(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】P2024157176
(43)【公開日】2024-11-07
(54)【発明の名称】把持装置
(51)【国際特許分類】
B25J 15/08 20060101AFI20241030BHJP
【ＦＩ】
B25J15/08 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023071352
(22)【出願日】2023-04-25
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】池内 宏樹
(72)【発明者】
【氏名】金田 侑
(72)【発明者】
【氏名】荒木 秀和
(72)【発明者】
【氏名】谷口 祥平
(72)【発明者】
【氏名】岡崎 安直
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707ES03
3C707ET03
3C707EU07
3C707EV15
3C707KS31
3C707KS34
3C707KW04
3C707KX08
3C707LV10
3C707MT09
3C707NS26
(57)【要約】
【課題】装置の最先端部を使い、対象物を摘まみ上げて、装置に引き込む動作ができる把持装置を提供する。
【解決手段】把持装置は、対象物を把持する把持装置であって、対象物を把持する際に生じる圧力を感知する感圧部と、一端は感圧部側に設けられ、他端は感圧部が圧力を感知できない不感帯の領域まで延びる突起部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】把持装置は、対象物を把持する把持装置であって、対象物を把持する際に生じる圧力を感知する感圧部と、一端は感圧部側に設けられ、他端は感圧部が圧力を感知できない不感帯の領域まで延びる突起部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物を把持する把持装置であって、
前記対象物を把持する際に生じる圧力を感知する感圧部と、
一端は前記感圧部側に設けられ、他端は前記感圧部が圧力を感知できない不感帯の領域まで延びる突起部と、
を備える把持装置。
前記対象物を把持する際に生じる圧力を感知する感圧部と、
一端は前記感圧部側に設けられ、他端は前記感圧部が圧力を感知できない不感帯の領域まで延びる突起部と、
を備える把持装置。
【請求項2】
前記突起部が設けられ、前記突起部を移動させる可動ベルトを更に備える請求項１に記載の把持装置。
【請求項3】
前記感圧部は、前記可動ベルトの前記突起部が設けられた側とは反対側に配置されている請求項２に記載の把持装置。
【請求項4】
前記突起部は、第１の突起部と第２の突起部を含み、前記感圧部は、前記第１の突起部が対象物に接触した際に生じる圧力を感知する第１の感圧部と、前記第２の突起部が対象物に接触した際に生じる圧力を感知する第２の感圧部とを含む請求項１に記載の把持装置。
【請求項5】
前記第１の感圧部および前記第２の感圧部のいずれか一方の感圧部で閾値以上の力が感知されていない場合、前記第１の突起部および前記第２の突起部を両方移動させて、前記第１の突起部および前記第２の突起部間の幅を狭め、前記いずれか一方の感圧部で前記閾値以上の力が感知された場合、前記第１の突起部と前記第２の突起部のうち他方の感圧部に対応する突起部を移動させて前記幅を狭める請求項４に記載の把持装置。
【請求項6】
前記感圧部は、シート状の形状を有し、前記突起部は、前記感圧部の表面に対して斜め方向に延びている請求項１に記載の把持装置。
【請求項7】
前記感圧部と前記突起部との間には、前記感圧部を押圧する突起が形成されている請求項１に記載の把持装置。
【請求項8】
前記突起部は移動可能に設けられ、カメラでの撮影またはセンサにより位置合わせがされる請求項１に記載の把持装置。
【請求項9】
前記感圧部の形状は、シート状であり、前記突起部は、板状の突出部分を有し、前記突出部分の前記感圧部に平行な辺の長さは、前記突出部分の突出方向における長さよりも長い請求項１に記載の把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、対象物を把持する把持装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、様々な分野において、製造工程の自動化が求められている。製造工程を自動化するためには、製造工程で使用される部品等の対象物を保持するツールが必要となる。そのようなツールの例が特許文献１および特許文献２に開示されている。
【0003】
特許文献１には、移載本体と、支持部材と、移載ベルトと、固定機構と、進退機構を備える移載装置が開示されている。移載ベルトは、固定機構によって移載本体に無端状に固定されている。移載本体に対して支持部材が前進すると、支持部材の周りを移載ベルトが移動するとともに、移載ベルトを介して支持部材の上に対象物が載る。
【0004】
特許文献２には、駆動手段と、ベース部と、指機構とを備える把持装置が開示されている。指機構は、駆動輪と、従動輪と、無端帯とを備えている。複数の指機構の間に対象物が挟まれると、駆動輪が回転するとともに無端帯が回転し、対象物が複数の指機構の間に引き込まれる。
【0005】
特許文献３には、ワークと接触する接触領域の圧力分布を検出可能に構成された第１のセンサと、接触領域の位置情報を検出可能に構成された第２のセンサと、を有するエンドエフェクタを備えたロボットが開示されている。
【0006】
特許文献１および特許文献２に開示されているツールは、いずれもベルトを使用しており、装置の最先端部をワークに当てて、ワークを装置内に引き込むことができる。また、特許文献３に開示されているツールは、搭載されたセンサによりワークを変形、落下させることなく把持ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第４９４１８６６号公報
【特許文献2】特開２０１６－０３０３１６号公報
【特許文献3】国際公開第２０２２／１８６１３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の構成では、ベルト部に圧力を検出するセンサを備えることができないため、把持力をワークに適した大きさに制御することができず、扱うことができるワークが傷つきにくく壊れにくい剛体に限られる。また、特許文献３に記載の構成では、指部の最先端の部分までセンサを備えることができないため、センサを備えない先端部分を使って、ワークを変形、落下させることなく摘まみ上げる動作ができない。
【0009】
本開示は、上記課題を解決するものであり、装置の最先端部を使い、対象物を摘まみ上げて、装置に引き込む動作ができる把持装置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】
上記課題を解決するために、本開示に係る把持装置の一態様は、対象物を把持する把持装置であって、前記対象物を把持する際に生じる圧力を感知する感圧部と、一端は前記感圧部側に設けられ、他端は前記感圧部が圧力を感知できない不感帯の領域まで延びる突起部と、を備える。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、装置の最先端部を使い、対象物を摘まみ上げて、装置に引き込む動作ができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される各構成要素、各構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、各ステップ及び各ステップの順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【0014】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【0015】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における把持装置の構成を示す図である。基部１は、２つの把持部２と開閉リング部１１ａ，１１ｂで接続されている。把持部２は、把持部ベース２１と、表面部３とを有している。２つの把持部２の表面部３は互いに対向して配置され、表面部３のそれぞれの距離が狭まることにより、対象物を把持することができる。なお、把持部２は３つ以上あってもよい。
図１は、本実施の形態１における把持装置の構成を示す図である。基部１は、２つの把持部２と開閉リング部１１ａ，１１ｂで接続されている。把持部２は、把持部ベース２１と、表面部３とを有している。２つの把持部２の表面部３は互いに対向して配置され、表面部３のそれぞれの距離が狭まることにより、対象物を把持することができる。なお、把持部２は３つ以上あってもよい。
【0016】
また、対象物とは、例えば、果実、野菜等の食品や魚等の生体など脆弱物や柔軟物である。なお、対象物は食品や生体に限定されず、工業製品や日常製品等の他の物品であってもよい。
【0017】
表面部３はベルト部３１で覆われ、基部１から最も離れた側である把持部２の最先端部３５のベルト部３１には、襞状部３２が固定されている。この襞状部３２は、ベルトから突出する突起部である。ベルト部３１は、ベルト駆動モータ２２によって、表面部３の全周または一部分を移動できる。ベルト部３１は往復運動も可能であり、襞状部３２の位置を変えることができる。
【0018】
また、基部１の底面中央にカメラ１２を設置し、襞状部３２をカメラ１２で撮影して画像処理することにより、襞状部３２の位置合わせである原点出しを行ってもよい。また、ベルト部３１にセンサを配置し、襞状部３２の原点出しを行ってもよい。
【0019】
図２は、本実施の形態１における把持部２の先端部３５の構成を示す拡大図である。把持部２の最先端部３５は、ベルト部３１の少なくとも一部に、襞状部３２が固定されている。襞状部３２は、ベルト部３１に対して鋭角に傾斜して配置されている。ベルト部３１と表面部３との間には、感圧部３３が配置されている。襞上部３２の最もベルト部３１に近い端部３２ａは、少なくともその一部が感圧部３３付近まで達している。
【0020】
感圧部３３は、シート状のセンサであり、センサの一部が加圧されることにより、加わった力が感知されるものである。把持部２の最先端部３５には、構造的に感圧部３３を配置することができない不感部３４（破線）が存在する。
【0021】
感圧部３３を配置することができないのは、把持部２の最先端部３５の最先端に滑車３７を配置する必要があり、また、感圧部３３の端部には、抵抗体を囲む額縁状の領域であって、力が加わっても感知ができない不感部３４があるためである。
【0022】
図３は、本実施の形態１における把持装置の襞状部３２の形状を示す斜視図である。図３には、３つの襞状部３２が示されている。襞状部３２は、突出方向における長さよりも滑車３７の回転軸方向の長さが長い矩形の板状体である。すなわち、襞状部３２は、板状の突出部分を有し、突出部分の感圧部３３に平行な辺の長さは、突出部分の突出方向における長さよりも長い。また、襞状部３２の材質は、ゴム等の弾性体である。
【0023】
なお、図３には、襞状部３２が矩形の板状体である例を開示したが、襞状部３２が板状ではなく、櫛状に分割されている等の他の形状であってもよい。また、襞状部３２の材質は弾性体に限定されず、ベルト部３１がキャタピラである場合、金属等の剛体であってもよい。また、ベルト部３１は表面部３を覆う構成に限定されず、襞状部３２を覆うように、襞状部３２の外側に設けられる構成であってもよい。
【0024】
図４は、本実施の形態１における把持装置の襞状部３２による力の検出原理を示す図である。把持部２の最先端部３５に設けられた襞状部３２が対象物４に触れた際、力が襞状部３２を伝わって、襞状部３２の根元の端部３２ａ付近に配置された感圧部３３が圧迫される。その結果、感圧部３３に力が伝わり、感圧部３３は力を感知することができる。
【0025】
このように、把持部２の最先端部３５に設けられた襞状部３２を通じて力が感圧部３３に伝わることにより、対象物４が不感部３４の位置にある場合でも、力を感知することができる。
【0026】
また、本実施の形態において、襞状部３２を把持部２の最先端部３５のみに配置したが、表面部３のその他の任意の箇所に配置してもよい。対象物４を把持する場合、図示しない襞状部検出センサにより、襞状部３２の位置を検出し、不感部３４を覆うように、襞状部３２を移動させる。
【0027】
また、襞状部３２と感圧部３３とは、図１に示したように、左右２つの把持部２に配置される構成に限定されず、襞状部３２と感圧部３３とは、片側の把持部２に配置される構成であってもよい。感圧部３３は、片側の把持部２にだけ配置してもセンサとしての機能を十分に発揮するためである。
【0028】
また、例えば把持部２に魚を掴ませる場合、把持部２は左右異なる形状にしてもよい。例えば、片方の把持部２の形状を曲面にし、フック状にすると魚を掴み易くすることができる。また、対象物４の形状により、把持部２や襞状部３２の形状を変更してもよい。
【0029】
例えば、対象物４がいちごの場合、いちごの先端は略円錐形であるため、先端が上を向くよう置かれている場合に、ベルト部３１から突出している襞状部３２の突出方向の長さについて、上側にある襞状部３２の長さをそれより下側にある襞状部３２の長さより長くする。これにより、いちごを掴み易くすることができる。
【0030】
図５Ａ～図５Ｅは、本実施の形態１における把持装置の把持の制御動作を示す図である。図６は、本実施の形態１における把持装置の把持処理の処理手順を示すフローチャートである。例えば、対象物４はいちごであり、多数のいちごが並んで置かれている場合、その内の１つの先端を一般的なロボットアームで掴むと、いちごの略円錐形の先端は潰れてしまう。そこで、本実施の形態では、把持部２に襞状部３２を配置している。
【0031】
まず、図５Ａ及び図６に示すように、把持装置を制御する制御装置は、対象物４の直上に把持装置を移動させる（ステップＳ１）。把持装置は、ロボットアームなどの先端部に固定されており、自由に移動させることができるものとする。
【0032】
そして、図５Ｂ及び図６に示すように、制御装置は、把持装置の把持幅を対象物の幅より広くし、対象物４の高さまで把持装置を降下させる（ステップＳ２）。その後、制御装置は、把持装置の把持幅を徐々に狭めていく（ステップＳ３）。
【0033】
図５Ｃ及び図６に示すように、一方の感圧部３３で閾値以上の力を感知した場合（ステップＳ４、ＹＥＳ）、制御装置は、力を感知した方の把持部２の移動を止め、力を感知していない把持部２のみ移動を続けさせる（ステップＳ５）。閾値は把持する対象物４によって変更できる。いちごの場合、潰さずに掴める力を閾値として設定する。一方の感知部で閾値以上の力を感知しない場合（ステップＳ４、ＮＯ）、制御装置は、把持部２の把持幅を徐々に狭めていく（ステップＳ３）。
【0034】
図５Ｄ及び図６に示すように、移動を続けている把持部２で、閾値以上の力が感知された場合（ステップＳ６、ＹＥＳ）、制御装置は、把持部２の移動を停止する。移動を続けている把持部２で、閾値以上の力が感圧部３３で感知されない場合（ステップＳ６、ＮＯ）、制御装置は、力を感知していない把持部２のみ移動を続ける（ステップＳ５）。
【0035】
移動を続けている把持部２で、閾値以上の力が感知され（ステップＳ６、ＹＥＳ）、把持部２の移動を停止した後、制御装置は、フィードバック制御により、既定の把持力が対象物４にかかるように２つの把持部２を駆動する制御を行う（ステップＳ７）。
【0036】
その後、図５Ｅ及び図６に示すように、制御装置は、２つのベルト部３１を上方向に移動させ、対象物４を把持装置内に引き込む（ステップＳ８）。その後、フィードバック制御により、既定の把持力が対象物４にかかるように２つの把持部２を駆動する制御を行う（ステップＳ９）。
【0037】
このフローによれば、把持装置の先端部に設けられた襞状部３２が対象物４に触れることさえできれば、把持装置内に対象物４を引き込むことができる。また、左右のベルト部３１をそれぞれ上下反対方向に移動させることにより、対象物４を回転させることができる。
【0038】
（実施の形態２）
図７は、本実施の形態２における把持装置の構成を示す図である。図７において、図１および図３と同一の構成については同一の符号を用いて、説明を省略する。本実施の形態２の把持装置は、ベルト部３１の全周に等間隔で襞状部３２が配置されている構成が本実施の形態１と異なる。
図７は、本実施の形態２における把持装置の構成を示す図である。図７において、図１および図３と同一の構成については同一の符号を用いて、説明を省略する。本実施の形態２の把持装置は、ベルト部３１の全周に等間隔で襞状部３２が配置されている構成が本実施の形態１と異なる。
【0039】
この構成では、カメラ１２または図示しない襞状部検出センサによって、襞状部３２の位置を検出する。そして、把持装置を制御する制御装置は、その位置情報に基づいて、襞状部３２が不感部３４を覆い、感圧部３３に襞状部３２の一端が達する位置に、ベルト部３１を移動させる。この構成によれば、ベルト部３１を大きく移動させることなく、対象物４を連続して把持することができ、襞状部３２の位置合わせの動作に必要な時間を短縮することができる。
【0040】
（実施の形態３）
図８Ａおよび図８Ｂは、本実施の形態３における把持装置の感圧部３３の構成を示す図である。図８Ａに示すように、ベルト部３１は、襞状部３２の根元部分の最も感圧部３３に近い端部の平面３２ｂに、感圧部突起３６を有する。感圧部突起３６は、数ｍｍ程度の突起である。
図８Ａおよび図８Ｂは、本実施の形態３における把持装置の感圧部３３の構成を示す図である。図８Ａに示すように、ベルト部３１は、襞状部３２の根元部分の最も感圧部３３に近い端部の平面３２ｂに、感圧部突起３６を有する。感圧部突起３６は、数ｍｍ程度の突起である。
【0041】
また、感圧部突起３６は、図４に示した滑車３７の回転軸方向に延びる半楕円柱の形状を有し、半楕円柱の側面が感圧部３３側に位置し、当該側面の反対側にある半楕円柱の平面が襞状部３２の平面３２ｂ側に位置するように設けられる。感圧部突起３６は力を一部に集中させる効果があり、感圧部３３の検出感度を増す効果がある。
【0042】
感圧部３３は、シート状の感圧センサを用いる。シート状の感圧センサは、２枚のフレキシブル基板の間に圧縮性がある抵抗体を塗布したものが一般的に用いられる。しかし、このタイプの感圧センサは、加圧力が同一であっても接触面積が異なる場合には、異なる力が感知されることがある。ベルト部３１が上記のような感圧部突起３６を備えることにより、接触面積を小さくして感圧部３３の一部に力を集中させることができ、検出感度を高めることができる。
【0043】
図８Ｂに示すように、感圧部突起３６を配置する別の構成を示す。感圧部突起３６ｂは、ベルト部３１とは別体として、感圧部３３とベルト部３１との間に配置されている。感圧部突起３６ｂは、シート状部材３６ｃの感圧部３３側の平面に形成されている。感圧部突起３６は、図４に示した滑車３７の回転軸方向に延びる半楕円柱の形状を有し、半楕円柱の側面が感圧部３３側に位置し、当該側面の反対側にある半楕円柱の平面がシート状部材３６ｃの平面状に形成されている。
【0044】
この構成によれば、感圧部３３は、襞状部３２に対象物４が触れた際に襞状部３２を伝わる力を高い感度で感知することができる。
【0045】
以上より、本実施の形態によれば、床の上に置かれた微細なワークや、軟弱なワークを摘まみ上げて、把持装置の中に引き込むことができる。
【0046】
なお、本実施の形態は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本開示の技術は、対象物を把持する把持装置に広く利用することができる。
【符号の説明】
【0048】
１ 基部
２ 把持部
３ 表面部
４ 対象物
１１ 開閉リンク部
１２ カメラ
２１ 把持部ベース
２２ ベルト駆動モータ
３１ ベルト部
３２ 襞状部
３３ 感圧部
３４ 不感部
３５ 最先端部
３６ 感圧部突起
２ 把持部
３ 表面部
４ 対象物
１１ 開閉リンク部
１２ カメラ
２１ 把持部ベース
２２ ベルト駆動モータ
３１ ベルト部
３２ 襞状部
３３ 感圧部
３４ 不感部
３５ 最先端部
３６ 感圧部突起
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】