(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】P2022185920
(43)【公開日】2022-12-15
(54)【発明の名称】エンドエフェクタ
(51)【国際特許分類】
A01G 3/02 20060101AFI20221208BHJP
B25J 15/08 20060101ALI20221208BHJP
A01D 46/30 20060101ALI20221208BHJP
【ＦＩ】
A01G3/02 501A
B25J15/08 Z
A01D46/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021093851
(22)【出願日】2021-06-03
(71)【出願人】
【識別番号】305027401
【氏名又は名称】東京都公立大学法人
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100181722
【弁理士】
【氏名又は名称】春田 洋孝
(72)【発明者】
【氏名】川口 学
(72)【発明者】
【氏名】武居 直行
【テーマコード（参考）】
2B075
3C707
【Ｆターム（参考）】
2B075JF05
2B075JF06
3C707AS22
3C707CY36
3C707ES03
3C707EU07
3C707EV22
3C707HS27
(57)【要約】
【課題】コンパクトなエンドエフェクタを提供することを目的とする。
【解決手段】エンドエフェクタ１００は、第１作用部１１を有するベース１０と、ベース１０に回転自在に設けられた駆動軸２０と、駆動軸２０とともに回転する駆動リンク２１と、ベース１０に回転自在に設けられた従動リンク２２と、駆動リンク２１及び従動リンク２２に回転自在に設けられたアーム２３と、を備える。アーム２３は、アーチ状の軌跡Ｌで移動し、第１作用部１１に向かい合って進退可能な第１切刃２４を有する。
【選択図】図２
【解決手段】エンドエフェクタ１００は、第１作用部１１を有するベース１０と、ベース１０に回転自在に設けられた駆動軸２０と、駆動軸２０とともに回転する駆動リンク２１と、ベース１０に回転自在に設けられた従動リンク２２と、駆動リンク２１及び従動リンク２２に回転自在に設けられたアーム２３と、を備える。アーム２３は、アーチ状の軌跡Ｌで移動し、第１作用部１１に向かい合って進退可能な第１切刃２４を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１作用部を有するベースと、
前記ベースに回転自在に設けられた駆動軸と、
前記駆動軸とともに回転する駆動リンクと、
前記ベースに回転自在に設けられた従動リンクと、
前記駆動リンク及び前記従動リンクに回転自在に設けられたアームと、を備え、
前記アームは、アーチ状の軌跡で移動し、前記第１作用部に向かい合って進退可能な第１切刃を有する
ことを特徴とするエンドエフェクタ。
前記ベースに回転自在に設けられた駆動軸と、
前記駆動軸とともに回転する駆動リンクと、
前記ベースに回転自在に設けられた従動リンクと、
前記駆動リンク及び前記従動リンクに回転自在に設けられたアームと、を備え、
前記アームは、アーチ状の軌跡で移動し、前記第１作用部に向かい合って進退可能な第１切刃を有する
ことを特徴とするエンドエフェクタ。
【請求項2】
前記第１切刃は、前記軌跡の頂点において、前記第１作用部と重なる
ことを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクタ。
ことを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクタ。
【請求項3】
前記ベースは、第２作用部を備え、
前記アームは、前記第２作用部に向かい合って進退可能な第２切刃を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンドエフェクタ。
前記アームは、前記第２作用部に向かい合って進退可能な第２切刃を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンドエフェクタ。
【請求項4】
前記第２切刃は、前記軌跡の先端点において、前記第２作用部と重なる
ことを特徴とする請求項３に記載のエンドエフェクタ。
ことを特徴とする請求項３に記載のエンドエフェクタ。
【請求項5】
前記第２切刃は、前記第１切刃の向きとは反対向きに設けられる
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンドエフェクタ。
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンドエフェクタ。
【請求項6】
前記ベースは、前記軌跡に沿った形状を有するガイド溝を備え、
前記アームは、前記ガイド溝に沿って移動可能な支持部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
前記アームは、前記ガイド溝に沿って移動可能な支持部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項7】
前記ベースは、先方に刃先を向けた切断用切刃を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項8】
前記ベースは、前記第１作用部に沿って延びる受働グリップを備え、
前記アームは、前記受働グリップに向かい合って進退可能な、前記第１切刃に沿って延びる主働グリップを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
前記アームは、前記受働グリップに向かい合って進退可能な、前記第１切刃に沿って延びる主働グリップを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【請求項9】
前記主働グリップは、前記アームに対して回転自在に巻かれたベルトである
ことを特徴とする請求項８に記載のエンドエフェクタ。
ことを特徴とする請求項８に記載のエンドエフェクタ。
【請求項10】
前記受働グリップは、前記第１作用部の内端よりも外方にある
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のエンドエフェクタ。
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のエンドエフェクタ。
【請求項11】
前記ベースは、前記第１作用部に沿って前記受働グリップを隔てて配置され、前記受働グリップより前記主働グリップに向けて突出するエッジを備える
ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のエンドエフェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンドエフェクタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、果柄を切断する切刃を備えた収穫装置がある（特許文献１及び特許文献２参照）。
また、従来、物体を把持するためのロボットアーム用の把持装置がある（特許文献３参照）。
そして、これらのような収穫装置又は把持装置は、ロボットアームの先端に設けられて、いわゆる、エンドエフェクタとして用いられる場合がある。
また、従来、物体を把持するためのロボットアーム用の把持装置がある（特許文献３参照）。
そして、これらのような収穫装置又は把持装置は、ロボットアームの先端に設けられて、いわゆる、エンドエフェクタとして用いられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６７９９３６３号公報
【特許文献2】特開２０１２－２３９３８６号公報
【特許文献3】特開２０１８－１１８３７３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、従来の収穫装置又は把持装置は、複雑な構造を有しており、エンドエフェクタの寸法及び重量が大きいものであった。これに従って、エンドエフェクタを支持するロボットアームを含むロボット本体も大型のものであった。このため、エンドエフェクタを作用させる対象物が、芽、茎、葉又は果柄等が相互に重なり合った狭い空間における奥に位置する場合、生長中の植物等を傷めずにエンドエフェクタを対象物までアプローチさせることが困難となる場合があった。
【0005】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトなエンドエフェクタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するために、本発明は以下の形態を提案している。
【0007】
（１）本発明の一態様に係るエンドエフェクタは、第１作用部を有するベースと、前記ベースに回転自在に設けられた駆動軸と、前記駆動軸とともに回転する駆動リンクと、前記ベースに回転自在に設けられた従動リンクと、前記駆動リンク及び前記従動リンクに回転自在に設けられたアームと、を備え、前記アームは、アーチ状の軌跡で移動し、前記第１作用部に向かい合って進退可能な第１切刃を有する。
（２）上記（１）において、前記第１切刃は、前記軌跡の頂点において、前記第１作用部と重なってよい。
（３）上記（１）又は（２）において、前記ベースは、第２作用部を備え、前記アームは、前記第２作用部に向かい合って進退可能な第２切刃を備えてよい。
（４）上記（３）において、前記第２切刃は、前記軌跡の先端点において、前記第２作用部と重なってよい。
（５）上記（３）又は（４）において、前記第２切刃は、前記第１切刃の向きとは反対向きに設けられてよい。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記ベースは、前記軌跡に沿った形状を有するガイド溝を備え、前記アームは、前記ガイド溝に沿って移動可能な支持部を備えてよい。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記ベースは、先方に刃先を向けた切断用切刃を備えてよい。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記ベースは、前記第１作用部に沿って延びる受働グリップを備え、前記アームは、前記受働グリップに向かい合って進退可能な、前記第１切刃に沿って延びる主働グリップを備えてよい。
（９）上記（８）において、前記主働グリップは、前記アームに対して回転自在に巻かれたベルトであってよい。
（１０）上記（８）又は（９）において、前記受働グリップは、前記第１作用部の内端よりも外方にあってよい。
（１１）上記（８）から（１０）のいずれかにおいて、前記ベースは、前記第１作用部に沿って前記受働グリップを隔てて配置され、前記受働グリップより前記主働グリップに向けて突出するエッジを備えてよい。
（２）上記（１）において、前記第１切刃は、前記軌跡の頂点において、前記第１作用部と重なってよい。
（３）上記（１）又は（２）において、前記ベースは、第２作用部を備え、前記アームは、前記第２作用部に向かい合って進退可能な第２切刃を備えてよい。
（４）上記（３）において、前記第２切刃は、前記軌跡の先端点において、前記第２作用部と重なってよい。
（５）上記（３）又は（４）において、前記第２切刃は、前記第１切刃の向きとは反対向きに設けられてよい。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記ベースは、前記軌跡に沿った形状を有するガイド溝を備え、前記アームは、前記ガイド溝に沿って移動可能な支持部を備えてよい。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記ベースは、先方に刃先を向けた切断用切刃を備えてよい。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記ベースは、前記第１作用部に沿って延びる受働グリップを備え、前記アームは、前記受働グリップに向かい合って進退可能な、前記第１切刃に沿って延びる主働グリップを備えてよい。
（９）上記（８）において、前記主働グリップは、前記アームに対して回転自在に巻かれたベルトであってよい。
（１０）上記（８）又は（９）において、前記受働グリップは、前記第１作用部の内端よりも外方にあってよい。
（１１）上記（８）から（１０）のいずれかにおいて、前記ベースは、前記第１作用部に沿って前記受働グリップを隔てて配置され、前記受働グリップより前記主働グリップに向けて突出するエッジを備えてよい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、コンパクトなエンドエフェクタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態のエンドエフェクタを示す斜視図である。
【図2】アームが後端点にある状態の第１切刃の位置を示すエンドエフェクタの正面図である。
【図3】アームが頂点にある状態の第１切刃の位置を示すエンドエフェクタの正面図である。
【図4】アームが先端点にある状態の第１切刃の位置を示すエンドエフェクタの正面図である。
【図6】アームが頂点にある状態におけるエンドエフェクタを示す背面図である。
【図7】第１切刃が頂点にある状態においてベースの図示を省略されたエンドエフェクタを示す背面図である。
【図8】第１切刃が頂点にある状態においてベースの図示を省略されたエンドエフェクタを背面から見た斜視図である。
【図9】第１切刃が頂点にある状態においてベースの図示を省略されたエンドエフェクタを正面から見た斜視図である。
【図10】先方から後方にみたときの、第１切刃及び第１作用部と、主働グリップ及び受働グリップとの、位置関係を示す説明図である。（ａ）は、対象物を挿入した状態である。（ｂ）は、対象物を把持した状態である。（ｃ）は、対象物を把持して切断した状態である。
【図11】先方から後方にみたときの、第１切刃及び第１作用部と、主働グリップ及び受働グリップと、エッジとの、位置関係を示す説明図である。（ａ）は、対象物を挿入した状態である。（ｂ）は、対象物を把持して切断した状態である。（ｃ）は、対象物を把持した状態でエンドエフェクタを回転させた状態である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら、本実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のエンドエフェクタ１００を示す斜視図である。図２は、アーム２３が後端点Ｐｂにある状態の第１切刃２４の位置を示すエンドエフェクタ１００の正面図である。図３は、アーム２３が頂点Ｐｔにある状態の第１切刃２４の位置を示すエンドエフェクタ１００の正面図である。図４は、アーム２３が先端点Ｐｆにある状態の第１切刃２４の位置を示すエンドエフェクタ１００の正面図である。図５は、図３におけるＡ矢視断面の斜視図である。図６は、アーム２３が頂点Ｐｔにある状態におけるエンドエフェクタ１００を示す背面図である。図７は、第１切刃２４が頂点Ｐｔにある状態においてベース１０の図示を省略されたエンドエフェクタ１００を示す背面図である。図８は、第１切刃２４が頂点Ｐｔにある状態においてベース１０の図示を省略されたエンドエフェクタ１００を背面から見た斜視図である。図９は、第１切刃２４が頂点Ｐｔにある状態においてベース１０の図示を省略されたエンドエフェクタ１００を正面から見た斜視図である。
なお、以下、特に説明のない限り、図１に示すように、エンドエフェクタ１００において、長手方向における駆動軸２０が設けられている側を後方といい、その反対側、すなわち、長手方向における第１切刃２４が設けられている側を先方という。また、エンドエフェクタ１００の中心側を内方といい、エンドエフェクタ１００の中心から長手方向及び駆動軸２０の回転中心のそれぞれに対して直交する方向に離れる方向を外方という。
図１は、本実施形態のエンドエフェクタ１００を示す斜視図である。図２は、アーム２３が後端点Ｐｂにある状態の第１切刃２４の位置を示すエンドエフェクタ１００の正面図である。図３は、アーム２３が頂点Ｐｔにある状態の第１切刃２４の位置を示すエンドエフェクタ１００の正面図である。図４は、アーム２３が先端点Ｐｆにある状態の第１切刃２４の位置を示すエンドエフェクタ１００の正面図である。図５は、図３におけるＡ矢視断面の斜視図である。図６は、アーム２３が頂点Ｐｔにある状態におけるエンドエフェクタ１００を示す背面図である。図７は、第１切刃２４が頂点Ｐｔにある状態においてベース１０の図示を省略されたエンドエフェクタ１００を示す背面図である。図８は、第１切刃２４が頂点Ｐｔにある状態においてベース１０の図示を省略されたエンドエフェクタ１００を背面から見た斜視図である。図９は、第１切刃２４が頂点Ｐｔにある状態においてベース１０の図示を省略されたエンドエフェクタ１００を正面から見た斜視図である。
なお、以下、特に説明のない限り、図１に示すように、エンドエフェクタ１００において、長手方向における駆動軸２０が設けられている側を後方といい、その反対側、すなわち、長手方向における第１切刃２４が設けられている側を先方という。また、エンドエフェクタ１００の中心側を内方といい、エンドエフェクタ１００の中心から長手方向及び駆動軸２０の回転中心のそれぞれに対して直交する方向に離れる方向を外方という。
【0011】
本実施形態のエンドエフェクタ１００は、例えば、園芸、農作業等における鋏を使った手作業に代用できる。エンドエフェクタ１００は、例えば、果枝等の対象物Ｔを切断するために用いることができる。なお、エンドエフェクタ１００が作用する対象物Ｔは、果枝等に限られない。エンドエフェクタ１００は、例えば、工業製品の製造時における部材の切断に用いてよい。エンドエフェクタ１００は、例えば、走行可能なロボット本体（不図示）から延びるロボットアーム（不図示）の先端に設けられる。エンドエフェクタ１００は、適宜の自由度（例えば、６自由度）を有するロボットアームにより、後端部を支持される。空間におけるエンドエフェクタ１００の位置及び姿勢は、ロボットアームによって移動させたり回転させたりすることにより、制御される。これにより、対象物Ｔが農作物で覆われていても、僅かな狭い空間から対象物Ｔへエンドエフェクタ１００をアプローチさせて、対象物Ｔを切断することができる。
【0012】
図１から図４に示すように、本実施形態のエンドエフェクタ１００は、第１作用部１１を有するベース１０と、ベース１０に回転自在に設けられた駆動軸２０と、駆動軸２０を中心に揺動する駆動リンク２１と、ベース１０に回転自在に設けられた従動リンク２２と、駆動リンク２１及び従動リンク２２に回転自在に設けられたアーム２３と、を備えている。なお、回転自在とは、３６０度回転可能であることに限られず、所定角度で揺動自在であることを含む概念である。
【0013】
ベース１０は、後方から先方に延びる板状体である。ベース１０は、後端部に、不図示のロボットアームに取り付けるための取付部を有している。ベース１０は、先端部に、第１作用部１１を有している。
【0014】
第１作用部１１は、第１切刃２４が作用する際のせん断力によって押される対象物Ｔからの力を受ける機能を有している。第１作用部１１は、第１切刃２４に対向する切刃であることが好ましい。これにより、対象物Ｔの一方の側面と他方の側面との両面から、高いせん断応力を作用させることができる。よって、対象物Ｔの表面がせん断されずに支圧されて潰れたりすることを抑制でき、対象物Ｔの切断面を綺麗にできる。なお、第１作用部１１は、第１切刃２４が頂点Ｐｔに有る際に、第１切刃２４に対して僅かな遊間を介して嵌る溝を有する棒状体であってよい。
【0015】
ベース１０の先端部は、第２作用部１２を有していてよい。ベース１０は、第１作用部１１とは別の第２作用部１２を有していてよい。このため、例えば、第１作用部１１と第２作用部１２とで、同じ対象物Ｔに対して、切断方向を異ならせる等の異なる作用をさせたり、断面の大きさ等の異なる対象物Ｔに対して使い分けたりすることができる。よって、対象物Ｔを効率よく切断できる。
【0016】
ベース１０は、先方に刃先を向けた切断用切刃１３を有していてもよい。切断用切刃１３は、ベース１０における先端に設けられていることが好ましい。これにより、ベース１０を、地中に向けて突き刺すように移動させることで、切断用切刃１３を地中に貫通させて、植物の地表近くにある地中に埋まっている生長点を切断できる。また、地上にある生長点に向けて突き刺すように移動させることで、地上にある植物の生長点を切断できる。なお、切断用切刃１３で切断する対象は、植物の生長点に限られない。なお、切断用切刃１３は、例えば、二つの直線状の刃先を交差させて先端を尖らせた刃又は円形の回転刃等であってよい。
【0017】
ベース１０は、アーチ状の軌跡Ｌに沿った形状を有するガイド溝Ｇを備えている。ガイド溝Ｇは、最も先方にある先端点Ｐｆから、最も第１作用部１１に近い箇所にある頂点Ｐｔを経て、最も後方にある後端点Ｐｂに至る、アーチ状の軌跡Ｌに沿った形状を有している。
また、アーム２３は、ガイド溝Ｇに沿って移動可能な支持部Ｓを備えている。支持部Ｓは、ガイド溝Ｇとの摩擦を低減するため、ガイド溝Ｇの溝幅（軌跡Ｌに垂直な方向における一方の溝側壁と他方の溝側壁との間の距離）に対応する外径を有する円柱形状である。支持部Ｓは、アーム２３に対して回転自在に設けられた、いわゆる、ローラであることが好ましい。これにより、対象物Ｔの切断時に、第１切刃２４又は第２切刃２５から対象物Ｔに作用するせん断力に対して対象物Ｔから受ける反力を、支持部Ｓを介してベース１０のガイド溝Ｇで受けることができる。よって、アーム２３へ作用するモーメント等の負荷を抑制できるので、アーム２３の剛性を必要以上に高めずにコンパクトにできる。
また、アーム２３は、ガイド溝Ｇに沿って移動可能な支持部Ｓを備えている。支持部Ｓは、ガイド溝Ｇとの摩擦を低減するため、ガイド溝Ｇの溝幅（軌跡Ｌに垂直な方向における一方の溝側壁と他方の溝側壁との間の距離）に対応する外径を有する円柱形状である。支持部Ｓは、アーム２３に対して回転自在に設けられた、いわゆる、ローラであることが好ましい。これにより、対象物Ｔの切断時に、第１切刃２４又は第２切刃２５から対象物Ｔに作用するせん断力に対して対象物Ｔから受ける反力を、支持部Ｓを介してベース１０のガイド溝Ｇで受けることができる。よって、アーム２３へ作用するモーメント等の負荷を抑制できるので、アーム２３の剛性を必要以上に高めずにコンパクトにできる。
【0018】
ベース１０は、図１から図４及び図６示すように、先端に、第１作用部１１の内端から外方に向けて拡がるように傾斜する傾斜面を有する第１テーパガイド１７を備えていてよい。これにより、エンドエフェクタ１００の先端を対象物Ｔに向けて移動させることで、第１テーパガイド１７の傾斜面が対象物Ｔに作用し、対象物Ｔを、第１切刃２４と第１作用部１１との間に誘導し易くできる。なお、第１テーパガイド１７は、図１、図３及び図４に示すように、第１作用部カバー１１Ｃに設けられていてもよく、第１作用部カバー１１Ｃ及びベース１０の両方に設けられていてもよい。
【0019】
駆動軸２０は、正転、反転及び揺動可能な回転軸である。駆動軸２０は、不図示の軸受によりベース１０に対して回動自在に設けられている。駆動軸２０は、電動モータ等のローター自体であってよく、駆動源からの回転力によってギヤ等を介して回転する軸であってもよい。駆動軸２０は、電動モータ等を制御することにより、任意の角度、任意の速度、任意のトルク又はそれらの自由な組み合わせで、正転、反転又は揺動可能となっている。
【0020】
駆動リンク２１は、駆動軸２０からのトルクをアーム２３に伝達する棒状体である。駆動リンク２１は、一端を駆動軸２０に固定され、他方をアーム２３に回転自在に連結されている。したがって、駆動リンク２１は、駆動軸２０の回転に伴って、駆動軸２０を中心に駆動軸２０とともに回転する。すると、駆動リンク２１の回転に伴い、アーム２３が移動する。
【0021】
従動リンク２２は、可動するアーム２３をベース１０に支持する棒状体である。従動リンク２２は、一端をベース１０に設けられた不図示の軸受に回転自在に支持され、他方をアーム２３に回転自在に連結されている。したがって、従動リンク２２は、駆動軸２０の回転、すなわち、駆動リンク２１の動きに伴って回転する。すると、駆動リンク２１の回転に伴い、従動リンク２２によって規制された範囲でアーム２３が移動する。
【0022】
アーム２３は、ベース１０に沿ってエンドエフェクタ１００の後方から先方に延びる棒状体である。アーム２３は、駆動リンク２１及び従動リンク２２に回転自在に設けられている。
【0023】
ここで、アーム２３は、アーチ状の軌跡Ｌで移動し、第１作用部１１に向かい合って進退可能な第１切刃２４を有している。
具体的には、アーム２３は、図２に示すように、後端点Ｐｂにある状態（詳細には、正面視において、アーム２３の支持部Ｓの中心が後端点Ｐｂと重なっている状態）から、図３に示すように、頂点Ｐｔにある状態（詳細には、正面視において、アーム２３の支持部Ｓの中心が頂点Ｐｔと重なっている状態）を経て、図４に示すように、先端点Ｐｆにある状態（詳細には、正面視において、アーム２３の支持部Ｓの中心が先端点Ｐｆと重なっている状態）までを、軌跡Ｌに沿って往復できるようになっている。
このように、アーム２３は、アーチ状の軌跡Ｌで移動する。そして、アーム２３は、第１作用部１１に向かい合って進退可能な第１切刃２４を有している。これにより、第１作用部１１と第１切刃２４との間に挟まれた対象物Ｔにせん断力を作用させて、対象物Ｔを切断することができる。
具体的には、アーム２３は、図２に示すように、後端点Ｐｂにある状態（詳細には、正面視において、アーム２３の支持部Ｓの中心が後端点Ｐｂと重なっている状態）から、図３に示すように、頂点Ｐｔにある状態（詳細には、正面視において、アーム２３の支持部Ｓの中心が頂点Ｐｔと重なっている状態）を経て、図４に示すように、先端点Ｐｆにある状態（詳細には、正面視において、アーム２３の支持部Ｓの中心が先端点Ｐｆと重なっている状態）までを、軌跡Ｌに沿って往復できるようになっている。
このように、アーム２３は、アーチ状の軌跡Ｌで移動する。そして、アーム２３は、第１作用部１１に向かい合って進退可能な第１切刃２４を有している。これにより、第１作用部１１と第１切刃２４との間に挟まれた対象物Ｔにせん断力を作用させて、対象物Ｔを切断することができる。
【0024】
アーム２３は、図１から図４及び図６から図９に示すように、先端に、第１切刃２４の内端から外方に向けて拡がるように傾斜する傾斜面を有する第２テーパガイド２８を備えていてよい。これにより、エンドエフェクタ１００の先端を対象物Ｔに向けて移動させることで、第２テーパガイド２８の傾斜面が対象物Ｔに作用し、対象物Ｔを、第１切刃２４と第１作用部１１との間に誘導し易くできる。なお、第２テーパガイド２８は、図１、図３、図４及び図６に示すように、第１作用部カバー１１Ｃに設けられていてもよく、第１作用部カバー１１Ｃ及びベース１０の両方に設けられていてもよい。
【0025】
第１切刃２４は、アーム２３に対して着脱自在に装着されていることが好ましい。これにより、第１切刃２４を交換し易くできる。
【0026】
第１切刃２４は、第１切刃カバー２４Ｃで覆われた状態でアーム２３に取り付けられていてもよい。これにより、第１切刃２４を剥き出しにならないようにでき、安全性を高めることができる。なお、第１切刃カバー２４Ｃは、図１、図３及び図４に示すように、第２テーパガイド２８を有していてもよい。これにより、エンドエフェクタ１００の先端を対象物Ｔに向けて移動させることで、対象物Ｔを、第１切刃２４と第１作用部１１との間に誘導し易くできる。
【0027】
第１切刃２４は、直線状の刃先を有していてよい。第１切刃２４は、第１作用部１１に向かって凸の曲線状の刃先を有していてもよい。
【0028】
第１切刃２４は、駆動軸２０の揺動に連動するアーム２３に設けられている。したがって、第１切刃２４の位置と駆動軸２０の位置とを離して、エンドエフェクタ１００の先方に第１切刃２４を設けて、後方に駆動軸２０を設けることができる。これにより、対象物Ｔに作用する部分となるエンドエフェクタ１００の先方の質量をできるだけ低減できるので、エンドエフェクタ１００を取り付けるロボットアームを支持するロボット本体に作用するモーメントを小さくできる。
【0029】
また、第１切刃２４は、アーム２３の移動に伴って、アーチ状の軌跡Ｌで移動する。そして、第１切刃２４は、頂点Ｐｔの近傍において対象物Ｔに作用する。この際、第１作用部１１は、対象物Ｔの他方の側面を支持して、対象物Ｔに作用したせん断力の反力を受ける。このように、第１切刃２４は、対象物Ｔに対して、アーチ状の軌跡Ｌで侵入するので、直線状の軌跡で侵入する場合と比べて、第１切刃２４が対象物Ｔに接している面積を小さく維持してせん断力を与えることができる。すなわち、対象物Ｔに高いせん断応力を作用し続けることができ、小さいせん断力で切断することができる。よって、エンドエフェクタ１００をコンパクトにできる。
【0030】
第１切刃２４は、図３に示すように、軌跡Ｌの頂点Ｐｔにおいて（アーム２３に設けられた支持部Ｓの中心が頂点Ｐｔにある状態において）、第１作用部１１と重なる。例えば、第１作用部１１が切刃である場合、第１切刃２４の刃先は、第１作用部１１の切刃の刃先に突き当たらずに、第１作用部１１の切刃の刃先の側方をかすめて擦れ違い、第１作用部１１（の切刃の刃先）と重なる。また、例えば、第１作用部１１が溝を有する棒状体である場合、第１切刃２４の刃先は、第１作用部１１に突き当たらずに、第１作用部１１の溝に嵌り、第１作用部１１と重なる。
そして、第１切刃２４は、対象物Ｔの一方の側面に対して、アーチ状の軌跡Ｌにおける頂点Ｐｔの近傍における軌跡で侵入して、せん断力を付与する。すなわち、第１切刃２４は、第１作用部１１からみて、斜め方向から侵入して対象物Ｔに食い込んでいき、対象物Ｔを切断した後、侵入した方向とは異なる方向に斜めに離れるような軌跡を経る。このように、第１切刃２４は、頂点Ｐｔで第１作用部１１と重なるので、第１切刃２４をアーチ状の軌跡Ｌに沿って動かすことで、第１切刃２４と第１作用部１１との間に位置する対象物Ｔを容易に切断できる。
そして、第１切刃２４は、対象物Ｔの一方の側面に対して、アーチ状の軌跡Ｌにおける頂点Ｐｔの近傍における軌跡で侵入して、せん断力を付与する。すなわち、第１切刃２４は、第１作用部１１からみて、斜め方向から侵入して対象物Ｔに食い込んでいき、対象物Ｔを切断した後、侵入した方向とは異なる方向に斜めに離れるような軌跡を経る。このように、第１切刃２４は、頂点Ｐｔで第１作用部１１と重なるので、第１切刃２４をアーチ状の軌跡Ｌに沿って動かすことで、第１切刃２４と第１作用部１１との間に位置する対象物Ｔを容易に切断できる。
【0031】
ところで、図１、図３及び図４等に示すように、ベース１０は、第２作用部１２を備えてよい。そして、アーム２３は、第２作用部１２に向かい合って進退可能な第２切刃２５を備えてよい。これにより、第２作用部１２と第２切刃２５との間に挟まれた対象物Ｔにせん断力を作用させて、対象物Ｔを切断することができる。
【0032】
第２切刃２５は、アーム２３に対して着脱自在に装着されていることが好ましい。これにより、第２切刃２５を交換し易くできる。
【0033】
第２切刃２５は、直線状の刃先を有していてよい。第２切刃２５は、第２作用部１２に向かって凸の曲線状の刃先を有していてもよい。
【0034】
第２切刃２５は、駆動軸２０の揺動に連動するアーム２３に設けられている。したがって、第２切刃２５の位置と駆動軸２０の位置とを離して、エンドエフェクタ１００の先方に第２切刃２５を設けて、後方に駆動軸２０を設けることができる。これにより、対象物Ｔに作用する部分となるエンドエフェクタ１００の先方の質量をできるだけ低減できるので、エンドエフェクタ１００を取り付けるロボットアームを支持するロボット本体に作用するモーメントを小さくできる。
【0035】
第２切刃２５は、軌跡Ｌの先端点Ｐｆにおいて（アーム２３に設けられた支持部Ｓの中心が先端点Ｐｆにある状態において）、第２作用部１２と重なる。例えば、第２作用部１２が切刃である場合、第２切刃２５の刃先は、第２作用部１２の切刃の刃先に突き当たらずに、第２作用部１２の切刃の刃先の側方をかすめて擦れ違う。また、例えば、第２作用部１２が溝を有する棒状体である場合、第２切刃２５の刃先は、第２作用部１２に突き当たらずに、第２作用部１２の溝に嵌る。
そして、第２切刃２５は、対象物Ｔの一方の側面に対して、アーチ状の軌跡Ｌにおける先端点Ｐｆの近傍における軌跡で侵入して、せん断力を付与する。すなわち、第２切刃２５は、第２作用部１２からみて、正面から少しずれた斜め方向から侵入して対象物Ｔに食い込んでいき、対象物Ｔを切断した後、再び侵入した方向に戻るような軌跡を経る。よって、ロボットアームからみて遠くにある対象物Ｔにアプローチして、切断することができる。
このように、第２切刃２５は、先端点Ｐｆで第２作用部１２と重なるので、第２切刃２５をアーチ状の軌跡Ｌに沿って動かすことで、第２切刃２５と第２作用部１２との間に位置する対象物Ｔを容易に切断できる。
そして、第２切刃２５は、対象物Ｔの一方の側面に対して、アーチ状の軌跡Ｌにおける先端点Ｐｆの近傍における軌跡で侵入して、せん断力を付与する。すなわち、第２切刃２５は、第２作用部１２からみて、正面から少しずれた斜め方向から侵入して対象物Ｔに食い込んでいき、対象物Ｔを切断した後、再び侵入した方向に戻るような軌跡を経る。よって、ロボットアームからみて遠くにある対象物Ｔにアプローチして、切断することができる。
このように、第２切刃２５は、先端点Ｐｆで第２作用部１２と重なるので、第２切刃２５をアーチ状の軌跡Ｌに沿って動かすことで、第２切刃２５と第２作用部１２との間に位置する対象物Ｔを容易に切断できる。
【0036】
第２切刃２５は、第１切刃２４の向きとは反対向きに設けられている。詳細には、第１切刃２４は、アーム２３の先端部の側方に、刃先をアーム２３の長手方向に沿わせるように設けられている。これに対して、第２切刃２５は、アーム２３の先端部における第１切刃２４が設けられた側方とは反対側の側方に、刃先をアーム２３の長手方向に沿わせるように設けられている。このように、第２切刃２５は、第１切刃２４の向きとは反対向きに設けられているので、アーム２３の揺動による小さな動きによって、第１切刃２４での切断の作用及び機能と、第２切刃２５での切断の作用及び機能とを、兼ねることができる。
【0037】
第２作用部１２は、第２切刃２５が作用する際のせん断力によって押される対象物Ｔからの反力を受ける機能を有している。第２作用部１２は、第２切刃２５が先端点Ｐｆに有る際に、第２切刃２５に対して僅かな遊間を介して嵌る溝を有する棒状体であってよい。第２作用部１２は、第２切刃２５に対向する切刃であることが好ましい。これにより、対象物Ｔの一方の側面と他方の側面との両面から、高いせん断応力を作用させることができる。よって、対象物Ｔの表面がせん断されずに支圧されて潰れたりすることを抑制でき、対象物Ｔの切断面を綺麗にできる。
【0038】
第２作用部１２は、ベース１０において、第１作用部１１よりも先方に配置されている。これにより、比較的太くてせん断力を要する果柄等の対象物Ｔである場合は、第１作用部１１と第１切刃２４との間に対象物Ｔを配置して切断することができる。そして、比較的細くてせん断力を要しない果柄等の対象物Ｔである場合や、対象物Ｔが遠くにあってアプローチし難い場合は、エンドエフェクタ１００の先方に配置された第２作用部１２と第２切刃２５との間に対象物Ｔを配置して切断することができる。このように、エンドエフェクタ１００は、第１作用部１１及び第１切刃２４並びに第２作用部１２及び第２切刃２５を有しているので、対象物Ｔの特性によって切り方を使い分けて、対象物Ｔを切断し易くできる。また、第１切刃２４による切断と、第２切刃２５による切断を、駆動軸２０の回転に基づいて、駆動リンク２１と従動リンク２２を介して、アーチ状の軌跡Ｌに沿うアーム２３の一連の動きによって実現できる。よって、エンドエフェクタ１００の構造をコンパクトにできる。
【0039】
ベース１０は、図５に示すように、第１作用部１１に沿って延びる受働グリップ１４を備えている。そして、アーム２３は、受働グリップ１４に向かい合って進退可能な、第１切刃２４に沿って延びる主働グリップ２６を備えている。このように、受働グリップ１４と主働グリップ２６とは向かい合っている。したがって、アーム２３の動作により、受働グリップ１４と主働グリップ２６との間を狭めていくことで、対象物Ｔを、受働グリップ１４と主働グリップ２６との間に挟むことができる。また、主働グリップ２６は、第１切刃２４に沿って延びているので、対象物Ｔの切断位置となる第１切刃２４の位置よりも下にある対象物Ｔの部分を把持できる。よって、第１切刃２４によって切断した後の対象物Ｔの落下を防ぐことができる。
【0040】
主働グリップ２６は、受働グリップ１４と比較して剛性の高い材料、例えば、合成ゴムで形成されている。これにより、切断された対象物Ｔの部分を傷めずに把持できる。
【0041】
詳細には、主働グリップ２６は、図６から図９に示すように、アーム２３に対して回転自由に巻かれたベルトであることが好ましい。ベルト状の主働グリップ２６は、例えば、アーム２３から突出した２つのローラ２６Ｒに対して回転自在に巻回されている。これにより、エンドエフェクタ１００の先方にある対象物Ｔを、第１切刃２４と第１作用部１１との間に案内する際に、接触による抵抗を小さくできるとともに、切断時におけるアーム２３の移動に伴って対象物Ｔを移動させないようにできる。また、ベルト状の主働グリップ２６には、テンショナ２６Ｔによって、ローラ２６Ｒに巻かれている方向に張力が作用している。テンショナ２６Ｔは、アーム２３に対して位置調節可能に、回転自在に取り付けられたリングであってよい。このリングの外周面がベルト状の主働グリップ２６を押すことで、主働グリップ２６に張力が作用する。したがって、このリングの位置を調節することで、主働グリップ２６に張力、すなわち、対象物Ｔへの不勢力を調節できる。主働グリップ２６は、このような構造であるため、対象物Ｔを受働グリップ１４との間に挟んだ際に、対象物Ｔを弾性的に付勢した状態にできる。よって、対象物Ｔを傷めることなく把持できる。
【0042】
受働グリップ１４は、第１作用部１１の内端よりも外方にある。これにより、対象物Ｔが受働グリップ１４と主働グリップ２６との間に挟まれた状態で、対象物Ｔが第１作用部１１に触れた状態にできる。よって、第１切刃２４で対象物Ｔを確実に切断できる。
【0043】
受働グリップ１４は、主働グリップ２６の剛性と同等以下の剛性を有する材料、例えば、発泡樹脂で形成されている。これにより、切断された対象物Ｔの部分を傷めずに把持できる。
また、受働グリップ１４は、対象物Ｔの摩擦係数より高い摩擦係数を有することが好ましい。これにより、対象物Ｔを確実に把持できる。
また、主働グリップ２６は、対象物Ｔの摩擦係数より高い摩擦係数を有することが好ましい。これにより、対象物Ｔを確実に把持できる。
また、受働グリップ１４は、対象物Ｔの摩擦係数より高い摩擦係数を有することが好ましい。これにより、対象物Ｔを確実に把持できる。
また、主働グリップ２６は、対象物Ｔの摩擦係数より高い摩擦係数を有することが好ましい。これにより、対象物Ｔを確実に把持できる。
【0044】
受働グリップ１４は、ベース１０に対して、適宜、ホルダ１５を介して取り付けられている。これにより、対象物Ｔの種類に応じて、受働グリップ１４をホルダ１５ごと交換できる。
【0045】
ここで、主に、図２から図４及び図１０を用いて、対象物Ｔの切断時における受働グリップ１４及び主働グリップ２６の作用を説明する。図１０は、先方から後方にみたときの、第１切刃２４及び第１作用部１１と、主働グリップ２６及び受働グリップ１４との、位置関係を示す説明図である。図１０（ａ）は、対象物Ｔを挿入した状態である。図１０（ｂ）は、対象物Ｔを把持した状態である。図１０（ｃ）は、対象物Ｔを把持して切断した状態である。
【0046】
（１）まず、図２又は図４に示すように、アーム２３が先端点Ｐｆの近傍又は後端点Ｐｂの近傍にある状態、すなわち、第１切刃２４と第１作用部１１とが離れており、主働グリップ２６と受働グリップ１４とが離れている状態で、図１０（ａ）に示すように、第１切刃２４と第１作用部１１との間及び主働グリップ２６と受働グリップ１４との間に対象物Ｔを通す。なお、第１作用部１１及び受働グリップ１４は、ベース１０に取り付けられている。一方、第１切刃２４及び主働グリップ２６は、アーム２３に取り付けられているので、アーム２３の動きに合わせて一体として移動する。
【0047】
（２）そして、アーム２３を頂点Ｐｔの手前まで移動すると、すなわち、第１切刃２４と第１作用部１１とを近付けると、対象物Ｔは、図１０（ｂ）に示すように、主働グリップ２６と受働グリップ１４とで挟まれて把持された状態となる。
【0048】
（３）続いて、図３に示すように、アーム２３を頂点Ｐｔに達するまで更に移動すると、すなわち、第１切刃２４と第１作用部１１とが擦れ違って重なった状態となるまでアーム２３を移動すると、対象物Ｔは、図１０（ｃ）に示すように、主働グリップ２６と受働グリップ１４とで挟まれて把持された状態で第１切刃２４によって切断される。
このように、エンドエフェクタ１００は、受働グリップ１４及び主働グリップ２６を有しているので、対象物Ｔの切断に伴って、対象物Ｔを把持することができる。よって、切断された対象物Ｔを把持した状態で移動できる。
このように、エンドエフェクタ１００は、受働グリップ１４及び主働グリップ２６を有しているので、対象物Ｔの切断に伴って、対象物Ｔを把持することができる。よって、切断された対象物Ｔを把持した状態で移動できる。
【0049】
ベース１０は、図５及び図１１に示すように、第１作用部１１に沿って受働グリップ１４を隔てて配置され、受働グリップ１４より主働グリップ２６に向けて突出するエッジ１６を備えていてよい。このように、ベース１０は、エッジ１６を有しているので、第１切刃２４及び第１作用部１１によって切断した対象物Ｔを、主働グリップ２６と受働グリップ１４とで把持した状態で、ベース１０を回転させて、エッジ１６の内端１６ｅに載せることで、対象物Ｔの重量を支えることができる。よって、主働グリップ２６と受働グリップ１４とによる把持力の不足分を補うことができ、重量の大きい対象物を切断と同時に把持できる。
【0050】
ここで、主に、図２から図４及び図１１を用いて、対象物Ｔの切断時におけるエッジ１６の作用を説明する。図１０は、先方から後方にみたときの、第１切刃２４及び第１作用部１１と、主働グリップ２６及び受働グリップ１４と、エッジ１６との、位置関係を示す説明図である。図１１（ａ）は、対象物Ｔを挿入した状態である。図１１（ｂ）は、対象物Ｔを把持して切断した状態である。図１１（ｃ）は、対象物Ｔを把持した状態でエンドエフェクタ１００を回転させた状態である。
【0051】
（１）まず、図２又は図４に示すように、アーム２３が先端点Ｐｆの近傍又は後端点Ｐｂの近傍にある状態、すなわち、第１切刃２４と第１作用部１１とが離れており、主働グリップ２６と受働グリップ１４とが離れている状態で、図１１（ａ）に示すように、第１切刃２４と第１作用部１１との間及び主働グリップ２６と受働グリップ１４との間に対象物Ｔを通す。なお、第１作用部１１、受働グリップ１４及びエッジ１６は、ベース１０に取り付けられている。一方、第１切刃２４及び主働グリップ２６は、アーム２３に取り付けられているので、アーム２３の動きに合わせて一体として移動する。
【0052】
（２）そして、図３に示すように、アーム２３を頂点Ｐｔに達するまで移動すると、すなわち、第１切刃２４と第１作用部１１とが擦れ違って重なった状態となるまでアーム２３を移動すると、対象物Ｔは、図１１（ｂ）に示すように、主働グリップ２６と受働グリップ１４とで挟まれて把持された状態で第１切刃２４によって切断される。
【0053】
（３）この際、切断の前から切断の後までの間に、図１１（ｃ）に示すように、エンドエフェクタ１００を、エッジ１６の内端１６ｅが上方を向くように捻る。このようにして、エッジ１６の内端１６ｅに対象物Ｔを載せて、対象物Ｔの重量を支えることができる。
【0054】
なお、本発明の技術的範囲は前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において種々の変更を加えることが可能である。
【0055】
例えば、ベース１０は、第２作用部１２に沿って延びる第２受働グリップ（不図示）を備えていてもよい。そして、アーム２３は、第２受働グリップに向かい合って進退可能な、第２切刃２５に沿って延びる第２主働グリップ（不図示）を備えていてもよい。このように、第２受働グリップと第２主働グリップとは向かい合っている。したがって、アーム２３の動作により、第２受働グリップと第２主働グリップとの間を狭めていくことで、対象物Ｔを、第２受働グリップと第２主働グリップとの間に挟むことができる。また、第２主働グリップは、第２切刃２５に沿って延びているので、対象物Ｔの切断位置となる第２切刃２５の位置よりも下にある対象物Ｔの部分を把持できる。よって、第２切刃２５によって切断した後の対象物Ｔの落下を防ぐことができる。
【0056】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本発明によれば、コンパクトなエンドエフェクタを提供できる。
【符号の説明】
【0058】
１０ ベース
１１ 第１作用部
１１Ｃ 第１作用部カバー
１２ 第２作用部
１３ 切断用切刃
１４ 受働グリップ
１５ ホルダ
１６ エッジ
１６ｅ （エッジの）内端
１７ 第１テーパガイド
２０ 駆動軸
２１ 駆動リンク
２２ 従動リンク
２３ アーム
２４ 第１切刃
２４Ｃ 第１切刃カバー
２５ 第２切刃
２６ 主働グリップ
２６Ｒ ローラ
２６Ｔ テンショナ
２８ 第２テーパガイド
１００ エンドエフェクタ
Ｇ ガイド溝
Ｌ 軌跡
Ｐｂ 後端点
Ｐｆ 先端点
Ｐｔ 頂点
Ｓ 支持部
Ｔ 対象物
１１ 第１作用部
１１Ｃ 第１作用部カバー
１２ 第２作用部
１３ 切断用切刃
１４ 受働グリップ
１５ ホルダ
１６ エッジ
１６ｅ （エッジの）内端
１７ 第１テーパガイド
２０ 駆動軸
２１ 駆動リンク
２２ 従動リンク
２３ アーム
２４ 第１切刃
２４Ｃ 第１切刃カバー
２５ 第２切刃
２６ 主働グリップ
２６Ｒ ローラ
２６Ｔ テンショナ
２８ 第２テーパガイド
１００ エンドエフェクタ
Ｇ ガイド溝
Ｌ 軌跡
Ｐｂ 後端点
Ｐｆ 先端点
Ｐｔ 頂点
Ｓ 支持部
Ｔ 対象物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】