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(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】2024-12-12
(45)【発行日】2024-12-20
(54)【発明の名称】グリッパー
(51)【国際特許分類】
B25J 15/00 20060101AFI20241213BHJP
B25J 15/08 20060101ALI20241213BHJP
【ＦＩ】
B25J15/00 F
B25J15/08 C
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2024546374
(86)(22)【出願日】2022-10-17
(86)【国際出願番号】 JP2022038497
(87)【国際公開番号】W WO2024084535
(87)【国際公開日】2024-04-25
【審査請求日】2024-08-06
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003166
【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】川畑 幸保
(72)【発明者】
【氏名】松永 沙織
(72)【発明者】
【氏名】毬山 利貞
(72)【発明者】
【氏名】リアロカピス ミナス
(72)【発明者】
【氏名】チャップマン ジェイデン テレンス
(72)【発明者】
【氏名】ブッザット ジョアオ ペドロ サンサオ
(72)【発明者】
【氏名】シャモハマディ モジタバ
【審査官】國武 史帆
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０４３３３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０２６８６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
指部と、前記指部の先端に設けられ、ターゲットと直接接触する回転指先と、
前記回転指先の回転動力発生機となる回転用モータと、
前記回転指先を前記指部が伸縮する方向へ移動する動力発生機となる指伸縮用モータと、を備え、
前記回転指先は、把持前準備動作として、前記回転用モータおよび前記指伸縮用モータを用いて前記ターゲットに対して押当て回転動作を行う、
グリッパー。
【請求項2】
前記回転用モータと接続されており、前記回転指先が回転するトルク及び速度を調整する回転用歯車群と、前記指伸縮用モータの回転力を直線の動きに変換する指伸縮用ピニオン及び指伸縮用ラックと、をさらに備える、
請求項１に記載のグリッパー。
【請求項3】
指部と、前記指部の先端に設けられ、ターゲットと直接接触するサクションカップ型回転指先と、
前記サクションカップ型回転指先の回転動力発生機となる回転用モータと、
前記回転用モータと接続されており、前記サクションカップ型回転指先が回転するトルク及び速度を調整する回転用歯車群と、
吸引された空気を送る空気ホースと、
前記サクションカップ型回転指先の吸引と回転との機能を同時に実現するベアリング及び繋ぎ部と、を備え、
前記サクションカップ型回転指先は、把持前準備動作として、前記回転用モータ、前記回転用歯車群、前記空気ホース、前記ベアリング及び繋ぎ部、並びに前記サクションカップ型回転指先の上下移動機構を用いて前記ターゲットに対して押当て回転動作を行う、
グリッパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示技術は、グリッパーに関する。
【背景技術】
【0002】
グリッパーは、ロボットのアーム先端に取り付けられるエンドエフェクタの一種である。その名が示すとおり、グリッパーは、対象物を把持することを目的とするエンドエフェクタである。グリッパーが把持する対象物は、ターゲットと称されることもある。以降、本明細書では把持する対象物を「ターゲット」と称する。
【0003】
特許文献１には、ケーブルの取付作業に用いられるケーブル取付装置及びロボットが開示されている。特許文献１に係るケーブル取付装置は、グリッパーである。特許文献１に係るグリッパーは、ステージ（試料台）に置かれているターゲットであるケーブルを、サクションカップで吸着し、ステージから少し浮かすことにより把持しやすい状態にし、その後、平行移動する２本の指部により、より詳細に言えば２本の指部の先端にそれぞれ設けられた２つの回転体（把持ローラ）により、挟んで把持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２０２２／０９１２４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ロボット技術を「ケーブル取付作業の自動化」に応用するときに、ケーブルの把持に失敗する状況は、できる限り生じさせたくない。ケーブルの把持に失敗する状況は、例えば、ケーブルを持ちやすい位置及び姿勢（以降、単に「位置姿勢」と称する）ではない状態のまま、ケーブルを挟む動作を開始してしまう場合に生じ得る。
ケーブルを持ちやすい位置及び姿勢にロボットを制御する問題は、一般に、逆運動学を解く問題に帰着する。人間の場合、目標の位置姿勢に自身の手先を持っていくことは、意識することなく簡単に行えることだが、ロボットの場合、容易ではない。ロボットを制御するプログラムは、現在の位置姿勢から目標の位置姿勢へロボットのエンドエフェクタを制御する逆運動学を解かなければならず、さらに目標の位置姿勢へロボットのエンドエフェクタを制御するときにロボットが他の物体と干渉しないことも確認しなければならない。
ケーブルを持ちやすい位置及び姿勢にロボットを制御する問題は、一般に、逆運動学を解く問題に帰着する。人間の場合、目標の位置姿勢に自身の手先を持っていくことは、意識することなく簡単に行えることだが、ロボットの場合、容易ではない。ロボットを制御するプログラムは、現在の位置姿勢から目標の位置姿勢へロボットのエンドエフェクタを制御する逆運動学を解かなければならず、さらに目標の位置姿勢へロボットのエンドエフェクタを制御するときにロボットが他の物体と干渉しないことも確認しなければならない。
【0006】
ところで、人間が箸を使って豆粒を掴んで持ち上げる作業をよく観察すると、豆粒を持ち上げる前に、箸を使って、豆粒を挟みやすい場所へ少し動かしたり、掴みやすい向きに少し変えたりすることがある。このように、把持する前にターゲットを持ちやすい位置姿勢に変える動作を、ここでは、「把持前準備動作」と称することとする。
ロボットのアーム先端に取り付けられるグリッパーが、把持前準備動作を上手く実施できれば、上記の逆運動学を解くことも干渉チェックをすることも必要なくなる。本開示技術は、把持前準備動作に適したグリッパーを提供することを目的とする。把持前準備動作が実施できれば、逆運動学を解くことも干渉チェックをすることも要さず、ターゲットを掴む動作に移行できる。
ロボットのアーム先端に取り付けられるグリッパーが、把持前準備動作を上手く実施できれば、上記の逆運動学を解くことも干渉チェックをすることも必要なくなる。本開示技術は、把持前準備動作に適したグリッパーを提供することを目的とする。把持前準備動作が実施できれば、逆運動学を解くことも干渉チェックをすることも要さず、ターゲットを掴む動作に移行できる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示技術に係るグリッパーは、指部と、指部の先端に設けられ、ターゲットと直接接触する回転指先と、回転指先の回転動力発生機となる回転用モータと、回転指先を指部が伸縮する方向へ移動する動力発生機となる指伸縮用モータと、を備え、回転指先は、把持前準備動作として、回転用モータおよび指伸縮用モータを用いてターゲットに対して押当て回転動作を行う、というものである。
【発明の効果】
【0008】
本開示技術に係るグリッパーは上記構成を備えるため、把持前準備動作を実施でき、逆運動学を解くことも干渉チェックをすることも要さず、ターゲットを掴む動作に移行できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
ロボットアームがターゲットを把持しやすいように、試料台に工夫をこらし、例えば試料台を振動させて、複数あるターゲットの向きを一斉に揃えることも考えられる。試料台の振動も、把持する前にターゲットを持ちやすい位置姿勢に変える動作であるから、試料台を含めたロボットシステムにとっては、広義の把持前準備動作だと言えよう。本明細書は、本開示技術に係るグリッパー１００の技術的特徴について説明し、グリッパー１００が行う把持前準備動作について明らかにする。
【0011】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るグリッパー１００の構成を示す外観図その１である。図１に示されるとおり、実施の形態１に係るグリッパー１００は、指部１１０と、回転指先１２０と、回転用モータ１３０と、回転用歯車群１３２と、指伸縮用モータ１４０と、指伸縮用ピニオン１４２と、指伸縮用ラック１４４と、を含む。
図２は、実施の形態１に係るグリッパー１００の構成を示す外観図その２である。図２は、図１とは異なる角度からグリッパー１００を見た場合の外観図である。図１と同様に図２には、指部１１０、回転指先１２０、回転用モータ１３０、回転用歯車群１３２、指伸縮用モータ１４０、指伸縮用ピニオン１４２、及び指伸縮用ラック１４４が示されている。
図１は、実施の形態１に係るグリッパー１００の構成を示す外観図その１である。図１に示されるとおり、実施の形態１に係るグリッパー１００は、指部１１０と、回転指先１２０と、回転用モータ１３０と、回転用歯車群１３２と、指伸縮用モータ１４０と、指伸縮用ピニオン１４２と、指伸縮用ラック１４４と、を含む。
図２は、実施の形態１に係るグリッパー１００の構成を示す外観図その２である。図２は、図１とは異なる角度からグリッパー１００を見た場合の外観図である。図１と同様に図２には、指部１１０、回転指先１２０、回転用モータ１３０、回転用歯車群１３２、指伸縮用モータ１４０、指伸縮用ピニオン１４２、及び指伸縮用ラック１４４が示されている。
【0012】
《グリッパー１００を構成する指部１１０》
グリッパー１００を構成する指部１１０は、比喩的な表現を用いれば、人間の指に相当する構成要素である。ロボットの技術分野において、指部１１０に相当するパーツは、「爪」と称されることもある。指部１１０は、使用される目的に応じて、具体的に言えばターゲットの物性に応じて、大きさ、形状、及び材質が選択されて設計されるとよい。図１及び図２には、指部１１０が２本示されているが、本開示技術はこれに限定されない。本開示技術に係るグリッパー１００は、指部１１０を３本以上備えてもよい。
グリッパー１００を構成する指部１１０は、比喩的な表現を用いれば、人間の指に相当する構成要素である。ロボットの技術分野において、指部１１０に相当するパーツは、「爪」と称されることもある。指部１１０は、使用される目的に応じて、具体的に言えばターゲットの物性に応じて、大きさ、形状、及び材質が選択されて設計されるとよい。図１及び図２には、指部１１０が２本示されているが、本開示技術はこれに限定されない。本開示技術に係るグリッパー１００は、指部１１０を３本以上備えてもよい。
【0013】
《グリッパー１００を構成する回転指先１２０》
グリッパー１００を構成する回転指先１２０は、指部１１０の先端に設けられ、ターゲットと直接接触する構成要素である。本開示技術に係るグリッパー１００は、後述する回転用モータ１３０及び回転用歯車群１３２を備えることにより、回転指先１２０を回転させることができる（図３参照）。回転指先１２０の回転動作は、把持したケーブルＣａを送り出すこと、及び、把持前準備動作としてターゲットの位置姿勢を変えること、に利用できる。把持したケーブルＣａを送り出す動作は、ケーブルＣａを端子に嵌合する処理を想定した動作（「コネクタ嵌合動作」と称されることもある）である。なお、本明細書において、特定のものであることを言う場合に、すなわち固有名詞であることを強調する場合に、「ケーブルＣａ」のように名称の後に符号が付されることで普通名詞と区別される。また、本明細書において、ケーブルＣａは、具体的にはフレキシブルフラットケーブルが想定される。
回転指先１２０は、ターゲットの物性に応じて大きさ及び材料等が設計されればよい。回転指先１２０は、例えば、シリコン製であってよい。
グリッパー１００を構成する回転指先１２０は、指部１１０の先端に設けられ、ターゲットと直接接触する構成要素である。本開示技術に係るグリッパー１００は、後述する回転用モータ１３０及び回転用歯車群１３２を備えることにより、回転指先１２０を回転させることができる（図３参照）。回転指先１２０の回転動作は、把持したケーブルＣａを送り出すこと、及び、把持前準備動作としてターゲットの位置姿勢を変えること、に利用できる。把持したケーブルＣａを送り出す動作は、ケーブルＣａを端子に嵌合する処理を想定した動作（「コネクタ嵌合動作」と称されることもある）である。なお、本明細書において、特定のものであることを言う場合に、すなわち固有名詞であることを強調する場合に、「ケーブルＣａ」のように名称の後に符号が付されることで普通名詞と区別される。また、本明細書において、ケーブルＣａは、具体的にはフレキシブルフラットケーブルが想定される。
回転指先１２０は、ターゲットの物性に応じて大きさ及び材料等が設計されればよい。回転指先１２０は、例えば、シリコン製であってよい。
【0014】
《グリッパー１００を構成する回転用モータ１３０》
グリッパー１００を構成する回転用モータ１３０は、回転指先１２０の回転動力発生機となる構成要素である。図３は、実施の形態１に係るグリッパー１００の構成の一部を示す拡大図である。図３には、回転用モータ１３０、及び後述する回転用歯車群１３２、が示されている。回転指先１２０は、回転用歯車群１３２を介して、回転用モータ１３０と接続されている。
グリッパー１００を構成する回転用モータ１３０は、回転指先１２０の回転動力発生機となる構成要素である。図３は、実施の形態１に係るグリッパー１００の構成の一部を示す拡大図である。図３には、回転用モータ１３０、及び後述する回転用歯車群１３２、が示されている。回転指先１２０は、回転用歯車群１３２を介して、回転用モータ１３０と接続されている。
【0015】
《グリッパー１００を構成する回転用歯車群１３２》
グリッパー１００を構成する回転用歯車群１３２は、複数の歯車からなる構成要素である。回転用歯車群１３２は、回転指先１２０を回転するトルク及び速度を調整する役割を有する。回転用歯車群１３２のギア比は、回転用モータ１３０の特性、及びターゲットの物性に応じて、適宜、設計されればよい。
グリッパー１００を構成する回転用歯車群１３２は、複数の歯車からなる構成要素である。回転用歯車群１３２は、回転指先１２０を回転するトルク及び速度を調整する役割を有する。回転用歯車群１３２のギア比は、回転用モータ１３０の特性、及びターゲットの物性に応じて、適宜、設計されればよい。
【0016】
《グリッパー１００を構成する指伸縮用モータ１４０》
本開示技術に係るグリッパー１００は、あたかも指が伸縮するかのような動作が可能である。グリッパー１００を構成する指伸縮用モータ１４０は、比喩的な表現を用いれば、回転指先１２０を指が伸縮する方向へ移動する動力発生機となる構成要素である。実際に指部１１０が伸縮する必要はないが、本明細書において、このあたかも指が伸縮する方向を、「指部１１０が伸縮する方向」と称するものとする。実際に、回転指先１２０を含めるものとして指部１１０を考えれば、全体として、指部１１０は伸縮する。図１及び図２に示されるように、指伸縮用モータ１４０は、後述する指伸縮用ピニオン１４２及び指伸縮用ラック１４４を介して、回転指先１２０、回転用モータ１３０、及び回転用歯車群１３２を指部１１０が伸縮する方向へ移動する。
本開示技術に係るグリッパー１００は、あたかも指が伸縮するかのような動作が可能である。グリッパー１００を構成する指伸縮用モータ１４０は、比喩的な表現を用いれば、回転指先１２０を指が伸縮する方向へ移動する動力発生機となる構成要素である。実際に指部１１０が伸縮する必要はないが、本明細書において、このあたかも指が伸縮する方向を、「指部１１０が伸縮する方向」と称するものとする。実際に、回転指先１２０を含めるものとして指部１１０を考えれば、全体として、指部１１０は伸縮する。図１及び図２に示されるように、指伸縮用モータ１４０は、後述する指伸縮用ピニオン１４２及び指伸縮用ラック１４４を介して、回転指先１２０、回転用モータ１３０、及び回転用歯車群１３２を指部１１０が伸縮する方向へ移動する。
【0017】
《グリッパー１００を構成する指伸縮用ピニオン１４２及び指伸縮用ラック１４４》
グリッパー１００を構成する指伸縮用ピニオン１４２及び指伸縮用ラック１４４は、指伸縮用モータ１４０の回転力を直線の動きに変換する機構である。名称が示すとおり、指伸縮用ピニオン１４２はピニオンであり、指伸縮用ラック１４４はラックである。指伸縮用モータ１４０、指伸縮用ピニオン１４２、及び指伸縮用ラック１４４は、回転指先１２０、回転用モータ１３０、及び回転用歯車群１３２の直線的な動きを実現する。
グリッパー１００を構成する指伸縮用ピニオン１４２及び指伸縮用ラック１４４は、指伸縮用モータ１４０の回転力を直線の動きに変換する機構である。名称が示すとおり、指伸縮用ピニオン１４２はピニオンであり、指伸縮用ラック１４４はラックである。指伸縮用モータ１４０、指伸縮用ピニオン１４２、及び指伸縮用ラック１４４は、回転指先１２０、回転用モータ１３０、及び回転用歯車群１３２の直線的な動きを実現する。
【0018】
図４は、実施の形態１に係るグリッパー１００の制御フローを示すフローチャートである。図４に示されるとおり、グリッパー１００の制御フローは、回転指先１２０によるケーブルＣａへの押当て（ＳＴ１）、ケーブルＣａについての画像処理（ＳＴ２）、ケーブルＣａの位置姿勢を算出（ＳＴ３）、ケーブルＣａの把持角度差（Δθ）を算出（ＳＴ４）、ケーブルＣａを回転させる動作処理（ＳＴ５）、及びケーブルＣａを把持する動作処理（ＳＴ６）、を含む。
グリッパー１００の制御は、図には示されていないが、制御器により実現される。制御器は、具体的には、処理回路により構成される。図４に示されるフローチャートの各処理ステップ（ＳＴ１からＳＴ６まで）は、制御器の処理ステップを示したものだと言える。
グリッパー１００の制御は、図には示されていないが、制御器により実現される。制御器は、具体的には、処理回路により構成される。図４に示されるフローチャートの各処理ステップ（ＳＴ１からＳＴ６まで）は、制御器の処理ステップを示したものだと言える。
【0019】
回転指先１２０によるケーブルＣａへの押当て（ＳＴ１）は、「押し当て制御」又は「押当て制御」と称される制御が行われるとよい。押し当て制御とは、モータ制御の技術分野において、トルク制御と速度制御とを複合させた制御として知られており、それ以前の位置制御からトルク制御への切替え時に生じる瞬間的な速度上昇を抑えることができる制御である。
【0020】
ケーブルＣａについての画像処理（ＳＴ２）は、グリッパー１００の制御を、カメラにより得られるリアルタイムの画像に基づいて行う場合の処理ステップである。図示されていないが、本開示技術は、このようにカメラ画像を利用してグリッパー１００の制御を実施してもよい。カメラから得られる画像情報を画像処理し、その結果をフィードバックしてロボットを制御する手法は、画像フィードバック制御と称されることもある。
【0021】
ケーブルＣａの位置姿勢を算出（ＳＴ３）は、画像フィードバック制御に用いる情報であるケーブルＣａの位置姿勢を算出する処理ステップである。ケーブルＣａの位置姿勢は、現代制御理論の用語を使って表現すれば、制御器が観測する制御対象の状態である、と言える。厳密に言えば、制御器の制御対象は直接的にはグリッパー１００であるが、グリッパー１００が把持をするケーブルＣａも、間接的には制御対象だと考えてよい。
【0022】
ケーブルＣａの把持角度差（Δθ）を算出（ＳＴ４）は、画像フィードバック制御に用いる情報であるケーブルＣａの把持角度差（Δθ）を算出する処理ステップである。
図５（図５Ａ、及び図５Ｂ）は、実施の形態１に係るグリッパー１００の制御例を示す説明図である。図５Ａは、現時点におけるカメラ画像を表しており、現時点におけるケーブルＣａの位置姿勢が写されている。図５Ｂは、ケーブルＣａについて、目標の位置姿勢を表したものである。すなわち図５に示す例において、ケーブルＣａの目標の位置姿勢は、図５Ｂに示されるように、ケーブルＣａの長手方向がカメラ画像の上下方向と一致したものである。ケーブルＣａの把持角度差（Δθ）は、図５Ａに示されているとおり、現在の状態と目標の状態との差として定義される。
図５（図５Ａ、及び図５Ｂ）は、実施の形態１に係るグリッパー１００の制御例を示す説明図である。図５Ａは、現時点におけるカメラ画像を表しており、現時点におけるケーブルＣａの位置姿勢が写されている。図５Ｂは、ケーブルＣａについて、目標の位置姿勢を表したものである。すなわち図５に示す例において、ケーブルＣａの目標の位置姿勢は、図５Ｂに示されるように、ケーブルＣａの長手方向がカメラ画像の上下方向と一致したものである。ケーブルＣａの把持角度差（Δθ）は、図５Ａに示されているとおり、現在の状態と目標の状態との差として定義される。
【0023】
制御の分野において、現在の状態から目標の状態を引き算し、新たな状態変数とすることは頻繁に行われている。特に非線形システムを対象とした場合、「平衡点まわりの線形化」又は「平衡状態まわりの線形化」と称される処理は常套手段である。平衡状態まわりの線形化においても、現在の状態から目標の状態（平衡状態）を引いた誤差が、新たな状態変数としておかれている。
なお、ケーブルＣａの把持角度差（Δθ）は、現在の状態から目標の状態を引いた誤差のすべてを表してはいない。例えば、ケーブルＣａは、３次元空間内にある６自由度を有する剛体だととらえれば、カメラ画像から直接的に把握できる把持角度（θ）の他にも５つの状態があると考えられる。本明細書においては、最も支配的な状態変数として、ケーブルＣａの把持角度差（Δθ）が示されているに過ぎず、実際には、別の状態変数、例えば、位置に係る状態変数及び他の角度に係る状態変数が用いられる。
なお、ケーブルＣａの把持角度差（Δθ）は、現在の状態から目標の状態を引いた誤差のすべてを表してはいない。例えば、ケーブルＣａは、３次元空間内にある６自由度を有する剛体だととらえれば、カメラ画像から直接的に把握できる把持角度（θ）の他にも５つの状態があると考えられる。本明細書においては、最も支配的な状態変数として、ケーブルＣａの把持角度差（Δθ）が示されているに過ぎず、実際には、別の状態変数、例えば、位置に係る状態変数及び他の角度に係る状態変数が用いられる。
【0024】
ケーブルＣａを回転させる動作処理（ＳＴ５）は、回転指先１２０によるケーブルＣａへの押当て（ＳＴ１）と合わせて、実施の形態１に係るグリッパー１００の「押当て回転動作」を実現する処理ステップである。この押当て回転動作は、把持前準備動作の一例である。
図６（図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃ）は、本開示技術に係るグリッパー１００の技術的特徴である「押当て回転動作」を示す説明図その１である。図６Ａは、制御器が回転指先１２０によるケーブルＣａへの押当て（ＳＴ１）を実施したときのグリッパー１００の様子を示したものである。ケーブルＣａに対する押当て動作は、図６Ａに示されるように、複数あるうちの選択された１つの回転指先１２０により行えばよい。図６Ｂは、制御器がケーブルＣａを回転させる動作処理（ＳＴ５）を実施したときのグリッパー１００の様子を示したものである。このときに回転指先１２０は、把持角度差（Δθ）が０（ゼロ）になるようにケーブルＣａを回転する。図６Ｃは、制御器が後述するケーブルＣａを把持する動作処理（ＳＴ６）を実施したときのグリッパー１００の様子を示したものである。
図７は、本開示技術に係るグリッパー１００の技術的特徴である「押当て回転動作」を示す説明図その２である。前述のとおり、本開示技術は指伸縮用モータ１４０、指伸縮用ピニオン１４２、及び指伸縮用ラック１４４を備えるため、回転指先１２０を指部１１０が伸縮する方向へ移動することができる。図１及び図２において、回転指先１２０は指先の先端からは引っ込んでいるところに位置しているが、図６及び図７に示されるとおり、「押当て回転動作」を行うときに回転指先１２０は、指先の先端に位置している。
なお、図６及び図７において、実施の形態１に係る回転指先１２０に代えて実施の形態２に係るサクションカップ型回転指先１２０Ｂが示されている。サクションカップ型回転指先１２０Ｂの詳細は、実施の形態２において明らかとなる。
図６（図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃ）は、本開示技術に係るグリッパー１００の技術的特徴である「押当て回転動作」を示す説明図その１である。図６Ａは、制御器が回転指先１２０によるケーブルＣａへの押当て（ＳＴ１）を実施したときのグリッパー１００の様子を示したものである。ケーブルＣａに対する押当て動作は、図６Ａに示されるように、複数あるうちの選択された１つの回転指先１２０により行えばよい。図６Ｂは、制御器がケーブルＣａを回転させる動作処理（ＳＴ５）を実施したときのグリッパー１００の様子を示したものである。このときに回転指先１２０は、把持角度差（Δθ）が０（ゼロ）になるようにケーブルＣａを回転する。図６Ｃは、制御器が後述するケーブルＣａを把持する動作処理（ＳＴ６）を実施したときのグリッパー１００の様子を示したものである。
図７は、本開示技術に係るグリッパー１００の技術的特徴である「押当て回転動作」を示す説明図その２である。前述のとおり、本開示技術は指伸縮用モータ１４０、指伸縮用ピニオン１４２、及び指伸縮用ラック１４４を備えるため、回転指先１２０を指部１１０が伸縮する方向へ移動することができる。図１及び図２において、回転指先１２０は指先の先端からは引っ込んでいるところに位置しているが、図６及び図７に示されるとおり、「押当て回転動作」を行うときに回転指先１２０は、指先の先端に位置している。
なお、図６及び図７において、実施の形態１に係る回転指先１２０に代えて実施の形態２に係るサクションカップ型回転指先１２０Ｂが示されている。サクションカップ型回転指先１２０Ｂの詳細は、実施の形態２において明らかとなる。
【0025】
ケーブルＣａを把持する動作処理（ＳＴ６）は、グリッパー１００の主たる機能動作を実現する処理ステップである。ところで、図６Ｃにおいて、指部１１０が、ケーブルＣａをいわゆる縁となる部分を挟んでいる態様が示されているが、本開示技術はこれに限定されない。本開示技術に係るグリッパー１００は、人間が切符を持つときのように、ケーブルＣａのいわゆる上面と下面とを挟むよう制御されてもよい。
【0026】
以上のように実施の形態１に係るグリッパー１００は上記構成を備えるため、把持前準備動作である押当て回転動作を実現でき、逆運動学を解くことも干渉チェックをすることも要さず、ターゲットを掴む動作に移行できる。
なお、本開示技術に係るグリッパー１００は、ターゲットを掴むことを補助する手段、例えば、電磁石部（不図示）、又はサクションカップ（不図示）等を別途備えてもよい。ターゲットを掴むことを補助する手段は、グリッパー１００がターゲットを把持する原理とは異なる原理に基づいたものである方が、多様なターゲットに対応できると考えられる。電磁石部を備えることは、ターゲットが磁石にくっつく性質のものである場合に有効である。電磁石部の把持原理は磁力であり、グリッパー１００がターゲットを把持する原理とは異なる。サクションカップの把持原理は空気を吸引することにより生じる大気圧との差圧であり、グリッパー１００がターゲットを把持する原理とは異なる。
回転指先１２０の機能とサクションカップの機能との両方を併せ持つサクションカップ型回転指先１２０Ｂは、実施の形態２に示されている。
なお、本開示技術に係るグリッパー１００は、ターゲットを掴むことを補助する手段、例えば、電磁石部（不図示）、又はサクションカップ（不図示）等を別途備えてもよい。ターゲットを掴むことを補助する手段は、グリッパー１００がターゲットを把持する原理とは異なる原理に基づいたものである方が、多様なターゲットに対応できると考えられる。電磁石部を備えることは、ターゲットが磁石にくっつく性質のものである場合に有効である。電磁石部の把持原理は磁力であり、グリッパー１００がターゲットを把持する原理とは異なる。サクションカップの把持原理は空気を吸引することにより生じる大気圧との差圧であり、グリッパー１００がターゲットを把持する原理とは異なる。
回転指先１２０の機能とサクションカップの機能との両方を併せ持つサクションカップ型回転指先１２０Ｂは、実施の形態２に示されている。
【0027】
実施の形態２．
実施の形態２に係るグリッパー１００は、本開示技術に係るグリッパー１００の変形例である。特に明記する場合を除き、実施の形態２においては、実施の形態１で用いられた符号と同じものが用いられる。また、実施の形態２において、実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
実施の形態２に係るグリッパー１００は、本開示技術に係るグリッパー１００の変形例である。特に明記する場合を除き、実施の形態２においては、実施の形態１で用いられた符号と同じものが用いられる。また、実施の形態２において、実施の形態１と重複する説明は、適宜、省略される。
【0028】
実施の形態２に係るグリッパー１００に特有な特徴は、サクションカップ型回転指先１２０Ｂを備えることである。サクションカップ型回転指先１２０Ｂは、回転体（把持ローラ）としての機能と、サクションカップとしての機能とを、同時に備える構成要素である。図６及び図７に示さるように、サクションカップ型回転指先１２０Ｂは、サクションカップとしての機能を実現するため、吸引された空気を送る空気ホース１５０の一端と接続される。図示はされていないが、空気ホース１５０の他端は、エアポンプと接続される。
【0029】
図６及び図７には、回転指先１２０に代えてサクションカップ型回転指先１２０Ｂが備えられている態様が示されているが、本開示技術はこれに限定されない。本開示技術に係るグリッパー１００は、回転指先１２０とサクションカップ型回転指先１２０Ｂとを同時に備える態様であってもよい。
図８は、実施の形態２に係るグリッパー１００の動作例を示した説明図その１である。図８に示されるとおり、本開示技術に係るグリッパー１００は、指部１１０の先端に回転指先１２０を備えるほか、別個にサクションカップ型回転指先１２０Ｂを備えてもよい。この場合、押当て回転動作は、サクションカップ型回転指先１２０Ｂにより行われる。別個にサクションカップ型回転指先１２０Ｂを備える場合、本開示技術に係るグリッパー１００は、回転指先１２０を駆動する機構とは独立した、サクションカップ型回転指先１２０Ｂの上下移動機構（不図示）及び回転機構（不図示）を備える。
図８は、実施の形態２に係るグリッパー１００の動作例を示した説明図その１である。図８に示されるとおり、本開示技術に係るグリッパー１００は、指部１１０の先端に回転指先１２０を備えるほか、別個にサクションカップ型回転指先１２０Ｂを備えてもよい。この場合、押当て回転動作は、サクションカップ型回転指先１２０Ｂにより行われる。別個にサクションカップ型回転指先１２０Ｂを備える場合、本開示技術に係るグリッパー１００は、回転指先１２０を駆動する機構とは独立した、サクションカップ型回転指先１２０Ｂの上下移動機構（不図示）及び回転機構（不図示）を備える。
【0030】
図８に示されるとおり、別個にサクションカップ型回転指先１２０Ｂを備える場合、サクションカップ型回転指先１２０Ｂは、２つの回転指先１２０からの距離が等しい位置に設置されるとよい。このような位置にサクションカップ型回転指先１２０Ｂを設置することにより、押当て回転動作により位置姿勢が整えられたケーブルＣａが、２つの回転指先１２０により把持しやすくなる。
【0031】
別個にサクションカップ型回転指先１２０Ｂを備える場合、本開示技術に係るグリッパー１００は、サクションカップ型回転指先１２０Ｂを固定せず、サクションカップ型回転指先１２０Ｂに自由度を持たせてもよい。
図９は、実施の形態２に係るグリッパー１００の動作例を示した説明図その２である。図９に例示されるサクションカップ型回転指先１２０Ｂは、２つの回転指先１２０を結んだ方向と平行に駆動が可能である。図９の右図が示すように、サクションカップ型回転指先１２０Ｂの駆動可能範囲には、２つの回転指先１２０からの距離が等しい位置が含まれるとよい。このように駆動可能範囲を設定することにより、押当て回転動作により位置姿勢が整えられたケーブルＣａが、２つの回転指先１２０により把持しやすくなる。
図９は、実施の形態２に係るグリッパー１００の動作例を示した説明図その２である。図９に例示されるサクションカップ型回転指先１２０Ｂは、２つの回転指先１２０を結んだ方向と平行に駆動が可能である。図９の右図が示すように、サクションカップ型回転指先１２０Ｂの駆動可能範囲には、２つの回転指先１２０からの距離が等しい位置が含まれるとよい。このように駆動可能範囲を設定することにより、押当て回転動作により位置姿勢が整えられたケーブルＣａが、２つの回転指先１２０により把持しやすくなる。
【0032】
図１０は、実施の形態２に係るグリッパー１００を構成するサクションカップ型回転指先１２０Ｂの吸引と回転との機能を同時に実現する構造例を示す説明図である。図１０に示されるように、実施の形態２に係るグリッパー１００は、回転用モータ１３０と回転用歯車群１３２とに加え、空気ホース１５０、ベアリング１６０、及び繋ぎ部１７０を備えるとよい。ベアリング１６０及び繋ぎ部１７０の構造により、空気を漏らさずに空気ホース１５０による吸引をし、同時に回転用モータ１３０による回転力を伝えることが可能となる。
【0033】
以上のように実施の形態２に係るグリッパー１００は上記構成を備えるため、実施の形態１に係るグリッパー１００と同様に、把持前準備動作である押当て回転動作を実現でき、逆運動学を解くことも干渉チェックをすることも要さず、ターゲットを掴む動作に移行できる。
【産業上の利用可能性】
【0034】
本開示技術は、例えば、ケーブル取付作業の自動化を実現するロボットに応用でき、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【0035】
１００ グリッパー、１１０ 指部、１２０ 回転指先、１２０Ｂ サクションカップ型回転指先、１３０ 回転用モータ、１３２ 回転用歯車群、１４０ 指伸縮用モータ、１４２ 指伸縮用ピニオン、１４４ 指伸縮用ラック、１５０ 空気ホース、１６０ ベアリング、１７０ 繋ぎ部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】