特開 2024-107535 ロボット用ハンドおよびロボット制御装置

(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】P2024107535

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】ロボット用ハンドおよびロボット制御装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20240802BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 F

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023011502

(22)【出願日】2023-01-30

(71)【出願人】

【識別番号】518106124

【氏名又は名称】コネクテッドロボティクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 俊昭

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS10

3C707ES17

3C707EV23

3C707GS19

3C707KT01

3C707KT05

3C707KT11

3C707NS26

(57)【要約】

【課題】 状態を切り換えることができるロボット用ハンド等を提供する。
【解決手段】 ロボット機構に取り付けられるロボット用ハンドであって、ロボット機構に対して固定される固定部材と、固定部材に対して移動可能に取り付けられた移動部材と、を備え、固定部材に対する移動部材の相対的な位置が異なる第１の状態および第２の状態を有し、移動部材を外部の係合部に係合させた状態でロボット機構により固定部材を移動させることにより、第１の状態から第２の状態に移行可能とされる。移動部材が固定部材に対して摺動することにより、第１の状態および第２の状態の間を移行可能とされてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボット機構に取り付けられるロボット用ハンドであって、
前記ロボット機構に対して固定される固定部材と、
前記固定部材に対して移動可能に取り付けられた移動部材と、
を備え、
前記固定部材に対する前記移動部材の相対的な位置が異なる第１の状態および第２の状態を有し、
前記移動部材を外部の係合部に係合させた状態で前記ロボット機構により前記固定部材を移動させることにより、前記第１の状態から前記第２の状態に移行可能とされる、ロボット用ハンド。

【請求項2】

前記移動部材が前記固定部材に対して摺動することにより、前記第１の状態および前記第２の状態の間を移行可能とされる、請求項１に記載のロボット用ハンド。

【請求項3】

前記第１の状態では、前記ロボット用ハンドにより被搬送物が保持され、
前記第２の状態では、前記ロボット用ハンドから前記被搬送物が解放される、請求項１に記載のロボット用ハンド。

【請求項4】

前記第１の状態では、前記被搬送物が前記固定部材により保持され、前記第２の状態に移行する際に、前記被搬送物が前記移動部材に当接して前記被搬送物が前記固定部材から解放される、請求項３に記載のロボット用ハンド。

【請求項5】

前記第１の状態では、前記被搬送物が前記移動部材により保持され、前記第２の状態に移行する際に、前記被搬送物が前記固定部材に当接して前記被搬送物が前記移動部材から解放される、請求項３に記載のロボット用ハンド。

【請求項6】

ロボット機構に取り付けられるロボット用ハンドの状態を制御するロボット制御装置であって、
前記ロボット用ハンドは、
前記ロボット機構に対して固定される固定部材と、
前記固定部材に対して移動可能に取り付けられた移動部材と、
を備え、
前記固定部材に対する前記移動部材の相対的な位置が異なる第１の状態および第２の状態を有し、
前記ロボット制御装置は、前記移動部材を外部の係合部に係合させた状態で前記固定部材を移動させるように前記ロボット機構を制御することにより、前記ロボット用ハンドの状態を前記第１の状態から前記第２の状態に移行させる、ロボット制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボット用ハンドおよびロボット制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ロボットアームに着脱可能とされた種々のロボット用ハンドが開示されている。これらのロボット用ハンドには、様々な作業のそれぞれに適合する形態が与えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－０２２２３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

単一の形態のロボット用ハンドだけでは行えない作業を行う場合、他のロボット用ハンドを追加し、複数のロボット用ハンドを同時に使用して作業を行うことが考えられる。しかし、ロボット用ハンドの状態を切り換えることができれば、複数のロボット用ハンドを用いずに、このような作業に対応することも可能となる。

【0005】

そこで、１つの側面では、本開示は、状態を切り換えることができるロボット用ハンド等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】

【0006】

本開示の一態様によれば、
ロボット機構に取り付けられるロボット用ハンドであって、
前記ロボット機構に対して固定される固定部材と、
前記固定部材に対して移動可能に取り付けられた移動部材と、
を備え、
前記固定部材に対する前記移動部材の相対的な位置が異なる第１の状態および第２の状態を有し、
前記移動部材を外部の係合部に係合させた状態で前記ロボット機構により前記固定部材を移動させることにより、前記第１の状態から前記第２の状態に移行可能とされる、ロボット用ハンドが提供される。

【発明の効果】

【0007】

１つの側面では、本開示によれば、状態を切り換えることができるロボット用ハンド等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施例のロボット用ハンドが適用される調理場の構成例を示す斜視図である。

【図1A】本実施例のロボット用ハンドが適用される調理場の構成例を示す斜視図である。

【図1B】図１の一部拡大図である。

【図1C】図１Ａの一部拡大図である。

【図2】ロボット機構としてのロボットアームを示す斜視図である。

【図2A】ロボットアームを制御する制御系の構成を示す図である。

【図3】ロボット用ハンドを先端部の軸方向から視た上面図である。

【図3A】ロボット用ハンドの正面図である。

【図3B】図３のＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線における断面図である。

【図4】ロボット用ハンドをパテとともに先端部の軸方向から視た上面図である。

【図4A】ロボット用ハンドおよびパテの正面図である。

【図5】第１の形態のロボット用ハンドを示す上面図である。

【図5A】第１の形態のロボット用ハンドを示す正面図である。

【図6】第２の形態のロボット用ハンドを示す上面図である。

【図6A】第２の形態のロボット用ハンドを示す正面図である。

【図7】第３の形態のロボット用ハンドを示す上面図である。

【図7A】第３の形態のロボット用ハンドを示す正面図である。

【図8】第４の形態のロボット用ハンドを示す上面図である。

【図8A】第４の形態のロボット用ハンドを示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１および図１Ａは、本実施例のロボット用ハンドが適用される調理場の構成例を示す斜視図、図１Ｂは、図１の一部拡大図、図１Ｃは、図１Ａの一部拡大図、図２は、ロボット機構としてのロボットアームを示す斜視図、図２Ａは、ロボットアームを制御する制御系の構成を示す図である。

【0010】

図１～図１Ｃに示す例では、調理場にロボットアーム２１が取り付けられた調理台６０と、被搬送物としてのパテ５（例えば、ハンバーガーの具材としてのパテ）を加熱調理するための調理装置７０とが設置されている。調理台６０には、加熱調理前のパテ５を収容するための棚６１が設けられている。例えば、棚６１に対して、作業員は図１の奥側（ロボットアーム２１の反端側）からアクセスし、加熱調理前のパテ５を棚６１に配置することができる。

【0011】

図２に示すように、ロボットアーム２１は、複数の回転関節を有する多関節ロボットであり、基端側の基端部２１ａと、先端側の円柱状の先端部２１ｂとを有し、基端部２１ａが調理台６０のテーブル面に取り付けられる。

【0012】

図２Ａに示すように、ロボットアーム２１には、各関節を駆動するためのアクチュエータ２２が関節ごとに設けられ、これらのアクチュエータ２２がロボット制御装置２０に接続されて制御される。また、ロボット制御装置２０にはカメラ２３および画像処理装置２３Ａが接続され、ロボット制御装置２０は、画像処理装置２３Ａを介してカメラ２３から取得される画像に対する画像認識処理を実行し、画像認識の結果に基づいて各アクチュエータ２２を制御することができる。カメラ２３は、ロボットアーム２１の所定の部位、例えばロボットアーム２１の先端部２１ｂの近傍に取り付けられる。あるいは、カメラ２３は、調理場の所定の位置に設置される。

【0013】

さらに、ロボット制御装置２０には、ロボットアーム２１の制御に必要なセンサ２４と、ロボットアーム２１の制御に関連する情報を表示する表示装置２５と、オペレータの操作を受け付ける操作部２６とが接続されている。

【0014】

なお、ロボットアーム２１として、回転関節だけでなく直動関節を有するロボットアームを用いることもできる。

【0015】

ロボットアーム２１の先端部２１ｂには、パテ５を搬送するためのロボット用ハンド３０が着脱可能とされている。

【0016】

図３は、ロボット用ハンドを先端部の軸方向から視た上面図、図３Ａは、ロボット用ハンドの正面図、図３Ｂは、図３のＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線における断面図である。なお、図３～図３Ｂでは、ロボット用ハンド３０の構成を模式的に示している。

【0017】

図３～図３Ｂに示すように、ロボット用ハンド３０は、パテ５を運ぶヘラとして機能する面３１Ａを有する、移動部材としての第１の部材３１と、第１の部材３１に対して図３の左右方向に摺動可能に取り付けられた固定部材としての第２の部材３２とを有する。

【0018】

第１の部材３１には、図３ＡにおいてＬ字状の取付部３１ａが設けられ、第１の部材３１は取付部３１ａを介してロボットアーム２１の先端部２１ｂに固定される。また、図３における第１の部材３１の上下端部には、第２の部材３２の摺動方向（図３の左右方向）に沿って延びるガイド部３３を備える。

【0019】

第２の部材３２は、ガイド部３３を含め第１の部材３１により支持されつつ、図３および図３Ａに示す第１の状態と第２の状態との間で往復移動可能とされている。また、第２の部材３２は、ガイド部３３と係合することにより、第１の状態と第２の状態との間で移動可能とされつつ、第１の部材３１からの脱落が防止される。図３に示すように、ロボットアーム２１の先端部２１ｂの軸方向から視たときに、第２の部材３２はコの字形状を呈している。また、図３Ａに示すように、第２の部材３２には、図３Ａの下方から切り欠かれて形成された係合部３２ａが形成されている。なお、係合部３２ａは、第２の部材３２におけるコの字形状の２つの先端（図３における上下２つの右端）の近傍に、それぞれ形成されている。

【0020】

次に、パテ５を加熱調理する際の手順について説明する。

【0021】

図４は、ロボット用ハンドをパテとともに先端部の軸方向から視た上面図、図４Ａは、ロボット用ハンドおよびパテの正面図である。

【0022】

まず、図１Ｂに示すように、ロボット制御装置２０によりロボットアーム２１を制御して、第１の状態（図４および図４Ａにおける第１の状態）にあるロボット用ハンド３０を棚６１に置かれたパテ５の下に差し込むことにより、パテ５を第１の部材３１の面３１Ａ（図３Ｂ、図３、図４、図４Ａ）上に載せる。パテ５を第１の部材３１の面３１Ａ上に載せた後、ロボットアーム２１を制御して、図４Ａにおける第１の部材３１の右端を上方に持ち上げる方向に傾かせることにより、パテ５をその重力によって面３１Ａ上で滑らせ、所定の位置まで移動させてもよい。例えば、図４および図４Ａに示すように、パテ５の側面が第２の部材３２に接触する位置まで、図４および図４Ａにおける左方向にパテ５を移動させてもよい。

【0023】

次に、ロボット制御装置２０によりロボットアーム２１を制御して、図１Ｃおよび図４Ａに示すように、第１の部材３１の面３１Ａをほぼ水平に維持しつつ、調理装置７０に設置された鉄板４０の縁４１（外部の係合部に相当）（図４Ａ）に第２の部材３２の２つの係合部３２ａを係合させる。なお、図１Ａ、図１Ｃでは、鉄板４０が設置される場所を符号「４０」として示している。

【0024】

次に、ロボット制御装置２０によりロボットアーム２１を制御して、第１の部材３１を図４および図４Ａにおける左方向に平行移動させる。このとき、第２の部材３２は係合部３２ａを介して鉄板４０の縁４１に係合しているため、第１の部材３１に対して摺動してその位置を維持する。このため、第１の部材３１がロボットアーム２１により移動しても、パテ５はその側面が第２の部材３２に当接した状態となってパテ５の位置が規制され、パテ５は第１の部材３１の面３１Ａ上を滑る。そして、第２の状態に至る間に、パテ５は第１の部材３１から鉄板４０上に落下する。第２の状態では、図４および図４Ａに示すように、パテ５は鉄板４０の上面に載せられた状態となる。

【0025】

パテ５は第１の部材３１から鉄板４０上に落下した後、ロボット制御装置２０によりロボットアーム２１を制御して、ロボット用ハンド３０を鉄板４０の近傍から退避させる。また、ロボットアーム２１を制御して、図３Ａにおける第１の部材３１の右端を上方に持ち上げる方向に傾かせることにより、第２の部材３２をその重力によって第１の部材３１に対して摺動させることができる。これにより、ロボット用ハンド３０を第１の状態に移行させることができる。ここで、第１の部材３１と第２の部材３２とをばねで接続し、鉄板４０の縁４１との間の係合が外れると、第２の部材３２がばねの力により戻されて、ロボット用ハンド３０を第１の状態に移行させるようにしてもよい。

【0026】

なお、ロボット用ハンド３０の振動などに抗して第１の状態を確実に維持したい場合には、例えば、磁力を利用して、強磁性材により構成された第１の部材３１と第２の部材３２とを固定してもよい。この場合、例えば、図３Ａに示すように、第１の部材３１にマグネット３４を取り付けてもよい。

【0027】

このように、本実施例によれば、第２の部材３２を外部の係合部（縁４１）に係合させた状態で第１の部材３１を移動させるだけで、ロボット用ハンド３０の状態を第１の状態から第２の状態に移行させることができる。このため、ロボット用ハンド３０に動力を設けることなく、その状態を切り替えることが可能となる。これにより、複数のロボットアーム２１または複数のロボット用ハンドを使用することなく、あるいは、モータやエアシリンダ等のアクチュエータをロボット用ハンド３０に設けることなく、パテ５を鉄板４０に載せる工程を実行することができる。

【0028】

また、本実施例では、第１の部材３１から解放されたパテ５が鉄板４０に落下する位置が、実質的に第２の部材３２の位置によって規定される。また、ロボット用ハンド３０が第１の状態から第２の状態に移行する間、第２の部材３２は、鉄板４０の縁４１に係合されることで、その位置が精度よく規定される。このため、ロボットアーム２１によるロボット用ハンド３０の複雑な位置制御を要することなく、パテ５を所定の位置（縁４１から一定距離だけ離れた位置）に配置することができる。したがって、鉄板４０上で焼き上がった（加熱された）パテ５をロボット用ハンド３０ですくい上げる工程においても、ロボット用ハンド３０の煩雑な位置制御が不要となるなどの利点がある。

【0029】

なお、鉄板４０上のパテ５をすくい上げる工程では、棚６１に置かれたパテ５をすくい上げるのと同様の工程（図１Ｂ）が適用される。また、鉄板４０上からロボット用ハンド３０により搬送されたパテ５は、調理台６０の領域６２（図１および図１Ａ）に設置されるトレーに収容される。この場合、領域６２のトレーの形状を鉄板４０と同様とすることにより、トレーの縁（鉄板４０の縁４１に相当）に第２の部材３２を係合させることができる。このため、鉄板４０上にパテ５を載せる上記の工程と同様の工程により、パテ５をトレーに載せることができる。

【0030】

なお、上記のようにロボット用ハンド３０はロボットアーム２１に対して着脱可能であるから、ロボット用ハンド３０を複数個用意し、加熱前のパテ５に接触するロボット用ハンド３０と、加熱後のパテ５に接触するロボット用ハンド３０とを区別して用いてもよい。この場合、共通のロボットアーム２１を使用する場合であっても、適時、ロボット用ハンド３０を交換することで、一連の調理作業を行うことが可能である。

【0031】

次に、ロボット用ハンドにおける種々の形態について説明する。

【0032】

図５は、第１の形態のロボット用ハンドを示す上面図、図５Ａは、第１の形態のロボット用ハンドを示す正面図である。

【0033】

第１の形態は、図１～図４Ａに示した実施例の形態に対応する。

【0034】

第１の形態では、第１の部材１３１および第２の部材１３２が、図５および図５Ａの左右方向に互いに摺動可能に取り付けられている。

【0035】

第１の形態では、第１の部材１３１がロボット機構に取り付けられる。また、第２の部材１３２が外部の係合部に係合される。そして、第２の部材１３２が外部の係合部に係合された状態（第１の状態）から、ロボット機構により第１の部材１３１を図５および図５Ａにおいて左方に移動させると、ロボット用ハンドは第２の状態に移行する。

【0036】

また、第２の状態への移行に伴い、第１の部材１３１上に配置された被搬送物１０５は、第２の部材１３２によりその位置が規制されて、第１の部材１３１から落下する。

【0037】

図６は、第２の形態のロボット用ハンドを示す上面図、図６Ａは、第２の形態のロボット用ハンドを示す正面図である。

【0038】

第２の形態では、第１の形態と異なり、第２の部材１３２がロボット機構に取り付けられる。また、第１の部材１３１が外部の係合部に係合される。そして、第１の部材１３１が外部の係合部に係合された状態（第１の状態）から、ロボット機構により第２の部材１３２を図６および図６Ａにおいて右方に移動させると、ロボット用ハンドは第２の状態に移行する。

【0039】

また、第２の状態への移行に伴い、第１の部材１３１上に配置された被搬送物１０５は、第２の部材１３２により図６および図６Ａにおいて右方に押し込まれて、第１の部材１３１から落下する。

【0040】

図７は、第３の形態のロボット用ハンドを示す上面図、図７Ａは、第３の形態のロボット用ハンドを示す正面図である。

【0041】

第３の形態では、第１の部材２３１がガイド２３３を介して第２の部材２３２に対し、図７および図７Ａの左右方向に摺動可能に取り付けられている。

【0042】

第３の形態では、第１の部材２３１がロボット機構に取り付けられる。また、第２の部材２３２が外部の係合部に係合される。そして、第２の部材２３２が外部の係合部に係合された状態（第１の状態）から、ロボット機構により第１の部材２３１を図７および図７Ａにおいて右方に移動させると、ロボット用ハンドは第２の状態に移行する。

【0043】

また、第２の状態への移行に伴い、第１の部材２３１と第２の部材２３２との間に挟み込まれて保持されていた被搬送物２０５は、第１の部材２３１と第２の部材２３２との間から落下する。すなわち、被搬送物２０５は、ロボット用ハンドから解放される。第３の形態のロボット用ハンドは、例えば、弾力性を有する被搬送物２０５に対して適用される。

【0044】

図８は、第４の形態のロボット用ハンドを示す上面図、図８Ａは、第４の形態のロボット用ハンドを示す正面図である。

【0045】

第４の形態では、第１の部材３３１がガイド３３３を介して第２の部材３３２に対し、図８および図８Ａの左右方向に摺動可能に取り付けられている。

【0046】

第４の形態では、第１の部材３３１がロボット機構に取り付けられる。また、第２の部材３３２が外部の係合部に係合される。そして、第２の部材３３２が外部の係合部に係合された状態（第１の状態）から、ロボット機構により第１の部材３３１を図８および図８Ａにおいて右方に移動させると、ロボット用ハンドは第２の状態に移行する。

【0047】

また、第２の状態への移行に伴い、第１の部材３３１と第２の部材３３２とにより保持されていた被搬送物３０５は、第１の部材３３１と第２の部材３３２との間に形成される間隙を介して落下する。すなわち、被搬送物３０５は、ロボット用ハンドから解放される。

【0048】

第１～第４の形態では、固定部材と移動部材とを互いに摺動可能に結合する場合を例示したが、固定部材と移動部材とを互いに回転可能に結合してもよい。

【0049】

以上説明したように、本実施例によれば、移動部材を外部の係合部（例えば、縁４１）に係合させた状態で固定部材を移動させるだけで、ロボット用ハンドの状態を第１の状態から第２の状態に移行させることができる。このため、ロボット用ハンドに動力を設けることなく、その状態を切り替えることが可能となる。これにより、複数のロボットアームまたは複数のロボット用ハンドを使用することなく、あるいは、モータやエアシリンダ等のアクチュエータをロボット用ハンドに設けることなく、様々な作業に対応することができる。

【0050】

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素の全部または複数を組み合わせることも可能である。

【0051】

図１～４Ａでは、調理作業への適用について例示したが、本開示のロボット用ハンドの用途や作業の種類は任意である。被搬送物も任意であり、食材に限定されない。

【符号の説明】

【0052】

５ パテ
２０ ロボット制御装置
２１ ロボットアーム
３０ ロボット用ハンド
３１ 第１の部材
３２ 第２の部材
４１ 縁

【図1】

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図2A】

【図3】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図4A】

【図5】

【図5A】

【図6】

【図6A】

【図7】

【図7A】

【図8】

【図8A】