特許 7525620 ロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240723BHJP

   B25J 15/04 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 M

B25J15/04 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022545737

(86)(22)【出願日】2021-08-27

(86)【国際出願番号】 JP2021031557

(87)【国際公開番号】W WO2022045300

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2022-10-26

(31)【優先権主張番号】P 2020146075

(32)【優先日】2020-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】掃部 雅幸

(72)【発明者】

【氏名】岡 朋暉

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第４５１８１８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭６０－３９０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４４２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６１１１８９３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開平１－３１７９８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／０８

Ｂ２５Ｊ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の指部材と、前記一対の指部材の一方の指部材の先端部から他方の指部材の先端部へ向かう方向である第１方向において前記一対の指部材を近接又は離間するように動作させるアクチュエータと、それぞれが前記一対の指部材のうちの対応する指部材に対して着脱可能に構成されている一対の爪部材と、を備え、
前記一対の爪部材のそれぞれが基端部と先端部とを備え、
それぞれの前記基端部が互いに近接する方向に移動すると、それぞれの前記先端部の先端が互いに離間して、ワークを内側から保持するように構成されており、
前記一対の爪部材のそれぞれにおいて、前記先端部が、前記基端部から延びる第一部と、前記第一部に対して傾斜して延びる第二部とを備え、
一方の爪部材の前記第一部と他方の爪部材の前記第一部とが平行に延び、
一方の爪部材の前記第二部と他方の爪部材の前記第二部とがクロスしており、
一方の爪部材の前記第二部が厚み方向の中央に切り込みを有しており、他方の爪部材の前記第二部が前記切り込みを貫通しており、
それぞれの先端部がワークと当接する当接面を備え、前記一対の爪部材のうち、前記他方の爪部材の前記当接面と前記基端部とが、前記一方の爪部材を挟んで反対側に位置する、ロボットシステム。

【請求項2】

前記一対の指部材の先端部の移動方向が前記第１方向と平行である、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記当接面が、前記第１方向に垂直である、請求項１又は２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

制御装置をさらに備え、
前記爪部材の前記基端部が係合部を備えており、
前記一対の指部材のそれぞれの先端部が、前記第１方向に延びる凹状の被係合部を備えており、
前記制御装置は、前記一対の指部材の間に前記一対の爪部材が位置するように前記一対の指部材を動作させ、その後、前記一対の指部材が近接するように動作させて前記被係合部と前記係合部とを係合させる、請求項１から３のいずれかに記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

筒状のワークを内周面側から保持するチャックが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されているチャックは、ロボットハンドに用いられ、シリンダロッドの先端にクサビ部材が装着されていて、当該クサビ部材の進退により、揺動する複数のチャック爪を有している。

【0003】

特許文献１に開示されているチャックでは、シリンダにより、ロッドが進行すると、２つのチャック爪の先端が互いに離間するように揺動することで、筒状のワークを内周面側から保持している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実公昭６３－３８９９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者は、上記特許文献１に開示されているチャックとは異なる、新たな構造を有し、筒状のワークを内周面側から保持することができる、ロボットシステムを想到した。本開示は、新規な構造を備える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】

【0006】

上記従来の課題を解決するために、本開示に係るロボットシステムは、一対の指部材と、一方の前記指部材の先端部から他方の前記指部材の先端部へ向かう方向である第１方向において前記一対の指部材を近接又は離間するように動作させるアクチュエータと、それぞれが対応する前記指部材に対して着脱可能に構成されている一対の爪部材と、を備え、前記一対の爪部材のそれぞれが基端部と先端部とを備え、それぞれの前記基端部が互いに近接する方向に移動すると、前記爪部材のそれぞれの前記先端部の先端が互いに離間するように構成されている。

【0007】

これにより、筒状のワークを内周面側から保持することができる。

【0008】

本開示の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。

【発明の効果】

【0009】

本ロボットシステムによれば、筒状のワークを内周面側から保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示す模式図である。

【図2】図２は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示す模式図である。

【図3】図３は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を示す模式図である。

【図4】図４は、図３に示すロボットシステムの支持部材及び爪部材の概略構成を示す断面図である。

【図5】図５は、図１に示すロボットシステムの、ハンド及び爪部材の概略構成を示す模式図である。

【図6】図６は、図５の爪部材を異なる方向から見た模式図である。

【図7】図７Ａ及びＢは、図５のハンド及び爪部材がワークを保持する様子が示された模式図である。

【図8】図８は、図３に示すロボットシステムの指部材の先端部及び爪部材の概略構成を示す模式図である。

【図9】図９Ａ及びＢは、図４に示す爪部材を指部材に装着させる様子が示された模式図である。

【図10】図１０は、図８の爪部材が装着されたハンドの概略構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、他の爪部材が装着されたハンドの概略構成を示す模式図である。

【図12】図１２は、さらに他の爪部材が装着されたハンドの概略構成を示す模式図である。

【図13】図１３は、さらに他の爪部材が装着されたハンドの概略構成を示す模式図である。

【図14】図１４は、本実施の形態１に係るロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、本実施の形態１における変形例１のロボットシステムの、ハンド及び爪部材の概略構成を示す模式図である。

【図16】図１６は、本実施の形態２に係るロボットシステムの、指部材及び爪部材の概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本開示を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

【0012】

（実施の形態１）
以下、本実施の形態１に係るロボットシステムの一例について、図１～図１４を参照しながら説明する。

【0013】

［ロボットシステムの構成］
図１～図３は、本実施の形態１に係るロボットシステム１００の概略構成を示す模式図である。図１は、指部材に爪部材が装着された状態を示し、図２は、指部材から爪部材が取り外された状態を示す。また、図３は、図１とは異なる方向から見た状態を示し、図１に示す爪部材とは異なる爪部材が装着された状態を示している。

【0014】

なお、図１～３においては、ロボットシステムにおける前後方向、上下方向、及び左右方向を、図における前後方向、上下方向、及び左右方向で表わしている。

【0015】

図１～図３に示すように、本実施の形態１に係るロボットシステム１００は、ロボット１０１、ハンド２０、制御装置５０、及び支持部材２００を備えている。ロボット１０１は、移動体６０上に載置されている。移動体６０は、左右方向に延びるレール部材３０１Ａ、３０１Ｂ上に配置されていて、適宜なアクチュエータにより、左右方向に移動するように構成されている。

【0016】

なお、ロボットシステム１００は、撮影装置（例えば、カメラ）をさらに備えていて、当該撮影装置が撮影した画像情報／映像情報が制御装置５０に入力されてもよい。また、制御装置５０は、取得した画像情報／映像情報を基に、ワークの形状を把握して、ワークの形状に適応する爪部材を選択するように構成されていてもよい。

【0017】

ロボット１０１の前方には、支持部材２００が配置されている。支持部材２００には、複数の種類の一対の爪部材４１～４５が収納されている。ここで、支持部材２００の構成について、図１及び図４を参照しながら、説明する。なお、爪部材４１～４５の構成については、後述する。

【0018】

図４は、図３に示すロボットシステム１００の支持部材２００及び爪部材４２の概略構成を示す断面図である。なお、図４においては、ロボットシステム１００における上下方向及び左右方向を、図における上下方向及び左右方向で表わしている。

【0019】

図１及び図４に示すように、支持部材２００は、左右方向に延びる第１支持部材２０１と第２支持部材２０２を備えていて、第１支持部材２０１と第２支持部材２０２の間の空間が、凹部２０３を構成する。凹部２０３は、爪部材４１～４５の先端部７１が、それぞれ、挿通されるように構成されている。具体的には、爪部材４１～４５の延伸方向が鉛直方向に向いた状態で、爪部材４１～４５の先端部７１が、それぞれ、凹部２０３に挿通される。

【0020】

なお、支持部材２００は、本実施の形態１においては、２つの部材で構成されている形態を採用したが、これに限定されず、１つの部材で構成されていてもよい。この場合、１つの箱状の部材の上面に凹部２０３が形成されていればよい。

【0021】

また、図１に示すように、支持部材２００の前方には、各種ワークＷ１～Ｗ５が配置されている。ロボットシステム１００は、各種ワークＷ１～Ｗ５の形状に適応する各種の爪部材４１～４５を選択して、指部材３０に装着させる。

【0022】

ロボット１０１は、複数のリンク（ここでは、第１リンク１１ａ～第６リンク１１ｆ）の連接体と、複数の関節（ここでは、第１関節ＪＴ１～第６関節ＪＴ６）と、これらを支持する基台１５と、を備える、垂直多関節ロボットアームである。なお、本実施の形態１においては、ロボット１０１として、垂直多関節型ロボットを採用したが、これに限定されず、水平多関節型ロボットを採用してもよい。

【0023】

第１関節ＪＴ１では、基台１５と、第１リンク１１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク１１ａの先端部と、第２リンク１１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク１１ｂの先端部と、第３リンク１１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。

【0024】

また、第４関節ＪＴ４では、第３リンク１１ｃの先端部と、第４リンク１１ｄの基端部とが、第４リンク１１ｄの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク１１ｄの先端部と、第５リンク１１ｅの基端部とが、第４リンク１１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク１１ｅの先端部と第６リンク１１ｆの基端部とが、捻れ回転可能に連結されている。

【0025】

そして、第６リンク１１ｆの先端部には、メカニカルインターフェース１２が設けられている。このメカニカルインターフェース１２には、ハンド２０が着脱可能に装着される。なお、ハンド２０の構成については、後述する。

【0026】

また、第１関節ＪＴ１～第６関節ＪＴ６には、それぞれ、各関節が連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータが設けられている（図示せず）。駆動モータは、例えば、制御装置５０によってサーボ制御されるサーボモータであってもよい。また、第１関節ＪＴ１～第６関節ＪＴ６には、それぞれ、駆動モータの回転位置を検出する回転センサと、駆動モータの回転を制御する電流を検出する電流センサと、が設けられている（それぞれ、図示せず）。回転センサは、例えば、エンコーダであってもよい。

【0027】

制御装置５０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等の演算処理器と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶器と、を備えている（いずれも図示せず）。記憶器には、基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算処理器は、記憶器に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボットシステム１００の各種の動作を実行するように構成されている。

【0028】

なお、制御装置５０は、集中制御する単独の制御装置によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置によって構成されていてもよい。また、制御装置５０は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、論理回路等によって構成されていてもよい。

【0029】

次に、図１～図１３を参照しながら、ハンド２０、指部材３０、及び各種爪部材４１～４５の構成について説明する。

【0030】

図５は、図１に示すロボットシステム１００の、ハンド２０及び爪部材４１の概略構成を示す模式図である。

【0031】

図１及び図５に示すように、ハンド２０は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂ、本体２１、及びアクチュエータ２２を有している。アクチュエータ２２は、本体２１の後部に配置されていて、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂを近接／離間するように動作させるように構成されている。アクチュエータ２２は、サーボ－モータで構成されていてもよい。また、ハンド２０は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂを近接／離間させるための各種の部材（例えば、歯車、カム機構等）を有していてもよい。

【0032】

一方の指部材３０Ａの先端部から、他方の指部材３０Ｂの先端部に向かう方向は、第１方向と称される。図５、図７Ａ及び７Ｂにおいて、矢印Ｘで示される方向が、第１方向である。以下においては、第１方向は左右方向として説明する。このとき、指部材３０Ａ、３０Ｂの延伸方向は、鉛直方向（上下方向）である。

【0033】

一対の指部材３０Ａ、３０Ｂには、それぞれ、爪部材４１Ａ、４１Ｂが接続されている。また、一対の指部材３０Ａ、３０ｂは、本実施の形態１においては、それぞれ、４本のリンク部材３Ａ～３Ｄと接続部材３Ｅを有している。

【0034】

なお、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂを区別しない場合には、指部材３０と称する場合がある。同様に、爪部材４１Ａ、４１Ｂを区別しない場合には、爪部材４１と称する場合がある。

【0035】

また、本実施の形態１においては、指部材３０は、４本のリンク部材３Ａ～３Ｄを有する形態を採用したが、これに限定されない。指部材３０は、１本のリンク部材を有する形態を採用してもよく、２本のリンク部材を有する形態を採用してもよい。

【0036】

リンク部材３Ａ、３Ｂの基端部は、それぞれ、本体２１と回動自在に接続されている。また、リンク部材３Ａの先端部は、リンク部材３Ｃの基端部と回動自在に接続されている。同様に、リンク部材３Ｂの先端部は、リンク部材３Ｄの基端部と回動自在に接続されている。リンク部材３Ｃ、３Ｄの先端部は、それぞれ、接続部材３Ｅと回動自在に接続されている。

【0037】

指部材３０の先端部に設けられた接続部材３Ｅには、爪部材４１の基端部７２が接続されている。ここで、図８を参照しながら、指部材３０の接続部材３Ｅと爪部材４２の基端部７２の構成について説明する。

【0038】

なお、図８では、爪部材４２が記載されているが、爪部材４１の基端部７２と爪部材４２の基端部７２は、同様に構成されているため、以下においては、爪部材４２の基端部７２について、説明する。

【0039】

図８は、図３に示すロボットシステム１００の指部材３０の先端部分及び爪部材４１の概略構成を示す模式図である。なお、図８においては、ロボットシステム１００における前後方向、上下方向、及び左右方向を、図における前後方向、上下方向、及び左右方向で表わしている。

【0040】

図８に示すように、指部材３０の接続部材３Ｅは、直方体状に形成されている。接続部材３Ｅにおける前面の下端部と後面の下端部には、それぞれ、左右方向に延びるフランジ状の被係合部６１、６１が形成されている。

【0041】

被係合部６１は、テーパー状に形成されている。具体的には、指部材３０Ａ側の被係合部６１は、左面よりも右面の方が、面積が小さくなるように、テーパー状に形成されている。また、指部材３０Ｂ側の被係合部６１は、右面よりも左面の方が、面積が小さくなるように、テーパー状に形成されている。

【0042】

また、指部材３０Ａ側の接続部材３Ｅの右面（内面；被係合部６１の先端部６２）には、第１ロック機構８０が設けられている。同様に、指部材３０Ｂ側の接続部材３Ｅの左面（内面；被係合部６１の先端部６２）には、第１ロック機構８０が設けられている。また、後述する爪部材４２の第１ストッパ部９１には、第１ロック機構９０が設けられている。

【0043】

第１ロック機構８０、９０は、被係合部６１の先端部が、下方に向いたときに、爪部材４２が自重で落下しないように、爪部材４２を係止することができれば、どのような態様であってもよい。第１ロック機構８０、９０としては、例えば、磁石で構成されていてもよく、ボールプランジャで構成されていてもよい。

【0044】

爪部材４２は、前後方向から見て、逆Ｌ字状に形成されていて、左右方向に延びる基端部７２と、上下方向に延びる先端部７１と、を有する。爪部材４２Ａの基端部７２には、左面側が開口している、左右方向（第１方向）に延びる凹状の係合部８１が形成されている。同様に、爪部材４２Ｂの基端部７２には、右面側が開口している、左右方向に延びる凹状の係合部８１が形成されている。

【0045】

係合部８１は、被係合部６１と係合することで、指部材３０に爪部材４２が装着される。なお、係合部８１は、被係合部６１と嵌合するように、内周面がテーパー状に形成されていてもよい。

【0046】

また、係合部８１を構成する凹部の底面が、第１ストッパ部９１を構成する。第１ストッパ部９１は、被係合部６１の先端部６２が当接することで、指部材３０の移動が制限される。これにより、指部材３０と爪部材４２の位置決めを容易にすることができる。

【0047】

また、第１ストッパ部９１には、第１ロック機構９０が設けられている。第１ロック機構９０は、第１ロック機構８０と共同して、爪部材４２を指部材３０に固定することができる。

【0048】

図９Ａ及び９Ｂには、支持部材２００に格納された爪部材４２を、指部材３０に装着する様子が示されている。まず、制御装置５０がロボット１０１を動作させて、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂの間に一対の爪部材４２が位置するように、指部材３０Ａ、３０Ｂを移動させる(図９Ａ)。次に制御装置５０が、アクチュエータ２２を動作させて、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂを近接させる。これにより、それぞれの係合部８１が、対応する被係合部６１と係合する(図９Ｂ)。これにより、それぞれの爪部材４２が、対応する指部材３０に装着される。

【0049】

次に、図５～７及び図１０～図１３を参照しながら、各種爪部材４１～４５の構成について説明する。図５～７には、爪部材４１が装着されたハンド２０が示されている。図１０～図１３は、他の爪部材が装着されたハンド２０の概略構成を示す模式図である。なお、爪部材４２～４５において、一対の爪部材のそれぞれを区別する場合には、爪部材４２Ａ、４２Ｂ～４５Ａ、４５Ｂと称する。また、以下においては、爪部材４１及び爪部材４３～４５の基端部７２は、前述の爪部材４２の基端部７２と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。

【0050】

図５には、爪部材４１が装着されたハンド２０が、示されている。図６は、爪部材４１を、図５とは異なった方向から見た図である。図５及び図６に示されるように、爪部材４１の先端部７１のそれぞれは、基端部７２から繋がる第一部８５と、第一部８５に対して傾斜して延びる第二部８６とを備えている。一方の爪部材４１Ａの第一部８５Ａと他方の爪部材４１Ｂの第一部８５Ｂとは、平行に延びている。一方の爪部材４１Ａの第二部８６Ａと他方の爪部材４１Ｂの第二部８６Ｂとはクロスしている。図６に示されるように、一方の爪部材４１Ａの第二部８６Ａは、厚み方向（一対の先端部７１の、互い対向している面の、幅方向）の中央に、先端から根元側に向けて延びる切り込み８８を有している。他方の爪部材４１Ｂの第二部８６Ｂが、この切り込み８８を貫通することで、一方の爪部材４１Ａの第二部８６Ａと他方の爪部材４１Ｂの第二部８６Ｂとがクロスしている。それぞれの先端部７１は、第１方向Ｘに垂直な当接面８７を備えている。

【0051】

図７Ａ及び７Ｂには、このロボットシステム１００が、円筒状のワークＷ１を保持する様子が示されている。円筒状のワークＷ１を保持する際には、まず、制御装置５０がロボット１０１を動作させて、それぞれの爪部材４１の先端部７１を、円筒状のワークＷ１の内側に挿入する。図７Ａは、先端部７１がワークＷ１の内側に挿入された状態を示している。

【0052】

次に制御装置５０は、アクチュエータ２２を動作させて、第１方向Ｘにおいて一対の指部材３０の先端部が近接するように、指部材３０を動作させる。図７Ａにおいて、矢印Ｙ１及び矢印Ｙ２は、それぞれ指部材３０の先端部の移動方向を表す。方向Ｙ１及びＹ２は、それぞれの爪部材４１の基端部７２の移動方向でもある。この実施形態では、指部材３０の先端部の移動方向Ｙ１、Ｙ２は、第１方向Ｘに平行である。指部材３０の先端部の移動方向は、第１方向Ｘ以外の成分を含まない。指部材３０の移動方向は、上下方向の成分を含まない。リンク部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄの傾斜角度を調整することで、それぞれの指部材３０の先端部は、上下動することなく、第１方向Ｘに平行に移動する。

【0053】

図７Ａにおいて、矢印Ｚ１及び矢印Ｚ２は、それぞれ爪部材４１の先端部７１の先端の移動方向を表す。上記のとおり、一方の爪部材４１Ａの第二部８６Ａと他方の爪部材４１Ｂの第二部８６Ｂとがクロスしているため、爪部材４１の基端部７２が互いに近接する方向に移動すると、爪部材４１の先端部７１の先端は互いに離間する方向に移動する。爪部材４１の先端部７１の先端は、第１方向Ｘに平行に移動する。これにより、それぞれの先端部７１の当接面８７が、ワークＷ１の内周面に当接する。図７Ｂには、当接面８７がワークＷ１の内周面に当接した状態が示されている。これにより、このロボットシステム１００は、円筒状のワークＷ１を、内周面側から保持する。同様にして、このロボットシステム１００は、円環状のワークＷ２を、内周面側から保持することができる。

【0054】

このロボットシステム１００が、円筒状のワークＷ１を放す際には、制御装置５０は、アクチュエータ２２を動作させて、第１方向Ｘにおいて一対の指部材３０の先端部が離間するように、指部材３０を動作させる。爪部材４１の先端部７１の先端は、互いに近接する方向に移動する。それぞれの先端部７１の当接面８７が、ワークＷ１の内周面から離れる。これにより、円筒状のワークＷ１は、ロボットシステム１００から放される。

【0055】

爪部材４２は、図１０に示すように、先端部７１の内面７１Ｂには、上下方向に延びるように凹部７３が形成されている。凹部７３には、複数の溝７４が形成されている。これにより、外周面が多角形状に形成されている、環状のワークＷ２を凹部７３により滑ることなく、容易に保持することができる（図１、図２参照）。

【0056】

爪部材４３は、図１１に示すように、先端部７１の内面７１Ｂには、Ｖ字状（又はＵ字状）の切り欠き７５が形成されている。これにより、スパナ等の棒状のワークＷ３を切り欠き７５で当接することで、容易に保持することができる（図１、図２参照）。

【0057】

爪部材４４は、図１２に示すように、先端部７１が逆Ｌ字状に形成されている。これにより、段ボール箱等の箱状のワークＷ４を容易に保持することができる（図１、図２参照）。

【0058】

爪部材４５Ａは、図１３に示すように、先端部７１がＵ字状に形成されている。具体的には、爪部材４５Ａの先端部７１は、一対の足部７６Ａ、７６Ｂを有している。下方に位置している足部７６Ｂは、上面が複数段階（ここでは、２段階）に傾斜していて、先端部分７７の傾斜角度が、基端部分７８の傾斜角度よりも大きくなるように構成されている。爪部材４５Ｂは、先端部７１が逆Ｌ字状に形成されている。これにより、ノート等の板状のワークＷ５を容易に保持することができる（図１、図２参照）。特に、爪部材４５Ａの足部７６Ｂの先端部分７７の傾斜角度が、基端部分７８の傾斜角度よりも大きいため、先端部分７７が、ワークＷ５の下面と床面との間に容易に入り込むことができる。また、保持しているワークＷ５を床面等に載置するときに、先端部分７７の傾斜角度が大きいため、ワークＷ５を真下側に落下させることができ、ワークＷ５を正確に載置させることができる。

【0059】

［ロボットシステムの動作及び作用効果］
次に、本実施の形態１に係るロボットシステム１００の動作及び作用効果について、図１～図１４を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下の動作は、制御装置５０の演算処理器が、記憶器に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。

【0060】

図１４は、本実施の形態１に係るロボットシステム１００の動作の一例を示すフローチャートである。

【0061】

まず、図２に示すように、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂに各種爪部材４１～４５が装着されていないとする。また、ロボットシステム１００は、ワークＷ４を搬送して、その後、ワークＷ４内に配置されている、ワークＷ１～Ｗ３、Ｗ５をワークＷ４外に搬送させる動作を行う搬送作業を実行するように構成されている。さらに、ロボットシステム１００は、ワークＷ４外に配置されているワークＷ１～Ｗ３、Ｗ５をワークＷ４内に搬送させて、ワークＷ４を搬送させる動作を行う搬送作業を実行するように構成されている。

【0062】

そして、作業者（操作者）が、図示されない操作器を操作することで、ワークＷ１～Ｗ５を搬送する搬送作業を実行する指示信号が制御装置５０に入力されたとする。なお、作業者が、操作器により、どのワークを保持して搬送するかについて、制御装置５０に指示してもよい。また、制御装置５０が、図示されない撮影装置から取得した画像情報／映像情報を基に、ワークの形状を把握して、ワークの形状に適応する（最適な）爪部材を選択してもよい。

【0063】

すると、図１４に示すように、制御装置５０は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂが、爪部材４１の上方に位置するように、ロボット１０１を動作させる（ステップＳ１０１）。ついで、制御装置５０は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂが、離間するように、アクチュエータ２２を動作させる（ステップＳ１０２）。

【0064】

次に、制御装置５０は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂの間に爪部材４１が位置するように、ロボット１０１を動作させる（ステップＳ１０３）。より詳細には、制御装置５０は、指部材３０の被係合部６１の先端部６２が、爪部材４１の係合部８１の開口と対向するように、ロボット１０１を動作させる。このときの指部材３０及び爪部材４１の状態は、爪部材４２を使用して説明された、前述の図９Ａの状態に対応する。

【0065】

次に、制御装置５０は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂが、近接するように、アクチュエータ２２を動作させる（ステップＳ１０４）。これにより、指部材３０の被係合部６１と、爪部材４１の係合部８１と、が係合して、指部材３０に爪部材４１が装着される。このときの指部材３０及び爪部材４１の状態は、爪部材４２を使用して説明された、前述の図９Ｂの状態に対応する。

【0066】

このとき、被係合部６１の先端部６２が、第１ストッパ部９１と当接することで、指部材３０の移動が制限される。これにより、指部材３０と爪部材４１の位置決めを容易にすることができる。また、第１ロック機構９０と第１ロック機構８０が当接することにより、爪部材４１を指部材３０に固定される。

【0067】

次に、制御装置５０は、ワーク（例えば、ワークＷ１）を保持して搬送するように、アクチュエータ２２及び／又はロボット１０１を動作させる（ステップＳ１０５）。ついで、制御装置５０は、ワークＷ１とは異なるワーク（例えば、ワークＷ２）を保持して、搬送できるように、爪部材４２を脱離させる動作をロボットシステム１００に実行させる。具体的には、制御装置５０は、一対の爪部材４１Ａ、４１Ｂが、支持部材２００の上方に位置するように、ロボット１０１を動作させる（ステップＳ１０６）。

【0068】

次に、制御装置５０は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂが、近接するように、アクチュエータ２２を動作させる（ステップＳ１０７）。これにより、一対の爪部材４１Ａ、４１Ｂが、近接して、爪部材４１の先端部７１が、支持部材２００の凹部２０３に開口内に位置させることができる。

【0069】

次に、制御装置５０は、爪部材４１の先端部７１が、支持部材２００の凹部２０３内に位置するように、ロボット１０１を動作させる（ステップＳ１０８）。具体的には、制御装置５０は、爪部材４１を下方に移動させて、凹部２０３内に挿入させるように、ロボット１０１を動作させる。

【0070】

次に、制御装置５０は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂが、離間するように、アクチュエータ２２を動作させ（ステップＳ１０９）、本プログラムを終了する。

【0071】

これにより、一対の爪部材４１Ａ、４１Ｂは、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂに従って、離間するように移動するが、爪部材４１Ａ、４１Ｂの先端部７１の外側の側面７９が、それぞれ、第１支持部材２０１の内面２０４、又は第２支持部材２０２の内面２０４と当接することで、一対の爪部材４１Ａ、４１Ｂは、離間する方向へ移動することができなくなる。このため、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ、爪部材４１を離脱することができ、爪部材４１は、支持部材２００に収納される。

【0072】

なお、制御装置５０は、ワークＷ１とは異なるワーク（例えば、ワークＷ２）を保持して、搬送する場合には、再び、ステップＳ１０１～ステップＳ１０９の処理を実行する。

【0073】

このように構成された、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、爪部材４１～４５の基端部７２に、左右方向（第１方向）に延びる凹状の係合部８１が形成されている。また、指部材３０の先端部には、左右方向（第１方向）に延びるフランジ状の被係合部６１が形成されている。

【0074】

これにより、制御装置５０が、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂの間に、爪部材４１が位置するように、ロボット１０１を動作させ、その後、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂが、近接するように、アクチュエータ２２を動作させることで、容易に指部材３０に爪部材４１を装着することができる。

【0075】

また、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、係合部８１を構成する凹部の底面が、第１ストッパ部９１を構成している。これにより、指部材３０に爪部材４１～４５のいずれかの爪部材を装着するときに、第１ストッパ部９１が、被係合部６１の先端部６２が当接することで、指部材３０の移動が制限される。これにより、指部材３０と爪部材の位置決めを容易にすることができる。

【0076】

また、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、爪部材（例えば爪部材４１）４１の第１ストッパ部９１には、第１ロック機構９０が設けられていて、指部材３０の被係合部６１の先端部６２には、第１ロック機構８０が設けられている。

【0077】

これにより、第１ロック機構９０と第１ロック機構８０が共同して、爪部材４１を指部材３０に固定することができる。

【0078】

また、ロボットシステム１００が動作して、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂが、鉛直方向に並ぶようにハンド２０の向きを変更した場合であっても、第１ロック機構８０と第１ロック機構９０により、爪部材４１が指部材３０から抜け落ちることが防止される。

【0079】

さらに、第１ロック機構８０と第１ロック機構９０による固定が外れた場合であっても、以下の理由により、爪部材４１が指部材３０から抜け落ちることが防止される。

【0080】

一対の指部材３０Ａ、３０Ｂが、鉛直方向に並ぶようにハンド２０の向きを変更すると、上下に並ぶように、一対の爪部材４１Ａ、４１Ｂが位置する。このため、上方に位置する、一方の爪部材４１Ａが、その自重により、下側に移動したとしても、下方に位置する、他方の爪部材４１Ｂと当接することになる。したがって、一方の爪部材４１Ａの下側への移動を抑制することができ、爪部材４１Ａが指部材３０Ａから抜け落ちることが防止される。

【0081】

さらに、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂの先端部が近接するように、第１方向に平行に移動すると、それぞれの爪部材４１の先端部７１、７１の先端が、互いに離間するように構成されている。具体的には、爪部材４１Ａの先端部７１と、爪部材４１Ｂの先端部７１と、が、途中でクロスするように構成されている。

【0082】

これにより、円筒状、円環状のワークＷ１の内周面側から保持することができる。

【0083】

本実施の形態１における変形例１のロボットシステム１００では、アクチュエータ２２が、一対の指部材３０のうち、少なくとも一方の指部材３０を動作させるように構成されている。

【0084】

また、本実施の形態１における変形例１のロボットシステム１００では、一対の指部材３０のうち、他方の指部材３０が、ハンド２０の本体２１に固定されていてもよい。

【0085】

本実施の形態１における変形例１のロボットシステム１００の運転方法では、アクチュエータ２２が、一対の指部材３０のうち、少なくとも一方の指部材３０を動作させるように構成されている。

【0086】

また、本実施の形態１における変形例１のロボットシステム１００の運転方法では、一対の指部材３０のうち、他方の指部材３０が、ハンド２０の本体２１に固定されていてもよい。

【0087】

以下、本実施の形態１における変形例１のロボットシステム１００の一例について、図１５を参照しながら説明する。

【0088】

図１５は、本実施の形態１における変形例１のロボットシステム１００の、ハンド２０及び爪部材４１の概略構成を示す模式図である。

【0089】

図１５に示すように、本実施の形態１における変形例１のロボットシステム１００は、実施の形態１に係るロボットシステム１００と基本的構成は同じであるが、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂのうち、少なくとも一方の指部材３０が動作する点が異なる。

【0090】

具体的には、アクチュエータ２２が、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂのうち、少なくとも一方の指部材３０を動作させるように構成されている。例えば、アクチュエータ２２は、指部材３０Ａのみを動作させるように構成されていてもよい。この場合、指部材３０Ｂは、ハンド２０の本体２１に固定されていてもよい。また、アクチュエータ２２は、指部材３０Ｂのみを動作させるように構成されていてもよい。この場合、指部材３０Ａは、ハンド２０の本体２１に固定されていてもよい。さらに、アクチュエータ２２は、一対の指部材３０Ａ、３０Ｂの両方を動作させるように構成されていてもよい。

【0091】

このように構成されている、本変形例１のロボットシステム１００であっても、実施の形態１に係るロボットシステム１００と同様の作用効果を奏する。

【0092】

（実施の形態２）
本実施の形態２に係るロボットシステムは、実施の形態１に係るロボットシステム１００において、爪部材は、基端部に係合部が形成されていて、指部材の先端部には、第１方向に沿って延びる、凹状の被係合部が形成されていて、ロボットシステムは、制御装置をさらに備え、制御装置は、一対の指部材の間に爪部材が位置するように、ロボットを動作させ、その後、一対の指部材が近接するように動作させて、被係合部と係合部を係合させる。

【0093】

また、本実施の形態２に係るロボットシステムでは、係合部は、テーパー状に形成されていてもよい。

【0094】

また、本実施の形態２に係るロボットシステムでは、指部材には、爪部材の係合部の先端と対向するように第２ストッパ部が設けられていてもよい。

【0095】

また、本実施の形態２に係るロボットシステムでは、指部材の第２ストッパ部と爪部材の係合部の先端部には、それぞれ、第２ロック機構が設けられていてもよい。

【0096】

また、本実施の形態２に係るロボットシステムでは、爪部材の延伸方向が、鉛直方向に向いた状態で、爪部材を支持する支持部材をさらに備え、支持部材には、凹部が設けられていて、一対の爪部材は、それぞれの先端部が凹部に挿通するように、支持部材に収納されていてもよい。

【0097】

さらに、本実施の形態２に係るロボットシステムでは、複数の種類の一対の爪部材が並ぶように、支持部材に収納されていてもよい。

【0098】

以下、本実施の形態２に係るロボットシステムの一例について、図１６を参照しながら説明する。

【0099】

［ロボットシステムの構成］
図１６は、本実施の形態２に係るロボットシステム１００の要部の概略構成を示す模式図である。

【0100】

図１６に示すように、本実施の形態２に係るロボットシステム１００は、実施の形態１に係るロボットシステム１００と基本的構成は同じであるが、指部材３０の先端部（接続部材３Ｅ）に、第１方向に沿って延びる、凹状の被係合部１８１が形成されている点と、爪部材４２の基端部７２に係合部１６１が形成されている点と、が異なる。

【0101】

具体的には、爪部材４２の基端部７２は、直方体状に形成されている。基端部７２における前面の上端部と後面の上端部には、それぞれ、左右方向に延びるフランジ状の係合部１６１、１６１が形成されている。

【0102】

係合部１６１は、テーパー状に形成されている。具体的には、爪部材４２Ａ側の係合部１６１は、右面よりも左面の方が、面積が小さくなるように、テーパー状に形成されている。また、爪部材４２Ｂ側の係合部１６１は、左面よりも右面の方が、面積が小さくなるように、テーパー状に形成されている。

【0103】

また、爪部材４２Ａ側の基端部７２の左面（外面；係合部１６１の先端部１６２）には、第１ロック機構１８０が設けられている。同様に、爪部材４２Ｂ側の基端部７２の右面（外面；係合部１６１の先端部１６２）には、第１ロック機構１８０が設けられている。また、後述するように、指部材３０の第１ストッパ部１９１には、第１ロック機構１９０が設けられている。

【0104】

第１ロック機構１８０、１９０は、被係合部１６１の先端部１６２が、下方に向いたときに、爪部材４２が自重で落下しないように、爪部材４２を係止することができれば、どのような態様であってもよい。第１ロック機構１８０、１９０としては、例えば、磁石で構成されていてもよく、ボールプランジャで構成されていてもよい。

【0105】

指部材３０の接続部材３Ｅは、左右方向から見て、逆Ｔ字状に形成されていて、下端部３１を有する。指部材３０Ａの下端部３１には、右面側が開口している、左右方向（第１方向）に延びる凹状の被係合部１８１が形成されている。同様に、指部材３０Ｂの下端部３１には、左面側が開口している、左右方向に延びる凹状の被係合部１８１が形成されている。

【0106】

被係合部１８１は、係合部１６１と係合することで、指部材３０に爪部材４２が装着される。なお、被係合部１８１は、係合部１６１と嵌合するように、内周面がテーパー状に形成されていてもよい。

【0107】

また、被係合部１８１を構成する凹部の底面が、第１ストッパ部１９１を構成する。第１ストッパ部１９１は、係合部１６１の先端部１６２が当接することで、指部材３０の移動が制限される。これにより、指部材３０と爪部材４２の位置決めを容易にすることができる。

【0108】

また、第１ストッパ部９１には、第１ロック機構９０が設けられている。第１ロック機構１９０は、第１ロック機構１８０と共同して、爪部材４２を指部材３０に固定することができる。

【0109】

このように構成されている、本実施の形態２に係るロボットシステム１００であっても、実施の形態１に係るロボットシステム１００と同様の作用効果を奏する。

【0110】

上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
［開示項目］
以下は、好ましい実施形態の開示である。
［項目１］
一対の指部材と、一方の前記指部材の先端部から他方の前記指部材の先端部へ向かう方向である第１方向において前記一対の指部材を近接又は離間するように動作させるアクチュエータと、それぞれが対応する前記指部材に対して着脱可能に構成されている一対の爪部材と、を備え、前記一対の爪部材のそれぞれが基端部と先端部とを備え、それぞれの前記基端部が互いに近接する方向に移動すると、前記爪部材のそれぞれの前記先端部の先端が互いに離間するように構成されている、ロボットシステム。
［項目２］
前記一対の爪部材は、途中でクロスしており、
前記一対の指部材は、前記第１方向に平行に移動するように構成されている、項目１に記載のロボットシステム。
［項目３］
前記爪部材のそれぞれにおいて、前記先端部が、前記基端部から延びる第一部と、前記第一部に対して傾斜して延びる第二部とを備え、一方の爪部材の前記第一部と他方の爪部材の前記第一部とが平行に延び、一方の爪部材の前記第二部と他方の爪部材の前記第二部とがクロスしている、項目２に記載のロボットシステム。
［項目４］
一方の爪部材の前記第二部が、厚み方向の中央に、先端から根元側に向けて延びる切り込み有しており、他方の爪部材の前記第二部が、前記切り込みを貫通することで、一方の前記第二部と他方の前記第二部とがクロスしている、項目３に記載のロボットシステム。
［項目５］
それぞれ先端部が、前記第１方向に垂直な当接面を備える、項目１から４に記載のロボットシステム。
［項目６］
制御装置をさらに備え、前記爪部材の前記基端部に係合部が形成されていて、前記指部材の先端部に前記第１方向に延びる凹状の被係合部が形成されていて、前記制御装置は、一対の前記指部材の間に前記爪部材が位置するように前記指部材を動作させ、その後、前記一対の指部材が近接するように動作させて前記被係合部と前記係合部とを係合させる、項目１から５のいずれかに記載のロボットシステム。

【産業上の利用可能性】

【0111】

本開示のロボットシステムによれば、筒状のワークを内周面側から保持することができるため、ロボットの分野において有用である。

【符号の説明】

【0112】

３Ａ リンク部材
３Ｂ リンク部材
３Ｃ リンク部材
３Ｄ リンク部材
３Ｅ 接続部材
１１ａ 第１リンク
１１ｂ 第２リンク
１１ｃ 第３リンク
１１ｄ 第４リンク
１１ｅ 第５リンク
１１ｆ 第６リンク
１２ メカニカルインターフェース
１５ 基台
２０ ハンド
２１ 本体
２２ アクチュエータ
３０ 指部材
３０Ａ 指部材
３０Ｂ 指部材
３１ 下端部
４１ 爪部材
４１Ａ 爪部材
４１Ｂ 爪部材
４２ 爪部材
４２Ａ 爪部材
４２Ｂ 爪部材
４３ 爪部材
４３Ａ 爪部材
４３Ｂ 爪部材
４４ 爪部材
４４Ａ 爪部材
４４Ｂ 爪部材
４５ 爪部材
４５Ａ 爪部材
４５Ｂ 爪部材
５０ 制御装置
６０ 移動体
６１ 被係合部
６２ 先端部
７１ 先端部
７２ 基端部
７３ 凹部
７４ 溝
７５ 切り欠き
７６Ａ 足部
７６Ｂ 足部
７７ 先端部分
７８ 基端部分
７９ 側面
８０ 第１ロック機構
８１ 係合部
８５ 第一部
８６ 第二部
８７ 当接面
８８ 切り込み
９０ 第１ロック機構
９１ 第１ストッパ部
１００ ロボット
１０１ ロボット本体
１６１ 係合部
１６２ 先端部
１８０ 第１ロック機構
１８１ 被係合部
１９０ 第１ロック機構
１９１ 第１ストッパ部
２００ 支持部材
２０１ 第１支持部材
２０２ 第２支持部材
２０３ 凹部
２０４ 内面
３０１Ａ レール部材
３０１Ｂ レール部材
ＪＴ１ 第１関節
ＪＴ２ 第２関節
ＪＴ３ 第３関節
ＪＴ４ 第４関節
ＪＴ５ 第５関節
ＪＴ６ 第６関節
Ｗ１ ワーク
Ｗ２ ワーク
Ｗ３ ワーク
Ｗ４ ワーク
Ｗ５ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】