用于把持圆筒形对象物的机器人手和机器人的制作方法_2

文档序号:8291963阅读:来源:国知局
成的第I直线运动机构,各指部22通过与第I滑动件32相连结而能够相对于手基部20移动。
[0038]另外,利用第I驱动部24来使N个指部22移动是以将由N个指部22构成的N边形的外接圆(优选始终在第I滑动件32的可动范围内)配置于与对象物18的中心轴线同心的同心圆上的方式进行的。尤其是,如图2所示,若使用I个第I驱动部24并借助设于手基部20的大致中央的传动机构34 (例如,第I驱动部24的旋转轴和与该旋转轴相卡合的N个锥齿轮(bevel gear)之间的组合)来使3个第I滑动件32同时移动等距离,则易于实现利用I个驱动部来使N个指部22以始终位于同心圆上的方式呈放射状移动的结构。
[0039]分别安装于N个指部22的N个第I辊26分别构成为,能够绕与圆筒形对象物18的中心轴线平行的轴线旋转且通过指部22的相对于手基部20的(向径向外侧的)移动而抵接于对象物18的内周部。另外,第2驱动部28构成为:以驱动N个第I辊26中的至少I个第I辊26而使其旋转,在图示的例子中,第2驱动部28借助同步带36等传动部件来驱动I个第I辊26而使其旋转。在该情况下,其他两个第I辊26构成为能够自由旋转。当然,也可以驱动两个以上的第I辊26而使其旋转。通过将由N个指部22构成的N边形的外接圆配置于与对象物18的中心轴线同心的同心圆上,使N个指部在径向上适当地抵接于圆筒状对象物的内周部,通过在对对象物18作用有朝向径向外方向的力的状态下驱动至少I个第I辊26而使其旋转,能够使该对象物相对于手基部20旋转。
[0040]接下来,说明用于利用圆筒形对象物的轴线方向上的力来约束该圆筒形对象物的机构。如图1和图2所示,在机器人手10的N个指部22上分别设有由以沿着指部22的延伸方向延伸的方式设置的第2导轨38和能够在各第2导轨38上滑动的第2滑动件(直线运动部)40构成的第2直线运动机构,在各第2滑动件40安装第2辊42,该第2辊42分别以能够绕沿着由N个指部22构成的外接圆的径向的轴线旋转的方式安装且通过第2滑动件40的直线动作而与圆筒形对象物18的轴向端部相接触。
[0041]另外,在N个指部22的各自的、中心轴线方向上的比第2辊42靠与手基部20相反的一侧的部位(例如指部顶端)上设有第3辊44,该第3辊44具有与第2辊42的旋转中心轴线平行的旋转中心轴线。也就是说,各第2辊42能够在维持平行于设置在与该第2辊42自身所在的指部22为同一指部22的第3辊44的状态下通过上述第2直线运动机构而在中心轴线方向上相对于该第3辊44接触/分离。此外,第2辊42和第3辊44均优选是不具有驱动部件的、能够自由旋转的辊,但也可以是能被电机等驱动而旋转的辊。
[0042]图4a?图4c是示意性表示借助第2辊42和第3辊44而在圆筒形对象物的轴线方向上对圆筒形对象物进行约束、保持的各种形态的图。图4a所示的圆筒形对象物18a是具有中空部46的、壁较厚的圆筒状构件,通过使第I辊26朝向径向外方向移动,使第I辊26抵接于对象物18a的内周部(内周面)48而把持对象物18a。第2辊42和第3辊44分别自外侧抵接于对象物18a的轴向端面50和轴向端面52,以约束对象物18a在轴线方向上的移动。
[0043]图4b所示的圆筒形对象物18b是具有比中空部46大的中空部54的、在整体上由薄壁的构件形成的圆筒状构件,在第I辊26通过朝向径向外方向移动而抵接于对象物18b的内周部56这点与对象物18a相同。但是,第2辊42和第3辊44分别自内侧抵接于对象物18b的轴线方向上的内侧端面58和内侧端面60而约束对象物18b在轴线方向上的移动。在后面叙述图4c。
[0044]如图1、图2、图5a?图5c以及图6所示,也可以是,N个第2滑动件(直线运动部)40分别借助能够在与中心轴线垂直的面内进行位移的连杆机构62与I个支承体64相连接。采用上述设置,通过利用I个第3驱动部66来使I个支承体64沿中心轴线方向移动,能够使N个第2滑动件40同时直线运动相同距离。此外,利用第3驱动部66来使支承体64移动能够通过例如使用滚珠丝杠68这样简单的机构来实现。
[0045]此外,作为第I驱动部24、第2驱动部28以及第3驱动部66,只要是能够发挥上述功能的部件即可,能够使用通用的旋转电机等各种电机,优选使用伺服电机。通过使用伺服电机,能够进行高速且高精度的动作。
[0046]此外,对于第I辊26中的、被第2驱动部28驱动而旋转的第I辊26,只要其是能在第I辊26抵接于对象物18的状态下进行旋转而使该对象物旋转的部件即可,其可以为任意材质,但为了不损伤对象物,优选该第I辊26的材质为具有一定弹性的橡胶等。另外,对于第I辊26中的自由旋转的第I辊26、第2辊42以及第3辊44,只要这三者是随着抵接的对象物18的旋转而进行从动旋转的部件即可,其可以为任意材质,但同样地,为了不损伤对象物,优选这三者的材质为具有一定弹性的橡胶等。
[0047]接下来,参照图6的流程图说明使用上述机器人手10来把持、输送圆筒形对象物18的步骤。首先,操作机器人来使机器人手10靠近要把持的圆筒形对象物18(步骤SI)。通过该操作,例如,如图3a所示那样将指部22插入到对象物18的中空部内而成为接近对象物18的内周部的状态。如图5a或图7a所示,优选此时指部22位于靠近手基部20的中央的位置。
[0048]接下来,通过基于第I驱动部24的第I直线运动机构的动作而使N个指部22向径向外侧移动,如图3b所示那样使N个第I辊26抵接于对象物18的内周部(步骤S2)。在此,使用未图示的力传感器等来对第I辊26的针对对象物18的内周部的按压力进行检测,并判断根据该检测值求出的把持力是否为适当值(是否处于规定的范围内)(步骤S3)。若为适当值,则进入接下来的步骤S4,在不为适当值的情况下,操作第I驱动部24来校正按压力。即,在步骤S3中,通过力量控制来执行N个指部22对圆筒形对象物18的把持,该力量控制基于N个指部22对对象物18在径向上产生的把持力的反馈检测。采用上述设置,能够进行控制而以所需的最小限度的力来把持对象物,从而能够降低第I驱动部24、第I辊26的负荷而谋求第I驱动部24、第I辊26的长寿命化。
[0049]在接下来的步骤S4中,使上述第2辊42移动,从而以使第2辊42和第3辊44对对象物18作用在轴线方向上相互相反的两侧的力的方式使两个辊抵接于对象物18,由此,限制在机器人手内的对象物18在轴线方向上移动。例如,在对象物为图4a所示那样的形状的情况下,在步骤S3中,在第2辊42和第3辊44隔开比对象物18a的在轴线方向上的长度大的距离的状态(参照图7c)下,使指部22移动而使第I辊26抵接于对象物18a的内周部48,之后,以使第2辊42靠近第3辊44而夹持对象物18a的方式约束对象物18a。另一方面,在对象物为图4b所示那样的形状的情况下,在步骤S3中,在第2辊42和第3辊44靠近的状态(参照图7a、7b)下,使指部22移动而使第I辊26抵接于对象物18b的内周部56,之后,使第2辊42向远离第3辊44的方向移动,从而利用在轴线方向上自内侧朝向外侧的力来约束对象物18b。
[0050]接下来,使用未图示的力传感器等来对第2辊42和第3辊44的针对对象物18的按压力进行检测,并判断根据该检测值求出的约束力是否为规定的适当值(是否处于规定的范围内)(步骤S5)。若为适当值,则进入接下来的步骤S6,在不为适当值的情况下,操作第3驱动部66来校正约束力。即,在步骤S5中,通过力量控制来执行第2辊42和第3辊44对圆筒形对象物18的约束,该力量控制基于第2辊42和第3辊44对该对象物在轴线方向上产生的约束力的反馈检测。采用上述设置,能够进行控制而以所需的最小限度的力来约束对象物,从而能够降低第2辊42和第3辊44的负荷而谋求第2辊42和第3辊44的长寿命化。
[0051]在接下来的步骤S6中,操作机器人将把持着的对象物18取出。例如,在对象物载置于托盘等的情况下,进行将把持着的对象物提起到该托盘的上方的动作。或者,在多个对象物散装在箱等的内部的情况下,进行将把持着的对象物提起到该箱的上方的动作。<
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