JP7122690B2 - ロボットハンド装置、ロボットハンドシステム及び保持方法 - Google Patents
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Description
[1-1.ロボットハンドシステムの構成]
まず、図1~図3を参照しながら、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の構成について説明する。図1は、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の構成を示す図である。図2Aは、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の主要な機能構成を示すブロック図である。図2Bは、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の詳細な機能構成を示すブロック図である。図3は、実施の形態1に係るロボットハンド装置8を拡大して示す図である。
次に、図3~図4Bを参照しながら、実施の形態1に係るロボットハンド装置8の構成について説明する。図4Aは、実施の形態1に係るロボットハンド装置8の第1の保持部40(第2の保持部42)を示す平面図である。図4Bは、図4AのIV-IV線による、実施の形態1に係るロボットハンド装置8の第1の保持部40(第2の保持部42)の断面図である。
次に、図5及び図6を参照しながら、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の動作について説明する。図5は、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の動作の流れを示すフローチャートである。図6は、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の動作の流れを示す図である。
上述したように、対象物4のサイズに応じて、第1の吸着面44及び第2の吸着面46がそれぞれ折り曲げられる第1の位置66及び第2の位置68を調整することにより、第1の吸着面44及び第2の吸着面46の各々のうち対象物4を吸着する領域のサイズを調整することができる。これにより、第1の保持部40の先端部40b及び第2の保持部42の先端部42bが対象物4の被吸着領域64の端からはみ出すのを抑制することができ、例えば密集して配置されている複数の物品20の中から目的の対象物4を正確に取り出すことができる。
次に、図7A~図7Cを参照しながら、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の使用例について説明する。図7Aは、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の使用例1を示す図である。図7Bは、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の使用例2を示す図である。図7Cは、実施の形態1に係るロボットハンドシステム2の使用例3を示す図である。
[2-1.ロボットハンド装置の構成]
次に、図8を参照しながら、実施の形態2に係るロボットハンド装置8Aについて説明する。図8は、実施の形態2に係るロボットハンド装置8Aの第1の保持部40A(第2の保持部42A)を示す平面図である。なお、以下の各実施の形態において、上記実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
第1の保持部40Aの形状を上述したように形成することにより、第1の吸着面44を第1の保持部40Aの先端部40bの近傍で容易に折り曲げることができる。第2の保持部42Aについても同様の効果を得ることができる。
[3-1.ロボットハンド装置の構成]
次に、図9を参照しながら、実施の形態3に係るロボットハンド装置8Bについて説明する。図9は、実施の形態3に係るロボットハンド装置8Bの第1の保持部40B(第2の保持部42B)を示す断面図である。
第1の保持部40Bの先端部40b及び第2の保持部42Bの先端部42bが対象物4の被吸着領域64(図6参照)の端に到達した際に、統括処理部28(図1参照)は、手先カメラ10(図1参照)からの画像情報に基づいて、圧力調整装置16(図1参照)に制御信号を送信する。これにより、バルブが切り替えられた状態で真空ポンプ32が駆動し、第1の吸着部70及び第2の吸着部74の各々から空気が吸引される。
本実施の形態では、第1の吸着部70及び第2の吸着部74の各々から空気を吸引することにより、先端部40b及び42bの各々が被吸着領域64に押し付けられた際に被吸着領域64上を滑るのを抑制するように構成した。このような構成に代えて、先端部40b及び42bの各々を摩擦力の高い素材で形成し、摩擦力を下げたい時、第1の吸着部70及び第2の吸着部74の各々から空気(気体の一例)を噴出するように構成してもよい。
[4-1.ロボットハンド装置の構成]
次に、図10A~図11を参照しながら、実施の形態4に係るロボットハンド装置8Cについて説明する。図10Aは、実施の形態4に係るロボットハンド装置8Cの第1の保持部40C(第2の保持部42C)を示す平面図である。図10Bは、図10AのX-X線による、実施の形態4に係るロボットハンド装置8Cの第1の保持部40C(第2の保持部42C)の断面図である。図11は、実施の形態4に係るロボットハンド装置8Cの第1の薄肉部80を拡大して示す断面図である。
次に、図12~図14を参照しながら、実施の形態4に係るロボットハンドシステム2Cの動作について説明する。図12は、実施の形態4に係るロボットハンドシステム2Cの動作の流れを示すフローチャートである。図13は、実施の形態4に係るロボットハンドシステム2Cの動作の流れを示すタイミングチャートである。図14は、実施の形態4に係るロボットハンドシステム2Cの動作の流れを示す図である。なお、図12のフローチャートにおいて、上記実施の形態1の図5のフローチャートと同一のステップには、同一のステップ番号を付してある。
上述したように、本実施の形態では、第1の保持部40C及び第2の保持部42Cの各々と対象物4の被吸着領域64との間の摩擦力が変更可能に構成されている。第1の保持部40Cの先端部40b及び第2の保持部42Cの先端部42bが被吸着領域64の端に到達するまでの間は、上記摩擦力を小さくすることにより、先端部40b及び42bを被吸着領域64上で滑らせることができる。また、第1の保持部40Cの先端部40b及び第2の保持部42Cの先端部42bが被吸着領域64の端に到達した際には、上記摩擦力を大きくすることにより、先端部40b及び42bを被吸着領域64上で固定することができる。
[5-1.ロボットハンド装置の構成]
次に、図15及び図16を参照しながら、実施の形態5に係るロボットハンド装置8Dについて説明する。図15は、実施の形態5に係るロボットハンド装置8Dの第1の保持部40D(第2の保持部42D)を示す断面図である。図16は、図15のXVI-XVI線による、実施の形態5に係るロボットハンド装置8Dの第1の保持部40D(第2の保持部42D)の断面図である。
本実施の形態では、第1の保持部40D及び第2の保持部42Dの各々に対象物4(図14の(c)参照)を吸着する際に、第1の保持部40D及び第2の保持部42Dの各形状を固定することができる。その結果、対象物4を安定して保持することができる。
[6-1.ロボットハンド装置の構成]
次に、図17を参照しながら、実施の形態6に係るロボットハンド装置8Eについて説明する。図17は、実施の形態6に係るロボットハンド装置8Eを示す要部断面図である。
次に、図18及び図19を参照しながら、実施の形態6に係るロボットハンドシステム2Eの動作について説明する。図18は、実施の形態6に係るロボットハンドシステム2Eの動作の流れを示すフローチャートである。図19は、実施の形態6に係るロボットハンドシステム2Eの動作の流れを示す図である。なお、図18のフローチャートにおいて、上記実施の形態1の図5のフローチャートと同一のステップには、同一のステップ番号を付してある。
上述したように、本実施の形態では、対象物4の被吸着領域64の大きさに基づいて、第1の吸着面44及び第2の吸着面46がそれぞれ折り曲げられる第1の位置66及び第2の位置68を容易に調整することができる。
次に、図20を参照しながら、実施の形態7に係るロボットハンド装置8Fについて説明する。図20は、実施の形態7に係るロボットハンド装置8Fを示す図である。
以上、一つ又は複数の態様に係るロボットハンド装置等について、上記実施の形態1~7に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態1~7に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
4 対象物
6 ロボットアーム装置
8,8A,8B,8C,8D,8E,8F ロボットハンド装置
10 手先カメラ
12 固定カメラ
14 コントローラ
16 圧力調整装置
18 パレット
20 物品
22 ハンド取付部
24 カメラ取付部
26 取付用フランジ
28 統括処理部
30 ロボット制御部
32 真空ポンプ
34 バルブ
36 チューブ
38,38E ハンド支持部
40,40A,40B,40C,40D,40F 第1の保持部
40a,42a,48a 基端部
40b,42b,48b 先端部
42,42A,42B,42C,42D,42F 第2の保持部
44,44C 第1の吸着面
46,46C 第2の吸着面
48,48A,48B 弾性部材
50 充填部材
52 封止部材
54 第1の空間
56 開口部
58 第1の吸引口
59 第2の空間
60 第2の吸引口
62 接続孔
64 被吸着領域
66 第1の位置
68 第2の位置
70 第1の吸着部
72,76 チューブ
74 第2の吸着部
78 第1の厚肉部
80 第1の薄肉部
82 第1のグリップ部材
84 第1の開口部
86 第2の厚肉部
88 第2の薄肉部
90 第2のグリップ部材
92 第2の開口部
94,96 空間
98 第1の粒体
100 第1のフィルタ
102 凹部
104 第2の粒体
106 第2のフィルタ
108 ガイド部材
110 駆動部
112 ピニオン
Claims (15)
- ロボットハンド装置であって、
支持部と、
基端部が前記支持部に支持された第1の保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第1の吸着面を有する第1の保持部と、
基端部が前記支持部に支持された第2の保持部であって、前記対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第2の吸着面を有する第2の保持部と、を備え、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部は、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面が互いに対向するように配置されており、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部の各々は、弾性を有する材料で形成され、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の保持部及び前記第2の保持部の各々の先端部が前記対象物に押し付けられることにより、前記第1の吸着面が第1の位置で折り曲げられ、且つ、前記第2の吸着面が第2の位置で折り曲げられた状態で、前記第1の吸着面のうち前記第1の位置と前記第1の保持部の前記先端部との間の領域に前記対象物を吸着させ、且つ、前記第2の吸着面のうち前記第2の位置と前記第2の保持部の前記先端部との間の領域に前記対象物を吸着させる
ロボットハンド装置。 - ロボットハンド装置であって、
支持部と、
基端部が前記支持部に支持された第1の保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第1の吸着面を有する第1の保持部と、
基端部が前記支持部に支持された第2の保持部であって、前記対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第2の吸着面を有する第2の保持部と、を備え、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部は、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面が互いに対向するように配置されており、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の保持部及び前記第2の保持部の各々の先端部が前記対象物に押し付けられることにより、前記第1の吸着面が第1の位置で折り曲げられ、且つ、前記第2の吸着面が第2の位置で折り曲げられた状態で、前記第1の吸着面のうち前記第1の位置と前記第1の保持部の前記先端部との間の領域に前記対象物を吸着させ、且つ、前記第2の吸着面のうち前記第2の位置と前記第2の保持部の前記先端部との間の領域に前記対象物を吸着させる
ロボットハンド装置。 - 前記第1の保持部は、前記第1の保持部の前記基端部から前記先端部まで長尺状に延び、
前記第2の保持部は、前記第2の保持部の前記基端部から前記先端部まで長尺状に延びており、
前記第1の保持部の長手方向に対して垂直な方向における大きさは、前記第1の保持部の前記基端部から前記先端部にかけて漸減し、
前記第2の保持部の長手方向に対して垂直な方向における大きさは、前記第2の保持部の前記基端部から前記先端部にかけて漸減する
請求項1に記載のロボットハンド装置。 - 前記ロボットハンド装置は、さらに、
前記第1の保持部の前記先端部に設けられ、前記第1の吸着面とは独立して前記対象物を負圧により吸着するための第1の吸着部と、
前記第2の保持部の前記先端部に設けられ、前記第2の吸着面とは独立して前記対象物を負圧により吸着するための第2の吸着部と、を備える
請求項1に記載のロボットハンド装置。 - 前記第1の吸着面は、空気を吸引するための第1の吸引口を有し、
前記第2の吸着面は、空気を吸引するための第2の吸引口を有し、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面はそれぞれ、前記第1の吸引口及び前記第2の吸引口から空気を吸引することによって、前記対象物を負圧により吸着する
請求項2に記載のロボットハンド装置。 - 前記第1の吸引口及び前記第2の吸引口の各々は複数設けられ、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の吸着面のうち前記第1の位置と前記第1の保持部の前記基端部との間の領域と、前記第2の吸着面のうち前記第2の位置と前記第2の保持部の前記基端部との間の領域とは、互いに接触する
請求項5に記載のロボットハンド装置。 - 前記第1の保持部の内部には第1の空間が形成され、
前記第2の保持部の内部には第2の空間が形成され、
前記第1の吸着面には、第1の厚肉部と、前記第1の厚肉部よりも厚みの薄い第1の薄肉部とが形成され、
前記第2の吸着面には、第2の厚肉部と、前記第2の厚肉部よりも厚みの薄い第2の薄肉部とが形成されており、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の空間及び前記第2の空間の各々を大気圧よりも減圧することにより、前記第1の薄肉部及び前記第2の薄肉部はそれぞれ、前記第1の空間及び前記第2の空間に向けて突出するように変形して、前記対象物を負圧により吸着する
請求項2に記載のロボットハンド装置。 - ロボットハンド装置であって、
支持部と、
基端部が前記支持部に支持された第1の保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第1の吸着面を有する第1の保持部と、
基端部が前記支持部に支持された第2の保持部であって、前記対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第2の吸着面を有する第2の保持部と、を備え、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部は、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面が互いに対向するように配置されており、
前記第1の保持部の内部には第1の空間が形成され、
前記第2の保持部の内部には第2の空間が形成され、
前記第1の吸着面には、第1の厚肉部と、前記第1の厚肉部よりも厚みの薄い第1の薄肉部とが形成され、
前記第2の吸着面には、第2の厚肉部と、前記第2の厚肉部よりも厚みの薄い第2の薄肉部とが形成されており、
前記ロボットハンド装置は、さらに、
前記第1の吸着面を覆うように配置された第1のグリップ部材であって、前記第1の薄肉部よりも摩擦力が大きい材料で形成され、前記第1の薄肉部を外部に露出させるための第1の開口部を有する第1のグリップ部材と、
前記第2の吸着面を覆うように配置された第2のグリップ部材であって、前記第2の薄肉部よりも摩擦力が大きい材料で形成され、前記第2の薄肉部を外部に露出させるための第2の開口部を有する第2のグリップ部材と、を備え、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の吸着面が第1の位置で折り曲げられ、且つ、前記第2の吸着面が第2の位置で折り曲げられた状態で、
前記第1の空間及び前記第2の空間の各々を大気圧よりも減圧した際には、前記第1の吸着面のうち前記第1の位置と前記第1の保持部の先端部との間の領域に形成された前記第1の薄肉部は、前記第1の空間に向けて突出するように変形することにより、前記対象物を負圧により吸着し、且つ、前記第2の吸着面のうち前記第2の位置と前記第2の保持部の先端部との間の領域に形成された前記第2の薄肉部は、前記第2の空間に向けて突出するように変形することにより、前記対象物を負圧により吸着し、
前記第1の空間及び前記第2の空間の各々を大気圧よりも加圧した際には、前記第1の薄肉部は、前記第1の空間と反対側に向けて突出するように変形することにより、前記第1の開口部を通して前記対象物に接触し、且つ、前記第2の薄肉部は、前記第2の空間と反対側に向けて突出するように変形することにより、前記第2の開口部を通して前記対象物に接触し、
前記第1の空間及び前記第2の空間の各々を大気圧にした際には、前記第1の薄肉部が前記第1の開口部よりも前記第1の空間側に位置することにより、前記第1のグリップ部材が前記対象物に接触し、且つ、前記第2の薄肉部が前記第2の開口部よりも前記第2の空間側に位置することにより、前記第2のグリップ部材が前記対象物に接触する
ロボットハンド装置。 - 前記第1の保持部の前記第1の空間には複数の第1の粒体が充填され、
前記第2の保持部の前記第2の空間には複数の第2の粒体が充填されており、
前記第1の保持部の側面には、前記第1の空間を側方から覆い、前記第1の空間が大気圧よりも減圧されることにより収縮可能な第1の変形壁部が形成され、
前記第2の保持部の側面には、前記第2の空間を側方から覆い、前記第2の空間が大気圧よりも減圧されることにより収縮可能な第2の変形壁部が形成されている
請求項7に記載のロボットハンド装置。 - ロボットハンド装置であって、
支持部と、
基端部が前記支持部に支持され、前記基端部から先端部まで長尺状に延びている第1の保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第1の吸着面を有する第1の保持部と、
基端部が前記支持部に支持され、前記基端部から先端部まで長尺状に延びている第2の保持部であって、前記対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第2の吸着面を有する第2の保持部と、
前記支持部にスライド可能に支持されたガイド部材であって、前記第1の保持部及び前記第2の保持部を側方から覆うように配置され、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面がそれぞれ折り曲げられる位置である前記第1の位置及び前記第2の位置を調整するためのガイド部材と、
前記ガイド部材を前記第1の保持部及び前記第2の保持部の各々の長手方向に沿ってスライドさせるための駆動部と、を備え、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部は、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面が互いに対向するように配置されており、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の吸着面が第1の位置で折り曲げられ、且つ、前記第2の吸着面が第2の位置で折り曲げられた状態で、前記第1の吸着面のうち前記第1の位置と前記第1の保持部の前記先端部との間の領域に前記対象物を吸着させ、且つ、前記第2の吸着面のうち前記第2の位置と前記第2の保持部の前記先端部との間の領域に前記対象物を吸着させる
ロボットハンド装置。 - ロボットハンド装置であって、
支持部と、
基端部が前記支持部に支持された第1の保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第1の吸着面と、前記対象物に向けて気体を噴出するための第1の噴出口とを有する第1の保持部と、
基端部が前記支持部に支持された第2の保持部であって、前記対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第2の吸着面と、前記対象物に向けて気体を噴出するための第2の噴出口とを有する第2の保持部と、を備え、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部は、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面が互いに対向するように配置されており、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の吸着面が第1の位置で折り曲げられ、且つ、前記第2の吸着面が第2の位置で折り曲げられた状態で、前記第1の吸着面のうち前記第1の位置と前記第1の保持部の先端部との間の領域に前記対象物を吸着させ、且つ、前記第2の吸着面のうち前記第2の位置と前記第2の保持部の先端部との間の領域に前記対象物を吸着させる
ロボットハンド装置。 - 請求項1~11のいずれか1項に記載のロボットハンド装置と、
前記ロボットハンド装置を支持し、前記ロボットハンド装置の位置又は姿勢を変更するためのロボットアーム装置と、
前記ロボットハンド装置の第1の保持部及び第2の保持部の各々から空気を吸引するための圧力調整装置と、
前記ロボットハンド装置により対象物を保持するように、前記ロボットアーム装置及び前記圧力調整装置を制御するコントローラと、を備える
ロボットハンドシステム。 - ロボットハンド装置と、
前記ロボットハンド装置を支持し、前記ロボットハンド装置の位置又は姿勢を変更するためのロボットアーム装置と、
前記ロボットハンド装置の第1の保持部及び第2の保持部の各々から空気を吸引するための圧力調整装置と、
前記ロボットハンド装置により対象物を保持するように、前記ロボットアーム装置及び前記圧力調整装置を制御するコントローラと、
前記対象物を撮像する撮像装置と、を備え、
前記ロボットハンド装置は、
支持部と、
基端部が前記支持部に支持された第1の保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第1の吸着面を有する第1の保持部と、
基端部が前記支持部に支持された第2の保持部であって、前記対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第2の吸着面を有する第2の保持部と、を備え、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部は、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面が互いに対向するように配置されており、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部が前記対象物を保持する際には、前記第1の吸着面が第1の位置で折り曲げられ、且つ、前記第2の吸着面が第2の位置で折り曲げられた状態で、前記第1の吸着面のうち前記第1の位置と前記第1の保持部の先端部との間の領域に前記対象物を吸着させ、且つ、前記第2の吸着面のうち前記第2の位置と前記第2の保持部の先端部との間の領域に前記対象物を吸着させ、
前記コントローラは、前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記対象物の被吸着面のうち吸着可能な被吸着領域を判定することにより、前記第1の保持部及び前記第2の保持部の各々の前記先端部を、前記被吸着領域からはみ出ないように前記対象物に押し付ける
ロボットハンドシステム。 - ロボットハンド装置を用いる保持方法であって、
前記ロボットハンド装置は、
支持部と、
基端部が前記支持部に支持された第1の保持部であって、対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第1の吸着面を有する第1の保持部と、
基端部が前記支持部に支持された第2の保持部であって、前記対象物を負圧により吸着するための任意の位置で折り曲げ可能な第2の吸着面を有する第2の保持部と、を備え、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部は、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面が互いに対向するように配置されており、
前記保持方法は、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部の各々の先端部を前記対象物に接触させるステップと、
前記第1の保持部及び前記第2の保持部の各々の前記先端部を前記対象物に押し付けることにより、前記第1の吸着面及び前記第2の吸着面をそれぞれ第1の位置及び第2の位置で折り曲げるステップと、
前記第1の吸着面のうち前記第1の位置と前記第1の保持部の前記先端部との間の領域に前記対象物を吸着させ、且つ、前記第2の吸着面のうち前記第2の位置と前記第2の保持部の前記先端部との間の領域に前記対象物を吸着させるステップと、を含む
保持方法。 - 前記保持方法は、さらに、
前記対象物を撮像装置により撮像するステップと、
前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記対象物の被吸着面のうち、前記第1の保持部の前記第1の吸着面及び前記第2の保持部の前記第2の吸着面に吸着可能な被吸着領域を判定するステップと、
前記被吸着領域の大きさに基づいて、前記第1の位置及び前記第2の位置を決定するステップと、を含む
請求項14に記載の保持方法。
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