特表 2024-539108 グリッパー及びロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-28

(54)【発明の名称】グリッパー及びロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20241018BHJP

   B25J 15/10 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 W

B25J15/10

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024523491

(86)(22)【出願日】2021-10-19

(85)【翻訳文提出日】2024-04-18

(86)【国際出願番号】 CN2021124582

(87)【国際公開番号】W WO2023065102

(87)【国際公開日】2023-04-27

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522453131

【氏名又は名称】シャンハイ・フレクシブ・ロボティクス・テクノロジー・カンパニー・リミテッド

(71)【出願人】

【識別番号】522453142

【氏名又は名称】フレクシブ・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ラン・アン

(72)【発明者】

【氏名】ジュンカイ・ペン

(72)【発明者】

【氏名】ティンケ・ソン

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707DS01

3C707ES03

3C707ES04

3C707ET08

3C707EV02

3C707KS30

3C707KS34

3C707KV04

3C707KW03

3C707KX08

(57)【要約】

本願は、少なくとも１つの挟持顎を有するグリッパーを提供する。少なくとも１つの挟持顎は、基部と、物体に接触するための挟持部と、基部と挟持部とを接続するフレキシブル部材と、基部と挟持部との間に位置するセンサアセンブリとを含む。フレキシブル部材が、挟持部が物体から第１方向の力を受けた際に基部に対して偏向させるように構成される。センサアセンブリは、挟持部の偏向に応じて信号を生成するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体を挟持するグリッパーであって、
ケーシングと、
前記ケーシングに移動可能に取り付けられる少なくとも１つの挟持顎と、を含み、
前記少なくとも１つの挟持顎は、
基部と、
前記物体に接触するための挟持部と、
前記基部と前記挟持部とを接続し、前記挟持部が前記物体から第１方向の力を受けた際に前記基部に対して偏向させるように構成されるフレキシブル部材と、
前記基部と前記挟持部との間に位置し、前記挟持部の偏向に応じて信号を生成するように構成されるセンサアセンブリと、を含む、ことを特徴とするグリッパー。

【請求項2】

前記挟持部は、前記第１方向の力を受けると、前記センサアセンブリに前記第１方向と異なる第２方向の力を印加するように構成され、前記センサアセンブリは、前記第２方向の力を示す信号を生成するように構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパー。

【請求項3】

前記センサアセンブリは、バリスタを備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のグリッパー。

【請求項4】

前記第１方向と前記第２方向は、互いに直交する、
ことを特徴とする請求項３に記載のグリッパー。

【請求項5】

前記挟持部は、前記センサアセンブリを収容するための間隔を形成するように、前記基部から側方に延在する肩部を有し、前記バリスタが前記肩部と基部との両方に当接する、
ことを特徴とする請求項３に記載のグリッパー。

【請求項6】

前記センサアセンブリは、前記挟持部が前記基部に対する変位を示す信号を生成する変位検出アセンブリを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパー。

【請求項7】

前記変位検出アセンブリは、磁石とホール効果センサとを備え、前記磁石と前記ホール効果センサのうちの一方が前記基部に対して固定され、他方が前記挟持部に対して固定されている、ことを特徴とする請求項６に記載のグリッパー。

【請求項8】

前記挟持部は、下方に延在する突出部を含み、前記突出部は前記磁石を固定保持し、前記基部は、前記ホール効果センサを前記磁石に隣接して磁場信号の変化を検出するように保持する、ことを特徴とする請求項７に記載のグリッパー。

【請求項9】

前記フレキシブル部材は、フレキシブルヒンジを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパー。

【請求項10】

前記挟持部は、前記フレキシブル部材と前記基部と一体に形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパー。

【請求項11】

前記ケーシングは、溝を有し、前記少なくとも１つの挟持顎は、前記溝内で摺動可能になり、協同して前記物体を挟持するように構成される一対の挟持顎を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパー。

【請求項12】

前記ケーシングには、３つの溝を有し、前記少なくとも１つの挟持顎は、周方向に分布されて前記溝内にそれぞれ摺動可能になり、協同して前記物体を挟持するように構成される３つの挟持顎を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパー。

【請求項13】

ロボットであって、
少なくとも１つの関節アームと、請求項１～１２のいずれか１項に記載のグリッパーと、を備え、前記グリッパーは、前記少なくとも１つの関節アームの端部に設けられる、ことを特徴とするロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットの技術分野に関し、特にグリッパー及びグリッパーを有するロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

グリッパーは、物体を挟持するために通常にロボットに取り付けられる。挟持力が大きすぎで物体を壊すことを避けるために、グリッパーは、一般的に挟持力の値を測定するために圧力センサを配置している。従来のグリッパーは、圧力センサがグリッパーの挟持顎の指先に設けられ、このような圧力センサの配置方によれば、挟持力の検出を実現できるが、空間と重量の面からみれば、かさばって重くなる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本開示の一態様は、ケーシングと、ケーシングに移動可能に取り付けられる少なくとも１つの挟持顎とを備えるグリッパーを提供する。少なくとも１つの挟持顎は、基部と、物体に接触するための挟持部と、前記基部と前記挟持部とを接続し、前記挟持部が前記物体から第１方向の力を受けた際に前記基部に対して偏向させるように構成されるフレキシブル部材と、前記基部と前記挟持部との間に位置し、前記挟持部の偏向に応じて信号を生成するように構成されるセンサアセンブリと、を含む。

【0004】

本開示の他の態様は、少なくとも１つの関節アームと、前記少なくとも１つの関節アームの端部に設けられるグリッパーと、を備えるロボットを提供する。グリッパーは、ケーシングと、ケーシングに移動可能に取り付けられる少なくとも１つの挟持顎と、を備える。少なくとも１つの挟持顎は、基部と、物体に接触するための挟持部と、前記基部と前記挟持部とを接続し、前記挟持部が前記物体から第１方向の力を受けた際に前記基部に対して偏向させるように構成されるフレキシブル部材と、前記基部と前記挟持部との間に位置し、前記挟持部の偏向に応じて信号を生成するように構成されるセンサアセンブリと、を含む。

【0005】

本開示の実施形態の詳細は、以下の図面及び説明によって記載される。本開示の他の特徴、目的、及び利点は、説明書、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

【0006】

本開示の各実施形態を説明する添付の図面と結合して、本開示のあらゆる特徴は、以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係るグリッパーの斜視図である。

【図2】図１に示すグリッパーの挟持顎の斜視図である。

【図3】図１に示すグリッパーが一対の挟持顎によって物体を挟持することを示す側面図である。

【図4】本開示の別の実施形態に係る挟持顎の斜視図である。

【図5】図４に示す挟持顎によって物体を挟持するグリッパーを示す側面図である。

【図6】本開示のさらに別の実施形態に係るグリッパーの斜視図である。

【図7】本開示の一実施形態に係るグリッパーを有するロボットの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

なお、本開示の図面は、正確な縮尺で描かれていない。添付の図面は、本開示の典型的な態様のみを説明するものであって、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではない。

【0009】

本開示の特徴及び利点は、以下の説明に示されるか、或いは以下の説明から明確にさせる、または発明の実施例から把握できる。

【0010】

本開示は、物体を挟持するためのグリッパーを提供する。グリッパーは、ケーシングと、ケーシングに移動可能に取り付けられる少なくとも１つの挟持顎と、を備える。少なくとも１つの挟持顎は、基部と、物体に接触するための挟持部と、基部と挟持部とを接続するフレキシブル部材と、センサアセンブリと、を含む。フレキシブル部材は、挟持部が物体から第１方向の力を受けた際に基部に対して偏向させるように構成される。センサアセンブリは、基部と挟持部との間に位置し、挟持部の偏向に応じて信号を生成するように構成される。

【0011】

図１を参照すると、本開示の一実施形態に係るグリッパー１０は、ケーシング２０と、対向する一対の挟持顎３０と、を含む。挟持顎３０は、ケーシング２０に移動可能に取り付けられ、協同して物体を挟持するように構成される。具体的には、当該一対の挟持顎３０は、ケーシング２０上の溝２１内で摺動可能になり、互いに向かって移動して物体を挟持するか、又は互いに離間するように移動して物体をリリースする。

【0012】

図２は、一実施形態に係る挟持顎３０の詳細構成を示す。挟持顎３０は、基部３１、上方に延在する挟持部３２、及び基部３１と挟持部３２とを接続するフレキシブル部材３３を備える。センサアセンブリ４０は、基部３１と挟持部３２との間に位置し、挟持部３２が物体に印加する力を検出するように構成される。一実施形態では、挟持部３２は、基部３１と挟持部３２との間に、基部３１と挟持部３２に当接するセンサアセンブリ４０が収容される空間が形成されるように、基部３１から側方に延在する肩部３４を含む。

【0013】

挟持顎３０をケーシング２０の溝２１内で移動させるために、基部３１は、溝２１内まで下方に延在して挟持顎３０を溝２１内で移動させる駆動システム（図示せず）と配合する構成をさらに含む。

【0014】

グリッパー１０が物体を挟持することについて、図３を参照する。明らかなように、一対の挟持顎３０の挟持部３２は、物体から印加する第１方向の力Ｆ１、即ち挟持力の反力によって、互いにわずかに離れるように偏向される。当該挟持部３２の偏向を実現するために、フレキシブル部材３３は、適切に構成されている。一実施形態では、フレキシブル部材３３は、基部３１と挟持部３２と一体に形成され、柔軟性を有する薄い構造を有している。他の実施形態では、フレキシブル部材３３は、基部３１及び／又は挟持部３２と独立する部材であり、例えばコムなどの柔軟性材料で製造される。さらに他の実施形態では、フレキシブル部材３３は、フレキシブルヒンジを備える。柔軟性をさらに向上させるために、フレキシブル部材３３に貫通孔（図示せず）が設けられてもよい。

【0015】

挟持部３２は、第１方向の力Ｆ１を受けた場合に、センサアセンブリ４０に第２方向の力Ｆ２を印加する。第２方向は、第１方向と異なり、図３に示すように、第２方向は、第１方向と略直交することが好ましい。第１方向と第２方向との角度は、挟持顎３０の構造、例えば挟持部３２が物体とセンサアセンブリ４０にそれぞれ接触する表面の傾きによって変更できることが理解できる。図３に示す実施形態では、センサアセンブリ４０は、圧力に応じて異なる抵抗値を生成するバリスタを備えており、挟持部３２が基部３１に対する偏向に応じて圧力を示す信号を生成することができる。また、バリスタが良好な高周波特性を有するため、測定精度を確保することができ、特に高頻度で物体を挟持する場合に役立つ。

【0016】

挟持部３２の偏向によって印加された力を示す信号を生成できれば、バリスタ以外の他の圧力センサを用いることができることが理解できる。圧力センサの信号は、例えば接続されたケーブル又は無線方式で出力できる。

【0017】

従って、センサアセンブリ４０の信号に基づき、力Ｆ２の大きさを決定することができ、力Ｆ２の大きさに基づき、さらに挟持部３２の偏向および力Ｆ１の値を決定することができる。これにより、センサアセンブリ４０の信号に基づいて物体に印加された力即ち力Ｆ１を計算するモデルを生成することができる。

【0018】

図４は、本開示の別の実施形態に係る挟持顎３０’を示す。挟持顎３０’は、基部３１’、挟持部３２’、及び基部３１’と挟持部３２’とを接続するフレキシブル部材３３’を備える。センサアセンブリ４０’は、基部３１’と挟持部３２’との間に位置し、挟持部３２’の偏向に応じて信号を生成するように構成される。一実施形態では、センサアセンブリ４０’は、挟持部３２’が基部３１’に対する変位を示す信号を生成する変位検出アセンブリを備える。一実施形態では、変位検出アセンブリは、磁石４１とホール効果センサ４２を備え、磁石４１とホール効果センサ４２のうちの一方が基部３１’に対して固定され、他方が挟持部３２’に対して固定されている。図５に示す具体的な実施形態では、磁石４１は、挟持部３２’の下方に延在する突出部３５に固定保持されて挟持部３２’に対して固定され、ホール効果センサ４２は、基部３１’に固定保持されて基部３１’に対して固定されている。磁石４１とホール効果センサ４２は、横方向に隣接して位置しており、ホール効果センサ４２は、磁石４１の磁場を検出可能である。

【0019】

図５を参照すると、挟持部３２’が基部３１’に対して偏向すると、磁石４１も、例えばホール効果センサ４２から離れて突出部３５に沿って若干変位する。そのため、ホール効果センサ４２が磁石４１に対する位置を示すセンサ信号が変化する。従って、センサアセンブリ４０の信号に応じて、磁石４１の変位及び挟持部３２’の偏向を決定することができ、挟持部３２’の偏向に応じて、挟持部３２’に印加された力Ｆ１を決定することができる。磁石４１の変位と挟持部３２’の偏向との関係は、例えば突出部３５とフレキシブル部材３３’との距離などの挟持顎３０’の全体構造に依存する。同様に、センサアセンブリ４０’の信号に基づいて物体に印加された力即ち力Ｆ１を計算するモデルを生成することができる。

【0020】

変形例では、磁石とホール効果センサとは、上記横方向に直交する長手方向に隣接して配置されている。例えば、磁石は、挟持部３２’の底部及びホール効果センサの上方に固定され、このように、同じく、ホール効果センサが挟持部３２’の偏向に応じてホール効果センサに対する磁石の位置を示す信号を生成してもよい。同様に、上記挟持顎３０’のモデルと異なる本変形例の計算モデルを生成することができる。

【0021】

上記磁石４１とホール効果センサ４２は、例えば光学センサ、インダクタンスセンサなどの各種の他のタイプの変位検出アセンブリに置き換えられることができることが当業者にとって明らかである。

【0022】

上記の各実施形態に係るグリッパーの配置によれば、センサアセンブリは、挟持顎の余分な空間を占めないため、グリッパーの構造を簡略化し、グリッパーをさらに柔軟化にする。

【0023】

図６は、本開示の別の実施形態に係るグリッパー１０’’を示す。グリッパー１０’’は、ケーシング２０’’と３つの挟持顎３０’’を備える。３つの挟持顎３０’’は、ケーシング２０’’の周方向に分布され、ケーシング２０’’の溝２１’’内にそれぞれ摺動可能になり、協同して物体を挟持する。図６に示すように、グリッパー１０’’の構成が圧力センサに適用されるが、ただし、上記の変位検出アセンブリにも適用される。

【0024】

他の実施形態では、上記のように、グリッパーの挟持顎のいずれか一つがケーシングに固定され、残りの１つ以上の挟持顎はケーシング上に移動可能にしてもよい。この場合、センサアセンブリは、移動可能であるかどうかにかかわらず、挟持顎のいずれかに設けることができる。

【0025】

本開示のグリッパーは、自動生産ラインで物体を移動させるマニピュレータ等のロボットに応用されることができる。図７を参照すると、本開示の一実施形態によれば、少なくとも１つの関節アーム５１と、関節アーム５１の端部に設けられたグリッパー１０と、を備えるロボット５０が提供される。物体を挟持又はリリースする場合、関節アーム５１は、グリッパー１０を適切な位置に移動させ、そして、駆動システムは、挟持顎の移動を制御して物体を挟持又はリリースする。少なくとも１つの関節アーム５１は、例えばグリッパー１０の移動範囲を広めるように、関節５２を介して回転可能に連結された複数の関節アームを備えてもよい。

【0026】

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のものであり、開示内容を限定するものではない。本明細書中で使用される「１つ」、「１個」、及び「該」などの単数形は、文脈上明らかな場合を除き、複数形を含むものと解釈される。また、本明細書中で使用される「備える」もしくは「含む」という用語は、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または部品の存在を意味するが、他に１つ以上の特徴、整数、ステップ、動作、要素、部品、および/またはそれらの組合せの存在もしくは追加を妨げるものではありません。「任意」または「あらゆる」は、その後に続いて記載された事件や状況が発生しても発生しなくてもよいことを意味し、当該記載は、事件の発生する場合と発生しない場合の両方の事例を含む。

【0027】

本明細書および特許請求の範囲において使用されている「近似語」は、基本的な機能に変更をもたらさずに範囲内で変動し得る定量的な表現を修正するように適用される。したがって、「約」、「およそ」および「実質的に」などの用語で修飾された値は、特定された値に限定されるものではない。若干の状況において、近似語は値を測定するための機器の精度に対応される。本明細書および特許請求の範囲において、文脈上明らかな場合を除き、範囲に関する制限は組み合わせる及び/又は交換することが可能である。そのような範囲は、指定された範囲であるとともにすべてのサブ範囲を含む。

【0028】

下記の特許請求の範囲においてのすべての装置や、ステッププラス機能要素の対応する構造、材料、動作、及びその均等物は、機能を実現するあらゆる構造、材料、または動作と具体的に請求するその他の特許請求の範囲においての要素と組み合わせたものを含むことを意図している。本開示においての説明は、例示および記載のために提供されるものであり、本発明を開示された形態に包括的または限定するものとして意図されていない。本開示の範囲および精神から逸脱することなく、様々な修正および変更ができることは、当業者にとって理解できる。これらの実施形態は、本開示の原理および実際の適用を最もよく説明し、当業者が特定の用途に適した本開示の様々に修正される実施形態を理解するために、選択され説明されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】