特開 2024-102553 ハンド部及びロボットシステム

(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】P2024102553

(43)【公開日】2024-07-31

(54)【発明の名称】ハンド部及びロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20240724BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 F

B25J15/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006522

(22)【出願日】2023-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100166811

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 剛

(72)【発明者】

【氏名】大瀧 泰生

(72)【発明者】

【氏名】坂原 洋人

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS03

3C707CS08

3C707CV05

3C707DS01

3C707ES02

3C707ET02

3C707EU13

3C707EV05

3C707EV10

3C707KS34

3C707KX06

3C707WA16

(57)【要約】

【課題】よりシンプルな構造のハンド部が必要とされている。
【解決手段】ハンド部１０は、ベース１１と、ベース１１に対して回転軸４１を中心に回転可能な回転部材２１とを備え、回転部材２１は、回転軸４１に沿う軸方向から見て第一方向に延びる第一部分２２と、軸方向から見て第一方向とは異なる第二方向に延びる第二部分２５とを有し、第二部分２５は、第一部分２２がベース１１に対向するような姿勢である状態で、ベース１１から第一部分２２に向かう方向においてベース１１と第一部分２２との間に位置するように構成されており、対象物の板状部が第二部分２５に近づく方向に変位して第二部分２５に接触するのに伴って回転部材２１が回転し、ベース１１と第一部分２２との間で板状部を挟持する挟持状態となるように構成されている。アクチュエータを用いずに板状部を有する対象物を把持可能である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を把持するハンド部に加わる力を検知する力センサを有するロボットシステムにおいて、板状部を有する対象物を把持するために用いられるハンド部であって、
ベースと、
前記ベースに対して回転軸を中心に回転可能な回転部材とを備え、
前記回転部材は、前記回転軸に沿う軸方向から見て第一方向に延びる第一部分と、軸方向から見て第一方向とは異なる第二方向に延びる第二部分とを有し、
前記第二部分は、前記第一部分が前記ベースに対向するような姿勢である状態で、前記ベースから前記第一部分に向かう方向において前記ベースと前記第一部分との間に位置するように構成されており、
前記ベースと前記第一部分との間において前記対象物の板状部を配置可能な開放状態から、前記板状部が前記第二部分に近づく方向に変位して前記第二部分に接触するのに伴って前記回転部材が前記ベースに対して回転し、前記ベースと前記第一部分との間で前記板状部を挟持する挟持状態となるように構成されている、ハンド部。

【請求項2】

前記第一部分のうち、前記ベースに対向する面には、前記板状部との間の摩擦係数が前記第一部分の他の部位と前記板状部との間の摩擦係数よりも大きくなるように構成された滑止部が形成されている、請求項１に記載のハンド部。

【請求項3】

前記滑止部は、前記挟持状態において当該板状部の表面に接触可能なゴム製の部位である、請求項２に記載のハンド部。

【請求項4】

前記第二部分に前記板状部が接触していない状態において前記開放状態が維持されるように前記回転部材を付勢する付勢部材を備える、請求項１に記載のハンド部。

【請求項5】

２つの、請求項１から４のいずれか１項に記載のハンド部と、
前記２つのハンド部のそれぞれが取り付けられており、互いに左右に離れて配置された２つのアーム部と、
前記アーム部を変位させて前記２つのハンド部間の距離を変化させる移動部と、
前記ハンド部に掛かる力を検出可能な力センサとを備える、ロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板状部を有する対象物を把持するハンド部及びロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、製造現場などにおいて、人間では搬送することが困難な重量の搬送対象物、例えば、溶接の治具やプラズマ電源等の機材や、ワーク等を搬送したいという要望がある。そのような搬送対象物を搬送するため、フォークリフトを用いることも考えられるが、フォークリフトで搬送するほど搬送対象物の重量が大きくないこともある。また、搬送対象物がパレットに載置されていない場合には、フォークリフトで搬送することが困難である。

【0003】

このような要望、特に板状部を有するような対象物を対象とする用途について、対象物を把持するハンド部を設けたロボットシステムが種々提案されている。

【0004】

例えば、下記特許文献１や特許文献２には、双腕を適切な位置に配置してから両方のハンドにつけてある軸を動作させることで板状の部材を掴むようにする双腕ロボットの制御手法が記載されている。

【0005】

なお、下記特許文献３には、複数のハンドを有する双腕ロボットの例が記載されている。このような双腕ロボットは、様々な構成のアームを用いるものであり、複雑な組立作業等には有用である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０－２２８０２２号公報

【特許文献2】特開２０１０－２２８０２４号公報

【特許文献3】特開２０１１－１１５８７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記の特許文献１や特許文献２に記載されているような双腕ロボットとその制御手法を用いる場合、それぞれのハンド部においてアクチュエータを搭載する必要がある。また、この場合、ハンド部を含めた制御が複雑になるという問題がある。

【0008】

また、上記特許文献３に記載されている双腕ロボットのような複雑な構成は、例えば搬送対象物を把持し搬送するような比較的シンプルなタスクを目的とする場合には不要である。すなわち、よりシンプルな構造のハンド部を用いることができることが望ましい。また、例えば搬送対象物を搬送する目的に利用される場合、ハンド部の構成が複雑であって比較的重いと、可搬重量が低下させる要因となってしまうことも問題である。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、シンプルな構造を有し、板状部を有する対象物を把持することができるハンド部及びロボットシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本第一の発明のハンド部は、対象物を把持するハンド部に加わる力を検知する力センサを有するロボットシステムにおいて、板状部を有する対象物を把持するために用いられるハンド部であって、ベースと、ベースに対して回転軸を中心に回転可能な回転部材とを備え、回転部材は、回転軸に沿う軸方向から見て第一方向に延びる第一部分と、軸方向から見て第一方向とは異なる第二方向に延びる第二部分とを有し、第二部分は、第一部分がベースに対向するような姿勢である状態で、ベースから第一部分に向かう方向においてベースと第一部分との間に位置するように構成されており、ベースと第一部分との間において対象物の板状部を配置可能な開放状態から、板状部が第二部分に近づく方向に変位して第二部分に接触するのに伴って回転部材がベースに対して回転し、ベースと第一部分との間で板状部を挟持する挟持状態となるように構成されている、ハンド部である。

【0011】

かかる構成により、アクチュエータを用いずに板状部を有する対象物を把持可能になる。

【0012】

また、本第二の発明のハンド部は、第一の発明に対して、第一部分のうち、ベースに対向する面には、板状部との間の摩擦係数が第一部分の他の部位と板状部との間の摩擦係数よりも大きくなるように構成された滑止部が形成されている、ハンド部である。

【0013】

かかる構成により、板状部を挟持している状態を容易に維持することができる。

【0014】

また、本第三の発明のハンド部は、第二の発明に対して、滑止部は、挟持状態において板状部の表面に接触可能なゴム製の部位である、ハンド部である。

【0015】

かかる構成により、より確実に、板状部を挟持している状態を維持することができる。

【0016】

また、本第四の発明のハンド部は、第一から三のいずれか１つの発明に対して、第二部分に板状部が接触していない状態において開放状態が維持されるように回転部材を付勢する付勢部材を備える、ハンド部である。

【0017】

かかる構成により、挟持状態でない場合に確実に開放状態を維持することができる。

【0018】

また、本第五の発明のロボットシステムは、第一から四のいずれか１つの発明に対して、２つの、ハンド部と、２つのハンド部のそれぞれが取り付けられており、互いに左右に離れて配置された２つのアーム部と、アーム部を変位させて２つのハンド部間の距離を変化させる移動部と、ハンド部に掛かる力を検出可能な力センサとを備える、ロボットシステムである。

【0019】

かかる構成により、力センサを用いて、より簡素な構造のハンド部により対象物を把持する動作を行うことができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によるハンド部は、アクチュエータを用いずに板状部を有する対象物を把持可能である。シンプルな構造により、板状部を有する対象物を把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本実施の形態によるロボットシステムを示す斜視図

【図2】同ハンド部を示す斜視図

【図3】同ハンド部の左上後方から見た分解斜視図

【図4】同ハンド部の左上前方から見た分解斜視図

【図5】同ハンド部の動作を説明する図

【図6】本実施の形態の一変形例に係るハンド部を示す斜視図

【図7】本実施の形態の別の変形例に係るハンド部の動作を示す図

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、ハンド部及びそれを用いたロボットシステムの実施形態について図面を参照して説明する。

【0023】

以下の図面において示される座標は、各図同士で共通している。ロボットシステムについて、座標のｚ方向は、水平面に対して垂直な方向である。ｘ方向は、ｚ方向に対して垂直な方向であり、ｙ方向は、ｚ方向に対して垂直な方向であってｘ方向に対して垂直な方向である。なお、ｚ方向を上下方向（図示される座標の原点から見てｚ軸で正となる方向が上）ということがあり、ｘ方向を左右方向（図示される座標の原点から見てｘ軸で正となる方向が左）ということがあり、ｙ方向を前後方向（図示される座標の原点から見てｙ軸で正となる方向が後）ということがある。

【0024】

また、ハンド部について、座標のＺ方向は、水平面に対して垂直な方向である。Ｘ方向は、Ｚ方向に対して垂直な方向であり、Ｙ方向は、Ｚ方向に対して垂直な方向であってＸ方向に対して垂直な方向である。なお、Ｚ方向を上下方向（図示される座標の原点から見てＺ軸で正となる方向が上）ということがあり、Ｙ方向を左右方向（図示される座標の原点から見てＹ軸で正となる方向が右）ということがあり、Ｘ方向を前後方向（図示される座標の原点から見てＸ軸で正となる方向が前）ということがある。

【0025】

なお、以下の説明において、このように各方向を示して各部の形状や位置関係を説明することがあるが、方向の明示はあくまで説明の便宜のためのものに過ぎず、本発明に係る各装置等の使用時における向きや姿勢などを限定するものではない。

【0026】

（実施の形態）

【0027】

本実施の形態に係るロボットシステムは、例えば、搬送対象物を搬送する動作を実行可能な搬送装置である。搬送装置は、例えば、２個のハンド部を３軸方向に移動させる移動部を有し、基端側の第三移動部が台車に固定されているものである。ロボットシステムは、それぞれのハンド部に加わる力を検知する力センサを有するものである。以下、このようなロボットシステムの構成と、同ロボットシステムに用いられるハンド部の構成とについて説明する。

【0028】

図１は、本実施の形態によるロボットシステム１００を示す斜視図である。

【0029】

ロボットシステム１００は、２つのハンド部１０と、第一移動部１１０と、第二移動部１２０と、第三移動部１３０と、台車１４０とを備える。

【0030】

図１においては、ハンド部１０により対象物９００を把持している状態のロボットシステム１００が示されている。本実施の形態において用いられるハンド部１０は、特に、板状部９０１を有する搬送対象物（以下、対象物９００という）を把持するために用いられる。

【0031】

対象物９００は特に限定されないが、例えば、プラズマ電源や溶接の治具などのように、製造現場で用いられるものであってもよい。対象物９００の重量は特に限定されないが、人間による搬送が困難な重量、例えば、３０ｋｇ以上であってもよく、５０ｋｇ以上であってもよい。また、対象物９００の重量は、フォークリフトなどの大型の運搬車両を用いる必要のない程度の重量、例えば、２００ｋｇ以下であってもよく、１５０ｋｇ以下であってもよく、１００ｋｇ以下であってもよい。ハンド部１０を用いたロボットシステム１００は、一の方向における両端部分において所定の範囲の厚みを有する板状部９０１を有しているような対象物９００を把持可能である。

【0032】

図１においては、一例として、平板状の対象物９００を把持している場合が示されているが、対象物９００は立体的な物体であってもよいし、板状の部材に別の装置などが載置されたものであってもよい。後者の場合には、例えば、板状の部材と、その板状の部材に載置されている装置などの載置物とが対象物９００であってもよい。平板状の対象物９００は、その略全体が板状部９０１であると言ってもよい。

【0033】

本実施の形態において、２つのハンド部１０は、水平面内の第一方向において離間して配置されている。以下において、ｘ方向を第一方向であるものとして説明する。すなわち、二つのハンド部１０は、左右方向において互いに離れるようにして配置されている。

【0034】

本実施の形態において、各ハンド部１０は、対象物９００を同時に保持可能に構成されている。２つのハンド部１０によって対象物９００を保持することによって、対象物の搬送時にハンド部１０に対して掛かるモーメントの大きさを小さくすることができる。そのため、ロボットシステム１００の各部材に必要な強度や剛性等の要件を軽減することができ、例えば、ロボットシステム１００の小型化、軽量化を実現しやすくなる。

【0035】

２つのハンド部１０は、それぞれ、左右方向において互いに離れている第一保持構造１１２ｂと第二保持構造１１２ｃとに設けられている。第一保持構造１１２ｂは右側に配置されており、第二保持構造１１２ｃは左側に配置されている。第一保持構造１１２ｂと第二保持構造１１２ｃとは、それぞれ、ハンド部１０を支持するアーム部１１３と、ハンド部１０と、アーム部１１３とハンド部１０との間に設けられている力センサ１１５とを含んでいる。すなわち、本実施の形態において、ロボットシステム１００は、互いに左右に離れて配置された２つのアーム部１１３を有している。それぞれのアーム部１１３には、力センサ１１５を介して間接的に、ハンド部１０が取り付けられている。

【0036】

力センサ１１５は、ハンド部１０に掛かる力を検出可能である。力センサ１１５は、例えば、ハンド部１０により保持されている対象物９００の重量を取得するために用いられる。それぞれの力センサ１１５は、例えば、外力を検出するためのセンサであってもよく、重量センサであってもよい。外力を検出するためのセンサは、例えば、３軸又は６軸の力覚センサであってもよい。それぞれの力センサ１１５が外力を検出するためのセンサである場合には、そのセンサが各ハンド部１０で保持された対象物９００の重量を測定できるように配置されていることが好適である。

【0037】

それぞれのアーム部１１３のうち他方のアーム部１１３に対向する面には、ハンド部１０が取り付けられるハンド取付部（図示せず）が設けられていると言ってもよい。力センサ１１５は、ハンド取付部に加わる力を検知するためのセンサであると言ってもよい。

【0038】

なお、力センサ１１５の搭載位置は、アーム部１１３とハンド部１０との間の位置に限られない。力センサ１１５は、例えば、アーム部１１３と、第一保持構造１１２ｂや第二保持構造１１２ｃを支持する構造体との間に配置されていてもよい。また、アーム部１１３が複数の部材により構成されており、いずれかの部材間に力センサ１１５が配置されていてもよい。また、力センサ１１５が、アーム部１１３等を構成する部材に取り付けられ、当該部材の歪み等を検知可能なセンサ（例えば、歪みゲージなど）であってもよい。また、第一保持構造１１２ｂや第二保持構造１１２ｃは、力センサ１１５を有していなくてもよい。これらの場合、ハンド部１０は、アーム部１１３に直接又は間接に接続されていてもよい。

【0039】

第一保持構造１１２ｂと第二保持構造１１２ｃとのそれぞれにおいて、力センサ１１５によって、ハンド部１０に掛かる重量が取得可能である。それぞれの力センサ１１５によって取得される重量の合計は、例えば、対象物９００の重量となってもよく、又は対象物９００の重量に両ハンド部１０の重量を加算したものであってもよい。

【0040】

各保持構造１１２ｂ，１１２ｃと共に、各ハンド部１０は、移動部１１０，１２０，１３０によって、台車１４０に対して移動可能である。各ハンド部１０は、水平面内において第一方向及び第二方向に移動可能であり、鉛直方向すなわちｚ方向に移動可能である。なお、第二方向は、第一方向に垂直な方向すなわちｙ方向である。各ハンド部１０は、直交座標系における３軸の方向にそれぞれ移動されることになる。

【0041】

第一移動部１１０は、各保持構造１１２ｂ，１１２ｃを支持している。すなわち、第一移動部１１０は、各ハンド部１０を支持している。第一移動部１１０は、各ハンド部１０をそれぞれ第一方向に変位させる。第一移動部１１０は、例えば、各ハンド部１０を第一方向にそれぞれ独立して移動できる。すなわち、第一移動部１１０は、アーム部１１３を変位させて、２つのハンド部１０間の距離を変化させることができるように構成されている。第一移動部１１０は、ロボットシステム１００は、第一移動部１１０によって各ハンド部１０を移動させることによって、例えば、各ハンド部１０による対象物９００の保持を行ったり、その保持を解除したりすることができるように構成されている。また、ロボットシステム１００は、第一移動部１１０によって各ハンド部１０を同時に同じ向きに移動させることによって、例えば、各ハンド部１０によって保持されている対象物９００を第一方向に移動させることもできる。

【0042】

第一移動部１１０は、一例として、各ハンド部１０を支持する第一支持部１１１と、第一支持部１１１に対して各ハンド部１０を第一方向に移動させるリニアアクチュエータとを有している。より具体的には、例えば、第一方向に延びる第一支持部１１１の底面に第一方向に沿ったガイドが設けられており、そのガイドにスライダが第一方向にスライド可能に組み付けられている。そして、各ハンド部１０が取り付けられている各アーム部１１３が、それぞれ異なるスライダに固定されている。

【0043】

第二移動部１２０は、第一移動部１１０を支持しており、その第一移動部１１０を第二方向に移動させる。したがって、第二移動部１２０によって、各ハンド部１０が一緒に第二方向に移動されることになる。第二移動部１２０は、一例として、第一移動部１１０の第一支持部１１１を支持する第二支持部１２１と、第二支持部１２１に対して第一支持部１１１を第二方向に移動させるリニアアクチュエータとを有している。より具体的には、例えば、第二方向に延びる第二支持部１２１の底面に第二方向に沿ったガイドが設けられており、そのガイドにスライダが第二方向にスライド可能に組み付けられていてもよい。そして、第一支持部１１１の上面がそのスライダに固定されていてもよい。

【0044】

第三移動部１３０は、第二移動部１２０を支持しており、その第二移動部１２０を鉛直方向に移動させる。したがって、第三移動部１３０によって、各ハンド部１０が一緒に鉛直方向に移動されることになる。第三移動部１３０は、一例として、第一方向に離間して配置された一対の支柱１３１，１３２と、支柱１３１，１３２の上端側を繋ぐ上面板１３３と、一対の支柱１３１，１３２によって端部が支持されており、第二移動部１２０の第二支持部１２１を支持する昇降部１３４と、昇降部１３４を一対の支柱１３１，１３２に対して鉛直方向に同期して移動させる一対のリニアアクチュエータとを有している。より具体的には、鉛直方向に延びる支柱１３１，１３２の昇降部１３４側の面にそれぞれ鉛直方向に沿ったガイドが設けられており、そのガイドにスライダが鉛直方向にスライド可能に組み付けられていてもよい。そして、昇降部１３４の第一方向の両端がそれぞれスライダに固定されていてもよい。

【0045】

移動部１１０，１２０，１３０において、例えば、スライダは、平行に設けられた２以上のガイドに組み付けられていてもよい。また、移動部１１０，１２０，１３０が有するリニアアクチュエータはそれぞれ独立して、例えば、ラックアンドピニオン機構と、ピニオンを回転させる駆動手段とを有するものであってもよく、ボールねじ機構と、ボールねじ機構のねじ軸を回転させる駆動手段とを有するものであってもよく、一対のプーリと、その一対のプーリに掛け渡された無端のベルトと、プーリを回転させる駆動手段とを有するものであってもよく、そのプーリ及びベルトに代えてスプロケット及びチェーンを用いたものであってもよく、その他の構成であってもよい。各ハンド部１０を第一方向にそれぞれ独立して移動させるため、第一移動部１１０は、第一保持構造１１２ｂを移動させるリニアアクチュエータと、第二保持構造１１２ｃを移動させるリニアアクチュエータとを有していてもよい。なお、ガイドやスライダ、リニアアクチュエータなどを用いて支持対象を直線方向に移動させる機構はすでに公知であり、その詳細な説明を省略する。図１では、ガイドやスライダ、リニアアクチュエータの図示は省略している。

【0046】

台車１４０には、第三移動部１３０が固定されている。なお、第三移動部１３０の基端側、すなわち下方側の端部が台車１４０に固定されていてもよい。台車１４０は、一例として、第三移動部１３０の基端側が固定された基台１４１と、基台１４１に固定されており、床面などの走行面を走行可能な複数の走行手段１４２とを有してもよい。基台１４１は、一例として、板状の部材であってもよい。走行手段１４２は、通常、車輪であるが、車輪以外のローラ、無限軌道、ボールを有するボールキャスタなどであってもよい。また、台車１４０は、走行手段１４２を駆動するための駆動手段を有していてもよく、又は、そうでなくてもよい。後者の場合には、台車１４０は、手動で移動されてもよい。また、手動で移動される台車１４０は、移動部１１０，１２０，１３０による対象物９００の局所的な搬送を行う際に台車１４０が動かないように走行手段１４２を固定するための固定手段を有していてもよい。固定手段は、例えば、車輪のストッパなどであってもよい。本実施の形態では、台車１４０が駆動手段を有しておらず、手動で移動される場合について主に説明する。移動部１１０，１２０，１３０によって対象物９００が局所的に搬送されるのに対して、台車１４０によって対象物９００がより大域的に搬送されることになる。

【0047】

なお、ロボットシステム１００は、ユーザから操作や指示を受け付けるための受付部（図示せず）や、移動部１１０，１２０，１３０の動作を制御する制御部（図示せず）を有している。受付部は、例えば、移動部１１０，１２０，１３０に関する操作や指示を受け付けてもよく、台車１４０に関する操作や指示を受け付けてもよい。受け付けは、例えば、入力デバイス（例えば、キーボードやマウス、タッチパネルなど）から入力された情報の受け付けでもよく、有線又は無線の通信回線を介して送信された情報の受信でもよい。なお、受付部は、受け付けを行うためのデバイス（例えば、入力デバイス、通信デバイスなど）を含んでもよく、あるいは含まなくてもよい。また、受付部は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは所定のデバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

【0048】

制御部は、第一移動部１１０、第二移動部１２０、及び第三移動部１３０をそれぞれ制御する。この制御部による制御によって、例えば、対象物９００が各ハンド部１０によって保持されたり、またその保持が解除されたりすることになる。また、この制御によって、対象物９００の位置決めなどの局所的な搬送が行われることになる。また、例えば、台車１４０が駆動手段を有している場合には、制御部は、台車１４０の移動制御をも行ってもよい。これらの制御は、例えば、受付部によって受け付けられた操作や指示に応じて行われてもよい。台車１４０の移動制御は、例えば、受付部によって受け付けられた操作に応じた移動方向や移動速度に関する移動制御であってもよく、あらかじめ決められた出発地から目的地までの自律的な移動制御であってもよい。

【0049】

次に、ハンド部１０の構造の一例についてより具体的に説明する。なお、ハンド部１０の構造の説明において示す各方向は、上述のロボットシステム１００の構成の説明において示した各方向とは、必ずしも一致しない、独立したものである。

【0050】

図２は、同ハンド部１０を示す斜視図である。図３は、同ハンド部１０の左上後方から見た分解斜視図である。図４は、同ハンド部１０の左上前方から見た分解斜視図である。

【0051】

ハンド部１０は、ベース１１、回転部材２１、回転軸４１及び付勢部材５１を備えている。

【0052】

ベース１１は、本実施の形態において、平面視で略矩形の形状を有している。ベース１１は、水平面に平行な板状をなすベース本体１２を有している。ベース本体１２の上面が、対象物９００の把持時において板状部９０１が接触しうるベース面１３となる。ベース面１３は、回転軸４１に沿う軸方向に対して略平行な平面である。ベース面１３は、略平坦な平面である。ベース面１３を接触面１３と言ってもよい。本実施の形態において、軸方向はＹ方向である。ベース面１３は、前後方向すなわちＸ方向に延びる形状を有していると言ってもよい。

【0053】

ベース１１は、各アーム部１１３のハンド取付部に、力センサ１１５を介して取り付け可能である。すなわち、ベース１１は、アーム部１１３により保持可能に構成されている。本実施の形態において、ベース１１の後端面が、アーム部１１３側への取り付けられる取付面１９となっている。取付面１９には、例えば、ねじが挿脱可能な穴が形成されている。この穴を通るように配置したねじに、ベース本体１２の底面側から配置されるボルト６１が結合されることにより、ベース１１が、取付面１９に面する部材（例えば、力センサ１１５やアーム部１１３等）に固定可能になるように構成されている。なお、ベース１１のアーム部１１３側の部材への取付方法はこれに限られず、種々の手段を用いることができる。

【0054】

ベース１１の後端側には、ベース面１３から上方すなわちＺ方向に立ち上がるように形成された支持部１５が形成されている。支持部１５のそれぞれは、板状の部位である。支持部１５は、ベース面１３の左右両端部に立設されている。すなわち、支持部１５は、軸方向において、ベース面１３の両端部に位置している。

【0055】

支持部１５のうち、ベース面１３から上方に離れた部位には、軸支部１６が形成されている。軸支部１６は、回転軸４１を保持する。

【0056】

本実施の形態において、２つの支持部１５のそれぞれにおいて、他方の支持部１５に対向する面に、当該他方の支持部１５に向かって突出するように、軸支部１６が形成されている。軸支部１６の中央部には、回転軸４１の端部が嵌まる凹状部が形成されている。回転軸４１は、このような凹状部に両端部のそれぞれが嵌まるようにして、ベース１１に対して配置可能となっている。なお、各軸支部１６には、凹状部から前方上方に向かって延びる、回転軸４１の直径ほどの幅の溝状の着脱溝１６ｂが形成されている。各着脱溝１６ｂは、例えば、回転軸４１がＹ方向に平行な姿勢のまま、ベース１１の前方上方から回転軸４１の両端部が着脱溝１６ｂを通して凹状部に配置可能となるように、左右対称に形成されている。

【0057】

ベース１１は、例えば金属製であるが、エンジニアリングプラスチックなどの樹脂製であってもよく、種々の材料を用いて構成することができる。ベース１１は、本実施の形態においては、材料の塊から切削されたり、型を利用した鋳造やその他の成形加工によったりして、各部が一体に形成されたものであるが、これに限られない。別個に形成された複数の部材同士が組み合わされてベース１１が構成されるようにしてもよい。

【0058】

回転部材２１は、本実施の形態において、平面視で略矩形の形状を有している。回転部材２１は、ベース１１に対して、回転軸４１を中心に回転可能である。本実施の形態において、回転部材２１は、ベース１１に対して回転することにより、回転部材２１とベース１１との間で板状部９０１を挟持しない開放状態と、回転部材２１とベース１１との間で板状部９０１を把持する把持状態とのそれぞれの状態をとることができるようになっている。

【0059】

回転部材２１は、その一部を回転軸４１が貫通するように構成されている。本実施の形態において、回転部材２１には、Ｙ方向すなわち軸方向に沿って貫通孔が形成されている。貫通孔が形成されている近傍の部位の、軸方向における幅寸法は、ベース１１の支持部１５に設けられている軸支部１６同士の間の寸法よりわずかに小さくなっている。貫通孔を回転軸４１が通り、貫通孔が形成されている近傍の部位が両軸支部１６の間に位置するようにして、回転部材２１がベース１１に対して配置されている。このように、回転部材２１は、ベース１１に対して回転軸４１周りに回転可能に支持されているといえる。

【0060】

回転部材２１は、第一部分２２と、第二部分２５とを有している。第一部分２２は、軸方向とは異なる第一方向に延びる部分である。また、第二部分２５は、軸方向及び第一方向とは異なる第二方向に延びる部分である。すなわち、回転部材２１は、軸方向から見て、第一方向に延びる第一部分２２と、第一方向とは異なる第二方向に延びる第二部分２５とを有しているといえる。本実施の形態において、第一方向及び第二方向は、それぞれ、軸方向に対して垂直な方向である。また、第一方向は、第二方向に対して略垂直な方向である。なお、第一方向に対する第二方向の角度は、これに限られず、互いに異なる方向であればよい。

【0061】

本実施の形態において、第一部分２２と第二部分２５とは、それぞれ、回転軸４１が位置する部位を基点として、第一方向及び第二方向に延びるように形成されている。回転部材２１は、軸方向において垂直な断面が、どの断面においても略同じ形状となるように形成されている。すなわち、回転部材２１は、回転軸４１が位置する部位において折れ曲がるような形状を有している。

【0062】

第一方向において、回転軸４１が位置する部位から離れた第一部分２２の先端部は、ベース１１のベース面１３の前端部の近くに位置している。第一部分２２は、ベース面１３に対向する挟持面２３を有している。挟持面２３は、ベース面１３に対向する対向面であると言ってもよい。挟持面２３は、回転軸４１に沿う軸方向に対して略平行な平面である。挟持面２３は、略平坦な平面である。開放状態において、挟持面２３は、ベース面１３に対して若干傾斜した状態となるようになっている。

【0063】

第二部分２５は、第一部分２２がベース１１に対向するような姿勢である状態で、ベース１１から第一部分２２に向かう方向において、ベース１１と第一部分２２との間に位置している。すなわち、第二部分２５は、ベース面１３に挟持面２３が対向する状態において、上下方向において、ベース面１３と第一部分２２との間に位置するように構成されている。本実施の形態において、より具体的には、第二部分２５は、ベース面１３に挟持面２３が対向する状態において、上下方向においてベース面１３と回転軸４１との間に位置する部位である。

【0064】

本実施の形態において、第二方向における、回転軸４１が位置する部位から離れた第二部分２５の先端部は、回転軸４１を中心とする円筒面を有している。なお、当該先端部はこれ以外の形状を有していてもよい。第二部分２５とベース面１３との間の距離は、ベース１１に対する回転部材２１の回転軸４１周りの位置に限られず、小さくなっていることが望ましい。本実施の形態において、第二部分２５は、軸方向に対して略平行であって、第一方向に対して略垂直な平面を有している。この平面は、挟持面２３に対して９０度よりも若干小さい角度となるように形成されているが、これに限られない。

【0065】

本実施の形態において、回転部材２１は、滑止部２４を有している。滑止部２４は、例えば、第一部分２２のうちベース面１３に対向する部位の一部に配置されている。すなわち、滑止部２４の表面は、挟持面２３の一部を構成する。

【0066】

滑止部２４は、回転部材２１のそれ以外の本体部分とは異なる素材を用いて形成された部位である。滑止部２４は、板状部９０１との間の摩擦係数が第一部分２２の他の部位と板状部９０１との間の摩擦係数よりも大きくなるように構成されている。本実施の形態においては、例えば、回転部材２１の本体部分は、金属製又はエンジニアリングプラスチックなどの樹脂製である。滑止部２４は、例えば、ゴム製である。

【0067】

このように設けられた滑止部２４は、後述のように、挟持状態において板状部９０１の表面に接触可能なゴム製の部位であるといえる。

【0068】

回転軸４１は、例えば、金属製の軸であるが、材質はこれに限られない。なお、部材として別個の回転軸４１が設けられていなくてもよい。例えば、ベース１１や回転部材２１と一体に成形された軸や、ベース１１や回転部材２１に対して固定された軸を回転軸として、ベース１１に対して回転部材２１が回転可能に支持されるようにしてもよい。

【0069】

付勢部材５１は、第二部分２５に板状部９０１が接触していない状態において、開放状態が維持されるように回転部材２１を付勢する。開放状態が維持されるように付勢するとは、回転軸４１周りのベース１１と回転部材２１との間の角度を大きくするように付勢すると言ってもよい。

【0070】

本実施の形態において、付勢部材５１は、例えば、コイルばねである。付勢部材５１は、自然状態（負荷がかかっていない状態）から延びた状態になるように、回転部材２１とベース１１との間に掛けられている。付勢部材５１は、このような構造のものに限られない。例えば、ベース１１に対する回転部材２１の回転に伴ってねじられるように配置されたねじりばねにより、回転軸４１周りのベース１１と回転部材２１との間の角度を大きくするように付勢が行われるようにしてもよい。

【0071】

ここで、ハンド部１０には、ベース１１に対する回転部材２１の回転可能な範囲を規制する回転規制手段３０（図５に示す）が設けられている。回転規制手段３０は、回転軸４１周りの所定の回転方向においてベース１１に対して回転部材２１が回転する場合において、回転部材２１が所定の回転位置になった場合に、それ以上所定の回転方向に回転部材２１が回転しないように、回転部材２１の回転を規制するように構成されている。このように回転規制手段３０が設けられていることにより、回転部材２１の回転可能な範囲が制限され、確実にハンド部１０による対象物９００の把持動作が行われるようになっている。

【0072】

本実施の形態において、回転規制手段３０は、例えば、ベース１１に設けられている回転規制部１７と、回転部材２１に形成された接触部２７とを含んでいる。

【0073】

すなわち、ベース１１の支持部１５には、回転規制部１７が形成されている。回転規制部１７は、２つの支持部１５のそれぞれにおいて、他方の支持部１５に対向する面に、当該他方の支持部１５に向かって突出するように形成されている凸状の部位である。

【0074】

他方、回転部材２１の回転軸４１が通る部位には、他の部位より回転中心から突出するように形成された接触部２７が設けられている。接触部２７は、例えば、軸方向に沿って延びるリブ状の突出部である。回転軸４１の中心から接触部２７の径方向（軸方向に対して垂直な方向）の先端部までの距離は、回転軸４１の中心から回転規制部１７が形成されている位置までの径方向における距離よりも大きくなっている。

【0075】

本実施の形態においては、このように構成された回転規制手段３０により、開放状態において回転部材２１のベース１１に対する角度が所定の角度まで開いた場合に、回転規制部１７に接触部２７が接触し、回転部材２１がそれ以上回転しないように維持される。付勢部材５１により回転部材２１が開くように付勢されているので、板状部９０１を把持しない通常時においては、回転規制部１７に接触部２７が接触した状態が維持される。

【0076】

以下に、以上のように構成されたハンド部１０の動作について説明する。ハンド部１０は、以上のように、回転部材２１が、回転軸４１に対して垂直な第一方向に延びる第一部分２２と、回転軸４１に対して垂直な第二方向に伸びる第二部分２５とを有し、第二部分２５が回転軸４１とベース面１３との間に位置するように配置されている。ハンド部１０は、ベース１１と第一部分２２との間において対象物９００の板状部９０１を配置可能である開放状態になることができる。また、ハンド部１０は、ベース１１と第一部分２２との間で板状部９０１を挟持する挟持状態になることができる。ハンド部１０は、開放状態において、板状部９０１が第二部分２５に近づく方向に変位して、板状部９０１が第二部分２５に接触するのに伴って、回転部材２１がベース１１に対して回転することにより、挟持状態になるように構成されている。すなわち、ハンド部１０は、開放状態と挟持状態とを変化させるためだけのアクチュエータを用いることなく、板状部９０１の挟持と開放とを切替可能に構成されている。

【0077】

なお、本実施の形態において、ある部位がある部位に近づいたり離れたりする方向に変位する、例えば板状部９０１が第二部分２５に近づく方向に変位するというような表現は、相対的な変位を表す表現である。すなわち、静止している対象物９００に対してハンド部１０が変位することにより、板状部９０１の第二部分２５に対する位置が変化する場合も、上記表現により表される事象に含まれる。

【0078】

図５は、同ハンド部１０の動作を説明する図である。

【0079】

図５において、ステップＳ１が開放状態を示し、ステップＳ４が挟持状態を示す。ステップＳ２及びステップＳ３は、開放状態から挟持状態へ変化しつつある状態や、又はその逆の状態を示す、過渡的な状態を示す。

【0080】

すなわち、ステップＳ１として示されるように、開放状態において、第二部分２５は、回転軸４１とベース面１３との間に位置している。回転部材２１がベース１１に対して開いていることから、第二部分２５は、比較的前方に位置している。

【0081】

このような開放状態では、上述のように、回転規制手段３０において、回転規制部１７に接触部２７が接触している状態となっている。したがって、回転部材２１がベース１１に対してこれ以上開かないようになっている。

【0082】

板状部９０１を把持する際には、まず、このような開放状態において、板状部９０１がベース面１３の上に位置するように、板状部９０１に対してハンド部１０が配置される。板状部９０１は、ハンド部１０の前側からベース１１と回転部材２１との間のスペースに導入される。板状部９０１は、上下方向において、ベース１１と回転部材２１との間に位置する。

【0083】

その後、板状部９０１に対して、ハンド部１０を前方に変位させる。これにより、板状部９０１の後端部が第二部分２５に近づき、第二部分２５に接触する（ステップＳ２）。

【0084】

さらに板状部９０１に対してハンド部１０が前方に変位すると、それに伴って、板状部９０１により第二部分２５が後方に押し込まれ、ベース１１に対して回転部材２１が回転する（ステップＳ３）。ベース面１３と挟持面２３とがなす角が小さくなるように、回転部材２１が回転する。

【0085】

さらに板状部９０１に対してハンド部１０が前方に変位すると、それに伴って回転部材２１が回転し、板状部９０１の上面に回転部材２１の挟持面２３が接触する状態となる（ステップＳ４）。このように、板状部９０１が、上下方向においてベース面１３と挟持面２３とにより挟まれて、挟持状態となる。挟持状態においては、回転部材２１が板状部９０１の上面に当接している状態となるため、それ以上回転部材２１が回転しない。そのため、板状部９０１に対してハンド部１０が前方に変位することができなくなっている。

【0086】

このような挟持状態において、板状部９０１の上面には、滑止部２４が接触するように構成されている。挟持状態において板状部９０１と滑止部２４との間の摩擦力を大きくすることができるので、対象物９００を把持した状態で対象物９００の位置がずれにくくなるようにすることができる。滑止部２４はゴム製であるので、滑止部２４が板状部９０１に接触した場合において、さらに滑止部２４が若干変形するまで、板状部９０１に対してハンド部１０を前方に変位させて、板状部９０１を把持することができる。より強い力で板状部９０１を把持することができ、確実に板状部９０１を把持している状態を維持することができる。

【0087】

なお、挟持状態において、挟持面２３はベース面１３に略平行となるように構成されていることが好ましい。挟持面２３はベース面１３に略平行となる場合、挟持面２３やベース面１３における板状部９０１の表面に接触する領域の面積をより大きく確保することができる。換言すると、ハンド部１０は、挟持面２３がベース面１３に対して平行となる場合における挟持面２３とベース面１３との間隔と略等しい厚みの板状部９０１を有する対象物９００の把持を行う目的に特に向いているといえる。

【0088】

なお、本実施の形態に係るロボットシステム１００において、板状の対象物９００を左右から２つのハンド部１０により把持する場合には、各ハンド部１０に対応する力センサ１１５の計測結果を利用して、適切に把持が行われるように自動的に制御動作が行われるようにしてもよい。

【0089】

すなわち、次のような動作が、制御部等により行われればよい。例えば、左右それぞれのハンド部１０を、両ハンド部１０間の距離が小さくなるように移動させる。そうすると、各ハンド部１０の第二部分２５に対象物９００の各板状部９０１が当接しながら、回転部材２１が回転する。

【0090】

この間、いずれか一方のハンド部１０に対応する力センサ１１５により検出された値が、第一閾値よりも大きくなった場合、当該ハンド部１０の移動を停止させる。そして、他方のハンド部１０の移動を継続し、当該他方のハンド部１０に対応する力センサ１１５により検出された値が、第一閾値よりも大きくなった場合、こちらのハンド部１０の移動も停止させる。第一閾値は、例えば、ハンド部１０により板状部９０１が比較的軽く把持される把持状態となるような場合における力センサ１１５の検出値と同等の値に設定することができる。このように両ハンド部１０の制御を行うことにより、２つのハンド部１０のそれぞれで、一旦、対象物９００の各板状部９０１を把持することができる。

【0091】

次に、両方のハンド部１０を、さらに、両ハンド部１０間の距離が小さくなる方向に移動させる。そうすると、各ハンド部１０に対応する力センサ１１５の検出値が上昇する。そして、いずれかの力センサ１１５の検出値が、第一閾値よりも大きい第二閾値よりも大きくなった場合に、両ハンド部１０の移動を停止させ、その把持状態を維持する。このように、一旦対象物９００を両ハンド部１０で把持した状態としてから、さらに強い把持力で対象物９００が把持されるようにすることにより、対象物９００を確実に、かつ、強固に把持することができる。

【0092】

なお、ロボットシステム１００の動作はこれに限られず、２つの力センサ１１５のそれぞれの検出値が第一閾値を超えたか否かのみによって対応するハンド部１０による把持が完了したか否かを判断するようにしてもよい。この場合、第一閾値は、上記の場合よりも比較的大きい値にすることが好ましい。

【0093】

本実施の形態において、ロボットシステム１００は、例えば、床面ではなく棚や台などに載置されている対象物９００をピックアップしてもよく、また、棚や台などに対象物９００を搬送してもよい。また、ロボットシステム１００は、搬送先に配置されている位置決めのための部材に対して位置決めが行われるように対象物９００を搬送してもよい。具体的には、搬送先において、位置決めのためのガイド部材などに沿うように、対象物９００が位置決めされてもよい。

【0094】

以上のように、本実施の形態によるロボットシステム１００は、ハンド部１０を移動させるためのアクチュエータに加えて把持する動作を行うためのアクチュエータを用いる必要なく対象物９００を把持可能な、シンプルな構造を有するハンド部１０を用いて構成されている。したがって、ロボットシステム１００の構成をより簡素にすることができる。各ハンド部１０側の重量が増加しないようにすることができ、それに応じて可搬重量をより大きくすることができる。また、双腕ロボットと比較して部品数が少なくなったことにより、ロボットシステム１００の重量を抑えることができ、また全体として小型にすることもできるようになる。

【0095】

ハンド部１０には滑止部２４が設けられているので、板状部９０１を挟持している状態を、容易に、かつ、より確実に維持することができる。また、付勢部材５１により回転部材２１を付勢することができるので、挟持状態でない場合に、確実に開放状態を維持することができ、把持や把持の解除を確実に繰り返すことができる。

【0096】

（変形例の説明）

【0097】

なお、本実施の形態において、以下のようにハンド部の構成を変形してもよい。いずれの場合も、上述と同様の効果を得ることができる。

【0098】

図６は、本実施の形態の一変形例に係るハンド部３１０を示す斜視図である。

【0099】

図に示されるように、ハンド部３１０は、上述の実施の形態に係るハンド部１０とは、前端部の形状が若干異なるベース３１１を有しているものである。その他の、回転部材２１やそのベース３１１による軸支構造などは、ハンド部１０のそれと同様である。

【0100】

本変形例において、ベース３１１は、ベース本体１２の前端部に、前方に延びる先端部３１２が形成されているものである。先端部３１２は、軸方向から見てテーパ形状をなし、平面視で先細となるように構成されている。先端部３１２の上面は、前端部におけるベース３１１の底面近傍から後方に行くにつれて高さが高くなるなだらかな傾斜面である。先端部３１２の上面は、ベース本体１２の上面のベース面１３まで繋がっている。

【0101】

このような先端部３１２が形成されていることにより、対象物９００を把持する場合にハンド部３１０を対象物９００に向けて移動させると、対象物９００の下側に容易に先端部３１２を位置させることができる。したがって、対象物９００の板状部９０１がベース面１３上に位置するように、容易に、対象物９００に対するハンド部３１０の位置をセットすることができる。したがって、ハンド部３１０を用いて、スムーズに板状部９０１を把持することができるようになる。

【0102】

図７は、本実施の形態の別の変形例に係るハンド部４１０の動作を示す図である。

【0103】

図に示されるように、ハンド部４１０は、上側にベース４１１が位置し、ベース４１１の下側に回転部材４２１が位置するように構成されている。回転部材４２１は、ベース４１１に対して、回転軸４１を中心に回転可能に、支持されている。

【0104】

ベース４１１は、ベース本体１２の下側の面がベース面４１３となるように構成されている。ベース面４１３のうち板状部９０１が接触しうる部分には、滑止部４１４が配置されている。滑止部４１４は、上述の実施の形態における滑止部２４と同様に構成することができる。

【0105】

回転部材４２１は、ベース４１１から吊り下げされている。回転部材４２１は、回転軸４１から前方に延びており上面に挟持面４２３が形成されている部位と、上下方向において挟持面４２３とベース面４１３との間に位置するように形成された第二部分２５とを有している。また、回転軸４１よりも後方には、回転部材４２１のベース４１１に対する回転位置が所定の位置である場合にベース４１１に接触する接触部４２７が設けられている。接触部４２７とベース面４１３とは、ベース４１１から吊り下げられている回転部材４２１が所定の角度までしか開かないようにする回転規制手段３０を構成する。これにより、ステップＳ３１として示されるような開放状態が維持されるようになっている。

【0106】

なお、開放状態において、回転部材２１が自重により開いた状態を維持するように構成されているため、付勢部材等は設けられていないが、付勢部材が設けられていてもよい。

【0107】

このようなハンド部４１０も、上述の実施の形態に係るハンド部１０と同様に、ハンド部４１０を対象物９００の板状部９０１に向かって移動させることにより、板状部９０１を把持させることができる。

【0108】

すなわち、ステップＳ３１に示されるように、まず、開放状態において、回転部材２１の先端部が板状部９０１の下側に位置するように、ハンド部４１０を対象物９００に対して移動させる。

【0109】

ステップＳ３２に示されるように、ハンド部４１０を対象物９００に向かって変位させると、板状部９０１の端部が挟持面４２３の上面を通って、第二部分２５に近づく。なお、この場合、ハンド部４１０の対象物９００に向けた変位に伴ってベース４１１を徐々に下に移動させ、板状部９０１が挟持面４２３の上をスムーズに移動するようにしてもよい。

【0110】

さらにハンド部４１０を対象物９００に向かって変位させると、板状部９０１が第二部分２５に当接し、ベース４１１に対して回転部材４２１が回転する。そして、ステップＳ３３に示されるように、板状部９０１が回転部材４２１とベース４１１との間で挟まれた挟持状態となり、ハンド部４１０によって対象物９００が把持される。

【0111】

（その他）

【0112】

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである。

【0113】

上述の実施の形態や変形例の構成要素を適宜他の要素と置換したり組み合わせたりしてもよい。また、上述の実施の形態や変形例のうち、一部の構成要素や機能が省略されていてもよい。

【0114】

ロボットシステムは、上述のような搬送装置に限られない。ロボットシステムは、ハンド部を一つ以上有するものであればよい。例えばロボットシステムのマニピュレータに、上述の実施の形態に係るハンド部を取り付けて用いることにより、シンプルな構造を有するロボットシステムを構成可能である。ロボットシステムは、台車を有しないものであってもよい。例えば、ロボットシステムは、固定台座等に固定されているものであってもよい。

【0115】

滑止部は、必ずしも設けられていなくてもよい。滑止部がベースに配置されていたり、回転部材に配置されていなかったりしてもよい。また、滑止部として、必ずしも当該滑止部が設けられている部材の本体（ベース本体や、回転部材の本体）とは異なる材質のものが用いられていなくてもよい。滑止部として、部材の表面処理や形状、表面粗さ等が異なることにより、対象物の板状部との間の摩擦力が大きくなるように構成されたものが用いられるようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0116】

以上のように、本発明にかかるハンド部は、アクチュエータを用いずに板状部を有する対象物を把持可能であるという効果を有し、ハンド部等として有用である。

【符号の説明】

【0117】

１０，３１０，４１０ ハンド部、１１，３１１，４１１ ベース、２１，４２１ 回転部材、２２ 第一部分、２４，４１４ 滑止部、２５ 第二部分、４１ 回転軸、５１ 付勢部材、１００ ロボットシステム、１１５ 力センサ、９００ 対象物、９０１ 板状部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】