｏｏｌｉｎｇ）またはエンドエフェクタとしても知られるロボットグリッパは、搬送または組立てのために物品を取り上げるために使用され得る。例えば、自動試験装置（ＡＴＥ）において、ロボットグリッパは、被試験デバイス（ＤＵＴ）を取り上げ得、そして、グリッパが取り付けられているロボットアームが、ＤＵＴを搭載ステーションと試験スロットまたは試験ヘッドとの間で移動し得る。その地点で、グリッパは物体を離し、アームはグリッパを別のデバイスへ移動し得る。グリッパは、移動される物体に対し特定的であるように特注で設計され得る。例えば、グリッパは、ＡＴＥにおいてＤＵＴを取り上げるように、構造および寸法の両方において、設計され得る。

本明細書に提示されるグリッパは、試験およびＡＴＥの文脈において記載されているが、本明細書に記載されるグリッパは、非試験用途を含むあらゆる適切なロボットまたは自動化プロセスにおいて使用されてもよい。

バキュームグリッパは物体を持ち上げるために真空を利用し得る。持ち上げられるべき物体は典型的に滑らかな表面面積を有し、それに対して真空が適用される。図１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄはそれぞれ例示的なバキュームグリッパ１０、１１、１２、および１３を示し、それらは電子部品のような小型の物体またはシート状金属、ガラスまたは紙の小片のような平らな物体を取り上げるために使用され得る。バキュームグリッパにおいて、真空によって取り上げることができる物体の重量は、真空を適用できる面積で除された、真空圧と周囲大気圧との間の差によって制限され得る。例えば、海水面において１００グラムの物体は、持ち上げられるために最低約０．９８１Ｎの力を必要とする。１０１，３２５Ｐａの公称海水面大気圧において、最小表面面積０．９８１／１０１，３２５＝９．６８×１０−６ｍ^２、すなわち９．６８ｍｍ^２が完全真空および加速度のない状態で物体を持ち上げるために必要とされる。真空および真空シールの不完全により、広い表面の伝統的なバキュームグリッパは限界である。例えば、バキュームグリップは、これまで、電子部品のような軽量の物品に、またはガラス皿のような広くて滑らかな表面面積を有する物体に最も適切だった。伝統的なバキュームグリッパは、柔軟性のある物体、多孔性の物体、粗い表面の物体、アスペクト比の高い物体、小さい表面面積の重い物体、または予測不可能な形状を有する物体を取り上げるのに必ずしも上手く適していない。

汎用的な機械的グリッパは、物体を掴むために、把持運動または挟み運動を使用し得る。機械的なグリッパは、物体に対する把持を維持するために摩擦を使用する。機械的グリッパの接触表面（例えば、取り上げられるべき物体と接触する表面）でゴムなどの弾性材料を使用することは、摩擦を上昇させながら、持ち上げられるべき物体の形状に接触表面がいくぶん従うことを許容し得る。バイスグリッパは機械的グリッパの例である。

図２のバイスグリッパ１５は、卓上万力のように働く。２つの可動ジョー１６、１７（または一方が可動で一方が固定されたジョー）は、電気的または空気圧的な作動により開閉する。握られるべき物体（不図示）は２つのジョーの間に挟装され、その（場合によっては小さい）表面面積にかけられる力に耐えることができる。握られ得る物体の種類は、ジョーが開くことができる量によって、およびジョーが完全に閉じることができる程度（ジョーのストロークとして知られる）によって制限され得る。基本的なバイスグリッパは、その重量に対して不十分な接触面積を有する物体（鋼玉のような）、十分な摩擦を得るために必要な力によって損傷し得る物体（珊瑚片のような）、または低摩擦物体（油性部品のような）を掴むことができないかもしれない。そして、人間の手と同様、バイスグリッパは、非常に薄いまたは繊細な物体、または様々な寸法の様々な物体を把持することが難しいかもしれない。十分な摩擦力を得るためにジョーの先端で比較的薄い物体を十分に包囲することは、特にバイスグリッパが非常に大きな物体を包囲することができる場合、難しいかもしれない。

図３を参照すると、締付グリッパ１９は、物体を取り上げるために柔軟な膜１８の内側の粒状の物質を使用する。物体２０、２１、または２２と接触させられると、締付グリッパ１９は、特に内側の粒状物質が緩やかに詰められているとき、物体の寸法に形状を従わせる。粒はそれらの体積を低減することによって、真空を適用することによって、または機械的な変位によって詰め込まれる。詰め込まれたグリッパは硬化し、摩擦によって物体を持ち上げるために物体の側面に十分な力をかける。物体はまた、物体上の特徴部の周囲を包み込むことによって、または物体の上に低減された空気圧の領域を生成することによって、持ち上げられ得る。

締付グリッパは、物体が、摩擦力をかける側面を有するのに十分な、またはグリッパがほとんど取り囲むことができる突起を有するのに十分な厚さであること要求し得る。締付グリッパはまた、物体が、粒に比例して大きく、その結果、詰め込まれていないとき粒が流れることができることを要求し得る。締付グリッパはまた、グリッパが、把持されるべき物体よりもかなり幅広く、その結果、グリッパの膜および粒が少なくとも２つの側面で物体を取り囲むことができることを要求し得る。そのように、締付グリッパは、比較的小さい物体（例えば小型ねじ、小型電子部品）、異なる寸法の物体、または平らな物体（例えばシート状金属、紙）を取り上げるのに適切でないかもしれない。最後に、締付グリッパは、いくつかの場合に、詰め込みおよび詰込み解除のために一般に使用される大量の空気のせいで静電気放電（ＥＳＤ）を、および粒が互いにこすれ合うので粒の間で摩擦電気遷移を引き起こし得る。

図４は、例示的な機械式の爪２５を示し、これはより少ない摩擦で握り得るグリッパであり、および物体を取り囲む（および場合によっては圧縮する）ことによって物体を持ち上げるために使用できるグリッパである。十分に力強い機械的な爪は、図３に示されるものなどのバイスグリッパが取り上げることができる物体を取り上げることができる。加えて、そのようなグリッパは、比較的低い摩擦を有する物体を、すなわち繊細な物体を、物体を真下から取り囲むことができる場合、取り上げることができる。しかしながら、薄い金属片または小型電子部品などの物体を取り囲むことができない場合、機械的な爪は物体を把持することができないかもしれない。

摩擦を増大する弾性材料の使用も同じく問題を孕んでいる可能性がある。そのような材料は摩擦する可能性があり、および交換する必要があるかもしれない。それらはまた、グリッパの器用さを制限することもあり、例えば、弾性パッドを備えたグリッパは、比較的小さいまたは薄い物体を把持することができないかもしれない。部品はパッドの中に埋め込まれる（動けない）可能性があり、またはパッドは、持ち上げるために十分な摩擦が得られる前に著しく変形する場合がある。

例示的な把持用グリッパ２６が図５に示されている。把持用グリッパ２６は、人間の手の構造および機能に基づいて（およびいくつかの場合にはそれに似た）構造および機能を有するように構成される。図５の例示的な把持用グリッパは、３本の指２７、２８、２９を有し、それら３本の指は互いに対して（例えば対向して）、またはそれらの指が取り付けられている固定されたベース部分３０に対して作動する。３本の指だけが図５に示されているが、把持用グリッパ２６は、任意の数の２本以上のそのような指を含んでもよい。例えば、把持用グリッパ２６は、２本、３本、４本、５本、６本、７本、８本、９本、１０本、１１本、１２本等の数の指を含んでもよい。

図５の例では、指のそれぞれは複数の部分を含み、複数の部分は、１つまたは複数の指関節で相互に接続され、それら関節の周りで移動可能である。例えば、指２７は、部分３１、３２、３３を含む。部分３１および３２は関節３５で接続され、部分３２および３３は関節３６で接続される。図５の例では、１本の指あたり３つの部分と２つの関節がある。しかしながら、いくつかの実装では、１本の指あたり３つより多いまたは少ない部分、および１本の指あたり２つより多いまたは少ない関節があってもよい。例えば、いくつかの実装では、１本の指あたり２つの部分と１つの関節があってもよく；１本の指あたり４つの部分と３つの関節があってもよく；１本の指あたり５つの部分と４つの関節があってもよく；１本の指あたり６つの部分と５つの関節があってもよく；１本の指あたり７つの部分と６つの関節があってもよく；１本の指あたり８つの部分と７つの関節があってもよく；などであってもよい。いくつかの実装では、各指は、１つの部分と０個の関節を含んでもよく、例えば、各指は１つの剛性部分であってもよい。いくつかの実装では、１本またはそれ以上の指はベース部分と一体部分であってもよく、１本またはそれ以上の他の指に対して移動不能であってもよい。例えば、指は、他の可動する指と対向するベース部分から伸びる剛性の構造であってもよい。そのような指は、１本またはそれ以上の他の作動される指による後方ストッパ握り部分として機能し得、それ自体は作動されなくてもよい。

図５の例では、各指は、同じ数の部分および同じ数の関節を有し、その結果、各指は実質的に同じ構成である。いくつかの実装では、異なる指が異なる数の部分および関節を有してもよく、その結果、指ごとに異なる構成である。いくつかの実装では、把持用グリッパは、１本または複数の指をベース部分３０の１つの側３８に（２本の指２７、２８が図５に示される）、および１本または複数の他の指をベース部分３０の別の側３９に（１本の指２９が図５に示される）含んでもよい。いくつかの実装では、１本の指はほぼ人間の親指であり、他の全ての指に対向し得るが、これは全ての実装にあてはまらなくてもよい。いくつかの実装では、人間の親指に似た指は、他の指よりも少ない数の部分および関節を有し得る。例えば、人間の親指に似た指は、２つの部分と１つの関節を有し得る一方、そのような実装における他の指は、それぞれ、３つの部分と２つの関節（または他のいずれかの適切な数の部分および関節）を有し得る。

図５の例では、ベース部分３０は、長方形かつ剛性である；しかしながら、他の実装では、ベース部分３０は、異なる形状を有してもよい。例えば、ベース部分３０は、正方形、楕円形、円形、五角形、六角形、七角形、八角形または本明細書に記載したもののような複数の指を保持するのに適切な他のいずれかの形状あってもよく、適切であれば、指を制御するために使用される電子装置、液圧装置、空気圧装置、または他の要素であり得る。図５に示されるもののようないくつかの実装では、指は、同じ長さまたはほぼ同じ長さを有し得る。いくつかの実装では、異なる指が異なる長さを有し得る。例えば、１本の指が他の指よりも長いまたは短くてもよく；２本の指が他の指よりも長いまたは短くてもよく；３本の指が他の指よりも長いまたは短くてもよく；４本の指が他の指よりも長いまたは短くてもよく；などであってもよい。

図５の例に示されるように、把持用グリッパは、互いに対して（例えば対向して）、または固定されたベース部分に対して作動する２本以上の指を含む。すなわち、いくつかの実装では、指は人間の手の動作に似た方法で互いに向かってそれぞれ移動し得る。個々の部分が、関節に沿って制御可能であり得、その結果、移動する、内側に他の指に向かって折れる、および／または対応する関節の周りで回転する。このやり方で一緒に作動するとき、指の２本以上は、取り上げられて移動されるべき物体の形状と接触し、その形状に従い得る。対向する、または実質的に対向する指を物体に対して接触させることによって、物体を把持する、またはいくつかの場合には取り上げる（または持ち上げる）ための摩擦力が生成され得る。いくつかの実装では、図６に関連して以下に記載されるように、把持用グリッパによって取り上げられることができる物体の範囲を広げるために、真空ポートが指に組み込まれてもよい。

このようにして、上で説明されたように、指は剛性の形状を有し得る、または関節式に接続され得る。グリッパは、電気的、液圧的、空気圧的または他のいずれかの適切な機構を用いて作動され得る。例えば、指の２本以上（例えばすべて）は、物体を把持し、そして取り上げるのに適切な運動を生成するために、個々にまたは調和して制御され得る。本明細書に記載されるように、各指の部分は、本明細書に記載される動きを実行するために、その対応する関節の周りで回動するおよび／または回転するように制御され得る。いくつかの実装では、各指の部分は、個々に制御可能である。注記されるように、いくつかの実装では、各部分に及ぶ制御は、所望の構成を達成するために、必要に応じて調整され得る。制御は、把持用グリッパから離れた１つまたは複数のコンピュータ上で実行可能な１つまたは（命令／コードから構成される）コンピュータプログラムを介して、または把持用グリッパ自体に、把持用グリッパが取り付けられるロボットアームに、または把持用グリッパが取り付けられるロボットに局所的に存在する１つまたは複数の制御器または他の処理装置上で実行可能な１つまたは複数のコンピュータプログラムを介して、実行され得る。コンピュータまたは他の処理装置からの制御信号が、有線または無線接続を介して、または有線および無線接続の組み合わせを介して、把持用グリッパ（またはその部分）に送信され得る。

作動中、把持用グリッパ２６は、２本以上の指の間に生成される摩擦によって、例えば、指で物体を取り囲み物体を締め付けることによって、物体を取り上げる。いくつかの実行では、指全体またはその個々の部分が後方に、例えばベース部分から離れるように折られ得る。例えば、部分３１は、部分３１が実質的にベース部分３０と平行になるように矢印４０の方向に沿って後方に折られ得る、またはその位置を越えて後方に折られ得る。いくつかの実行では、把持用グリッパの様々な部分が、このように後方に折られるように制御可能であり得る。例えば、各指は、ベース部分３０と平行または実質的に平行になることにより手の平／ベース部分が露出された状態の開かれた手に似るように、折られ得る。

図６は図５に示される種類の例示的な把持用グリッパ４１を示し、この把持用グリッパは指の１つまたは複数におよび／またはベース部分に真空ポートを組み込んでいる。この例では、図６の把持用グリッパは、図５の把持用グリッパの構造および機能の全てを含み、本明細書に記載される異なる実装を含む。しかしながら、これは全ての実装にあてはまらなくてもよい。

図６の例では、１つまたは複数の真空ポートが、指４４、４５、４６の先端に組み込まれ（例えば例示的な真空ポート４２が示されている）、１つまたは複数の真空ポート４７がベース部分４９に組み込まれ、１つまたは複数の真空ポートが指の背面に組み込まれ（例示的な真空ポート５０が示されている）、１つまたは複数の真空ポートが指の１つまたは複数（例えばすべて）の部分に組み込まれ（例が図７に示されている）、および／または１つまたは複数の真空ポートが指の一番上のパッド（前部）に組み込まれている（例示的な真空ポート５１および５２が示されている）。これらの真空ポートを介して生成される真空力は、そのまま移動するために、またはその後にグリッパの機械的な作動によって把持されるために、物体を取り上げることができるために使用されることができる。ポートごとに生成される真空力の量は、物体を取り上げるためにまたは物体を取り上げることを補助するために必要な力の量に基づいて必要に応じて変化し得る（残りの力は、グリッパの機械的な作動によって、例えば指との接触を介して適用される力によって達成される握りを介して生成される）。

図７は、図６に示されるものと異なる真空ポート数および構成を有する本明細書に記載される種類の把持用グリッパ５５の実装を示す。図７において各円は真空ポートを示す。把持用グリッパの真空ポートの数、寸法、形状および配置は変化し得るものであり、本明細書に提示される例に制限されない。

真空力は、より高い加速度による後続の移動のために物体を第２の指または手のひらに対して押すことによって物体を把持する前に物体を持ち上げるために表面張力を生成する人間の湿ったそれらの指に類似している。ここでは真空は表面張力の代わりに用いられる。いくつかの実行では、後続の把持は、物体が十分に軽量でありかつ真空力が十分に高い場合、必要ないかもしれない。しかしながら、いくつかの実行では、後続の把持は、物体が十分に軽量でなくおよび／または真空力が十分に高くない場合、必要かもしれない。真空力は、物体の寸法および指によって適用される把持力の関数であり得る。例えば、同じ寸法の物体を仮定すると、把持力が使用されない場合、より高い真空力が必要であるが、把持力も使用される場合、より低い真空力が使用され得る。これに関して、本明細書で使用される用語「高い」および「低い」は、特定の数値的な内包を有さず、相対的な量を示すために使用される。

いくつかの指を脇へ折ることによって、１つの指先の真空ポートが、物品を限定的な空間から、すなわち他の物体によって囲まれているとき、選択的に持ち上げるために使用され得る。この例では、「脇へ」は、例えば、持ち上げを実行している指から指を離すように後方へ曲げることを指し得る。この例では、真空力は物体を取り上げるために十分な力を生成するために単独で使用され；対向可能な指を介した把持は使用されない。いくつかの実行では、把持用グリッパの構成を適切に考えると、各指の異なる部分が物体を取り上げるためにこのように作動され得る。例えば、いくつかの実行では、２本以上の指先が、物体に対して移動され得、それにより、それら指先の真空ポートが調和して一緒に作動し、把持力なしに物体を持ち上げるのに十分な力を生成することができるようにする。

把持用グリッパが真空補助のない把持に対して使用されるとき、指先の真空ポート（例えば図６のポート４２）は、把持される物体と接触しなくてもよく、ポートが、把持を妨害することも弾性材料を摩耗することもなく、繊細または大型であり得る突出した弾性材料を有することを許容する。同じことは指のパッドにもベース部分の真空ポートにもあてはまらないかもしれない。すなわち、本明細書に記載されるように、指の１つまたは複数の部分の前部の真空力は、物体と指の接触を介して達成される把持力を増大し得る。図６の例において、各指の前方部分は、真空ポートを有し、その例は、真空ポート５１および５２である（指４４の前方部分の真空ポートはその指の角度により図６では見ることができない）。指のそれらの部分はまた、この例では物体を把持するために使用され得る。各前部の１つまたは複数の真空ポートを介して生成される真空力は、把持力を増大し得、同時に物体を持ち上げ、移動／加速するのに十分な力を達成する。物体を持ち上げるために必要な力の量は、必要な合計の力に一致する；しかしながら、把持および真空ポートによって生成される力の相対的な量は、達成可能な把持力の範囲および達成可能な真空力の範囲に基づいて必要に応じて制御され得る。

いくつかの実行では、指は脇に折ることができる（ベース部分の面に存在するかそれを超えるように回転される）。この構成において、ベース部分の１つまたは複数の真空ポートを介して生成される真空力を介して平らな物体を表面から持ち上げることができる。次いで指はより高い加速の下での後続の移動のために物体の周りに折られ得る。このようにして人間の手によく似た指を広げて、開かれた手のひらを表面と接触するために空けておくことができ、把持用グリッパの指は、ベース部分５９および従ってベース部分の上の１つまたは複数の真空ポート（例えば４７）が表面と接触することを可能するように制御可能である。

標準的な真空補助されない把持に関して、指の背面の真空ポート（例えば図６の指４４のポート５０）は、把持される物体と接触せず、ポートが、把持を妨害することも弾性材料を摩耗することもなく、繊細または大型であり得る突出した弾性材料を有することを許容する。指の背面は、指の本体を越えて突出するカニューレを含み得、物品を取り上げるために位置付ける際のより優れた選択性を可能にする。指の背面のポートによって取り上げられる物体は、対向する指がより長くない限り、およびポートに折り重なることができない限り、他の指によって把持することができないかもしれない。例えば、図８に示されるように、指４４は折り重なり、真空ポート５０が物体と接触し、適切な真空力を介して、物体を持ち上げることを許容し得る。指４５が例えば物体と接触する十分な長さを有する場合、把持力は真空力を増大し得る。

本明細書に記載される把持用グリッパのいくつかの実装は、以下の特徴の１つまたは複数を、本明細書の他の箇所に記載される特徴と単独で組み合わせて、含み得る。本明細書に記載される把持用グリッパのいくつかの実装はまた、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、図２、図３および／または図４に示されるグリッパの１つまたは複数の特徴も含み得る。

いくつかの実装では、真空ポートは個々に作動され得る、または真空ポートを介して生成される真空力を制御するために単独の作動が実行され得る。例えば、全ての真空ポートは、ポートを介して真空力を達成するために単一の真空源に接続され得る。ポートの寸法は、達成される真空力の量に影響を及ぼし得る。いくつかの実装では、異なる真空源が、異なる真空ポートに接続され得、それにより同じ寸法を有する異なる真空ポートが異なる真空力を生成することを可能にする。物体と接触しないポートの吸引を遮断するために様々な制御方法が使用され得る。例えば、別々に制御可能な真空源の場合、異なるポートに至る源は、吸引を遮断され得る、または低減され得る。例えば単一の真空源を使用する実装を含むいくつかの実装では、電気機械的なスイッチが、真空ポートを個々におよび独立して開閉するために制御可能であり得る。

真空ポートの１つまたは複数は、伸長されたときの向上した選択性およびクリアランス性のために、および後退されたときの向上した保護および柔軟性のために、選択的に伸長および後退され得るカニューレを有し得る。カニューレはチューブ等を含み得、伸長可能であり、中空であり、およびカニューレの端部で真空力が生成されることを可能にするためにその先端にポートを含む。結果として、カニューレは、真空力を用いて物体を取り上げるために狭い空間で使用されることができ、その後必要でない場合は後退することができる。例えば、カニューレは、平らな物体を取り上げるために手のベース部分から伸長され得、その後、物体を運びながら後退され得、このとき指は物体の周りを閉鎖する。いくつかの実装では、比較的小さいカニューレが指の先端から伸長され得、制限された空間における指の寸法に起因する制限のないより優れた選択性を許容する。各カニューレ、およびそれを介して生成される真空力は、本明細書に記載されるように、１つまたは複数のコンピュータプログラムを介して、別々におよび個々に制御され得る。

図９は、把持用グリッパ４１のベース部分４９から伸長するカニューレ５８の例を示し、図１０は、指４５の先端から伸長するカニューレ５９の例を示す。いくつかの実装では、各指およびベース部分は、伸長可能および後退可能なカニューレを有し得る。いくつかの実装では、伸長可能および後退可能なカニューレは、指およびベース部分のサブセットだけに含まれ得る。いくつかの実装では、ベース部分または指あたり１つより多いカニューレが存在し得る。

真空ポートの異なる寸法および形状が、把持用グリッパの異なる部分に使用され得る。真空ポートの寸法および形状は、把持用グリッパの寸法に、および把持用グリッパが取り上げるつもりの物体の寸法に依存し得る。一般に、同じ真空吸引量の場合、より大きなポートがより小さいポートよりも低い真空力を生成し得る。これに関して、本明細書で使用される用語「より大きい／より大きい」および「小さい／より小さい」は、特定の数値的な内包を有さず、相対的な寸法を示すために使用される。

本明細書に記載される真空ポートおよび関連する特徴部は、図２に示されるものなどのバイスグリッパに組み込まれてもよい。例えば、真空ポートは、バイスグリッパ１５（図２）の側面に組み込まれてもよい。そのように、そのグリッパは、真空単独で、または、適切であれば、真空力および把持力の組合せによって、小さい物体を保持するために使用されてもよい。いくつかの実装では、本明細書に記載される種類の真空ポートおよび関連する特徴部は、必要に応じて、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、図２、図３および／または図４に示されるグリッパのいずれかに組み込まれてもよい。

いくつかの実装では、本明細書に記載される種類の単一の把持用グリッパは、大きな物体（例えば標準サイズのレンガ）、小さい物体（例えば０６０３抵抗器）、多孔性物体（例えば正方形の綿布）、不規則および繊細な物体（例えば珊瑚片）、および／または薄い物体（例えば０．１５ｍｍ厚さのアルミニウムの１００×５０ｍｍ片）を持ち上げることができる。異なる寸法および形状を有する把持用グリッパが、異なる寸法および形状の物体を持ち上げるために使用可能であり得る。

本明細書に記載される把持用グリッパは、掴んで移動する必要のある様々な部品を試験するために使用される自動試験装置（ＡＴＥ）などの試験用途を含むがそれに限定されないいずれかの適切な工場または倉庫用途で使用可能である。図１１は、本明細書に記載される種類の（例えば図５〜１０に示される種類の）把持用グリッパ６１を含む試験システム（例えばＡＴＥ）の一部である例示的なロボット６０を示す。

そのようなＡＴＥによって試験されるデバイスは、本明細書に記載される把持用グリッパによって接触されかつ持ち上げられることができるいずれかの適切な半導体または他の試験可能デバイスを含み得る。デバイスは、非限定的に、固体ドライブなど様々な用途で使用され得る、集積回路（ＩＣ）パッケージレベルのデバイスを含み得る。固体ドライブ（ＳＳＤ：ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ）は、永続データを記憶するために固体メモリを使用するデータ記憶デバイスである。本明細書に記載される把持用グリッパは、本明細書に記載されるように、システムによって試験されるべきデバイスを持ち上げるために使用され得る。

図１１を参照すると、ロボット６０は、アーム６２などのロボットアームと、ロボットアームの遠位端に配置される把持用グリッパ６１とを含む。ロボットアームおよびグリッパは、試験されていないＤＵＴ７０を持ち上げるために、およびＤＵＴを試験ステーション、試験ラックまたは他の適切な試験施設へ搬送するために、制御可能である。ロボットアームおよびグリッパはまた、すでに試験されたデバイスを試験ステーション、試験ラックまたは他の適切な試験施設から取り出すために制御可能である。

いくつかの実装では、試験システムはまた、ロボット６０と連通する少なくとも１つのコンピュータを含む。コンピュータは、１つまたは複数の処理装置（例えば複数のコンピュータまたはデバイス）を含み得、および試験下にあるデバイスの発明的制御および／またはロボット６０を含むデバイス試験システムを制御するための自動化インターフェースを提供するように構成され得る。試験システムの一部である試験電子装置は、試験プロセスを実行し、試験下にあるデバイスの状態（例えば温度、性能等）を監視するための１つまたは複数の処理装置を含み得る。

本明細書に記載される例示的なグリッパ、またはそれらのグリッパを使用する自動化システムは、ハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを用いて制御され得る。例えば、本明細書に記載されるグリッパを含むシステムは、様々な地点に配置されたさまざまなコンピュータおよび／または処理デバイスを含み得る。中央コンピュータは様々な制御器または処理デバイス間の動作を調整し得る。中央コンピュータ、制御器、および処理デバイスは、システム動作の制御および調整を実行するためにさまざまなソフトウェアルーチンを実行し得る。

グリッパを含むシステム動作は、１つまたは複数のデータ処理装置、例えばプログラム可能プロセッサ、コンピュータ、マルチプルコンピュータおよび／またはプログラム可能論理構成要素によって実行するための、またはそれらの動作を制御するための、１つまたは複数の持続性機械可読媒体などの１つまたは複数の情報キャリヤ内に埋め込まれた１つまたは複数のコンピュータプログラム製品、例えば１つまたは複数のコンピュータプログラム有体物を用いて少なくとも部分的に制御されることができる。

コンピュータプログラムは、コンパイル型またはインタープリタ型言語を含むプログラミング言語のいずれかの形態で書かれることが可能で、およびスタンドアロン型プログラムとしてまたはモジュールとして、コンポーネント、サブルーチン、またはコンピュータ環境で使用するのに適した他のユニットを含むいずれかの形態で配備可能である。コンピュータプログラムは、１台のコンピュータで、または一箇所のまたは複数の箇所にわたって分配されネットワークによって相互接続された複数のコンピュータで実行されるように配備可能である。

試験および較正の全てまたは一部を実行することに関連する動作は、本明細書に記載された機能を実行する１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラム可能プロセッサによって実行されることができる。試験および較正の全てまたは一部は、専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）および／またはＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いて実行されることができる。

コンピュータプログラムの実行に適切なプロセッサは、例として、汎用および専用マイクロプロセッサの両方を含み、およびいずれかの種類のデジタルコンピュータのいずれか１つまたは複数のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、命令およびデータを、読出し専用記憶領域またはランダムアクセス記憶領域から、あるいはその両方から受け取る。コンピュータ（サーバを含む）の素子は、命令を実行するための１つまたは複数のプロセッサと、命令およびデータを記憶するための１つまたは複数の記憶領域デバイスとを含む。一般にコンピュータは、データを記憶するための質量ＰＣＢなどの１つまたは複数の機械可読記憶媒体、例えば磁気、磁気光学ディスク、または光学ディスクを含むか、またはデータをそれらから受け取るまたはデータをそれらに送るために、またはその両方のために動作可能に結合される。コンピュータプログラム命令およびデータを具体化するのに適切な機械可読記憶媒体は、あらゆる形態の不揮発性記憶領域を含み、それには例として、半導体記憶領域デバイス、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュ記憶領域デバイス；磁気ディスク、例えば内部ハードディスクまたは取外し可能ディスク；磁気光学ディスク；およびＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクが含まれる。

本明細書に記載されるいずれの「電気的接続」も、直接的な物理的な接続、または介在構成要素を含む接続を暗示し得るが、それにもかかわらずそれは接続された構成要素間を電気信号（無線信号を含む）が流れることを許容する。本明細書に記載される電気回路を伴ういずれの適切な「接続」も、用語「電気的」が「接続」を修正するために用いられているかどうかにかかわらず、別段の指定のない限り、電気的な接続であり、および必ずしも直接的な物理的な接続ではない。

本明細書に記載される様々な実装の要素は、上に特定的に記載されない他の実施形態を形成するために組み合わされてもよい。要素はそれらの動作に悪影響を及ぼすことなく本明細書に記載される構成から除外されてもよい。さらに、本明細書に記載される機能を実行するために様々な別々の要素が１つまたは複数の別個の要素に組み合わされてもよい。

Claims (23)

1. グリッパであって、
   ベース部分と、
   前記ベース部分に取り付けられて物体を把持するように構成された２本以上の指と、
   真空を介して吸引を提供するために、前記ベース部分に又は前記２本以上の指の少なくとも１本の指に配置された一以上のポートと
   を含み、
   前記真空による力は、前記２本以上の指によって適用される把持力の関数であって前記把持力と比例の関係は有しないグリッパ。
2. 前記２本以上の指のそれぞれが、一以上の関節で相互に接続され、当該関節まわりに可動な複数の部分を含む、請求項１に記載のグリッパ。
3. 前記２本以上の指のそれぞれが、
   前記物体を把持するときに１本以上の他の指の方を向く内側表面と、
   前記物体を把持するときに１本以上の他の指から離れる方を向く外側表面と
   を有し、
   前記一以上のポートは前記指の内側表面に配置される、請求項１に記載のグリッパ。
4. 前記２本以上の指のそれぞれが、
   前記物体を把持するときに１本以上の他の指の方を向く内側表面と、
   前記物体を把持するときに１本以上の他の指から離れる方を向く外側表面と
   を有し、
   前記一以上のポートは前記指の外側表面に配置される、請求項１に記載のグリッパ。
5. 前記２本以上の指の少なくとも１本が、前記ベース部分から離れる方を向くように構成可能な先端を有し、
   前記一以上のポートの少なくとも１つが前記先端に配置される、請求項１に記載のグリッパ。
6. 前記ポートの少なくとも１つが前記ベース部分に存在する、請求項３〜５のいずれか一項に記載のグリッパ。
7. 前記２本以上の指のそれぞれが、
   前記物体を把持するときに他の指の方を向く内側表面と、
   前記物体を把持するときに他の指から離れる方を向く外側表面と、
   前記ベース部分から離れる方を向くように構成可能な先端と
   を有し、
   前記指のそれぞれは、前記ポートの少なくとも１つが、前記内側表面、前記外側表面及び前記先端の少なくとも２つに配置される、請求項１に記載のグリッパ。
8. 前記ポートの少なくとも１つが前記ベース部分にも存在する、請求項７に記載のグリッパ。
9. 前記一以上のポートに真空を生成する一以上の真空源と、
   前記真空を生成するために前記真空源を制御する一以上の制御器と
   をさらに含む、請求項１に記載のグリッパ。
10. 前記一以上の制御器は、前記一以上の真空源を制御して真空を個々のポートに独立に適用するように構成される、請求項９に記載のグリッパ。
11. 前記ベース部分に配置されたカニューレをさらに含み、
    前記カニューレは、前記ベース部分から伸長可能であり、前記ベース部分の中へ後退可能である、請求項１に記載のグリッパ。
12. 真空を介して吸引を提供するために前記カニューレに一のポートをさらに含む、請求項１１に記載のグリッパ。
13. 前記一のポートは前記カニューレの先端に存在する、請求項１２に記載のグリッパ。
14. グリッパであって、
    ベース部分と、
    前記ベース部分に取り付けられた２本以上の指と、
    真空を介して吸引を提供するために、前記ベース部分に又は前記２本以上の指の少なくとも１本に配置された一以上のポートと、
    前記指の少なくとも１本の中にカニューレと
    を含み、
    前記カニューレは、前記指の少なくとも１本から伸長可能であり、前記指の少なくとも１本の中へ後退可能である、グリッパ。
15. 真空を介して吸引を提供するために前記カニューレに一のポートをさらに含む、請求項１４に記載のグリッパ。
16. 前記一のポートは前記カニューレの先端に存在する、請求項１５に記載のグリッパ。
17. 各指が前記グリッパの内側に向かって湾曲可能であり、前記グリッパの内側から離れる方に湾曲可能である、請求項１に記載のグリッパ。
18. 自動試験装置（ＡＴＥ）であって、
    被試験デバイス（ＤＵＴ）を試験するための一以上の器具と、
    前記一以上の器具へと前記ＤＵＴがインターフェースに対して移動する間、前記ＤＵＴを把持するグリッパと
    を含み、
    前記グリッパは、
    ベース部分と、
    前記ベース部分に取り付けられて物体を把持するように構成された２本以上の指であって、各指が一以上の関節で相互接続され、当該関節まわりに可動な２本以上の指と、
    真空を介して吸引を提供するための、前記ベース部分の又は前記２本以上の指の１本以上の指に配置された一以上のポートと
    を含み、
    前記真空による力は、前記２本以上の指によって適用される把持力の関数であって前記把持力と比例の関係は有しない、自動試験装置（ＡＴＥ）。
19. グリッパであって、
    ベース部分と、
    前記ベース部分に取り付けられて物体を把持するように構成された複数の指であって、各指が前記物体を把持するときに１本以上の他の指に向かって、及び前記物体の把持を解除するときに当該他の指から離れるように可動な指と、
    真空を介して吸引を提供するための、前記ベース部分の又は前記複数の指の１本以上に配置された一以上のポートと
    を含み、
    前記真空による力は、前記複数の指によって適用される把持力の関数であって前記把持力と比例の関係は有しない、グリッパ。
20. 前記複数の指のそれぞれが、
    前記物体を把持するときに１本以上の他の指の方を向く内側表面と、
    前記物体を把持するときに１本以上の他の指から離れる方を向く外側表面と
    を有し、
    前記一以上のポートは前記指の内側表面に配置される、請求項１９に記載のグリッパ。
21. 前記複数の指のそれぞれが、
    前記物体を把持するときに１本以上の他の指の方を向く内側表面と、
    前記物体を把持するときに１本以上の他の指から離れる方を向く外側表面と
    を有し、
    前記一以上のポートは前記指の外側表面に配置される、請求項１９に記載のグリッパ。
22. 前記複数の指の少なくとも１本は、前記ベース部分から離れる方を向くように可動な先端を有し、
    前記一以上のポートの少なくとも１つが、少なくとも１つの先端に配置される、請求項１９に記載のグリッパ。
23. 前記一以上のポートに真空をもたらす一以上の真空源と、
    前記真空源を独立して制御する一以上の制御器と
    をさらに含む、請求項１９に記載のグリッパ。

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