特開 2020-199585 ロボットハンド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-199585(P2020-199585A)

(43)【公開日】2020年12月17日

(54)【発明の名称】ロボットハンド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20201120BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/08 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-108067(P2019-108067)

(22)【出願日】2019年6月10日

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101133

【弁理士】

【氏名又は名称】濱田 初音

(74)【代理人】

【識別番号】100199749

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 成

(74)【代理人】

【識別番号】100197767

【弁理士】

【氏名又は名称】辻岡 将昭

(74)【代理人】

【識別番号】100201743

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 和真

(72)【発明者】

【氏名】岡▲崎▼ 俊介

(72)【発明者】

【氏名】栃木 偉伸

(72)【発明者】

【氏名】村井 陽介

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707ES03

3C707ET05

3C707EU05

3C707EV03

3C707HS27

3C707NS26

(57)【要約】

【課題】従来構成に対し、部品点数を増やさずに、柔軟素材の滑り落ちを低減可能とする。
【解決手段】把持方向に移動する一対のフィンガ３−１，３−２と、フィンガ３−１，３−２に個々に設けられた板状部材であり、当該フィンガ３−１，３−２による把持方向への移動に伴い柔軟素材を把持する把持爪部４−１，４−２とを備え、把持爪部４−１，４−２は各々、フィンガ３−１，３−２のうちの１つに固定される固定部４１−１，４１−２と、面方向が固定部４１−１，４１−２の面方向に対して傾き、フィンガ３−１，３−２による把持方向への移動に伴い柔軟素材を押圧する把持部４２−１，４２−２とを備え、把持部４２−１，４２−２、及び固定部４１−１，４１−２のうちの把持部４２−１，４２−２側は、柔軟素材が接する面に溶射処理が施された。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

把持方向に移動する一対のフィンガと、
前記フィンガに個々に設けられた板状部材であり、当該フィンガによる把持方向への移動に伴い柔軟素材を把持する把持爪部とを備え、
前記把持爪部は各々、
前記フィンガのうちの１つに固定される固定部と、
面方向が前記固定部の面方向に対して傾き、前記フィンガによる把持方向への移動に伴い柔軟素材を押圧する把持部とを備え、
前記把持部、及び前記固定部のうちの前記把持部側は、柔軟素材が接する面に溶射処理が施された
ことを特徴とするロボットハンド。

【請求項2】

前記溶射処理が施された領域は、表面粗さが３００μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載のロボットハンド。

【請求項3】

前記固定部と前記把持部との間に１つ設けられ、柔軟素材のうちの当該把持部による押圧に伴って押出されてはみ出た部分を支持する支持部を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のロボットハンド。

【請求項4】

前記支持部は、前記把持爪部の長手方向に沿って形成された貫通穴である
ことを特徴とする請求項３記載のロボットハンド。

【請求項5】

前記把持爪部は薄板部材から成り、
前記支持部は、
前記把持部のうちの押圧面とは反対側の面に設けられ、前記貫通穴の当該把持部側の辺に連なる面を有する凸部を有する
ことを特徴とする請求項４記載のロボットハンド。

【請求項6】

前記支持部は、前記把持爪部の長手方向に沿って形成された凹部である
ことを特徴とする請求項３記載のロボットハンド。

【請求項7】

前記把持爪部は薄板部材から成り、
前記凹部は前記薄板部材に対して曲げ加工が施されることで構成された
ことを特徴とする請求項６記載のロボットハンド。

【請求項8】

前記把持爪部は厚板部材から成り、
前記凹部は前記厚板部材に対して溝掘り加工が施されることで構成された
ことを特徴とする請求項６記載のロボットハンド。

【請求項9】

前記固定部と前記把持部との間の角度は１５０度である
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちの何れか１項記載のロボットハンド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、柔軟素材を把持するロボットハンドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、多様な形状の物体を安定的に把持するための小型軽量なロボットハンドが知られている（例えば特許文献１参照）。このようなロボットハンドにおいて、柔軟素材を把持することを想定した場合、把持力又は指先の角度等を制御し易い構造とすることが好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−１６４８９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のロボットハンドでは、柔軟素材を把持する際に把持力を制御しても柔軟素材自体の形状が変化して滑り落ち易い等の課題がある。これに対し、ロボットハンドの指の数を増やすことも考えられるが、ロボットハンドの動作機構（部品点数）が増え且つ複雑化するため、好ましい対策とは言い難い。

【0005】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来構成に対し、部品点数を増やさずに、柔軟素材の滑り落ちを低減可能なロボットハンドを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係るロボットハンドは、把持方向に移動する一対のフィンガと、フィンガに個々に設けられた板状部材であり、当該フィンガによる把持方向への移動に伴い柔軟素材を把持する把持爪部とを備え、把持爪部は各々、フィンガのうちの１つに固定される固定部と、面方向が固定部の面方向に対して傾き、フィンガによる把持方向への移動に伴い柔軟素材を押圧する把持部とを備え、把持部、及び固定部のうちの把持部側は、柔軟素材が接する面に溶射処理が施されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、上記のように構成したので、従来構成に対し、部品点数を増やさずに、柔軟素材の滑り落ちを低減可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係るロボットハンドの構成例を示す斜視図である。

【図2】実施の形態１における把持爪部の構成例を示す斜視図である。

【図3】図３Ａは、実施の形態１に係るロボットハンドが餅を把持している状態を示す正面図であり、図３Ｂは図３ＡのＡ部を示す拡大図である。

【図4】実施の形態１に係るロボットハンドが餅を把持している状態を示す斜視図である。

【図5】図５Ａ、図５Ｂは、実施の形態１における把持爪部の別の構成例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るロボットハンドの構成例を示す斜視図である。なお図１では後述する凸部４３２−１，４３２−２の図示を省略している。
ロボットハンドは、柔軟素材を把持する。柔軟素材としては、例えば餅等のように柔らかい食品が挙げられる。このロボットハンドは、本体部１、一対のリンク機構２−１，２−２、一対のフィンガ３−１，３−２及び一対の把持爪部４−１，４−２を備えている。

【0010】

本体部１は、ロボットハンドに把持力を発生させるための動力源であるモータ（不図示）を有する。以下では、一例として、モータは出力軸により回転出力を行うものとする。なお、モータの制御については、従来のロボットハンドと同様である。

【0011】

リンク機構２−１は、モータが有する出力軸の回転をフィンガ３−１の移動に変換する駆動伝達機構である。図１では、リンク機構２−１として４節のリンク機構を用いている。このリンク機構２−１は、駆動リンク２１−１、角度保持リンク２２−１及び従動リンク２３−１を有する。

【0012】

駆動リンク２１−１は、一端がウォームギア等の減速機（不図示）を介してモータが有する出力軸に接続されている。この駆動リンク２１−１は、モータにより駆動され、モータが有する出力軸の回転に応じて一端の揺動量（角度、速度又はトルク等）が制御される。

【0013】

角度保持リンク２２−１は、一端が本体部１に回転自在に接続されている。

【0014】

従動リンク２３−１は、駆動リンク２１−１の他端がヒンジピン２４−１ａを介して回転自在に連結され、角度保持リンク２２−１の他端がヒンジピン２４−１ｂを介して回転自在に連結され、一端にフィンガ３−１が連結されている。この従動リンク２３−１は、フィンガ３−１と一体に連動して運動する。図１では、駆動リンク２１−１は従動リンク２３−１の一端側（フィンガ３−１側）に回転自在に接続され、角度保持リンク２２−１は従動リンク２３−１の他端側に回転自在に接続されているが、配置は逆でもよい。

【0015】

リンク機構２−２は、モータが有する出力軸の回転をフィンガ３−２の移動に変換する駆動伝達機構である。図１では、リンク機構２−２として４節のリンク機構を用いている。このリンク機構２−２は、駆動リンク２１−２、角度保持リンク２２−２及び従動リンク２３−２を有する。

【0016】

駆動リンク２１−２は、一端がウォームギア等の減速機（不図示）を介してモータが有する出力軸に接続されている。この駆動リンク２１−２は、モータにより駆動され、モータが有する出力軸の回転に応じて一端の揺動量（角度、速度又はトルク等）が制御される。

【0017】

角度保持リンク２２−２は、一端が本体部１に回転自在に接続されている。

【0018】

従動リンク２３−２は、駆動リンク２１−２の他端がヒンジピン２４−２ａを介して回転自在に連結され、角度保持リンク２２−２の他端がヒンジピン２４−２ｂを介して回転自在に連結され、一端にフィンガ３−２が連結されている。この従動リンク２３−２は、フィンガ３−２と一体に連動して運動する。図１では、駆動リンク２１−２は従動リンク２３−２の一端側（フィンガ３−２側）に回転自在に接続され、角度保持リンク２２−２は従動リンク２３−２の他端側に回転自在に接続されているが、配置は逆でもよい。

【0019】

フィンガ３−１，３−２は、リンク機構２−１，２−２の動作により把持方向（開閉方向）に移動する。なお図１では、フィンガ３−１は従動リンク２３−１と一体に構成され、フィンガ３−２は従動リンク２３−２と一体に構成されている。

【0020】

把持爪部４−１，４−２は、フィンガ３−１，３−２毎に設けられた板状部材であり、当該フィンガ３−１，３−２による把持方向への移動に伴い柔軟素材を把持する。

【0021】

把持爪部４−１は、図１，２に示すように、固定部４１−１、把持部４２−１及び支持部４３−１を有している。

【0022】

固定部４１−１は、フィンガ３−１に固定される部位である。固定部４１−１は、把持爪部４−１をフィンガ３−１に固定するための固定穴４１１−１を有している。

【0023】

把持部４２−１は、面方向が固定部４１−１の面方向に対して傾き、フィンガ３−１による把持方向への移動に伴い柔軟素材を押圧する部位である。なお図１，２では、固定部４１−１と把持部４２−１との間の角度（図２に示すθ）が１５０度程度となっている。

【0024】

また、把持部４２−１、及び固定部４１−１のうちの把持部４２−１側（図１に示す符号４４−１の領域）は、表面（柔軟素材が接する面）に溶射処理が施され、通常の金属表面よりも表面粗さが増すように構成されている。

【0025】

支持部４３−１は、固定部４１−１と把持部４２−１との間に１つ設けられ、柔軟素材のうちの当該把持部４２−１による押圧に伴って押出されてはみ出た部分を支持する部位である。図１，２では、把持爪部４−１が薄板部材から成り、支持部４３−１は貫通穴４３１−１及び凸部４３２−１（図３参照）から構成されている。貫通穴４３１−１は、把持爪部４−１の長手方向に沿って形成されている。凸部４３２−１は、把持部４２−１のうちの押圧面とは反対側の面に設けられ、貫通穴４３１−１の当該把持部４２−１側の辺に連なる面を有する部材である。

【0026】

把持爪部４−２は、図１に示すように、固定部４１−２、把持部４２−２及び支持部４３−２を有している。

【0027】

固定部４１−２は、フィンガ３−２に固定される部位である。固定部４１−２は、把持爪部４−２をフィンガ３−２に固定するための固定穴４１１−２を有している。

【0028】

把持部４２−２は、面方向が固定部４１−２の面方向に対して傾き、フィンガ３−２による把持方向への移動に伴い柔軟素材を押圧する部位である。なお図１では、固定部４１−２と把持部４２−２との間の角度が１５０度程度となっている。

【0029】

また、把持部４２−２、及び固定部４１−２のうちの把持部４２−２側は、表面（柔軟素材が接する面）に溶射処理が施され、通常の金属表面よりも表面粗さが増すように構成されている。

【0030】

支持部４３−２は、固定部４１−２と把持部４２−２との間に１つ設けられ、柔軟素材のうちの当該把持部４２−２による押圧に伴って押出されてはみ出た部分を支持する部位である。図１では、把持爪部４−２が薄板部材から成り、支持部４３−２は貫通穴４３１−２及び凸部４３２−２（図３参照）から構成されている。貫通穴４３１−２は、把持爪部４−２の長手方向に沿って形成された部位である。凸部４３２−２は、把持部４２−２のうちの押圧面とは反対側の面に設けられ、貫通穴４３１−２の当該把持部４２−２側の辺に連なる面を有する部材である。

【0031】

図１，２に示す把持爪部４−１は、例えば金属製の薄板部材を用いて構成可能である。この場合、作業者は、この薄板部材の長手方向に沿って１箇所折曲げることで、固定部４１−１及び把持部４２−１を構成する。そして、作業者は、把持部４２−１、及び固定部４１−１のうちの把持部４２−１側に対し、表面に溶射処理を施す。そして、作業者は、上記折曲げ箇所に長手方向に沿って貫通穴４３１−１を開け、凸部４３２−１を取付けることで、支持部４３−１を構成する。図１に示す把持爪部４−２についても同様である。

【0032】

なお図１に示すように、把持爪部４−１，４−２は、フィンガ３−１，３−２にそれぞれ取付けられた際に把持部４２−１の押圧面と把持部４２−２の押圧面とが対向するように配置される。

【0033】

また、把持爪部４−１の形状（例えば、固定部４１−１と把持部４２−１との間の角度、把持部４２−１の長さ、支持部４３−１の長さ及び幅、支持部４３−１の配置箇所、及び領域４４−１等）は、例えば、ロボットハンドの把持対象である柔軟素材の特徴（例えば、種別、弾性率、形状又は量等）に応じて、適宜設計される。なお、支持部４３−１は、ロボットハンドが柔軟素材を把持した際に、把持爪部４−１のうちの当該柔軟素材との接触面積が大きくなると想定される部分に設けられることが望ましい。また、領域４４−１は、ロボットハンドが柔軟素材を把持した際に柔軟素材が接触すると想定される領域を含む領域である。把持爪部４−２についても同様である。

【0034】

また、溶射処理が施された領域４４−１の表面粗さは、ロボットハンドが柔軟素材を把持した際に柔軟素材が滑り落ち難く、また、ロボットハンドが柔軟素材の把持を解除した際に柔軟素材が残り難くなる程度の表面粗さである。この表面粗さは、例えばクロロプレンゴムスポンジの表面粗さに相当する表面粗さ（３００μｍ以下）である。把持爪部４−２についても同様である。

【0035】

次に、図１に示すロボットハンドによる作用及び効果について説明する。以下では、一例として、ロボットハンドの把持対象である柔軟素材が餅５０である場合を示す。
ロボットハンドは、餅５０を把持する場合、まず、リンク機構２−１，２−２により把持爪部４−１，４−２間を十分に広げた状態で、餅５０の位置まで移動する。そして、ロボットハンドは、リンク機構２−１，２−２により把持爪部４−１，４−２間を狭める。これにより、図３，４に示すように、把持部４２−１，４２−２は餅５０を圧縮して把持する。またこの際、餅５０は、把持部４２−１，４２−２による圧縮に伴って変形し、把持部４２−１，４２−２とは異なる領域に押出され、その一部（図３，４に示す符号５０１部分）が貫通穴４３１−１，４３１−２からはみ出る。そして、貫通穴４３１−１，４３１−２からはみ出た部分は、凸部４３２−１，４３２−２に引っかかって支持される。よって、支持部４３−１，４３−２により把持爪部４−１，４−２による餅５０の把持が容易となる。
また、把持部４２−１，４２−２、及び固定部４１−１，４１−２の把持部４２−１，４２−２側は、表面に溶射処理が施され、通常の金属表面よりも表面粗さが増すように構成されている。そのため、餅５０の滑り落ちが低減される。

【0036】

その後、ロボットハンドは、把持爪部４−１，４−２により餅５０を把持した状態で、所定の場所まで移動する。そして、ロボットハンドは、リンク機構２−１，２−２により把持爪部４−１，４−２間を広げ、餅５０の把持を解除する。
ここで、把持爪部４−１において、支持部４３−１は、餅５０の押圧を行う領域（把持部４２−１）とは別の領域に設けられている。また、支持部４３−１は単一であり、把持部４２−１及び支持部４３−２が簡易な形状とされている。また、把持部４２−１、及び固定部４１−１の把持部４２−１側は、表面に溶射処理が施され、通常の金属表面よりも表面粗さが増すように構成されている。把持爪部４−２についても同様である。その結果、従来構成に対し、ロボットハンドが餅５０の把持を解除した際に把持爪部４−１，４−２に餅５０が残り難くなり、また、把持爪部４−１，４−２の洗浄により餅５０を容易に取除くことが可能となる。

【0037】

なお図１〜４では、把持爪部４−１が薄板部材から成り、支持部４３−１が貫通穴４３１−１及び凸部４３２−１から構成されている。しかしながら、これに限らず、支持部４３−１は、固定部４１−１と把持部４２−１との間に１つ設けられ、柔軟素材のうちの当該把持部４２−１による押圧に伴って押出されてはみ出た部分を支持する構成であればよい。

【0038】

例えば図５Ａに示すように、把持爪部４−１が厚板部材から成る場合、支持部４３−１は貫通穴４３３−１のみから構成されていてもよい。貫通穴４３３−１は、把持爪部４−１の長手方向に沿って形成された部位である。すなわち、把持爪部４−１が厚板部材である場合には、貫通穴４３３−１が凸部４３２−１と同様の機能としても作用するため、凸部４３２−１に相当する部材が不要となる。

【0039】

また例えば図５Ｂに示すように、支持部４３−１は凹部４３４−１から構成されていてもよい。凹部４３４−１は、把持爪部４−１の長手方向に沿って形成された部位である。例えば図５Ｂに示すように、把持爪部４−１が厚板部材から成る場合、凹部４３４−１はこの厚板部材に対して溝掘り加工が施されることで構成される。また、例えば、把持爪部４−１が薄板部材から成る場合、凹部４３４−１はこの薄板部材に対して曲げ加工が施されることで構成される。
なお、把持爪部４−２についても同様である。

【0040】

なお上記では、ロボットハンドが支持部４３−１及び支持部４３−２を有する場合を示した。しかしながら、支持部４３−１及び支持部４３−２は、ロボットハンドに必須の構成ではなく、ロボットハンドに設けられていなくてもよい。

【0041】

また図１〜４では、駆動伝達機構として、リンク機構２−１，２−２を用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、その他の駆動伝達機構を用いてもよい。

【0042】

以上のように、この実施の形態１によれば、ロボットハンドは、把持方向に移動する一対のフィンガ３−１，３−２と、フィンガ３−１，３−２に個々に設けられた板状部材であり、当該フィンガ３−１，３−２による把持方向への移動に伴い柔軟素材を把持する把持爪部４−１，４−２とを備え、把持爪部４−１，４−２は各々、フィンガ３−１，３−２のうちの１つに固定される固定部４１−１，４１−２と、面方向が固定部４１−１，４１−２の面方向に対して傾き、フィンガ３−１，３−２による把持方向への移動に伴い柔軟素材を押圧する把持部４２−１，４２−２とを備え、把持部４２−１，４２−２、及び固定部４１−１，４１−２のうちの把持部４２−１，４２−２側は、柔軟素材が接する面に溶射処理が施された。これにより、実施の形態１に係るロボットハンドは、従来構成に対し、部品点数を増やさずに、柔軟素材の滑り落ちを低減可能となる。

【0043】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 本体部
２−１，２−２ リンク機構
３−１，３−２ フィンガ
４−１，４−２ 把持爪部
２１−１，２１−２ 駆動リンク
２２−１，２２−２ 角度保持リンク
２３−１，２３−２ 従動リンク
２４−１ａ，２４−１ｂ，２４−２ａ，２４−２ｂ ヒンジピン
４１−１，４１−２ 固定部
４２−１，４２−２ 把持部
４３−１，４３−２ 支持部
４４−１ 領域
４１１−１，４１１−２ 固定穴
４３１−１，４３１−２ 貫通穴
４３２−１，４３２−２ 凸部
４３３−１ 貫通穴
４３４−１ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】