WO2023112458A1 - 把持装置 - Google Patents

把持装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023112458A1
WO2023112458A1 PCT/JP2022/038442 JP2022038442W WO2023112458A1 WO 2023112458 A1 WO2023112458 A1 WO 2023112458A1 JP 2022038442 W JP2022038442 W JP 2022038442W WO 2023112458 A1 WO2023112458 A1 WO 2023112458A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid pressure
gripping device
actuator
actuators
pressure actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/038442
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信吾 大野
仁 安井
行紀 中北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to US18/720,060 priority Critical patent/US20250050512A1/en
Priority to CN202280082452.1A priority patent/CN118382760A/zh
Priority to EP22906993.5A priority patent/EP4450832A4/en
Publication of WO2023112458A1 publication Critical patent/WO2023112458A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0023—Gripper surfaces directly activated by a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/12—Gripping heads and other end effectors having finger members with flexible finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/10—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/14—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
    • B25J9/142—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid comprising inflatable bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type

Definitions

  • the present disclosure relates to a grasping device using a hydraulic actuator that bends (curls) when contracted.
  • McKibben type a structure having a rubber tube that expands and contracts by air pressure and a sleeve that covers the outer peripheral surface of the tube. It is
  • Patent Literature 1 discloses a gripping device that grips an object (which may be called a work) by using a plurality of such fluid pressure actuators.
  • the gripping device using the fluid pressure actuator as described above has the following problems. Specifically, depending on the shape of the object, the object tends to fall from the tip of the fluid pressure actuator that is curled.
  • the following disclosure has been made in view of such circumstances, and aims to provide a grasping device that can more reliably grasp an object while using a fluid pressure actuator that bends (curls) when contracted. .
  • One aspect of the present disclosure is a gripping device (eg, gripping device 1) using a plurality of fluid pressure actuators (fluid pressure actuators 10) that bend when contracted, wherein the fluid pressure actuators are soft actuators, and the tube and a sleeve (sleeve 120) covering the outer peripheral surface of the gripping device, and in a bottom view of the gripping device, when each of the fluid pressure actuators contracts, the tip portion (tip portion 300) of each of the fluid pressure actuators Overlap actuator and tip.
  • fluid pressure actuators fluid pressure actuators
  • FIG. 1A and 1B are a schematic perspective view of a gripping device 1 and a schematic front view of a robot arm 2 including the gripping device 1 according to this embodiment.
  • 2(a) and 2(b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1.
  • FIG. FIG. 3 is a side view of the hydraulic actuator 10.
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator main body 100 along the radial direction DR .
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the behavior of the fluid pressure actuator 10.
  • FIG. 6(a) and (b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1A.
  • 7(a) and (b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1B.
  • 8(a) and (b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1C.
  • 9(a) and (b) are a schematic side view and a schematic bottom view
  • FIGS. 1A and 1B are a schematic perspective view of a gripping device 1 according to the present embodiment and a schematic front view of a robot arm 2 including the gripping device 1.
  • FIG. 2(a) and 2(b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1.
  • FIG. 1 and 2 are schematic diagrams, and the shape of the fluid pressure actuator 10 and the like are shown in a simplified manner.
  • the gripping device 1 uses a plurality of fluid pressure actuators 10 that bend (curl) when contracted.
  • the gripping device 1 can grip an object W (which may be called a work) using a plurality of fluid pressure actuators 10 (flexible and flexible soft actuators).
  • the grasping device 1 may be used as a robot hand or the like, and may be included in the robot arm 2 .
  • two fluid pressure actuators are provided facing each other. Specifically, by contracting the two fluid pressure actuators 10, the two fluid pressure actuators 10 can grasp the object W, in other words, hold the object W. 1 and 2 show the state in which the fluid pressure actuator 10 is bent.
  • the fluid pressure actuator 10 is attached to a mounting portion 30 provided on the mounting base 20.
  • the mounting pedestal 20 may be supported by an arm, support, or the like (not shown).
  • the distal end portions 300 of the fluid pressure actuators overlap the other fluid pressure actuators and the distal end portions 300 when the respective fluid pressure actuators contract.
  • a straight line L1 along the axial direction D AX of the fluid pressure actuator (see FIG. 3) is aligned with the other fluid pressure actuator in the bottom view of the gripping device 1. is provided so as to avoid crossing with straight line L2 along the axial direction of . That is, the distal end portion 300 of the fluid pressure actuator is provided so as not to interfere with the distal end portion 300 of the opposing fluid pressure actuator even when contracted.
  • the position of the mounting portion 30, in other words, the base end portion 200 of the fluid pressure actuator is the position of the base end portion 200 of the opposing fluid pressure actuator in the axial direction DAX of the fluid pressure actuator. It is offset from the position.
  • the gripping device 1 two fluid pressure actuators are provided facing each other, but the number of fluid pressure actuators constituting the gripping device is not particularly limited.
  • the number of fluid pressure actuators constituting the gripping device is two or more and four or less.
  • FIG. 3 is a side view of the fluid pressure actuator 10 according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator main body 100 along the radial direction DR .
  • the fluid pressure actuator 10 has an actuator main body 100, a proximal end 200 and a distal end 300.
  • the actuator main body 100 is composed of a tube 110 and a sleeve 120. A fluid flows into the actuator body 100 through the connection port 211a.
  • the actuator main body 100 contracts in the axial direction D AX and expands in the radial direction DR due to the inflow of fluid into the tube 110 . Further, the actuator main body 100 expands in the axial direction D AX of the actuator main body 100 and contracts in the radial direction DR due to the outflow of fluid from the tube 110 . Due to such a change in shape of the actuator main body 100, the fluid pressure actuator 10 functions as an actuator.
  • a restraining member 150 (which may also be referred to as regulating or limiting, hereinafter the same) that restrains compression in the axial direction D AX is used (Fig. 3 (not shown, see FIGS. 4 and 5, etc.), it is possible to bend (curl) in the orthogonal direction orthogonal to the axial direction DAX , that is, in the radial direction DR .
  • the fluid used to drive the fluid pressure actuator 10 may be either a gas such as air or a liquid such as water or mineral oil. It has high durability that can withstand even
  • connection port 211a is attached with a hose (pipeline) connected to a driving pressure source for the fluid pressure actuator 10, specifically, a gas or liquid compressor.
  • the fluid that has flowed in through the connection port 211a passes through a passage hole (not shown) and flows into the inside of the actuator main body 100, specifically, the inside of the tube 110. As shown in FIG.
  • the tube 110 is a cylindrical body that expands and contracts due to fluid pressure.
  • the tube 110 is made of an elastic material such as butyl rubber because it repeatedly contracts and expands due to the fluid.
  • the fluid pressure actuator 10 is hydraulically driven, it is preferably made of at least one selected from the group consisting of NBR (nitrile rubber), chloroprene rubber, and epichlorohydrin rubber, which have high oil resistance.
  • the sleeve 120 is cylindrical and covers the outer peripheral surface of the tube 110.
  • the sleeve 120 is an elastic structure in which fiber cords oriented in a predetermined direction are woven, and the oriented cords intersect to repeat a rhombic shape. Having such a shape, the sleeve 120 is pantograph-deformed and follows the contraction and expansion of the tube 110 while regulating it.
  • the cords forming the sleeve 120 it is preferable to use aromatic polyamide (aramid fiber) or polyethylene terephthalate (PET) fiber cords.
  • aromatic polyamide aramid fiber
  • PET polyethylene terephthalate
  • the cord is not limited to this type of fiber cord, and may be, for example, a cord of high-strength fiber such as PBO fiber (polyparaphenylenebenzobisoxazole).
  • a restraining member 150 is provided between the tube 110 and the sleeve 120.
  • Restraining member 150 is not compressible in the axial direction D AX and is deformable only along the radial direction D R (which may also be referred to as the deflection direction). That is, the restraining member 150 resists compression along the axial direction D AX and is deformable in the orthogonal direction (radial direction D R ) perpendicular to the axial direction D AX .
  • the restraining member 150 has a characteristic of being difficult to deform along the axial direction DAX and bending along the radial direction DR . It should be noted that “deformable” may also mean “curvable” or “curlable”.
  • the restraining member 150 also has a function of restraining (restricting) the expansion of the tube 110 (and the sleeve 120) outward in the radial direction DR at the position on the outer circumference of the tube 110 where the restraining member 150 is provided. ing.
  • the restraining member 150 is provided inside the sleeve 120, specifically, in a space radially inside the sleeve 120, extending from one end side to the other end side in the axial direction DAX . Also, in this embodiment, the restraining member 150 is formed using a leaf spring.
  • the dimensions of the leaf spring are not particularly limited as long as they are selected according to the size of the fluid pressure actuator 10 and the required generated force.
  • the material of the leaf spring is also not particularly limited, but typically, any material such as metal such as stainless steel that is easy to bend and has high resistance to compression may be used.
  • the restraint member 150 may be formed of a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) sheet or the like. Since CFRP is less likely to be plastically deformed than metal, the fluid pressure actuator 10 easily returns to its original straight state after bending.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the proximal end portion 200 is located on the mounting portion 30 side of the mounting base 20 (see FIGS. 2(a) and 2(b)).
  • the base end portion 200 is formed with the connection port 211a described above.
  • the base end portion 200 may be provided with a mechanism for sealing one end portion of the actuator body portion 100 in the axial direction DAX .
  • the tip portion 300 is located on the opposite side of the mounting portion 30 of the mounting base 20 .
  • the distal end portion 300 may be provided with a mechanism for sealing the other end portion of the actuator body portion 100 in the axial direction DAX .
  • the sealing mechanism of the actuator main body 100 provided at the proximal end 200 and the distal end 300 may be the same as that of the fluid pressure actuator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2021-088999, for example. Further, the distal end portion 300 may be covered with a rubber sack or the like for the purpose of preventing slipping when the object W is gripped.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the behavior of the fluid pressure actuator 10.
  • the fluid pressure actuator 10 shown in FIG. 5 is fixed on the base end 200 side and is freely movable on the tip end 300 side. That is, the proximal end 200 side is the fixed end, and the distal end 300 side is the free end.
  • the restraining member 150 made of a hard member such as a leaf spring functions like a backbone, and is located on the opposite side of the tube 110 and the sleeve 120 on the outer periphery where the restraining member 150 is provided (Fig. 5). ), the dimension of the hydraulic actuator 10 in the axial direction D AX is shortened by expanding outward in the radial direction D R , and the hydraulic actuator 10 (specifically, the actuator body 100) bends.
  • the direction D1 may also be called a flexible direction.
  • a mark M (see FIG. 3) may be provided to indicate the position where the restraining member 150 is provided in order to make it easier to recognize that the fluid pressure actuator 10 is bent in the direction D1.
  • the restraint member 150 is provided between the rubber tube 110 and the sleeve 120, resists compression in the axial direction DAX , and is deformable along the orthogonal direction (radial direction DR ) perpendicular to the and arranged in a part of the actuator main body 100 in the circumferential direction.
  • the restraining member 150 has a high compressive rigidity, so that the restraining force is reduced.
  • the portion where the member 150 is arranged cannot contract.
  • other portions of the actuator main body 100 try to contract, so that a force in the bending direction along the orthogonal direction (radial direction D R ) is generated and bends with the restraint member 150 as the back surface.
  • 6(a) and (b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1A.
  • the position of the mounting portion 30, that is, the base end portion 200 (see FIG. 3) of the fluid pressure actuator is It is offset from the position of the base end 200 of the opposing hydraulic actuator in the axial direction DAX of the pressure actuator.
  • the fluid pressure actuator in the bottom view of the gripping device 1, may be provided in an inclined state with the mounting base 20 as a reference. According to the gripping device 1A, by devising the flexible direction of the fluid pressure actuator, it is possible to contribute to downsizing of the device.
  • Figures 7(a) and (b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1B.
  • 8(a) and 8(b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1C.
  • Three fluid pressure actuators are used in the gripping device 1B, and four fluid pressure actuators are used in the gripping device 1C.
  • the number of fluid pressure actuators constituting the gripping device is not particularly limited, but each fluid pressure actuator is provided so as to face at least one of the other fluid pressure actuators.
  • Figures 9(a) and (b) are a schematic side view and a schematic bottom view of the gripping device 1D.
  • three fluid pressure actuators are provided so as to intersect (overlap) each other.
  • the mounting portions 30, that is, the base end portions 200 of the fluid pressure actuators may be provided at equal intervals (at equal angles) on the circumference in the bottom view of the gripping device 1D.
  • Proximal portion 200 may be provided on a circumference having the same radius from the center.
  • each fluid pressure actuator moves to a position offset from the center of the arc forming the circumference when the fluid pressure actuator contracts. Therefore, the tip portions 300 of each hydraulic actuator can cross each other without interference.
  • the object W is less likely to fall from the tip 300 of the curled fluid pressure actuator. That is, according to the gripping device described above, the object W can be gripped more reliably while using a fluid pressure actuator that bends (curls) when contracted.
  • a straight line L1 along the axial direction D AX (see FIG. 3) of the fluid pressure actuator is a straight line L2 along the axial direction of the other fluid pressure actuator.
  • the base end portion 200 of each fluid pressure actuator is provided on the circumference in a bottom view of the gripping device 1D. Towards a position offset from the center of the arc forming the circumference. Therefore, the distal end portions 300 of the respective fluid pressure actuators can cross each other without interfering with each other, so that the object W can be more reliably prevented from falling off.
  • the restraint member 150 is used to ensure the flexibility of the fluid pressure actuator, but the flexibility of the fluid pressure actuator may be ensured by another structure. For example, by providing a flexible frame partly bellows-shaped around the fluid pressure actuator, when the fluid pressure actuator contracts, the fluid pressure actuator may be bent with the bellows portion inside. .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

把持装置1は、収縮時に湾曲する流体圧アクチュエータ10を複数用いた把持装置である。把持装置1の底面視において、流体圧アクチュエータ10の先端部は、流体圧アクチュエータ10それぞれが収縮すると、他の流体圧アクチュエータ10と先端部とオーバラップする。

Description

把持装置
　本開示は、収縮時に湾曲（カール）する流体圧アクチュエータを用いた把持装置に関する。
　従来、気体または液体を用いてチューブを膨張及び収縮させる流体圧アクチュエータとして、空気圧によって膨張、収縮するゴム製のチューブと、チューブの外周面を覆うスリーブとを有する構造（いわゆるマッキベン型）が広く用いられている。
　このようなマッキベン型の流体圧アクチュエータには、収縮時に湾曲（カール）する構造も知られている（特許文献１参照）。具体的には、特許文献１には、このような流体圧アクチュエータを複数用いることによって、対象物（ワークを呼ばれてもよい）を把持する把持装置が開示されている。
特開2021-088999号公報
　しかしながら、上述したような流体圧アクチュエータを用いた把持装置には、次のような問題がある。具体的には、対象物の形状などによっては、カールした流体圧アクチュエータの先端部から対象物がこぼれ落ちやすい。
　そこで、以下の開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、収縮時に湾曲（カール）する流体圧アクチュエータを用いつつ、対象物をより確実に把持できる把持装置の提供を目的とする。
　本開示の一態様は、収縮時に湾曲する流体圧アクチュエータ（流体圧アクチュエータ10）を複数用いた把持装置（例えば、把持装置1）であって、前記流体圧アクチュエータは、ソフトアクチュエータであり、前記チューブの外周面を覆うスリーブ（スリーブ120）とを含み、前記把持装置の底面視において、前記流体圧アクチュエータの先端部（先端部300）は、前記流体圧アクチュエータそれぞれが収縮すると、他の前記流体圧アクチュエータと先端部とオーバラップする。
図１は、図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る把持装置1の概略斜視図及び把持装置1を含むロボットアーム２の概略正面図である。 図２（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1の概略側面図及び概略底面図である。 図３は、流体圧アクチュエータ10の側面図である。 図４は、アクチュエータ本体部100の径方向DRに沿った断面図である。 図５は、流体圧アクチュエータ10の挙動の説明図である。 図６（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1Aの概略側面図及び概略底面図である。 図７（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1Bの概略側面図及び概略底面図である。 図８（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1Cの概略側面図及び概略底面図である。 図９（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1Dの概略側面図及び概略底面図である。
　以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。
　（１）把持装置の全体概略構成
　図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る把持装置1の概略斜視図及び把持装置1を含むロボットアーム２の概略正面図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1の概略側面図及び概略底面図である。なお、図１及び図２は概略図であり、流体圧アクチュエータ10の形状などは、簡略化して示されている。
　把持装置1は、収縮時に湾曲（カール）する流体圧アクチュエータ10を複数用いる。把持装置1は、複数の流体圧アクチュエータ10（湾曲可能で柔軟性を有するソフトアクチュエータ）を用いて対象物W（ワークを呼ばれてもよい）を把持することができる。把持装置1は、ロボット用ハンドなどとして用いられてもよく、ロボットアーム２に含まれてよい。
　把持装置1では、２本流体圧アクチュエータが対向するように設けられている。具体的には、２本の流体圧アクチュエータ10を収縮させることによって、２本の流体圧アクチュエータ10が対象物Wを把持、言い換えると、対象物Wを抱え込むことができる。図１及び図２は、流体圧アクチュエータ10が湾曲した状態を示している。
　流体圧アクチュエータ10は、取付台座20に設けられた取付部30に取り付けられる。取付台座20は、図示しないアームまたは支柱などによって支持されてもよい。
　把持装置1の底面視（図２（ｂ）参照）において、流体圧アクチュエータの先端部300は、流体圧アクチュエータそれぞれが収縮すると、他の流体圧アクチュエータと先端部300とオーバラップする。
　図２（ｂ）に示すように、流体圧アクチュエータのそれぞれは、把持装置1の底面視において、流体圧アクチュエータの軸方向DAX（図３参照）に沿った直線L1が、他の流体圧アクチュエータの軸方向に沿った直線L2との交差を回避するように設けられる。つまり、流体圧アクチュエータの先端部300は、収縮しても対向する流体圧アクチュエータの先端部300と干渉しないように設けられる。
　取付部30、言い換えると流体圧アクチュエータの基端部200（図１において不図示、図３参照）の位置は、流体圧アクチュエータの軸方向DAXにおいて、対向する流体圧アクチュエータの基端部200の位置からオフセットしている。
　上述したように、把持装置1では、２本の流体圧アクチュエータが対向するように設けられているが、把持装置を構成する流体圧アクチュエータの本数は、特に限定されない。
　対象物Wの形状やサイズにもよるが、把持装置を構成する流体圧アクチュエータの本数は、２本以上、４本以下であることが好ましい。
　（２）流体圧アクチュエータの概略構成
　図３は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ10の側面図である。図４は、アクチュエータ本体部100の径方向DRに沿った断面図である。
　流体圧アクチュエータ10は、アクチュエータ本体部100、基端部200及び先端部300を有する。
　アクチュエータ本体部100は、チューブ110とスリーブ120とによって構成される。アクチュエータ本体部100には、接続口211aを介して流体が流入する。
　アクチュエータ本体部100は、基本的な特性として、チューブ110内への流体の流入によって、アクチュエータ本体部100の軸方向DAXにおいて収縮し、径方向DRにおいて膨張する。また、アクチュエータ本体部100は、チューブ110から流体の流出によって、アクチュエータ本体部100の軸方向DAXにおいて膨張し、径方向DRにおいて収縮する。このようなアクチュエータ本体部100の形状変化によって、流体圧アクチュエータ10は、アクチュエータとしての機能を発揮する。
　本実施形態では、このような基本的な特性を有するマッキベン型の流体圧アクチュエータを用いつつ、軸方向DAXの圧縮を拘束する（規制または制限すると呼んでもよい、以下同）拘束部材150（図３において不図示、図４，５など参照）を設けることによって、軸方向DAXに直交する直交方向、つまり、径方向DRに湾曲（カール）することができる。
　流体圧アクチュエータ10の駆動に用いられる流体は、空気などの気体、または水、鉱物油などの液体のどちらでもよいが、特に、流体圧アクチュエータ10は、アクチュエータ本体部100に高い圧力が掛かる油圧駆動にも耐え得る高い耐久性を有し得る。
　接続口211aは、流体圧アクチュエータ10の駆動圧力源、具体的には、気体や液体のコンプレッサと接続されたホース（管路）を取り付けられる。接続口211aを介して流入した流体は、通過孔（不図示）を通過してアクチュエータ本体部100の内部、具体的には、チューブ110の内部に流入する。
　チューブ110は、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状の筒状体である。チューブ110は、流体による収縮及び膨張を繰り返すため、ブチルゴムなど弾性材料によって構成される。また、流体圧アクチュエータ10を油圧駆動とする場合には、耐油性が高いNBR（ニトリルゴム）、またはクロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも一種とすることが好ましい。
　スリーブ120は、円筒状であり、チューブ110の外周面を覆う。スリーブ120は、所定方向に配向された繊維コードを編み込んだ伸縮性を有する構造体であり、配向されたコードが交差することによって菱形の形状が繰り返されている。スリーブ120は、このような形状を有することによって、パンタグラフ変形し、チューブ110の収縮及び膨張を規制しつつ追従する。
　スリーブ120を構成するコードとしては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維）やポリエチレンテレフタラート（PET）の繊維コードを用いることが好ましい。但し、このような種類の繊維コードに限定されるものではなく、例えば、PBO繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）などの高強度繊維のコードでもよい。
　また、本実施形態では、チューブ110とスリーブ120との間には、拘束部材150が設けられる。
　拘束部材150、軸方向DAXには圧縮せず、径方向DR（撓み方向と呼んでもよい）に沿ってのみ変形可能である。つまり、拘束部材150は、軸方向DAXに沿った圧縮に対して抵抗し、軸方向DAXに直交する直交方向（径方向DR）に変形可能である。
　換言すると、拘束部材150は、軸方向DAXに沿って変形し難く、径方向DRに沿って撓める特性を有している。なお、変形可能とは、湾曲、或いはカール可能と言い換えてもよい。
　また、拘束部材150は、拘束部材150が設けられているチューブ110の外周上の位置において、径方向DR外側へのチューブ110（及びスリーブ120）の膨張を拘束（規制）する機能も有している。
　本実施形態では、拘束部材150は、スリーブ120の内側、具体的には、スリーブ120の径方向内側の空間において、軸方向DAXの一端側から他端側に亘って設けられる。また、本実施形態では、拘束部材150は、板バネ（leaf spring）を用いて形成される。
　板バネの寸法は、流体圧アクチュエータ10のサイズ、及び必要とされる発生力などに応じて選択されればよく、特に限定されない。また、板バネの材料についても特に限定されないが、典型的には、ステンレス鋼などの金属など、曲げ易く、圧縮に強い材料であればよい。例えば、拘束部材150は、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の薄板などによって形成されてもよい。CFRPは、金属に比べて塑性変形をし難いため、流体圧アクチュエータ10が湾曲後、元の真っ直ぐな状態に戻りやすい。
　基端部200は、取付台座20の取付部30（図２（ａ）及び（ｂ）参照）側に位置する。基端部200には、上述した接続口211aが形成される。基端部200には、アクチュエータ本体部100の軸方向DAXにおける一方の端部を封止する機構を備えられてよい。
　先端部300は、取付台座20の取付部30の反対側に位置する。先端部300には、アクチュエータ本体部100の軸方向DAXにおける他方の端部を封止する機構を備えられてよい。
　なお、基端部200及び先端部300に備えられるアクチュエータ本体部100の封止機構は、例えば、特開2021-088999号公報に開示されている流体圧アクチュエータと同様としてよい。また、先端部300には、対象物Wを把持する際の滑り止めを目的として、ゴム製のサックなどが被されてもよい。
　（３）流体圧アクチュエータ10の挙動
　図５は、流体圧アクチュエータ10の挙動の説明図である。図５に示されている流体圧アクチュエータ10は、基端部200側が固定されており、先端部300側は自由に移動できる状態である。つまり、基端部200側が固定端であり、先端部300側が自由端である。
　上述したように、流体圧アクチュエータ10の内部に流体が流入すると、軸方向DAXに収縮しようとするが、拘束部材150が設けられているため、軸方向DAXに沿った収縮が拘束（規制）される。
　つまり、板バネなどの硬質な部材によって形成された拘束部材150が、背骨のような役割を果たし、拘束部材150が設けられているチューブ110及びスリーブ120の外周上の位置と反対側（図５における下側）において、径方向DR外側に膨張することによって、軸方向DAXにおける流体圧アクチュエータ10の寸法が短くなり、方向D1に沿って流体圧アクチュエータ10（具体的には、アクチュエータ本体部100）が撓む。なお、方向D1は、可撓方向と呼んでもよい。また、流体圧アクチュエータ10が方向D1に撓むことを認識し易くするため、拘束部材150が設けられている位置を示すマークM（図３参照）が設けられていてもよい。
　拘束部材150は、ゴム製のチューブ110と、スリーブ120との間に設けられ、軸方向DAXにおける圧縮に対して抵抗し、に直交する直交方向（径方向DR）に沿って変形できる部材であり、アクチュエータ本体部100の周方向における一部に配置される。
　つまり、アクチュエータ本体部100への流体の流入（加圧）によって、アクチュエータ本体部100（マッキベン）が軸方向DAXに沿って収縮しようとすると、拘束部材150の部分は圧縮剛性が高いため、拘束部材150が配置された部分は収縮することができない。一方、その他のアクチュエータ本体部100の部分は収縮しようとするため、直交方向（径方向DR）に沿った曲げ方向の力が発生し、拘束部材150を背面として湾曲する。
　（４）変更例
　次に、把持装置1の変更例について説明する。図６（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1Aの概略側面図及び概略底面図である。
　図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、把持装置1Aでは、把持装置1と同様に、取付部30、つまり、流体圧アクチュエータの基端部200（図３参照）の位置は、流体圧アクチュエータの軸方向DAXにおいて、対向する流体圧アクチュエータの基端部200の位置からオフセットしている。
　但し、把持装置1Aでは、把持装置1の底面視において、取付台座20を基準として、流体圧アクチュエータが傾いた状態で設けられてよい。把持装置1Aによれば、流体圧アクチュエータの可撓方向を工夫することによって、装置に小型化に貢献し得る。
　図７（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1Bの概略側面図及び概略底面図である。また、図８（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1Cの概略側面図及び概略底面図である。把持装置1Bでは、３本の流体圧アクチュエータが用いられ、把持装置1Cでは、４本の流体圧アクチュエータが用いられる。上述したように、把持装置を構成する流体圧アクチュエータの本数は、特に限定されないが、流体圧アクチュエータのそれぞれは、他の流体圧アクチュエータの少なくとも何れかと対向するように設けられる。
　図９（ａ）及び（ｂ）は、把持装置1Dの概略側面図及び概略底面図である。把持装置1Dでは、３本の流体圧アクチュエータが互いに交差（オーバラップ）するように設けられる。
　具体的には、流体圧アクチュエータそれぞれの取付部30、つまり、基端部200は、把持装置1Dの底面視において、円周上に等間隔（等角度）に設けられてよい。基端部200は、中心から同一半径を有する円周上に設けられてもよい。
　流体圧アクチュエータそれぞれの先端部300は、流体圧アクチュエータが収縮すると、当該円周を形成する円弧の中心からオフセットした位置に向かう。このため、流体圧アクチュエータそれぞれの先端部300は、干渉することなく、互いに交差できる。
　（５）作用・効果
　上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、上述した変更例を含む把持装置によれば、流体圧アクチュエータの先端部300は、流体圧アクチュエータそれぞれが収縮すると、他の流体圧アクチュエータと先端部300とオーバラップする。
　このため、カールした流体圧アクチュエータの先端部300から対象物Wがこぼれ落ち難い。すなわち、上述した把持装置によれば、収縮時に湾曲（カール）する流体圧アクチュエータを用いつつ、対象物Wをより確実に把持できる。
　さらに、流体圧アクチュエータのそれぞれは、把持装置1の底面視において、流体圧アクチュエータの軸方向DAX（図３参照）に沿った直線L1が、他の流体圧アクチュエータの軸方向に沿った直線L2との交差を回避するように設けられる。このため、流体圧アクチュエータの先端部300は、収縮しても対向する流体圧アクチュエータの先端部300と干渉せず、流体圧アクチュエータ同士の十分なオーバラップ領域を確保できる。
　また、把持装置1Dでは、流体圧アクチュエータそれぞれの基端部200は、把持装置1Dの底面視において、円周上に設けられ、流体圧アクチュエータそれぞれの先端部300は、流体圧アクチュエータが収縮すると、当該円周を形成する円弧の中心からオフセットした位置に向かう。このため、流体圧アクチュエータそれぞれの先端部300は、干渉することなく、互いに交差できるため、対象物Wがこぼれ落ちをより確実に防止できる。
　（６）その他の実施形態
　以上、実施形態について説明したが、当該実施形態の記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
　上述した実施形態では、拘束部材150を用いて流体圧アクチュエータの可撓性が確保されていたが、流体圧アクチュエータは、別の構造によって可撓性が確保されてもよい。例えば、流体圧アクチュエータの周囲に一部をベローズ状にした可撓性の枠材を設けることによって、流体圧アクチュエータが収縮すると、ベローズ部分を内側にして流体圧アクチュエータが湾曲するようにしてもよい。
　以上、本開示について詳細に説明したが、当業者にとっては、本開示が本開示中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本開示は、請求の範囲の記載により定まる本開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本開示の記載は、例示説明を目的とするものであり、本開示に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
　1, 1A, 1B, 1C, 1D　把持装置
　2　ロボットアーム
　10　流体圧アクチュエータ
　20　取付台座
　30　取付部
　100　アクチュエータ本体部
　110　チューブ
　120　スリーブ
　150　拘束部材
　200　基端部
　211a　接続口
　300　先端部
　W　対象物

Claims (6)

  1. 　収縮時に湾曲する流体圧アクチュエータを複数用いた把持装置であって、
    　前記流体圧アクチュエータは、ソフトアクチュエータであり、
    　前記把持装置の底面視において、前記流体圧アクチュエータの先端部は、前記流体圧アクチュエータそれぞれが収縮すると、他の前記流体圧アクチュエータと先端部とオーバラップする把持装置。
  2. 　前記流体圧アクチュエータは、
    　流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブと、
    　所定方向に配向された繊維コードを編み込んだ伸縮性を有する構造体であり、前記チューブの外周面を覆うスリーブと
    　を含む請求項１に記載の把持装置。
  3. 　前記流体圧アクチュエータのそれぞれは、前記把持装置の底面視において、前記流体圧アクチュエータの軸方向に沿った直線が、他の前記流体圧アクチュエータの軸方向に沿った直線との交差を回避するように設けられる請求項１に記載の把持装置。
  4. 　前記流体圧アクチュエータそれぞれの基端部は、前記把持装置の底面視において、円周上に設けられ、
    　前記流体圧アクチュエータそれぞれの先端部は、前記流体圧アクチュエータが収縮すると、前記円周を形成する円弧の中心からオフセットした位置に向かう請求項１に記載の把持装置。
  5. 　前記流体圧アクチュエータの本数は、２本以上、４本以下である請求項１乃至４の何れか一項に記載の把持装置。
  6. 　前記流体圧アクチュエータは、前記スリーブの内側において、前記チューブの軸方向における一端側から他端側に亘って設けられる拘束部材を備える請求項２に記載の把持装置。
PCT/JP2022/038442 2021-12-15 2022-10-14 把持装置 Ceased WO2023112458A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/720,060 US20250050512A1 (en) 2021-12-15 2022-10-14 Grasping device
CN202280082452.1A CN118382760A (zh) 2021-12-15 2022-10-14 把持装置
EP22906993.5A EP4450832A4 (en) 2021-12-15 2022-10-14 Gripping device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021203536A JP2023088662A (ja) 2021-12-15 2021-12-15 把持装置
JP2021-203536 2021-12-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023112458A1 true WO2023112458A1 (ja) 2023-06-22

Family

ID=86774402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/038442 Ceased WO2023112458A1 (ja) 2021-12-15 2022-10-14 把持装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250050512A1 (ja)
EP (1) EP4450832A4 (ja)
JP (1) JP2023088662A (ja)
CN (1) CN118382760A (ja)
WO (1) WO2023112458A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03130392U (ja) * 1990-04-12 1991-12-27
JP2019010713A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 ファナック株式会社 ハンド制御装置、ハンド制御方法、およびハンドのシミュレーション装置
WO2020072815A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 Nicholas Payton Hybrid robotic picking device
JP2021088999A (ja) 2019-12-02 2021-06-10 株式会社ブリヂストン 流体圧アクチュエータ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008194788A (ja) * 2007-02-14 2008-08-28 Shin Meiwa Ind Co Ltd 把持機構およびそれを備えたロボットハンド
WO2016029130A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 President And Fellows Of Harvard College Flexible and stretchable electronic strain-limited layer for soft actuators

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03130392U (ja) * 1990-04-12 1991-12-27
JP2019010713A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 ファナック株式会社 ハンド制御装置、ハンド制御方法、およびハンドのシミュレーション装置
WO2020072815A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 Nicholas Payton Hybrid robotic picking device
JP2021088999A (ja) 2019-12-02 2021-06-10 株式会社ブリヂストン 流体圧アクチュエータ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4450832A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP4450832A4 (en) 2025-03-12
EP4450832A1 (en) 2024-10-23
JP2023088662A (ja) 2023-06-27
US20250050512A1 (en) 2025-02-13
CN118382760A (zh) 2024-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021088999A (ja) 流体圧アクチュエータ
WO2023171111A1 (ja) ロボットハンド
JP7349338B2 (ja) 流体圧アクチュエータ
WO2023119809A1 (ja) 把持装置
JP2023088662A (ja) 把持装置
WO2023112457A1 (ja) 把持装置
US20250188961A1 (en) Fluid pressure actuator
US20250326138A1 (en) Fluid pressure actuator with cover
JP2023091136A (ja) 把持装置
JP7611808B2 (ja) 把持装置
JP2023090524A (ja) 流体圧アクチュエータ
WO2023171113A1 (ja) ロボットハンド
EP4450829A1 (en) Hydraulic actuator
JP2008194788A (ja) 把持機構およびそれを備えたロボットハンド
WO2023112448A1 (ja) アクチュエータカバー付き保持部材及びアクチュエータカバー
JP2023090574A (ja) 流体圧アクチュエータおよびロボット
WO2024053292A1 (ja) ロボットハンド
JP2023090536A (ja) 流体圧アクチュエータ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22906993

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280082452.1

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18720060

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022906993

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022906993

Country of ref document: EP

Effective date: 20240715

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2022906993

Country of ref document: EP