JP2021167038A - ロボットハンド及びロボット - Google Patents

Abstract

【課題】１つのロボットによって複数種類のワークのうちの任意の１つをグリップすることを容易にする技術を提供することを目的とする。【解決手段】ロボットハンド２０は、それぞれの延在方向に沿った第１軸回りにグリップ面として第１グリップ面２５ａ及び第２グリップ面２５ｂが設けられた複数の指先部２５と、前記複数の指先部２５が連結されたベース部３２と、を含むグリップ部２２と、前記複数の指先部２５を駆動して前記グリップ部２２の姿勢を前記第１グリップ面２５ａによるグリップを行わせる第１グリップ姿勢及び前記第２グリップ面２５ｂによるグリップを行わせる第２グリップ姿勢の間で姿勢変更する姿勢変更用駆動部４０と、を備える。【選択図】図６

Description

この発明は、ロボットハンド及びロボットに関する。

特許文献１はロボット用ハンドを開示している。特許文献１に記載のロボット用ハンドは各関節を掌側に屈曲自在に連結し、かつ屈曲復帰手段を供えた複数個の可動指内に、可動指の伸張を誘導するワイヤを挿通すると共に、手首方向および手指方向に移動する手段を備え、前記移動手段にワイヤの片端を固定した、多指可動ロボット用のハンドにおいて、ハンドの掌部に前記移動手段の駆動源を設け、駆動源の動力が切断されている状態では、屈曲復帰手段により、ハンドが屈曲することを特徴としている。

特開２００９−２９１８５３号公報

１つのロボットによって複数種類のワークのうちの１つをグリップする必要がある場合、ロボットアームの先端に取付けられるロボットハンドを交換したり、ロボットハンドに取付けられるアタッチメントを交換したりして、対応することができる。しかしながら、この場合、ロボットハンド又はアタッチメントの交換作業が必要となる。

そこで本発明は、１つのロボットによって複数種類のワークのうちの任意の１つをグリップすることを容易にする技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様に係るロボットハンドは、それぞれの延在方向に沿った第１軸回りにグリップ面として第１グリップ面及び第２グリップ面が設けられた複数の指先部と、前記複数の指先部が連結されたベース部と、を含むグリップ部と、前記複数の指先部を駆動して前記グリップ部の姿勢を前記第１グリップ面によるグリップを行わせる第１グリップ姿勢及び前記第２グリップ面によるグリップを行わせる第２グリップ姿勢の間で姿勢変更する姿勢変更用駆動部と、を備える。

第２の態様に係るロボットハンドは、第１の態様に係るロボットハンドであって、前記グリップ部は、前記複数の指先部を前記第１軸と交差する第２軸回りに回転可能に連結する関節をさらに含み、前記複数の指先部において前記第１軸回りに相互に反対向きに前記第１グリップ面及び前記第２グリップ面が設けられ、前記姿勢変更用駆動部は、前記関節を前記第２軸回りの一方の向きに回転させて前記複数の指先部を前記ベース部に対して一方側に位置させて前記グリップ部の姿勢を前記第１グリップ姿勢にすると共に、前記関節を前記第２軸回りの他方の向きに回転させて前記複数の指先部を前記ベース部に対して他方側に位置させて前記グリップ部の姿勢を前記第２グリップ姿勢とする。

第３の態様に係るロボットハンドは、第２の態様に係るロボットハンドであって、前記姿勢変更用駆動部は、前記グリップ部を、前記第１グリップ面又は前記第２グリップ面によるグリップを正常に行わせるグリップ姿勢と、前記第１グリップ面又は前記第２グリップ面によるグリップを正常に行わせない非グリップ姿勢と、の間で姿勢変更するグリップ用駆動部を兼ねる。

第４の態様に係るロボットハンドは、第１の態様に係るロボットハンドであって、前記グリップ部は、前記指先部と一体的に回転可能に設けられた回転体と、前記回転体より前記ベース部側に設けられ前記回転体を前記第１軸回りに回転可能に支持する回転支持体と、をさらに含み、前記姿勢変更用駆動部は、前記回転体を前記第１軸回りに回転させてグリップ面を変え、前記姿勢変更用駆動部とは別に設けられ、前記グリップ部の姿勢を、前記第１グリップ面又は前記第２グリップ面によるグリップを正常に行わせるグリップ姿勢と、前記第１グリップ面又は前記第２グリップ面によるグリップを正常に行わせない非グリップ姿勢との間で姿勢変更するグリップ用駆動部をさらに備える。

第５の態様に係るロボットハンドは、第４の態様に係るロボットハンドであって、前記グリップ部は、前記複数の指先部それぞれと前記ベース部とを前記第１軸と交差する第２軸回りに回転可能に連結する関節をさらに含み、前記グリップ用駆動部は、前記関節を前記第２軸回りに回転させて前記グリップ部の姿勢を前記グリップ姿勢と前記非グリップ姿勢との間で姿勢変更する。

第６の態様に係るロボットハンドは、第１から第５のいずれか１つの態様に係るロボットハンドであって、前記複数の指先部に設けられ前記複数の指先部に対して先端側への進出及び先端側からの退避が可能な爪部と、前記爪部を前記複数の指先部に対して進退駆動する進退用駆動部とを含む爪機構をさらに備える。

第７の態様に係るロボットは、第１から第６のいずれか１つの態様に係るロボットハンドと、ロボットハンドが取付けられたロボットアームと、を備える。

各態様によると、ロボットハンドは第１グリップ面又は第２グリップ面によってワークをグリップすることができる。このため、ロボットハンドはワークにあったグリップ面によってワークをグリップすることができる。これにより、１つのロボットによって複数種類のワークのうちの任意の１つをグリップすることが容易となる。

第２の態様によると、関節が第２軸回りに回転する動作によって、グリップ姿勢にする動作とグリップ面を変える動作とが一度に行われることができる。

第３の態様によると、グリップ動作をさせるグリップ用駆動部とグリップ面を変える姿勢変更用駆動部とが別々に設けられずに済む。

第４の態様によると、グリップ面を変える姿勢変更用駆動部と、グリップ動作を行うグリップ用駆動部とが別に設けられる。これにより、グリップ面を３つ以上設けることが容易となる。

第５の態様によると、関節が第２軸回りに回転してグリップ部がグリップ動作を行うことができる。

第６の態様によると、グリップ部ではグリップ困難な小さいワークを爪機構によってつまむことができる。

第７の態様によると、ロボットアームによってロボットハンドをワークに向けて移動させることができる。

第１実施形態に係るロボットハンド及びそれを備えるロボットを示す概略正面図である。 第１グリップ姿勢をとるロボットハンドを示す概略斜視図である。 第１グリップ姿勢をとるロボットハンドを示す概略斜視図である。 第２グリップ姿勢をとるロボットハンドを示す概略斜視図である。 姿勢変更用駆動部を示す模式図である。 姿勢変更用駆動部によって指部が駆動される様子を示す模式図である。 第２実施形態に係るロボットハンドを示す概略斜視図である。 第２実施形態に係るロボットハンドを示す概略斜視図である。 指先部の駆動範囲を示す模式図である。 姿勢変更用駆動部及びグリップ用駆動部を示す模式図である。 変形例に係るロボットハンドを示す概略正面図である。

｛第１実施形態｝
以下、第１実施形態に係るロボットハンド及びロボットについて説明する。図１は、第１実施形態に係るロボットハンド２０及びそれを備えるロボット１０を示す概略正面図である。

ロボット１０は、ロボットハンド２０とロボットアーム８０とを備える。ロボットアーム８０にロボットハンド２０が取付けられている。

＜ロボットハンド＞
図２及び図３は、第１グリップ姿勢をとるロボットハンド２０を示す概略斜視図である。図２及び図３は互いに異なる向きから見た斜視図である。図４は、第２グリップ姿勢をとるロボットハンド２０を示す概略斜視図である。図５は姿勢変更用駆動部４０を示す模式図である。図６は姿勢変更用駆動部４０によって指部２４が駆動される様子を示す模式図である。

ロボットハンド２０はグリップ部２２と姿勢変更用駆動部４０とを備える。グリップ部２２には２つのグリップ面２５ａ、２５ｂが設けられている。ロボットハンド２０がワークＷをグリップする際、ワークＷに応じてグリップ面２５ａ、２５ｂのいずれかが選択される。姿勢変更用駆動部４０がグリップ部２２の姿勢をグリップ面２５ａ、２５ｂのうち選択されたいずれかに応じた姿勢に変更する。

グリップ部２２は複数の指部２４とベース部３２とを含む。ここでは指部２４が５本である例が示される。指部２４の数は５本に限られない。指部２４の数は２本から４本であってもよいし、６本以上であってもよい。各指部２４に指先部２５が設けられている。ここでは各指部２４は指先部２５と中節部２６と基節部２７と関節２８、２９、３０とを有する。指部２４において指先部２５以外の一部の構成が省略されていてもよい。指部２４のいずれか／全ては、２つ以下の関節、又は４以上の関節を有していてもよい。

指先部２５の周りにグリップ面２５ａ、２５ｂが設けられている。指先部２５の延在方向に沿った第１軸回りにグリップ面２５ａ、２５ｂが設けられている。なお第１軸は指部２４ごとに設定される。グリップ面２５ａ、２５ｂは第１グリップ面２５ａと第２グリップ面２５ｂとを有する。グリップ面２５ａ、２５ｂは第１軸回りに相互に反対向きに設けられている。

複数のグリップ面２５ａ、２５ｂは互いに異なる性質を有する。例えば、複数のグリップ面２５ａ、２５ｂは、材料、硬さ、表面粗さ、表面形状などの少なくとも１つが異なるように構成される。ここではグリップ面２５ｂには、吸着パッドＰＡが設けられており、グリップ面２５ａには吸着パッドＰＡが設けられていない。

グリップ面２５ａは直接、ワークＷに接触し、グリップする。かかるグリップ面２５ａを構成する材料は特に限定されるものではなく、樹脂、金属、ゴムなどを採用することができる。

グリップ面２５ｂは吸着パッドＰＡによってワークＷを吸着するようにグリップする。吸着パッドＰＡは例えば、エアコンプレッサと接続される。吸着パッドＰＡとエアコンプレッサとの間には電磁弁などの弁が介在する。弁は吸着パッドＰＡを吸着状態と非吸着状態とに切り替える。

関節２８、２９、３０は、指先部２５を第１軸と交差する第２軸回りに回転可能に連結する。なお第２軸は指部２４ごとに設定される。また指部２４が複数の関節２８、２９、３０を有する場合、各関節２８、２９、３０の第２軸は互いに平行であると良い。関節２８は指先部２５と中節部２６との間に設けられている。関節２８は指先部２５と中節部２６とを回転自在に連結する。関節２９は中節部２６と基節部２７との間に設けられている。関節２９は中節部２６と基節部２７とを回転自在に連結する。関節３０は基節部２７とベース部３２との間に設けられている。関節３０は基節部２７とベース部３２とを回転自在に連結する。関節２８、２９、３０の構造は如何なる構造であってもよい。例えば関節２８、２９、３０は、指先部２５側の部材に設けられた軸部を、ベース部３２側の部材に設けられた軸受部が回転自在に支持するように構成されてもよい。

ベース部３２には複数の指部２４が連結されている。ベース部３２は関節３０を介して基節部２７と連結されている。複数の指先部２５が中節部２６と基節部２７と関節２８、２９、３０を介してベース部３２に連結されている。ベース部３２もワークＷの把持に用いられてもよい。ベース部３２のうちグリップ面２５ａと同じ側を向く面が一方面３２ａとされる。ベース部３２のうちグリップ面２５ｂと同じ側を向く面が他方面３２ｂとされる。ここでは一方面３２ａはグリップ面２５ａと同様の性質を有し、他方面３２ｂはグリップ面２５ｂと同様の性質を有している。ベース部３２の他方面３２ｂにも吸着パッドＰＡが設けられている。

ここでは関節２８、２９、３０は、複数の指部２４が伸びた状態からベース部３２に対して両側に曲がることができるように、指部２４の各部及びベース部３２を連結している。複数の指部２４は、複数の指先部２５がベース部３２の一方面３２ａ側に集まるように曲がることができる。また複数の指部２４は、複数の指先部２５がベース部３２の他方面３２ｂ側に集まるように曲がることができる。

姿勢変更用駆動部４０は複数の指先部２５を駆動する。姿勢変更用駆動部４０はグリップ部２２の姿勢を第１グリップ姿勢及び第２グリップ姿勢の間で姿勢変更する。第１グリップ姿勢は第１グリップ面２５ａによるグリップを行わせる姿勢である。ここでは第１グリップ姿勢は図２及び図３に示すように、複数の指先部２５がベース部３２の一方面３２ａ側に集まるように曲がった姿勢である。第２グリップ姿勢は第２グリップ面２５ｂによるグリップを行わせる姿勢である。ここでは第２グリップ姿勢は図４に示すように、複数の指先部２５がベース部３２の他方面３２ｂ側に集まるように曲がった姿勢である。

姿勢変更用駆動部４０は、関節２８、２９、３０を第２軸回りの一方の向きに回転させて複数の指先部２５をベース部３２に対して一方側に位置させてグリップ部２２の姿勢を第１グリップ姿勢にする。姿勢変更用駆動部４０は、関節２８、２９、３０を第２軸回りの他方の向きに回転させて複数の指先部２５をベース部３２に対して他方側に位置させてグリップ部２２の姿勢を第２グリップ姿勢とする。

姿勢変更用駆動部４０は、グリップ部２２をグリップ姿勢と非グリップ姿勢との間で姿勢変更するグリップ用駆動部１５０を兼ねる。グリップ姿勢は第１グリップ面２５ａ又は第２グリップ面２５ｂによるグリップを正常に行わせる姿勢である。本例の場合、グリップ姿勢は第１グリップ姿勢又は第２グリップ姿勢である。非グリップ姿勢は第１グリップ面２５ａ又は第２グリップ面２５ｂによるグリップを正常に行わせない姿勢である。例えば非グリップ姿勢は指部２４が伸びた姿勢である。

グリップ部２２は、ワークＷに対して適切な位置（グリップ可能な位置）に位置する状態で、非グリップ姿勢からグリップ姿勢に姿勢変更することによって、ワークＷをグリップすることができる。グリップ部２２は、ワークＷをグリップした状態で、グリップ姿勢から非グリップ姿勢に姿勢変更することによって、ワークＷをリリースすることができる。

＜関節の駆動方式について＞
ここでは姿勢変更用駆動部４０が関節２８、２９、３０を回転駆動する。姿勢変更用駆動部４０に用いられる関節の駆動方式としては如何なる駆動方式であってもよい。かかる駆動方式は１つの関節を１つの駆動源が駆動するように構成されていてもよい。またかかる駆動方式はいわゆる劣駆動方式であってもよい。劣駆動方式は１つの指部２４において関節の数よりも駆動源の数が少なく構成される。従って劣駆動方式では、少なくとも１つの駆動源の駆動力を、駆動源の数よりも多い関節に伝えるための伝達機構が設けられる。かかる伝達機構としては例えば、歯車伝達機構又はワイヤ式伝達機構などであってもよい。

歯車伝達機構は、駆動歯車と、複数の関節それぞれに設けられた従動歯車と、少なくとも１つの中継歯車とを有する。中継歯車は、２つの従動歯車の間に設けられる。中継歯車は、駆動歯車と従動歯車との間に設けられてもよい。駆動歯車が駆動されることによって中継歯車を介して複数の従動歯車が回転し、複数の関節が駆動される。

ワイヤ式伝達機構が用いられた劣駆動方式は、ワイヤ式駆動機構、ロープ式駆動機構又は腱駆動機構などともいう。ワイヤ式駆動機構は関節に設けられたプーリにワイヤを巻き、このワイヤの張力を駆動源によって制御して関節を回転させるものである。１つのワイヤが複数の関節のプーリに巻かれることによって、１つの駆動源によって複数の関節を駆動することができる。図５及び図６には、姿勢変更用駆動部４０の一例として、ワイヤ式駆動機構が用いられた姿勢変更用駆動部４０が示されている。

具体的には姿勢変更用駆動部４０はプーリ４１、４２、４３とワイヤ４４、４５とけん引部とを含む。

プーリ４１は指先部２５と中節部２６との間の関節２８に設けられる。プーリ４２は中節部２６と基節部２７との間の関節２９に設けられる。プーリ４３は基節部２７とベース部３２との間の関節３０に設けられる。プーリ４１、４２、４３は、いずれも自由回転プーリである。

ワイヤ４４、４５の一端部は指先部２５に固定される。ワイヤ４４、４５の他端部はベース部３２側でけん引部にけん引可能に支持される。ワイヤ４４、４５の中間部はプーリ４１、４２、４３に１周又は複数周巻きかけられる。ワイヤ４４とワイヤ４５とは各プーリ４１、４２、４３に逆向きに巻きかけられる。図５に示す例ではワイヤ４４は一端部から他端部に向けてプーリ４１、４２、４３それぞれに反時計回りに巻きかけられる。ワイヤ４５は一端部から他端部に向けてプーリ４１、４２、４３それぞれに時計回りに巻きかけられる。

けん引部はワイヤ４４、４５の他端部をけん引可能である。かかるけん引部として図５に示す例ではラック４６、４７及びピニオン４８が用いられている。ラック４６にワイヤ４４の他端部が固定されている。ラック４７にワイヤ４５の他端部が固定されている。ラック４６、４７はピニオン４８の回転によって互いに逆向きに移動可能に設けられている。ピニオン４８は図示省略のモータなどの駆動源によって回転駆動可能とされている。

図５に示すように、グリップ部２２の初期姿勢は指部２４が伸びた姿勢、つまり非グリップ状態とされてもよい。指部が伸びているとき、ワイヤ４４、４５の張力は同程度となる。

図６の実線に示すように、ピニオン４８を反時計回りに回転させると、ラック４６がワイヤ４４をけん引する向きに移動し、ラック４７がワイヤ４５を緩める向きに移動する。これにより、ワイヤ４４の張力が大きくなり、ワイヤ４５の張力が小さくなる。これにより、ワイヤ４４、４５の張力差が大きくなる。この張力差によって指先部２５が中節部２６に対して関節２８の周りに反時計回りに回転し、中節部２６が基節部２７に対して関節２９の周りに反時計回りに回転し、基節部２７がベース部３２に対して関節３０の周りに反時計回りに回転する。これにより、複数の指先部２５がベース部３２に対して一方面３２ａ側に集まり、グリップ部２２が第１グリップ姿勢となることができる。

図６の二点鎖線に示すように、ピニオン４８を時計回りに回転させると、ラック４６がワイヤ４４を緩める向きに移動し、ラック４７がワイヤ４５をけん引する向きに移動する。これにより、ワイヤ４５の張力が大きくなり、ワイヤ４４の張力が小さくなる。これにより、ワイヤ４４、４５の張力差が大きくなる。この張力差によって指先部２５が中節部２６に対して関節２８の周りに時計回りに回転し、中節部２６が基節部２７に対して関節２９の周りに時計回りに回転し、基節部２７がベース部３２に対して関節３０の周りに時計回りに回転する。これにより、複数の指先部２５がベース部３２に対して他方面３２ｂ側に集まり、グリップ部２２が第２グリップ姿勢となることができる。

またグリップ部２２がグリップ姿勢となった状態で、ラック４６、４７が初期位置に戻ることによって、指部２４が伸びた状態となり、グリップ部２２が初期姿勢、つまり非グリップ姿勢となることができる。

姿勢変更用駆動部４０において、ワイヤ４４、４５の他端部同士がつながって１本のワイヤとされていてもよい。１本のワイヤはピニオン４８の位置に設けられた駆動プーリに巻きかけられていてもよい。駆動プーリがモータによって回転駆動することによって１本のワイヤのうちワイヤ４４に相当する部分とワイヤ４５に相当する部分の張力を制御できる。また関節２８、２９、３０の回転を個別に制御する必要がある場合、ワイヤ４４、４５とは別のワイヤが設けられていてもよい。例えば、一端部が中節部２６に固定され、他端部がベース部３２側でけん引部に支持されたワイヤがプーリ４２、４３に巻きかけられ、一端部が基節部２７に固定され、他端部がベース部３２側でけん引部に支持されたワイヤがプーリ４３に巻きかけられ、ワイヤごとに張力が制御されると、関節２８、２９、３０の回転を個別に制御できる。

姿勢変更用駆動部４０において、各指部２４がそれぞれ別の駆動源によって駆動されていてもよい。上記例の場合、各指部２４のピニオン４８がそれぞれ別のモータによって駆動されていてもよい。複数の指部２４が１つの駆動源によって駆動されていてもよい。上記例の場合、複数の指部２４のピニオン４８が１つのモータによって駆動されていてもよい。

姿勢変更用駆動部４０において、けん引部としてはラック４６、４７及びピニオン４８に限られず、如何なる機構であってもよい。例えば、けん引部は駆動プーリであってもよい。この場合、ワイヤ４４、４５の他端部が駆動プーリに互いに逆向きに巻きかけられるとよい。またけん引部はシリンダであってもよい。この場合、シリンダロッドの先端にワイヤ４４、４５の他端部が固定されていてもよい。また例えばワイヤ４４、４５の他端部を移動させる機構はチェーン及びスプロケットであってもよい。

姿勢変更用駆動部４０において、ワイヤ４４、４５の張力を１つの駆動源で制御していたが、ワイヤ４４、４５の張力を別々の駆動源によって制御させてもよい。上記例の場合、ラック４６を移動させるピニオンと、ラック４７を移動させるピニオンとが別に設けられ、２つのピニオンが別のモータによって駆動されてもよい。

＜ロボットアーム＞
図１に示すロボットアーム８０はいわゆる多関節ロボットである。かかる多関節ロボットは水平多関節ロボットであってもよいし、垂直多関節ロボットであってもよい。またかかる多関節ロボットの関節の数は、２以上の如何なる数であってもよい。ロボットアーム８０は多関節ロボットに限られず、如何なるロボットアームであってもよい。ロボットアーム８０は直交ロボットでもよい。ロボットアーム８０はロボット１０の配置箇所、ロボット１０に割り振られた作業等に応じて適宜設定可能である。

ロボットハンド２０が取付けられるロボットアーム８０には、先端部にロボットハンド２０を延在方向に沿った軸回りに回転させることが可能な関節８２が設けられているとよい。これにより、ロボット１０においてベース部３２の向きを変えることができる。これにより、ロボットハンド２０のように第１グリップ姿勢及び第２グリップ姿勢がベース部３２の一方面３２ａ側及び他方面３２ｂ側に分かれている場合でも、ベース部３２の向きを変えることによって、第１グリップ姿勢及び第２グリップ姿勢をロボット１０における同じ向きでとることができる。かかる関節８２がロボットハンド２０に設けられていてもよい。この場合、ロボットハンド２０のうちロボットアーム８０に取付けられる部分とベース部３２との間にかかる関節８２が設けられているとよい。

ロボットハンド２０及びロボットアーム８０の動作は図示省略の制御部によって制御されることができる。制御部は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、外部記憶装置等がバスラインを介して相互接続されたコンピュータによって構成される。ＲＯＭは本コンピュータを起動させるための基本プログラム（ＢＩＯＳ）等を格納しており、ＲＡＭはＣＰＵが所定の手順に従った処理を行う際の作業領域として供される。外部記憶装置は、フラッシュメモリ或はハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成される。外部記憶装置には、ＯＳ（オペレーションシステム）、ハンド制御プログラム、アーム制御プログラム等が格納される。ハンド制御プログラムはロボット１０におけるロボットハンド２０のグリップ処理を行うための手順を定めたものである。アーム制御プログラムはロボット１０におけるロボットアーム８０の移動処理を行うための手順を定めたものである。

＜ロボットの動作例＞
例えばロボット１０が倉庫又は店舗などに配置されて、倉庫又は店舗内の物品をピッキングする事例について考える。この場合、外部記憶装置には物品管理データ、ピッキング制御プログラムが格納される。物品管理データは、物品の特定情報に対して、物品の在庫の有無、在庫のある物品の格納部における各位置、物品に最適なグリップ面２５ａ、２５ｂ等を対応付けたテーブルである。ピッキング制御プログラムは格納部と出庫部との間のロボットアーム８０の移動処理、及び格納部と出庫部とにおけるロボットハンド２０のグリップ処理を行うための手順を定めたものである。ピッキング制御プログラムは、ハンド制御プログラム、アーム制御プログラムなどを組み合わせて構成されることができる。ピッキング制御プログラムに記述された手順に従って、主制御部としてのＣＰＵが演算処理を行うことにより、物品のピッキング処理がなされる。

例えば利用者によってピッキング対象となる物品が指定されると、制御部は物品管理データを参照し、物品の格納位置及び当該物品に最適なグリップ面の情報を得る。制御部はピッキング制御プログラムに記述された手順に従って、例えば以下のように、物品を格納部から出庫部までピッキングする。まず物品の格納部に応じたグリップ位置までロボットアーム８０によってロボットハンド２０を移動させる。グリップ位置において、ロボットハンド２０を物品に最適なグリップ面によるグリップ姿勢として物品をグリップさせる。ロボットハンド２０が指定された物品をグリップしたら、出庫部までロボットアーム８０によってロボットハンド２０を移動させる。出庫部において、物品をグリップしているロボットハンド２０を非グリップ姿勢とし、物品を出庫部に収める。なお、ロボット１０の適用事例については上記に限定されず、他のシーンにおいても適用可能であることはもちろんである。例えば、ロボット１０は、工場の製造ラインに配置されるロボットや、車両等に配置される建築機械等にも適用される。

＜実施形態１の効果等＞
以上のように構成されたロボットハンド２０及びそれを備えるロボット１０によると、ロボットハンド２０は第１グリップ面２５ａ又は第２グリップ面２５ｂによってワークＷをグリップすることができる。このため、ロボットハンド２０はワークＷにあったグリップ面によってワークＷをグリップすることができる。これにより、１つのロボット１０によって複数種類のワークＷのうちの任意の１つをグリップすることが容易となる。なお、ロボットハンド２０におけるいずれか／全ての指は、後述の変形例に示すような爪機構２６０を有していてもよい。

また、関節２８、２９、３０が第２軸回りに回転する動作によって、グリップ姿勢にする動作とグリップ面２５ａ、２５ｂを変える動作とが一度に行われることができる。

また姿勢変更用駆動部４０はグリップ用駆動部を兼ねるため、グリップ動作をさせるグリップ用駆動部とグリップ面２５ａ、２５ｂを変える姿勢変更用駆動部とが別々に設けられずに済む。

またロボットハンド２０がロボットアーム８０に取付けられているため、ロボットハンド２０をワークＷに向けて移動させることができる。

｛第２実施形態｝
第２実施形態に係るロボットハンドについて説明する。図７及び図８は第２実施形態に係るロボットハンド１２０を示す概略斜視図である。図７はグリップ姿勢のロボットハンド１２０を示す。図８は非グリップ姿勢のロボットハンド１２０を示している。図９は指先部１２５の駆動範囲を示す模式図である。図１０は姿勢変更用駆動部１４０及びグリップ用駆動部１５０を示す模式図である。なお、以下の説明において、これまで説明したものと同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

ロボットハンド１２０はグリップ部１２２と姿勢変更用駆動部１４０とを備える。ロボットハンド１２０は、姿勢変更用駆動部１４０とは別に設けられたグリップ用駆動部１５０をさらに備える。

グリップ部１２２は指部１２４とベース部１３２とを含む。指部１２４は指先部１２５と中節部２６と基節部２７と関節２９、３０と回転体１３４と回転支持体１３６とを有する。指先部１２５の周りに４つのグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄが設けられている。４つのグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄは、上記グリップ面２５ａ、２５ｂと同様に互いに異なる性質を有する。４つのグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄの任意の１つが第１グリップ面であり、別の任意の１つが第２グリップ面である。

指部１２４において指部２４と同様に、中節部２６と基節部２７との間の関節２９及び基節部２７とベース部１３２との間の関節３０が設けられている。指部１２４において指先部１２５と中節部２６との間の関節２８が省略されている。関節２８が設けられていた位置に関節２８に代えて回転体１３４と回転支持体１３６とが設けられている。

回転体１３４は指先部１２５と一体的に回転可能に設けられている。回転支持体１３６は回転体１３４よりベース部１３２側に設けられている。回転支持体１３６は回転体１３４を第１軸回りに回転可能に支持する。ここでは回転体１３４は指先部１２５に設けられている。回転支持体１３６は中節部２６に設けられている。例えば、回転体１３４は軸又はギヤなどで構成され、回転支持部はベアリング、ギヤ、モータ支持部などで構成されることができる。

指部１２４において関節２８が設けられ、代わりに関節２９又は関節３０が省略されて、関節２９又は関節３０の位置に回転体１３４及び回転支持体１３６が設けられていてもよい。関節２９が省略される場合、回転体１３４が中節部２６に設けられ、回転支持体１３６が基節部２７に設けられる。そして、中節部２６及び指先部１２５が回転体１３４と共に第１軸回りに回転する。また関節３０が省略される場合、回転体１３４が基節部２７に設けられ、回転支持体１３６がベース部１３２に設けられる。そして、指先部１２５と中節部２６と基節部２７とが回転体１３４と共に第１軸回りに回転する。関節２９又は関節３０に代えて回転体１３４及び回転支持体１３６が設けられる場合であって、回転体１３４及び回転支持体１３６より指先部１２５側に第２軸回りに回転する関節２８又は関節２９が設けられる場合、指先部１２５で使用できるグリップ面は関節２８又は関節２９の軸回りに設けられた２つとされる。関節２８又は関節２９において互いに交差する２つ以上の軸周りに回転可能であれば、４つのグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄが使用可能となる。例えば、関節３０の位置に回転体１３４及び回転支持体１３６が設けられ、関節２８における軸と関節２９における軸とが互いに交差していれば、４つのグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄが使用可能となる。

姿勢変更用駆動部１４０は、回転体１３４を第１軸回りに回転させてグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄを変える。姿勢変更用駆動部１４０はモータ１４９を含む。モータ１４９の本体は中節部２６に支持されている。モータ１４９のモータシャフト１４９ａは指先部１２５に向けて延びる。モータシャフト１４９ａは回転体１３４に連結される。モータ１４９が回転することによって、回転体１３４が第１軸回りに回転する。

グリップ用駆動部１５０は、グリップ部１２２の姿勢を、グリップ姿勢と非グリップ姿勢との間で姿勢変更する。グリップ姿勢は、第１グリップ面又は第２グリップ面によるグリップを正常に行わせる姿勢である。非グリップ姿勢は第１グリップ面又は第２グリップ面によるグリップを正常に行わせない姿勢である。グリップ用駆動部１５０は、関節２９、３０を第２軸回りに回転させてグリップ部１２２の姿勢をグリップ姿勢と非グリップ姿勢との間で姿勢変更する。

グリップ用駆動部１５０はモータ１５１、１５２を含む。モータ１５１は関節２９を回転させる。モータ１５２は関節３０を回転させる。

具体的には関節２９の軸部２９ａは中節部２６に固定されている。軸部２９ａは基節部２７に回転自在に支持されている。モータ１５１の本体は基節部２７に支持されている。モータ１５１のモータシャフト１５１ａは中節部２６に向けて延びる。モータシャフト１５１ａは軸部２９ａを回転可能に設けられる。モータ１５１が回転することによって、軸部２９ａが回転し、基節部２７に対して中節部２６が第２軸回りに回転する。

関節３０の軸部３０ａは基節部２７に固定されている。軸部３０ａはベース部１３２に回転自在に支持されている。モータ１５２の本体はベース部１３２に支持されている。モータ１５２のモータシャフト１５２ａは基節部２７に向けて延びる。モータシャフト１５２ａは軸部３０ａを回転可能に設けられる。モータ１５２が回転することによって、軸部３０ａが回転し、ベース部１３２に対して基節部２７が第２軸回りに回転する。

なお図１０に示す例では、モータシャフト１５１ａの回転軸と、軸部２９ａの回転軸とが交差している。この場合、モータシャフト１５１ａと軸部２９ａとが傘歯車等を介して連結されるとよい。もちろんモータシャフト１５１ａの回転軸と、軸部２９ａの回転軸とが平行であってもよい。モータシャフト１５２ａと軸部３０ａとについても同様である。

＜実施形態２の効果等＞
以上のように構成されたロボットハンド１２０によっても、ロボットハンド２０は複数のグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄの任意の１つによってワークＷをグリップすることができる。このため、ロボットハンド２０はワークＷにあったグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄによってワークＷをグリップすることができる。これにより、１つのロボットによって複数種類のワークＷのうちの任意の１つをグリップすることが容易となる。

またグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄを変える姿勢変更用駆動部１４０と、グリップ動作を行うグリップ用駆動部１５０とが別に設けられる。これにより、グリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄを３つ以上設けることが容易となる。

またグリップ用駆動部１５０は、関節２９、３０を第２軸回りに回転させてグリップ部１２２の姿勢をグリップ姿勢と非グリップ姿勢との間で姿勢変更する。このため、関節２９、３０が第２軸回りに回転してグリップ部１２２がグリップ動作を行うことができる。

｛変形例｝
図１１は変形例に係るロボットハンド２２０を示す概略正面図である。

ロボットハンド２２０は爪機構２６０をさらに備えている点で、上記ロボットハンド２０、１２０とは異なる。爪機構２６０は、爪部２６２と進退用駆動部２６４とを含む。

爪部２６２は複数の指先部１２５にそれぞれ設けられている。爪部２６２は複数の指先部１２５に対して先端側への進出及び先端側からの退避が可能である。進退用駆動部２６４は爪部２６２を複数の指先部１２５に対して進退駆動する。進退用駆動部２６４は如何なる駆動部であってよい。例えば進退用駆動部２６４はエアシリンダなどであってもよい。エアシリンダは上記エアパッドと同様にコンプレッサ及び弁に接続されて、エアの制御がなされる。なお、爪部２６２は、各指に設けられるのではなく、いずれかの指部に選択的に設けられていてもよい。

指部２２４は指部１２４から中節部２６及び関節２９が省略された構成とされている。指部は指部１２４と同様に姿勢変更用駆動部１４０によってグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄの変更がなされ、グリップ用駆動部１５０によってグリップ姿勢と非グリップ姿勢との姿勢変更がなされる。指先部１２５の周りの４つのグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄのうち１つのグリップ面１２５ａに爪機構２６０が設けられる。

なお図１１に示す例では、爪機構２６０は、４つのグリップ面１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄのうち爪機構２６０が設けられるグリップ面１２５ａとは反対側のグリップ面１２５ｂによるグリップ姿勢時に使用されるように構成されている。爪機構２６０は爪機構２６０が設けられるグリップ面１２５ａとは異なるグリップ面１２５ｂによるグリップ姿勢時に使用されるように構成されている必要はない。爪機構２６０は爪機構２６０が設けられるグリップ面１２５ａによるグリップ姿勢時に使用されるように構成されていてもよい。

このようなロボットハンド２２０によると、グリップ部２２２ではグリップ困難な小さいワークＷを爪機構２６０によってつまむことができる。

このほか、ロボットハンド２０において、姿勢変更用駆動部４０とは別にグリップ用駆動部が設けられていてもよい。またロボットハンド２０においてロボットハンド１２０と同様に各関節２８、２９、３０がモータによって駆動されてもよい。

また、ロボットハンド１２０のグリップ部１２２において関節２９、３０が省略されていてもよい。この場合、グリップ部１２２は例えば平行開閉チャックであってもよい。つまり複数の指部が平行移動可能にベース部１３２に連結されていてもよい。グリップ用駆動部１５０は複数の指部を平行移動させるように構成されていてもよい。

またロボットハンド１２０において各関節２９、３０がワイヤ式駆動機構に駆動されてもよい。またロボットハンド１２０のように、ベース部３２の一方側のみに複数の指先部２５が集められる場合、ばねなどの付勢部材が関節に設けられていてもよい。かかる付勢部材はグリップ姿勢時と非グリップ姿勢時とのいずれか一方に向けて付勢するように設けられる。この場合、付勢部材によって付勢される姿勢が初期姿勢とされる。例えばワイヤ式駆動機構の場合、ワイヤがけん引されてグリップ姿勢時と非グリップ姿勢時とのいずれか他方がとられ、ワイヤが緩められることによって付勢部材による復元力によってグリップ姿勢時と非グリップ姿勢時とのいずれか一方の姿勢がとられる。

なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ ロボット
２０、１２０、２２０ ロボットハンド
２２、１２２、２２２ グリップ部
２４、１２４、２２４ 指部
２５、１２５ 指先部
２５ａ、２５ｂ、１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ グリップ面
２８、２９、３０ 関節
３２、１３２ ベース部
３２ａ 一方面
３２ｂ 他方面
１３４ 回転体
１３６ 回転支持体
４０、１４０ 姿勢変更用駆動部
１４９ モータ
１５０ グリップ用駆動部
１５１、１５２ モータ
２６０ 爪機構
２６２ 爪部
２６４ 進退用駆動部
８０ ロボットアーム
ＰＡ 吸着パッド
Ｗ ワーク

Claims (7)

1. それぞれの延在方向に沿った第１軸回りにグリップ面として第１グリップ面及び第２グリップ面が設けられた複数の指先部と、前記複数の指先部が連結されたベース部と、を含むグリップ部と、
   前記複数の指先部を駆動して前記グリップ部の姿勢を前記第１グリップ面によるグリップを行わせる第１グリップ姿勢及び前記第２グリップ面によるグリップを行わせる第２グリップ姿勢の間で姿勢変更する姿勢変更用駆動部と、
   を備える、ロボットハンド。
2. 請求項１に記載のロボットハンドであって、
   前記グリップ部は、前記複数の指先部を前記第１軸と交差する第２軸回りに回転可能に連結する関節をさらに含み、
   前記複数の指先部において前記第１軸回りに相互に反対向きに前記第１グリップ面及び前記第２グリップ面が設けられ、
   前記姿勢変更用駆動部は、前記関節を前記第２軸回りの一方の向きに回転させて前記複数の指先部を前記ベース部に対して一方側に位置させて前記グリップ部の姿勢を前記第１グリップ姿勢にすると共に、前記関節を前記第２軸回りの他方の向きに回転させて前記複数の指先部を前記ベース部に対して他方側に位置させて前記グリップ部の姿勢を前記第２グリップ姿勢とする、ロボットハンド。
3. 請求項２に記載のロボットハンドであって、
   前記姿勢変更用駆動部は、前記グリップ部を、前記第１グリップ面又は前記第２グリップ面によるグリップを正常に行わせるグリップ姿勢と、前記第１グリップ面又は前記第２グリップ面によるグリップを正常に行わせない非グリップ姿勢と、の間で姿勢変更するグリップ用駆動部を兼ねる、ロボットハンド。
4. 請求項１に記載のロボットハンドであって、
   前記グリップ部は、前記指先部と一体的に回転可能に設けられた回転体と、前記回転体より前記ベース部側に設けられ前記回転体を前記第１軸回りに回転可能に支持する回転支持体と、をさらに含み、
   前記姿勢変更用駆動部は、前記回転体を前記第１軸回りに回転させてグリップ面を変え、
   前記姿勢変更用駆動部とは別に設けられ、前記グリップ部の姿勢を、前記第１グリップ面又は前記第２グリップ面によるグリップを正常に行わせるグリップ姿勢と、前記第１グリップ面又は前記第２グリップ面によるグリップを正常に行わせない非グリップ姿勢との間で姿勢変更するグリップ用駆動部をさらに備える、ロボットハンド。
5. 請求項４に記載のロボットハンドであって、
   前記グリップ部は、前記複数の指先部それぞれと前記ベース部とを前記第１軸と交差する第２軸回りに回転可能に連結する関節をさらに含み、
   前記グリップ用駆動部は、前記関節を前記第２軸回りに回転させて前記グリップ部の姿勢を前記グリップ姿勢と前記非グリップ姿勢との間で姿勢変更する、ロボットハンド。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロボットハンドであって、
   前記複数の指先部に設けられ前記複数の指先部に対して先端側への進出及び先端側からの退避が可能な爪部と、前記爪部を前記複数の指先部に対して進退駆動する進退用駆動部とを含む爪機構をさらに備える、ロボットハンド。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のロボットハンドと、
   前記ロボットハンドが取付けられたロボットアームと、
   を備える、ロボット。

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