专利名称：手部和机械手装置、以及把持控制方法
技术领域：
本发明涉及手部和机械手(manipulator)装置以及把持控制方法。详细地说，涉 及把持工件的手部和机械手装置、以及对手部进行控制以把持工件的把持控制方法。
背景技术：
以往，利用自动装置的手部把持不同尺寸的工件并搬送至托盘。该手部例如 具备壳体；一对臂部，这一对臂部可开闭地支承于该壳体；连杆机构，通过使活塞 进退，该连杆机构使臂部开闭；以及夹持爪，该夹持爪设于臂部的末端(参照专利文献 1)。
根据该手部，通过使活塞进退，能够根据工件的尺寸来调整连杆的打开幅度 (開豸幅)并调整夹持爪的间隔，因此能够把持不同尺寸的工件。
专利文献1 日本特开2006-269793号公报
但是，在如上所述的手部的结构中，由于通过连杆机构将该活塞的进退运动转 换成臂部的开闭运动，因此存在根据臂部的打开幅度不同把持力也不同的问题。
并且，通过设置连杆机构，手部变成复杂的结构，存在手部大型化的问题。发明内容
本发明的目的在于提供一种即便工件的尺寸变化也能够使把持力恒定，并且能 够实现小型化的手部和机械手装置以及把持控制方法。
本发明的手部(例如后述的手部5)的特征在于，该手部设于臂部(例如后述的 臂部6)的末端，用于把持工件(例如后述的工件W1-W6),其中，该手部具备固定 部(例如后述的固定部20)，该固定部被固定于所述臂部的末端；以及活动部(例如后述 的活动部30)，该活动部能够接近该固定部或者离开该固定部，所述固定部和所述活动部 中的一方具有沿预定方向延伸的至少一根第一指部(例如后述的第一指部22A、22B)， 所述固定部和所述活动部中的另一方具有与所述第一指部大致平行地延伸的至少两根第 二指部(例如后述的第二指部32A 32C)，所述活动部在维持所述第二指部与所述第一 指部大致平行的状态的同时，接近该固定部或者离开该固定部。
对于上述的手部(例如后述的手部5)，所述固定部和所述活动部中的一方包括 被配置在大致一条直线上的三根第二指部(例如后述的第二指部32A 32C)，所述固 定部和所述活动部中的另一方包括与所述三根第二指部大致平行且配置在大致一条直线 上的两根第一指部(例如后述的第一指部22A、22B)，在所述三根第二指部中，一端的 指部与中间的指部之间的距离(例如后述的比另一端的指部与中间的指部之间的距离 (例如后述的t2)大，所述两根第一指部中的一根指部配置在与将所述三根第二指部的一 端的指部和中间的指部连结起来的线段的中点交叉、且与所述三根第二指部大致垂直的 大致一条直线上，所述两根第一指部中的另一指部配置在与将所述三根第二指部的另一 端的指部和中间的指部连结起来的线段的中点交叉、且与所述三根第二指部大致垂直的大致一条直线上。本发明的机械手装置(例如后述的机械手装置1)的特征在于，该机械手装置具 备自动装置(例如后述的自动装置2)和控制装置，所述自动装置具有用于把持筒状的 工件的手部和使该手部的三维空间上的位置变化的臂部，所述控制装置对该自动装置进 行控制，其中，所述手部具备固定部，该固定部被固定于所述臂部的末端；以及活动 部，该活动部能够接近该固定部或者离开该固定部，所述固定部和所述活动部中的一方 具有沿预定方向延伸的至少一根第一指部，所述固定部和所述活动部中的另一方具有与 所述第一指部大致平行地延伸的至少两根第二指部，所述活动部能够在维持所述第二指 部与所述第一指部大致平行的状态的同时，接近该固定部或者离开该固定部，所述控制 装置具备拍摄装置(例如后述的照相机3)，该拍摄装置用于拍摄所述工件；动作判定 装置(例如后述的动作判定部41)，该动作判定装置基于利用该拍摄装置拍摄到的图像判 定所述工件的内周面和外周面中的供所述第一指部以及所述第二指部抵接的抵接位置， 进而，判定所述活动部相对于所述固定部移动的移动方向；以及自动装置控制装置(例 如后述的自动装置控制部42)，该自动装置控制装置将所述第一指部和所述第二指部配置 在利用该动作判定装置所判定的抵接位置，并使所述第二指部向所述判定的移动方向移 动。本发明的把持控制方法的特征在于，所述把持控制方法是对手部进行控制来把 持工件的把持控制方法，所述手部具有一根以上的第一指部(例如后述的第一指部22A、 22B)和两根以上的第二指部(例如后述的第二指部32A 32C)，其中，所述把持控制方 法包括以下步骤根据所述工件的尺寸来选择一根第一指部和两根第二指部的步骤；根 据所述工件的尺寸选择以下情况中的任一种情况的步骤(1)使所述一根第一指部和所 述两根第二指部接近所述工件的外周面、(2)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接 近工件的外周面和内周面、和(3)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接近工件的 内周面；以及对所述一根第一指部和所述两根第二指部进行控制并使它们从三个方向施 加力来把持所述工件的步骤。根据本发明，在维持第二指部相对于第一指部大致平行的状态的同时，使活动 部接近固定部或者离开固定部。当活动部移动时，该活动部在移动方向所施加的力恒 定，因此，即便工件的尺寸变化也能够使把持力恒定。并且，由于并未设置以往那样的连杆机构，因此能够实现手部的小型化。根据本发明，在维持第二指部相对于第一指部大致平行的状态的同时，使活动 部接近固定部或者离开固定部。当活动部移动时，该活动部在移动方向所施加的力恒 定，因此，即便工件的尺寸变化也能够使把持力恒定。并且，由于并未设置以往那样的 连杆机构，因此能够实现手部的小型化。
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的机械手装置的概要结构的图。图2是上述实施方式所涉及的机械手装置的手部的侧视图和仰视图。图3是上述实施方式所涉及的手部的剖视图和侧视图。图4是示出上述实施方式所涉及的手部的第一指部和第二指部之间的关系的图。
图5是用于说明上述实施方式所涉及的机械手装置的动作的图。
标号说明
W1 W6 :工件；1 :机械手装置；2 自动装置；3 照相机(拍摄装置)； 5 手部；6 臂部；20 固定部；22A、22B 第一指部；30 活动部；32A、32B、 32C 第二指部；41 动作判定部(动作判定装置)；42 自动装置控制部(自动装置控 制装置)。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的一个实施方式进行说明。
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的机械手装置1的概要结构的图。
机械手装置1具备自动装置2，该自动装置2用于把持筒状的工件W;照相机 3，该照相机3作为用于拍摄工件W的拍摄装置；以及控制装置4，该控制装置4基于利 用照相机3拍摄的图像对自动装置2进行控制。
自动装置2具备用于把持工件W的手部5和用于使该手部5在三维空间上的位 置变化的臂部6。
图2(a)是手部5的侧视图，图2(b)是手部5的仰视图。图3 (a)是手部5的沿 A-A线的剖视图，图3(b)是手部5的从B-B方向观察的侧视图。
手部5具备基部10，该基部10固定于臂部6的末端凸缘面6A ；固定部20， 该固定部20固定于该基部10 ；以及活动部30，该活动部30能够通过在基部10上移动而 接近该固定部20或者离开该固定部20。
基部10具备延伸部11，该延伸部11固定于末端凸缘面6A并与末端凸缘面 6A大致垂直地延伸；以及导轨12，该导轨12沿着该延伸部11的延伸方向延伸。
固定部20具备第一轴部21，该第一轴部21从延伸部11的末端凸缘面6A侧 朝与活动部30的移动方向交叉的方向延伸；以及两根第一指部22A、22B，这两根第一 指部22A、22B从该第一轴部21朝作为预定方向的与第一轴部21交叉的方向延伸。
第一指部22A、22B彼此大致平行地设于第一轴部21，从基部10侧起按照第一 指部22A、第一指部22B的顺序排列。
活动部30具备第二轴部31，该第二轴部31能够沿着基部10的导轨12移动， 且与固定部20的第一轴部21大致平行地延伸；以及三根第二指部32A、32B、32C，这 三根第二指部32A、32B、32C从该第二轴部31与第一指部22A、22B大致平行地延伸。
第二指部32A、32B、32C彼此大致平行地设于第二轴部31，从基部10侧起按 照第二指部32A、第二指部32B、第二指部32C的顺序排列。
在此，如图4所示，第二指部32A与第二指部32B之间的间隔^比第二指部32B 与第二指部32C之间的间隔I2大。并且，从第一指部22A沿着活动部30的移动方向延 伸的直线通过第二指部32A与第二指部32B之间的中点。并且，从第一指部22B沿着活 动部30的移动方向延伸的直线通过第二指部32B与第二指部32C之间的中点。
因此，通过活动部30沿着基部10的导轨12移动，第一轴部21在维持与第二轴 部31平行的状态的同时，接近该第二轴部31或者离开该第二轴部31。其结果是，第二指部32A、32B、32C在维持与第一指部22A、22B大致平行的状态的同时，接近所述第 一指部22A、22B或者离开所述第一指部22A、22B。返回图1，控制装置4具备作为动作判定装置的动作判定部41和作为自动装置控 制装置的自动装置控制部42。动作判定部41基于利用照相机3拍摄到的图像来判定工件W的内周面和外周面 中的供第一指部22A、22B以及第二指部32A、32B、32C抵接的抵接位置，进而，判定 活动部30相对于固定部20移动的移动方向。另外，动作判定部41也可以基于工件W的内径来判定使指部22A、22B、32A、 32B、32C抵接于工件W的内周面、还是抵接于工件W的外周面。例如，对于垫圈、螺 母等筒状部件的工件W，在工件W的内径不足预定尺寸的情况下，使指部抵接于工件W 的外周面。并且，也可以基于工件W的内径来判定利用固定侧的第一指部22A、22B中的 哪一个指部把持工件W。例如，对于垫圈、螺母等作为筒状部件的工件W，在工件W的 内径不足预定尺寸的情况下，利用与间隔较窄的第二指部32B、32C对置的第一指部22B 把持工件W。自动装置控制部42将第一指部22A、22B以及第二指部32A、32B、32C配置在 利用动作判定部41所判定的抵接位置，并使第二指部32A、32B、32C朝所判定的移动方 向移动。此时，自动装置控制部42将判定为用于把持工件W的一根第一指部作为基准指 部，并以该基准指部的位置作为手部5的基准位置使机械手装置1动作。如上所述的机械手装置1以如下的方式动作。例如，假设把持外径彼此不同的圆筒状的工件W^ W2> W3> W4、W5> W6。 具体地说，工件W的外径按照工件Wp W2> W3> W4> W5> W6的顺序变大。在把持外径最小的工件W1的情况下，如图5(a)所示，将第一指部22B和第二 指部32B、32C配置于工件W1的外周面。此处，在工件W是垫圈、螺母之类的管状部件的情况下，可以以第一指部22B 作为基准指部，以该基准指部作为手部5的基准位置，并沿着工件W1的周面配置基准指 部。由此，能够尽量减少由第一指部22B和第二指部32B、32C引起的工件W1的移动 量。后述的图5(b) 图5(f)也同样。然后，使第二指部32B、32C接近第一指部22B，利用这些第一指部22B和第二 指部32B、32C从三个方向对工件W1的外周面朝向内侧施力来把持工件W115在把持工件W2的情况下，如图5(b)所示，将第一指部22B配置于工件W2的外 周面，并将第二指部32B、32C配置于工件W2的内周面。然后，使第二指部32B、32C 接近第一指部22B，利用这些第一指部22B和第二指部32B、32C夹住工件W2的一部分 来把持工件W2。在把持工件W3的情况下，如图5(c)所示，将第一指部22B和第二指部32B、 32C配置于工件W3的内周面。然后，使第二指部32B、32C从第一指部22B离开，利 用这些第一指部22B和第二指部32B、32C对工件W3的内周面朝向外侧施力来把持工件W3。
在把持工件W4的情况下，如图5(d)所示，将第一指部22A和第二指部32A、 32B配置于工件W4的外周面。然后，使第二指部32A、32B接近第一指部22A，利用这 些第一指部22A和第二指部32A、32B从三个方向对工件W4的外周面朝向内侧施力来把持工件W4。
在把持工件W5的情况下，如图5(e)所示，将第一指部22A和第二指部32A、 32B配置于工件W5的内周面。然后，使第二指部32A、32B从第一指部22A离开，利 用这些第一指部22A和第二指部32A、32B对工件W5的内周面朝向外侧施力来把持工件W5。
在把持工件W6的情况下，如图5 (f)所示，将第一指部22A配置于工件W6的外 周面，并将第二指部32A、32B配置于工件W6的内周面。然后，使第二指部32A、32B 接近第一指部32A，利用这些第一指部22A和第二指部32A、32B夹住工件W6的一部分 来把持工件W6。
另外，对于图5(a) (f)那样的动作方案，可以根据工件W的内径预先判定， 也可以根据利用照相机3拍摄到的工件W的状况从多个动作方案中进行选择。在该情况 下，例如以手部5不会与其他设备相干涉的方式从多个动作方案中进行选择。
如上所述，在把持稍小的工件W1 W3的情况下，采用第一指部22B和第二指 部32B、32C进行把持。另一方面，在把持稍大的工件W4 W6的情况下，采用第一指 部22A和第二指部32A、32B进行把持。
而且，根据工件W1-W6的外径尺寸来选择用内周面进行把持、或者用外周面 进行把持、又或者用内周面和外周面进行把持。
换言之，根据利用照相机3拍摄到的工件W的形状，更具体地说，在像销那样 工件W呈无孔形状的情况下，选择图5(a)或者图5(d)的动作方案，在像垫圈、螺母、 碗、杯子等那样工件W呈有孔形状的情况下，从图5(a) 图5(f)的动作方案中进行选 择。
根据本实施方式，存在以下的效果。
(1)在维持第二指部32A 32C与第一指部22A、22B大致平行的状态的同时， 使活动部30接近固定部20或者离开固定部20。当活动部30移动时，该活动部30在移动 方向施加的力是恒定的，因此，即便工件W1-W6的尺寸变化，也能够使把持力恒定。
并且，由于未设置以往那样的连杆机构，因此能够实现手部5的小型化。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，在能够达成本发明目的的范围内的变 形、改良等也包括在本发明中。
权利要求
1.一种手部，该手部设于臂部的末端并把持工件， 所述手部的特征在于，该手部具备固定部，该固定部被固定于所述臂部的末端；以及活动部，该活动部 能够接近该固定部或者离开该固定部，所述固定部和所述活动部中的一方具有至少一根沿预定方向延伸的第一指部， 所述固定部和所述活动部中的另一方具有至少两根与所述第一指部大致平行地延伸 的第二指部，所述活动部在维持所述第二指部与所述第一指部大致平行的状态的同时，接近该固 定部或者离开该固定部。
2.根据权利要求1所述的手部，其特征在于，所述固定部和所述活动部中的一方包括在大致一条直线上所配置的三根第二指部， 所述固定部和所述活动部中的另一方包括与所述三根第二指部大致平行且配置在大 致一条直线上的两根第一指部， 在所述三根第二指部中，一端的指部与中间的指部之间的距离比另一端的指部与中间的指部之间的距离大， 所述两根第一指部中的一根指部配置在与将所述三根第二指部的一端的指部和中 间的指部连结起来的线段的中点交叉、且与所述三根第二指部大致垂直的大致一条直线 上，所述两根第一指部中的另一指部配置在与将所述三根第二指部的另一端的指部和中 间的指部连结起来的线段的中点交叉、且与所述三根第二指部大致垂直的大致一条直线 上。
3.—种机械手装置，该机械手装置具备自动装置和控制装置，所述自动装置具有把 持筒状的工件的手部和使该手部的三维空间上的位置变化的臂部，所述控制装置对该自 动装置进行控制，所述机械手装置的特征在于，所述手部具备固定部，该固定部被固定于所述臂部的末端；以及活动部，该活动 部能够接近该固定部或者离开该固定部，所述固定部和所述活动部中的一方具有沿预定方向延伸的至少一根第一指部， 所述固定部和所述活动部中的另一方具有至少两根与所述第一指部大致平行地延伸 的第二指部，所述活动部能够在维持所述第二指部与所述第一指部大致平行的状态的同时，接近 该固定部或者离开该固定部， 所述控制装置具备 拍摄装置，该拍摄装置拍摄所述工件；动作判定装置，该动作判定装置基于利用该拍摄装置拍摄到的图像判定所述工件的 内周面和外周面中的供所述第一指部以及所述第二指部抵接的抵接位置，进而，判定所 述活动部相对于所述固定部移动的移动方向；以及自动装置控制装置，该自动装置控制装置将所述第一指部和所述第二指部配置在利 用该动作判定装置所判定的抵接位置，并使所述第二指部向所述判定的移动方向移动。
4. 一种把持控制方法，所述把持控制方法是对手部进行控制来把持工件的把持控制 方法，所述手部具有一根以上的第一指部和两根以上的第二指部， 所述把持控制方法的特征在于， 所述把持控制方法包括以下步骤根据所述工件的尺寸选择一根第一指部和两根第二指部的步骤； 根据所述工件的尺寸选择以下情况中的任一种情况的步骤(1)使所述一根第一指部和所述两根第二指部接近所述工件的外周面、(2)使所述一 根第一指部和所述两根第二指部接近工件的外周面和内周面、和(3)使所述一根第一指 部和所述两根第二指部接近工件的内周面； 以及对所述一根第一指部和所述两根第二指部进行控制并使它们从三个方向施加力来把 持所述工件的步骤。
全文摘要
本发明提供手部和机械手装置、以及把持控制方法，该手部构成为即便工件的尺寸变化也能够使把持力恒定并且能够实现小型化。手部(5)设于臂部(6)的末端并把持工件(W1～W6)。该手部(5)具备固定于臂部(6)末端的固定部(20)；以及能够接近该固定部(20)或者离开该固定部(20)的活动部(30)。固定部(20)具有沿预定方向延伸的两根第一指部(22A、22B)，活动部(30)具有与第一指部(22A、22B)大致平行地延伸的三根第二指部(32A～32C)。在维持第二指部(32A～32C)与第一指部(22A、22B)大致平行的状态的同时，活动部(30)接近该固定部(20)或者离开该固定部(20)。
文档编号B25J9/16GK102019617SQ20101027746
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月7日 优先权日2009年9月10日
发明者中野淳一 申请人:本田技研工业株式会社