JP6762581B2

JP6762581B2 - Articulated robot

Info

Publication number: JP6762581B2
Application number: JP2019076655A
Authority: JP
Inventors: 範晃中川; 友紀子中川; 弘行野村
Original assignee: 株式会社アールティ
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: JP2020055093A

Description

本発明は、多関節ロボットのエンドエフェクタ及び多関節ロボットに関する。 The present invention relates to an end effector of an articulated robot and an articulated robot.

従来、多関節ロボットのエンドエフェクタは、ワークに合わせて選択されていた。例えば、モータギアの回転により第１ギアおよび第２ギアが対向配置された状態で互いに逆方向に回転したとき、第１ギアにその基端部が固定された第１駆動アームと、第２ギアにその基端部が固定された第２駆動アームとが、それぞれ第１従動アームおよび第２従動アームを介して互いに近接または離反するように回転する電動グリッパ装置が提案されていた（例えば、特許文献１）。当該装置は、当該第１駆動アームに回動自在に支持された一方の把持部材と、第２駆動アームに回動自在に支持された他方の把持部材とを互いに近接または離反するように移動させることができる。 Conventionally, the end effector of an articulated robot has been selected according to the work. For example, when the first gear and the second gear are arranged to face each other due to the rotation of the motor gear and rotate in opposite directions, the first drive arm whose base end is fixed to the first gear and the second gear An electric gripper device has been proposed in which a second drive arm having a fixed base end thereof rotates so as to be close to or separated from each other via a first driven arm and a second driven arm, respectively (for example, Patent Document). 1). The device moves one gripping member rotatably supported by the first drive arm and the other gripping member rotatably supported by the second drive arm so as to be close to or separated from each other. be able to.

特開２０１６−９３８６１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-93861 特開２０００−１１７６７７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-117677 特開２００５−３３３８２７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-333827

例えば食品を扱うロボットにおいては、衛生管理が要求される。しかしながら、従来はワークの特性に適し、ワークを直接扱うエンドエフェクタを用いていたところ、エンドエフェクタの洗浄等には手間がかかるという問題があった。 For example, in robots that handle food, hygiene management is required. However, conventionally, when an end effector that is suitable for the characteristics of the work and directly handles the work has been used, there is a problem that it takes time and effort to clean the end effector.

本発明は、多関節ロボットのエンドエフェクタの衛生管理を容易にするための技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique for facilitating hygiene management of an end effector of an articulated robot.

本発明に係るエンドエフェクタは、使用する道具を操作すると共に当該道具を着脱可能に保持する保持部を備え、ロボットアームに接続される。このようにすれば、使用する道具を交換することができ、道具の洗浄や消毒が容易になる。すなわち、多関節ロボットのエンドエフェクタの衛生管理を容易にすることができる。また、上記操作は開閉操作であり、複数の保持部を備えるものであってもよい。また、モータの回転運動を保持部の開閉運動に変換して伝達する開閉機構を備えるようにしてもよい。 The end effector according to the present invention is provided with a holding portion for operating the tool to be used and holding the tool detachably, and is connected to the robot arm. In this way, the tools used can be replaced, facilitating cleaning and disinfection of the tools. That is, hygiene management of the end effector of the articulated robot can be facilitated. Further, the above operation is an opening / closing operation, and may include a plurality of holding portions. Further, an opening / closing mechanism may be provided which converts the rotational motion of the motor into the opening / closing motion of the holding portion and transmits the rotational motion.

また、保持部は、２つのグリップ部を開閉して使用する道具の、グリップ部の一方を着脱可能に保持する第１の保持部を有する第１の開閉部材と、グリップ部の他方を着脱可能に保持する第２の保持部を有する第２の開閉部材とを含み、第１の開閉部材と接続され、第１の開閉部材を回動させる駆動部を備えるものであってもよい。具体的には、このような構成により、使用する道具を操作すると共に着脱可能に保持する保持部を実現することができる。また、保持部は、グリップ部を開閉して使用する道具の、グリップ部を着脱可能に保持し、開閉機構は、所定の軸を中心に保持部を回動させるものであってもよい。 Further, the holding portion is a tool used by opening and closing the two grip portions, and the first opening / closing member having the first holding portion for detachably holding one of the grip portions and the other of the grip portions can be attached and detached. It may include a second opening / closing member having a second holding portion to hold the first opening / closing member, and may include a driving unit connected to the first opening / closing member to rotate the first opening / closing member. Specifically, with such a configuration, it is possible to realize a holding portion that operates the tool to be used and holds it detachably. Further, the holding portion may be a tool for opening and closing the grip portion to be used, and the grip portion may be detachably held, and the opening / closing mechanism may rotate the holding portion around a predetermined axis.

また、第１の開閉部材は、円弧状に並ぶ歯形を含む第１の歯車部を有し、第２の開閉部材は、円弧状に並び第１の歯車部と噛み合う歯形を含む第２の歯車部を有し、第１の開閉部材の回動と連動して回動するものであってもよい。このようにすれば、１つの駆動部に
より、ほぼ対称に２つのグリップ部を開閉する操作を行うことができる。また、開閉機構は、保持部と連設され、円弧状に並ぶ歯形を含む歯車部を含み、当該歯車部は、他の保持部が有する歯車部と連動して回動するものであってもよし、開閉機構は、保持部及びモータとそれぞれジョイントを介して接続されるロッドを含むものであってもよい。 Further, the first opening / closing member has a first gear portion including a tooth profile arranged in an arc shape, and the second opening / closing member has a second gear portion including a tooth profile arranged in an arc shape and meshing with the first gear portion. It may have a portion and rotate in conjunction with the rotation of the first opening / closing member. In this way, one drive unit can open and close the two grip portions substantially symmetrically. Further, the opening / closing mechanism includes a gear portion including a tooth profile arranged in an arc shape, which is connected to the holding portion, and the gear portion rotates in conjunction with the gear portion of the other holding portion. Alternatively, the opening / closing mechanism may include a rod connected to the holding portion and the motor via joints, respectively.

また、第１の保持部及び第２の保持部は、グリップ部の開閉方向とは異なる方向に道具を変位させて着脱するための着脱用開口部を有するようにしてもよい。このようにすれば、２つのグリップ部を開閉する際には道具を確実に保持すると共に、道具を着脱用開口部から取付け及び取外しすることができる。なお、着脱用開口部への道具の変位を制限する蓋部をさらに備えるようにしてもよい。また、保持部は、開閉操作の方向とは異なる方向に道具を変位させて着脱するための開口を有するものであってもよい。 Further, the first holding portion and the second holding portion may have a attachment / detachment opening for attaching / detaching the tool by displacing the tool in a direction different from the opening / closing direction of the grip portion. In this way, the tool can be securely held when opening and closing the two grip portions, and the tool can be attached and detached from the attachment / detachment opening. It should be noted that a lid portion that limits the displacement of the tool to the attachment / detachment opening may be further provided. Further, the holding portion may have an opening for displacementing and attaching / detaching the tool in a direction different from the direction of the opening / closing operation.

また、道具は、２本で一対となる棒状の道具であり、前記グリップ部の開閉により２つの先端部で対象物を挟持できるものであってもよい。例えばトングの支点部分を切除し、別体になった先端部分を道具として利用することができる。このような道具であれば、例えば一体に形成されたトングの支点部分のばね定数を考慮せずにトルク制御を行うことができるため、制御が容易になる。また、道具は、複数で一組となる棒状の道具であり、グリップ部の開閉により各々の先端部で対象物を挟持できるものであってもよい。 Further, the tool is a rod-shaped tool that is paired with two tools, and the object may be sandwiched between the two tip portions by opening and closing the grip portion. For example, the fulcrum part of the tongs can be excised and the separated tip part can be used as a tool. With such a tool, for example, torque control can be performed without considering the spring constant of the fulcrum portion of the integrally formed tongs, so that control becomes easy. Further, the tool is a rod-shaped tool that is a set of a plurality of tools, and may be a tool that can hold an object at each tip portion by opening and closing the grip portion.

また、道具は、１点を支点とし、グリップ部を力点として、所定の作用点を動作させる道具であってもよい。具体的には、トングやディッシャー等であってもよい。このような道具をエンドエフェクタに操作させる場合、取り外して容易に交換や洗浄ができるため、衛生上好ましい。また、既存の道具を利用できるようになる。 Further, the tool may be a tool that operates a predetermined point of action with one point as a fulcrum and the grip portion as a power point. Specifically, it may be tongs, a disher, or the like. When such a tool is operated by an end effector, it is preferable in terms of hygiene because it can be removed and easily replaced or cleaned. Also, existing tools will be available.

また、本発明は、エンドエフェクタをロボットアームの先端に備える多関節ロボットであってもよい。多関節ロボットは、道具の大きさに関する情報を記憶する記憶部と、道具の大きさに関する情報を用いて、ロボットアームが備える関節の回転角を制御する制御部とを備えるものであってもよい。なお、複数の道具の種別に対応付けて、各道具がエンドエフェクタから突出する大きさに関する情報を記憶させておき、エンドエフェクタに装着する道具の種別に応じて使用する情報を切り替えるようにしてもよい。また、エンドエフェクタの保持部は、道具に付された識別情報を読み取るための読取部を備え、多関節ロボットの制御部は、読取部が読み取った道具の識別情報に応じて、道具の大きさに関する情報を記憶部から読み出し、読み出した情報を用いて、ロボットアームが備える関節の回転角を制御するようにしてもよい。このようにすれば、多関節ロボットは使用する道具の大きさを踏まえてロボットアームを制御することができる。 Further, the present invention may be an articulated robot having an end effector at the tip of a robot arm. The articulated robot may include a storage unit that stores information on the size of the tool and a control unit that controls the rotation angle of the joints of the robot arm by using the information on the size of the tool. .. In addition, even if information about the size of each tool protruding from the end effector is stored in association with the types of a plurality of tools, and the information to be used is switched according to the type of the tool attached to the end effector. Good. Further, the holding unit of the end effector is provided with a reading unit for reading the identification information attached to the tool, and the control unit of the articulated robot has the size of the tool according to the identification information of the tool read by the reading unit. Information about the robot arm may be read from the storage unit, and the read information may be used to control the rotation angle of the joint included in the robot arm. In this way, the articulated robot can control the robot arm based on the size of the tool used.

なお、課題を解決するための手段に記載の内容は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で可能な限り組み合わせることができる。また、課題を解決するための手段の内容は、コンピュータ等の装置若しくは複数の装置を含むシステム、コンピュータが実行する方法、又はコンピュータに実行させるプログラムとして提供することができる。なお、プログラムを保持する記録媒体を提供するようにしてもよい。 The contents described in the means for solving the problems can be combined as much as possible without departing from the problems and technical ideas of the present invention. Further, the content of the means for solving the problem can be provided as a device such as a computer or a system including a plurality of devices, a method executed by the computer, or a program executed by the computer. A recording medium for holding the program may be provided.

多関節ロボットのエンドエフェクタの衛生管理を容易にするための技術を提供することができる。 It is possible to provide a technique for facilitating hygiene management of end effectors of articulated robots.

トングを保持するエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the end effector which holds a tongs. トングを閉じたエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the end effector which closed the tongs. エンドエフェクタの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of an end effector. エンドエフェクタの右側面図である。It is a right side view of an end effector. エンドエフェクタの内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of an end effector. エンドエフェクタを備える多関節ロボットの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the articulated robot provided with an end effector. トングを保持するエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the end effector which holds a tongs. トングを閉じたエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the end effector which closed the tongs. エンドエフェクタの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of an end effector. エンドエフェクタの内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of an end effector. 道具の認識処理の一例を示す処理フロー図である。It is a processing flow diagram which shows an example of the recognition processing of a tool. 識別情報が付された道具及びエンドエフェクタが備える読取部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reading part provided in the tool and the end effector with the identification information. 識別情報が付された道具及びエンドエフェクタが備える読取部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reading part provided in the tool and the end effector with the identification information. 識別情報が付された道具及びエンドエフェクタが備える読取部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reading part provided in the tool and the end effector with the identification information. トングを保持するエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the end effector which holds a tongs. トングを閉じたエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the end effector which closed the tongs.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

＜実施形態１＞
図１は、トングの支点部分を切断した２本で一対となる道具を保持するエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。図２は、トングを閉じたエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。本実施形態に係るエンドエフェクタ１は、ロボットアームの末端に接続され、多関節ロボットが何らかのワークを操作するための機構である。なお、図１に前後左右上下を示すように、便宜上、歯車を備える部品の位置する方向を前方とし、トングの先端が伸びる方向を上とする。 <Embodiment 1>
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an end effector that holds a pair of tools by cutting two fulcrums of tongs. FIG. 2 is a perspective view showing an example of an end effector with the tongs closed. The end effector 1 according to the present embodiment is a mechanism connected to the end of the robot arm for the articulated robot to operate some work. As shown in FIG. 1, front, back, left, right, up and down, for convenience, the direction in which the component including the gear is located is the front, and the direction in which the tip of the tongs extends is the top.

エンドエフェクタ１は、例えば図示した道具２のように、２つのグリップ部分（２１，２２）を開閉して使用する道具を保持し、操作する。なお、道具２は、一対の棒状の道具であり、箸であってもよいし、例えば支点部分を切除したトングのようにそれぞれの先端部分がへら状又はスプーン状のものであってもよい。また、道具２は、その一端側のグリップ部分をエンドエフェクタ１が握って開閉することにより、他端側の先端部分をより大きく開閉させ、先端部分で食品等のワークを挟持することができる。 The end effector 1 holds and operates a tool to be used by opening and closing two grip portions (21, 22), for example, as in the illustrated tool 2. The tool 2 is a pair of rod-shaped tools, and may be chopsticks, or may have a spatula-shaped or spoon-shaped tip portion such as a tong with a fulcrum portion cut off. Further, the tool 2 can be opened and closed by the end effector 1 gripping the grip portion on one end side thereof, thereby opening and closing the tip portion on the other end side more widely, and the work such as food can be sandwiched between the tip portions.

エンドエフェクタ１は、道具２を開閉するための第１の開閉部材１１と、第２の開閉部材１２とを備える。第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２は、それぞれ道具２のグリップ部を保持し、第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２が互いに逆向きに回動することにより道具２を開閉する。また、エンドエフェクタ１の筐体は、第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２を回動させるための駆動部であるサーボモータを内部に保持するモータケース部１３と、筐体の底面部１７１とを含む。なお、第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２は、使用する道具を操作（開閉）すると共に着脱可能に保持するための部材であり、本発明に係る「保持部」に相当する。保持部には、道具２の抜け落ちを防止する脱落防止部を設けてもよい。例えば、道具２のグリップ部が磁性のある材料で形成されている場合は、第１の開閉部材１１および第２の開閉部材１２の内部にそれぞれ磁石を設けておき、道具２を保持する能力を向上させるようにしてもよい。また、道具２と開閉部材（１１、１２）とに、道具２が開閉部材（１１、１２）に装着された状態において係合する凹凸部を設け、エンドエフェクタ１が道具２を保持する能力を向上させるようにしてもよい。 The end effector 1 includes a first opening / closing member 11 for opening / closing the tool 2 and a second opening / closing member 12. The first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12 each hold the grip portion of the tool 2, and the first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12 rotate in opposite directions to the tool 2. Open and close. Further, the housing of the end effector 1 includes a motor case portion 13 that internally holds a servomotor which is a driving unit for rotating the first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12, and a bottom surface of the housing. Includes part 171 and. The first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12 are members for operating (opening / closing) and detachably holding the tool to be used, and correspond to the "holding portion" according to the present invention. The holding portion may be provided with a dropout prevention portion for preventing the tool 2 from falling off. For example, when the grip portion of the tool 2 is made of a magnetic material, magnets are provided inside the first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12, respectively, to provide the ability to hold the tool 2. You may try to improve it. Further, the tool 2 and the opening / closing member (11, 12) are provided with an uneven portion that engages with the tool 2 in a state of being attached to the opening / closing member (11, 12), and the end effector 1 has an ability to hold the tool 2. You may try to improve it.

図３は、エンドエフェクタの分解斜視図の一例である。図３に示すように、道具２を開閉するための第１の開閉部材１１は、挿入孔１１１と、歯車部１１２と、保持部１１３とを有する。挿入孔１１１には、サーボモータの回転軸が挿入され、接続される。歯車部１１２は、平歯車の歯形が挿入孔１１１からほぼ等間隔に円弧状に配置されると共に一部が欠歯になっている。歯車部１１２は、回転軸と直交する面における歯形の断面形状をインボリュート曲線としたインボリュート歯車であってもよい。保持部１１３は、歯車部１１２の欠歯になった部分から延伸されて形成されると共に、その先端に、道具２のグリップ部を挿入して保持するための挿入口１１５が設けられている。挿入口１１５は、上述した回転軸とほぼ直交する方向に向けて開口している。挿入口１１５は、道具２のグリップ部２１の開閉方向とは異なる方向に道具２を変位させて着脱するための着脱用の開口部である。また、歯車部１１２の回転軸と同軸上に、歯車部１１２が設けられた部分と共にモータケース部１３を挟むように回転軸１１６が設けられ、第１の開閉部材１１は回転軸を中心に回動するようになっている。 FIG. 3 is an example of an exploded perspective view of the end effector. As shown in FIG. 3, the first opening / closing member 11 for opening / closing the tool 2 has an insertion hole 111, a gear portion 112, and a holding portion 113. The rotation shaft of the servomotor is inserted into the insertion hole 111 and connected to the insertion hole 111. In the gear portion 112, the tooth profile of the spur gear is arranged in an arc shape at substantially equal intervals from the insertion hole 111, and a part of the gear portion 112 is missing. The gear portion 112 may be an involute gear in which the cross-sectional shape of the tooth profile on the plane orthogonal to the rotation axis is an involute curve. The holding portion 113 is formed by being extended from the missing tooth portion of the gear portion 112, and an insertion port 115 for inserting and holding the grip portion of the tool 2 is provided at the tip thereof. The insertion port 115 opens in a direction substantially orthogonal to the rotation axis described above. The insertion port 115 is an opening for attaching / detaching the tool 2 so as to be displaced in a direction different from the opening / closing direction of the grip portion 21 of the tool 2. Further, a rotating shaft 116 is provided coaxially with the rotating shaft of the gear portion 112 so as to sandwich the motor case portion 13 together with the portion provided with the gear portion 112, and the first opening / closing member 11 rotates around the rotating shaft. It is designed to work.

また、第２の開閉部材１２は、挿入孔１２１と、歯車部１２２と、保持部１２３とを有する。挿入孔１２１は、回動する際の中心になる回転軸が挿入される通し穴である。なお、第２の開閉部材１２は駆動部によって直接駆動させられるのではなく、第１の開閉部材１１と連動して回動する。歯車部１２２は、第１の開閉部材１１の歯車部１１２とほぼ同様の形状であり、歯車部１１２と噛み合う。具体的には、歯車部１２２は、平歯車の歯形が円弧状に配置されると共に一部が欠歯になっており、歯車部１２２も、例えば回転軸と直交する面における歯形の断面形状をインボリュート曲線としたインボリュート歯車であってもよい。保持部１２３は、歯車部１２２の欠歯になった部分から延伸されて形成されると共に、その先端に、道具２のグリップ部を挿入して保持するための挿入口１２５が設けられている。挿入口１２５は、上述した回転軸とほぼ直交する方向に向けて開口している。挿入口１２５は、道具２のグリップ部２１の開閉方向とは異なる方向に道具２を変位させて着脱するための着脱用の開口部である。また、歯車部１２２の回転軸と同軸上に、歯車部１２２が設けられた部分と共にモータケース部１３を挟むように挿入孔１２６が設けられ、挿入孔１２１及び挿入孔１２６には、一直線上に設けられたモータケース部１３の回転軸１３３及び回転軸１３４が挿入される。そして、第２の開閉部材１２は回転軸１３３及び回転軸１３４を中心に回動するようになっている。 Further, the second opening / closing member 12 has an insertion hole 121, a gear portion 122, and a holding portion 123. The insertion hole 121 is a through hole into which a rotation shaft, which is the center of rotation, is inserted. The second opening / closing member 12 is not directly driven by the drive unit, but rotates in conjunction with the first opening / closing member 11. The gear portion 122 has substantially the same shape as the gear portion 112 of the first opening / closing member 11, and meshes with the gear portion 112. Specifically, in the gear portion 122, the tooth profile of the spur gear is arranged in an arc shape and a part of the gear portion 122 is missing, and the gear portion 122 also has, for example, a cross-sectional shape of the tooth profile on a plane orthogonal to the rotation axis. It may be an involute gear having an involute curve. The holding portion 123 is formed by extending from the missing tooth portion of the gear portion 122, and is provided with an insertion port 125 at the tip thereof for inserting and holding the grip portion of the tool 2. The insertion port 125 opens in a direction substantially orthogonal to the rotation axis described above. The insertion port 125 is an opening for attaching / detaching the tool 2 so as to be displaced in a direction different from the opening / closing direction of the grip portion 21 of the tool 2. Further, an insertion hole 126 is provided coaxially with the rotation axis of the gear portion 122 so as to sandwich the motor case portion 13 together with the portion provided with the gear portion 122, and the insertion hole 121 and the insertion hole 126 are provided in a straight line. The rotary shaft 133 and the rotary shaft 134 of the provided motor case portion 13 are inserted. Then, the second opening / closing member 12 rotates around the rotation shaft 133 and the rotation shaft 134.

モータケース部１３は、第１のケース部１３１と第２のケース部１３２との間にサーボモータ１３５を収容する。また、モータケース部１３の外形は、第１の開閉部材１１の保持部１１３及び第２の開閉部材１２の保持部１２３の回動と干渉しないように、面取りされている。 The motor case portion 13 accommodates the servomotor 135 between the first case portion 131 and the second case portion 132. The outer shape of the motor case portion 13 is chamfered so as not to interfere with the rotation of the holding portion 113 of the first opening / closing member 11 and the holding portion 123 of the second opening / closing member 12.

底面部１７１は、モータケース部１３の底面にビス等で固定される。 The bottom surface portion 171 is fixed to the bottom surface of the motor case portion 13 with screws or the like.

また、歯車ケース部１７２は、第１の開閉部材１１の歯車部１１２及び第２の開閉部材１２の歯車部１２２の外側に設けられ、歯車の間に指や物を挟み込まないよう保護する。 Further, the gear case portion 172 is provided outside the gear portion 112 of the first opening / closing member 11 and the gear portion 122 of the second opening / closing member 12 to protect fingers and objects from being caught between the gears.

図４は、エンドエフェクタの右側面図である。図５は、エンドエフェクタを図４におけるＡ−Ａ断面で切断した断面図である。なお、トングの先端の形状は簡略化して表している。図５に示す断面図は、第１の開閉部材の歯車部１１２及び第２の開閉部材の歯車部１２２を、それぞれの回転軸に垂直な平面で切断している。第２の開閉部材１２は、円弧状に並び第１の開閉部材１１の歯車部１１２と噛み合う歯形を含む歯車部１２２を有し、第１の開閉部材１１と連動して回動する。また、これに伴い保持部１１３及び保持部１２３が互いに逆方向に回動し、道具２のグリップ部２１及び２２に対して開閉する操作を行うことができる。 FIG. 4 is a right side view of the end effector. FIG. 5 is a cross-sectional view of the end effector cut along the AA cross section in FIG. The shape of the tip of the tongs is simplified. In the cross-sectional view shown in FIG. 5, the gear portion 112 of the first opening / closing member and the gear portion 122 of the second opening / closing member are cut in a plane perpendicular to their respective rotation axes. The second opening / closing member 12 has a gear portion 122 that is arranged in an arc shape and includes a tooth profile that meshes with the gear portion 112 of the first opening / closing member 11, and rotates in conjunction with the first opening / closing member 11. Further, along with this, the holding portion 113 and the holding portion 123 rotate in opposite directions to each other, and an operation of opening and closing the grip portions 21 and 22 of the tool 2 can be performed.

図６は、エンドエフェクタを備える多関節ロボットの一例を示す斜視図及びロボットの動作を制御する制御部の構成の一例を示すブロック図である。なお、トングの先端の形状は簡略化して表している。多関節ロボット３は、７軸の自由度を有するロボットアームを両腕に備え、人間の上半身を模したロボットである。ロボットアームは一般的なマニピュレータであり、可動せず一体に変位する骨格部材であるリンクと、リンク間を接続し、所定の回転軸を基準として接続されるリンクを互いに変位させる関節とを交互に備える。多関節ロボット３は、リンク３１〜３７を備え、それぞれのリンク間に関節を備えている。なお、リンク３１〜３７及びリンク間の関節を、「ロボットアーム」と呼ぶものとする。図６に示す多関節ロボット３は、左右対称にロボットアームを２つ有している。 FIG. 6 is a perspective view showing an example of an articulated robot including an end effector, and a block diagram showing an example of a configuration of a control unit that controls the operation of the robot. The shape of the tip of the tongs is simplified. The articulated robot 3 is a robot that is equipped with robot arms having seven degrees of freedom on both arms and imitates the upper body of a human being. A robot arm is a general manipulator, and alternates between links, which are skeletal members that do not move and displace integrally, and joints that connect the links and displace the links that are connected with respect to a predetermined rotation axis. Be prepared. The articulated robot 3 includes links 31 to 37, and has joints between the links. The links 31 to 37 and the joints between the links are referred to as "robot arms". The articulated robot 3 shown in FIG. 6 has two robot arms symmetrically.

ロボットアームは、関節にサーボモータを内蔵すると共に、サーボモータの回転角を制御する制御装置（図示せず）と信号線を介して接続される。また、本実施形態に係るエンドエフェクタ１が備えるサーボモータ１６１も、所定のコネクタを介して制御装置と電気的に接続され、制御装置によって回転軸１６２の回転が制御される。なお、制御装置は、多関節ロボット３に内蔵されるものであってもよいし、外付けされるものであってもよい。また、制御装置は、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等の通信網を介して接続され、いわゆるクラウド上でサービスを提供する装置であってもよい。 The robot arm has a servomotor built in the joint and is connected to a control device (not shown) that controls the rotation angle of the servomotor via a signal line. Further, the servomotor 161 included in the end effector 1 according to the present embodiment is also electrically connected to the control device via a predetermined connector, and the rotation of the rotation shaft 162 is controlled by the control device. The control device may be built in the articulated robot 3 or may be externally attached. Further, the control device may be a device that is connected via a communication network such as the Internet or a LAN (Local Area Network) and provides a service on a so-called cloud.

また、図６に示すように、多関節ロボット３の頭部及び胸部には、それぞれ撮像装置４１及び撮像装置４２を備える。撮像装置４１及び撮像装置４２は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を利用したイメージセンサを備えるデジタルカメラであってもよいし、さらに深度を測定できるＲＧＢ−Ｄカメラ等であってもよい。２つの撮像装置を備えることにより、多関節ロボット３が何らかのワークを扱う場合に、ロボットアームの死角を減らすことができる。また、多関節ロボット３は、その胴体部分等にも関節を有するが、説明は省略する。 Further, as shown in FIG. 6, the head and chest of the articulated robot 3 are provided with an image pickup device 41 and an image pickup device 42, respectively. The image pickup device 41 and the image pickup device 42 may be a digital camera including an image sensor using a CCD (Charge-Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or the like, or an RGB-D camera capable of measuring the depth. And so on. By providing the two imaging devices, the blind spot of the robot arm can be reduced when the articulated robot 3 handles some kind of work. Further, the articulated robot 3 also has joints in its body portion and the like, but the description thereof will be omitted.

また、多関節ロボット３が備えるリンク等の材料は特に限定されず、樹脂や金属、カーボン等を利用することができる。また、成形方法も特に限定されず、塑性加工や射出成型により製造してもよいし、３Ｄプリンタを利用して造形してもよい。 Further, the material such as the link provided in the articulated robot 3 is not particularly limited, and resin, metal, carbon and the like can be used. Further, the molding method is not particularly limited, and it may be manufactured by plastic working or injection molding, or it may be molded using a 3D printer.

また、制御部５は、プロセッサ５１と記憶装置５２とを有する。プロセッサ５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置であり、プログラムを実行すること
により本処理等を行う。また、記憶装置５２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置及びＨＤＤ（Hard-disk Drive）やＳＳＤ（Solid
State Drive）、フラッシュメモリ等の補助記憶装置（二次記憶装置）である。主記憶装置は、プロセッサが読み出したプログラム等を一時的に記憶したり、プロセッサの作業領域を確保したりする。補助記憶装置は、プロセッサが実行するプログラム等を記憶する。なお、プロセッサ５１及び記憶装置５２は、メモリを内蔵したマイクロコントローラであってもよい。 Further, the control unit 5 has a processor 51 and a storage device 52. The processor 51 is an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit), and performs this processing or the like by executing a program. Further, the storage device 52 includes a main storage device such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and an HDD (Hard-disk Drive) and an SSD (Solid).
State Drive), auxiliary storage device (secondary storage device) such as flash memory. The main storage device temporarily stores programs and the like read by the processor, and secures a work area for the processor. The auxiliary storage device stores programs and the like executed by the processor. The processor 51 and the storage device 52 may be a microcontroller having a built-in memory.

なお、エンドエフェクタ１の先に突出する道具２の大きさを示す情報を予め記憶装置５２に保持させておくようにしてもよい。このような場合は、プロセッサ５１が順運動学により関節の角度からエンドエフェクタ１の現在位置を計算するときや、逆運動学を用いてエンドエフェクタ１の目標位置から関節の角度を計算するときに、保持されている道具２の大きさを示す情報を用いる。また、大きさや形状が異なる道具や、２つのグリップ部を開閉して使用する道具以外の道具をエンドエフェクタ１に装着して使用する場合には、装着する道具に応じて大きさの定義を切り替えて制御部５はロボットアーム及びエンドエフェクタを制御するようにしてもよい。また、撮像装置４１又は撮像装置４２が撮像した画像を用いて、エンドエフェクタ１が保持する道具の大きさのフィードバックを受け、道具の大きさを認識するようにしてもよい。 Information indicating the size of the tool 2 protruding beyond the end effector 1 may be stored in the storage device 52 in advance. In such a case, when the processor 51 calculates the current position of the end effector 1 from the joint angle by forward kinematics, or when calculating the joint angle from the target position of the end effector 1 by using inverse kinematics. , Information indicating the size of the held tool 2 is used. In addition, when a tool other than a tool having a different size or shape or a tool used by opening and closing the two grips is attached to the end effector 1 and used, the definition of the size is switched according to the attached tool. The control unit 5 may control the robot arm and the end effector. Further, the image captured by the imaging device 41 or the imaging device 42 may be used to receive feedback on the size of the tool held by the end effector 1 so that the size of the tool can be recognized.

＜効果＞
本実施形態に係るエンドエフェクタ１は、使用する道具を開閉すると共に着脱可能に保持する保持部を備え、エンドエフェクタ１に対して、道具２等の操作する道具を着脱することができる。したがって、道具の交換や洗浄が容易であり、衛生管理が要求される調理器具等を多関節ロボットに使用させる場合に特に好ましい。なお、使用する道具は洗浄するようなものに限られず、紙製の道具等のように使い捨ての道具を使用させるようにしてもよい。また、一体に形成されたトングを用いる場合は支点部分のばね定数に応じた開閉動作のトルク制御を行う必要があるが、別体になったトングの先端部分を扱う場合は、制御が容易になる。 <Effect>
The end effector 1 according to the present embodiment includes a holding portion that opens and closes the tool to be used and holds it detachably, and the tool 2 or the like to be operated can be attached to or detached from the end effector 1. Therefore, it is particularly preferable when the articulated robot is made to use cooking utensils or the like, which are easy to replace and wash tools and require hygiene management. The tools to be used are not limited to those for cleaning, and disposable tools such as paper tools may be used. Further, when using the integrally formed tongs, it is necessary to control the torque of the opening / closing operation according to the spring constant of the fulcrum part, but when handling the tip part of the separate tongs, the control is easy. Become.

＜実施形態２＞
図７は、トングを保持するエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。図８は、トングを閉じたエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。本実施形態に係るエンドエフェクタ１は、ロボットアームの末端に接続され、多関節ロボットが何らかのワークを操作するための機構である。また、本実施形態に係るエンドエフェクタ１は、道具２の一例として支点を介して一体に形成された一般的なトング２を操作するものとする。 <Embodiment 2>
FIG. 7 is a perspective view showing an example of an end effector holding the tongs. FIG. 8 is a perspective view showing an example of an end effector with the tongs closed. The end effector 1 according to the present embodiment is a mechanism connected to the end of the robot arm for the articulated robot to operate some work. Further, the end effector 1 according to the present embodiment operates a general tong 2 integrally formed via a fulcrum as an example of the tool 2.

エンドエフェクタ１は、例えば図示したトング２のように、２つのグリップ部分（２１，２２）を開閉して使用する道具を保持し、操作する。なお、トング２は、例えば１点を支点としてつながった２つの細長いへら状又はスプーン状の部分を含む。また、トング２は、支点の両側に連なるグリップ部分を力点（使用者が力を加える作用点）として握られることにより、先端の作用点（操作する対象物に力を加える作用点）において食品等のワークを挟持することができる。 The end effector 1 holds and operates a tool to be used by opening and closing two grip portions (21, 22), for example, as shown in the illustrated tongs 2. The tongs 2 include, for example, two elongated spatula-shaped or spoon-shaped portions connected by one point as a fulcrum. In addition, the tongs 2 are gripped with the grip portions connected to both sides of the fulcrum as force points (action points where the user applies force), so that the tongs 2 have food or the like at the action points at the tip (action points where force is applied to the object to be operated). Work can be sandwiched.

エンドエフェクタ１は、トング２を開閉するための第１の開閉部材１１と、第２の開閉部材１２とを備える。第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２は、それぞれトング２のグリップ部を保持し、第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２が互いに逆向きに回動することによりトング２を開閉する。また、エンドエフェクタ１の筐体は、第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２を回動させるための駆動部であるサーボモータを内部に保持するモータケース部１３と、トング２の支点側を保持するためのトング側ケース部１４と、トング２を着脱する際に筐体に出し入れするための開口部を閉じる蓋部材１５と、モータケース部１３の蓋部材１６と、筐体の底面部１７１とを含む。なお、第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２は、使用する道具を操作（開閉）すると共に着脱可能に保持するための部材であり、本発明に係る「保持部」に相当する。 The end effector 1 includes a first opening / closing member 11 for opening / closing the tongs 2 and a second opening / closing member 12. The first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12 each hold the grip portion of the tongs 2, and the first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12 rotate in opposite directions to the tongs 2. Open and close. Further, the housing of the end effector 1 is a fulcrum of a motor case portion 13 and a tongs 2 that internally hold a servomotor which is a drive portion for rotating the first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12. The tongs side case portion 14 for holding the side, the lid member 15 for closing the opening for putting in and out of the housing when attaching and detaching the tongs 2, the lid member 16 for the motor case portion 13, and the bottom surface of the housing. Includes part 171 and. The first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12 are members for operating (opening / closing) and detachably holding the tool to be used, and correspond to the "holding portion" according to the present invention.

図９は、エンドエフェクタの分解斜視図の一例である。図９に示すように、トング２を開閉するための第１の開閉部材１１は、挿入孔１１１と、歯車部１１２と、保持部１１３とを有する。挿入孔１１１には、サーボモータの回転軸が挿入され、接続される。歯車部１１２は、平歯車の歯形が円弧状に配置されると共に一部が欠歯になっている。歯車部１１２は、回転軸と直交する面における歯形の断面形状をインボリュート曲線としたインボリュート歯車であってもよい。保持部１１３は、歯車部１１２の欠歯になった部分から延伸すると共に、その先端が二股に分かれている。また、二股に分かれた先には、それぞれ回転軸と平行な柱状体を有し、２つの柱状体の間にトングのグリップ部の一方（２１）を挟むことができる。 FIG. 9 is an example of an exploded perspective view of the end effector. As shown in FIG. 9, the first opening / closing member 11 for opening / closing the tongs 2 has an insertion hole 111, a gear portion 112, and a holding portion 113. The rotation shaft of the servomotor is inserted into the insertion hole 111 and connected to the insertion hole 111. In the gear portion 112, the tooth profile of the spur gear is arranged in an arc shape, and a part of the gear portion 112 is missing. The gear portion 112 may be an involute gear in which the cross-sectional shape of the tooth profile on the plane orthogonal to the rotation axis is an involute curve. The holding portion 113 extends from the missing tooth portion of the gear portion 112, and its tip is bifurcated. Further, each of the bifurcated ends has a columnar body parallel to the rotation axis, and one (21) of the grip portion of the tongs can be sandwiched between the two columnar bodies.

また、第２の開閉部材１２は、挿入孔１２１と、歯車部１２２と、保持部１２３とを有する。挿入孔１２１は、回動する際の中心になる回転軸が挿入される通し穴である。なお、第２の開閉部材１２は駆動部によって直接駆動させられるのではなく、第１の開閉部材１１と連動して回動する。歯車部１２２は、第１の開閉部材１１の歯車部１１２とほぼ同
様の形状であり、歯車部１１２と噛み合う。具体的には、歯車部１２２は、平歯車の歯形が円弧状に配置されると共に一部が欠歯になっており、歯車部１２２も、例えば回転軸と直交する面における歯形の断面形状をインボリュート曲線としたインボリュート歯車であってもよい。保持部１２３は、歯車部１２２の欠歯になった部分から延伸すると共に、その先端は二股に分かれている。また、二股に分かれた先には、それぞれ回転軸と平行な柱状体を有し、２つの柱状体の間にトングのグリップ部の他方（２２）を挟むことができる。 Further, the second opening / closing member 12 has an insertion hole 121, a gear portion 122, and a holding portion 123. The insertion hole 121 is a through hole into which a rotation shaft, which is the center of rotation, is inserted. The second opening / closing member 12 is not directly driven by the drive unit, but rotates in conjunction with the first opening / closing member 11. The gear portion 122 has substantially the same shape as the gear portion 112 of the first opening / closing member 11, and meshes with the gear portion 112. Specifically, in the gear portion 122, the tooth profile of the spur gear is arranged in an arc shape and a part of the gear portion 122 is missing, and the gear portion 122 also has a cross-sectional shape of the tooth profile on a surface orthogonal to the rotation axis, for example. It may be an involute gear having an involute curve. The holding portion 123 extends from the missing tooth portion of the gear portion 122, and its tip is bifurcated. Further, each of the bifurcated ends has a columnar body parallel to the rotation axis, and the other (22) of the grip portion of the tongs can be sandwiched between the two columnar bodies.

モータケース部１３は、凸部１３６と、開口部１３７と、回転軸挿入孔１３８と、回転軸１３４とを有する。凸部１３６は、屈曲するトング２の支点（２３）付近の内側に収まる形状になっている。また、凸部１３６は、エンドエフェクタ１からトング２の先端が突出する方向に対してほぼ垂直に突出しており、トング２がエンドエフェクタ１から抜け落ちることを防止する。開口部１３７は、第１の開閉部材１１及び第２の開閉部材１２を筐体の外に突出させると共に保持部１１３及び保持部１２３の回動を制限しないように開けられた開口である。回転軸挿入孔１３８は、サーボモータの回転軸を通過させるための通し穴である。回転軸１３４は、モータケース部１３の所定の位置に設けられるビス穴と螺合するビス等により形成され、第２の部材が回動する際の中心となる軸である。 The motor case portion 13 has a convex portion 136, an opening portion 137, a rotary shaft insertion hole 138, and a rotary shaft 134. The convex portion 136 has a shape that fits inside the vicinity of the fulcrum (23) of the bent tongs 2. Further, the convex portion 136 projects substantially perpendicular to the direction in which the tip of the tongs 2 protrudes from the end effector 1 to prevent the tongs 2 from falling out of the end effector 1. The opening 137 is an opening that allows the first opening / closing member 11 and the second opening / closing member 12 to project outside the housing and does not restrict the rotation of the holding portion 113 and the holding portion 123. The rotary shaft insertion hole 138 is a through hole for passing the rotary shaft of the servomotor. The rotating shaft 134 is formed by a screw or the like screwed with a screw hole provided at a predetermined position of the motor case portion 13, and is a shaft that serves as a center when the second member rotates.

トング側ケース部１４は、着脱用開口部１４１と、開閉用開口部１４２とを有する。着脱用開口部１４１は、トング２を着脱する際に、トング２を筐体に出し入れするための開口部である。本実施形態では、筐体の外にトング２が突出する方向や、トング２の先端が開閉する方向に対して垂直な、凸部１３６が突出する方向の延長上に着脱用開口部１４１が設けられている。エンドエフェクタ１をトング側ケース部１４側から見たときの着脱用開口部１４１の輪郭は、エンドエフェクタ１からトング２が突出する開閉用開口部１４２側の方が、エンドエフェクタ１の底面側よりも小さくなっている。すなわち、着脱用開口部１４１は、閉じた状態においてトング２の支点（２３）側の部分が通過できるような形状である。換言すれば、開いた状態ではトング２が着脱用開口部１４１から抜け落ちることがない。また、開閉用開口部１４２は、トング２の先端を筐体の外に突出させると共にトング２の開閉動作を制限しないように開口されている。なお、トング側ケース部１４の開閉用開口部１４２は、モータケース部１３の開口部１３７を一体となり、全体で１つの開口部を形成する。 The tongs side case portion 14 has a detachable opening 141 and an opening / closing opening 142. The attachment / detachment opening 141 is an opening for inserting / removing the tongs 2 into and out of the housing when attaching / detaching the tongs 2. In the present embodiment, the attachment / detachment opening 141 is provided on the extension of the direction in which the convex portion 136 protrudes, which is perpendicular to the direction in which the tongs 2 project out of the housing and the direction in which the tip of the tongs 2 opens and closes. Has been done. When the end effector 1 is viewed from the tongs side case portion 14, the contour of the attachment / detachment opening 141 is such that the opening / closing opening 142 side in which the tongs 2 project from the end effector 1 is closer to the bottom surface side of the end effector 1. Is also getting smaller. That is, the detachable opening 141 is shaped so that the portion on the fulcrum (23) side of the tongs 2 can pass through in the closed state. In other words, the tongs 2 do not fall out of the detachable opening 141 in the open state. Further, the opening / closing opening 142 is opened so that the tip of the tongs 2 projects out of the housing and the opening / closing operation of the tongs 2 is not restricted. The opening / closing opening 142 of the tongs side case portion 14 integrates the opening 137 of the motor case portion 13 to form one opening as a whole.

トング側ケース部１４の着脱用開口部１４１の蓋部材１５は、その外形が着脱用開口部１４１の形状とほぼ一致し、蓋部材１５は着脱用開口部１４１と嵌合する。蓋部材１５により、トング２が着脱用開口部１４１から抜け落ちるのを防止することができる。 The outer shape of the lid member 15 of the detachable opening 141 of the tong side case portion 14 substantially matches the shape of the detachable opening 141, and the lid member 15 fits with the detachable opening 141. The lid member 15 can prevent the tongs 2 from falling out of the attachment / detachment opening 141.

モータケース部１３の蓋部材１６は、その内部にサーボモータ１６１を保持し、モータケース部１３と接続される。また、サーボモータ１６１はモータの回転軸１６２を備え、回転軸１６２はモータケース部１３の回転軸挿入孔１３８を貫通し、第１の開閉部材１１の挿入孔１１１と接続される。サーボモータ１６１は、所定のコネクタ等を介して制御装置と信号線等で接続され、回転軸１６２は、例えばパルスのデューティ比等のような電気信号によりその回転角が制御される。 The lid member 16 of the motor case portion 13 holds the servomotor 161 inside and is connected to the motor case portion 13. Further, the servomotor 161 includes a rotation shaft 162 of the motor, and the rotation shaft 162 penetrates the rotation shaft insertion hole 138 of the motor case portion 13 and is connected to the insertion hole 111 of the first opening / closing member 11. The servomotor 161 is connected to a control device via a predetermined connector or the like by a signal line or the like, and the rotation angle of the rotation shaft 162 is controlled by an electric signal such as a pulse duty ratio or the like.

底面部１７１は、モータケース部１３及びトング側ケース部１４の底面にビス等で固定され、両者を接続する。 The bottom surface portion 171 is fixed to the bottom surface of the motor case portion 13 and the tongs side case portion 14 with screws or the like, and connects the two.

図１０は、エンドエフェクタの内部構造を示す断面図である。図１０に示す断面図は、図８に示したエンドエフェクタ１を、モータケース部１３とトング側ケース部１４との接合面で切断した、モータケース部１３側を表している。図１０に示すように、凸部１３６が突出する方向は、第１の開閉部材１１の保持部１１３や第２の開閉部材１２の保持部１
２３が伸びる方向とほぼ平行であり、トング２の一方のグリップ部２１を保持部１１３の２つの柱状体の間に挟持させ、トング２の他方のグリップ部２２を保持部１２３の２つの柱状体の間に挟持させることができる。また、トング２の一方のグリップ部２１は、トング２の開閉方向の両側から保持部１１３の２つの柱状体で挟持されると共に、トング２の他方のグリップ部２２は、トング２の開閉方向の両側から保持部１２３の２つの柱状体で挟持され、２つのグリップ部を開閉する際には道具を確実に保持すると共に、道具を着脱用開口部から取付け及び取外しすることができる。また、第２の開閉部材１２は、円弧状に並び第１の開閉部材１１の歯車部１１２と噛み合う歯形を含む歯車部１２２を有し、第１の開閉部材１１と連動して回動する。また、これに伴い保持部１１３及び保持部１２３が互いに逆方向に回動し、トング２のグリップ部２１及び２２に対して開閉する操作を行うことができる。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the internal structure of the end effector. The cross-sectional view shown in FIG. 10 shows the motor case portion 13 side in which the end effector 1 shown in FIG. 8 is cut at the joint surface between the motor case portion 13 and the tong side case portion 14. As shown in FIG. 10, the direction in which the convex portion 136 protrudes is the holding portion 113 of the first opening / closing member 11 and the holding portion 1 of the second opening / closing member 12.
The 23 is substantially parallel to the extending direction, one grip portion 21 of the tongs 2 is sandwiched between the two columnar bodies of the holding portion 113, and the other grip portion 22 of the tongs 2 is sandwiched between the two columnar bodies of the holding portion 123. It can be sandwiched between. Further, one grip portion 21 of the tongs 2 is sandwiched between two columnar bodies of the holding portions 113 from both sides in the opening / closing direction of the tongs 2, and the other grip portion 22 of the tongs 2 is in the opening / closing direction of the tongs 2. It is sandwiched between two columnar bodies of the holding portion 123 from both sides, and when opening and closing the two grip portions, the tool can be securely held, and the tool can be attached and detached from the attachment / detachment opening. Further, the second opening / closing member 12 has a gear portion 122 that is arranged in an arc shape and includes a tooth profile that meshes with the gear portion 112 of the first opening / closing member 11, and rotates in conjunction with the first opening / closing member 11. Further, along with this, the holding portion 113 and the holding portion 123 rotate in opposite directions to each other, and the grip portions 21 and 22 of the tongs 2 can be opened and closed.

本実施形態に係るエンドエフェクタ１も、図７に示したような多関節ロボット３のロボットアームに接続して用いることができる。 The end effector 1 according to the present embodiment can also be used by being connected to the robot arm of the articulated robot 3 as shown in FIG. 7.

＜効果＞
本実施形態に係るエンドエフェクタ１は、使用する道具を開閉すると共に着脱可能に保持する保持部を備え、エンドエフェクタ１に対して、トング２等の操作する道具を着脱することができる。したがって、道具の交換や洗浄が容易であり、衛生管理が要求される調理器具等を多関節ロボットに使用させる場合に特に好ましい。なお、使用する道具は洗浄するようなものに限られず、紙製のトング等のように使い捨ての道具を使用させるようにしてもよい。 <Effect>
The end effector 1 according to the present embodiment includes a holding portion that opens and closes the tool to be used and holds it detachably, and the tool to be operated such as the tongs 2 can be attached to and detached from the end effector 1. Therefore, it is particularly preferable when the articulated robot is made to use cooking utensils or the like, which are easy to replace and wash tools and require hygiene management. The tools to be used are not limited to those for cleaning, and disposable tools such as paper tongs may be used.

＜変形例＞
多関節ロボット３の形状に人型を採用することで、例えば人間と共にセントラルキッチンや食品加工工場等において多関節ロボット３を稼動させる場合に、周囲の人間にとってロボットの動作範囲の予測可能性を向上させ、安全性を高めることができる。ただし、エンドエフェクタ１を装着する多関節ロボット３の形状は、人型には限定されず、１本のロボットアームからなる垂直多関節ロボットであってもよい。また、多関節ロボット３は、実施形態に示した構成に加え、人間の下半身を模した部分をさらに有するようにしてもよい。また、ロボットアームが有する自由度（関節）の数も７には限定されない。 <Modification example>
By adopting a humanoid shape for the articulated robot 3, for example, when operating the articulated robot 3 together with humans in a central kitchen, a food processing factory, etc., the predictability of the robot's operating range is improved for surrounding humans. It can be made to improve safety. However, the shape of the articulated robot 3 to which the end effector 1 is mounted is not limited to the humanoid shape, and may be a vertical articulated robot composed of one robot arm. Further, in addition to the configuration shown in the embodiment, the articulated robot 3 may further have a portion imitating a human lower body. Further, the number of degrees of freedom (joints) possessed by the robot arm is not limited to 7.

使用する道具の一例であるトング２の形状は図示したものには限定されず、例えばその支点部分は、鋭角に屈曲するものであってもよい。また、モータケース部１３の凸部１３６の断面形状も円形には限られない。また、トング２は、支点部分が板ばね状のものには限られず、トーションばねによって開く機構等であってもよい。トングは、先端がフォーク状になったスパゲッティトング等であってもよく、また、トングが操作する対象は食品にも限定されない。 The shape of the tongs 2 which is an example of the tool to be used is not limited to the one shown in the figure, and for example, the fulcrum portion thereof may be bent at an acute angle. Further, the cross-sectional shape of the convex portion 136 of the motor case portion 13 is not limited to a circular shape. Further, the tongs 2 are not limited to those having a leaf spring-like fulcrum portion, and may have a mechanism or the like that is opened by a torsion spring. The tongs may be spaghetti tongs having a fork-shaped tip, and the target to be operated by the tongs is not limited to food.

また、エンドエフェクタ１が使用する道具は、トングには限られず、ディッシャー等のような２つのグリップ部を開閉して使用する様々な道具であってもよい。また、これらの道具は、支点と作用点との間に力点を有する第３種てこのような構造のものには限られず、第１種てこ、第２種てこ等のような構造のものであってもよい。 Further, the tool used by the end effector 1 is not limited to tongs, and may be various tools such as a scoop that are used by opening and closing two grip portions. Further, these tools are not limited to those having a structure such as a type 3 lever having a force point between the fulcrum and the point of action, and have a structure such as a type 1 lever and a type 2 lever. There may be.

＜道具の認識処理＞
図１１は、道具の認識処理の一例を示す処理フロー図である。制御部５のプロセッサ５１は、例えば多関節ロボット３の起動時に、又は継続的に、図１１に示すような処理を実行し、ユーザが道具２を交換した場合には交換後の道具に応じてロボットアーム及びエンドエフェクタを制御するようにしてもよい。なお、交換され得る道具２の情報及びこれらを識別するための情報は、予め記憶装置５２に記憶させておく。 <Tool recognition process>
FIG. 11 is a processing flow diagram showing an example of tool recognition processing. The processor 51 of the control unit 5 executes the process as shown in FIG. 11 at the time of starting the articulated robot 3, or continuously, and when the user replaces the tool 2, the processor 51 replaces the tool 2 according to the replaced tool. The robot arm and the end effector may be controlled. Information on the tools 2 that can be exchanged and information for identifying them are stored in the storage device 52 in advance.

プロセッサ５１は、エンドエフェクタ１が保持している道具２を識別する（図１１：Ｓ１）。本ステップでは、道具２に付された情報に基づいて、又は撮像装置４１若しくは撮像装置４２を利用して取得した画像に基づいて、道具２を識別する。また、道具２の種別を示す情報を記憶装置５２に記憶させるようにしてもよい。 The processor 51 identifies the tool 2 held by the end effector 1 (FIG. 11: S1). In this step, the tool 2 is identified based on the information attached to the tool 2 or based on the image acquired by using the image pickup device 41 or the image pickup device 42. Further, the storage device 52 may store information indicating the type of the tool 2.

図１２〜図１４は、識別情報が付された道具２及びエンドエフェクタ１が備える読取部の一例を示す図である。図１２の例では、道具２のグリップ部（２１、２２）に、貫通孔（２１１、２２１）が設けられている。そして、貫通孔（２１１、２２１）の配置のパターンが道具の種別を表すものとする。貫通孔の（２１１、２２１）の配置パターンは、例えば光センサによって識別する。エンドエフェクタ１の保持部（１１３、１２３）は、対向する位置に、例えば赤外線発光ダイオードのような光源となる発光部（１１３１、１２３１）と、フォトダイオードのような受光素子によって形成される受光部（１１３２、１２３２）とを備える。そして、図１１のＳ１においては、光センサを介して得られた貫通孔（２１１、２２１）の配置パターンに基づいて、プロセッサ５１が道具２を識別する。 12 to 14 are views showing an example of a reading unit included in the tool 2 and the end effector 1 to which the identification information is attached. In the example of FIG. 12, through holes (211 and 221) are provided in the grip portions (21 and 22) of the tool 2. Then, it is assumed that the arrangement pattern of the through holes (211 and 221) represents the type of the tool. The arrangement pattern of the through holes (211 and 221) is identified by, for example, an optical sensor. The holding portions (113, 123) of the end effector 1 are formed at opposite positions by a light emitting portion (1131, 1231) that serves as a light source such as an infrared light emitting diode and a light receiving element such as a photodiode. (1132, 1232). Then, in S1 of FIG. 11, the processor 51 identifies the tool 2 based on the arrangement pattern of the through holes (211 and 221) obtained via the optical sensor.

図１３の例では、道具２のグリップ部（２１、２２）に、切欠き（２１２、２２２）が設けられている。そして、切欠き（２１２、２２２）の形状のパターンが道具の種別を表すものとする。切欠き（２１２、２２２）のパターンは、例えば所定の位置を機械的に又は光学的に測距することによって識別する。エンドエフェクタ１の保持部（１１３、１２３）は、例えばプローブによる測距機構を備える測距部（１１３３、１２３３）を備える。そして、図１１のＳ１においては、測距部（１１３３、１２３３）を介して得られた切欠きのパターンに基づいて、プロセッサ５１が道具２を識別する。 In the example of FIG. 13, a notch (212, 222) is provided in the grip portion (21, 22) of the tool 2. Then, it is assumed that the pattern of the shape of the notch (212, 222) represents the type of the tool. The pattern of the notch (212, 222) is identified, for example, by measuring a predetermined position mechanically or optically. The holding unit (113, 123) of the end effector 1 includes, for example, a distance measuring unit (1133, 1233) including a distance measuring mechanism using a probe. Then, in S1 of FIG. 11, the processor 51 identifies the tool 2 based on the pattern of the notch obtained via the distance measuring unit (1133, 1233).

図１４の例では、道具２のグリップ部（２１、２２）に、ＲＦＲＤ（２１３、２２３）が設けられている。そして、ＲＦＩＤ（２１３、２２３）のＩＤが道具の種別を表すものとする。すなわち、道具２は、道具２の種別に応じたＩＤを記憶するＲＦタグを備え、グリップ部（２１、２２）側で読み取ることによって道具２の種別を識別する。エンドエフェクタ１の保持部（１１３、１２３）は、例えば電磁波や電波等を用いた近距離の無線通信によりＲＦタグからＩＤを読み取る通信部（１１３４、１２３４）を備える。そして、図１１のＳ１においては、通信部（１１３４、１２３４）を介して得られたＩＤに基づいて、プロセッサ５１が道具２を識別する。 In the example of FIG. 14, RFRD (213, 223) is provided on the grip portion (21, 22) of the tool 2. Then, it is assumed that the ID of RFID (213, 223) represents the type of tool. That is, the tool 2 includes an RF tag that stores an ID corresponding to the type of the tool 2, and identifies the type of the tool 2 by reading it on the grip portion (21, 22) side. The holding units (113, 123) of the end effector 1 include communication units (1134, 1234) that read an ID from an RF tag by, for example, short-range wireless communication using electromagnetic waves or radio waves. Then, in S1 of FIG. 11, the processor 51 identifies the tool 2 based on the ID obtained via the communication unit (1134, 1234).

その後、プロセッサ５１は、道具２が交換されたか判断する（図１１：Ｓ２）。本ステップでは、例えば、Ｓ１において識別された道具２の種別が、それ以前に装着されていた道具２の種別と異なるか判断する。 After that, the processor 51 determines whether the tool 2 has been replaced (FIG. 11: S2). In this step, for example, it is determined whether the type of the tool 2 identified in S1 is different from the type of the tool 2 previously mounted.

また、道具２が交換された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、プロセッサ５１は、新たに装着された道具２の種別に応じたパラメータを、ロボットアームの制御に適用する（図１１：Ｓ３）。本ステップでは、エンドエフェクタ１から突出する道具２の先端までの大きさに関する情報を記憶装置５２から読み出し、多関節ロボット３が何らかのワークをピッキングする処理に適用する。また、道具２の開閉時にかけるべきトルクの大きさを変更するようにしてもよい。また、多関節ロボット３は、装着された道具２に応じて、スパゲッティや野菜、その他の食品等をピッキングする所定の動作モードに切り替わるようにしてもよい。そして、Ｓ３の後、又はＳ２において道具が交換されていないと判断された場合（Ｓ２：ＮＯ）、プロセッサ５１は処理を終了する。プロセッサ５１は、以上のような道具の認識処理を継続的に繰り返し実行する。なお、Ｓ１及びＳ２において道具２の装着忘れ、不完全な装着、逆挿し等を検知するようにしてもよいし、これらを検知した場合にはＳ３において警告を出力するようにしてもよい。 When the tool 2 is replaced (S2: YES), the processor 51 applies parameters according to the type of the newly mounted tool 2 to the control of the robot arm (FIG. 11: S3). In this step, information on the size from the end effector 1 to the tip of the tool 2 protruding is read from the storage device 52, and is applied to the process of picking some work by the articulated robot 3. Further, the magnitude of the torque to be applied when opening and closing the tool 2 may be changed. Further, the articulated robot 3 may switch to a predetermined operation mode for picking spaghetti, vegetables, other foods, etc. according to the attached tool 2. Then, after S3 or when it is determined in S2 that the tools have not been exchanged (S2: NO), the processor 51 ends the process. The processor 51 continuously and repeatedly executes the recognition process of the tool as described above. It should be noted that S1 and S2 may detect forgetting to attach the tool 2, incomplete attachment, reverse insertion, etc., and when these are detected, a warning may be output in S3.

＜実施形態３＞
図１５は、トングを保持するエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。図１６は、トングを閉じたエンドエフェクタの一例を示す斜視図である。本実施形態に係るエンドエフェクタ１も、ロボットアームの末端に接続され、多関節ロボットが何らかのワークを操作するための機構である。また、本実施形態に係るエンドエフェクタ１は、３つの道具２を開閉する。本実施形態に係る道具２も例えば支点部分を切除したトングであるが、道具２を３つで一組として開閉させ使用するものとする。 <Embodiment 3>
FIG. 15 is a perspective view showing an example of an end effector holding the tongs. FIG. 16 is a perspective view showing an example of an end effector with the tongs closed. The end effector 1 according to the present embodiment is also connected to the end of the robot arm and is a mechanism for the articulated robot to operate some work. Further, the end effector 1 according to the present embodiment opens and closes three tools 2. The tool 2 according to the present embodiment is also a tong with a fulcrum portion cut off, for example, but the tool 2 is used by opening and closing as a set of three.

本実施形態に係るエンドエフェクタ１は、３つの開閉部材１１、１２、１８を備える。開閉部材１１、１２、１８の各々は、一端に道具２を挿入するための挿入口を有する内部が中空の部材である保持部１１３、１２３、１８３を有する。本実施形態に係る挿入口も、道具２の開閉方向とは異なる方向に道具２を変位させて着脱するための着脱用の開口部であり、道具２を開閉して使用しても道具２がエンドエフェクタ１から容易に外れないようになっている。保持部１１３、１２３、１８３の他端には、それぞれヒンジ１９１が設けられ、エンドエフェクタ１の筐体に、回動可能に接続されている。また、保持部１１３、１２３、１８３の側面のうち、道具２を閉じるときに変位する方向の面には、本実施形態における開閉機構を構成するボールジョイントのソケット１１４、１２４、１８４を有する。 The end effector 1 according to the present embodiment includes three opening / closing members 11, 12, and 18. Each of the opening / closing members 11, 12 and 18 has holding portions 113, 123 and 183 which are hollow members having an insertion port for inserting the tool 2 at one end. The insertion port according to the present embodiment is also an opening for attaching / detaching the tool 2 by displacing it in a direction different from the opening / closing direction of the tool 2, and even if the tool 2 is opened / closed and used, the tool 2 It is designed so that it cannot be easily removed from the end effector 1. Hinges 191 are provided at the other ends of the holding portions 113, 123, and 183, respectively, and are rotatably connected to the housing of the end effector 1. Further, among the side surfaces of the holding portions 113, 123, and 183, the surface in the direction of displacement when the tool 2 is closed has the sockets 114, 124, and 184 of the ball joints constituting the opening and closing mechanism in the present embodiment.

また、エンドエフェクタ１の筐体内には、サーボモータ１９を備える。サーボモータ１９の回転軸には円盤１９２が接続されており、サーボモータ１９によって回転させられる。また、開閉部材１１、１２、１８と円盤１９２とは、両端にボールジョイントを備えるロッド１９３によって接続される。すなわち、ボールジョイントのソケット１１４、１２４、１８４には、それぞれロッド１９３の一端に設けられたボールスタッドが接続されており、他端に設けられたボールスタッドは、円盤１９２上にほぼ等間隔に設けられた３つのソケット１９４にそれぞれ接続されている。 Further, a servomotor 19 is provided in the housing of the end effector 1. A disk 192 is connected to the rotation shaft of the servomotor 19, and is rotated by the servomotor 19. Further, the opening / closing members 11, 12, 18 and the disk 192 are connected by a rod 193 having ball joints at both ends. That is, ball studs provided at one end of the rod 193 are connected to the sockets 114, 124, and 184 of the ball joint, respectively, and the ball studs provided at the other end are provided on the disk 192 at substantially equal intervals. It is connected to each of the three sockets 194.

例えばサーボモータ１９が円盤１９２を、図１５に一点鎖線の直線で示す回転軸を中心として一点鎖線の矢印で示す方向に回転させると、３つのロッド１９３を介して開閉部材１１、１２、１８が引っ張られ、開閉部材１１、１２、１８はそれぞれヒンジ１９１を中心に、破線の矢印で示す道具２を閉じる方向に回動する。その後、サーボモータ１９が逆回転することにより、道具２は開く方向に回動する。 For example, when the servomotor 19 rotates the disk 192 in the direction indicated by the arrow of the alternate long and short dash line about the rotation axis indicated by the straight line of the alternate long and short dash line in FIG. 15, the opening / closing members 11, 12, and 18 move through the three rods 193. The opening / closing members 11, 12, and 18 are pulled and rotate around the hinge 191 in the direction of closing the tool 2 indicated by the broken line arrow. After that, the servomotor 19 rotates in the reverse direction, so that the tool 2 rotates in the opening direction.

なお、図１５、１６の例ではエンドエフェクタ１の筐体に六角形の開口部１０を設け、隣接しない３辺にそれぞれヒンジ１９１を設けているが、このような例には限定されない。例えば、開口部１０は、ロッド１９３が変位する軌跡に沿った形状や、三角形、その他の形状であってもよく、ヒンジ１９１は開口部１０の端部以外に接続されていてもよい。また、図１５、１６に示したように回転運動を開閉部材の開閉運動に変換する開閉機構でなく、例えば直線運動を開閉部材の開閉運動に変換する開閉機構を採用するようにしてもよい。この場合、例えば上述したロッド１９３の両端は、ボールジョイント以外のジョイントを介して保持部及び筐体に接続されていてもよい。また、円盤１９２にボールジョイントを介して保持部１１３、１２３、１８３を接続し、一端がヒンジを介して筐体に接続されるロッド１９３の他端と保持部１１３、１２３、１８３の側面とをボールジョイントで接続するようにしてもよい。以上のように、開閉機構は、複数の保持部をそれぞれ所定の支点を中心に揺動させ、保持部がそれぞれ保持する道具の先端同士の距離を近づけたり遠ざけたりする（すなわち、複数の道具全体として開閉させる）ものであってもよい。また、図面に示した道具２に対する開閉機構や保持部の大きさも例示であり、図１５、１６等の例には限定されない。また、道具２やこれを保持する保持部の数も３には限定されず、２以上の任意の数とすることができる。 In the examples of FIGS. 15 and 16, a hexagonal opening 10 is provided in the housing of the end effector 1, and hinges 191 are provided on three non-adjacent sides, but the present invention is not limited to such an example. For example, the opening 10 may have a shape along a locus on which the rod 193 is displaced, a triangle, or other shape, and the hinge 191 may be connected to a shape other than the end of the opening 10. Further, instead of the opening / closing mechanism that converts the rotary motion into the opening / closing motion of the opening / closing member as shown in FIGS. 15 and 16, for example, an opening / closing mechanism that converts the linear motion into the opening / closing motion of the opening / closing member may be adopted. In this case, for example, both ends of the rod 193 described above may be connected to the holding portion and the housing via a joint other than the ball joint. Further, the other ends of the rod 193 and the side surfaces of the holding portions 113, 123, 183, which are connected to the disk 192 via a ball joint and whose holding portions 113, 123, 183 are connected to the housing via a hinge at one end. It may be connected by a ball joint. As described above, the opening / closing mechanism swings the plurality of holding portions around a predetermined fulcrum, and brings the tips of the tools held by the holding portions closer to each other or farther from each other (that is, the entire plurality of tools). It may be opened and closed as. Further, the size of the opening / closing mechanism and the holding portion with respect to the tool 2 shown in the drawing is also an example, and is not limited to the examples of FIGS. 15 and 16. Further, the number of the tool 2 and the holding portion for holding the tool 2 is not limited to 3, and can be any number of 2 or more.

以上のように、例えば本実施形態に係るロッド１９３や、実施形態１、２に係る歯車部１１２、１２２のように、モータの回転運動を保持部の開閉運動に変換して伝達する開閉機構を利用して、エンドエフェクタ１は道具２を開閉することができる。 As described above, for example, like the rod 193 according to the present embodiment and the gear portions 112 and 122 according to the first and second embodiments, the opening / closing mechanism that converts the rotational motion of the motor into the opening / closing motion of the holding portion and transmits the opening / closing mechanism. Utilizing this, the end effector 1 can open and close the tool 2.

なお、上述した構成は一例であり、本発明は例示した構成に限定されない。また、上述した事項は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で適宜組み合わせることができる。 The above-mentioned configuration is an example, and the present invention is not limited to the illustrated configuration. In addition, the above-mentioned matters can be appropriately combined as long as they do not deviate from the problems and technical ideas of the present invention.

１：エンドエフェクタ
１１：第１の開閉部材
１１１：挿入孔
１１２：歯車部（第１の歯車部）
１１３：保持部（第１の保持部）
１２：第２の開閉部材
１２１：挿入孔
１２２：歯車部（第２の歯車部）
１２３：保持部（第２の保持部）
１３：モータケース部
１３１：第１のケース部
１３２：第２のケース部
１３３：回転軸
１３４：回転軸
１３５：サーボモータ
１３６：凸部
１３７：開口部
１３８：回転軸挿入孔
１３４：回転軸
１４：トング側ケース部
１４１：着脱用開口部
１４２：開閉用開口部
１５：蓋部材
１６：蓋部材
１６１：サーボモータ
１６２：回転軸
１７１：底面部
１８：開閉部材
１８３：保持部
１９：サーボモータ
１９１：ヒンジ
１９２：円盤
１９３：ロッド
１９４：ソケット
２：道具（トング）
３：多関節ロボット
５：制御部 1: End effector 11: First opening / closing member 111: Insert hole 112: Gear portion (first gear portion)
113: Holding part (first holding part)
12: Second opening / closing member 121: Insertion hole 122: Gear portion (second gear portion)
123: Holding part (second holding part)
13: Motor case part 131: First case part 132: Second case part 133: Rotating shaft 134: Rotating shaft 135: Servo motor 136: Convex part 137: Opening 138: Rotating shaft insertion hole 134: Rotating shaft 14 : Tong side case portion 141: Detachable opening 142: Opening / closing opening 15: Lid member 16: Lid member 161: Servo motor 162: Rotating shaft 171: Bottom surface 18: Opening / closing member 183: Holding portion 19: Servo motor 191 : Hinge 192: Disk 193: Rod 194: Socket 2: Tool (tong)
3: Articulated robot 5: Control unit

Claims

An end effector including a plurality of holding parts for opening and closing a tool for holding food and holding the tool detachably, and a reading unit for reading identification information represented by the outer shape of the tool.
A robot arm having the end effector at the tip and having a plurality of joints,
A storage unit that stores the identification information and size information of the tool in association with each other.
Based on the identification information of the tool read by the reading unit, information on the size associated with the identification information is read from the storage unit, and the robot arm is provided with the read information on the size. A control unit that controls the rotation angle of the joint,
Equipped with a,
The reading unit
It is provided with a light emitting unit and a light receiving unit arranged to face each other, and the identification information is read or read based on a light pattern according to the outer shape of the tool input to the light receiving unit.
The identification information is read based on the outer shape of the tool obtained by optical ranging.
An articulated robot operated in a commercial kitchen or food processing factory .

The tool is magnetic and
The articulated robot according to claim 1, wherein the holding portion includes a magnet for attracting the tool when holding the tool.

The articulated robot according to claim 1 or 2 , wherein the control unit switches a predetermined operation mode for picking a work according to the identification information of the tool read by the reading unit.

The articulated robot according to any one of claims 1 to 3 , further comprising an opening / closing mechanism that converts the rotational motion of the motor into the opening / closing motion of the holding portion and transmits the opening / closing motion.

The holding portion detachably holds the grip portion of the tool used by opening and closing the grip portion.
The opening / closing mechanism rotates the holding portion about a predetermined axis.
The articulated robot according to claim 4 .

The opening / closing mechanism includes a gear portion including a tooth profile arranged in an arc shape, which is connected to the holding portion, and the gear portion rotates in conjunction with a gear portion of another holding portion according to claim 4 or 5. The articulated robot described in.

The articulated robot according to any one of claims 1 to 6 , wherein the holding portion has an opening for displacementing and attaching / detaching the tool in a direction different from the direction of the opening / closing operation.

The tool is a rod-shaped tool that is a set of a plurality of tools, and any of claims 5 that can hold an object at each tip by opening and closing the grip portion, and claims 6 and 7 that cite claim 5. The articulated robot described in item 1.