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JP2013180366A - Robot and robot hand - Google Patents

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JP2013180366A
JP2013180366A JP2012045684A JP2012045684A JP2013180366A JP 2013180366 A JP2013180366 A JP 2013180366A JP 2012045684 A JP2012045684 A JP 2012045684A JP 2012045684 A JP2012045684 A JP 2012045684A JP 2013180366 A JP2013180366 A JP 2013180366A
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JP
Japan
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finger
robot
claw
claw portion
component
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2012045684A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Yamaguchi
如洋 山口
Kazuhiro Kosuge
一弘 小菅
Yasuhisa Hirata
泰久 平田
Kengo Yamaguchi
賢悟 山口
Aya Kaisumi
亜矢 海隅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】対象物を確実に把持するロボット、ロボット用ハンドを提供すること。
【解決手段】所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部と、前記第一指部及び前記第二指部を支持する基部とを備え、前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている。
【選択図】図23
A robot and a robot hand for reliably grasping an object are provided.
A first finger part and a second finger part that move in a first direction parallel to a predetermined plane and grip an object, and a base part that supports the first finger part and the second finger part. The first finger part and the second finger part each have a first part and a second part connected in a second direction orthogonal to the predetermined plane, and the first part is the first finger part And a contact surface that contacts the object in a state where the second finger portion grips the object, and the contact surface is different from the second part in the second direction from the second part. It is inclined in the second direction with respect to the predetermined plane so as to protrude in the opposite direction of the first finger portion and the second finger portion toward the opposite end side.
[Selection] Figure 23

Description

本発明は、ロボット及びロボットハンドに関する。   The present invention relates to a robot and a robot hand.

近年、製造現場等では、スカラロボットや多軸ロボット等が、製品の組み立てや検査等に用いられている。製品の組み立てや検査を行うときに物体を運搬する場合、ロボットは、物体を吸着したり、アームにより把持したりする。   In recent years, SCARA robots, multi-axis robots, and the like are used for assembly and inspection of products at manufacturing sites and the like. When an object is transported when a product is assembled or inspected, the robot sucks the object or holds it by an arm.

このような産業用ロボットにおいては、自動組立その他の作業工程において、不特定で多様な姿勢をとる対象物を所定の姿勢で効率的に掴み取ることが要求されている。例えば、特許文献1のロボットでは、対象物を把持するチャック機構が回転機構によってチャック自身を支持する中心軸周りに正逆回転可能とされ、更に、回転機構自身が首振り機構によって下向きの所定角度範囲内で回転可能とされている。   In such an industrial robot, it is required to efficiently grasp an object having various and various postures in a predetermined posture in automatic assembly and other work processes. For example, in the robot of Patent Document 1, a chuck mechanism that grips an object can be rotated forward and backward around a central axis that supports the chuck itself by a rotation mechanism, and the rotation mechanism itself is rotated downward by a predetermined angle by a swing mechanism. It is possible to rotate within the range.

特開2009−78312号公報JP 2009-78312 A

しかしながら、特許文献1に記載の発明では、対象物が例えば小型及び軽量であると、カメラを用いて対象物の位置及び姿勢を正確に検出することが困難となり、対象物を把持するチャック機構の正確な位置決めを行うことができない場合がある。チャック機構の正確な位置決めを行うことができないと、把持動作時に対象物とチャック機構とが意図しない場所で接触するおそれがある。その場合、対象物が軽量であるため、対象物が意図しない方向に動いてしまい、対象物を所望の位置で保持することができない場合や、対象物が把持空間から飛び出してしまうことがある。   However, in the invention described in Patent Document 1, if the object is small and light, for example, it is difficult to accurately detect the position and orientation of the object using a camera, and the chuck mechanism for gripping the object is difficult. In some cases, accurate positioning cannot be performed. If the chuck mechanism cannot be accurately positioned, the object and the chuck mechanism may come into contact with each other at an unintended location during the gripping operation. In that case, since the object is lightweight, the object moves in an unintended direction, and the object may not be held at a desired position, or the object may jump out of the gripping space.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、対象物を確実に把持するロボット、ロボット用ハンドを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a robot and a robot hand that reliably hold an object.

本発明に係るロボットは、所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部と、前記第一指部及び前記第二指部を支持する基部とを備え、前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている。   The robot according to the present invention supports a first finger part and a second finger part that move in a first direction parallel to a predetermined plane and grip an object, and the first finger part and the second finger part. A first portion and a second portion connected in a second direction orthogonal to the predetermined plane, and the first portion includes the first portion and the second portion. The one finger part and the second finger part have an abutting surface that abuts on the object in a state of gripping the object, and the abutting surface extends from the second part to the second part in the second direction. It is inclined in the second direction with respect to the predetermined plane so as to protrude in the opposite direction of the first finger portion and the second finger portion toward the end opposite to the portion.

本発明によれば、第一指部及び第二指部が、所定の平面に直交する方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、第一部分には一対の指部が対象物を把持した状態で対象物に当接する当接面が設けられており、当接面が第二方向において第二部分から第二部分とは反対側の端辺にかけて第一指部及び第二指部の対向方向に突出するように、所定の平面に対して第二方向に傾いているので、一対の指部が対象物を把持したときに、第二方向において対象物を一対の指部の内部に取り込むことができる。これにより、対象物を確実に把持することができる。   According to the present invention, the first finger part and the second finger part respectively have a first part and a second part connected in a direction orthogonal to a predetermined plane, and the pair of finger parts is an object in the first part. A contact surface that contacts the object in a state of gripping the first finger portion and the second finger from the second portion to the end opposite to the second portion in the second direction. Since it is inclined in the second direction with respect to a predetermined plane so as to protrude in the opposing direction of the part, when the pair of finger parts grips the object, the object in the second direction Can be captured inside. Thereby, a target object can be grasped reliably.

上記のロボットにおいて、前記第二部分は、前記第一指部及び前記第二指部の対向方向であって前記対象物の移動方向上に突出する鍔部を有することが好ましい。
本発明によれば、一対の指部によって対象物を把持する際に、対象物が第二方向に移動するのを規制することができる。これにより、対象物が第二方向に飛び出してしまうことを抑制することができる。
In the robot described above, it is preferable that the second portion has a flange portion that protrudes in a moving direction of the object in a direction opposite to the first finger portion and the second finger portion.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when holding a target object with a pair of finger part, it can control that a target object moves to a 2nd direction. Thereby, it can suppress that a target object jumps out in a 2nd direction.

上記のロボットにおいて、前記鍔部は、前記所定の平面に平行な平面部を前記第一部分側に有することが好ましい。
本発明によれば、鍔部が所定の平面に平行な平面部を第一部分側に有するので、対象物を所定の平面に平行な平面で支持することができる。
In the robot described above, it is preferable that the flange portion has a plane portion parallel to the predetermined plane on the first portion side.
According to the present invention, since the collar portion has the flat portion parallel to the predetermined plane on the first portion side, the object can be supported on the plane parallel to the predetermined plane.

上記のロボットにおいて、前記鍔部は、前記第一方向に互いに対向する面に切り欠き部を有することが好ましい。
本発明によれば、鍔部が第一方向に互いに対向する面に切り欠き部を有するので、当該切り欠き部において対象物の一部を挟むことができる。これにより、一対の指部の把持態様の幅が広がることになる。
In the robot described above, it is preferable that the flange portion has a cutout portion on a surface facing each other in the first direction.
According to the present invention, since the flanges have the notches on the surfaces facing each other in the first direction, a part of the object can be sandwiched in the notches. Thereby, the width | variety of the holding | grip aspect of a pair of finger part spreads.

上記のロボットにおいて、前記第一部分及び前記第二部分のうち少なくとも一方は、板状であることが好ましい。
本発明によれば、第一部分及び第二部分のうち少なくとも一方が板状であるので、狭いスペースにおいても、効率的に一対の指部の把持動作を行わせることができる。
In the above robot, it is preferable that at least one of the first part and the second part has a plate shape.
According to the present invention, since at least one of the first part and the second part is plate-shaped, it is possible to efficiently perform the gripping operation of the pair of finger parts even in a narrow space.

上記のロボットにおいて、前記第一部分及び前記第二部分のうち板状の部分は、厚さが同じであることが好ましい。
本発明によれば、第一部分及び第二部分のうち板状の部分は、厚さが同じであるので、狭いスペースにおいても、効率的に一対の指部の把持動作を行わせることができる。
In the robot described above, it is preferable that the plate-like portions of the first portion and the second portion have the same thickness.
According to the present invention, since the plate-like portion of the first portion and the second portion has the same thickness, the gripping operation of the pair of finger portions can be performed efficiently even in a narrow space.

上記のロボットにおいて、前記第一部分及び前記第二部分は、互いに分離可能に固定されていることが好ましい。
本発明によれば、第一部分及び第二部分が互いに分離可能に固定されているので、第一部分及び第二部分を別個に製造することができる。これにより、第一部分及び第二部分を一体的に製造した場合に比べて、製造コストを低減することができる。
In the robot described above, it is preferable that the first part and the second part are fixed to be separable from each other.
According to the present invention, since the first portion and the second portion are separably fixed to each other, the first portion and the second portion can be manufactured separately. Thereby, a manufacturing cost can be reduced compared with the case where the 1st part and the 2nd part are manufactured integrally.

上記のロボットにおいて、前記第二部分は、前記一対の指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する第二当接面を有し、前記当接面及び前記第二当接面は、前記所定の平面に平行であって前記第一方向に直交する第三方向の両端部が中央部に対して突出するように設けられた凹部を有することが好ましい。
本発明によれば、当接面及び第二当接面が、所定の平面に平行であって第一方向に直交する第三方向の両端部が中央部に対して突出するように設けられた凹部を有するので、第二方向及び第三方向について、対象物を一対の指部の内部に取り込むことができる。これにより、対象物を確実に把持することができる。
In the robot described above, the second portion has a second contact surface that contacts the object in a state where the pair of finger portions grips the object, and the contact surface and the second contact It is preferable that the surface has a recess provided so that both end portions in a third direction that is parallel to the predetermined plane and orthogonal to the first direction protrude from the center portion.
According to the present invention, the contact surface and the second contact surface are provided so that both end portions in the third direction that are parallel to the predetermined plane and orthogonal to the first direction protrude from the center portion. Since it has a recessed part, an object can be taken in a pair of finger part about a 2nd direction and a 3rd direction. Thereby, a target object can be grasped reliably.

本発明に係るロボットハンドは、所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部を備え、前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている。   A robot hand according to the present invention includes a first finger part and a second finger part that move in a first direction parallel to a predetermined plane and grip an object, wherein the first finger part and the second finger part are , Each having a first part and a second part connected in a second direction orthogonal to the predetermined plane, wherein the first part is a state in which the first finger part and the second finger part grip the object A contact surface that contacts the object, and the contact surface extends from the second portion to an end opposite to the second portion in the second direction. It is inclined in the second direction with respect to the predetermined plane so as to protrude in the opposing direction of the two fingers.

本発明によれば、第一指部及び第二指部が、所定の平面に直交する方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、第一部分には一対の指部が対象物を把持した状態で対象物に当接する当接面が設けられており、当接面が第二方向において第二部分から第二部分とは反対側の端辺にかけて第一指部及び第二指部の対向方向に突出するように、所定の平面に対して第二方向に傾いているので、一対の指部が対象物を把持したときに、第二方向において対象物を一対の指部の内部に取り込むことができる。これにより、対象物を確実に把持することができる。   According to the present invention, the first finger part and the second finger part respectively have a first part and a second part connected in a direction orthogonal to a predetermined plane, and the pair of finger parts is an object in the first part. A contact surface that contacts the object in a state of gripping the first finger portion and the second finger from the second portion to the end opposite to the second portion in the second direction. Since it is inclined in the second direction with respect to a predetermined plane so as to protrude in the opposing direction of the part, when the pair of finger parts grips the object, the object in the second direction Can be captured inside. Thereby, a target object can be grasped reliably.

本実施形態に係るロボット1の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a robot 1 according to the present embodiment. 同実施形態に係る把持部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the holding part which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る爪部の開閉機構を説明する図である。It is a figure explaining the opening-closing mechanism of the nail | claw part which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure which computes parameter alpha, beta, and d of a claw part shape concerning the embodiment. 同実施形態に係る爪部が把持可能な部品を説明する図である。It is a figure explaining the components which the nail | claw part which concerns on the same embodiment can hold | grip. 同実施形態に係る把持可能な最大の大きさと爪部形状のパラメーターα、β、dとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the largest magnitude | size which can be hold | gripped and the parameters (alpha), (beta), and d of a nail | claw part shape which concern on the embodiment. 同実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係により把持可能な部品の大きさを説明する図である。It is a figure explaining the magnitude | size of the component which can be hold | gripped by the relationship between the vertex of the nail | claw part which concerns on the embodiment, and components. 同実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the vertex of the nail | claw part which concerns on the embodiment, and components. 本実施形態に係る爪部を閉じた時に把持可能な部品の大きさを説明する図である。It is a figure explaining the magnitude | size of the component which can be hold | gripped when the nail | claw part which concerns on this embodiment is closed. 同実施形態に係る爪部により把持可能な部品の最小の大きさの算出を説明する図である。It is a figure explaining calculation of the minimum size of the component which can be grasped by the claw part concerning the embodiment. 同実施形態に係るケージング領域のパラメーターを説明する図である。It is a figure explaining the parameter of the caging area | region which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るケージング領域の形状と各パラメーターを説明する図である。It is a figure explaining the shape of a caging area | region and each parameter concerning the embodiment. 同実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc21の場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where the distance of the x direction of the caging area | region which concerns on the embodiment is c21. 同実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc22の場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where the distance of the x direction of the caging area | region which concerns on the embodiment is c22. 同実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc23の場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where the distance of the x direction of the caging area | region which concerns on the embodiment is c23. 同実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc24の場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where the distance of the x direction of the caging area | region which concerns on the embodiment is c24. 同実施形態に係るケージング可能な最大の大きさrmax2と距離c1、c2、climの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the largest magnitude | size rmax2 which can be caged, and distance c1, c2, clim concerning the embodiment. 同実施形態に係るセルフアライメントの条件を説明する図である。It is a figure explaining the conditions of self-alignment concerning the embodiment. 同実施形態に係る爪部から部品に加わる力を説明する図である。It is a figure explaining the force added to components from the nail | claw part which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るrと頂点a2の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between r and the vertex a2 which concern on the same embodiment. 同実施形態に係る部品Mを取り付ける場合に用いる条件を説明する図である。It is a figure explaining the conditions used when attaching the component M which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る爪部先が取り付ける部品M2と干渉している例を説明する図である。It is a figure explaining the example which is interfering with the components M2 which the nail | claw part tip which concerns on the embodiment attaches. 同実施形態に係る指部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the finger part which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るロボットハンドの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the robot hand which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るロボットハンドの動作を示す断面図である。It is sectional drawing which shows operation | movement of the robot hand which concerns on the embodiment. 同実施形態に係るロボットハンドの他の構成を示す図である。It is a figure showing other composition of the robot hand concerning the embodiment. 同実施形態に係るロボットハンドの他の構成を示す図である。It is a figure showing other composition of the robot hand concerning the embodiment. 同実施形態に係るロボットハンドの他の構成を示す図である。It is a figure showing other composition of the robot hand concerning the embodiment. 同実施形態に係るロボットハンドの他の構成を示す図である。It is a figure showing other composition of the robot hand concerning the embodiment. 同実施形態に係るロボットハンドで円筒形物体や板形状物体を把持する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that a cylindrical object and a plate-shaped object were hold | gripped with the robot hand which concerns on the same embodiment. 本発明の第二実施形態であるロボット装置を適用したロボットシステムが作業を行う様子を示す、概略の外観図である。It is a general | schematic external view which shows a mode that the robot system to which the robot apparatus which is 2nd embodiment of this invention is applied performs a work. 本発明の第三実施形態におけるロボットシステムの概略の外観図である。It is a general | schematic external view of the robot system in 3rd embodiment of this invention.

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。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, an actual structure and a scale, a number, and the like in each structure are different.

以下の説明においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸が水平面に対して平行かつ互いに直交する方向に設定され、Z軸がX軸及びY軸のそれぞれと直交する方向(鉛直方向)に設定されている。   In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and each member will be described with reference to this XYZ rectangular coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system, the X axis and the Y axis are set in a direction parallel to the horizontal plane and orthogonal to each other, and the Z axis is set in a direction (vertical direction) orthogonal to each of the X axis and the Y axis.

[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態に係るロボット1の概略構成を示す斜視図である。図1において、符号W1は第一対象物、符号W2は第二対象物である。また、符号L1Aは第一アーム21Aの回転軸,符号L2Aは第二アーム22Aの回転軸、符号L3Aは第三アーム23Aの回転軸、符号L4Aは把持部10Aの回転軸である。符号L1Bは第一アーム21Bの回転軸,符号L2Bは第二アーム22Bの回転軸、符号L3Bは第三アーム23Bの回転軸、符号L4Bは把持部10Bの回転軸である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a robot 1 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the code | symbol W1 is a 1st target object, and the code | symbol W2 is a 2nd target object. Reference numeral L1A is a rotation axis of the first arm 21A, reference numeral L2A is a rotation axis of the second arm 22A, reference numeral L3A is a rotation axis of the third arm 23A, and reference numeral L4A is a rotation axis of the grip portion 10A. Reference numeral L1B denotes a rotation axis of the first arm 21B, reference numeral L2B denotes a rotation axis of the second arm 22B, reference numeral L3B denotes a rotation axis of the third arm 23B, and reference numeral L4B denotes a rotation axis of the grip portion 10B.

ここでは、第一対象物W1として小型かつ軽量な歯車を例示して説明することとし、第二対象物W2として前記歯車を回転可能に支持する支持軸(ピン)を備える電子機器を例示して説明することとする。なお、第一対象物W1は把持部と接する側に曲面を有する略円柱形状となっている。   Here, a small and lightweight gear is illustrated and described as the first object W1, and an electronic device including a support shaft (pin) that rotatably supports the gear is illustrated as the second object W2. I will explain. The first object W1 has a substantially cylindrical shape having a curved surface on the side in contact with the grip portion.

図1に示すように、本実施形態に係るロボット1は、ロボットハンドRHを備えている。ロボットハンドRHは、本体部11に設けられた把持部10A及び10Bを有している。把持部10Aは、開閉可能に設けられ対象物を把持する一対の指部41及び42を有している。把持部10Bは、開閉可能に設けられ対象物を把持する一対の指部43及び44を有している。   As shown in FIG. 1, the robot 1 according to this embodiment includes a robot hand RH. The robot hand RH includes gripping portions 10A and 10B provided on the main body portion 11. The grip portion 10A has a pair of finger portions 41 and 42 that are provided so as to be openable and closable and grip an object. The gripping part 10B has a pair of finger parts 43 and 44 that are provided so as to be openable and closable and grip an object.

また、ロボット1は、対象物と把持部10A,10Bとをそれぞれ相対移動させるアーム(移動装置)20A,20Bと、第一対象物W1を搬送するベルトコンベア33,34と、第一対象物W1を第一ベルトコンベア(移動装置)33に搬入するフィーダと、第一対象物W1の受け渡し用の台となるステージ37と、対象物W1,W2を載置するステージ(移動装置)30と、アーム20A,20B及びステージ30を支持する基台50と、アーム20A,20Bにそれぞれ取り付けられたカメラ40A,40Bと、ロボット1自身の動作を制御する制御装置60と、制御装置60への入力指示を行う入力装置70と、を備えている。   In addition, the robot 1 includes arms (moving devices) 20A and 20B that relatively move the object and the gripping units 10A and 10B, belt conveyors 33 and 34 that convey the first object W1, and the first object W1. A first belt conveyor (moving device) 33, a stage 37 serving as a delivery base for the first object W1, a stage (moving device) 30 on which the objects W1, W2 are placed, and an arm 20A, 20B and a base 50 for supporting the stage 30, cameras 40A, 40B attached to the arms 20A, 20B, a control device 60 for controlling the operation of the robot 1 itself, and input instructions to the control device 60, respectively. And an input device 70 for performing.

把持部10Aは、第三アーム23Aの先端部に接続されている。把持部10Aは、第一ベルトコンベア33に配置された第一対象物W1を把持する。把持部10Aは、把持した第一対象物W1をステージ37に搬送する。把持部10Aは、第一対象物W1を把持する力を検出する検出装置41Aを備えている。検出装置41Aとしては、例えば、圧力センサーを用いたりモーターのトルクの変化(モーターを流れる電流の変化)を検出するセンサーを用いたりすることができる。   The grip portion 10A is connected to the distal end portion of the third arm 23A. The gripping unit 10 </ b> A grips the first object W <b> 1 disposed on the first belt conveyor 33. The gripping unit 10A transports the gripped first object W1 to the stage 37. The gripper 10A includes a detection device 41A that detects a force for gripping the first object W1. As the detection device 41A, for example, a pressure sensor or a sensor that detects a change in torque of the motor (change in current flowing through the motor) can be used.

把持部10Bは、第三アーム23Bの先端部に接続されている。把持部10Bは、ステージ37に配置された第一対象物W1を把持する。把持部10Bは、把持した第一対象物W1をステージ30に搬送する。把持部10Bは、把持した(またはステージ37に配置された)第一対象物W1を第二対象物W2に搬送する。具体的には、把持部10Bによって、歯車W1が電子機器W2のピンに挿通される。把持部10Bは、第一対象物W1を把持する力を検出する検出装置41Bを備えている。検出装置41Bとしては、例えば、圧力センサーを用いたりモーターのトルクの変化(モーターを流れる電流の変化)を検出するセンサーを用いたりすることができる。   The grip 10B is connected to the tip of the third arm 23B. The gripping unit 10 </ b> B grips the first object W <b> 1 arranged on the stage 37. The gripping unit 10B transports the gripped first object W1 to the stage 30. The gripping unit 10B transports the gripped first object W1 (or disposed on the stage 37) to the second target object W2. Specifically, the gear W1 is inserted through the pin of the electronic device W2 by the grip portion 10B. The gripping part 10B includes a detection device 41B that detects a force for gripping the first object W1. As the detection device 41B, for example, a pressure sensor or a sensor that detects a change in torque of the motor (change in current flowing through the motor) can be used.

アーム20Aは、第一アーム21A、第二アーム22A、第三アーム23Aがこの順に連結されており、第一アーム21AがZ軸方向に回転軸を有する主軸24及び平面視略矩形の基底部25を介して基台50に接続されている。第一アーム21Aは、主軸24との連結個所において、水平方向(XY平面と平行な方向)に回転軸L1A周りを正逆回転可能に設けられている。第二アーム22Aは、第一アーム21Aとの連結個所において、水平方向に回転軸L2A周りを正逆回転可能に設けられている。第三アーム23Aは、第二アーム22Aとの連結個所において、水平方向に回転軸L3A周りを正逆回転可能であるとともに、垂直方向(Z軸方向)に上下移動可能に設けられている。なお、把持部10Aは、第三アーム23Aとの連結個所において、水平方向に直交する方向に回転軸L4A周りを正逆回転可能に設けられている。   In the arm 20A, a first arm 21A, a second arm 22A, and a third arm 23A are connected in this order. The first arm 21A has a main shaft 24 having a rotation axis in the Z-axis direction and a base portion 25 having a substantially rectangular shape in plan view. It is connected to the base 50 via. The first arm 21 </ b> A is provided so as to be able to rotate forward and backward around the rotation axis L <b> 1 </ b> A in the horizontal direction (direction parallel to the XY plane) at the connection point with the main shaft 24. The second arm 22A is provided so as to be able to rotate forward and backward around the rotation axis L2A in the horizontal direction at the connection point with the first arm 21A. The third arm 23A is provided so as to be able to rotate forward and backward about the rotation axis L3A in the horizontal direction and to be vertically movable in the vertical direction (Z-axis direction) at the connection point with the second arm 22A. The grip portion 10A is provided so as to be able to rotate forward and backward around the rotation axis L4A in a direction orthogonal to the horizontal direction at a connection point with the third arm 23A.

アーム20Bは、第一アーム21B、第二アーム22B、第三アーム23Bがこの順に連結されており、第一アーム21BがZ軸方向に回転軸を有する主軸24及び平面視略矩形の基底部25を介して基台50に接続されている。第一アーム21Bは、主軸24との連結個所において、水平方向(XY平面と平行な方向)に回転軸L1B周りを正逆回転可能に設けられている。第二アーム22Bは、第一アーム21Bとの連結個所において、水平方向に回転軸L2B周りを正逆回転可能に設けられている。第三アーム23Bは、第二アーム22Bとの連結個所において、水平方向に回転軸L3B周りを正逆回転可能であるとともに、垂直方向(Z軸方向)に上下移動可能に設けられている。なお、把持部10Bは、第三アーム23Bとの連結個所において、水平方向に直交する方向に回転軸L4B周りを正逆回転可能に設けられている。   In the arm 20B, a first arm 21B, a second arm 22B, and a third arm 23B are connected in this order. The first arm 21B has a main shaft 24 having a rotation axis in the Z-axis direction and a base portion 25 having a substantially rectangular shape in plan view. It is connected to the base 50 via. The first arm 21 </ b> B is provided so as to be able to rotate forward and backward around the rotation axis L <b> 1 </ b> B in the horizontal direction (direction parallel to the XY plane) at the connection point with the main shaft 24. The second arm 22B is provided so as to be able to rotate forward and backward around the rotation axis L2B in the horizontal direction at the connection point with the first arm 21B. The third arm 23B is provided so as to be able to rotate forward and backward around the rotation axis L3B in the horizontal direction and to be vertically movable in the vertical direction (Z-axis direction) at the connection point with the second arm 22B. The grip portion 10B is provided so as to be able to rotate forward and backward around the rotation axis L4B in a direction orthogonal to the horizontal direction at a connection point with the third arm 23B.

第一ベルトコンベア33、第二ベルトコンベア34は、アーム20Aが設けられた側からこの順に離間して配置されている。フィーダ36は、第一ベルトコンベア33の上流側(+Y方向側)に配置されている。第二ベルトコンベア34は、第一ベルトコンベア33の下流側(−Y方向側)に突出するよう平面視において第一ベルトコンベア33よりも大きくなっている。第一ベルトコンベア33から落下した第一対象物W1は、第二ベルトコンベア34に搬送されて図示しない傾斜したベルトコンベアによりフィーダ36の開口部36aに投入される。このようにして、把持部10Aに把持されなかった第一対象物W1は、第一ベルトコンベア33、第二ベルトコンベア34、フィーダ36を循環するようになっている。   The first belt conveyor 33 and the second belt conveyor 34 are spaced apart in this order from the side on which the arm 20A is provided. The feeder 36 is disposed on the upstream side (+ Y direction side) of the first belt conveyor 33. The second belt conveyor 34 is larger than the first belt conveyor 33 in plan view so as to protrude downstream (−Y direction side) of the first belt conveyor 33. The first object W1 dropped from the first belt conveyor 33 is transported to the second belt conveyor 34 and put into the opening 36a of the feeder 36 by an inclined belt conveyor (not shown). In this way, the first object W1 that has not been gripped by the gripping portion 10A circulates through the first belt conveyor 33, the second belt conveyor 34, and the feeder 36.

ステージ30は、対象物を載置する天板31と、天板31を支持するベース部35と、を備えている。ベース部35は、例えば、X方向に天板31を水平移動させる移動機構と、Y方向に天板31を移動させる移動機構と、がそれぞれ独立に収納されており、天板31を水平方向に移動可能に設けられている。   The stage 30 includes a top plate 31 on which an object is placed and a base portion 35 that supports the top plate 31. For example, the base unit 35 includes a moving mechanism that horizontally moves the top plate 31 in the X direction and a moving mechanism that moves the top plate 31 in the Y direction. It is provided to be movable.

カメラ40Aは、アーム20Aを構成する第二アーム22Aの先端部に取り付けられている。カメラ40Aとしては、例えばCCDカメラを用いる。カメラ40Aは、第一ベルトコンベア33上に載置された第一対象物W1を撮像する。カメラ40Aの撮影画像は、制御装置60に送信される。   The camera 40A is attached to the tip of the second arm 22A that constitutes the arm 20A. For example, a CCD camera is used as the camera 40A. The camera 40A images the first object W1 placed on the first belt conveyor 33. The captured image of the camera 40A is transmitted to the control device 60.

カメラ40Bは、アーム20Bを構成する第二アーム22Bの先端部に取り付けられている。カメラ40Bとしては、例えばCCDカメラを用いる。カメラ40Bは、天板31上に載置された第一対象物W1、第二対象物W2を撮像する。カメラ40Bの撮影画像は、制御装置60に送信される。   The camera 40B is attached to the tip of the second arm 22B that constitutes the arm 20B. For example, a CCD camera is used as the camera 40B. The camera 40B images the first object W1 and the second object W2 placed on the top board 31. The captured image of the camera 40B is transmitted to the control device 60.

制御装置60は、メモリー、CPU、電源回路等を内蔵している。制御装置60は、入力装置70から入力されるロボット1の動作内容を規定する動作プログラム等を記憶し、CPUによってメモリーに記憶された各種プログラムを起動しロボット1を統括制御する。   The control device 60 includes a memory, a CPU, a power supply circuit, and the like. The control device 60 stores an operation program that defines the operation content of the robot 1 input from the input device 70, and activates various programs stored in the memory by the CPU to control the robot 1 in an integrated manner.

図2は、本実施形態に係る指部の構成を示す斜視図及び平面図である。ここでは、把持部10A及び把持部10Bのうち把持部10Aの指部41及び42を例示して指部の構成を説明することとする。把持部10Bの指部43及び44については把持部10Aの指部41及び42と同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。   FIG. 2 is a perspective view and a plan view showing the configuration of the finger unit according to the present embodiment. Here, the finger parts 41 and 42 of the gripping part 10A out of the gripping part 10A and the gripping part 10B will be exemplified to describe the configuration of the finger parts. Since the finger portions 43 and 44 of the grip portion 10B have the same configuration as the finger portions 41 and 42 of the grip portion 10A, detailed description thereof is omitted.

図2(a)に示すように、指部41及び指部42は、XY平面(所定の平面)に平行な平面に沿って、例えばX方向(第一方向)に開閉する。
指部41は、第一部材(第一部分)51、第二部材(第二部分)52及び固定部材53を有している。指部41は、XY平面に直交するZ方向(第二方向)において、−Z側に第一端面41aを有し、+Z側に第二端面41bを有している。
As shown in FIG. 2A, the finger part 41 and the finger part 42 open and close, for example, in the X direction (first direction) along a plane parallel to the XY plane (predetermined plane).
The finger part 41 includes a first member (first part) 51, a second member (second part) 52, and a fixing member 53. The finger part 41 has a first end face 41a on the −Z side and a second end face 41b on the + Z side in the Z direction (second direction) orthogonal to the XY plane.

第一部材51は、指部41の第一端面41a側に配置されている。第一部材51は、斜面71、斜面72及び折り返し部73を有する。斜面71及び斜面72は、指部42に対向するように平面状に形成されている。したがって、指部41の斜面71及び斜面72は、異なる指部42に対向する対向面である。斜面71及び斜面72は、+Z側へ向かうにつれて、YZ平面に対して−X側に傾くように形成されている。また、斜面71及び斜面72は、第一部材51のY方向の端部が中央部に対して突出するように−X方向に傾いている。   The first member 51 is disposed on the first end surface 41 a side of the finger portion 41. The first member 51 has a slope 71, a slope 72, and a folded portion 73. The slope 71 and the slope 72 are formed in a planar shape so as to face the finger portion 42. Therefore, the inclined surface 71 and the inclined surface 72 of the finger part 41 are opposing surfaces that face different finger parts 42. The inclined surface 71 and the inclined surface 72 are formed so as to be inclined toward the −X side with respect to the YZ plane as going toward the + Z side. In addition, the inclined surface 71 and the inclined surface 72 are inclined in the −X direction so that the end of the first member 51 in the Y direction protrudes from the central portion.

第二部材52は、Z方向の第二端面41b側に配置されている。第二部材52は、爪部101を有している。爪部101は、対象物に当接する部分である。第二部材52には、切り欠き部52aが形成されている。固定部材53は、第一部材51と第二部材52とを固定する。固定部材53としては、例えばネジなどの機械部品が用いられている。   The second member 52 is disposed on the second end face 41b side in the Z direction. The second member 52 has a claw portion 101. The nail | claw part 101 is a part contact | abutted to a target object. The second member 52 is formed with a notch 52a. The fixing member 53 fixes the first member 51 and the second member 52. As the fixing member 53, for example, a mechanical part such as a screw is used.

同様に、指部42は、第一部材(第一部分)61、第二部材(第二部分)62及び固定部材63を有している。指部42は、XY平面に直交するZ方向(第二方向)において、−Z側に第一端面42aを有し、+Z側に第二端面42bを有している。   Similarly, the finger portion 42 includes a first member (first portion) 61, a second member (second portion) 62, and a fixing member 63. The finger part 42 has a first end face 42 a on the −Z side and a second end face 42 b on the + Z side in the Z direction (second direction) orthogonal to the XY plane.

第一部材61は、指部42の第一端面42a側に配置されている。第一部材61は、斜面81、斜面82及び折り返し部83を有する。斜面81及び斜面82は、指部41に対向するように平面状形成されている。したがって、指部42の斜面81及び斜面82は、異なる指部41に対向する対向面である。斜面81及び斜面82は、+Z側へ向かうにつれて、YZ平面に対して+X側に傾くように形成されている。また、斜面81及び斜面82は、第一部材61のY方向の端部が中央部に対して突出するように+X方向に傾いている。   The first member 61 is disposed on the first end surface 42 a side of the finger portion 42. The first member 61 has a slope 81, a slope 82, and a folded portion 83. The slope 81 and the slope 82 are formed in a planar shape so as to face the finger portion 41. Therefore, the inclined surface 81 and the inclined surface 82 of the finger part 42 are opposed surfaces that face the different finger parts 41. The inclined surface 81 and the inclined surface 82 are formed so as to be inclined toward the + X side with respect to the YZ plane as going toward the + Z side. Further, the slope 81 and the slope 82 are inclined in the + X direction so that the end of the first member 61 in the Y direction protrudes with respect to the center.

第二部材62は、Z方向の第二端面42b側に配置されている。第二部材62は、爪部102を有している。爪部102は、対象物に当接する部分である。第二部材62には、切り欠き部62aが形成されている。固定部材63は、第一部材61と第二部材62とを固定する。固定部材63としては、例えばネジなどの機械部品が用いられている。   The second member 62 is disposed on the second end face 42b side in the Z direction. The second member 62 has a claw portion 102. The nail | claw part 102 is a part contact | abutted to a target object. The second member 62 has a notch 62a. The fixing member 63 fixes the first member 61 and the second member 62. As the fixing member 63, for example, a mechanical part such as a screw is used.

[指部のXY平面視における構成]
次に、指部41及び指部42のXY平面視における構成を説明する。
図2(b)に示すように、指部41の第一部材51は爪部101を有しており、指部42の第一部材61は爪部102を有している。図2(b)に示すように、爪部101及び爪部102は、基準線202で線対称の関係である。また、爪部101及び爪部102は、先端から後端(基端もしくは基部ともいう)に向かうにしたがって、互いに離れる方向に漸次傾斜する第一傾斜面(先端側の面ともいう)111及び112を有し、互いに近接する方向に漸次傾斜する第二傾斜面(基端側の面もしくは基部側の面もいう)121及び122を有している。また、爪部101及び爪部102は、例えば、アルミニウム等の金属(平板)を曲げたり、前記金属(直方体)を切削したりすることによって形成することができる。
[Configuration of finger part in XY plan view]
Next, the structure in the XY plane view of the finger part 41 and the finger part 42 is demonstrated.
As shown in FIG. 2B, the first member 51 of the finger part 41 has a claw part 101, and the first member 61 of the finger part 42 has a claw part 102. As shown in FIG. 2B, the claw portion 101 and the claw portion 102 are in a line symmetric relationship with the reference line 202. In addition, the claw portion 101 and the claw portion 102 are first inclined surfaces (also referred to as front end surfaces) 111 and 112 that gradually incline away from each other as they go from the front end toward the rear end (also referred to as a base end or base portion). And second inclined surfaces (also referred to as a base-side surface or a base-side surface) 121 and 122 that are gradually inclined in directions close to each other. Further, the claw portion 101 and the claw portion 102 can be formed by, for example, bending a metal (flat plate) such as aluminum or cutting the metal (cuboid).

このような構成により、第一対象物W1は爪部101と爪部102の先端付近で把持されることとなる。このため、爪部101及び爪部102は、第一対象物W1を把持して搬送するために、ケージング、セルフアライメント、摩擦把持の3つの機能を実現できる。制御装置60は、爪部101及び爪部102に第一対象物W1を4点以上の接触点で把持させるよう制御を行う。   With such a configuration, the first object W1 is gripped near the tips of the claw portion 101 and the claw portion 102. For this reason, since the nail | claw part 101 and the nail | claw part 102 hold | grip and convey the 1st target object W1, it can implement | achieve three functions, caging, self-alignment, and friction grip. The control device 60 performs control so that the claw portion 101 and the claw portion 102 grip the first object W1 at four or more contact points.

なお、「ケージング」とは、対象物(第一対象物W1)がある位置及び姿勢のときに、第一対象物W1が、一対の爪部101及び爪部102とによって閉じられた空間の中にあることをいう。ケージングでは、第一対象物W1の位置あるいは姿勢は、爪部101及び爪部102に拘束されておらず自由である。   “Caging” refers to a space in which the first object W1 is closed by the pair of claws 101 and 102 when the object (first object W1) is in a certain position and posture. It means that there is. In the caging, the position or posture of the first object W1 is not restricted by the claw portion 101 and the claw portion 102 and is free.

「セルフアライメント」とは、爪部101及び爪部102が第一対象物W1を挟み込む際に、爪部101及び爪部102の形状や、爪部101及び爪部102と第一対象物W1との摩擦力によって、第一対象物W1を前記閉じられた空間の中で所定の位置に移動させることをいう。   “Self-alignment” refers to the shape of the nail 101 and the nail 102, the nail 101 and the nail 102, and the first object W1 when the nail 101 and the nail 102 sandwich the first object W1. This means that the first object W1 is moved to a predetermined position in the closed space by the frictional force.

「摩擦把持」とは、爪部101及び爪部102が第一対象物W1を4点以上の接触点で接触させて第一対象物W1を拘束し、かつ、摩擦力によって第一対象物W1を第一対象物W1が配置された面33aに対して垂直な方向に拘束して把持することをいう。   “Friction grip” means that the claw part 101 and the claw part 102 contact the first object W1 at four or more contact points to restrain the first object W1, and the first object W1 by frictional force. Is restrained in a direction perpendicular to the surface 33a on which the first object W1 is arranged.

図2(c)に示すように、爪部101の先端は、頂点a、a、aに囲まれた三角形(凹部ともいう)の形状(以下、爪部形状という)になっている。この爪部形状を3つのパラメーターα、β、dで表す。符号βは、線分aと線分aとのなす角を表し、符号αは、頂点aから線分aに垂線(基線ともいう)をおろした場合の線分aと垂線とのなす角を表す。また、符号dは、三角形aの底辺aまでの高さ(=acosα)を表す。また、第一傾斜面111と第二傾斜面121との交点である点aを基点ともいう。 As shown in FIG. 2C, the tip of the claw portion 101 has a triangular shape (also referred to as a concave portion) surrounded by vertices a 1 , a 2 , and a 3 (hereinafter referred to as a claw shape). . This nail shape is represented by three parameters α, β, and d. The symbol β represents an angle formed by the line segment a 1 a 2 and the line segment a 1 a 3, and the symbol α represents a case where a perpendicular (also referred to as a base line) is dropped from the vertex a 2 to the line segment a 1 a 3 . It represents the angle between the line segment a 2 a 3 and the perpendicular. The symbol d represents the height (= a 2 a 3 cos α) to the base a 2 of the triangle a 1 a 2 a 3 . Further, the point a 2 that is the intersection of the first inclined surface 111 and the second inclined surface 121 is also referred to as a base point.

爪部101において、爪部形状のパラメーターα、β、dが取り得る範囲は、次式(1)のようになる。   In the nail portion 101, the range that the nail shape parameters α, β, and d can take is expressed by the following equation (1).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

以下、この爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手法について説明する。図3(a)と図3(b)は、本実施形態に係る爪部の開閉機構を説明する図である。
図3(a)に示すように、制御装置60は、爪部101及び爪部102を、各々の頂点aとaとを結ぶ辺を延長して交わる点Qを中心として、互いの辺aとを延長した線同士のなす角φを制御することで開閉する。また、爪部101及び爪部102を、爪部101の開閉における3つのパラメーター(以下、開閉パラメーターという)θ、γ、l(エル)で表す。点Pは回転中心を表し、符号l(エル)は、点Pから爪部101の三角形aの下端a(点B;基端側の面の端部ともいう)までの距離を表す。符号γは爪部101が閉じている時のBPとx軸がなす角を表し、符号θは、爪部101が閉じている時のBPと爪部101が開いた状態の時のB’Pがなす角を表す。
Hereinafter, a method for calculating the parameters α, β, d of the nail shape will be described. FIG. 3A and FIG. 3B are diagrams illustrating the opening / closing mechanism of the claw portion according to the present embodiment.
As shown in FIG. 3 (a), the control device 60, the claw portion 101 and the claw portion 102, the center point Q of intersection by extending the side connecting the respective vertices a 1 and a 3, and another side It opens and closes by controlling an angle φ formed by lines extending a 1 a 3 . Further, the claw portion 101 and the claw portion 102 are represented by three parameters (hereinafter referred to as opening / closing parameters) θ, γ, and l (el) in opening and closing the claw portion 101. The point P represents the center of rotation, and the symbol l (el) is from the point P to the lower end a 1 of the triangle a 1 a 2 a 3 of the claw portion 101 (point B; also referred to as the end of the base side surface). Represents distance. The symbol γ represents the angle formed by the BP when the claw portion 101 is closed and the x axis, and the symbol θ is the BP when the claw portion 101 is closed and B′P when the claw portion 101 is open. Represents the angle formed by.

次に、爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手順を、図面を用いて説明する。図4は、本実施形態に係る爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手順を説明する図である。
まず、図4を用いて爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する手順の概略を説明する。
Next, a procedure for calculating the parameters α, β, d of the nail shape will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a view for explaining the procedure for calculating the parameters α, β, d of the claw shape according to the present embodiment.
First, an outline of a procedure for calculating the parameters α, β, and d of the nail shape will be described with reference to FIG.

図示しない爪部設計装置は、爪部101及び爪部102が把持可能な範囲を算出する(ステップS1)。なお、本実施形態では、爪部101及び爪部102の爪部形状のパラメーターα、β、dを、爪部設計装置が算出する例について説明するが、例えば、これらの算出手順に従って算出を行う演算装置や、爪部の設計者が行うようにしてもよい。   The claw design device (not shown) calculates a range that can be gripped by the claw 101 and the claw 102 (step S1). In this embodiment, an example in which the claw part design apparatus calculates the parameters α, β, and d of the claw part shape of the claw part 101 and the claw part 102 will be described. For example, the calculation is performed according to these calculation procedures. You may make it perform the calculation apparatus and the designer of a nail | claw part.

次に、爪部設計装置は、後述するケージング条件とセルフアライメント条件を含む制約条件を用いて、爪部101及び爪部102が把持可能な範囲の絞り込みを行う(ステップS2)。   Next, the nail | claw part design apparatus narrows down the range which can hold | grip the nail | claw part 101 and the nail | claw part 102 using the constraint conditions containing the caging conditions and self-alignment conditions mentioned later (step S2).

次に、爪部設計装置は、制約条件から爪部101及び爪部102の爪先形状の範囲の絞り込みを行う(ステップS3)。   Next, the nail design device narrows down the range of the nail shape of the nail 101 and the nail 102 from the constraint conditions (step S3).

次に、爪部設計装置は、爪部101及び爪部102の爪先形状を算出、すなわち、爪部形状のパラメーターα、β、dを算出する(ステップS4)。   Next, the nail design apparatus calculates the toe shapes of the nail 101 and the nail 102, that is, calculates the parameters α, β, and d of the nail shape (step S4).

[摩擦把持の条件]
次に、ステップS1で行う爪部101及び爪部102が把持可能な範囲を計算手法について、詳細に説明する。爪部101及び爪部102が、対象物W1を把持する条件は、爪部101、102と対象物W1とが、少なくとも3点の接触点を有して接し、拘束していることである(摩擦把持の条件)。
[Conditions for friction gripping]
Next, the calculation method of the range that can be gripped by the claw portion 101 and the claw portion 102 performed in step S1 will be described in detail. The condition for the claw part 101 and the claw part 102 to grip the object W1 is that the claw parts 101, 102 and the object W1 are in contact with each other with at least three contact points and are restrained ( Friction grip conditions).

ここで、まず、爪部設計装置は、爪部101及び爪部102が把持可能な対象物W1(部品)の最大の大きさを求める。   First, the claw design device obtains the maximum size of the object W1 (part) that can be gripped by the claw 101 and the claw 102.

図5は、本実施形態に係る爪部が把持可能な部品を説明する図である。この図では、爪部101及び爪部102が把持する物体Mの形状は、xy平面から視たとき円形(例えば、円柱状)である。また、以下の説明において、爪部形状のパラメーターα、β、dを算出するため、前述した爪部101及び爪部102の先端の三角形の形状について説明する。なお、以下の説明では、爪部形状のパラメーターα、β、dが異なる把持部であっても、共通の符号101と102とを用いて、爪部101と102と称する。また、爪部101及び爪部102が把持する対象物W1は、以下、大きさが異なっても共通の符号Mを用いて、部品Mと称する。   FIG. 5 is a diagram illustrating components that can be gripped by the claw portion according to the present embodiment. In this figure, the shape of the object M gripped by the claw portion 101 and the claw portion 102 is circular (for example, a columnar shape) when viewed from the xy plane. Further, in the following description, the triangular shapes at the tips of the above-described claw part 101 and claw part 102 will be described in order to calculate the claw part shape parameters α, β, and d. In the following description, even if the gripping parts have different claw part shape parameters α, β, and d, they are referred to as claw parts 101 and 102 by using common reference numerals 101 and 102. In addition, the object W1 gripped by the claw portion 101 and the claw portion 102 is hereinafter referred to as a component M using a common reference M even if the sizes are different.

また、図5(a)〜図5(c)に示すように、爪部101の第一傾斜面111と物体Mとの接点を点p、爪部101の第二傾斜面121と部品Mとの接点を点p、爪部102の第一傾斜面112と部品Mとの接点を点p、爪部102の第二傾斜面122と部品Mとの接点を点pと称する。また、物体Mの中心点oは、基準線202上にあり、中心点oを通り、この基準線202に対して垂直な線分を中心線201と称する。 Further, as shown in FIGS. 5A to 5C, the contact point between the first inclined surface 111 of the claw portion 101 and the object M is a point p 1 , the second inclined surface 121 of the claw portion 101 and the component M. Is a point p 2 , a contact between the first inclined surface 112 of the claw 102 and the part M is a point p 4 , and a contact between the second inclined surface 122 of the claw 102 and the part M is a point p 3 . A center point o of the object M is on the reference line 202, passes through the center point o, and a line segment perpendicular to the reference line 202 is referred to as a center line 201.

図5(a)は、爪部101及び爪部102が把持可能な部品を説明する図であり、図5(b)は、爪部101及び爪部102が把持可能な最大の大きさの部品を説明する図であり、図5(c)は、爪部101及び爪部102が把持不可能な部品を説明する図である。   FIG. 5A is a diagram illustrating components that can be gripped by the claw portion 101 and the claw portion 102, and FIG. 5B is a component of the maximum size that can be gripped by the claw portion 101 and the claw portion 102. FIG. 5C is a diagram illustrating parts that the claw portion 101 and the claw portion 102 cannot grip.

図5(a)に示すように、中心線201は、接点pとpを結ぶ線分と、接点pとpを結ぶ線分との間に位置している。このような状態の場合、爪部101及び爪部102は、4つの接触点により部品Mを囲むように把持できるため、部品Mを摩擦把持により安定して把持している。 As shown in FIG. 5 (a), the center line 201, a line segment connecting the contact point p 1 and p 4, it is positioned between the line connecting the contact point p 2 and p 3. In such a state, since the claw part 101 and the claw part 102 can be gripped so as to surround the part M by the four contact points, the part M is stably gripped by frictional gripping.

図5(c)に示すように、中心線201は、接点pとpを結ぶ線分よりy方向の正方向に位置している。このような状態の場合、爪部101及び爪部102は、4つの接触点により部品Mを囲むように把持できないため、部品Mを摩擦把持により安定して把持できない場合がある。例えば、物体Mと爪部101及び爪部102の摩擦係数が所定の値より小さい場合、部品Mは、摩擦把持された状態からy方向の正方向へ抜けて飛び出してしまう場合がある。 As shown in FIG. 5 (c), the center line 201 is positioned in the positive direction of the y-direction than the line segment connecting the contact point p 1 and p 4. In such a state, since the claw part 101 and the claw part 102 cannot be gripped so as to surround the part M by the four contact points, the part M may not be gripped stably by frictional gripping. For example, when the friction coefficient between the object M and the claw part 101 and the claw part 102 is smaller than a predetermined value, the part M may come off in the positive direction in the y direction from the frictionally gripped state.

このため、爪部101及び爪部102が把持する部品Mの最大の大きさは、図5(b)に示すように、中心線201と接点pとpを結ぶ線分と一致する場合である。この爪部101及び爪部102の面(第一傾斜面111と112、第二傾斜面121と122)が把持できる部品Mの最大半径をrmax1(以下、把持可能な最大の大きさという)で表す。 Therefore, the maximum size of the component M to the claw portion 101 and the claw portion 102 is gripped, as shown in FIG. 5 (b), if it matches the line connecting the center line 201 and the contact p 1 and p 4 It is. The maximum radius of the component M that can be gripped by the surfaces of the claw portion 101 and the claw portion 102 (the first inclined surfaces 111 and 112, the second inclined surfaces 121 and 122) is r max1 (hereinafter referred to as the maximum size that can be gripped). Represented by

図6は、本実施形態に係る把持可能な最大の大きさと爪部形状のパラメーターα、β、dとの関係を説明する図である。図6に示すように、部品Mは、4つの接点p〜pで部品Mを囲んでいる。すなわち、全ての接点p〜pと部品Mが、爪部101及び爪部102の面(第一傾斜面111と112、第二傾斜面121と122)にある。このように、4つの接点で部品Mを囲むことができる把持可能な最大の大きさをrmax11で表す。 FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the maximum grippable size and the parameters α, β, and d of the claw shape according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the component M surrounds the component M with four contacts p 1 to p 4 . That is, all the contacts p 1 to p 4 and the component M are on the surfaces of the claw portion 101 and the claw portion 102 (first inclined surfaces 111 and 112, second inclined surfaces 121 and 122). In this way, the maximum grippable size that can surround the part M with the four contact points is represented by r max11 .

図7は、本実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係により把持可能な部品の大きさを説明する図である。図8は、本実施形態に係る爪部の頂点と部品との関係を説明する図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating the size of a component that can be gripped by the relationship between the apex of the claw portion and the component according to the present embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the apex of the claw portion and the component according to the present embodiment.

図7(a)は、把持可能な場合を説明する図であり、図7(b)は、把持不可能な場合を説明する図である。なお、以下の説明では、部品Mは、爪部101及び爪部102の材質より柔らかい樹脂などの場合について説明する。   FIG. 7A is a diagram illustrating a case where gripping is possible, and FIG. 7B is a diagram illustrating a case where gripping is impossible. In the following description, the case where the component M is a resin softer than the material of the claw portion 101 and the claw portion 102 will be described.

図7(a)に示すように、部品Mは、爪部101の第二傾斜面121と接点pで接触し、および爪部102の第二傾斜面122と接点pで接触している。そして、部品Mは、爪部101の第一傾斜面111とは接していず、爪部101の先端の三角形aの頂点a(接点p)で接触している。接点pにおいて、爪部101の三角形aの辺aは、部品Mの接線である。このため、爪部101の頂点aは、部品Mに突き刺さらない。 As shown in FIG. 7 (a), component M is in contact with the second inclined surface 122 and the contact p 3 in contact with the second inclined surface 121 and the contact p 2 of the claw portion 101, and the claw portion 102 . The component M is not in contact with the first inclined surface 111 of the claw portion 101 and is in contact with the vertex a 3 (contact point p 3 ) of the triangle a 1 a 2 a 3 at the tip of the claw portion 101. At the contact point p 1 , the side a 2 a 3 of the triangle a 1 a 2 a 3 of the claw portion 101 is a tangent line of the component M. For this reason, the apex a 3 of the claw portion 101 does not pierce the part M.

一方、図7(b)に示すように、図7(a)と同様に、部品Mが、爪部101の第二傾斜面121と接点pで接触し、および爪部102の第二傾斜面122と接点pで接触している。しかしながら、爪部101の頂点aと部品Mは、接点pで接している。この場合、接点pにおいて、爪部101の三角形aの辺aは、部品Mの接線ではない。このため、爪部101の頂点aは、部品Mに突き刺ささる。
すなわち、把持可能な最大の大きさの条件として、爪部101の頂点aまたは頂点aが、部品Mに突き刺さらない必要がある。
On the other hand, as shown in FIG. 7 (b), similarly to FIG. 7 (a), the component M is in contact with the second inclined surface 121 and the contact p 2 of the claw portion 101, and a second inclination of the pawl portion 102 We are in contact with the surface 122 and the contact p 3. However, the apex a 1 of the claw portion 101 and the part M are in contact with each other at the contact point p 1 . In this case, at the contact point p 1 , the side a 2 a 3 of the triangle a 1 a 2 a 3 of the claw portion 101 is not a tangent line of the component M. For this reason, the apex a 3 of the claw portion 101 is stuck into the part M.
That is, as a condition of the maximum size that can be gripped, the vertex a 3 or the vertex a 1 of the claw portion 101 needs not to pierce the part M.

以下、爪部101及び爪部102の頂点aと、爪部101及び爪部102の頂点aとを爪先と称する。 Hereinafter, the apex a 3 of the nail part 101 and the nail part 102 and the apex a 1 of the nail part 101 and the nail part 102 are referred to as nail tips.

図8(a)は、爪部101及び爪部102の頂点aが部品Mに突き刺さらない条件を説明する図である。図8(b)は、爪部101及び爪部102の頂点aが部品Mに突き刺さらない条件を説明する図である。図8(a)と図8(b)の場合分けは、爪部形状のパラメーターαが、π/2−β未満であるか、π/2−β以上であるかである。このように、爪先に突き刺さらない条件を加味した把持可能な最大の大きさをrmax12で表す。 8 (a) is a diagram vertex a 3 claw portion 101 and pawl portion 102 will be described conditions that do not Tsukisasara the component M. FIG. 8B is a diagram for explaining a condition in which the claw part 101 and the apex a 1 of the claw part 102 do not pierce the part M. 8 (a) and FIG. 8 (b) is whether the nail shape parameter α is less than π / 2-β or more than π / 2-β. In this way, the maximum grippable size that takes into account the condition that the tip is not pierced is expressed by rmax12 .

この結果、図6と図8に示すように、把持可能な最大の大きさrmax1は、幾何学的関係から、爪部形状のパラメーターα、β、dおよび開閉パラメーターθ、γ、l(エル)により、次式(2)〜次式(4)のようになる。 As a result, as shown in FIG. 6 and FIG. 8, the maximum grippable size r max1 is determined from geometrical relations by the nail shape parameters α, β, d and open / close parameters θ, γ, l (el ), The following equations (2) to (4) are obtained.

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

なお、式(2)において、rmax1が、rmax11かrmax12かが選択されるかは、爪先の形状により異なる。また、式(4)において、ifは、場合分けを表し、αがπ/2−β未満の場合は、rmax12=d/cos(α)×tan((π/2−β+α)/2)であり、αがπ/2−β以上の場合は、rmax12=d/sin(β)×tan((π/2−β+α)/2)である。 In formula (2), whether r max1 is selected as r max11 or r max12 depends on the shape of the toe. Moreover, in Formula (4), if represents a case classification, when α is less than π / 2−β, r max12 = d / cos (α) × tan ((π / 2−β + α) / 2) When α is π / 2−β or more, r max12 = d / sin (β) × tan ((π / 2−β + α) / 2).

次に、爪部101及び爪部102を閉じた状態について説明する。図9は、本実施形態に係る爪部を閉じた時に把持可能な部品の大きさを説明する図である。   Next, a state where the claw portion 101 and the claw portion 102 are closed will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating the size of a component that can be gripped when the claw portion according to the present embodiment is closed.

図9(b)に示すように、爪部101及び爪部102を閉じた場合、爪部101及び爪部102の第一傾斜面111と112、第二傾斜面121と122のおのおのの面は、部品Mとそれぞれ接点p〜pと接している。この状態の部品Mは、爪部101及び爪部102によって把持可能な最小の大きさrmin1である。 As shown in FIG. 9B, when the claw portion 101 and the claw portion 102 are closed, the first inclined surfaces 111 and 112 and the second inclined surfaces 121 and 122 of the claw portion 101 and the claw portion 102 are respectively , The component M and the contacts p 1 to p 4 , respectively. The component M in this state has a minimum size r min1 that can be gripped by the claw portion 101 and the claw portion 102.

一方、図9(a)に示すように、部品Mが小さい場合、爪部101及び爪部102を閉じた時、部品Mは、4つの接点p〜pすべてと接することができない。このような状態を、爪部101及び爪部102が部品Mを把持できない(把持不可能)とする。 On the other hand, as shown in FIG. 9A, when the component M is small, when the claw portion 101 and the claw portion 102 are closed, the component M cannot contact with all the four contacts p 1 to p 4 . Such a state is assumed that the claw part 101 and the claw part 102 cannot grip the part M (cannot be gripped).

また、図9(c)に示すように、部品Mの後端は、爪部101及び爪部102の第二傾斜面121と122において接点pとpに接している。そして、部品Mの先端と爪部101及び爪部102の接点pとpは、爪部101及び爪部102の先端aである。また、線分aは、部品Mの接線である。このような状態は、図8で説明したように、爪部101及び爪部102が部品Mに突き刺さらない状態であるため、把持可能な状態である。 Further, as shown in FIG. 9 (c), the rear end of the part M is in contact with the contact p 2 and p 3 in the second inclined surfaces 121 and 122 of the claws 101 and the claw portion 102. The contacts p 1 and p 4 of the tip of the part M and the claw portion 101 and the claw portion 102 are the tips a 3 of the claw portion 101 and the claw portion 102. A line segment a 2 a 3 is a tangent to the part M. Such a state is a state where the claw portion 101 and the claw portion 102 do not pierce the component M as described with reference to FIG.

図10は、本実施形態に係る爪部により把持可能な部品の最小の大きさの算出を説明する図である。この状態は、図9(b)と同様に、爪部101及び爪部102を閉じた時に、部品Mが爪部101及び爪部102の面(第一傾斜面111と112、第二傾斜面121と122)に4つの接点p〜pで接している状態である。部品Mが円のため、爪部101及び爪部102が把持可能な部品Mの最小の大きさrmin1は、爪を閉じたときの内接円の半径である。従って、把持可能な部品の最小の大きさ は、図10に示す幾何学的関係から次式(5)のように求められる。 FIG. 10 is a diagram for explaining the calculation of the minimum size of a component that can be gripped by the claw portion according to the present embodiment. In this state, as in FIG. 9B, when the claw portion 101 and the claw portion 102 are closed, the component M is a surface of the claw portion 101 and the claw portion 102 (first inclined surfaces 111 and 112, second inclined surface). 121 and 122) in a state in contact with four contacts p 1 ~p 4. Since the part M is a circle, the minimum size r min1 of the part M that can be gripped by the claw part 101 and the claw part 102 is the radius of the inscribed circle when the claw is closed. Therefore, the minimum size of the grippable parts can be obtained from the geometric relationship shown in FIG.

Figure 2013180366
Figure 2013180366

以上で、ステップS1で行う演算の説明を終了する。   Above, description of the calculation performed at step S1 is complete | finished.

次に、ステップS2で行う処理について詳細に説明する。ステップS2では、ケージング条件とセルフアライメント条件を制約条件として用い、爪部101及び爪部102が把持可能な範囲の絞り込みを行う。   Next, the process performed in step S2 will be described in detail. In step S2, the caging condition and the self-alignment condition are used as constraint conditions to narrow down the range in which the claw part 101 and the claw part 102 can be gripped.

図11は、本実施形態に係るケージング領域のパラメーターを説明する図である。図11(a)に示すように、符号rは、部品Mの半径を表す。部品Mの中心点oが自由に動ける空間Sを、x方向の長さをc、y方向の長さをcで表す。また、図11(b)に示すように、符号Hは、ケージング領域Sのy方向の正方向側の頂点を表し、符号Jは、y方向の負方向側の頂点を表す。また、符号Iは、ケージング領域Sの線分HJに対して負方向側のx方向の頂点を表し、符号Kは、線分HJに対して正方向側のx方向の頂点を表す。すなわち、y方向の長さcは、頂点HとJとの間の距離であり、x方向の長さcは、頂点IとKとの間の距離である。 FIG. 11 is a diagram for explaining parameters of the caging area according to the present embodiment. As shown in FIG. 11A, the symbol r represents the radius of the part M. The space S in which the center point o of the part M can move freely is represented by c 2 in the x direction and c 1 in the y direction. Further, as shown in FIG. 11B, the symbol H represents the vertex on the positive direction side in the y direction of the caging region S, and the symbol J represents the vertex on the negative direction side in the y direction. Further, the symbol I represents the vertex in the x direction on the negative direction side with respect to the line segment HJ of the caging region S, and the symbol K represents the vertex in the x direction on the positive direction side with respect to the line segment HJ. That is, the length c 1 in the y direction is the distance between the vertices H and J, and the length c 2 in the x direction is the distance between the vertices I and K.

図12は、本実施形態に係るケージング領域の形状と各パラメーターを説明する図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining the shape of the caging region and each parameter according to the present embodiment.

まず、符号についての定義を行う。図12(a)、図12(b)に示すように、爪部101及び爪部102の三角形aにおいて、符号l(エル)は、頂点aとaとのy方向の距離を表す。また、図11で説明したy方向の長さcを、ケージング領域の形状に応じて、符号c11、c12で表す。また、図11で説明したx方向の長さcを、ケージング領域の形状に応じて、符号c21、c22、c23、c24で表す。また、符号l(エル)は、三角形aの頂点aを符号Bで表し、点Bと頂点Jとのx方向の距離を表す。 First, the code is defined. As shown in FIGS. 12A and 12B, in the triangles a 1 a 2 a 3 of the claw portion 101 and the claw portion 102, the symbol 1 (el) 2 is the y between the vertices a 3 and a 1 Represents the distance in the direction. Further, the length c 1 in the y direction described with reference to FIG. 11 is represented by reference numerals c 11 and c 12 according to the shape of the caging region. Moreover, the x-direction length c 2 described in FIG. 11, according to the shape of the caging region, represented by reference numeral c 21, c 22, c 23 , c 24. Further, reference numeral l (el) 1 represents the apex a 1 of the triangle a 1 a 2 a 3 by symbol B, represents the x-direction distance between the point B and the vertex J.

まず、図12(a)と図12(b)に示すように、ケージング領域Sの頂点IJKで囲まれた領域の形状により、y方向の長さc11とc12に場合分けする。左右の爪部101及び爪部102の爪先の先端位置の距離は、部品Mの直径以下となる。すなわち、距離c11の上端は左右の爪部101及び爪部102の爪先の先端位置の中点となる。 First, as shown in FIGS. 12A and 12B, the lengths c 11 and c 12 in the y direction are divided according to the shape of the area surrounded by the vertex IJK of the caging area S. The distance between the tip positions of the left and right claw portions 101 and the claw portions 102 is equal to or less than the diameter of the component M. That is, the upper end of the distance c 11 is the midpoint of the toe tip position of the left and right claw portions 101 and the claw portion 102.

図12(a)に示すように、ケージング領域Sの線分は、頂点IとJの間が直線であり且つ頂点JとKとの間が直線である。そして、ケージング領域Sの線分は、頂点HとIの間が直線ではない且つ頂点HとKとの間が直線でない。また、図12(a)に示すように、点Bと頂点Jとの距離はrではない。このような状態のケージング領域Sのy方向の長さをc11とする。 As shown in FIG. 12A, the line segment of the caging region S is a straight line between the vertices I and J and a straight line between the vertices J and K. The line segment of the caging region S is not a straight line between the vertices H and I and is not a straight line between the vertices H and K. Further, as shown in FIG. 12A, the distance between the point B and the vertex J is not r. The y-direction length of the caging region S in such a state and c 11.

図12(b)に示すように、ケージング領域Sの線分は、頂点IとJの間が直線だけではなく且つ頂点JとKとの間が直線だけではない。すなわち、頂点IとJの間の線分は、図12(b)に示すように、直線と曲線と有している。そして、ケージング領域Sの線分は、頂点HとIの間と、頂点HとKの間とは、各々、直線と曲線と有している。また、図12(b)に示すように、点Bと頂点Jとの距離はrである。このような状態のケージング領域Sのy方向の長さをc12とする。 As shown in FIG. 12B, the line segment of the caging region S is not only a straight line between the vertices I and J but also a straight line between the vertices J and K. That is, the line segment between the vertices I and J has a straight line and a curved line as shown in FIG. The line segment of the caging region S has a straight line and a curved line between the vertices H and I and between the vertices H and K, respectively. Further, as shown in FIG. 12B, the distance between the point B and the vertex J is r. The y-direction length of the caging region S in such a state and c 12.

図12(a)と図12(b)に示すように、ケージング領域Sのy方向の距離cは、次式(6)のように場合分けされる。 As shown in FIGS. 12A and 12B, the distance c 1 in the y direction of the caging region S is classified according to the following equation (6).

図12(a)と図12(b)に示した幾何学的関係から、ケージング領域Sのy方向の長さをc11とc12は、次式(7)〜次式(8)のようになる。 From geometrical relationship shown in FIG. 12 (b) 12 and (a), c 11 and c 12 in the y direction of the length of the caging region S, like the following equation (7) to the following equation (8) become.

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

式(7)、式(8)において、距離l(エル)、距離l(エル)は、次式(9)〜次式(10)である。 In the expressions (7) and (8), the distance l (el) 1 and the distance l (el) 2 are the following expressions (9) to (10).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

また、式(7)、式(8)において、角度θは、次式(11)である   Moreover, in Formula (7) and Formula (8), angle (theta) is following Formula (11).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

なお、式(11)において、a、b、cは、次式(12)〜次式(14)である。   In the formula (11), a, b, and c are the following formulas (12) to (14).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

[ケージング条件]
次に、ケージング領域Sの形状により、図13〜図16に示すように、ケージング領域Sのx方向の距離cをc21〜c24に場合分けする。
[Caging conditions]
Next, according to the shape of the caging region S, the distance c 2 in the x direction of the caging region S is divided into c 21 to c 24 as shown in FIGS.

図13は、本実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc21の場合を説明する図である。図14は、本実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc22の場合を説明する図である。図15は、本実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc23の場合を説明する図である。図16は、本実施形態に係るケージング領域のx方向の距離がc24の場合を説明する図である。 Figure 13 is a diagram distance x direction caging region according to the present embodiment will be described the case of c 21. Figure 14 is a diagram distance x direction caging region according to the present embodiment will be described the case of c 22. Figure 15 is a diagram distance x direction caging region according to the present embodiment will be described the case of c 23. Figure 16 is a diagram distance x direction caging region according to the present embodiment will be described the case of c 24.

まず、図13〜図16で用いる符号について定義する。符号Tは、爪部101の三角形aの頂点aを表し、符号Bは、頂点aを表す。また、符号Cは、ケージング領域Sの頂点Jを表す。符号L1は、ケージング領域Sの頂点Jと頂点Iを結ぶ線分を通る直線を表す。符号Aは、頂点Iと頂点Hとの間の直線範囲の終点を表す。すなわち、図13において、線分IAは直線であり、線分AHは曲線である。 First, symbols used in FIGS. 13 to 16 are defined. The symbol T represents the vertex a 3 of the triangle a 1 a 2 a 3 of the claw portion 101, and the symbol B represents the vertex a 1 . A symbol C represents the vertex J of the caging region S. A symbol L1 represents a straight line passing through a line segment connecting the vertex J and the vertex I of the caging region S. A symbol A represents an end point of a straight line range between the vertex I and the vertex H. That is, in FIG. 13, the line segment IA is a straight line, and the line segment AH is a curve.

直線L2は、ケージング領域Sの頂点Iと頂点Hとの間の直線範囲IAを通る直線である。符号l(エル)は、ケージング領域Sの頂点Jと、爪部101の三角形aの頂点aとのx方向の距離を表す。また、符号l(エル)は、点A(円弧と直線の境界(上側))と直線L1との距離を表し、符号l(エル)は、点C(円弧と直線の境界(下側))と直線L2との距離を表す。符号l(エル)は、点Aと点B(爪先の先端)の距離、l(エル)は点Cと点T(爪先の先端)の距離を表す。 The straight line L2 is a straight line passing through the straight line range IA between the vertex I and the vertex H of the caging region S. Code l (el) 3 represents the vertex J of the caging region S, the x-direction distance between the vertex a 2 of the triangle a 1 a 2 a 3 a claw portion 101. Reference numeral 1 (el) 4 represents a distance between the point A (boundary between the arc and the straight line (upper side)) and the straight line L1, and reference numeral 1 (el) 5 represents a point C (boundary between the arc and the straight line (lower side). )) And the distance between the straight line L2. Reference symbol l (el) 6 represents the distance between point A and point B (tip tip), and l (el) 7 represents the distance between point C and point T (tip tip).

図13〜図16に示すように、ケージング領域Sの頂点IKの距離cは、次式(15)のように場合分けされる。 As shown in FIGS. 13 to 16, the distance c 2 vertices IK caging region S is case analysis as follows (15).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

式(15)において、例えば、lが0(ゼロ)より大きいとは、ケージング領域Sの頂点Iと頂点Hとの間に直線領域があることを意味している。また、lが0(ゼロ)未満とは、ケージング領域Sの頂点Iと頂点Hとの間に直線領域がない、すなわち曲線領域があることを意味している。lが0(ゼロ)以上とは、ケージング領域Sの頂点Iと頂点Hとの間に直線領域があり、曲線領域を含むことを意味している。 In Expression (15), for example, l 4 greater than 0 (zero) means that there is a straight line region between the vertex I and the vertex H of the caging region S. Further, l 4 less than 0 (zero) means that there is no straight line region between the vertex I and the vertex H of the caging region S, that is, there is a curved region. When l 4 is equal to or greater than 0 (zero), it means that there is a straight line region between the vertex I and the vertex H of the caging region S and a curved region is included.

図13に示すように、距離c21を有するケージング領域Sは、頂点Hと頂点Iの区間が直線と曲線で形成され、頂点Iと頂点Jの区間が直線のみで形成されている。図14に示すように、距離c22を有するケージング領域Sは、頂点Hと頂点Iの区間が曲線のみで形成され、頂点Iと頂点Jの区間が直線のみで形成されている。図15に示すように、距離c23を有するケージング領域Sは、頂点Hと頂点Iの区間が直線と曲線で形成され、頂点Iと頂点Jの区間が曲線のみで形成されている。図16に示すように、距離c24を有するケージング領域Sは、頂点Hと頂点Iの区間が曲線のみで形成され、頂点Iと頂点Jの区間が曲線のみで形成されている。 As shown in FIG. 13, the caging region S having a distance c 21 is the section of the vertex H and vertex I is formed by straight lines and curves, sections of the apex I and the apex J is formed only in a straight line. As shown in FIG. 14, the caging region S having a distance c 22 is the section of the vertex H and vertex I is formed only by a curved line, the section of the apex I and the apex J is formed only in a straight line. As shown in FIG. 15, the caging region S having a distance c 23 is the section of the vertex H and vertex I is formed by straight lines and curves, sections of the apex I and the apex J is formed only by a curved line. As shown in FIG. 16, in the caging region S having the distance c 24 , the section between the vertex H and the vertex I is formed by only a curve, and the section between the vertex I and the vertex J is formed by only a curve.

図13〜図16に示した幾何学的関係から、ケージング領域Sのx方向の長さをc21〜c24は、次式(16)〜次式(19)のようになる。 From the geometric relationships shown in FIGS. 13 to 16, c 21 to c 24 in the x-direction of the length of the caging region S, the following equation (16) to equation (19).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
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Figure 2013180366
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Figure 2013180366
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なお、式(16)〜式(19)において、l(エル)〜l(エル)、角度θは、次式(20)〜次式(25)である。 In the equations (16) to (19), l (el) 3 to l (el) 7 and the angle θ are the following equations (20) to (25).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
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Figure 2013180366
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Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

なお、式(25)において、a、b、cは、次式(26)〜次式(28)である。   In the formula (25), a, b, and c are the following formulas (26) to (28).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

ケージング領域Sが大きいほど,部品Mの位置誤差に対してロバストな把持が可能となる。また、部品Mが大きいほどケージング領域Sの距離cおよびcの値は小さくなる。そこで許容可能な位置誤差の最小値climを定め、距離cまたはcが最小値climを下回る部品Mの大きさをケージング可能な最大の大きさrmax2とする。爪部設計装置は、rmax2を式(6)及び式(15)から数値計算により求める。 The larger the caging area S, the more robust the component M can be with respect to the position error. Further, the value of the distance c 1 and c 2 of the larger component M caging region S becomes small. Therefore set the minimum value c lim allowable position error, the distance c 1 or c 2 is the minimum value c magnitude of lim below component M caging possible maximum size r max2. The claw design device obtains r max2 by numerical calculation from Equation (6) and Equation (15).

図17は、本実施形態に係るケージング可能な最大の大きさrmax2と距離c、c、climの関係を説明する図である。図17において、縦軸は、距離c、c、climの長さであり、横軸は部品Mの半径である。図17に示すように、ケージング可能な最大の大きさrmax2は、距離cまたはcの曲線と最小値climの交点のrが小さい値を選択する。例えば、式(6)の場合分けでc12が選択され、式(15)の選択でc21が選択された場合、ケージング可能な最大の大きさrmax2は、距離c12またはc21の曲線と最小値climの交点のrが小さい値を選択する。 FIG. 17 is a diagram for explaining the relationship between the maximum caging possible size r max2 and the distances c 1 , c 2 , c lim according to the present embodiment. In FIG. 17, the vertical axis represents the lengths of distances c 1 , c 2 , and c lim , and the horizontal axis represents the radius of the component M. As shown in FIG. 17, as the maximum size r max2 that can be caging, a value having a small r at the intersection of the curve of the distance c 1 or c 2 and the minimum value c lim is selected. For example, the c 12 is selected in the divided case of formula (6), if c 21 is selected in the selection of the formula (15), maximum size r max2 capable caging the curve of the distance c 12 or c 21 And a value with a small r at the intersection of the minimum value c lim is selected.

また、最小値climは、許容される位置誤差である。許容される位置誤差とは、ケージングが成立する状態で部品Mが自由に動ける範囲(ケージング領域S)の事で、例えば最小値clim=2.0[mm]であれば、距離cまたはcが2.0[mm]となる。 Further, the minimum value c lim is an allowable position error. The allowable position error is a range (caging region S) in which the part M can freely move in a state where caging is established. For example, if the minimum value c lim = 2.0 [mm], the distance c 1 or c 2 is 2.0 [mm].

この値は、例えばカメラで対象物を認識して、把持部10Aで物体を把持する場合に、カメラの認識誤差や把持部10Aの位置決め誤差等が、c、cを2.0[mm]で形成する領域Sの範囲内であれば、rmax2の部品Mをケージングが出来る事を意味している。 This value is, for example, recognizes an object at the camera, in the case of gripping the object by the gripping unit 10A, the positioning error of the camera of the recognition errors and grip portion 10A is, c 1, c 2 to 2.0 [mm as long as it is within the range of the area S to be formed at], which means that it is caging the part M of r max2.

[セルフアライメント条件]
次に、爪部設計装置が、セルフアライメントが可能な部品Mの最大の大きさを算出する方法について説明する。
[Self-alignment conditions]
Next, a method for calculating the maximum size of the part M that can be self-aligned by the claw design apparatus will be described.

図18は、本実施形態に係るセルフアライメントの条件を説明する図である。図18(a)に示すように、部品Mは、爪部101及び爪部102の第二傾斜面121と122の接点pとp3で接触している。この状態で、爪部101及び爪部102が互いに近づく方向に移動、すなわち閉じると、部品Mが、y方向の正方向に移動させられる。これにより、セルフアライメントが行われる(上方向のセルフアライメントともいう)。また、図18(a)において、符号φは、爪部101の線分aと、頂点aを始点としy方向に平行な線分401とのなす角を表す。 FIG. 18 is a diagram for explaining self-alignment conditions according to the present embodiment. As shown in FIG. 18 (a), component M is in contact with the contact p 2 and p 3 of the second inclined surface 121 of the pawl 101 and the pawl portion 102 and 122. In this state, when the claw portion 101 and the claw portion 102 move in a direction approaching each other, that is, close, the component M is moved in the positive direction of the y direction. Thereby, self-alignment is performed (also referred to as upward self-alignment). In FIG. 18A, symbol φ represents an angle formed by the line segment a 1 a 2 of the claw portion 101 and the line segment 401 that starts from the vertex a 1 and is parallel to the y direction.

また、図18(b)に示すように、部品Mは、爪部101及び爪部102の第一傾斜面111と112の接点pとpで接触している。この状態で、爪部101及び爪部102が互いに近づく方向に移動、すなわち閉じると、部品Mが、y方向の負方向に移動させられる。これにより、セルフアライメントが行われる(下方向のセルフアライメントともいう)。また、図18(b)において、符号φは、爪部101の線分aと、頂点aを始点としy方向に平行な線分411とのなす角を表す。
このなす角φは、爪部101と部品Mの接触角である。
Further, as shown in FIG. 18 (b), component M is in contact with the contact p 1 and p 4 of the first inclined surface 111 of the pawl 101 and the pawl portion 102 and 112. In this state, when the claw portion 101 and the claw portion 102 move in a direction approaching each other, that is, close, the component M is moved in the negative direction of the y direction. Thereby, self-alignment is performed (also referred to as downward self-alignment). Further, in FIG. 18B, symbol φ represents an angle formed by the line segment a 3 a 2 of the claw portion 101 and the line segment 411 parallel to the y direction starting from the vertex a 3 .
This angle φ is the contact angle between the claw portion 101 and the part M.

図19は、本実施形態に係る爪部から部品に加わる力を説明する図である。図19(a)は、図18(a)と同様に上方向のセルフアライメント時の爪部から部品に加わる力を説明する図である。図19(b)は、図18(b)と同様に上方向のセルフアライメント時の爪部から部品に加わる力を説明する図である。また、図19(b)において、符号xbは、爪部101の頂点aから部品Mの中心点oを通る線分421までの距離である。図20は、本実施形態に係るrと頂点aの関係を説明する図である。 FIG. 19 is a diagram illustrating the force applied to the component from the claw portion according to the present embodiment. FIG. 19A is a diagram for explaining the force applied to the component from the claw portion during the self-alignment in the upward direction as in FIG. 18A. FIG. 19B is a diagram for explaining the force applied to the component from the claw portion during the self-alignment in the upward direction as in FIG. 18B. Further, in FIG. 19 (b), the reference numeral xb is the distance from the vertex a 3 claw portion 101 to the line segment 421 passing through the center point o of the component M. FIG. 20 is a diagram illustrating the relationship between r and the vertex a 2 according to the present embodiment.

図19(a)、図19(b)に示すように、爪部101及び爪部102から部品Mに加わる力Fを、爪部方向(線分a方向または線分a方向)の力fとx方向の力fに分解すると次式(29)のように表される。 As shown in FIG. 19A and FIG. 19B, the force F applied to the part M from the claw portion 101 and the claw portion 102 is applied to the claw portion direction (line segment a 2 a 1 direction or line segment a 3 a 2 (Direction) force f s and x-direction force f x are expressed by the following equation (29).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

また、部品Mに対して働く摩擦力fは、摩擦係数をμとすると、次式(30)のように表される。 Furthermore, frictional force f f acting on the component M is, when the friction coefficient is mu, is expressed by the following equation (30).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

式(29)、式(30)より、爪部101及び爪部102を閉じることによって、部品Mが移動する条件は、次式(31)のように表される。   From the equations (29) and (30), the condition for moving the component M by closing the claw portion 101 and the claw portion 102 is expressed by the following equation (31).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

式(31)において、次式(32)のように置く。   In the formula (31), the following formula (32) is set.

Figure 2013180366
Figure 2013180366

次に、上方向のセルフアライメントの場合のセルフアライメント条件を説明する。図19(b)に示すように、接触角φは、次式(33)のように表される。   Next, self-alignment conditions for upward self-alignment will be described. As shown in FIG. 19B, the contact angle φ is represented by the following equation (33).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

式(33)のように、爪部101及び爪部102を閉じるほど、接触角φが小さくなるため、βが(tan−1μ)未満の範囲では、セルフアライメントの途中で部品Mが止まってしまう場合がある。このため、上方向へセルフアライメントが可能な部品Mの最小の大きさrmin2は、図19(a)に示した幾何学的関係から、次式(34)のように表される。 As the claw portion 101 and the claw portion 102 are closed as in the expression (33), the contact angle φ becomes smaller. Therefore, in the range where β is less than (tan −1 μ), the component M stops in the middle of self-alignment. May end up. For this reason, the minimum size r min2 of the part M that can be self-aligned in the upward direction is expressed by the following equation (34) from the geometrical relationship shown in FIG.

Figure 2013180366
Figure 2013180366

式(34)に、式(33)を代入すると、次式(35)のようになる。   Substituting equation (33) into equation (34) results in the following equation (35).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

次に、下方向のセルフアライメントの場合のセルフアライメント条件を説明する。図19(b)に示すように、接触角φは、次式(36)のように表される。   Next, self-alignment conditions in the case of downward self-alignment will be described. As shown in FIG. 19B, the contact angle φ is expressed by the following equation (36).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

式(36)のように、爪部101及び爪部102を閉じるほど、接触角φが大きくなるため、(π/2−α)が(tan−1μ)以上の範囲では、最も爪部101及び爪部102が開いたときに、セルフアライメントが可能である。このため、下方向へセルフアライメントが可能な部品Mの最大の大きさrmax3は、図19(b)に示した幾何学的関係から、次式(37)のように表される。 As the nail part 101 and the nail part 102 are closed as shown in the equation (36), the contact angle φ becomes larger. Therefore, in the range where (π / 2−α) is (tan −1 μ) or more, the nail part 101 is the most. When the claw portion 102 is opened, self-alignment is possible. For this reason, the maximum size r max3 of the component M that can be self-aligned in the downward direction is expressed by the following equation (37) from the geometrical relationship shown in FIG.

Figure 2013180366
Figure 2013180366

式(37)に、式(36)を代入すると、次式(38)のようになる。   Substituting equation (36) into equation (37) yields the following equation (38).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

以上のように、ステップS2では、爪部設計装置が、ケージング条件に基づき、ケージング可能な部品Mの最大の大きさrmax2を式(6)と式(15)から算出する。さらに、爪部設計装置は、セルフアライメント条件に基づき、上方向へセルフアライメントが可能な部品Mの最小の大きさrmin2を式(35)から算出し、下方向へセルフアライメントが可能な部品Mの最大の大きさrmax3を式(38)から算出する。 As described above, in step S2, the claw design device calculates the maximum size r max2 of the part M that can be cage from the equations (6) and (15) based on the caging conditions. Further, the claw design apparatus calculates the minimum size r min2 of the component M that can be self-aligned in the upward direction based on the self-alignment condition from the equation (35), and the component M that can be self-aligned in the downward direction. Is calculated from the equation (38).

以上で、ステップS2で行う演算の説明を終了する。   Above, description of the calculation performed at step S2 is complete | finished.

[対象部品組み付け可能な条件]
次に、ステップS3で行う処理について詳細に説明する。ステップS3では、部品Mを取り付ける場合について考慮するときに用いる条件について説明する。
[Conditions for assembling target parts]
Next, the process performed in step S3 will be described in detail. In step S3, the conditions used when considering the case of attaching the component M will be described.

図21は、本実施形態に係る部品Mを取り付ける場合に用いる条件を説明する図である。図21(a)に示すように、爪部101及び爪部102は、把持した部品M1を取り付け先の部品M2の歯車同士が組み合うように取り付ける。つまり、部品M1とM2は、例えば歯車を有するギアである。図21(b)は、爪部先が、取り付ける部品M2と干渉なく組み付けが可能な条件を説明する図である。また、図22は、本実施形態に係る爪部先が取り付ける部品M2と干渉している例を説明する図である。   FIG. 21 is a diagram for explaining conditions used when the component M according to the present embodiment is attached. As shown in FIG. 21 (a), the claw portion 101 and the claw portion 102 attach the gripped component M1 so that the gears of the attachment destination component M2 are assembled. That is, the parts M1 and M2 are gears having gears, for example. FIG. 21B is a diagram for explaining conditions under which the claw tip can be assembled without interference with the component M2 to be attached. Moreover, FIG. 22 is a figure explaining the example which is interfering with the components M2 which the nail | claw part tip which concerns on this embodiment attaches.

図21(b)において、符号oは部品M1の中心点であり、符号oは、取り付けられる部品M2の中心点である。また、符号l(エル)は、爪部101の三角形aの頂点a1と部品M1の中心点oとのx方向の距離を表し、符号l(エル)は、爪部101の頂点a1と頂点aとの距離を表し、符号l(エル)10は、取り付けられる部品M2の中心点oと爪部101の頂点aとの距離のy成分を表す。 In FIG. 21B, the symbol o 1 is the center point of the component M1, and the symbol o 2 is the center point of the component M2 to be attached. Reference numeral l (el) 8 represents a distance in the x direction between the vertex a1 of the triangle a 1 a 2 a 3 of the claw portion 101 and the center point o 1 of the part M1, and reference numeral l (el) 9 represents the nail. represents the distance between the vertex a1 and the vertex a 3 parts 101, reference numeral l (el) 10 represents the y component of the distance between the apex a 1 of the center point o 2 and the claw portion 101 of the attached part M2.

図22に示すように、爪部101及び爪部102が、歯車の部品M1を歯車の部品M2に取り付ける場合、あまり部品M1を包み込むような爪部先形状であると、もう一方の歯車と爪先が干渉してしまう。すなわち爪部101及び爪部102は、干渉なく組み付けが可能な条件として、次式(39)を満たす必要がある。   As shown in FIG. 22, when the claw portion 101 and the claw portion 102 are attached to the gear component M2 when the gear part M1 is attached to the gear part M2, if the claw part tip shape wraps the part M1 too much, the other gear and the claw tip Will interfere. That is, the nail | claw part 101 and the nail | claw part 102 need to satisfy | fill following Formula (39) as conditions which can be assembled | attached without interference.

Figure 2013180366
Figure 2013180366

なお、式(39)において、距離l(エル)、l(エル)、l(エル)10は、次式(40)〜次式(42)である。 In the equation (39), the distances l (el) 8 , l (el) 9 and l (el) 10 are the following equations (40) to (42).

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

Figure 2013180366
Figure 2013180366

なお、式(42)において、図21(b)に示すように、rは把持対象の歯車の半径を表し、rは組み付けしている相手である歯車の半径を表し、dは歯車の軸間距離を表している。 In equation (42), as shown in FIG. 21 (b), r 1 represents the radius of the gear to be grasped, r 2 represents the radius of the gear to be assembled, and d 1 represents the gear. Represents the inter-axis distance.

以上のように、ステップS3では、爪部設計装置が、部品組み付け可能な条件に基づき、爪部101及び爪部102の条件を式(39)により算出する。   As described above, in step S3, the claw design device calculates the conditions of the claw part 101 and the claw part 102 according to the equation (39) based on the conditions under which components can be assembled.

なお、ステップS3は、図21(a)に示したような歯車同士の取り付け時に考慮する必要があるが、例えば、把持された部品Mを軸に取り付ける場合には考慮しないようにしてもよい。この場合、ステップS3の演算処理は行わないようにしてもよい。   Note that step S3 needs to be considered when attaching the gears as shown in FIG. 21A, but may not be considered when attaching the gripped component M to the shaft, for example. In this case, the calculation process in step S3 may not be performed.

なお、本実施形態では、取り付け先の部品M2に干渉しない条件を設定する例を説明したが、把持する部品Mの大きさに応じて、爪部101及び爪部102が取り付け部品M2と干渉する部分を削除するようにしてもよい。この場合においても、前述した摩擦把持する条件、セルフアライメント条件、ケージング条件を満たすようにして、干渉部分を削除する。   In the present embodiment, an example in which a condition that does not interfere with the attachment destination component M2 has been described. However, the claw portion 101 and the claw portion 102 interfere with the attachment component M2 depending on the size of the component M to be gripped. You may make it delete a part. Even in this case, the interference portion is deleted so as to satisfy the above-described friction gripping conditions, self-alignment conditions, and caging conditions.

以上で、ステップS3で行う演算の説明を終了する。   Above, description of the calculation performed at step S3 is complete | finished.

次に、ステップS4で行う処理について詳細に説明する。ステップS4では、ステップS1〜ステップS3で算出された結果を用いて、爪部101及び爪部102の爪先形状を算出する。   Next, the process performed in step S4 will be described in detail. In step S4, the toe shapes of the nail portion 101 and the nail portion 102 are calculated using the results calculated in steps S1 to S3.

爪部設計装置は、許容可能な位置誤差clim、摩擦係数μを用いて次式(43)と次式(44)により、爪先形状において把持可能な部品Mの最小の大きさrminと、把持可能な最大の大きさrmaxを算出する。 The claw design apparatus uses the allowable position error c lim and the friction coefficient μ to calculate the minimum size r min of the component M that can be gripped in the toe shape by the following equation (43) and the following equation (44): The maximum size r max that can be gripped is calculated.

Figure 2013180366
Figure 2013180366

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すなわち、爪部設計装置は、式(43)により、部品Mの最小の大きさrminとして、摩擦把持可能な部品Mの最小の大きさrmin1と、先端から基端へのセルフアライメントが可能な部品Mの最小の大きさrmin2のうち、大きい値を選択する。また、爪部設計装置は、式(44)により、部品Mの最大の大きさrmaxとして、摩擦把持可能な部品Mの最大の大きさrmax1と、部品Mの中心が移動可能な領域が最大となる部品Mの最大の大きさrmax2と、先端から基端へのセルフアライメントが可能な部品Mの最大の大きさrmax3と、のうち、最も小さい値を選択する。このようにして選択された部品Mの最小の大きさrminと部品Mの最大の大きさrmaxとが、爪部101及び爪部102で把持可能な部品Mの大きさの範囲である。 In other words, the claw design device can perform self-alignment from the tip to the base end with the minimum size r min1 of the component M that can be frictionally gripped as the minimum size r min of the component M by the equation (43). A large value is selected from the minimum sizes r min2 of the parts M. Further, the claw portion design device, by the equation (44), the maximum size r max of the part M, the maximum size r max1 friction grippable part M, the area around which the movable part M is The smallest value is selected from among the maximum size r max2 of the maximum component M and the maximum size r max3 of the component M that can be self-aligned from the distal end to the proximal end. The minimum size r min of the component M and the maximum size r max of the component M selected in this way are the range of the size of the component M that can be gripped by the claw portion 101 and the claw portion 102.

なお、爪部101、102の先端部は、必ずしも厳密な意味での端部のみを示しているのではなく、例えば、図3(a)のように、点aと点aを通る直線を含む先端の方の側面やそれに類する箇所も含んでいる。同様に、爪部101、102の基部は、必ずしも厳密な意味での端部のみを示しているのではなく、例えば、図3(a)のように、点aと点aを通る直線を含む後ろ端の方の側面やそれに類する箇所も含んでいる。 Incidentally, the tip portion of the claw portions 101 and 102, rather than necessarily shows only end in a strict sense, for example, as shown in FIG. 3 (a), a straight line passing through the point a 1 and the point a 3 It also includes the side of the tip including, and similar parts. Similarly, the base portions of the claw portions 101 and 102 do not necessarily show only the end portions in a strict sense. For example, as shown in FIG. 3A, a straight line passing through the points a 1 and a 3 It also includes the side of the rear end that contains and similar parts.

また、明細書中の式は対象物が円である前提で示しているが、歯車でも近似的に外接円として扱うことで十分に成り立つものである。   In addition, although the formulas in the specification are shown on the assumption that the object is a circle, even a gear can be sufficiently established by treating it as a circumscribed circle approximately.

[指部のZX断面視における構成]
次に、図2(a)に示された指部41及び指部42のZX断面視における構成を説明する。
図23は、指部41及び指部42のZX断面を示す図である。
図23に示すように、指部41及び指部42は、基準線203について線対称の関係である。
[Configuration of finger part in ZX sectional view]
Next, the configuration of the finger part 41 and the finger part 42 shown in FIG.
FIG. 23 is a diagram illustrating a ZX cross section of the finger part 41 and the finger part 42.
As shown in FIG. 23, the finger part 41 and the finger part 42 have a line-symmetric relationship with respect to the reference line 203.

斜面71は、第一部材51の+Z側端辺から当該第一部材51の−Z側端辺にかけて+X方向に突出するように、XY平面に対してZ方向に傾いている。同様に、斜面81は、第一部材61の+Z側端辺から当該第一部材61の−Z側端辺にかけて−X方向に突出するように、XY平面に対してZ方向に傾いている。   The inclined surface 71 is inclined in the Z direction with respect to the XY plane so as to protrude in the + X direction from the + Z side end of the first member 51 to the −Z side end of the first member 51. Similarly, the inclined surface 81 is inclined in the Z direction with respect to the XY plane so as to protrude in the −X direction from the + Z side end of the first member 61 to the −Z side end of the first member 61.

また、斜面71は、第一部材51の+Z側端辺から当該第一部材51の−Z側端辺にかけて+X方向に突出するように、XY平面に対してZ方向に傾いている。同様に、斜面81は、第一部材61の+Z側端辺から当該第一部材61の−Z側端辺にかけて−X方向に突出するように、XY平面に対してZ方向に傾いている。   The inclined surface 71 is inclined in the Z direction with respect to the XY plane so as to protrude in the + X direction from the + Z side end of the first member 51 to the −Z side end of the first member 51. Similarly, the inclined surface 81 is inclined in the Z direction with respect to the XY plane so as to protrude in the −X direction from the + Z side end of the first member 61 to the −Z side end of the first member 61.

また、指部41の第二部材52及び指部42の第二部材62について、爪部101及び爪部102は、指部41及び指部42によって把持される対象物が第二端面41b及び第二端面42bから飛び出さないように抑制する鍔部として機能している。爪部101及び爪部102は、第一部材51側及び第一部材61側に、それぞれ対象物の移動を規制する移動規制面101a及び移動規制面102aを有している。移動規制面101a及び移動規制面102aは、それぞれXY平面に平行な平面に形成されている。   In addition, regarding the second member 52 of the finger part 41 and the second member 62 of the finger part 42, the nail part 101 and the nail part 102 have the object gripped by the finger part 41 and the finger part 42, and the second end face 41 b and the second part 62. It functions as a collar part that suppresses it from jumping out from the two end faces 42b. The nail | claw part 101 and the nail | claw part 102 have the movement control surface 101a and the movement control surface 102a which respectively control the movement of a target object at the 1st member 51 side and the 1st member 61 side. The movement restricting surface 101a and the movement restricting surface 102a are each formed in a plane parallel to the XY plane.

また、図24に示すように、第一部材51及び第二部材52は、固定部材53を取り外すことにより分離可能である。同様に、第一部材61及び第二部材62は、固定部材63を取り外すことにより分離可能である。第一部材51と第二部材52との間、及び、第一部材61と第二部材62との間がそれぞれ分離可能な構成であるため、指部41及び指部42を一体的に形成する場合に比べて、各部材の製造コストが低減される。また、指部41及び指部42で把持する対象物の寸法や形状などに応じて、指部41の第一部材51及び第二部材52や、指部42の第一部材61及び第二部材62を適宜交換することができるという利点がある。   Further, as shown in FIG. 24, the first member 51 and the second member 52 can be separated by removing the fixing member 53. Similarly, the first member 61 and the second member 62 can be separated by removing the fixing member 63. Since the first member 51 and the second member 52 and the first member 61 and the second member 62 can be separated from each other, the finger part 41 and the finger part 42 are integrally formed. Compared with the case, the manufacturing cost of each member is reduced. Further, the first member 51 and the second member 52 of the finger portion 41, the first member 61 and the second member of the finger portion 42, depending on the size and shape of the object gripped by the finger portion 41 and the finger portion 42. There is an advantage that 62 can be appropriately replaced.

図25(a)〜図25(c)は、把持部10Aの動作を示す断面図である。図25(d)は、把持部10Aによる対象物の把持状態を示す斜視図である。以下、図25(a)〜図25(d)を参照して、上記のように構成された指部41及び指部42を用いて対象物を把持する動作を説明する。   25 (a) to 25 (c) are cross-sectional views showing the operation of the gripping portion 10A. FIG. 25D is a perspective view showing a gripping state of an object by the gripping unit 10A. Hereinafter, with reference to FIG. 25A to FIG. 25D, an operation of gripping an object using the finger part 41 and the finger part 42 configured as described above will be described.

先ず、フィーダ36により、第一対象物W1を第一ベルトコンベア33に搬入する(図1参照)。次に、カメラ40Aにより第一対象物W1を撮像する。制御装置60は、カメラ40Aの撮像結果に基づいて、第一ベルトコンベア33上(載置面33a)に載置された第一対象物W1の位置を検出する。   First, the first object W1 is carried into the first belt conveyor 33 by the feeder 36 (see FIG. 1). Next, the first object W1 is imaged by the camera 40A. The control device 60 detects the position of the first object W1 placed on the first belt conveyor 33 (placement surface 33a) based on the imaging result of the camera 40A.

次に、アーム20Aを制御して把持部10Aが第一対象物W1に近づくように相対移動させる。次に、把持部10Aを制御して把持部10Aに第一対象物W1を把持させる。ここでは、把持部10A(指部41及び指部42)に第一対象物W1のZ方向におけるケージング、セルフアライメント、摩擦把持の3つの機能を実現させる。   Next, the arm 20A is controlled and relatively moved so that the gripping portion 10A approaches the first object W1. Next, the gripping unit 10A is controlled to cause the gripping unit 10A to grip the first object W1. Here, the gripping part 10A (the finger part 41 and the finger part 42) realizes three functions of caging, self-alignment, and frictional gripping in the Z direction of the first object W1.

具体的には、図25(a)に示すように、第一対象物W1の周辺に指部41及び指部42を配置させた後、把持部10Aを制御して指部41及び指部42を第一対象物W1が載置された面33a(図1参照)と平行な面で開閉させて指部41及び指部42に第一対象物W1の周辺を囲ませる。これにより、第一対象物W1は指部41及び指部42で囲まれた領域の外に飛び出さないようになる(ケージング)。   Specifically, as shown in FIG. 25A, after the finger part 41 and the finger part 42 are arranged around the first object W1, the grip part 10A is controlled to control the finger part 41 and the finger part 42. Is opened and closed on a surface parallel to the surface 33a (see FIG. 1) on which the first object W1 is placed, and the finger 41 and the finger 42 surround the periphery of the first object W1. Thereby, the first object W1 is prevented from jumping out of the region surrounded by the finger part 41 and the finger part 42 (caging).

次に、図25(b)に示すように、第一対象物W1の側方から指部41及び指部42の間に第一対象物W1を挟み込ませる。これにより、第一対象物W1は、まず斜面71、斜面72、斜面81及び斜面82にそれぞれ支持される。その後、指部41及び指部42の挟み込みに従って、第一対象物W1は、斜面71、斜面72、斜面81及び斜面82に沿って+Z方向に移動し、Z方向の位置が調整される(セルフアライメント)。   Next, as shown in FIG. 25B, the first object W1 is sandwiched between the finger part 41 and the finger part 42 from the side of the first object W1. Thus, the first object W1 is first supported by the slope 71, the slope 72, the slope 81, and the slope 82, respectively. Thereafter, the first object W1 moves in the + Z direction along the inclined surface 71, the inclined surface 72, the inclined surface 81, and the inclined surface 82 according to the pinching of the finger portion 41 and the finger portion 42, and the position in the Z direction is adjusted (self alignment).

そして、図25(c)に示すように、3以上の接触点及び接触面(接触点G1、接触点G2と、接触面G3及び接触面G4)で指部41及び指部42に第一対象物W1を把持させる。指部41の第二部材52及び指部42の第二部材62が鍔部として機能するため、第一対象物W1の+Z方向への移動が規制される。これと共に、指部41及び指部42の閉じる方向への移動が規制される。このとき、第一対象物W1は、移動規制面101a及び移動規制面102aに当接されるため、移動規制面101a及び移動規制面102aと平行な状態で把持される。このように、第一対象物W1は、図25(d)に示すように、所定の位置で拘束される(摩擦把持)。このとき、把持部10Aに設けられた検出装置(図1参照)によって、把持部10Aが第一対象物W1を把持する力が検出されている。その後、把持部10Aは、把持した第一対象物W1をステージ30(図1参照)に搬送する。   And as shown in FIG.25 (c), it is the 1st object by the finger part 41 and the finger part 42 by three or more contact points and contact surfaces (contact point G1, contact point G2, contact surface G3, and contact surface G4). The object W1 is gripped. Since the second member 52 of the finger part 41 and the second member 62 of the finger part 42 function as a buttocks, movement of the first object W1 in the + Z direction is restricted. At the same time, the movement of the finger part 41 and the finger part 42 in the closing direction is restricted. At this time, since the first object W1 is in contact with the movement restriction surface 101a and the movement restriction surface 102a, the first object W1 is gripped in a state parallel to the movement restriction surface 101a and the movement restriction surface 102a. In this way, the first object W1 is restrained at a predetermined position (friction gripping) as shown in FIG. At this time, the force with which the gripping part 10A grips the first object W1 is detected by a detection device (see FIG. 1) provided in the gripping part 10A. Thereafter, the gripper 10A transports the gripped first object W1 to the stage 30 (see FIG. 1).

以上のように、本実施形態によれば、指部41及び指部42が、Z方向の一方の端面41a及び端面42a側の第一部材51と、Z方向の他方の端面41b及び端面42b側の第二部材52とを有し、第一部材51において、指部41及び指部42による第一対象物W1の挟み込みに応じて第一対象物W1が第二部材52側に移動するように、当該第一部材51及び第一部材61が、+Z側端辺から−Z側端辺にかけて指部41及び指部42の対向方向に突出するように、XY平面に対してZ方向に傾いているので、Z方向において第一対象物W1を指部41及び指部42の内部に取り込むことができる。これにより、第一対象物W1を確実に把持することができる。   As described above, according to the present embodiment, the finger portion 41 and the finger portion 42 are provided on the side of the first end member 41a and end surface 42a side in the Z direction and the other end surface 41b and end surface 42b side in the Z direction. The first object W1 moves to the second member 52 side in response to the first object W1 being sandwiched between the finger part 41 and the finger part 42 in the first member 51. The first member 51 and the first member 61 are inclined in the Z direction with respect to the XY plane so that the first member 51 and the first member 61 protrude from the + Z side edge to the −Z side edge in the opposing direction of the finger part 41 and the finger part 42. Therefore, the first object W1 can be taken into the finger part 41 and the finger part 42 in the Z direction. Thereby, the 1st target object W1 can be hold | gripped reliably.

また、本実施形態のロボット1によれば、制御装置60の制御により、指部41及び指部42は第一対象物W1の周辺に移動した後、載置面33aと平行な面で開閉するので、第一対象物W1の周辺は指部41及び指部42で囲まれることとなる。これにより、第一対象物W1は指部41及び指部42で囲まれた領域の外に飛び出さないようになる(ケージング)。また、指部41及び指部42は第一対象物W1をZ方向の両側から挟み込むので、第一対象物W1は指部41及び指部42に従って移動し、これにより位置が調整される(セルフアライメント)。また、把持部10Aは第一対象物を3以上の接触点及び接触面で把持するので、第一対象物W1のZ方向の位置を拘束し、且つ接触点及び接触面の摩擦により第一対象物W1を安定して把持することができる(摩擦把持)。このような把持部10Aの動作によって第一対象物W1をZ方向の所定の位置で把持することができる。   Further, according to the robot 1 of the present embodiment, the finger unit 41 and the finger unit 42 move to the periphery of the first object W1 and then open and close on a plane parallel to the placement surface 33a under the control of the control device 60. Therefore, the periphery of the first object W1 is surrounded by the finger part 41 and the finger part 42. Thereby, the first object W1 is prevented from jumping out of the region surrounded by the finger part 41 and the finger part 42 (caging). Moreover, since the finger part 41 and the finger part 42 pinch | interpose the 1st target object W1 from the both sides of a Z direction, the 1st target object W1 moves according to the finger part 41 and the finger part 42, and this adjusts a position (self alignment). In addition, since the gripping unit 10A grips the first object at three or more contact points and contact surfaces, the position of the first object W1 in the Z direction is constrained, and the first object is caused by friction between the contact points and the contact surface. The object W1 can be stably gripped (friction gripping). The first object W1 can be held at a predetermined position in the Z direction by such an operation of the holding unit 10A.

したがって、本実施形態に係るロボット1は、第一対象物W1をX方向、Y方向及びZ方向のそれぞれについて、つまり、三次元空間において、ケージング、セルフアライメント及び摩擦把持を実現させることができる。したがって、第一対象物W1を逃がさず且つ確実に決められた位置で把持することが可能なロボット1を提供することができる。   Therefore, the robot 1 according to this embodiment can realize caging, self-alignment, and frictional gripping of the first object W1 in each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, that is, in a three-dimensional space. Therefore, it is possible to provide the robot 1 that can hold the first object W1 at a predetermined position without escaping.

上記実施形態においては、第一部材51及び第二部材52が分離可能であり、第一部材61及び第二部材62が分離可能である。このため、例えば図26(a)〜図26(c)に示すように、指部41の第一部材51及び指部42の第一部材61を交換することができる。図26(a)〜図26(c)では、例えば斜面71(又は斜面72)と移動規制面101aとの角度α1と、斜面81(又は斜面82)と移動規制面102aとの角度α2とが変化するように、所定の形状に形成された第一部材51及び第一部材61を用いることができる。ここでは、一例として、図26(a)ではα1及びα2=30°であり、図26(b)ではα1及びα2=45°であり、図26(c)ではα1及びα2=60°である。勿論、α1及びα2が他の角度であっても構わない。   In the said embodiment, the 1st member 51 and the 2nd member 52 are separable, and the 1st member 61 and the 2nd member 62 are separable. For this reason, for example, as shown in Drawing 26 (a)-Drawing 26 (c), the 1st member 51 of finger part 41 and the 1st member 61 of finger part 42 are exchangeable. In FIG. 26A to FIG. 26C, for example, an angle α1 between the inclined surface 71 (or inclined surface 72) and the movement restricting surface 101a and an angle α2 between the inclined surface 81 (or inclined surface 82) and the movement restricting surface 102a are as follows. The first member 51 and the first member 61 formed in a predetermined shape can be used so as to change. Here, as an example, α1 and α2 = 30 ° in FIG. 26A, α1 and α2 = 45 ° in FIG. 26B, and α1 and α2 = 60 ° in FIG. . Of course, α1 and α2 may be other angles.

また、図27(a)に示すように、切り欠き部52a及び切り欠き部62aの寸法が異なるように、指部41の第二部材52及び指部42の第二部材62を交換することができる。図27(a)に示す構成では、上記実施形態に比べて切り欠き部52a及び切り欠き部62aの寸法が小さくなっている。この構成では、上記実施形態の構成よりも第一対象物W1が飛び出しにくくなる。このため、第一対象物W1の寸法が小さい場合であっても、第二端面41b及び第二端面42b側から飛び出すのを確実に防ぐことができる。   In addition, as shown in FIG. 27A, the second member 52 of the finger part 41 and the second member 62 of the finger part 42 can be exchanged so that the dimensions of the notch part 52a and the notch part 62a are different. it can. In the configuration shown in FIG. 27A, the dimensions of the notch 52a and the notch 62a are smaller than those of the above embodiment. In this configuration, the first object W1 is less likely to jump out than the configuration of the above embodiment. For this reason, even if the dimension of the 1st target object W1 is small, it can prevent reliably popping out from the 2nd end surface 41b and the 2nd end surface 42b side.

また、図27(b)に示すように、爪部101及び爪部102のY方向の寸法が異なるように、指部41の第一部材51及び第二部材52と、指部42の第一部材61及び第二部材62とをそれぞれ交換することができる。この場合、寸法の小さい第一対象物W1を把持することができる。   Further, as shown in FIG. 27B, the first member 51 and the second member 52 of the finger 41 and the first of the finger 42 so that the dimensions of the nail 101 and the nail 102 in the Y direction are different. The member 61 and the second member 62 can be exchanged. In this case, the first object W1 having a small size can be gripped.

また、図28に示すように、指部41の第一部材51及び指部42の第一部材61が板状に形成された構成であっても構わない。この構成によれば、狭いスペースにおいても、周囲に効率的に指部41及び指部42の把持動作を行わせることができる。また、指部41の第二部材52及び指部42の第二部材62が板状に形成された構成であっても構わない。なお、第一部材51及び第一部材61と、第二部材52及び第二部材62との両方が板状に形成された構成であっても構わない。更に、上記場合において、第一部材51、第一部材61、第二部材52及び第二部材62のうち板状の部分が同じ厚さであることが好ましい。   As shown in FIG. 28, the first member 51 of the finger part 41 and the first member 61 of the finger part 42 may be formed in a plate shape. According to this configuration, even in a narrow space, the finger 41 and the finger 42 can be efficiently gripped around the periphery. Further, the second member 52 of the finger part 41 and the second member 62 of the finger part 42 may be formed in a plate shape. The first member 51 and the first member 61, and the second member 52 and the second member 62 may both be formed in a plate shape. Furthermore, in the above case, it is preferable that the plate-like portions of the first member 51, the first member 61, the second member 52, and the second member 62 have the same thickness.

また、上記実施形態においては、移動規制面101a及び移動規制面102aがXY平面に平行に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば図29(a)に示すように、移動規制面101a及び移動規制面102aがXY平面に対して傾斜する構成であっても構わない。図29(a)では、指部41と指部42の対向面側に向かうように+Z側に傾斜する構成が示されているが、これに限られることは無く、指部41と指部42の対向面側に向かうように−Z側に傾斜する構成であっても良い。   In the above embodiment, the configuration in which the movement restricting surface 101a and the movement restricting surface 102a are formed in parallel to the XY plane has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 29A, the movement restricting surface 101a and the movement restricting surface 102a may be inclined with respect to the XY plane. FIG. 29A shows a configuration in which the finger part 41 and the finger part 42 are inclined toward the + Z side so as to face each other, but the present invention is not limited to this, and the finger part 41 and the finger part 42 are not limited thereto. The structure may be inclined to the −Z side so as to face the opposite surface side.

また、指部41において、斜面71と斜面72とがなす角度が、Z方向において異なるように形成されていても構わない。すなわち、図29(b)を用いて説明すると、第一部材51の−Z側端部における斜面71と斜面72との角度α3と、第一部材51の+Z側端部における斜面71と斜面72との角度α4とが異なっていても構わない。これにより、加工精度面での負担が軽減されることになる。   Further, in the finger portion 41, the angle formed by the inclined surface 71 and the inclined surface 72 may be different in the Z direction. 29B, the angle α3 between the slope 71 and the slope 72 at the −Z side end of the first member 51 and the slope 71 and the slope 72 at the + Z side end of the first member 51 will be described. And the angle α4 may be different. Thereby, the burden in terms of machining accuracy is reduced.

また、上記実施形態に係るロボット1は、例えば指部41及び指部42を用いてケージング、セルフアライメント、摩擦把持を行う場合に限られず、他の場合においても用いることができる。例えば図30(a)に示すように、Z方向の寸法が指部41及び指部42の寸法よりも大きい円筒状の対象物W3を把持する場合には、X方向及びY方向のケージング、セルフアライメント及び摩擦把持は実現できるものの、Z方向においては実現されていない。このような使用態様であっても、確実に対象物W3を把持することができる。   In addition, the robot 1 according to the embodiment is not limited to the case where caging, self-alignment, and frictional gripping are performed using, for example, the finger 41 and the finger 42, and can be used in other cases. For example, as shown in FIG. 30A, when gripping a cylindrical object W3 whose dimension in the Z direction is larger than the dimension of the finger part 41 and the finger part 42, caging and self-direction in the X direction and the Y direction. Although alignment and frictional gripping can be realized, they are not realized in the Z direction. Even in such a usage mode, the object W3 can be reliably gripped.

また、図30(b)に示すように、Y方向の寸法が指部41及び指部42の寸法よりも大きい対象物W4を把持する場合には、Z方向のケージング、セルフアライメント及び摩擦把持は実現できるものの、X方向及びY方向においては実現されていない。このような使用態様であっても、確実に対象物W4を把持することができる。   In addition, as shown in FIG. 30B, when gripping an object W4 whose dimension in the Y direction is larger than that of the finger part 41 and the finger part 42, caging, self-alignment and frictional gripping in the Z direction are performed. Although it can be realized, it is not realized in the X direction and the Y direction. Even in such a usage mode, the object W4 can be reliably gripped.

[第二実施形態]
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の第二実施形態におけるロボットシステムは、第1の部品が取り付けられたアセンブリー部品に、ロボット本体が搬送する第2の部品を第1の部品に物理的な負荷をかけずに組み合わせて取り付ける組立てシステムである。本実施形態では、第1の部品および第2の部品が平歯車(以下、歯車という。)である例について説明する。   In the robot system according to the second embodiment of the present invention, the assembly part to which the first part is attached is attached in combination with the second part conveyed by the robot body without applying a physical load to the first part. It is an assembly system. In the present embodiment, an example in which the first component and the second component are spur gears (hereinafter referred to as gears) will be described.

図31は、第二実施形態であるロボット装置を適用したロボットシステムが作業を行う様子を示す、概略の外観図である。   FIG. 31 is a schematic external view showing a state in which a robot system to which the robot apparatus according to the second embodiment is applied performs work.

同図において、ロボットシステム801は、ロボット本体810と、把持部811と、ロボット制御装置820と、撮影装置830と、ケーブル840と、ケーブル841とを含んで構成される。   In the figure, the robot system 801 includes a robot body 810, a gripping unit 811, a robot control device 820, a photographing device 830, a cable 840, and a cable 841.

ロボット本体810とロボット制御装置820とケーブル841とは、ロボット装置に含まれる。   The robot body 810, the robot control device 820, and the cable 841 are included in the robot device.

ロボット本体810は、具体的には、地面に対して固定された支持台810aと、旋回可能および屈伸可能に支持台810aに連結されたアーム部810bと、旋回可能および首振り可能にアーム部810bに連結されたハンド部10cとを含んで構成される。ロボット本体810は、例えば7軸垂直多関節ロボットであり、支持台810aとアーム部810bとハンド部10cとの連係した動作によって7軸の自由度を有する。つまり、その7軸の自由度は、支持台810aおよびアーム部810bによる6軸の自由度と、ハンド部10cによる1軸の自由度とである。   Specifically, the robot body 810 includes a support base 810a fixed to the ground, an arm part 810b connected to the support base 810a so as to be capable of turning and bending, and an arm part 810b capable of swinging and swinging. And a hand portion 10c connected to the head. The robot body 810 is, for example, a seven-axis vertical articulated robot, and has a degree of freedom of seven axes by the operation in which the support base 810a, the arm unit 810b, and the hand unit 10c are linked. That is, the seven degrees of freedom are a six-axis degree of freedom by the support base 810a and the arm part 810b and a one-axis degree of freedom by the hand part 10c.

ロボット本体810は、把持部811を可動に備える。把持部811は、本発明の爪部を備える。なお、図31では、把持部811を、その機能を示すために模式的に示してある。   The robot body 810 includes a gripping portion 811 that is movable. The grip part 811 includes the claw part of the present invention. In FIG. 31, the gripping portion 811 is schematically shown to show its function.

ロボット本体810は、ロボット制御装置820から供給されるロボット制御命令を取り込み、このロボット制御命令による駆動制御によって、把持部811の位置および姿勢を三次元空間内で所望に変更し、また把持部811の爪部を開閉させる。   The robot body 810 takes in a robot control command supplied from the robot control device 820, changes the position and orientation of the gripper 811 as desired in the three-dimensional space by drive control based on the robot control command, and also holds the gripper 811. Open and close the nails.

なお、ロボット本体810は、7軸の自由度を有するものに限られず、例えば、6軸の自由度を有するものであってもよい。また、支持台810aを、壁や天井等、地面に対して固定された場所に設置してもよい。   Note that the robot body 810 is not limited to one having seven degrees of freedom, and may be one having six degrees of freedom, for example. Moreover, you may install the support stand 810a in the place fixed with respect to the grounds, such as a wall and a ceiling.

図31に示すように、ロボット本体810の動作による把持部811の可動範囲内には、アセンブリー部品805が設置されている。なお、同図では、アセンブリー部品805の支持台(机)の図示を省略してある。アセンブリー部品805は、板状の基台850と、基台850に対してそれぞれ略垂直(垂直を含む。)に立てられた軸851と、軸852とを備える。そして、アセンブリー部品805は、軸851に歯車853(第1の部品)が取り付けられ、軸852に歯車854(第2の部品)が取り付けられて構成される。ただし、アセンブリー部品805は、軸851に歯車853が取り付けられた後、軸852に歯車854が取り付けられることにより完成される。   As shown in FIG. 31, an assembly component 805 is installed within the movable range of the grip portion 811 by the operation of the robot body 810. In addition, in the same figure, illustration of the support stand (desk) of the assembly component 805 is abbreviate | omitted. The assembly component 805 includes a plate-like base 850, a shaft 851 standing upright (including vertical) with respect to the base 850, and a shaft 852. The assembly component 805 is configured by attaching a gear 853 (first component) to the shaft 851 and attaching a gear 854 (second component) to the shaft 852. However, the assembly component 805 is completed by attaching the gear 854 to the shaft 852 after the gear 853 is attached to the shaft 851.

なお、同図における部品や構造等の縮尺は、図を明りょうなものとするために実際のものとは異なる。   It should be noted that the scales of parts, structures, etc. in the figure are different from actual ones in order to make the figure clear.

撮影装置830は、アセンブリー部品805を撮影して静止画像または動画像である撮影画像を取得し、この撮影画像を、ケーブル840を介してロボット制御装置820に供給する。   The imaging device 830 captures the assembly component 805 to acquire a captured image that is a still image or a moving image, and supplies the captured image to the robot control device 820 via the cable 840.

撮影装置830は、例えば、デジタルカメラ装置、デジタルビデオカメラ装置により実現され、アセンブリー部品805に対して略垂直(垂直を含む。)上方において、撮影方向が略垂直(垂直を含む。)下方となる位置に固定設置される。ただし、図31において、軸851と軸852との距離に対して、軸851および軸852と撮影装置830との距離は十分に長い。   The photographing device 830 is realized by, for example, a digital camera device or a digital video camera device. The photographing direction is substantially vertical (including vertical) above the assembly component 805 and the photographing direction is substantially vertical (including vertical) below. Fixed installation in position. However, in FIG. 31, the distance between the shaft 851 and the shaft 852 and the imaging device 830 is sufficiently longer than the distance between the shaft 851 and the shaft 852.

ケーブル840は、ロボット制御装置820が出力する撮影装置830に対する制御データを撮影装置830に供給したり、撮影装置830が出力する応答データや撮影画像をロボット制御装置820に供給したりする。制御データは、例えば、ロボット制御装置820が撮影装置830に対して通知する、撮影開始命令や撮影停止命令等の制御命令を含む。応答データは、例えば、撮影装置830がロボット制御装置820に対して通知する、制御データに対する応答を含む。   The cable 840 supplies control data for the imaging device 830 output from the robot control device 820 to the imaging device 830, and supplies response data and a captured image output from the imaging device 830 to the robot control device 820. The control data includes, for example, control commands such as a shooting start command and a shooting stop command that the robot control device 820 notifies the shooting device 830. The response data includes, for example, a response to the control data that the imaging device 830 notifies the robot control device 820.

ケーブル841は、ロボット制御装置820が出力するロボット制御命令をロボット本体810に供給したり、ロボット本体810が出力するロボット制御応答をロボット制御装置820に供給したりする。ロボット制御命令は、ロボット本体810の各可動部を駆動制御する制御命令である。ロボット制御応答は、例えば、ロボット本体810がロボット制御装置820に対して通知する、ロボット制御命令に対する応答を含む。ケーブル841は、例えば、シリアル通信線等のケーブルやコンピューターネットワークである。   The cable 841 supplies a robot control command output from the robot control device 820 to the robot main body 810, and supplies a robot control response output from the robot main body 810 to the robot control device 820. The robot control command is a control command for driving and controlling each movable part of the robot body 810. The robot control response includes, for example, a response to the robot control command that the robot body 810 notifies the robot control device 820 of. The cable 841 is, for example, a cable such as a serial communication line or a computer network.

ロボット制御装置820は、撮影装置830から供給される、アセンブリー部品805の追跡画像を取り込み、この追跡画像に基づいてロボット本体810の各可動部の動作を制御し、歯車854を軸852に通してアセンブリー部品805に取り付けさせる。   The robot controller 820 captures a tracking image of the assembly component 805 supplied from the imaging device 830, controls the operation of each movable part of the robot body 810 based on the tracking image, and passes the gear 854 through the shaft 852. Attach to assembly part 805.

[第三実施形態]
本発明の第三実施形態におけるロボットシステムでは、ロボット本体は、2系統のアームを備える。本実施形態では、各アームにはハンドが取り付けられている。そしてこのロボットシステムは、ロボット本体の一方のアームのハンドに取り付けられた撮影装置によってアセンブリー部品の撮影画像を取得し、他方のアームのハンドに取り付けられた把持部によって部品を搬送させる。
[Third embodiment]
In the robot system according to the third embodiment of the present invention, the robot body includes two arms. In this embodiment, a hand is attached to each arm. In this robot system, a captured image of an assembly part is acquired by an imaging device attached to the hand of one arm of the robot body, and the part is conveyed by a gripping part attached to the hand of the other arm.

図32は、第三実施形態におけるロボットシステムの概略の外観図である。   FIG. 32 is a schematic external view of a robot system according to the third embodiment.

同図において、ロボットシステム802は、ロボット本体860と、撮影装置861と、把持部862と、ロボット制御装置820と、ケーブル863とを含んで構成される。   In the figure, the robot system 802 includes a robot body 860, a photographing device 861, a gripping unit 862, a robot control device 820, and a cable 863.

ロボット本体860とロボット制御装置820とケーブル863とは、ロボット装置に含まれる。   The robot body 860, the robot control device 820, and the cable 863 are included in the robot device.

ロボット制御装置820は、第二実施形態と同様の構成であるため、ロボット制御装置820についての詳細な説明を省略する。   Since the robot control device 820 has the same configuration as that of the second embodiment, detailed description of the robot control device 820 is omitted.

ロボット本体860は、具体的には、地面に対して可動に設置された本体860aと、旋回可能に本体860aに連結された首部860bと、首部860bに対して固定された頭部860cと、旋回可能および屈伸可能に頭部860cに連結された第1アーム部860dと、旋回可能および屈伸可能に頭部860cに連結された第2アーム部860eと、ロボット本体860の設置面に対してロボット本体860を移動可能に本体860aに取り付けられた搬送部860fとを含んで構成される。   Specifically, the robot main body 860 includes a main body 860a that is movably installed on the ground, a neck 860b that is connected to the main body 860a so as to be rotatable, a head 860c that is fixed to the neck 860b, A first arm portion 860d connected to the head portion 860c so as to be able to bend and extend, a second arm portion 860e connected to the head portion 860c so as to be able to turn and bend and extend, and the robot body with respect to the installation surface of the robot body 860 860f is attached to the main body 860a so as to be movable.

第1アーム部860dの開放端であるハンドには、把持部862が取り付けられている。また、第2アーム部860eの開放端であるハンドには、撮影装置861が取り付けられている。   A gripping part 862 is attached to the hand that is the open end of the first arm part 860d. In addition, a photographing device 861 is attached to the hand that is the open end of the second arm portion 860e.

搬送部860fは、ロボット本体860の設置面に対して、ロボット本体860を一定方向または方向自在に移動可能に支持する。搬送部860fは、四組の車輪、四組のキャスター、一対の無限軌道等により実現される。   The transfer unit 860f supports the robot body 860 so that the robot body 860 can move in a certain direction or in a freely movable direction with respect to the installation surface of the robot body 860. The transport unit 860f is realized by four sets of wheels, four sets of casters, a pair of endless tracks, and the like.

ロボット本体860は、例えば、2系統のアームを備えた垂直多関節ロボット(双腕ロボット)である。ロボット本体860は、ロボット制御装置820から供給されるロボット制御命令を取り込み、このロボット制御命令による駆動制御によって、撮影装置861および把持部862それぞれの位置および姿勢を三次元空間内で所望に変更し、また把持部862の爪部を開閉させる。   The robot body 860 is, for example, a vertical articulated robot (double-arm robot) having two arms. The robot body 860 takes in the robot control command supplied from the robot control device 820, and changes the positions and postures of the imaging device 861 and the gripper 862 in the three-dimensional space as desired by drive control based on the robot control command. Further, the claw portion of the grip portion 862 is opened and closed.

撮影装置861は、被写体を撮影して静止画像または動画像である撮影画像を取得し、この撮影画像をロボット制御装置820に供給する。撮影装置861は、例えば、デジタルカメラ装置、デジタルビデオカメラ装置により実現される。   The imaging device 861 captures a subject to acquire a captured image that is a still image or a moving image, and supplies the captured image to the robot control device 820. The photographing device 861 is realized by, for example, a digital camera device or a digital video camera device.

把持部862は、本発明の爪部を備える。なお、図32では、把持部862を、その機能を示すために模式的に示してある。   The grip portion 862 includes the claw portion of the present invention. In FIG. 32, the gripping portion 862 is schematically shown to show its function.

ケーブル863は、ロボット制御装置820が出力するロボット制御命令をロボット本体860に供給したり、ロボット本体860が出力するロボット制御応答をロボット制御装置820に供給したりする。ロボット制御命令は、ロボット本体860の各可動部を駆動制御する制御命令である。ロボット制御応答は、例えば、ロボット本体860がロボット制御装置820に対して通知する、ロボット制御命令に対する応答を含む。ケーブル863は、例えば、シリアル通信線等のケーブルやコンピューターネットワークである。   The cable 863 supplies a robot control command output from the robot control device 820 to the robot main body 860, and supplies a robot control response output from the robot main body 860 to the robot control device 820. The robot control command is a control command for driving and controlling each movable part of the robot body 860. The robot control response includes, for example, a response to a robot control command that the robot body 860 notifies the robot control device 820 of. The cable 863 is, for example, a cable such as a serial communication line or a computer network.

ロボット制御装置820は、ロボット本体860の首部860bと頭部860cと第2アーム部860eとの動作を制御し、撮影装置861の位置および姿勢を変更させる。具体的に、ロボット制御装置820は、撮影装置861を、図示しないアセンブリー部品に対して略垂直上方において、撮影方向が略垂直下方となる位置に設置させる。   The robot control device 820 controls the operations of the neck 860b, the head 860c, and the second arm 860e of the robot main body 860, and changes the position and posture of the imaging device 861. Specifically, the robot control device 820 installs the imaging device 861 at a position where the imaging direction is substantially vertically downward and substantially vertically above an assembly component (not shown).

また、ロボット制御装置820は、ロボット制御装置820は、撮影装置861から供給される、アセンブリー部品の撮影画像を取り込み、この撮影画像に基づいてロボット本体860の首部860bと頭部860cと第1アーム部860dとの動作を制御し、第二実施形態と同様に、歯車を軸に通してアセンブリー部品に取り付ける。   Further, the robot control device 820 takes in a photographed image of the assembly part supplied from the photographing device 861, and based on the photographed image, the neck 860b, the head 860c, and the first arm of the robot main body 860 are captured. The operation with the part 860d is controlled, and the gear is passed through the shaft and attached to the assembly part as in the second embodiment.

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
なお、本実施形態では、爪部が部品を把持して、搬送あるいは第2対象物に組み付ける例を説明したが、例えば、アームに設けられているカメラで撮像された画像を用いて取り付けるようにしても良い。カメラは、制御装置60の制御によって、部品または第2対象物を撮像し、取り付け位置を撮影した画像に基づき認識するようにしてもよい。そして、認識した結果に基づき、部品を第2対象物の取り付け位置に移動するように制御装置が制御するようにしてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the present embodiment, the example in which the claw portion grips the component and is transported or assembled to the second object has been described. However, for example, the claw portion is attached using an image captured by a camera provided on the arm. May be. The camera may take an image of the part or the second object under the control of the control device 60 and recognize the attachment position based on the captured image. And based on the recognized result, you may make it a control apparatus control so that components may be moved to the attachment position of a 2nd target object.

以上のように、爪部を設計することで、小型かつ軽量な部品の把持が可能なハンドの把持可能な部品の径の大きさの範囲が最も広くなる形状を求める事が可能となる。また、ロボットがこのように設計された爪部を備えているため、小型かつ軽量な部品の把持が可能で、さらに把持可能な部品の大きさの範囲を広くすることができる。また、把持可能な部品の大きさの範囲が広いため、ロボットに装着する爪部を部品毎に取り替える頻度が少なくなり、ロボットが幅広い大きさの部品を把持することができる。   As described above, by designing the claw portion, it is possible to obtain a shape in which the range of the diameter size of the grippable part of the hand that can grip a small and lightweight part is widest. Further, since the robot includes the claw portion designed in this way, it is possible to grip a small and light component, and further widen the range of the size of the component that can be gripped. In addition, since the range of the size of the parts that can be gripped is wide, the frequency of replacing the claw portion mounted on the robot for each part is reduced, and the robot can grip a wide range of parts.

なお、本実施形態では、爪部101と102とを備える組み立てロボットに適用する例を説明したが、例えば、本実施形態のロボット1を、搬送装置などに適用してもよい。
また、本実施形態では、対象物を把持して搬送、または組み込む例を説明したが、例えば、物体の分解や検査など所定の動作を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to an assembly robot including the claw portions 101 and 102 has been described. However, for example, the robot 1 of the present embodiment may be applied to a transfer device or the like.
Further, in the present embodiment, an example in which the object is grasped, conveyed, or incorporated has been described. However, for example, a predetermined operation such as disassembly or inspection of an object may be performed.

なお、実施形態の図1の制御部、図示しない爪部設計装置の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   Note that a program for realizing the functions of the control unit in FIG. 1 of the embodiment and each unit of the claw design device (not shown) is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is stored in the computer system. The processing of each unit may be performed by reading and executing. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピューターシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。   Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if the WWW system is used.

また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD−ROM等の可搬媒体、USB(Universal Serial Bus) I/F(インタフェース)を介して接続されるUSBメモリー、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、サーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。   “Computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM (Read Only Memory), a portable medium such as a CD-ROM, and a USB (Universal Serial Bus) I / F (interface). A storage device such as a USB memory or a hard disk built in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” includes a medium that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client. The program may be a program for realizing a part of the above-described functions, or may be a program that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in a computer system.

1…ロボット 10A、10B…把持部 20A、20Bアーム(移動装置)
W1、M、M1…第1対象物(部品) W2、M2…第2対象物
30…ステージ(移動装置) 33…第1ベルトコンベア、34…第2ベルトコンベア、37…ステージ 50…基台 40A、40B…カメラ
60…制御装置 70…入力装置
41A、41B、101、102…爪部
RH…ロボットハンド CN…リンク機構 EC…エンコーダー
51…第一部材、52…第二部材、52a…切り欠き部、53…固定部材、71…斜面、72…斜面、73…折り返し部
61…第一部材、62…第二部材、62a…切り欠き部、63…固定部材、81…斜面、82…斜面、83…折り返し部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot 10A, 10B ... Gripping part 20A, 20B arm (moving device)
W1, M, M1 ... first object (parts) W2, M2 ... second object 30 ... stage (moving device) 33 ... first belt conveyor, 34 ... second belt conveyor, 37 ... stage 50 ... base 40A , 40B ... Camera 60 ... Control device 70 ... Input devices 41A, 41B, 101, 102 ... Claw RH ... Robot hand CN ... Link mechanism EC ... Encoder 51 ... First member, 52 ... Second member, 52a ... Notch 53 ... Fixing member, 71 ... Slope, 72 ... Slope, 73 ... Folded portion 61 ... First member, 62 ... Second member, 62a ... Notch, 63 ... Fixing member, 81 ... Slope, 82 ... Slope, 83 ... Folded part

Claims (9)

所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部と、
前記第一指部及び前記第二指部を支持する基部と
を備え、
前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、
前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、
前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている
ロボット。
A first finger part and a second finger part that move in a first direction parallel to a predetermined plane and grip an object;
A base for supporting the first finger and the second finger,
The first finger part and the second finger part respectively have a first part and a second part connected in a second direction orthogonal to the predetermined plane,
The first portion has an abutment surface that abuts on the object in a state where the first finger part and the second finger part grip the object,
In the second direction, the predetermined contact surface protrudes in the opposing direction of the first finger portion and the second finger portion from the second portion to the end opposite to the second portion in the second direction. The robot is inclined in the second direction with respect to the plane of the robot.
前記第二部分は、前記第一指部及び前記第二指部の対向方向であって前記対象物の移動方向上に突出する鍔部を有する
請求項1に記載のロボット。
2. The robot according to claim 1, wherein the second portion has a collar portion that protrudes in a moving direction of the object in a direction opposite to the first finger portion and the second finger portion.
前記鍔部は、前記所定の平面に平行な平面部を前記第一部分側に有する
請求項2に記載のロボット。
The robot according to claim 2, wherein the flange portion has a plane portion parallel to the predetermined plane on the first portion side.
前記鍔部は、前記第一方向に互いに対向する面に切り欠き部を有する
請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のロボット。
The robot according to any one of claims 1 to 3, wherein the flange portion has a cutout portion on a surface facing each other in the first direction.
前記第一部分及び前記第二部分のうち少なくとも一方は、板状である
請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のロボット。
The robot according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the first part and the second part has a plate shape.
前記第一部分及び前記第二部分のうち板状の部分は、厚さが同じである
請求項5に記載のロボット。
The robot according to claim 5, wherein a plate-like portion of the first portion and the second portion has the same thickness.
前記第一部分及び前記第二部分は、互いに分離可能に固定されている
請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載のロボット。
The robot according to any one of claims 1 to 6, wherein the first part and the second part are fixed to be separable from each other.
前記第二部分は、前記一対の指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する第二当接面を有し、
前記当接面及び前記第二当接面は、前記所定の平面に平行であって前記第一方向に直交する第三方向の両端部が中央部に対して突出するように設けられた凹部を有する
請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載のロボット。
The second portion has a second abutting surface that abuts against the object in a state where the pair of finger parts grips the object,
The abutting surface and the second abutting surface are concave portions provided so that both end portions in a third direction that are parallel to the predetermined plane and orthogonal to the first direction protrude from the central portion. The robot according to any one of claims 1 to 7.
所定の平面に平行な第一方向に移動して対象物を把持する第一指部及び第二指部を備え、
前記第一指部及び前記第二指部は、前記所定の平面に直交する第二方向に連結された第一部分及び第二部分をそれぞれ有し、
前記第一部分は、前記第一指部及び前記第二指部が前記対象物を把持した状態で前記対象物に当接する当接面を有し、
前記当接面は、前記第二方向において前記第二部分から前記第二部分とは反対側の端辺にかけて前記第一指部及び前記第二指部の対向方向に突出するように、前記所定の平面に対して前記第二方向に傾いている
ロボットハンド。
A first finger part and a second finger part that move in a first direction parallel to a predetermined plane and grip an object,
The first finger part and the second finger part respectively have a first part and a second part connected in a second direction orthogonal to the predetermined plane,
The first portion has an abutment surface that abuts on the object in a state where the first finger part and the second finger part grip the object,
In the second direction, the predetermined contact surface protrudes in the opposing direction of the first finger portion and the second finger portion from the second portion to the end opposite to the second portion in the second direction. The robot hand is inclined in the second direction with respect to the plane of the robot.
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