机械手的制作方法

1.本发明涉及一种机械手。

背景技术：

2.由于近年来的机器人技术的进步，工业产品的制造现场的使用机器人系统的自动化正在推进。在专利文献1中公开了构成机器人系统的机械手的例子。该机械手根据对象物的形状、大小、重量分开使用多种指。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2011-240422号公报

技术实现要素：

6.本发明的一个方案的机械手具备：第一基端侧指部，其在前端具有第一突出部；第一前端侧指部，其与所述第一基端侧指部以能够相对旋转的方式连接，并且具有所述第一突出部能够通过的第一切口；第二基端侧指部，其在前端具有第二突出部；第二前端侧指部，其与所述第二基端侧指部以能够相对旋转的方式连接，并且具有所述第二突出部能够通过的第二切口；开闭驱动部，其使所述第二基端侧指部相对于所述第一基端侧指部相对移动；第一旋转驱动部，其使所述第一前端侧指部相对于所述第一基端侧指部相对旋转；第二旋转驱动部，其使所述第二前端侧指部相对于所述第二基端侧指部相对旋转；以及控制部，其使所述开闭驱动部、所述第一旋转驱动部及所述第二旋转驱动部工作。
附图说明
7.图1是第一状态下的机械手的立体图及主视图。
8.图2是第二状态下的机械手的立体图及主视图。
9.图3是第三状态下的机械手的立体图及主视图。
10.图4是把持着对象物的状态的机械手的立体图及主视图。
11.图5是把持着对象物的状态的机械手的立体图及主视图。
12.图6是把持着对象物的状态的机械手的立体图及主视图。
13.图7是用于说明贴纸粘贴时的动作的机械手的周围的侧视图及立体图。
14.图8是用于说明贴纸粘贴时的动作的机械手的周围的侧视图及立体图。
15.图9是用于说明贴纸粘贴时的动作的机械手的周围的侧视图及立体图。
16.图10是用于说明贴纸粘贴时的动作的机械手的周围的侧视图及立体图。
17.图11是用于说明贴纸粘贴时的动作的机械手的周围的侧视图及立体图。
18.图12是用于说明贴纸粘贴时的动作的机械手的周围的侧视图及立体图。
19.图13是用于说明贴纸粘贴时的动作的机械手的周围的侧视图及立体图。
20.图14是对贴纸粘贴时的机械手及机械臂的动作进行说明的流程图。
21.附图标记说明：
22.11 第一基端侧指部
23.11a 第一突出部
24.11s 第一基端侧指腹面
25.12 第一前端侧指部
26.12a 第一切口
27.12s 第一前端侧指腹面
28.13 第一旋转驱动部
29.21 第二基端侧指部
30.21a 第二突出部
31.21s 第二基端侧指腹面
32.22 第二前端侧指部
33.22a 第二切口
34.22s 第二前端侧指腹面
35.23 第二旋转驱动部
36.30 手部
37.30s 掌面
38.31 开闭驱动部
39.40 控制部
40.100 机械手
41.101 机械臂
42.201、202、203 对象物
43.204 贴纸
44.204a 非粘合面
45.204b 粘合面
46.205 贴标机
47.206、207 相机
48.208 贴附面
49.301、302、303、304、305 箭头。
具体实施方式
50.谋求使一个机械手进行各种作业。本发明的目的在于提供能够进行各种作业的机械手。
51.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
52.图1是本发明的实施方式的机械手100的立体图及主视图。图1的左侧的图是第一状态的机械手100的立体图，图1的右侧的图是第一状态的机械手100的主视图。
53.机械手100具备第一基端侧指部11、第一前端侧指部12、第一旋转驱动部13、第二基端侧指部21、第二前端侧指部22、第二旋转驱动部23、手部30、开闭驱动部31及控制部40。
54.第一基端侧指部11经由由马达及轴等构成的开闭驱动部31安装于手部30。
55.第一前端侧指部12以能够相对于第一基端侧指部11旋转的方式安装于第一基端侧指部11的前端侧。由第一基端侧指部11和第一前端侧指部12构成一根指，在该指中配置有由马达等构成的第一旋转驱动部13。通过第一旋转驱动部13工作，第一前端侧指部12相对于第一基端侧指部11相对旋转。通过第一旋转驱动部13进行的第一前端侧指部12的旋转动作的旋转中心轴与在后说明的第一基端侧指腹面11s平行。
56.第一基端侧指部11在第一基端侧指部11的前端侧具有第一突出部11a。第一前端侧指部12在与第一基端侧指部11连接的一侧的端部具有第一切口12a。第一切口12a的大小是在第一前端侧指部12相对于第一基端侧指部11相对旋转时第一突出部11a能够通过的大小。即，第一突出部11a的宽度比第一前端侧指部12的宽度(即，在后说明的第一前端侧指腹面12s的宽度)小。
57.第二基端侧指部21固定于手部30。
58.第二前端侧指部22以能够相对于第二基端侧指部21旋转的方式安装于第二基端侧指部21的前端侧。由第二基端侧指部21和第二前端侧指部22构成一根指，在该指中配置有由马达等构成的第二旋转驱动部23。通过第二旋转驱动部23工作，第二前端侧指部22相对于第二基端侧指部21相对旋转。通过第二旋转驱动部23进行的第二前端侧指部22的旋转动作的旋转中心轴与通过第一旋转驱动部13进行的第一前端侧指部12的旋转动作的旋转中心轴平行。
59.第二基端侧指部21在第二基端侧指部21的前端侧具有第二突出部21a。第二前端侧指部22在与第二基端侧指部21连接的一侧的端部具有第二切口22a。第二切口22a的大小是当第二前端侧指部22相对于第二基端侧指部21相对旋转时第二突出部21a能够通过的大小。即，第二突出部21a的宽度比第二前端侧指部22的宽度(即，在后说明的第二前端侧指腹面22s的宽度)小。
60.通过开闭驱动部31工作，由第一基端侧指部11及第一前端侧指部12构成的指相对于手部30、进而相对于由第二基端侧指部21及第二前端侧指部22构成的指进行相对移动。
61.第一基端侧指部11在与第二基端侧指部21对置的一侧具有第一基端侧指腹面11s。第一基端侧指腹面11s在本实施方式中为平面。第二基端侧指部21在与第一基端侧指部11对置的一侧具有第二基端侧指腹面21s。第二基端侧指腹面21s在本实施方式中是与第一基端侧指腹面11s平行的平面。开闭驱动部31在保持第一基端侧指腹面11s与第二基端侧指腹面21s相互平行的状态下使第一基端侧指部11相对于第二基端侧指部21在与第一基端侧指腹面11s正交的方向上相对移动。需要说明的是，第一基端侧指腹面11s及第二基端侧指腹面21s的形状可根据把持对象物而适当变更，可以不一定是平面。
62.第一前端侧指部12具有作为平面的第一前端侧指腹面12s。第二前端侧指部22具有作为平面的第二前端侧指腹面22s。在图1所示的状态下，第一前端侧指腹面12s及第二前端侧指腹面22s朝向机械手100的外侧。在该状态下，配置于第一基端侧指部11的前端侧的第一突出部11a位于由第一基端侧指部11和第一前端侧指部12构成的一根指的前端。另外，配置于第二基端侧指部21的前端侧的第二突出部21a位于由第二基端侧指部21和第二前端侧指部22构成的一根指的前端。需要说明的是，第一前端侧指腹面12s及第二前端侧指腹面22s的形状可根据把持对象物而适当变更，可以不一定是平面。
63.控制部40例如是cpu(central processing unit)，通过控制第一旋转驱动部13、
第二旋转驱动部23及开闭驱动部31来控制机械手100的动作。
64.图2是本发明的实施方式的机械手100的与图1所示的状态不同的状态下的立体图及主视图。图2的左侧的图是第二状态的机械手100的立体图，图2的右侧的图是第二状态的机械手100的主视图。
65.图2所示的状态是如下状态，即，第一前端侧指部12及第二前端侧指部22通过第一旋转驱动部13及第二旋转驱动部23工作而配置为在第一基端侧指部11及第二基端侧指部21的前端侧呈直线状延伸。在该状态下，第一前端侧指腹面12s与第一基端侧指腹面11s构成同一平面。第二前端侧指腹面22s与第二基端侧指腹面21s构成同一平面。另外，在该状态下，第一突出部11a位于第一切口12a中，第二突出部21a位于第二切口22a中。
66.图3是本发明的实施方式的机械手100的与图1及图2所示的状态不同的状态下的立体图及主视图。图3的左侧的图是第三状态的机械手100的立体图，图3的右侧的图是第三状态的机械手100的主视图。
67.图3所示的状态是如下状态，即，第一前端侧指部12及第二前端侧指部22通过第一旋转驱动部13及第二旋转驱动部23工作而配置为向第一基端侧指部11及第二基端侧指部21的前端侧弯曲并延伸。在该状态下，第一前端侧指腹面12s与第一基端侧指腹面11s交叉。第二前端侧指腹面22s与第二基端侧指腹面21s交叉。另外，在该状态下，第一前端侧指部12及第二前端侧指部22位于第一基端侧指腹面11s与第二基端侧指腹面21s之间。
68.如以上那样构成的机械手100能够如以下说明那样进行动作。
69.图4是在机械手100处于图1所示的状态时，把持着对象物201的状态的机械手100的立体图及主视图。图4的左侧的图是机械手100的立体图，图4的右侧的图是机械手100的主视图。
70.通过将机械手100设为图4所示的状态，机械手100能够精密地把持比较小的对象物201、或在把持对象物201的状态下在狭小空间内移动或作业。此时，机械手100的状态如下。即，第一基端侧指部11的背面与第一前端侧指部12的背面接触，第二基端侧指部21的背面与第二前端侧指部22的背面接触，由此第一突出部11a及第二突出部21a突出。因此，通过使开闭驱动部31工作，能够在第一突出部11a(也就是第一基端侧指腹面11s)与第二突出部21a(也就是第二基端侧指腹面21s)之间把持对象物201。
71.图5是机械手100处于图2所示的状态时，把持着对象物202的状态的机械手100的立体图及主视图。图5的左侧的图是机械手100的立体图，图5的右侧的图是机械手100的主视图。
72.通过将机械手100设为图5所示的状态，能够稳定地把持比较大的对象物202。此时，机械手100的状态如下。即，宽度比第一突出部11a宽的第一前端侧指部12位于比第一突出部11a靠第一基端侧指部11的前端侧的位置，宽度比第二突出部21a宽的第二前端侧指部22位于比第二突出部21a靠第二基端侧指部21的前端侧的位置。因此，通过使开闭驱动部31工作，能够在第一前端侧指部12(也就是第一前端侧指腹面12s)与第二前端侧指部22(也就是第二前端侧指腹面22s)之间以大面积稳定地把持对象物202。另外，根据对象物的大小及形状，能够在第一前端侧指部12及第一基端侧指部11(也就是第一前端侧指腹面12s及第一基端侧指腹面11s)与第二前端侧指部22及第二基端侧指部21(也就是第二前端侧指腹面22s及第二基端侧指腹面21s)之间以更大的面积更稳定地把持对象物。
73.图6是机械手100处于图3所示的状态时，把持着对象物203的状态的机械手100的立体图及主视图。图6的左侧的图是机械手100的立体图，图6的右侧的图是机械手100的主视图。
74.通过将机械手100设为图6所示的状态，由此能够稳定地把持因具有复杂的形状或较重而通过用两个平面夹持来把持比较困难的对象物203。此时，机械手100的状态如下。即，第一前端侧指部12及第二前端侧指部22位于第一基端侧指腹面11s与第二基端侧指腹面21s之间。因此，通过使开闭驱动部31工作，在第一基端侧指部11与第二基端侧指部21之间夹入对象物203，由此能够使第一前端侧指部12及第二前端侧指部22位于对象物203的下方。也就是说，能够通过第一前端侧指部12及第二前端侧指部22从下方支承对象物203。因此，能够稳定地把持通过用两个平面夹持来把持比较困难的对象物203。另外，如图6所示，在对象物203比较大的情况下，通过使对象物203与第一基端侧指腹面11s、第一前端侧指腹面12s、第二基端侧指腹面21s、第二前端侧指腹面22s及掌面30s接触(朝向掌面30s按压而握住对象物203)，能够更稳定地把持对象物203。
75.如以上说明那样，本实施方式的机械手100能够切换第一突出部11a与第二突出部21a的组合以及第一前端侧指部12与第二前端侧指部22的组合。因此，通过根据把持对象物及作业环境来切换上述组合，能够把持各种对象物。
76.并且，第一前端侧指部12及第二前端侧指部22不仅能够进行把持物体的动作，还能够进行将由第一突出部11a及第二突出部21a把持的对象物朝向其他对象物按压那样的动作。通过进行该动作，能够进行例如贴纸的贴附作业那样的动作。以下，以将作为对象物的贴纸贴附于作为其他对象物的贴附面的动作为例，参照图7至图14对一边将对象物按压于其他对象物一边进行的动作进行说明。
77.图7至图13分别是用于说明贴纸粘贴时的动作的机械手100的周围的侧视图及立体图。在各图中，左侧的图是机械手100的周围的侧视图，右侧的图是机械手100的周围的立体图。如图7至图13所示，在进行贴纸粘贴时，机械手100安装于机械臂101的前端。图14是机械手100及机械臂101的动作流程，示出了基于控制部40的控制算法。即，控制部40除了控制机械手100之外还控制机械臂101。
78.首先，使第一旋转驱动部13工作，以使第一前端侧指部12的背面(第一前端侧指腹面12s的相反侧的面)与第一基端侧指部11的背面(第一基端侧指腹面11s的相反侧的面)接触。另外，使第二旋转驱动部23工作，以使第二前端侧指部22的背面(第二前端侧指腹面22s的相反侧的面)与第二基端侧指部21的背面(第二基端侧指腹面21s的相反侧的面)接触。也就是说，使第一前端侧指部12及第二前端侧指部22分别向外侧旋转，使第一突出部11a及第二突出部21a向前端侧突出(图14的s31)。
79.接着，通过使机械臂101移动，使机械手100移动，以使机械手100前端位于供给作为把持及贴附的对象物的贴纸204的贴标机205的附近(s32)。
80.接着，例如，利用配置在贴标机205的附近的相机206拍摄贴纸204和机械手100，并进行图像解析，由此检测机械手100相对于贴标机205的相对位置(s33)。
81.接着，通过使机械臂101移动，使机械手100移动至能够把持贴纸204的位置(s34)。
82.接着，使开闭驱动部31工作，利用第一突出部11a及第二突出部21a把持贴纸204(s35)。把持贴纸204的状态如图7所示。此时，机械手100把持贴纸204，以使贴纸204的非粘
合面204a与第一突出部11a接触，粘合面204b与第二突出部21a接触。
83.然后，通过使机械臂101移动，以使贴纸204与作为供贴纸204贴附的面的贴附面208对置的方式使机械手100移动，并且以使贴纸204相对于贴附面208倾斜的方式调整机械手100的姿态(s36)。此时，如图8所示，粘合面204b与贴附面208对置，机械手100成为相对于贴附面208倾斜的姿态。
84.从该状态起，通过使机械臂101移动，以接近贴附面208的方式使机械手100移动(s37)。此时，如图9所示，使机械臂101在垂直于贴附面208的方向上移动，直至贴纸204的前端与贴附面208接触。图9中的箭头301示出了机械手100的动作。
85.此时，例如，利用配置于贴附面208的附近的相机207拍摄贴纸204和贴附面208，并进行图像解析，由此检测贴纸204与贴附面208的接触(s38)。在未检测到接触的情况下(s38中为否)，继续使机械手100以接近贴附面208的方式移动(s37)。
86.当检测到接触时(s38中为是)，通过使第一旋转驱动部13工作，使第一前端侧指部12向第一基端侧指部11的前端侧移动，从而使第一前端侧指部12与贴纸204接触，并且将贴纸204按压于贴附面208(s39)。此时的状态如图10所示。图10中的箭头302示出了第一前端侧指部12的动作。
87.通过根据第一旋转驱动部13所具有的马达的电流值计算负荷来取得将贴纸204按压于贴附面208时的按压量(按压力)(s40)。需要说明的是，负荷当然也可以根据压力传感器的检测值等马达的电流值以外的参数取得。
88.在未检测到预先确定的规定的负荷的情况下(s40中为否)，继续第一旋转驱动部13的工作及第一前端侧指部12对贴纸204的按压(s39)。
89.在检测到预先确定的规定的负荷的情况下(s40中为是)，成为第一前端侧指部12以适当的按压量(按压力)将贴纸204按压于贴附面208的状态。此时，通过使开闭驱动部31工作，第一基端侧指部11以从第二基端侧指部21离开的方式移动微小量(贴纸204的厚度以上的距离)，机械手100对贴纸204的把持被解除(s41)。此时的状态如图11所示。图11中的箭头303示出了第一基端侧指部11及第二基端侧指部21相对于彼此的相对动作。
90.通过使第一基端侧指部11以从第二基端侧指部21离开的方式移动，存在第一前端侧指部12从贴纸204离开、或者将贴纸204向贴附面208按压的力变弱的可能性。因此，在使第一基端侧指部11移动后，通过使第一旋转驱动部13再次工作，使第一前端侧指部12与贴纸204接触，并且将贴纸204按压于贴附面208(s42)。此时的状态如图12所示。图12中的箭头304示出了第一前端侧指部12的动作。
91.通过根据第一旋转驱动部13所具有的马达的电流值计算负荷来取得将贴纸204按压于贴附面208时的按压量(按压力)(s43)。
92.在未检测到预先确定的规定的负荷的情况下(s43中为否)，继续第一旋转驱动部13的工作及第一前端侧指部12对贴纸204的按压(s42)。
93.在检测到预先确定的规定的负荷的情况下(s43中为是)，成为第一前端侧指部12以适当的按压量(按压力)将贴纸204按压于贴附面208的状态。
94.从该状态起，通过使机械臂101移动，使机械手100相对于贴附面208平行地移动(s44)。此时的状态如图13所示。图13中的箭头305示出了机械手100的动作。
95.通过以上的流程，能够一边将第一前端侧指部12按压于贴纸204一边完成将贴纸
204贴附于贴附面208的作业。
96.需要说明的是，本发明的技术范围当然不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内进行了各种变形的方式也包含于本发明的技术范围。
97.例如，也可以是，控制部40通过在使开闭驱动部31工作而将对象物夹持于第一突出部11a与第二突出部21a之间的状态下，使第一旋转驱动部13工作，由此使第一前端侧指腹面12s与对象物接触，并且通过第一前端侧指部12按压对象物。通过这样的动作，在对象物为例如线状或薄板状的构件的情况下，能够将对象物弯曲。另外，在对象物为具有塑性的构件的情况下，能够使对象物变形而成型。另外，也可以通过使第二旋转驱动部23进一步工作而使第二前端侧指腹面22s与对象物接触。也就是说，也可以使第一前端侧指部12及第二前端侧指部22与被夹持在第一突出部11a和第二突出部21a之间的对象物接触，由此以从两侧夹住的方式施加压力，使对象物变形而成型。
98.根据本发明，能够提供可以进行各种作业的机械手。
99.产业上的可利用性
100.本发明的机械手把持各种大小的对象物，还能够实施贴纸粘贴动作等各种动作，因此作为进行工厂中的产品组装工序的自动化的机器人系统中的通用机械手是有用的。

技术特征：

1.一种机械手，具备：第一基端侧指部，其在前端具有第一突出部；第一前端侧指部，其与所述第一基端侧指部以能够相对旋转的方式连接，并且具有所述第一突出部能够通过的第一切口；第二基端侧指部，其在前端具有第二突出部；第二前端侧指部，其与所述第二基端侧指部以能够相对旋转的方式连接，并且具有所述第二突出部能够通过的第二切口；开闭驱动部，其使所述第二基端侧指部相对于所述第一基端侧指部相对移动；第一旋转驱动部，其使所述第一前端侧指部相对于所述第一基端侧指部相对旋转；第二旋转驱动部，其使所述第二前端侧指部相对于所述第二基端侧指部相对旋转；以及控制部，其使所述开闭驱动部、所述第一旋转驱动部及所述第二旋转驱动部工作。2.根据权利要求1所述的机械手，其中，所述第一基端侧指部具有第一基端侧指腹面，该第一基端侧指腹面是与所述第二基端侧指部对置的平面，所述第二基端侧指部具有第二基端侧指腹面，该第二基端侧指腹面是与所述第一基端侧指部对置且与所述第一基端侧指腹面平行的平面，所述开闭驱动部在使所述第一基端侧指腹面与所述第二基端侧指腹面保持平行的状态下，使所述第一基端侧指部相对于所述第二基端侧指部在与所述第一基端侧指腹面正交的方向上相对移动。3.根据权利要求2所述的机械手，其中，所述第一前端侧指部具有第一前端侧指腹面，该第一前端侧指腹面是在所述第一突出部位于所述第一切口中时与所述第一基端侧指腹面构成同一平面的平面，所述第二前端侧指部具有第二前端侧指腹面，该第二前端侧指腹面是在所述第二突出部位于所述第二切口中时与所述第二基端侧指腹面构成同一平面的平面。4.根据权利要求3所述的机械手，其中，所述控制部在通过使所述开闭驱动部工作而在所述第一突出部与所述第二突出部之间夹持对象物的状态下，使所述第一旋转驱动部工作，由此使所述第一前端侧指腹面与所述对象物接触，并且通过所述第一前端侧指部将所述对象物朝向其他对象物按压。5.根据权利要求3所述的机械手，其中，所述控制部在通过使所述开闭驱动部工作而在所述第一突出部与所述第二突出部之间夹持对象物的状态下，使所述第一旋转驱动部工作，由此使所述第一前端侧指腹面与所述对象物接触，并且通过所述第一前端侧指部按压所述对象物。

技术总结

机械手具备：第一基端侧指部，其在前端具有第一突出部；第一前端侧指部，其与所述第一基端侧指部以能够相对旋转的方式连接，并且具有所述第一突出部能够通过的第一切口；第二基端侧指部，其在前端具有第二突出部；第二前端侧指部，其与所述第二基端侧指部以能够相对旋转的方式连接，并且具有所述第二突出部能够通过的第二切口；开闭驱动部，其使所述第二基端侧指部相对于所述第一基端侧指部相对移动；第一旋转驱动部，其使所述第一前端侧指部相对于所述第一基端侧指部相对旋转；第二旋转驱动部，其使所述第二前端侧指部相对于所述第二基端侧指部相对旋转；以及控制部，其使所述开闭驱动部、所述第一旋转驱动部及所述第二旋转驱动部工作。动部工作。动部工作。