机器手的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种机器手，该机器手改变相互分离设置的指部件的间隔，并具备：立起设置有上述指部件的移动部件、设有使上述移动部件向规定轴向移动的移动机构的掌部件、以及对上述移动部件沿规定轴向的移动进行引导的引导部件。
【专利说明】机器手
[0001]本申请是 申请人:于2011年12月27日提出的申请号为201110443742.8、发明名称为机器手的专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及能够抓取对象物的机器手。
【背景技术】
[0003]由于近几年的机器人技术的进步，在工业产品的制造现场使用很多工业用机器人。而且最近，也期待在医疗或看护的现场有效利用机器人。对于这些机器人把持对象物用的机器手，需要能够对各种大小或形状的对象物进行把持。
[0004]这里，对于机器手把持对象物的方式，公知有以下几种:从相当于人类的手掌的掌部件突出设置相当于人类的手指的多根指部件，以指部件的指根的部分为支点使指部件旋转来把持对象物的方式(例如专利文献I等)；以及通过使指部件的指根平行移动而缩短指部件与指部件之间的间隔来把持对象物的方式(例如专利文献2等)。
[0005]其中，对于以指部件的指根为支点而使指部件旋转的方式而言，根据欲把持的对象物的大小，指部件接触对象物的角度发生变化。因此，需要根据对象物来改变指部件的形状或把持力，从而机器手的构造和控制变得复杂。在这方面，在使指部件的指根平行移动的方式中，指部件接触对象物的角度不因对象物的大小而变化，故机器手的构造和控制能够变得简单。
[0006]专利文献1:日本特开2010-201538号公报
[0007]专利文献2:日本特开平5-220687号公报
[0008]然而，对于使指部件的指根平行移动的方式的机器手而言，存在难以应用于把持小的对象物的作业的问题。这是根据如下理由。首先，把持小的对象物的作业通常是在狭小的作业空间进行的。例如，当考虑抓起小的部件并安装到规定的位置的作业时，安装的部件大多间隔紧凑地排列在狭小的空间，为了抓起部件而放入机器手的空间通常会受到限制。而且，即便在安装被抓起的部件时，也多会与部件很小的情况对应地安装于狭小的空间。并且，对于使指部件的指根平行移动的方式的机器手而言，由于必须支承移动的指部件的指根，故掌部件变大，其结果是，机器手变大，而难以应用于狭小的作业空间的作业。
【发明内容】
[0009]本发明是为了解决现有的技术中所存在的上述问题而产生的，其目的在于提供一种机器手，该机器手虽说是使指部件的指根平行移动来把持对象物的方式，但是小型的，也能够应用于在狭小的作业空间的作业。
[0010]为了解决上述问题的至少一部分，本发明的机器手采用以下的结构。即，其主旨在于，该机器手通过改变相互分离设置的指部件的间隔来把持对象物，其具备:立起设置有上述指部件的移动部件；设有使上述移动部件沿规定轴向移动的移动机构的掌部件；以及引导部件，其从上述移动部件立起设置，并通过相对于上述掌部件滑动来对该移动部件沿上述规定轴向的移动进行引导。
[0011]在具有这样结构的本申请发明的机器手中，用于把持对象物的指部件从移动部件立起设置，利用在掌部件设置的移动机构使移动部件沿规定轴向移动，从而使指部件和移动部件一起移动，得以把持对象物。这里，为了使移动部件沿规定轴向移动，除了需要用于向移动部件传递驱动力而使其移动的移动机构之外，还需要用于对移动部件进行引导以使其沿规定轴向移动的引导部件。这里所谓的“引导”是指使移动方向不从规定轴向偏离地进行定位且引导。在本申请发明的机器手中，形成如下构造:将引导部件从移动部件立起设置，通过引导部件相对于掌部件滑动，在规定轴向上进行引导。
[0012]在这样的构造中，例如当为了扩大指部件之间的间隔而使移动部件远离掌部件时，引导部件一边相对于掌部件滑动一边与移动部件的移动一起移动。因此能够把持大的对象物。此外相反地，当为了缩小指部件之间的间隔而使移动部件靠近掌部件时，引导部件一边相对于掌部件滑动一边与移动部件的移动一起移动。如果从掌部件侧观察该动作，则随着移动部件的靠近，引导部件成为收缩状态，机器手为变小了的状态。这样，本申请发明的机器手在把持小的对象物时，机器手的大小也相应地变小。因此，虽然是使指部件的指根平行移动来把持对象物的方式，但也能够应用于在狭小的作业空间把持小的对象物的作业。
[0013]此外，在上述的本申请发明的机器手中，也可以像下面这样将移动部件(进而是设于移动部件的指部件)移动。即，在掌部件上设置:设有移动机构的中央掌部件、被设为能够以中央掌部件为中心沿第一规定轴向移动的第一周边掌部件、以及被设为能够以中央掌部件为中心能沿第二规定轴向(与第一规定轴向垂直的方向)移动的第二周边掌部件。并且，在第一周边掌部件与第二周边掌部件之间各设置一个移动部件。而且，至少两根上述引导部件沿相互垂直的方向被立起设置于各个移动部件，通过一方的引导部件与第一周边掌部件滑动、另一方的引导部件与第二周边掌部件滑动，来引导各个移动部件沿第一规定轴向以及第二规定轴向的移动。并且，也可以使用移动机构使第一周边掌部件沿第一规定轴向移动或使第二周边掌部件沿第二规定轴向移动。
[0014]这样一来，通过使第一周边掌部件沿第一规定轴向移动，能够使设于该第一周边掌部件的两侧的移动部件(以及指部件)沿第一规定轴向移动。并且同样地，通过使第二周边掌部件沿第二规定轴向移动，能够使设于该第二周边掌部件的两侧的移动部件(以及指部件)沿第二规定轴向移动。并且，对移动部件所沿第一规定轴向或第二规定轴向移动的动作进行引导的引导部件从移动部件立起设置。因此，如果为了把持小的对象物而使移动部件靠近中央掌部件，则引导部件也相应地移动，从而机器手的大小变小。因此，虽是使指部件的指根平行移动来把持对象物的方式，但也能够应用于在狭小的作业空间把持小的对象物的作业。
[0015]此外，上述的本发明的机器手，由于是使指部件的指根平行移动来把持对象物的方式，因此仍然具有指部件接触对象物的角度不因对象物的大小而变化的优点，而且能够在狭小的作业空间把持小的对象物。因此，这样的机器手能够适当地搭载于进行在狭小的作业空间把持小的对象物的作业的机器人。【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是示出本实施例的机器手的构造的说明图。
[0017]图2是示出本实施例的机器手的动作的说明图。
[0018]图3是示出一般的机器手的动作的说明图。
[0019]图4是示出变形例的机器手的构造的说明图。
[0020]图5是示出变形例的机器手的动作的说明图。
[0021]图6是示出具备本实施例的机器手的机器人的说明图。
【具体实施方式】
[0022]下面，为了明确上述本申请发明的内容，按照以下的顺序对实施例进行说明。
[0023]A.本实施例的机器手的构造:
[0024]B.本实施例的机器手的动作:
[0025]C.变形例:
[0026]A.本实施例的机器手的构造:
[0027]图1是示出了本实施例的机器手100的构造的说明图。如图所示，本实施例的机器手100主要由三个部分构成。中央的部分由剖面形状形成为在矩形形状的上边中央形成有大的槽的掌部件110、设于掌部件110的槽的大致中央的小齿轮112、和用于使小齿轮112旋转的未图示的马达等构成。此外，在掌部件110的左右设有近似长方体形状的移动部件120、130，在移动部件120的上表面设有两个指部件122，在移动部件130的上表面也设有两个指部件132。
[0028]在移动部件120上立起设置有切有齿轮的齿形的齿条124，齿条124与小齿轮112啮合。此外，从移动部件120的两端附近分别立起设置一根圆柱状的引导部件126，每根引导部件126贯通在掌部件110上设置的引导孔114。引导部件126和引导孔114的大小设定为，引导部件126能在引导孔114中滑动而引导部件126又不会晃动的适当的大小。移动部件130上也同样地立起设置有切有齿轮的齿形的齿条134、和呈圆柱状的两根引导部件136，齿条134与小齿轮112啮合，两根引导部件136贯通在掌部件110上设置的引导孔114。引导部件136和引导孔114的大小也设定为，引导部件136能够滑动而引导部件136又不会晃动的适当的大小。
[0029]因此，若使小齿轮112旋转，则通过啮合于小齿轮112的齿条124以及齿条134使移动部件120以及移动部件130移动，从而指部件122与指部件132之间的间隔发生变化。例如，在图1所示的例中，若使小齿轮112沿图中的顺时针方向旋转，则移动部件120和移动部件130相互远离地移动，其结果是，指部件122与指部件132之间的间隔变大。此外，若使小齿轮112沿图中的逆时针方向旋转，则指部件122与指部件132之间的间隔变小。
[0030]另夕卜，由引导部件126或引导部件136引导的移动部件120或移动部件130所移动的方向与本申请发明的“规定轴向”对应。此外，用于使移动部件120或移动部件130移动的小齿轮112、齿条124、齿条134、乃至使小齿轮112旋转的马达等，与本申请发明的“移动机构”对应。
[0031]B.本实施例的机器手的构造:
[0032]图2是示出本实施例的机器手100的动作的说明图。图2 Ca)示出了移动部件120与移动部件130之间的间隔扩大为最大的状态，图2 (b)示出了移动部件120与移动部件130之间的间隔缩小为最小的状态。图2 (a)对应把持较大的对象物的情况，而图2 (b)对应把持较小的对象物的情况。
[0033]像使用图1所述的那样，对移动部件120进行引导的引导部件126从移动部件120立起设置，并在形成于掌部件110的引导孔114中滑动。此外，对移动部件130进行引导的引导部件136从移动部件130立起设置，并在形成于掌部件110的引导孔114中滑动。因此，若为了把持较小的对象物而缩小移动部件120与移动部件130之间的间隔，则引导部件126以及引导部件136滑动，如图2 (b)所示，机器手100的大小变小。
[0034]作为参考，对使指部件122、132平行移动来把持对象物的方式的一般的机器手900的动作简单地进行说明。图3是示出一般的机器手900的动作的说明图。在图3例示出的机器手900中，在大的基台910上设有移动部件920以及移动部件930，在移动部件920上设有两根指部件122，在移动部件930上也设有两根指部件132。并且，移动部件920以及移动部件930形成为在设置于基台910的引导槽914中滑动。因此，移动部件920以及移动部件930在被引导槽914引导的状态下，能够将相互之间的间隔扩大或缩小。另外，在图3中，省略了用于使移动部件920以及移动部件930移动的机构。
[0035]图3 (a)示出了移动部件920与移动部件930之间的间隔扩大为最大的状态，图3(b)示出了移动部件920与移动部件930之间的间隔缩小为最小的状态。若比较图3 (a)与图3 (b)则显而易见，在使设有指部件122的移动部件920以及设有指部件132的移动部件930平行移动来把持对象物的方式中，机器手900的大小大致是由对移动部件920以及移动部件930进行引导的基台910的大小决定的。因此，即便是为了把持小的对象物而缩小移动部件920与移动部件930之间的间隔，机器手900的大小也不会变小。
[0036]如图2 (b)所示，与之对应的本实施例的机器手100在把持小的对象物时，机器手100的大小变小。因此，虽说是使设有指部件122的移动部件120以及设有指部件132的移动部件130平行移动来把持对象物的方式，但也能够适当地应用于在狭小的作业空间把持小的对象物的作业。
[0037]C.变形例:
[0038]在上述的实施例中，指部件122和指部件132仅能沿一个规定轴向移动。但是，也可以使其沿相互垂直的两个轴向移动。下面，对这样的变形例的机器手100进行说明。
[0039]图4是示出了变形例的机器手100的构造的说明图。在使用图1所述的机器手100中，掌部件110为一个部件，但在变形例的机器手100中，掌部件110由五个部件构成。即，由设于中央的中央掌部件110A、以及被配置为以中央掌部件IlOA为中心形成为十字的四个周边掌部件110B、110C、110D、110E构成。其中的中央掌部件IlOA的上表面形成为近似正方形，在上表面的大致中央双层重叠地设有小齿轮112A、以及小齿轮112B。使用中空管作为驱动下侧的小齿轮112B的驱动轴(省略图示)，并从其内侧通过上侧的小齿轮112A的驱动轴(省略图示)。并且，能够利用未图示的马达使各个驱动轴独立地驱动。
[0040]在每个周边掌部件110B、110C、110D、110E上立起设置有切有齿轮的齿形的齿条114B、114C、114D、114E。并且，设于相互面对的周边掌部件IlOC以及周边掌部件IlOD的齿条114C以及齿条114D与上侧的小齿轮112A啮合。此外，周边掌部件IlOB的齿条114B以及周边掌部件IlOE的齿条114E与下侧的小齿轮112B啮合。[0041]而且，在四个周边掌部件110B、110C、110D、110E之间设有移动部件120、130、140、150，在移动部件120、130、140、150的上表面分别设有指部件122、132、142、152。并且，分别在移动部件120、130、140、150上沿相互垂直的方向立起设置有引导部件。即，在设于周边掌部件IlOB与周边掌部件IlOC之间的移动部件120上，设有朝向周边掌部件IlOB而立起设置的引导部件126a和朝向周边掌部件IlOC而立起设置的引导部件126b，引导部件126a嵌入在周边掌部件IlOB设置的引导孔114，引导部件126b嵌入在周边掌部件IlOC设置的引导孔114。
[0042]对于设于周边掌部件IlOB与周边掌部件IlOD之间的移动部件130也同样地设有朝向周边掌部件IlOD而立起设置的引导部件136a (省略图示)和朝向周边掌部件IlOB而立起设置的引导部件136b，引导部件136a嵌入在周边掌部件IlOD设置的引导孔114，引导部件136b嵌入在周边掌部件IlOB设置的引导孔114。设于周边掌部件IlOC与周边掌部件IlOE之间的移动部件140和设于周边掌部件IlOD与周边掌部件IlOE之间的移动部件150也是一样。即，从移动部件140立起设置有朝向周边掌部件IlOC的引导部件146a (省略图示)和朝向周边掌部件IlOE的引导部件146b，引导部件146a嵌入在周边掌部件IlOC设置的引导孔114，引导部件146b嵌入在周边掌部件IlOE设置的引导孔114。此外，从移动部件150立起设置有朝向周边掌部件IlOE的引导部件156a和朝向周边掌部件IlOD的引导部件156b (省略图示)，引导部件156a嵌入在周边掌部件IlOE设置的引导孔114，引导部件156b嵌入在周边掌部件IlOD设置的引导孔114。
[0043]此外，设于周边掌部件110B、110C、110D、110E的引导孔114设定为如下大小，SP、分别嵌入引导孔114的引导部件126a、126b、136a、136b、146a、146b、156a、156b能够在引导孔114的内部滑动、并且不产生晃动的大小。
[0044]图5是示出了变形例的机器手100的动作的说明图。例如，若使设于中央掌部件IlOA的上侧的小齿轮112A沿附图中的顺时针方向旋转，则周边掌部件IlOC与周边掌部件IlOD之间的间隔扩大。这样一来，通过嵌入周边掌部件IlOC的引导部件126b(从移动部件120朝向周边掌部件IlOC立起设置的引导部件)以及引导部件146a (从移动部件140朝向周边掌部件IlOC立起设置的引导部件)，移动部件120以及移动部件140向与周边掌部件IlOC相同的方向移动。此时,立起设置于移动部件120的另一引导部件(引导部件126a)以及立起设置于移动部件140的另一引导部件(引导部件146b)在周边手掌部件IlOC的移动的同时对移动部件120以及移动部件140的移动方向进行引导。
[0045]对于周边掌部件IlOD而言所有同样的情况都成立。即，若周边掌部件IlOD移动，则通过嵌入周边掌部件IlOD的引导部件136a(从移动部件130朝向周边掌部件IlOD立起设置的引导部件)以及引导部件156b (从移动部件150朝向周边掌部件IlOD立起设置的引导部件)，移动部件130以及移动部件150向与周边掌部件IlOD相同的方向移动。此时，立起设置于移动部件130的另一引导部件(引导部件136b)以及立起设置于移动部件150的另一引导部件(引导部件156a)在周边掌部件IlOD的移动的同时对移动部件130以及移动部件150所移动的方向进行引导。另外，将上述的移动方向(周边掌部件IlOC与周边掌部件IlOD靠近或远离的方向)称作“X轴方向”。
[0046]在使设于中央掌部件IlOA的下侧的小齿轮112B旋转的情况下也进行同样的动作。下面，如果简单地说明，那么如上所述，由于下侧的小齿轮112B啮合有齿条114B以及齿条114E (参照图4)，故周边掌部件IlOB以及周边掌部件IlOE分别朝相反方向移动。由于周边掌部件IIOB上嵌入有来自移动部件120的引导部件126a、和来自移动部件130的引导部件136b，故移动部件120以及移动部件130也朝与周边掌部件IlOB相同的方向移动。此时，立起设置于移动部件120的另一引导部件(引导部件126b)以及立起设置于移动部件130的另一引导部件(引导部件136a)在周边掌部件IlOB的移动的同时对移动部件120以及移动部件130所移动的方向进行引导。对于周边掌部件IlOE也同样地，移动部件140以及移动部件150随着周边掌部件IlOE的移动一起移动。此时，从移动部件140朝向周边掌部件IlOC立起设置的引导部件146a、以及从移动部件150朝向周边掌部件IlOD立起设置的引导部件156b对移动部件140以及移动部件150的移动进行引导。另外，将上述的移动方向(周边掌部件IlOB与周边掌部件IlOE靠近或远离的方向)称作“Y轴方向”。
[0047]如上所述，在变形例的机器手100中，能够使移动部件120、130、140、150沿X轴方向以及Y轴方向移动。因此，能够变更设于各个移动部件120、130、140、150的指部件122、132、142、152之间的间隔，从而能够把持各种大小的对象物。另外，在上述的变形例中，X轴方向与本申请发明的“第一规定轴向”对应，Y轴方向与本申请发明的“第二规定轴向”对应。而且，周边掌部件IlOC以及周边掌部件IlOD与本申请发明的“第一周边掌部件”对应，周边掌部件IlOB以及周边掌部件IlOE与本申请发明的“第二周边掌部件”对应。
[0048]并且，在移动部件120、130、140、150上沿X轴方向以及Y轴方向立起设置引导部件，在使移动部件120、130、140、150在一个轴向(例如X轴方向)移动时，移动部件120、130、140、150被该轴向的引导部件引导，并被另一轴向(例如Y轴方向)的引导部件按压而移动。此外，由于引导部件分别从移动部件120、130、140、150被立起设置，故引导部件也随着移动部件120、130、140、150的移动一起移动。因此，即便是在变形例的机器手100中，如果要把持小的对象物而使周边掌部件110B、110C、110D、110E向中央掌部件IlOA靠近，则机器手100的大小变小。其结果是，虽说是使设有指部件122的移动部件120、设有指部件132的移动部件130、设有指部件142的移动部件140、以及设有指部件152的移动部件150平行移动来把持对象物的方式，但也能够适当地应用于在狭小的作业空间把持小的对象物的作业。
[0049]上面虽然是对各种实施例的机器手进行了说明，但本申请发明不限于上述所有的实施例以及变形例，而是能够在不脱离其宗旨的范围内以各种方式进行实施。
[0050]例如，如果将上述的实施例或变形例的机器手100装配于机器手臂12的前端来构成机器人500，则能够得到可应对各种对象物、并能够适当地应用于在狭小的作业空间把持小的对象物的作业的机器人500。
[0051]符号说明:
[0052]12…机器手臂；100…机器手；110…掌部件；112…小齿轮；114…引导孔；114B、114C、114D、114E…齿条；120…移动部件；122…指部件；124…齿条；126…引导部件；130…移动部件；132…指部件；134…齿条；136…引导部件；140…移动部件；142…指部件；146a、b…引导部件；150…移动部件；152…指部件；156a、b…引导部件；500…机器人；900…机器手；910…基台；914…引导槽；920…移动部件；930…移动部件。
【权利要求】
1.一种机器手，其特征在于， 上述机器手具备: 第一掌部件； 第二掌部件； 以能够移动的方式设置于上述第一掌部件的第一移动部件； 设置于上述第一移动部件的第一指部件； 以能够移动的方式设置于上述第一掌部件的第二移动部件； 设置于上述第二移动部件的第二指部件； 以能够移动的方式设置于上述第二掌部件的第三移动部件； 设置于上述第三移动部件的第三指部件； 以能够移动的方式设置于上述第二掌部件的第四移动部件； 设置于上述第四移动部件的第四指部件；以及 使上述第一掌部件和上述第二掌部件沿第一方向移动的移动机构， 上述第一掌部件位于上述第一移动部件与上述第二移动部件之间， 上述第二掌部件位于上述第三移动部件与上述第四移动部件之间， 上述第一指部件、上述第二指部件、上述第三指部件以及上述第四指部件中的至少两个把持对象物。
2.根据权利要求1所述的机器手，其特征在于， 上述第一掌部件和上述第二掌部件不把持上述对象物。
3.根据权利要求2所述的机器手，其特征在于， 上述机器手具备: 位于上述第一移动部件和上述第三移动部件之间的第三掌部件；以及 位于上述第二移动部件和上述第四移动部件之间的第四掌部件。
4.根据权利要求3所述的机器手，其特征在于， 上述移动机构使上述第三掌部件和上述第四掌部件沿与上述第一方向实质上正交的第二方向移动。
5.根据权利要求4所述的机器手，其特征在于， 上述第三掌部件和上述第四掌部件不把持上述对象物。
6.—种机器人,其特征在于， 上述机器人具备: 第一掌部件； 第二掌部件； 以能够移动的方式设置于上述第一掌部件的第一移动部件； 设置于上述第一移动部件的第一指部件； 以能够移动的方式设置于上述第一掌部件的第二移动部件； 设置于上述第二移动部件的第二指部件； 以能够移动的方式设置于上述第二掌部件的第三移动部件； 设置于上述第三移动部件的第三指部件； 以能够移动的方式设置于上述第二掌部件的第四移动部件；设置于上述第四移动部件的第四指部件；以及 使上述第一掌部件和上述第二掌部件沿第一方向移动的移动机构， 上述第一掌部件位于上述第一移动部件与上述第二移动部件之间， 上述第二掌部件位于上述第三移动部件与上述第四移动部件之间， 上述第一指部件、上述第二指部件、上述第三指部件以及上述第四指部件中的至少两个把持对象物。
7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于， 上述第一掌部件和上述第二掌部件不把持上述对象物。
8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于， 上述机器人具备: 位于上述第一移动部件和上述第三移动部件之间的第三掌部件；以及 位于上述第二移动部件和上述第四移动部件之间的第四掌部件。
9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于， 上述移动机构使上述第三掌部件和上述第四掌部件沿与上述第一方向实质上正交的第二方向移动。
10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于， 上述第三掌部件和上述第四掌部件不把持上述对象物。
【文档编号】B25J15/10GK103991082SQ201410105179
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2011年12月27日 优先权日:2011年1月12日
【发明者】村上宪二郎, 桐原大辅 申请人:精工爱普生株式会社