专利名称：机械手以及机器人装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械手以及机器人装置。
背景技术：
公知有エ业用机械手臂等安装于机器人装置并通过把持或者放开对象物来进行规定的作业的机械手。近年来，提出了例如把持工具进行部件的组装等的作业、并且把持微小的部件来高精确度地进行配置的多功能的机械手的方案。例如，在专利文献I的机械手中，通过凸轮从动机构使把持对象物的3个手指部能 够开闭，并且，3个手指部中的2个手指部被形成在同一平面上的一对周槽所引导而能够对称地旋转。专利文献I :日本特开2008-55532号公报在专利文献I的技术中认为，由于利用凸轮从动机构控制手指部的开闭动作与旋转动作，所以手指部能够把持包括不同形状、不同尺寸的多种对象物。然而，由于凸轮从动机构的构造复杂，所以不易实现具备凸轮从动机构的机械手的构成，并产生制造成本増加的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，本发明的目的在于，简单地以低成本提供一种能够把持包括不同形状、不同尺寸的多种对象物的机械手以及机器人装置。为了解决上述的课题，本发明的机械手的特征在于，具备包括第I手指部与第2手指部的3个以上的手指部、使上述3个以上的手指部进行开闭动作的驱动部、以及改变上述第I手指部与上述第2手指部进行开闭动作的方向的手指部移动机构，上述手指部移动机构具备蜗轮、使上述蜗轮旋转的马达、以及与上述蜗轮的旋转连动地向与上述蜗轮的旋转方向不同的方向旋转的蜗杆，在上述第I手指部上设置有第I齿轮，该第I齿轮与上述蜗杆的旋转连动地向与上述蜗杆的旋转方向不同的方向旋转，在上述第2手指部上设置有第2齿轮，该第2齿轮与上述蜗杆的旋转连动地向与上述第I齿轮的旋转方向相反的方向旋转，上述第I手指部与上述第2手指部通过上述马达旋转而向相互接近的方向或者远离的方向旋转。根据该机械手，由于通过马达旋转使3个以上的手指部中的第I手指部与第2手指部进行开闭动作的方向发生改变，所以能够根据对象物的形状改变各手指部把持对象物的方向。例如，在对象物为球体的情况下，能够进行改变以使得各手指部包住对象物(各手指部以对象物为中心均匀地配置)。另ー方面，在对象物为棒状部件的情况下，能够进行改变以使得各手指部夹住对象物(各手指部经由对象物对置)。通过这样使手指部进行开闭动作的方向的发生改变，能够稳定地把持球体、棒状部件。因此，能够提供一种可以把持包括不同形状、不同尺寸的多种对象物的机械手。另外，由于是采用了将蜗轮与蜗杆组合起来的机构(蜗轮机构)而无需设置凸轮从动机构，所以能够实现简单的构造，井能够实现低成本化。在上述机械手中，可以构成为，上述第I齿轮的旋转轴与上述第2齿轮的旋转轴之间的间隔被保持为一定的间隔。根据该机械手，由于设置有第I齿轮的第I手指部、设置有第2齿轮142的第2手指部分别在规定的位置旋转，所以同第I齿轮的旋转轴与第2齿轮的旋转轴之间的间隔变动的构成相比，能够实现装置构成的简化。在上述机械手中，可以构成为，在上述第I齿轮与上述第2齿轮以相同的转速旋转的情况下，上述第I齿轮旋转并且上述第I手指部旋转的旋转角度、与上述第2齿轮旋转并且上述第2手指部旋转的旋转角度相等。根据该机械手，由于设置有第I齿轮的第I手指部、设置有第2齿轮的第2手指部在同一转速下旋转相同的角度，所以可容易地控制对象物的姿势。另外，在第I齿轮与第2齿轮以相同的转速旋转的情况下，同第I齿轮的旋转角度与第2齿轮的旋转角度不同的构成相比，能够将装置构成简化。在上述机械手中，可以构成为，上述3个以上的手指部由3个手指部构成，上述手指部移动机构改变上述3个手指部中的2个手指部进行开闭动作的方向。根据该机械手，由于通过马达旋转使3个手指部中的2个手指部进行开闭动作的方向发生变化，所以能够根据对象物的形状改变3个手指部把持对象物的方向。例如，在对象物为球体的情况下，能够进行改变以使得3个手指部包住对象物(3个手指部以对象物为中心均匀地配置)。另ー方面，在对象物为棒状部件的情况下，能够进行改变以使得3个手指部夹住对象物(2个手指部与I个手指部经由对象物对置)。由此，能够将手指部的配置数量抑制为所需数量的最小限度，并且能够稳定地把持球体、棒状部件。在上述机械手中，上述3个以上的手指部也可以由4个以上的手指部构成。根据该机械手，利用4个以上的手指部把持对象物。由此，易于在规定的位置稳定地把持对象物。另外，还易于把持较重的物体。在上述机械手中，可以构成为，具备与上述3个以上的手指部的一端部连结的连结部，上述驱动部通过驱动上述连结部，来使上述3个以上的手指部同步地向相互接近或者远离的方向移动。根据该机械手，可容易地利用3个以上的手指部把持对象物。由此，易于在规定的位置稳定地把持对象物。在上述机械手中，可以构成为，在上述第I手指部的与上述连结部连结的部分设置有第I连结部件，该第I连结部件与上述蜗杆的旋转连动地向与上述第I齿轮的旋转方向相同的方向旋转，在上述第2手指部的与上述连结部连结的部分设置有第2连结部件，该第2连结部件与上述蜗杆的旋转连动地向与上述第2齿轮的旋转方向相同的方向旋转。根据该机械手，由于是以第I手指部以及第2手指部与连结部连结的状态进行旋转，所以第I手指部与第2手指部进行开闭动作的方向的改变是稳定的。在上述机械手中，可以构成为，上述连结部安装于丝杠轴，并通过上述驱动部的驱动而沿着上述丝杠轴移动，上述第I连结部件与上述第2连结部件随着上述连结部的移动 而移动，由此上述第I手指部与上述第2手指部进行开闭动作。根据该机械手，能够同时进行第I手指部与第2手指部的开闭动作的方向的改变以及第I手指部与第2手指部的开闭动作。例如，能够通过使连结部在上下方向上移动的同时驱动手指部移动机构来实现。在上述机械手中，可以构成为，上述第I齿轮的旋转轴与上述第I连结部件的旋转轴相互同轴，上述第2齿轮的旋转轴与上述第2连结部件的旋转轴相互同轴。根据该机械手，第I指部与第2手指部进行开闭动作的方向的改变是稳定的。并且，与重新设置第I连结部材的旋转轴以及第2连结部件的旋转轴的构成相比，能够实现装置构成的简化。在上述机械手中，可以构成为，上述驱动部使上述3个以上的手指部从相互不同的方向接近、或者向相互不同的方向远离。 根据该机械手，3个以上的手指部互不干扰地朝中心关闭。由此，即使在例如把持微小的部件的情况下，也能够实现稳定的把持。在上述机械手中，可以构成为，上述3个以上的手指部中的至少I个手指部具备具有弯曲部的接触部件、在上述弯曲部将上述接触部件支承为能够旋转的支承部件、以及将上述接触部件与上述支承部件连接的弾性部件。根据该机械手，能够使手指部与对象物接触的部分相对于对象物的位置、形状被动地改变。由此，手指部的大部分都能够与对象物接触，所以能够稳定地把持对象物。此夕卜，即使在对象物从规定位置稍微偏离的情况下，由于在手指部关闭的过程中，把持对象会移动到规定位置，所以最后仍然能够实现稳定的把持。在上述机械手中，上述接触部件可以向上述手指部关闭的方向弯曲。根据该机械手，接触部件容易地与对象物接触。由此，易于在规定的位置稳定地把持对象物。上述机械手中，可以构成为，上述3个以上的手指部中的至少I个手指部具有对上述接触部件旋转时的旋转角度进行限制的制动器。根据该机械手，能够使弹性部件的功能暂时停止。由此,能够根据驱动部的驱动カ主动地控制接触部件所产生的力。本发明的机器人装置的特征在于，具备上述的机械手。根据该机器人装置，能够简单地以低成本提供一种可以把持包括不同形状、不同尺寸的多种对象物的机器人装置。
图I是示出本发明的第一实施方式所涉及的机械手的整体构成的侧视图。图2是示出该机械手的整体构成的立体图。图3是示出该机械手的整体构成的俯视图。图4是示出该机械手的连结部的局部放大图。图5是示出该机械手的动作时的状态的图。图6是示出该机械手的动作时的状态的图。图7是示出改变2个手指部进行开闭动作的方向的动作的俯视图。图8是示出该机械手的动作时的状态的图。图9是示出本发明的第2实施方式所涉及的机器人装置的整体构成的图。
图10是示出机械手的第I变形例的图。图11是示出该机械手的动作时的状态的图。图12是示出该机械手的动作时的状态的图。图13是示出改变4个手指部进行开闭动作的方向的动作的俯视图。图14是示出改变4个手指部进行开闭动作的方向的动作的俯视图。
具体实施例方式以下，參照附图对本发明的实施方式进行说明。所涉及的实施方式示出本发明的一种形态，并不限定于该发明，而是能够在本发明的技术的思想的范围内任意地变更。另夕卜，在以下的附图中，为了使各构成易于理解，各构造中的比例尺、数量等与实际的构造不同。在以下的说明中，设定图I中所示的XYZ直角坐标系，參照该XYZ直角坐标系对各部件进行说明。在XYZ直角坐标系中，将X轴以及Y轴设定为相对于水平面平行并且相互正交的方向，将Z轴设定为与X轴以及Y轴分别正交的方向(铅垂方向)。第一实施方式图I是示出本发明的第一实施方式所涉及的机械手RH的整体构成的侧视图。图2是示出机械手RH的整体构成的立体图。图3是示出机械手RH的整体构成的俯视图。图4是示出机械手RH的连结部CN的局部放大图。如图I所示，机械手RH具备3个手指部102 104 (第I手指部103、第2手指部104、第3手指部102)、连结手指部102 104的连结部CN、对连结部CN进行驱动的驱动部ACT、收纳连结部CN以及驱动部ACT的罩109、以及改变第I手指部103与第2手指部104进行开闭动作的方向的手指部移动机构130。其中，对于第I手指部103，“进行开闭动作的方向”意味着在与配置3个手指部102 104的基端部(与手指部的前端相反一侧的指根的部分，例如安装齿轮的部分)的面交叉并包含第I手指部103的中心线(沿第I手指部103的长度方向的直线)的面中的、该第I手指部103打开的方向或者关闭的方向，对于第2手指部104，“进行开闭动作的方向”意味着在与配置3个手指部102 104的基端部的面交叉并包含第2手指部104的中心线(沿第2手指部104的长度方向的直线)的面中的、该第2手指部104打开的方向或者关闭的方向。该机械手RH作为把持例如工具和部件等对象物的エ业用机器人的把持装置使用。此外，作为机械手RH，并不局限于エ业机器人，也可以使用于其他用途(宇宙相关、游乐设备等)。手指部102 104是把持对象物的部分。第I手指部103、第2手指部104分别具备接触部件111、关节部112、支承部件120、弹性部件113、以及固定部件121。在第I手指部103的固定部件121的基端部安装有第I齿轮141，在第2手指部104的固定部件121的基端部安装有第2齿轮142。第3手指部102具备与对象物接触的接触部件111、关节部112、将接触部件111支承为能够旋转的支承部件120、弹性部件113、以及将支承部件120 支承为能够旋转的固定部件122。其中，第I手指部103、第2手指部104的各自的固定部件121与第3手指部102的固定部件122形状不同。
接触部件111向手指部关闭的方向弯曲。接触部件111是以具有弯曲部IllC的方式形成为例如L字形的刚性部件。例如构成为，在接触部件111的弯曲部IllC上形成有贯通孔(省略图示)，且两端固定干支承部件120的、轴状的关节部112插通该贯通孔。由此，接触部件111能够以关节部112为中心进行旋转。此外，并不局限于此，即使是在支持部件120的、与弯曲部IllC重叠的部分形成有贯通孔，且中央部固定于接触部件111的弯曲部IllC的轴状的关节部112的两端部插通该贯通孔的结构，接触部件111也能够以关节部112为中心进行旋转。在接触部件111上设置有多个(2个)接触部(第I接触部11IA以及第2接触部111B)。第I接触部IllA以及第2接触部IllB是与对象物接触的部分。第I接触部IllA设置在接触部件111中的、从弯曲部IllC到一侧的端部之间(相对于弯曲部IllC的手指部的前端側)。第2接触部IllB设置在接触部件111中的、从弯曲部IllC到另ー侧的端部 之间(相对于弯曲部IllC的手指部的基端侧)。接触部件111设置为，第I接触部IllA能够以关节部112为中心向与对象物接触的方向旋转，并且第2接触部IllB能够以关节部112为中心向与对象物接触的方向旋转。在接触部件111与支承部件120之间连接有弾性部件113。具体而言，弾性部件113的一端连接于接触部件111的第2接触部111B，弹性部件113的另一端连接于支承部件120。能够使用例如弹簧等作为弹性部件113。支承部件120是形成为例如L字状的刚性部件。支承部件120经由关节部112而在弯曲部IllC处将接触部件111支承为能够旋转。固定部件122是位于第3手指部102的基端的刚性部件。固定部件122经由关节部114将第3手指部102的支承部件120支承为能够旋转。例如构成为，在固定部件122的、与支承部件120重叠的部分形成有贯通孔(省略图示)，且两端固定干支承部件120的、轴状的关节部114插通该贯通孔。由此，支承部件120能够以关节部114为中心进行旋转。此外，并不局限于此，即使是在支承部件120的、与固定部件122重叠的部分形成有贯通孔，且中央部固定于固定部件122的、轴状的关节部114的两端部插通该贯通孔的结构，支承部件120也能够以关节部114为中心进行旋转。固定部件121是位于第I手指部103 (第2手指部104)的基端的刚性部件。固定部件121经由关节部114将第I手指部103(第2手指部104)的支承部件120支承为能够旋转。例如构成为，在固定部件121的、与支承部件120重叠的部分形成有贯通孔(省略图示)，且两端固定干支承部件120的、轴状的关节部114插通该贯通孔。由此，支持部件120能够以关节部114为中心进行旋转。此外，并不局限于此，即使是在支承部件120的、与固定部件121重叠的部分形成有贯通孔，且中央部固定于固定部件121的、轴状的关节部114的两端部插通该贯通孔的构成，支承部件120也能够以关节部114为中心进行旋转。在手指部102 104上设置有对接触部件111的旋转进行限制的制动器117。制动器117例如是以从支承部件120向接触部件111的第I接触部IllA侧延伸的方式突出的部分。制动器117例如具有对旋转角度(接触部件111以关节部112为中心进行旋转时的旋转角度)进行限制以使得接触部件111以关节部112为基准不会旋转规定角度以上的功能。例如在弾性部件113为自然长度的情况下，形成接触部件111 (与接触部IllA相反一侧的面)与制动器117接触的状态。
连结部CN具有连结板123、连结部件124、关节部115、116、以及连结基板105。连结板123是例如板状的刚性部件。2个连结板123夹着支承部件120而对置配置，各连结板的一端经由关节部115安装干支承部件120的基端部，并且，各连接板的另一端经由关节部116安装于连结部件124。连结板123的一端部能够绕关节部115旋转。例如构成为，在支承部件120的、与连结板123重叠的部分形成有贯通孔(省略图示)，且两端固定于连结板123的、轴状的关节部115插通该贯通孔。此外，并不局限于此，也可以构成为，在连结板123的、与支承部件120重叠的部分形成有贯通孔，且中央部固定于支承部件120的、轴状的关节部115的两端部插通该贯通孔。另ー方面，连结板123的另一端部能够绕关节部116旋转。例如构成为，在连结部件124的、与连结板123重叠的部分形成有贯通孔(省略图示)，且两端固定于连结板123的、轴状的关节部116插通该贯通孔。此外，并不局限于此，也可以构成为，在连结板123的、与连结部件124重叠的部分形成有贯通孔，且中央部固定于连结部件124的、轴状的关节部116的两端部插通该贯通孔。连结部件124的、与设置有关节部116的ー侧相反ー侧的部分以能够绕插通连结基板105与罩143的旋转轴144旋转的方式安装。连结基板105与驱动部ACT连接。驱动部ACT与连结基板105所包含的滚珠丝杠的螺母部连接，驱动部具有使连结基板105 —体升降的滚珠丝杠的丝杠轴107、对丝杠轴107进行驱动的驱动部MTR、以及传递驱动部MTR的旋转的带轮108。手指部移动机构130具备蜗轮131、使蜗轮131旋转的马达132、以及与蜗轮131的旋转连动地向与蜗轮131的旋转方向不同的方向旋转的蜗杆133。例如，蜗轮131通过马达132的旋转而绕Z轴旋转，蜗杆133与蜗轮131的旋转连动地以与蜗轮131的旋转轴(马达132的旋转轴)正交的轴为中心(绕X轴)旋转。在第I手指部103的基端部(第I手指部103的固定部件121的基端)设置有第I齿轮141，该第I齿轮141与蜗杆133的旋转连动地向与蜗杆133的旋转方向不同的方向旋转。在第2手指部104的基端部(第2手指部104的固定部件121的基端)设置有第2齿轮142，该第2齿轮142与蜗杆133的旋转连动地向与第I齿轮141的旋转方向相反的方向旋转。例如，第I手指部103与蜗杆133的旋转连动地绕Z轴旋转，第2手指部104与蜗杆133的旋转连动地绕Z轴旋转，并且是向与第I手指部103的旋转方向相反的方向旋转。例如，在第I手指部103以Z轴为中心顺时针旋转时，第2手指部104以Z轴为中心逆时针旋转，而在第I手指部103以Z轴为中心逆时针旋转时,第2手指部104以Z轴为中心顺时针旋转。在第I齿轮141与第2齿轮142以相同的转速旋转的情况下，第I齿轮141旋转并且第I手指部103旋转的旋转角度、与第2齿轮142旋转并且第2手指部104旋转的旋转角度相等。即，第I手指部103与第2手指部104在同一转速下绕Z轴向相互相反的方向旋转相同的角度。此外，通过使蜗杆133在第I手指部103与第2手指部104上的间距不同，在第I齿轮141与第2齿轮142以相同的转速旋转的情况下，能够使第I齿轮141旋 转并且第I手指部103旋转的旋转角度、与第2齿轮142旋转并且第2手指部104旋转的旋转角度相互不同。根据该构成，能够把持非対称物等特殊的形状。
第I齿轮141与第2齿轮142之间的间隔被保持为一定的间隔。第I齿轮141与第2齿轮142以固定于各自的固定部件121的基端部的状态、经由轴144被夹在连结基板105与罩143之间。例如,轴144的一端插通于连结基板105,轴144的另一端固定于罩143。在第I齿轮141、第2齿轮142以及固定部件121上形成有供轴144插入的贯通孔(省略图示)。由此，第I齿轮141、第2齿轮142以及固定部件121，即第I手指部103以及第2手指部104能够绕轴144旋转。在蜗杆133上形成有螺旋状的槽133A0、133A1、133A2。在蜗杆133与蜗轮131啮合的位置形成有槽133A0。在蜗杆133与第I齿轮141啮合的位置形成有槽133A1。在蜗杆133与第2齿轮142啮合的位置形成有槽133A2。槽133A1与槽133A2形成为相互不同的形状。例如，槽133A1与槽133A2以蜗杆133的中心为基准形成对称形状。由此，第I手 指部103与第2手指部104分别与蜗杆133的旋转连动地绕Z轴向相互相反的方向旋转。并且，第I手指部103的旋转角度与第2手指部104的旋转角度相等。如图3所示，接触部件111相互隔开规定的间隔地配置于规定位置P的周边。接触部件111例如配置在以规定位置P为中心的同一圆周上。接触部件111分别从不同方向接近规定位置P。接触部件111以第I接触部IllA以及第2接触部IllB朝向规定位置P的方式构成。此外，在图3中，虽然示出了接触部件111配置在以规定位置P为中心的同一圆周上的构成，但并不局限于此，也可以形成其他的构成。另外，在图3中，接触部材111配置在以规定位置P为中心的同一圆周上的依次错开不同角度的位置，但并不局限于上述位置。例如，可以构成为，接触部件111配置在以规定位置P为中心、分别旋转了相等的角度的位置。由此，易于把持球体的对象物。如图4所示，在第I手指部103的、与连结部CN连结的部分设置有连结部件(第I连结部材)124，该连结部件与蜗杆133的旋转连动地向与第I齿轮141的旋转方向相同的方向旋转。在第2手指部104的、与连结部CN连结的部分设置有连结部件(第2连结部件)124，该连结部件与蜗杆133的旋转连动地向与第2齿轮142的旋转方向相同的方向旋转。例如，在第I齿轮141以Z轴为中心顺时针旋转时，第I手指部103的连结部件124以Z轴为中心顺时针旋转。另外，在第2齿轮142以Z轴为中心逆时针旋转时，第2手指部104的连结部件124以Z轴为中心逆时针旋转。连结部CN通过驱动部MTR的驱动而沿着丝杠轴107在上下方向上移动。各连结部件124随着连结部CN在上下方向上的移动而在上下方向上移动，由此第I手指部103与第2手指部104进行开闭动作。第I齿轮141的旋转轴与第I手指部103的连结部件124的旋转轴相互同轴。第2齿轮142的旋转轴与第2手指部104的连结部件124的旋转轴相互同轴。在第I手指部103的固定部件121与连结部件124之间、第2手指部104的固定部件121与连结部件124之间设置有隔板125。由此，能够顺畅地改变第I手指部103与第2手指部104的进行开闭动作的方向。隔板125的一端与连结基板105固定。因此，第I手指部103的连结部件124与第2手指部104的连结部件124以被连结基板105以及隔板125夹着的状态移动。S卩，第I手指部103的连结部件124与第2手指部104的连结部件124伴随着连结部CN在上下方向上的移动而与连结基板105以及隔板125 —体地在上下方向上移动。图5以及图6是示出机械手RH的动作时的状态的图。其中，图5示出了机械手RH未把持对象物的状态，图6表示机械手RH把持作为对象物的球体Rl的状态。例如，如图5所示，若驱动部MTR旋转，则滚珠丝杠107经由带轮108旋转。若滚珠丝杠的丝杠轴107旋转，则包含滚珠丝杠的螺母部的连结基板105相对于丝杠轴107上下地相对运动。关节部116、连结板123、连结部件124伴随着连结基板105的上下运动而上下运动(參照图2)。手指部102 104的各自的支承部件120的基端部经由连结板123安装在连结基板105上。因此，若连结基板105上下运动，则各手指部102 104以关节部114为中心一体旋转。若例如连结基板105向下方移动，则手指部102 104向接近规定位置P(參照图3)的方向同步移动。另外，若连结基板105向上方移动，则手指部102 104向远离规定位置P的方向同步移动。当手指部102 104均向接近规定位置P的方向同步移动时，若例如接触部件111的第2接触部IllB与对象物接触，则在第2接触部IllB上产生以关节部112为轴的カ矩。如果第2接触部IllB的、以关节部112为轴的力矩比弹性部件113的、以关节部112为轴的カ矩大，则接触部件111以关节部112为中心进行旋转。另外，如果第2接触部IllB的、以关节部112为轴的力矩与弹性部件113的、以关节部112为轴的カ矩相互平衡，则接触部件111的、以关节部112为中心的旋转停止。这样，通过连结基板105升降，能够使手指部102 104同步地向接近或者远离规定位置P的方向移动。例如在对象物R配置于规定位置P的情况下，通过连结基板105的升降动作，可利用手指部102 104的各接触部件111在至少3点把持对象物R。此外，在以接触部件111的旋转运动被制动器117限制的状态使手指部102 104移动的情况下，弾性部件113不发挥作用。因此，由于通过对驱动部MTR产生的转矩进行控制，能够对在各接触部件111的前端产生的力进行控制，所以能够主动地对カ进行控制。另外，如图6所示，第I接触部IllA与第2接触部IllB也能够同时与接触对象物Rl接触。在该情况下，若通过第I接触部IllA与对象物Rl接触而产生的カ矩(第I接触部IllA的、以关节部112为轴的カ矩)、弹性部件113的、以关节部112为轴的カ矩、通过第2接触部IllB与对象物接触而产生的カ矩(第2接触部IllB的、以关节部112为轴的カ矩)的合力矩变为0，则接触部件111的旋转运动停止。此时，在对象物Rl与各手指部102 104之间，在第I接触部IllA上的点(各手指部102 104上的3点)与第2接触部IllB上的点(各手指部102 104上的3点)、共计6点接触。由此，对象物Rl与3个手指部102 104之间的摩擦力増大，能够实现稳定的把持。图7是示出改变构成机械手RH的第I手指部103、第2手指部104的进行开闭动作的方向的动作的俯视图。其中，在图7中，列举第I手指部103、第2手指部104从远离的 方向朝接近的方向旋转时的动作为例进行说明。另外，在图7中，标记CLO为第I齿轮141与第2齿轮142之间的中心线，标记CLl为第I手指部103的中心线，标记CL2为第2手指部104的中心线，标记P为规定位置，标记CP为第I手指部103的中心线CLl与第2手指部104的中心线CL2的交点。例如，如图7(a)所示，在马达132开始旋转时，第I手指部103的前端与第2手指部104的前端配置于相互较远的位置。此时,第I齿轮141旋转并且第I手指部103旋转的旋转角度Θ la(中心线CLO与中心线CLl形成的角度)、与第2齿轮142旋转并且第2手指部104旋转的旋转角度Θ 2a(中心线CLO与中心线CL2形成的角度)相等(Θ Ia =Θ 2a)。如图7(b)所示，若使马达132旋转，则蜗轮131同步地绕Z轴旋转，蜗杆133与蜗轮131绕Z轴的旋转连动地绕X轴旋转。于是，第I齿轮141与蜗杆133绕X轴的旋转连动地以Z轴为中心顺时针旋转，并且第2齿轮142与蜗杆133的绕X轴的旋转连动地以Z轴为中心逆时针旋转。此时，第I齿轮141旋转并且第I手指部103旋转的旋转角度0 1b、第2齿轮142旋转并且第2手指部104旋转的旋转角度Θ 2b分别比马达132开始旋转时的旋转角度Θ la、Θ 2a小(Θ Ib < Θ la、Θ 2b < Θ 2a) 0并且，旋转角度Θ Ib与旋转角度Θ 2b相等(Θ Ib = Θ 2b)。另外，交点CP与规定位置P之间的距离比马达132开始旋转时长。如图7(c)所示，若使马达132进ー步旋转，则第I齿轮141与蜗杆133绕X轴的旋转连动地以Z轴为中心进ー步顺时针旋转，并且第2齿轮142与蜗杆133绕X轴的旋转连动地以Z轴为中心进ー步逆时针旋转。此时，第I齿轮141旋转并且第I手指部103旋 转的旋转角度Θ lc、第2齿轮142旋转并且第2手指部104旋转的旋转角度Θ 2c分别比马达132旋转时的旋转角度0 1b、Θ 2b小(0 1c < Θ lb, Θ 2c < Θ 2b) 0并且，旋转角度Θ Ic与旋转角度0 2c相等(01c= 02c)。另外，交点CP与规定位置P之间的距离比马达132旋转时长。这样，通过使马达132旋转，2个手指部103、104从相互远离的方向朝接近的方向旋转。由此，例如在马达132旋转前，能够成为各手指部102 104以规定位置P为中心、等间隔地打开的状态，在马达132旋转后，能够成为第3手指部102与第I手指部103、第2手指部104隔着规定位置P而对置的状态(第I手指部103与第2手指部104关闭的状态)。具体而言，在马达132旋转前，将旋转角度0 1a、0 2a分别调整为60度，在马达132旋转后，将旋转角度Θ la、Θ 2a分别调整为O度(将交点CP与规定位置P之间的距离调整为无限远)。此外，在马达132旋转前后，第I齿轮141与第2齿轮142之间的间隔始终保持一定。图8是示出机械手RH的动作时的状态的图。并且，图8示出了机械手把持作为对象物的圆柱部件R2的状态。列举圆柱状的工具(例如，旋具等)等作为圆柱部件R2。在把持这样的圆柱部材R2的情况下，以通过手指部102 104的中心的方式配置工具R2。另夕卜，通过设置为第3手指部102与第I手指部103、第2手指部104隔着规定位置P而对置的状态(第I手指部103与第2手指部104关闭的状态)，能够实现稳定的保持。根据本实施方式的机械手RH，由于马达132旋转引起3个手指部中的第I手指部103与第2手指部104进行开闭动作的方向发生变化，所以能够根据对象物的形状改变各手 指部102 104把持对象物的方向。例如，在对象物为球体的情况下，能够进行改变以使得 各手指部102 104包住对象物(各手指部102 104以对象物为中心均匀地配置)。另一方面，在对象物为棒状部件的情况下，能够进行改变以使得各手指部102 104夹住对象物(各手指部102 104经由对象物对置)。通过这样的手指部进行开闭动作的方向的改变，能够稳定地把持球体、棒状部件。因此，能够提供一种可以把持包括不同形状、不同尺寸的多种对象物的机械手RH。另外，由于采用了使蜗轮131与蜗杆133组合了的机构(蜗轮机构)，无需设置凸轮从动机构，所以能够实现简单的构造，井能够实现低成本化。根据该构成，由于设置有第I齿轮141的第I手指部103、设置有第2齿轮142的第2手指部104分别在固定的位置进行旋转，所以与第I齿轮的旋转轴与第2齿轮的旋转轴之间的间隔变动的构成相比，能够实现装置构成的简化。根据该构成，由于设置有第I齿轮141的第I手指部103、设置有第2齿轮142的第2手指部104在同一转速下相互旋转相同的角度，所以可容易地控制对象物的姿势。另夕卜，在第I齿轮与第2齿轮以相同的转速旋转的情况下，同第I齿轮的旋转角度与第2齿轮的旋转角度不同的构成相比，能够将装置构成简化。根据该构成，由于马达132旋转引起3个手指部102 104中的2个手指部103、104进行开闭动作的方向发生变化，所以能够根据对象物的形状改变3个手指部102 104把持对象物的方向。例如，在对象物为球体的情况下，能够进行改变以使得3个手指部102 104包住对象物(3个手指部102 104以对象物为中心均匀地配置)。另ー方面，在对象物为棒状部件的情况下，能够进行改变以使得3个手指部102 104夹住对象物(2个手指部103、104与I个手指部102经由对象物对置)。由此，能够将手指部的配置数量抑制为所需数量的最小限度，并且能够稳定地把持球体、棒状部件。根据该构成，由于具备连结部CN，并通过利用驱动部MTR驱动连结部CN来使3个手指部102 104同步地向相互接近或者远离的方向移动，所以可容易地利用3个手指部102 104把持对象物。由此，易于在规定的位置稳定地把持对象物。根据该构成，由于第I手指部103以及第2手指部104是在与连结部CN连结的状态下进行旋转，所以第I手指部103与第2手指部104进行开闭动作的方向的改变是稳定的。根据该构成，能够同时进行第I手指部103与第2手指部104的开闭动作的方向的改变、以及第I手指部103与第2手指部104开闭动作。例如，能够通过使连结部CN在上下方向上移动的同时驱动手指部移动机构130来实现。根据该构成，由于各齿轮的旋转轴与各连结部件的旋转轴为同轴，所以第I指部103与第2手指部104的进行开闭动作的方向的改变是稳定的。并且，与重新设置第I连结部材的旋转轴以及第2连结部件的旋转轴的构成相比，能够实现装置构成的简化。根据该构成，由于驱动部MTR使3个手指部102 104从相互不同的方向接近、或者向相互不同的方向远离，所以3个手指部102 104互不干扰地朝中心关闭。由此，即使在例如把持微小的部件的情况下，也能够实现稳定的把持。根据该构成，由于各手指部102 104具备接触部件111、支承部件120以及弹性部材113，所以能够使各手指部102 104与对象物接触的部分相对于对象物的位置、形状而被动地改变。由此，各手指部102 104的大部分都能够与对象物接触，所以能够稳定地把持对象物。此外，即使在对象物从规定位置稍微偏离的情况下，由于在各手指部102 104关闭的过程中，把持对象向规定位置P移动，所以最后仍然能够实现稳定的把持。 根据该构成，由于接触部件111向手指部关闭的方向弯曲，所以接触部件111可容易地与对象物接触。由此，易于在规定的位置稳定地把持对象物。根据该构成，由于各手指部102 104具有制动器117，所以能够使弹性部件113的功能暂时停止。由此，能够根据驱动部MTR的驱动カ主动地控制接触部件111所产生的力。此外，虽然在本实施方式中构成为，3个手指部102 104中的2个手指部103、104的进行开闭动作的方向被手指部移动机构130改变，但并不局限于此。例如，也可以构成为，3个手指部102 104的全部的手指部进行开闭动作的方向被手指部移动机构130改变。具体而言，通过在第3手指部也设置与蜗杆的旋转连动地向与蜗杆的旋转方向不同的方向旋转的齿轮，也能够实现。另外，虽然在本实施方式中构成为，各手指部102 104具有制动器117，但并不局限于此。例如，也可以构成为，在手指部102 104上不设置制动器117。另外，还可以构成为，仅在3个以上的手指部中的一部分手指部上不设置制动器117。根据这样的构成，由于构成部件減少了不设置制动器117的量，所以能够实现低成本化。第2实施方式图9是示出本实施方式所涉及的机器人装置RA的构成的立体图。如图9所示，机器人装置RA例如作为エ业用机械臂使用。机器人装置RA具有安装部ATC、第一关节10、第二关节20、第三关节30、第四关节40、第五关节50以及第六关节60。安装部ATC是例如安装于地板部、墙壁部、天花板部等的部分。第一关节10 第六关节60例如从安装部ATC按顺序串联连接。第一关节10 第六关节60例如在邻接的关节之间经由旋转轴连接，并且设置为彼此能够以该旋转轴为中心旋转。由于第一关节10 第六关节60均设置为能够旋转，所以通过使各自的关节适当地旋转，能够进行机械臂RA整体的复合性动作。第六关节60是机器人装置RA的前端部分。在该第六关节60的前端部安装有上述实施方式记载的机械手RH。根据本实施方式所涉及的机器人装置RA，能够简单地以低成本提供一种可以把持包括不同形状、不同尺寸的多种对象物的机器人装置RA。变形例I图10是表示本发明所涉及的机械手的第I变形例的图。图10(a)是示出本变形例所涉及的机械手RHl的俯视图。图10(b)是示出本变形例所涉及的机械手RHl的侧视图。其中，为了方便在图10中省略了手指部移动机构的图示。本变形例的机械手RHl在设置有4个手指部的方面与上述的第一实施方式中说明的机械手RH不同。其他的构成与上述的第一实施方式中说明的机械手RH相同，故省略详细的说明。如图10所示，4个手指部201 204以朝向规定位置P的方式配置。4个手指部201 204配置于相对于规定位置P依次旋转90度的位置，即成为配置于正方形的4个顶点的位置的构成。此外，4个手指部201 204的配置构成并不局限于此，例如可以形成为配置于长方形的4个顶点的位置的构成，也可以是配置于其他的四角形(例如，平行四边形、菱形、梯形等)的顶点的位置的构成。 根据本变形例的机械手RH1，利用4个手指部201 204把持对象物。由此，易于在规定的位置稳定地把持对象物。另外，易于把持较重的物体。并且，易于稳定地把持较细的物体、较薄的物体以及弹性部件。与此相对，在3个手指部的情况下，当把持较细的物体、较薄的物体以及弹性部件时，对象物有时会变形。另外，在3个手指部的情况下，形成在3点支承完全不同部分的构成，而在4个手指部的情况下，由于形成仅在成对的2个位置进行支承的构成，所以能够把持不能用3点进行支承的形状(例如，中央带有急剧收缩的较细的一段的轴等)。图11以及图12是示出机械手RHl的动作时的状态的图。其中，图11示出了机械手RHl把持作为对象物的球体Rl的状态。图12示出了机械手RHl把持作为对象物的圆柱部件R2的状态。列举圆柱状的工具(例如，旋具等)、圆柱状的材料(例如，较细的线材、橡胶或树脂的配管管道、电线等)作为圆柱部件R2。此外，也可以代替圆柱部件而把持板状部件(例如，薄板等)。如图11所示，在把持球体Rl的情况下，将4个手指部201 204配置于相对于规定位置P依次旋转90度的位置。通过设置为第I手指部201与第3手指部203、第2手指部202与第4手指部204隔着规定位置P而对置的状态，能够实现稳定的保持。如图12所示，在把持圆柱部件R2的情况下，以通过手指部201 204的中心的方式配置工具R2。通过设置为第I手指部201与第4手指部204、第2手指部202与第3手指部203隔着规定位置P而对置的状态(第I手指部201与第2手指部202处于关闭的状态且第3手指部203与第4手指部204处于关闭的状态)，能够实现稳定的保持。图13是示出改变构成机械手RHl的第I手指部201、第2手指部202、第3手指部203、第4手指部204进行开闭动作的方向的动作(4个手指同时驱动)的俯视图。其中，在图13中，列举第I手指部201、第2手指部202(第3手指部203、第4手指部204)从远离的方向朝接近的方向旋转时动作为例进行说明。例如，如图13(a)所示，在马达开始旋转时，第I手指部201的前端与第2手指部202的前端配置于相互远离的位置。另ー方面，第3手指部203的前端与第4手指部204的前端也配置于相互远离的位置。如图13(b)所示，若使马达旋转，则蜗轮231旋转，蜗杆233与蜗轮231的旋转连动地旋转。于是，第I齿轮241与蜗杆233的旋转连动地以旋转轴为中心顺时针旋转，并且第2齿轮242与蜗杆233的旋转连动地以旋转轴为中心逆时针旋转。另ー方面，第3齿轮243与蜗杆233的旋转连动地以旋转轴为中心顺时针旋转，并且第4齿轮244与蜗杆233的旋转连动地以旋转轴为中心逆时针旋转。如图13(c)所示，若使马达进一步旋转，则第I齿轮241与蜗杆233的旋转连动地以旋转轴为中心进ー步顺时针旋转，并且第2齿轮242与蜗杆233的旋转连动地以Z轴为中心进ー步逆时针旋转。另ー方面，第3齿轮243与蜗杆233的旋转连动地以旋转轴为中心进ー步顺时针旋转，并且第4齿轮244与蜗杆233的旋转连动地以Z轴为中心进ー步逆时针旋转。这样，通过使马达旋转，2个手指部201、202(2个手指部203、204)从相互远离的 方向朝接近的方向旋转。由此，例如在马达旋转前，能够形成各手指部201 204以规定位置P为中心、等间隔地打开的状态，在马达旋转后，能够形成第I手指部201与第4手指部204隔着规定位置P而对置的状态、第2手指部202与第3手指部203隔着规定位置P而对置的状态(第I手指部201与第2手指部202关闭的状态，第3手指部203与第4手指部204关闭的状态)。图14是示出改变构成机械手RHl的第I手指部201、第2手指部202、第3手指部203、第4手指部204进行开闭动作的方向的动作(每2个手指独立驱动)的俯视图。如图14所示，也可以形成利用第I蜗轮231A以及第I蜗杆233A使第I手指部201以及第2手指部202旋转、利用第2蜗轮23IB以及第2蜗杆233B使第3手指部203以及第4手指部204旋转的构成。由此，能够各自独立地分别对第I手指部201以及第2手指部202、第3手指部203以及第4手指部204进行驱动。此外，虽然在本变形例中列举机械手RHl具备4个手指部201 204的构成为例进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以构成为，机械手具备5个以上的手指部。根据该构成，可容易地把持更重的物体。 附图标记说明103...弟I手指部；104...弟2手指部；107...丝杠轴；111...接触部件；111C...弯曲部；113...弹性部件；117...制动器；120...支承部件；124...第I连结部件、第2连结部件；130...手指部移动机构；131...蜗轮；132...马达；133...蜗杆；141...第I齿轮；142...第2齿轮；144. · ·旋转轴；CN. · ·连结部；MTR. · ·驱动部；R1、R2...对象物；RA...机器人装置；RH、RH1...机械手；Θ la、Θ lb、Θ lc...第I手指部旋转的旋转角度；Θ 2a、Θ 2b、Θ 2c. . ·第2手指部旋转的角度。
权利要求
1.一种机械手，其特征在于， 具备 包括第I手指部与第2手指部的3个以上的手指部、 使所述3个以上的手指部进行开闭动作的驱动部、以及 改变所述第I手指部与所述第2手指部进行开闭动作的方向的手指部移动机构， 所述手指部移动机构具备 蜗轮、 使所述蜗轮旋转的马达、以及 与所述蜗轮的旋转连动地向与所述蜗轮的旋转方向不同的方向旋转的蜗杆， 在所述第I手指部上设置有第I齿轮，该第I齿轮与所述蜗杆的旋转连动地向与所述蜗杆的旋转方向不同的方向旋转，在所述第2手指部上设置有第2齿轮，该第2齿轮与所述蜗杆的旋转连动地向与所述第I齿轮的旋转方向相反的方向旋转， 所述第I手指部与所述第2手指部通过所述马达旋转而向相互接近的方向或者远离的方向旋转。
2.根据权利要求I所述的机械手，其特征在于， 所述第I齿轮的旋转轴与所述第2齿轮的旋转轴之间的间隔被保持为一定的间隔。
3.根据权利要求I或2所述的机械手，其特征在于， 在所述第I齿轮与所述第2齿轮以相同转速旋转的情况下，所述第I齿轮旋转并且所述第I手指部旋转的旋转角度、与所述第2齿轮旋转并且所述第2手指部旋转的旋转角度相等。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的机械手，其特征在于， 所述3个以上的手指部由3个手指部构成， 所述手指部移动机构改变所述3个手指部中的2个手指部进行开闭动作的方向。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的机械手，其特征在于， 所述3个以上的手指部由4个以上的手指部构成。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的机械手，其特征在于， 具备与所述3个以上的手指部的一端部连结的连结部， 所述驱动部通过驱动所述连结部，来使所述3个以上的手指部同步地向相互接近或者远离的方向移动。
7.根据权利要求6所述的机械手，其特征在于， 在所述第I手指部的与所述连结部连结的部分设置有第I连结部件，该第I连结部件与所述蜗杆的旋转连动地向与所述第I齿轮的旋转方向相同的方向旋转，在所述第2手指部的与所述连结部连结的部分设置有第2连结部件，该第2连结部件与所述蜗杆的旋转连动地向与所述第2齿轮的旋转方向相同的方向旋转。
8.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于， 所述连结部安装于丝杠轴，并通过所述驱动部的驱动而沿着所述丝杠轴移动， 所述第I连结部件与所述第2连结部件随着所述连结部的移动而移动，由此所述第I手指部与所述第2手指部进行开闭动作。
9.根据权利要求7或8所述的机械手，其特征在于，所述第I齿轮的旋转轴与所述第I连结部件的旋转轴相互同轴， 所述第2齿轮的旋转轴与所述第2连结部件的旋转轴相互同轴。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的机械手，其特征在于， 所述驱动部使所述3个以上的手指部从相互不同的方向接近、或者向相互不同的方向远离。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的机械手，其特征在于， 所述3个以上的手指部中的至少I个手指部具备 具有弯曲部的接触部件、 在所述弯曲部将所述接触部件支承为能够旋转的支承部件、以及 将所述接触部件与所述支承部件连接的弹性部件。
12.根据权利要求11所述的机械手，其特征在于， 所述接触部件向所述手指部关闭的方向弯曲。
13.根据权利要求11或12所述的机械手，其特征在于， 所述3个以上的手指部中的至少一个手指部具有对所述接触部件旋转时的旋转角度进行限制的制动器。
14.一种机器人装置，其特征在于， 具备权利要求I至13中任一项所述的机械手。
15.一种机械手，其特征在于， 具备 马达； 蜗轮，其配置于所述马达的旋转轴，并具有螺旋构造； 蜗杆，其与所述蜗轮啮合，并在与所述蜗轮的旋转轴不同的方向上具有旋转轴； 第I蜗杆，其与所述蜗杆的旋转轴同轴地具有旋转轴，并具有螺旋构造； 第I齿轮，其与所述第I蜗杆啮合，并在与所述第I蜗杆的旋转轴不同的方向上具有旋转轴； 第2蜗杆，其与所述蜗杆的旋转轴同轴地具有旋转轴，并具有螺旋方向与所述第I蜗杆不同的螺旋构造； 第2齿轮，其与所述第2蜗杆啮合，并在与所述第2蜗杆的旋转轴不同的方向上具有旋转轴； 第I手指部，其与所述第I齿轮连接； 第2手指部，其与所述第2齿轮连接； 第3手指部，其与所述第I手指部以及所述第2手指部不同；以及 驱动部，其使所述第I手指部、所述第2手指部以及所述第3手指部开闭。
全文摘要
本发明提供机械手以及机器人装置，该机械手具备包括第1手指部与第2手指部的3个以上的手指部、使手指部进行开闭动作的驱动部、以及改变第1手指部与第2手指部进行开闭动作的方向的手指部移动机构，手指部移动机构具备蜗轮、马达以及蜗杆，在第1手指部上设置有第1齿轮，该第1齿轮与蜗杆的旋转连动地向与蜗杆的旋转方向不同的方向旋转，在第2手指部上设置有第2齿轮，该第2齿轮与蜗杆的旋转连动地向与第1齿轮的旋转方向相反的方向旋转，第1手指部与第2手指部通过马达旋转而向相互接近的方向或者远离的方向旋转。
文档编号B25J15/10GK102632507SQ20121002257
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月1日 优先权日2011年2月14日
发明者千叶玄明, 南本高志, 小菅一弘 申请人:精工爱普生株式会社