專利名稱：機(jī)械手以及機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠抓住對(duì)象物的機(jī)械手。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，在工業(yè)產(chǎn)品的制造現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行焊接、涂裝等作業(yè)的機(jī)器人。并且，當(dāng)今廣泛地進(jìn)行將機(jī)器人預(yù)先設(shè)置于工業(yè)產(chǎn)品的組裝生產(chǎn)線，機(jī)器人自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品組裝各種部件，從而提高生產(chǎn)效率的作業(yè)。設(shè)置于組裝生產(chǎn)線的機(jī)器人處理各種大小、形狀的對(duì)象物。因此，對(duì)機(jī)器人把持對(duì)象物的部分(機(jī)械手)要求高通用性，以便能夠把持各種對(duì)象物來(lái)進(jìn)行組裝。因此，提出了能夠把持各種大小、形狀的部件的機(jī)械手(專利文獻(xiàn)I、專利文獻(xiàn)2)。 專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2010 - 201538號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平5 - 220687號(hào)公報(bào)但是，在所提出的機(jī)械手中，特別是在把持較小的對(duì)象物的情況下，存在難以穩(wěn)定地把持對(duì)象物這一問(wèn)題。即，這些機(jī)械手通過(guò)利用在掌部之上相對(duì)設(shè)置的多根指部夾持對(duì)象物來(lái)進(jìn)行把持。此時(shí)，如果是比較大的對(duì)象物，則利用指部把持的對(duì)象物與掌部抵接，還利用掌部支承對(duì)象物，從而可以穩(wěn)定地進(jìn)行把持。與此相對(duì)，在把持較小的對(duì)象物的情況下，利用指部把持的對(duì)象物觸及不到掌部，而僅被指部保持。當(dāng)然，如果將指部有力地按壓于對(duì)象物則能夠穩(wěn)定地把持對(duì)象物，但由于可能會(huì)損傷對(duì)象物的表面，因此具有限度。因此，存在難以穩(wěn)定地把持較小的對(duì)象物這一問(wèn)題。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所具有的上述課題中的至少一部分而完成的，其目的在于提供對(duì)較小的對(duì)象物也能夠穩(wěn)定地把持的機(jī)械手。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題的至少一部分，本發(fā)明的機(jī)械手采用以下結(jié)構(gòu)。即，上述機(jī)械手的特征在于具備用于把持對(duì)象物的多個(gè)指部和設(shè)置于上述多個(gè)指部之間的掌部，在上述掌部設(shè)置有安裝部，該安裝部以可裝卸的方式安裝與上述對(duì)象物抵接的抵接部件。在具有這樣的結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的機(jī)械手中，利用多個(gè)指部把持對(duì)象物。此時(shí)，如果利用多個(gè)指部把持的對(duì)象物與掌部抵接，則對(duì)象物由指部和掌部穩(wěn)定地把持。并且，在把持掌部無(wú)法抵接的對(duì)象物(例如較小的對(duì)象物)的情況下，在掌部安裝抵接部件，代替掌部而使抵接部件與對(duì)象物抵接。由此，即使對(duì)于無(wú)法使掌部與之抵接的對(duì)象物也能夠穩(wěn)定地進(jìn)行把持，因此，能夠擴(kuò)大機(jī)械手可以穩(wěn)定地把持的對(duì)象物的范圍。并且，在上述本發(fā)明的機(jī)械手中，掌部設(shè)置為能夠朝指部所把持的對(duì)象物移動(dòng)。如此一來(lái)，能夠根據(jù)所要把持的對(duì)象物的大小、把持對(duì)象物的位置使掌部移動(dòng)。因此，能夠利用指部和掌部(或者安裝于掌部的抵接部件)更加穩(wěn)定地把持對(duì)象物。另外，在上述本發(fā)明的機(jī)械手中，可以在抵接部件與對(duì)象物抵接的部分設(shè)置凹部。如此一來(lái)，例如在把持對(duì)象物時(shí)，對(duì)象物的一部分嵌入凹部，從而能夠限制對(duì)象物的動(dòng)作。因此，例如，即使對(duì)很難實(shí)現(xiàn)不晃動(dòng)地把持的形狀的對(duì)象物(例如薄板狀的對(duì)象物)，也能夠穩(wěn)定地把持。另外，上述本發(fā)明的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)以及控制簡(jiǎn)單，并且能夠穩(wěn)定地把持各種對(duì)象物。因此，如果使用這些本發(fā)明的機(jī)械手來(lái)構(gòu)成機(jī)器人，則能夠構(gòu)成結(jié)構(gòu)、控制簡(jiǎn)單并且通用性高的機(jī)器人。


圖I是示出本實(shí)施例的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。圖2是示出機(jī)械手的掌部的動(dòng)作的說(shuō)明圖。圖3是示出本實(shí)施例的機(jī)械手把持對(duì)象物的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖4是示出在機(jī)械手把持較小的對(duì)象物的情況下，難以使掌部與對(duì)象物抵接的理由的說(shuō)明圖。圖5是示出為了把持較小的對(duì)象物而在機(jī)械手的掌部安裝支承部件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖6是示出在掌部安裝有支承部件的本實(shí)施例的機(jī)械手把持較小的對(duì)象物的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖7是示出支承部件形成為薄板形狀的理由的說(shuō)明圖。圖8是示出安裝于第一變形例的機(jī)械手的掌部的支承部件的形狀的說(shuō)明圖。
圖9是示出第二變形例的機(jī)械手的支承部件的形狀的說(shuō)明圖。圖10是示出第三變形例的機(jī)械手的支承部件的形狀的說(shuō)明圖。圖11是示出具備機(jī)械手的機(jī)器人的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式以下，為了明確上述的本申請(qǐng)發(fā)明的內(nèi)容，按照以下次順序?qū)?shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。A、本實(shí)施例的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)B、本實(shí)施例的機(jī)械手的把持動(dòng)作C、變形例C-I、第一變形例C-2、第二變形例C-3、第三變形例A、本實(shí)施例中的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)圖I是示出本實(shí)施例的機(jī)械手100的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。如圖所示，本實(shí)施例的機(jī)械手100大體上由三個(gè)部分構(gòu)成。機(jī)械手100的基座部分由在矩形形狀的上表面形成有較大的引導(dǎo)槽112的基臺(tái)110、和設(shè)置于引導(dǎo)槽112的大致中央位置的平板形狀的掌部140等構(gòu)成。并且，在附圖上，在基臺(tái)110的左右位置設(shè)置有大致長(zhǎng)方體形狀的移動(dòng)部件120、130，在移動(dòng)部件120的上表面設(shè)置有兩根指部122，在移動(dòng)部件130的上表面設(shè)置有兩根指部132。移動(dòng)部件120和移動(dòng)部件130均嵌入到基臺(tái)110的引導(dǎo)槽112，并能夠利用未圖示的移動(dòng)機(jī)構(gòu)使上述移動(dòng)部件120和移動(dòng)部件130向相互靠近的方向滑動(dòng)或者向遠(yuǎn)離的方向滑動(dòng)。在這樣的本實(shí)施例的機(jī)械手100中，當(dāng)利用移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)使移動(dòng)部件120與移動(dòng)部件130遠(yuǎn)離時(shí)，如圖I (a)所示，指部122與指部132的間隔擴(kuò)大，相反，當(dāng)移動(dòng)部件120與移動(dòng)部件130靠近時(shí)，如圖I (b)所示，指部122與指部132的間隔縮窄。另外，在本實(shí)施例的機(jī)械手100中，能夠使設(shè)置于基臺(tái)110的中央的掌部140像以下那樣移動(dòng)。圖2是示出本實(shí)施例的機(jī)械手100的掌部140的動(dòng)作的說(shuō)明圖。在圖2中示出了從跟前側(cè)觀察圖I所示的機(jī)械手100時(shí)的狀態(tài)。如圖2 Ca)所示，機(jī)械手100的掌部140以支承于從基臺(tái)110的中央立起設(shè)置的支承桿114的狀態(tài)被收納在靠近指部122、132的根部的位置。并且，支承桿114借助基臺(tái)110內(nèi)部的未圖示的升降機(jī)構(gòu)而能夠在紙面上沿上下方向移動(dòng)，通過(guò)對(duì)升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠使掌部140上下移動(dòng)。在圖2 (b)中示出了使掌部140向指部122、132的前端側(cè)移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)。B、本實(shí)施例的機(jī)械手的把持動(dòng)作圖3是示出本實(shí)施例的機(jī)械手100把持對(duì)象物的狀態(tài)的說(shuō)明圖。在圖3中示出了機(jī)械手100把持比較大的對(duì)象物W的狀態(tài)。如圖所示，在機(jī)械手100把持對(duì)象物W的情況 下，縮窄指部122、132的間隔來(lái)抓住對(duì)象物W，并且使掌部140向指部122、132的前端側(cè)移動(dòng)而與對(duì)象物W抵接。此時(shí)，可以在利用指部122、132抓住對(duì)象物W之后使掌部140與對(duì)象物W抵接，相反，也可以在使掌部140與對(duì)象物W抵接之后利用指部122、132抓住對(duì)象物W?；蛘撸部梢酝瑫r(shí)進(jìn)行利用指部122、132抓住對(duì)象物W的動(dòng)作和使掌部140與該對(duì)象物W抵接的動(dòng)作。如此，由于本實(shí)施例的機(jī)械手100設(shè)置為掌部140能夠移動(dòng)，因此，不僅能夠利用指部122、132抓住對(duì)象物W，還能夠利用掌部140支承對(duì)象物W。因此，與僅利用指部122、132把持對(duì)象物W的情況相比，能夠穩(wěn)定地把持對(duì)象物W。然而，在把持較小的對(duì)象物W的情況下，有時(shí)存在如下所示那樣難以利用掌部140支承對(duì)象物W的情況。圖4是示出在機(jī)械手100把持較小的對(duì)象物W的情況下，難以使掌部140與對(duì)象物W抵接的理由的說(shuō)明圖。如圖所示，在把持較小的對(duì)象物W的情況下，由于對(duì)象物W被保持在指部122、132的前端附近，因此，為了使掌部140與對(duì)象物W抵接而需要使掌部140移動(dòng)至指部122、132的前端附近。此處，由于本實(shí)施例的機(jī)械手100的指部122、132形成為隨著朝向機(jī)械手100的中心軸前端逐漸變窄的形狀(參照?qǐng)D1)，因此，當(dāng)使掌部140移動(dòng)時(shí)，掌部140在與對(duì)象物W抵接之前與指部122、132干涉。其結(jié)果是，無(wú)法使掌部140與對(duì)象物W抵接。另外，在圖4中，利用線段AA示出指部122、132與掌部140干涉而限制掌部140的移動(dòng)的位置。因此，在本實(shí)施例的機(jī)械手100中，在把持較小的對(duì)象物W的情況下，將以下那樣的部件裝配于機(jī)械手100之后進(jìn)行把持對(duì)象物W的動(dòng)作。圖5是示出為了把持較小的對(duì)象物W而在機(jī)械手100的掌部140安裝支承部件142的狀態(tài)的說(shuō)明圖。如圖所示，在本實(shí)施例的機(jī)械手100的掌部140的中央位置設(shè)置有較小的安裝孔140h (安裝部)。進(jìn)而，在利用機(jī)械手100把持較小的對(duì)象物W的情況下，將薄板形狀的支承部件142 (抵接部件)的凸部插入安裝孔140h，從而將支承部件142裝配于掌部 140。圖6是示出在掌部140裝配有支承部件142的本實(shí)施例的機(jī)械手100把持較小的對(duì)象物W的狀態(tài)的說(shuō)明圖。如圖所示，由于在掌部140之上裝配有支承部件142，因此，如果在利用指部122、132抓住較小的對(duì)象物W的狀態(tài)下使掌部140向指部122、132的前端側(cè)移動(dòng)，則在掌部140與指部122、132干涉之前，支承部件142與對(duì)象物W抵接。其結(jié)果是，即便是較小的對(duì)象物W也能夠利用支承部件142進(jìn)行支承，因此，能夠利用指部122、132和支承部件142穩(wěn)定地把持對(duì)象物W。并且，如上所述，本實(shí)施例的支承部件142形成為薄板狀(參照?qǐng)D5)，該設(shè)計(jì)基于如下理由。圖7是示出本實(shí)施例的支承部件142形成為薄板形狀的理由的說(shuō)明圖。另外，在圖7中示出了從基臺(tái)110的上方觀察機(jī) 械手100時(shí)的狀態(tài)。如圖7 Ca)所示，在本實(shí)施例的機(jī)械手100中，在設(shè)置于移動(dòng)部件120的兩根指部122之間和移動(dòng)部件130的兩根指部132之間，設(shè)置有少許間隙G。另外，支承部件142形成為厚度比該間隙G小的薄板形狀，并且設(shè)置于嵌入間隙G的位置。因此，無(wú)論使指部122、132在附圖上沿左右方向如何移動(dòng)，該指部122、132都不會(huì)與支承部件142干涉，并且，無(wú)論使支承部件142從附圖里側(cè)向跟前方向移動(dòng)多遠(yuǎn)，該支承部件142都不會(huì)與指部122、132干涉。因此，例如圖7 (b)所示，即使想要把持非常薄的對(duì)象物W而將指部122與指部132的間隔縮窄很多，也能夠使支承部件142不與指部122、132干涉地與對(duì)象物W抵接。其結(jié)果是，即便是這樣的對(duì)象物W，也能夠利用指部122、132和支承部件142穩(wěn)定地進(jìn)行把持。C、變形例在上述實(shí)施例中考慮幾個(gè)變形例。以下，對(duì)這些變形例簡(jiǎn)單地進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下所說(shuō)明的變形例中，對(duì)與上述實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)部分標(biāo)注與實(shí)施例相同的附圖標(biāo)記，并省略其詳細(xì)說(shuō)明。C-I、第一變形例在上述實(shí)施例的機(jī)械手100中，對(duì)將支承部件142形成為薄板形狀的機(jī)械手進(jìn)行了說(shuō)明。此處，支承部件只要是具有某種程度的高度的以使掌部140能夠在與指部122、132干涉之前與對(duì)象物W抵接的部件即可，例如可以將以下形狀的部件用作支承部件。圖8是示出裝配于第一變形例的機(jī)械手100的掌部140的支承部件的形狀的說(shuō)明圖。如圖8 (a)所示，第一變形例的支承部件144形成為立方體形狀。如果這樣將支承部件144形成為立方體形狀，則與上述薄板形狀的支承部件142(參照?qǐng)D5)相比，能夠獲得較大的與對(duì)象物W的接觸面積，因此，能夠利用支承部件142更加穩(wěn)定地支承對(duì)象物W。并且，通過(guò)增加上述支承部件142與對(duì)象物W的接觸面積，能夠使對(duì)象物W從支承部件144受到的反作用力大面積地分散。因此，例如圖8 (b)所示，在進(jìn)行將所把持的對(duì)象物Wl壓入其它對(duì)象物W2的作業(yè)的情況下，即使對(duì)象物Wl被按壓于支承部件144，也能夠抑制局部作用較大的力而損傷對(duì)象物W的情況。并且，即使僅是把持對(duì)象物W，對(duì)象物W因自重而想要向支承部件144的方向移動(dòng)，從而對(duì)象物W能夠受到來(lái)自支承部件144的反作用力，但通過(guò)增加與對(duì)象物W的接觸面積，同樣能夠抑制這樣的反作用力損傷對(duì)象物W的情況。C-2、第二變形例在上述實(shí)施例以及第一變形例的機(jī)械手100中，對(duì)支承部件的上表面(即與對(duì)象物W抵接的面)為平坦表面的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但是，也可以在支承部件與對(duì)象物W抵接的部分設(shè)置以下切口結(jié)構(gòu)。圖9是示出第二變形例的機(jī)械手100的支承部件的形狀的說(shuō)明圖。圖示的第二變形例的支承部件146在薄板形狀的支承部件146的上表面設(shè)置有較小的切口 146r。另外，雖然在圖9中示出了薄板形狀的支承部件146，但支承部件的形狀不限定于薄板形狀，也可以如之前使用圖8所述，在立方體形狀的支承部件144的上表面設(shè)置切口。當(dāng)這樣在支承部件146的上表面設(shè)置切口 146r時(shí)，如圖9所示，對(duì)象物W的一部分嵌入到切口 146r，從而能夠防止對(duì)象物W晃動(dòng)。其結(jié)果是，能夠更加穩(wěn)定地把持對(duì)象物IC-3、第三變形例在上述第二變形例中，對(duì)通過(guò)在支承部件設(shè)置切口來(lái)防止對(duì)象物W晃動(dòng)的情況進(jìn)行了說(shuō)明。此處，在機(jī)械手100所把持的對(duì)象物W受到外力而移動(dòng)的情況下，除了對(duì)象物W晃動(dòng)的情況之外，還設(shè)想旋轉(zhuǎn)體形狀的對(duì)象物W在指部122、132之間旋轉(zhuǎn)的情況。以防止這樣的對(duì)象物W的旋轉(zhuǎn)作為目的，可以如以下那樣形成支承部件。
圖10是示出第三變形例的機(jī)械手100的支承部件的形狀的說(shuō)明圖。另外，在圖10中示出了把持作為旋轉(zhuǎn)體形狀的對(duì)象物的一個(gè)例子的圓筒形狀的對(duì)象物W的情況。在圖示的第三變形例的支承部件148的上表面設(shè)置有半月形的凹部148h。并且，在機(jī)械手100所把持的圓筒形狀的對(duì)象物W的一端，設(shè)置有能夠嵌入支承部件148的凹部148h的半月形的凸部。另外，支承部件148的凹部148h的形狀(以及對(duì)象物W的凸部的形狀)只要是能夠在使凸部嵌合于凹部148h的狀態(tài)下限制對(duì)象物W旋轉(zhuǎn)的形狀即可，不需要一定是半月形。如果這樣形成支承部件148以及對(duì)象物W，則在使對(duì)象物W的凸部的位置與支承部件148的凹部148h的位置對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下利用指部122、132抓住對(duì)象物W，通過(guò)在該狀態(tài)下使對(duì)象物W與支承部件148嵌合，能夠限制對(duì)象物W的旋轉(zhuǎn)。并且，雖然在圖10中對(duì)把持圓筒形狀的對(duì)象物W的情況進(jìn)行了例示，但不限定于圓筒形狀，在機(jī)械手100把持旋轉(zhuǎn)體形狀的對(duì)象物的情況下，同樣能夠限制對(duì)象物W的旋轉(zhuǎn)。因此，能夠利用指部122、132和支承部件148更加穩(wěn)定地把持旋轉(zhuǎn)體形狀的對(duì)象物W。雖然以上對(duì)各種實(shí)施例的機(jī)械手進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施例以及變形例，能夠在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)利用各種方式進(jìn)行實(shí)施。例如，雖然以設(shè)置于相同的移動(dòng)部件的兩根指部成為一組并沿一個(gè)方向接近或者分離的情況對(duì)上述實(shí)施例以及變形例的機(jī)械手進(jìn)行了說(shuō)明，但上述手指部件也可以形成為相對(duì)的兩根指部成為一組并能夠沿著與上述一個(gè)方向大致垂直的方向接近或者分離。并且，上述實(shí)施例以及變形例的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)以及控制簡(jiǎn)單，并且能夠把持各種對(duì)象物。因此，如圖11所示，如果通過(guò)在機(jī)械手臂300的前端安裝這些機(jī)械手來(lái)構(gòu)成機(jī)器人500，則能夠得到結(jié)構(gòu)、控制簡(jiǎn)單并且通用性高的機(jī)器人500。附圖標(biāo)記說(shuō)明100...機(jī)械手；110·..基臺(tái)；112·..引導(dǎo)槽；114·..支承桿；120·..移動(dòng)部件；
122...指部；130...移動(dòng)部件；132...指部；140...掌部；140h...安裝孔；142...支承部件；144...支承部件；146...支承部件；148...支承部件；148h...凹部；300...機(jī)械手臂；500...機(jī)器人。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械手，其特征在于， 該機(jī)械手具備 用于把持對(duì)象物的多個(gè)指部；以及 設(shè)置于所述多個(gè)指部之間的掌部， 在所述掌部設(shè)置有安裝部，該安裝部以能夠裝卸的方式安裝與所述對(duì)象物抵接的抵接部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)械手，其特征在于， 所述掌部設(shè)置為能夠朝所述指部所把持的所述對(duì)象物移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的機(jī)械手，其特征在于， 所述抵接部件是在與所述對(duì)象物抵接的部分設(shè)置有凹部的部件。
4.一種機(jī)器人,其特征在于， 具備權(quán)利要求I 3中任意一項(xiàng)所述的機(jī)械手。
全文摘要
本發(fā)明提供在多個(gè)指部之間設(shè)置有掌部并在利用指部把持對(duì)象物的狀態(tài)下使掌部與對(duì)象物抵接的機(jī)械手以及機(jī)器人，其中，在掌部可裝卸地安裝代替掌部而與對(duì)象物抵接的抵接部件。如此，即使對(duì)無(wú)法使掌部與之抵接的較小的對(duì)象物也能夠使抵接部件與利用指部把持的對(duì)象物抵接，因此能夠穩(wěn)定地把持較小的對(duì)象物。
文檔編號(hào)B25J15/10GK102773866SQ20121014351
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者吉村和人, 后藤純伸, 村上憲二郎 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社