JP7048252B2 - ロボットハンド、ロボットおよび把持方法 - Google Patents

Description

本発明は、対象物を把持するロボットハンド、このようなロボットハンドを備えたロボットおよびロボットハンドによる対象物の把持方法に関する。

工場等において製造工程で用いられるロボットは、部品を把持して搬送したり組み立てを行うためのロボットハンドを備えている。このようなロボットハンドとして従来から様々なタイプのものが用いられている。例えば、特許文献１には、３本以上の指を有し、これらの指の間隔等を制御することによりサイズの異なる部品を把持あるいは組み立てることのできるロボットハンドが開示されている。

特許第３９０００４５号公報

従来のロボットのロボットハンドにおいて、複数の指により対象物を挟持するだけでは対象物を確実に把持することができないおそれがあるという問題があった。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、対象物を確実に把持することができるロボットハンド、ロボットおよび把持方法を提供することを目的とする。

本発明のロボットハンドは、少なくとも一つ設けられ、対象物を吸着するための吸着部と、前記吸着部との間の距離が変更可能となるよう設けられた挟持部であって、前記吸着部と前記挟持部との間で対象物を挟持することにより当該対象物を把持する挟持部と、を備えたことを特徴とする。

このようなロボットハンドによれば、吸着部によって対象物を吸着するとともに、吸着部と挟持部との間で対象物を挟持することにより、対象物を確実に把持することができる。

また、本発明のロボットハンドにおいては、前記挟持部は、前記吸着部に対向するよう配置されていてもよい。

また、前記挟持部は、シリンダ機構と、当該シリンダ機構に接続された挟持部分とを有しており、前記シリンダ機構によって前記挟持部分が略水平方向に沿って進退させられることにより、前記挟持部分と前記吸着部との間の距離が変更されるようになっていてもよい。

この場合、記挟持部の前記挟持部分は、対象物の位置決めを行う位置決め部材としても機能するようになっていてもよい。

また、本発明のロボットハンドにおいては、前記吸着部の側方には、前記挟持部と前記吸着部との間で対象物が挟持されたときに対象物の外周面に接触する押さえ部材が設けられていてもよい。

この場合、前記押さえ部材は、弾性を有する部材から構成されていてもよい。

本発明のロボットハンドにおいては、前記吸着部は、前記挟持部により挟持されるべき対象物の高さ方向に沿って並ぶよう複数設けられていてもよい。

また、本発明のロボットハンドは、各前記吸着部の間隔を調整するための間隔調整機構を更に備えていてもよい。

本発明のロボットは、上述のロボットハンドと、対象物を撮像するための撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて対象物に係る情報を取得するとともに、当該取得した情報に基づいて前記ロボットハンドを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

このようなロボットによれば、撮像部により撮像された画像に基づいて対象物に係る情報を取得するとともに、当該取得した情報に基づいてロボットハンドを制御するようになっているため、対象物を把持した状態において当該対象物に対する作業等を容易に行うことができる。

また、本発明のロボットにおいては、前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に基づいて少なくとも対象物の高さを計測するようになっており、計測された対象物の高さに基づいて前記ロボットハンドを制御するようになっていてもよい。

また、前記撮像部は、前記ロボットハンドに設けられていてもよい。

また、本発明のロボットは、対象物を吸着する第２の吸着部であって、対象物が吸着されるときに当該第２の吸着部と対象物との間で変形する可撓性部材を含む第２の吸着部を有する第２のロボットハンドを更に備えており、前記ロボットハンドに把持された対象物が前記第２のロボットハンドの前記第２の吸着部に受け渡されるようになっていてもよい。

本発明の把持方法は、対象物を吸着するための吸着部と、前記吸着部との間の距離が変更可能となるよう設けられた挟持部と、を備えたロボットハンドによる対象物の把持方法であって、対象物の少なくとも一部を前記吸着部と前記挟持部との間に位置させる工程と、前記挟持部を前記吸着部に向かって移動させることによって前記吸着部と前記挟持部とにより対象物を挟持する工程と、を備えたことを特徴とする。

このような把持方法によれば、吸着部によって対象物を吸着するとともに、吸着部と挟持部との間で対象物を挟持することにより、対象物を確実に把持することができる。

本発明のロボットハンド、ロボットおよび把持方法によれば、対象物を確実に把持することができる。

本発明の実施の形態によるロボットハンドを備えたロボットの正面図である。 図１に示すロボットにおける右手側のロボットハンドの構成を示す斜視図である。 図２に示すロボットハンドの側面図である。 図１に示すロボットにおける左手側に設けられた第２のロボットハンドの構成を示す斜視図である。 図４に示す第２のロボットハンドの側面図である。 図１に示すロボットにより容器等の対象物を把持してこの容器にワークを投入する際の動作の流れを概略的に示す上面図である。 図６に示す状態に引き続く、図１に示すロボットにより容器等の対象物を把持してこの容器にワークを投入する際の動作の流れを概略的に示す上面図である。 図７に示す状態に引き続く、図１に示すロボットにより容器等の対象物を把持してこの容器にワークを投入する際の動作の流れを概略的に示す上面図である。 図８に示す状態に引き続く、図１に示すロボットにより容器等の対象物を把持してこの容器にワークを投入する際の動作の流れを概略的に示す上面図である。 容器等の対象物にワークを投入する際の動作の流れを概略的に示すフローチャートである。 本実施の形態のロボットハンドにおいて吸着部の間隔を変更するための間隔調整機構の構成を示す斜視図である。 図１１に示す間隔調整機構により吸着部の間隔を変更したときの状態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図１２は、本実施の形態によるロボットハンドおよびこのようなロボットハンドを備えたロボットを示す図である。このうち、図１は、本実施の形態によるロボットハンドを備えたロボットの正面図であり、図２は、図１に示すロボットにおける右手側のロボットハンドの構成を示す斜視図であり、図３は、図２に示すロボットハンドの側面図である。また、図４は、図１に示すロボットにおける左手側に設けられた第２のロボットハンドの構成を示す斜視図であり、図５は、図４に示す第２のロボットハンドの側面図である。また、図６乃至図９は、図１に示すロボットにより容器等の対象物を把持してこの容器にワークを投入する際の動作の流れを概略的に示す上面図である。また、図１０は、容器等の対象物にワークを投入する際の動作の流れを概略的に示すフローチャートである。また、図１１および図１２は、本実施の形態のロボットハンドにおいて吸着部の間隔を変更するための間隔調整機構の構成を示す斜視図である。なお、図３および図６乃至図９において、容器等の対象物を参照符号Ｃで示している。また、図９において、容器に投入されたワークを参照符号Ｗで示している。

本実施の形態によるロボット１は、工場等において用いられるようになっており、例えば容器等の対象物を把持した状態においてこの容器に対する作業等を行う際に好適に用いられるようになっている。より具体的には、ロボット１は、例えば図６乃至図９に示すような、空の容器に複数のワーク（例えば、袋詰めされた食品等）を供給するための供給システム５００において用いられるようになっている。より詳細には、供給システム５００は、ロボット１の近傍まで空の容器を搬送するための搬送機構４００ａと、容器を保持して搬送するロボット１と、ロボット１に保持されている容器にワークを供給するワーク供給機構３００と、ワーク供給機構３００によりワークが供給された後の容器を搬送するための搬送機構４００ｂとを有している。このような供給システム５００に用いられるロボット１の構成の詳細について以下に説明する。なお、以下の説明においては、容器は上方に延びる起立部分（図３等に示す容器においては、側面部分）を有しており、ロボットハンド１００（後述）は当該起立部分を把持するものとする。

図１に示すように、本実施の形態によるロボット１は、胴体部２と、胴体部２に設けられた左右一対のアーム部４ａ、４ｂと、右手側のアーム部４ａ（具体的には、図１における左側に位置するアーム部４ａ）の先端部分に取り付けられ、容器の起立部分を把持するためのロボットハンド１００とを有している。また、ロボット１は、左手側のアーム部４ｂ（具体的には、図１における右側に位置するアーム部４ｂ）の先端部分に取り付けられ、ロボットハンド１００から受け渡された容器を保持するための第２のロボットハンド２００を有している。また、ロボット１は、当該ロボット１の各構成部材を制御する制御部１０（後述）を有している。

図２および図３に示すように、ロボットハンド１００は、ベース部１０１と、接続部１０２と、吸着部１１０と、挟持部１２０と、押さえ部材１３０と、撮像部１４０とを備えている。また、ロボットハンド１００は、接続部１０２によって図１に示すアーム部４ａと接続されている。また、本実施の形態によるロボットハンド１００においては、吸着部１１０は、挟持部１２０により挟持されるべき容器の高さ方向（すなわち、図２および図３における上下方向）に沿って並ぶよう複数（具体的には、２つ）設けられている。また、各吸着部１１０は、エジェクター（図示せず）に接続された吸着パッド１１２を有しており、エジェクターを駆動することによって各吸着パッド１１２により容器の外周面を真空吸着することができるようになっている。このように、各吸着部１１０が真空吸着により容器を吸着するようになっているため、例えば紙製の容器等のような表面に細かな凹凸があるようなものについても各吸着部１１０により吸着することができるようになっている。

なお、吸着部１１０が設置される数は２つに限定されることはない。吸着部１１０と、挟持部１２０とにより、後述するように容器の起立部分を把持できるようになっていれば、１つの吸着部１１０のみが設けられるようになっていてもよい。あるいは、容器の高さ（すなわち、図３における上下方向の大きさ）等に応じて、３つ以上の吸着部１１０を設置するようにしてもよい。

挟持部１２０は、シリンダ機構１２２と、棒状部材１２６を介してシリンダ機構１２２に接続された把持棒１２４（すなわち、挟持部分）とを有している。より詳細には、棒状部材１２６は、一方の端部が把持棒１２４に接続されているとともに、他方の端部がシリンダ機構１２２に接続されるようになっている。このため、シリンダ機構１２２によって把持棒１２４を略水平方向に沿って進出位置（図３において二点鎖線で表示）と退避位置（図３において実線で表示）との間で進退させることにより、吸着部１１０と把持棒１２４との間の距離を変更することができるようになっている。言い換えると、シリンダ機構１２２によって把持棒１２４を略水平方向に沿って各吸着部１１０に向かって移動させることにより、把持棒１２４と、各吸着部１１０との間で略水平方向に沿って容器の起立部分を挟み込むように把持することができるようになっている。

また、挟持部１２０の把持棒１２４は、容器の起立部分を挟んで吸着部１１０に対向するような箇所に配置されるようになっている。このため、容器の起立部分をより確実に把持することができるようになるとともに、ロボットハンド１００により容器を把持したときにこの容器の起立部分を変形させてしまうことを抑制することができるようになっている。より詳細には、例えば互いに対向しないように配置された複数の棒状の部材により、紙や薄い金属板等から構成された容器の起立部分を把持（挟持）する場合には、当該容器の起立部分が上述した棒状の部材の配置に沿うよう変形してしまう可能性があるという問題がある。また、互いに対向して配置された複数の棒状の部材により、容器を把持したときであっても、容器やその内容物が重くなると容器が滑り落ちてしまったり、棒状の部材によって、変形してしまったりする可能性があるという問題がある。より具体的には、従来のロボットハンドのように、例えば仮想的な三角形の各頂点に対応するような位置に配置された３本の棒状の部材により容器の起立部分を挟持する場合には、当該起立部分が湾曲した状態で挟持されるようになるため、容器の起立部分が変形してしまう可能性があるという問題がある。これに対し、本実施の形態によるロボットハンド１００のように、容器の起立部分を挟んで対向するよう配置される吸着部１１０と挟持部１２０とによって、容器の起立部分の一方の面（例えば、外側面）と他方の面（例えば、内側面）をそれぞれ挟み込むように把持する場合には、当該起立部分が湾曲したり変形したりしてしまうことを防止することができるようになる。また、容器の起立部分を挟み込むように把持するようになっているため、湾曲した形状の起立部分を有する容器であっても、当該容器を吸着部１１０と挟持部１２０とによって安定的に把持することができるようになる。

なお、後述するように、ロボットハンド１００は、容器を把持する際に挟持部１２０の把持棒１２４によって容器を吸着部１１０がある側に引き寄せることにより、吸着部１１０に容器を吸着させるとともに、当該吸着部１１０と挟持部１２０との間で容器の起立部分を挟持するようになっている。このように、挟持部１２０の把持棒１２４は、容器の位置決めを行う位置決め部材としても機能するようになっている。また、把持棒１２４は樹脂等から構成されており、容器を吸着部１１０側に引き寄せるとき等にこの容器に傷がついてしまうことを防止することができるようになっている。また、把持棒１２４の外周面にゴム等からなる部材を設けることにより、ロボットハンド１００によって容器をより確実に把持することができるようにしてもよい。

また、挟持部１２０の棒状部材１２６は、支持部材１２８（例えば、ブッシュ）により支持されており、棒状部材１２６（すなわち、把持棒１２４）を略水平方向に沿って安定的に進退させることができるようになっている。また、支持部材１２８の近傍にはセンサ１２９が設けられており、棒状部材１２６の先端に把持棒１２４が取り付けられているか否かを検知することができるようになっている。より詳細には、センサ１２９は発光素子と受光素子とを有しており、発光素子から把持棒１２４に向かって（より具体的には、把持棒１２４が位置すべき箇所に向かって）発せられ、把持棒１２４により反射された光が受光素子により受けられることにより、把持棒１２４の存在が検知されるようになっている。このため、把持棒１２４が棒状部材１２６から外れてしまったときや把持棒１２４が折れたりしてしまったときには、センサ１２９によりこのことを検知することができるようになっている。

また、センサ１２９は、ロボット１の制御部１０（図１参照）に接続されている。また、制御部１０は、把持棒１２４が棒状部材１２６から外れてしまったときや把持棒１２４が折れてしまったときに操作者にこのことを報知するようロボット１の各構成部材を制御するようになっている。また、制御部１０は、操作者への報知を行うときに、ロボットハンド１００等の動作を停止させるようになっている。このため、例えば上述した供給システム５００において、ワーク供給機構３００から供給されたワークに加えて、棒状部材１２６から外れてしまった把持棒１２４が容器の内部に収容されたまま搬送機構４００ｂにより搬送されてしまうことを防止することができるようになっている。

また、各吸着部１１０の側方には、挟持部１２０と吸着部１１０との間で容器の起立部分が挟持されたときに容器の外周面に接触する押さえ部材１３０が設けられている。また、各押さえ部材１３０は、弾性を有する部材から構成されている。より詳細には、各押さえ部材１３０は、略Ｕ字形状に形成された金属板からなる板バネ１３２と、当該板バネ１３２の両端部にそれぞれ取り付けられたローラ１３４とを有している。また、各ローラ１３４は略円柱形状を有しているとともに、図３における上下方向に延びる軸を中心として回転自在となるよう各板バネ１３２に取り付けられている。また、各ローラ１３４の端部は、各板バネ１３２の端部よりも図３における左方に突出するよう配置されている。このため、各押さえ部材１３０が容器の外周面に接触するとき（すなわち、挟持部１２０と吸着部１１０との間で容器の起立部分が挟持されたとき）には、各板バネ１３２ではなく各ローラ１３４が容器の外周面に接触するようになっている。このことにより、ロボットハンド１００により容器を把持する際に当該容器の外周面に傷等がついてしまうことを防止することができるようになっている。また、各押さえ部材１３０の板バネ１３２は、挟持部１２０と吸着部１１０との間で容器の起立部分が挟持されるときに、略Ｕ字形状である板バネ１３２の向かい合う端部の間隔が広がるように変形するようになっている。このことにより、挟持部１２０と各吸着部１１０との間で容器の起立部分が挟持されるときに、当該容器が振れてしまうことを抑制することができるようになっている。なお、上述した各押さえ部材１３０の板バネ１３２の代わりに、樹脂やゴム等の弾性を有する材料から形成された部材が用いられるようになっていてもよい。また、板バネの形状は、挟持する容器の形状に合わせて変形可能であれば、略Ｕ字形状に限らず、例えば略Ｖ字形状など他の形状であってもよい。

また、図３に示すように、ベース部１０１には、容器等の対象物を撮像するための撮像部１４０が設けられている。より詳細には、撮像部１４０は、ロボットハンド１００により容器を把持するときの姿勢（すなわち、図３に示す姿勢）において、当該ロボットハンド１００の下方（図３における矢印Ａ方向）を撮像するような位置に設けられている。また、ロボット１は、アーム部４ａに設けられた関節等を駆動させることにより、ロボットハンド１００の位置や姿勢を自由に変更することができるようになっている。より具体的には、例えば、アーム部４ａに設けられた関節等を駆動させることにより、ロボットハンド１００の撮像部１４０が図３における右方を向くようにすること等ができる。言い換えると、本実施の形態によるロボットハンド１００に設けられた撮像部１４０は、搬送機構４００ａ（図６乃至図９参照）により搬送される容器を上方から撮像することが可能であり、また容器を側方から撮像することもできるように構成されている。以下の説明においては、搬送機構４００ａにより搬送される容器を撮像部１４０により上方から撮像するときのロボットハンド１００および撮像部１４０の位置を第１位置とし、容器を撮像部１４０により側方から撮像するときのロボットハンド１００および撮像部１４０の位置を第２位置とする。

また、上述したように、ロボット１には制御部１０が設けられており、当該制御部１０は、各アーム部４ａ、４ｂやロボットハンド１００および第２のロボットハンド２００（後述）等の動作を制御するようになっている。より詳細には、制御部１０は、吸着部１１０の各吸着パッド１１２に接続されたエジェクター、シリンダ機構１２２、センサ１２９、撮像部１４０等を制御するようになっている。また、後述するように、制御部１０は、撮像部１４０により撮像された画像に基づいて、容器の幅、奥行き、直径、高さ等の様々な値を計測するプログラムを実行するようになっている。

また、制御部１０は、撮像部１４０により撮像された画像に基づいて容器等の対象物に係る情報を取得するようになっている。より具体的には、制御部１０は、撮像部１４０により上方から撮像された容器の画像（すなわち、第１位置に位置する撮像部１４０により撮像された画像）に基づいて、少なくとも容器の幅や奥行き、直径等を計測するようになっている。例えば、容器が上方から見て略長方形形状を有している場合には、少なくとも当該容器の幅や奥行きの大きさが計測されるようになっている。また、容器が上方からみて略円形形状を有している場合には、少なくとも当該容器の直径の大きさが計測されるようになっている。

また、制御部１０は、撮像部１４０により側方から撮像された容器の画像（すなわち、第２位置に位置する撮像部１４０により撮像された画像）に基づいて、少なくとも容器の高さを計測するようになっている。また、制御部１０は、撮像部１４０により撮像された各画像から取得した情報に基づいて、ロボットハンド１００の各構成部材等を制御するようになっている。より具体的には、制御部１０は、撮像部１４０により撮像された各画像から取得した情報に基づいて、ロボットハンド１００により把持すべき容器の箇所（すなわち、把持位置）の座標を取得するようになっている。このように、制御部１０が撮像部１４０により撮像された各画像に基づいて容器に係る情報を取得するようになっているため、例えば光センサを移動させることにより容器の幅や高さ等を計測する場合と比較して、より短い時間で容器に係る情報を取得することができるようになっている。

なお、上述した供給システム５００においては、搬送機構４００ａによりロボット１の近傍まで搬送される容器（すなわち、ロボット１により把持されるべき容器）を上方から見たときの形状についての情報は、ロボット１側に予め通知されるのではなく、ロボットハンド１００に設けられた撮像部１４０により撮像された情報に基づいて取得されるようになっている。が予めロボット１側に通知されるようになっている。言い換えると、供給システム５００においては、ワークが供給されるべき容器が上方から見て略長方形形状であるか、または円形形状であるか等の情報がロボット１側に撮像部１４０によって直接通知されるようになっている。このようにすることで、ロボット１の制御部１０と、供給システム５００とが直接制御線等で接続される必要がなくなるため、ロボット１と供給システム５００で構成されるシステム全体の構成が単純化される。

また、図４および図５等に示すように、本実施の形態によるロボット１は、上述したロボットハンド１００に把持された容器が受け渡される第２のロボットハンド２００を含んでいる。より詳細には、第２のロボットハンド２００は、ベース部２０１と、第２の吸着部２１０と、押さえ部材２３０とを有している。また、第２の吸着部２１０および押さえ部材２３０は、第２の吸着部２１０により吸着されるべき容器の高さ方向に沿って複数（本実施例では、２つ）並ぶよう設けられている。ここで、各押さえ部材２３０における板バネ２３２およびローラ２３４の構成は、上述した各押さえ部材１３０における板バネ１３２およびローラ１３４と略同一であるため説明を省略する。

図５に示すように、各第２の吸着部２１０は、エジェクター（図示せず）に接続されている吸着パッド２１２と、吸着パッド２１２に容器が吸着されるときに第２の吸着部２１０（具体的には、各吸着パッド２１２の根本部分）と容器との間で、変形（伸縮）する可撓性部材２１４を有している。また、各可撓性部材２１４はいわゆる蛇腹形状となるよう形成されている。また、各可撓性部材２１４の一方の端部は、各第２の吸着部２１０に容器が吸着されていないときには（すなわち、第２の吸着部２１０が図５に示す状態にあるときには）各押さえ部材２３０の端部よりも外側に突出するように構成されている。言い換えると、各第２の吸着部２１０に容器が吸着されていないときの各可撓性部材２１４の一方の端部は、図５において二点鎖線Ｂで示すような、各ローラ２３４の端部よりも右側の箇所に位置するようになっている。このため、各第２の吸着部２１０に容器が吸着されるときには、各可撓性部材２１４は図５の左方に向かって収縮した状態になるとともに、各押さえ部材２３０の板バネ２３２における対向する端部の間隔が広がるようになっている。また、各第２の吸着部２１０が上述の構成を有していることにより、ロボットハンド１００に把持されていた容器が第２のロボットハンド２００に受け渡されたときの当該容器の振れを抑制することができるようになっている。このように、第２のロボットハンド２００はロボットハンド１００の挟持部１２０に相当する部材を有しておらず、第２のロボットハンド２００は容器の外周面を各第２の吸着部２１０で吸着することにより当該容器を保持するようになっている。

なお、可撓性部材２１４は、蛇腹形状のものに限定されることはない。例えば、他の可撓性を有する構造から構成されていてもよいし、ゴム等の弾性を有する材料から構成されていてもよい。

次に、以上のような構成からなるロボット１を含む供給システム５００において、空の容器をロボットハンド１００により保持した後に第２のロボットハンド２００に受け渡し、この容器に複数のワークを投入する動作の流れについて、図６乃至図１０を参照して説明する。ここで、図６乃至図９は、図１に示すロボットにより容器を把持してこの容器にワークを投入する際の動作を概略的に示す上面図であり、図１０は、容器にワークを投入する際の動作の流れを概略的に示すフローチャートである。なお、以下の説明においては、容器を上面から見たときの形状は略円形形状であるとする。

まず、操作者は、ロボット１と、ワーク供給機構３００と、搬送機構４００ａ、４００ｂを駆動させる。上述したように、本実施の形態による供給システム５００においては、搬送機構４００ａによりロボット１の近傍まで搬送される容器の形状に係る情報（より具体的には、上方から見たときの容器の形状）は、ロボットハンド１００に設けられた撮像部１４０により撮像された情報に基づいて取得されるようになっている。そして、搬送機構４００ａによりロボット１の近傍まで容器が搬送されると、ロボットハンド１００は待機位置から容器を上方から撮像するための第１位置に移動させられる。その後、第１位置において撮像部１４０により容器が上方から撮像される（ＳＴＥＰ１）。なお、ロボットハンド１００の待機位置を第１位置とするような運用が行われるようになっていてもよい。

次に、第１位置に位置する撮像部１４０により撮像された画像に基づいて、少なくとも容器の形状および大きさ（具体的には、容器を上面から見たときの形状が略円形形状である場合には、直径）が計測される（ＳＴＥＰ２）。

次に、ロボットハンド１００を、第１位置から、容器を側方から撮像するための第２位置に移動させ、撮像部１４０により容器を側方から撮像する（ＳＴＥＰ３）。その後、第２位置に位置する撮像部１４０により撮像された容器の画像に基づいて、少なくとも容器の高さが計測される（ＳＴＥＰ４）。そして、容器の直径、高さ等が計測されると、これらの値に基づいて、ロボットハンド１００により把持すべき容器の箇所（すなわち、把持位置）が算出される（ＳＴＥＰ５）。より詳細には、本実施の形態によるロボットハンド１００は容器の起立部分（この場合には、側面部分）を把持するようになっているため、ロボットハンド１００により把持すべき容器の起立部分の座標が算出されるようになっている。次に、算出された把持位置にロボットハンド１００を移動させ、各吸着部１１０と挟持部１２０とによって容器の起立部分を挟み込むようにして把持する（ＳＴＥＰ６および図６参照）。

なお、このとき、各吸着部１１０によって容器の外周面を正常に真空吸着できているか否かの検査が行われるようになっている。また、各吸着部１１０が容器の外周面を正常に真空吸着できていないと判断された場合には、所定の回数だけ真空吸着のリトライ動作が行われるようになっている。また、所定の回数のリトライ動作によっても容器の外周面を正常に真空吸着できない場合には、このことが操作者に報知されるようになっている。

そして、各吸着部１１０によって容器の外周面を正常に真空吸着できていると判定されると、ロボットハンド１００に把持された容器はワーク受取位置まで搬送され、その後第２のロボットハンド２００に受け渡される（ＳＴＥＰ７、図７および図８参照）。なお、ワーク受取位置とは、空の容器に複数のワークを供給するワーク供給機構３００に設けられた供給口３００ａの下方の位置である。上述したように、第２のロボットハンド２００にはロボットハンド１００の挟持部１２０に相当する部材は設けられておらず、第２のロボットハンド２００は容器の外周面を各第２の吸着部２１０により吸着することにより当該容器を保持するようになっている。

次に、ワーク受取位置において第２のロボットハンド２００に保持されている容器に向かってワーク供給機構３００からワークを供給する（ＳＴＥＰ８）。このように、容器の外周面のみを吸着して保持する第２のロボットハンド２００に保持された容器にワークを供給するようになっているため、容器にワークが供給された後に把持棒等の部材がワークに接触してしまうこと等を防止することができるようになっている。その後、第２のロボットハンド２００により、ワークが供給された後の容器を当該容器を搬送するための搬送機構４００ｂに受け渡するようにする（ＳＴＥＰ９および図９参照）。このようにして、空の容器をロボットハンド１００により保持した後に第２のロボットハンド２００に受け渡し、この容器に複数のワークを投入する動作が完了する。なお、上述したような動作の流れは、上方から見たときの容器の形状が略長方形形状である容器の場合にも同様であり、この場合には、ＳＴＥＰ２において容器の幅および奥行きが計測される。

ここで、従来のロボットハンドでは、部品等を把持するための３本の指は板状の部材の表面に取り付けられるようになっており、対象物の外周面をそれぞれの指で挟み込むようにして把持するようになっていた。このため、例えば対象物が変形しやすいものである場合（例えば、紙や薄い金属板等から形成されたものである場合）や、中空のものである場合には、これらの対象物が各指に挟まれる際に変形してしまう可能性があるという問題があった。また、従来のロボットハンドは、部品等と板状の部材とを対向させた状態においてこの部品等を把持するようになっているため、例えば、ロボットハンドに容器を把持させた状態において当該容器に対する作業等を行う場合には、不便であるという問題があった。より詳細には、例えば、容器が上方を向く開口を有しており、ロボットハンドに把持された状態の容器の開口を介して内部にワーク等（例えば、袋詰めされた食品等）を投入するような作業には、上述したようなロボットハンドを用いることができないという問題があった。すなわち、上述したロボットハンドでは、容器を把持する際に、各指が取り付けられた板状の部材が容器等の開口を塞ぐような箇所に位置してしまうようになるため、開口を介して容器の内部にワーク等を投入する作業等を行うことができなくなるという問題があった。これに対し、本実施の形態によるロボットハンド１００は、容器等の対象物を吸着するための吸着部１１０と、吸着部１１０との間の距離が変更可能となるよう設けられ、略水平方向に沿って吸着部１１０と挟持部１２０との間で容器を挟持することにより当該容器を把持する挟持部１２０と、を有しているため、変形しやすい容器であっても変形させることなく把持することができ、また容器を把持した状態において当該容器に対する作業等を容易に行うことができる。

なお、上述したロボットハンド１００の代わりに、図１１および図１２に示すようなロボットハンド１００ａが用いられるようになっていてもよい。以下、図１１および図１２を参照してロボットハンド１００ａについて説明する。

図１１および図１２に示すロボットハンド１００ａは、上述したロボットハンド１００に対して、把持されるべき容器の高さ方向（すなわち、図１１および図１２における上下方向）における各吸着部１１０および各押さえ部材１３０の間隔を調整するための間隔調整機構１６０が追加的に設けられたものである。

より詳細には、間隔調整機構１６０は、プレート１６２と、支持部材１６４と、軸１６６とを有している。また、プレート１６２には、図１１および図１２において下方に位置する吸着部１１０（具体的には、吸着パッド１１２等）および押さえ部材１３０が取り付けられるようになっている。また、プレート１６２は、支持部材１６４に取り付けられている。また、支持部材１６４は、図１１および図１２における上下方向に沿ってスライド可能となるよう軸１６６に取り付けられている（図１１および図１２における矢印参照）。このため、図１１および図１２において下方に位置する吸着部１１０および押さえ部材１３０と、プレート１６２と、支持部材１６４とを図１１および図１２における上下方向に一体的にスライドさせることができるようになっている（図１１および図１２における矢印参照）。一方で、図１１および図１２において上方に位置する吸着部１１０および押さえ部材１３０は、ベース部１０１ａに対して位置固定で取り付けられている。このような間隔調整機構１６０を用いることにより、高さ（具体的には、図１１および図１２における上下方向の大きさ）の異なる様々な種類の容器をより安定期に把持することができるようになる。より具体的には、間隔調整機構１６０が設けられていないロボットハンド１００により高さの大きい容器を把持する場合には、各吸着部１１０は容器の上側の部分のみを吸着するようになるため、ロボットハンド１００により容器を把持する際や搬送する際に当該容器が振れやすくなってしまう可能性がある。これに対し、図１１および図１２に示すような間隔調整機構１６０を用いた場合には、各吸着部１１０等の間隔を調整することによって容器の上側および下側を均等に吸着することができるようになるため、容器をより安定的に把持したり搬送したりすることができるようになる。

以上のような構成からなる本実施の形態のロボットハンド１００、１００ａによれば、少なくとも一つ設けられ、容器等の対象物を吸着するための吸着部１１０と、吸着部１１０との間の距離が変更可能となるよう設けられた挟持部１２０であって、吸着部１１０と挟持部１２０との間で容器を挟持することにより当該容器を把持する挟持部１２０と、を備えているため、吸着部１１０によって対象物を吸着するとともに、吸着部１１０と挟持部１２０との間で容器を挟持することにより、容器を確実に把持することができる。また、挟持部１２０は、吸着部１１０に対向するよう配置されているため、容器の起立部分をより確実に把持することができるようになるとともに、容器の起立部分を変形させてしまうことを抑制することができるようになっている。

また、本実施の形態のロボットハンド１００、１００ａにおいては、上述したように、挟持部１２０は、シリンダ機構１２２と、当該シリンダ機構１２２に接続された挟持部分（具体的には、把持棒１２４）とを有しており、シリンダ機構１２２によって把持棒１２４が略水平方向に沿って進退させられることにより、把持棒１２４と吸着部１１０との間の距離が変更されるようになっているため、把持棒１２４と、吸着部１１０とにより容器の起立部分を容易に把持することができるようになる。また、挟持部１２０の把持棒１２４は、容器の位置決めを行う位置決め部材としても機能するようになっているため、容器の位置決めを行う作業を省略することができるようになる。

また、本実施の形態のロボットハンド１００、１００ａにおいては、上述したように、吸着部１１０の側方には、挟持部１２０と吸着部１１０との間で容器が挟持されたときに容器の外周面に接触する押さえ部材１３０が設けられているため、ロボットハンド１００により容器を把持するときや搬送するとき等に、容器が振れてしまうことを抑制することができるようになっている。また、押さえ部材１３０は、弾性を有する部材から構成されているため、ロボットハンド１００により容器を把持するときや搬送するとき等に、容器が振れてしまうことをより効果的に抑制することができるようになっている。

また、本実施の形態のロボットハンド１００、１００ａにおいては、上述したように、吸着部１１０は、挟持部１２０により挟持されるべき容器の高さ方向に沿って並ぶよう複数設けられているため、深さのある容器についても吸着部１１０と挟持部１２０とで把持することができるようになる。また、ロボットハンド１００ａは、各吸着部１１０の間隔を調整するための間隔調整機構１６０を更に備えているため、高さの異なる様々な種類の容器を容易に把持することができるようになる。

また、以上のような構成からなる、本実施の形態のロボット１は、上述したロボットハンド１００、１００ａと、容器等の対象物を撮像するための撮像部１４０と、撮像部１４０により撮像された画像に基づいて容器に係る情報を取得するとともに、当該取得した情報に基づいてロボットハンド１００、１００ａを制御する制御部１０と、を備えているため、撮像部１４０により撮像された画像に基づいて容器に係る情報を取得するとともに、当該取得した情報に基づいてロボットハンド１００、１００ａを制御するようになっているため、変形しやすい容器であっても変形させることなく把持することができ、また容器を把持した状態において当該容器に対する作業等を容易に行うことができる。また、制御部１０は、撮像部１４０により撮像された画像に基づいて少なくとも容器の高さを計測するようになっており、計測された容器の高さに基づいてロボットハンド１００、１００ａを制御するようになっている。また、撮像部１４０はロボットハンド１００、１００ａに設けられているため、ロボット１全体の構成をコンパクトにすることができるようになる。また、上述した本実施の形態のロボット１は、容器等の対象物を吸着するための第２の吸着部２１０であって、容器が吸着されるときに当該第２の吸着部２１０（具体的には、吸着パッド２１２の根本部分）と容器との間で変形する可撓性部材２１４を含む第２の吸着部２１０を有する第２のロボットハンド２００を更に備えており、ロボットハンド１００、１００ａに把持された容器が第２のロボットハンド２００の第２の吸着部２１０に受け渡されるようになっている。

また、以上のような構成からなる、上述した構成のロボットハンド１００、１００ａによる容器等の対象物の把持方法は、容器の少なくとも一部を吸着部１１０と挟持部１２０との間に位置させる工程と、挟持部１２０を吸着部１１０に向かって移動させることによって吸着部１１０と挟持部１２０とにより容器を挟持する工程と、を備えているため、変形しやすい容器であっても変形させることなく把持することができ、また容器を把持した状態において当該容器に対する作業等を容易に行うことができる。

なお、本実施の形態によるロボットハンド１００、１００ａやこのようなロボットハンド１００、１００ａを備えたロボット１は、上述したような態様に限定されることはなく、様々な変更を加えることができる。

例えば、把持棒１２４の長さは、図２および図３等に示されるような長さに限定されることはない。例えば、容器の高さ方向（すなわち、図３における上下方向）における長さを調整することができるような把持棒が用いられるようになっていてもよいし、複数の種類の長さを有する把持棒をあらかじめ用意しておき、対象となる容器の高さ等に応じて把持棒を交換して用いるようにしてもよい。

また、挟持部１２０の把持部材は、上述した棒状の部材である把持棒１２４に限定されることはない。湾曲した部材が把持部材として用いられるようになっていてもよいし、その他の形状の部材が把持部材として用いられるようになっていてもよい。

また、容器等の対象物の形状は、上方から見て略長方形形状や略円形形状に限定されることはない。例えば、上方から見て多角形形状である容器や楕円形形状である容器であっても、第１位置および第２位置に位置する撮像部１４０により撮像された各画像に基づいて容器に係る情報を取得するとともに、当該取得された情報に基づいてロボットハンド１００を制御することができる。

また、第１位置および第２位置に位置する撮像部１４０により撮像された各画像に基づいて取得する容器に係る情報は、上述したものに限定されることはない。例えば、容器の材質が紙であるか、金属であるかといった情報が、撮像部１４０により撮像された画像に基づいて取得されるようになっていてもよい。また、この場合には、これらの情報に基づいて、ロボットハンド１００により容器を把持するときの強さを調整するようにしてもよい。

また、第２のロボットハンド２００に、容器等の対象物を撮像するための撮像部が設けられていてもよい。また、この撮像部により、供給システム５００においてワークが供給され、その後搬送機構４００ｂに受け渡された容器が撮像されるようになっていてもよい。あるいは、容器にワークを供給している最中に、第２のロボットハンド２００に設けられた撮像部により容器を撮像するようにしてもよい。このように、ワークが供給されている最中、あるいはワークが供給された後の容器を撮像するようにした場合には、容器へのワークの収容具合についての判断を行うことができるようになる。また、容器に異物等が混入してしまった場合には、撮像部により撮像された画像に基づいてこのことを検知することができるようになる。なお、撮像部が、画像を撮像する代わりに動画を撮像するようになっていてもよい。

また、上述した供給システム５００においては、ワークが供給されるべき容器が上方から見て略長方形形状であるか、または円形形状であるか等の情報が、第１位置に位置する撮像部１４０により情報から撮像された画像に基づいて取得されるようになっているが、このような態様に限定されることはない。例えば、ワークが供給されるべき容器が上方から見て略長方形形状であるか、または円形形状であるか等の情報がロボット１側に予め通知されるようになっていてもよい。

１ ロボット
２ 胴体部
４ａ、４ｂ アーム部
１０ 制御部
１００、１００ａ ロボットハンド
１０１、１０１ａ、２０１ ベース部
１０２ 接続部
１１０ 吸着部
１１２ 吸着パッド
１２０ 挟持部
１２２ シリンダ機構
１２４ 把持棒
１２６ 棒状部材
１２８ 支持部材
１２９ センサ
１３０ 押さえ部材
１３２ 板バネ
１３４ ローラ
１４０ 撮像部
１６０ 間隔調整機構
１６２ プレート
１６４ 支持部材
１６６ 軸
２００ 第２のロボットハンド
２１０ 第２の吸着部
２１２ 吸着パッド
２１４ 可撓性部材
２３０ 押さえ部材
２３２ 板バネ
２３４ ローラ
３００ ワーク供給機構
３００ａ 供給口
４００ａ、４００ｂ 搬送機構
５００ 供給システム

Claims (13)

1. 少なくとも一つ設けられ、対象物を吸着するための吸着部と、
   前記吸着部との間の距離が変更可能となるよう設けられた挟持部であって、前記吸着部と前記挟持部との間で対象物を挟持することにより当該対象物を把持する挟持部と、
   を備え、
   前記吸着部の側方には、前記挟持部と前記吸着部との間で対象物が挟持されたときに対象物の外周面に接触するバネ性を有する押さえ部材が設けられている、ロボットハンド。
2. 前記押さえ部材は板バネを含む、請求項１記載のロボットハンド。
3. 前記押さえ部材は、前記板バネの両端部にそれぞれ取り付けられたローラを更に含み、前記挟持部と前記吸着部との間で対象物が把持される際に前記板バネが変形して各前記ローラが対象物に接触する、請求項２記載のロボットハンド。
4. 前記挟持部は、前記吸着部に対向するよう配置されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボットハンド。
5. 前記挟持部は、シリンダ機構と、当該シリンダ機構に接続された挟持部分とを有しており、
   前記シリンダ機構によって前記挟持部分が略水平方向に沿って進退させられることにより、前記挟持部分と前記吸着部との間の距離が変更されるようになっている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロボットハンド。
6. 前記挟持部の前記挟持部分は、対象物の位置決めを行う位置決め部材としても機能する、請求項５記載のロボットハンド。
7. 前記吸着部は、前記挟持部により挟持されるべき対象物の高さ方向に沿って並ぶよう複数設けられている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のロボットハンド。
8. 各前記吸着部の間隔を調整するための間隔調整機構を更に備えた、請求項７記載のロボットハンド。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロボットハンドと、
   対象物を撮像するための撮像部と、
   前記撮像部により撮像された画像に基づいて対象物に係る情報を取得するとともに、当該取得した情報に基づいて前記ロボットハンドを制御する制御部と、
   を備えた、ロボット。
10. 前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に基づいて少なくとも対象物の高さを計測するようになっており、計測された対象物の高さに基づいて前記ロボットハンドを制御するようになっている、請求項９記載のロボット。
11. 前記撮像部は、前記ロボットハンドに設けられている、請求項９または１０記載のロボット。
12. 対象物を吸着するための第２の吸着部であって、対象物が吸着されるときに当該第２の吸着部と対象物との間で変形する可撓性部材を含む第２の吸着部を有する第２のロボットハンドを更に備えており、
    前記ロボットハンドに把持された対象物が前記第２のロボットハンドの前記第２の吸着部に受け渡されるようになっている、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のロボット。
13. 対象物を吸着するための吸着部と、前記吸着部との間の距離が変更可能となるよう設けられた挟持部と、を備えたロボットハンドによる対象物の把持方法であって、
    対象物の少なくとも一部を前記吸着部と前記挟持部との間に位置させる工程と、
    前記挟持部を前記吸着部に向かって移動させることによって前記吸着部と前記挟持部とにより対象物を挟持する工程と、
    前記挟持部と前記吸着部との間で対象物が挟持されたときに前記吸着部の側方に設けられたバネ性を有する押さえ部材が対象物の外周面に接触する工程と、
    を備えた、把持方法。

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