CN101602208A - 机械手、机械手的碰撞检测方法以及机械手的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械手，包括：第一连杆；第二连杆；可旋转地被支撑在第一连杆的第一差动输入轴及第二差动输入轴；可旋转地被支撑在第二连杆的差动输出轴；根据第一及第二差动输入轴的旋转速度的和或者差，让差动输出轴绕垂直的两个轴旋转的差动齿轮机构；向第一差动输入轴传送驱动力的第一传动部；向第二差动输入轴传送驱动力的第二传动部；检测第一差动输入轴的旋转角度信息的第一轴旋转角度传感器；检测第二差动输入轴的旋转角度信息的第二轴旋转角度传感器；以及基于第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号，检测第一连杆或第二连杆是否受到了外力的控制装置。第一及第二传动部分别包括在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的蜗杆，和与该蜗杆啮合的蜗轮。蜗杆根据第一连杆或第二连杆受到的外力而并进。

Description

机械手、机械手的碰撞检测方法以及机械手的控制方法

技术领域

本发明涉及一种机械手、机械手的碰撞检测方法以及机械手的控制方法。

背景技术

近年来，机器人不仅应用于产业领域，而且正在进入医疗、福利和家政等服务领域。在这种场合中使用的机器人与人共有作业空间。因此，造成一种不得不设想人与机器人的接触或碰撞这样的双方干扰的环境，针对这些情况确保安全变得重要。

以产业用机械手(manipulator)为代表的现有的机械手，为了确保指尖位置的精度，采用组合了刚性高的部件和刚性高的致动器(使用减速比高的齿轮的马达等)的结构(例如，参照日本实用新型公报实公平4-29990号)。

因此，在人或建筑物等外部体突然进入机械手的预定轨道内而与机械手接触的情况下，瞬时缓和其冲击力以及接触力比较困难。这是因为机械手是不可反向驱动(non-backdrivable)的机构。因此，必须在确保人的安全性方面进行改善。作为在这样的机械手中确保与外部体的接触的安全性的技术，提出了各种方案。

例如，公开有这样一种技术，该技术通过设置在机械手腕部的力传感器(force sensor)来检测机械手指尖与人、建筑物等外部体的碰撞或接触，根据其力的输入(大小、方向)对机械手的各关节的马达进行位置控制，从而控制性地实现像弹簧那样的柔软性(例如，参照日本专利公开公报特开平2-300808号)。

然而，在上述机械手中，存在无法对与机械手指尖部以外的部分的碰撞以及接触做出反应的问题。

此外，在特开平2-300808号公报中记载的机械手，还通过在机械手表面设置压力传感器等，能够检测与机械手指尖部以外的部分的碰撞或接触。但是，由于是根据传感器输入来控制马达，所以对碰撞的响应性有限。此外，这样的传感器输入，由电磁波等造成的误动作的可能性也较高，存在无法期待可靠动作的问题。

此外，为了检测碰撞需要上述那样的特殊的传感器，这会导致因传感器线路的断开而造成的误动作、机械手的重量增加、成本上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械手、机械手的碰撞检测方法以及机械手的控制方法，对于与外部物体的接触或碰撞，能够响应性良好地吸收缓和所产生的力，并且还不需要用于检测碰撞的特殊的传感器，可实现低成本、轻量且小型化。

本发明所提供的一种机械手包括：第一连杆；第二连杆；可旋转地被支撑在上述第一连杆上的第一差动输入轴和第二差动输入轴；可旋转地被支撑在上述第二连杆上的差动输出轴；根据上述第一及第二差动输入轴的旋转速度的和或者差，让上述差动输出轴绕垂直的两个轴旋转的差动齿轮机构；向上述第一差动输入轴传送驱动力的第一传动部；向上述第二差动输入轴传送驱动力的第二传动部；检测上述第一差动输入轴的旋转角度信息的第一轴旋转角度传感器；检测上述第二差动输入轴的旋转角度信息的第二轴旋转角度传感器；以及基于上述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号，检测上述第一连杆或上述第二连杆是否受到了外力的控制装置，其中，上述第一及第二传动部分别具备在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的蜗杆，和与该蜗杆啮合的蜗轮，上述蜗杆具有根据上述第一连杆或上述第二连杆受到的外力而并进的结构。

本发明所提供的另一种机械手包括：第一连杆；第二连杆；可旋转地被支撑在上述第一连杆上的第一差动输入轴和第二差动输入轴；可旋转地被支撑在上述第二连杆上的差动输出轴；根据上述第一及第二差动输入轴的旋转速度的和或者差，让上述差动输出轴绕垂直的两个轴旋转的差动齿轮机构；在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的第一蜗杆；固定在上述第一差动输入轴上与上述第一蜗杆啮合的第一蜗轮；设置在上述第一连杆上用来旋转驱动上述第一蜗杆的第一驱动源；在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的第二蜗杆；固定在上述第二差动输入轴上与上述第二蜗杆啮合的第二蜗轮；设置在上述第一连杆上用来旋转驱动上述第二蜗杆的第二驱动源；检测上述第一差动输入轴的旋转角度信息的第一轴旋转角度传感器；检测上述第二差动输入轴的旋转角度信息的第二轴旋转角度传感器；检测上述第一驱动源的旋转角度信息的第一驱动旋转角度传感器；检测上述第二驱动源的旋转角度信息的第二驱动旋转角度传感器；以及基于上述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号和上述第一或第二驱动旋转角度传感器的输出信号，检测上述第一连杆或上述第二连杆受到了外力的控制装置，其中，上述第一蜗杆或上述第二蜗杆具有根据上述第一连杆或上述第二连杆受到的外力而并进的结构。

本发明还提供一种机械手的碰撞检测方法，上述机械手包括：可旋转地被支撑在第一连杆上的第一差动输入轴和第二差动输入轴；在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的第一蜗杆和第二蜗杆；检测上述第一差动输入轴的旋转角度信息的第一轴旋转角度传感器，以及检测上述第二差动输入轴的旋转角度信息的第二轴旋转角度传感器，在上述第一或第二蜗杆根据上述第一连杆或上述第二连杆受到的外力而并进后，再基于上述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号，检测上述第一连杆或上述第二连杆是否受到了外力。

本发明还提供一种机械手的控制方法，上述机械手包括：可旋转地被支撑在第一连杆上的第一差动输入轴和第二差动输入轴；可旋转地被支撑在第二连杆上的差动输出轴；在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的第一蜗杆以及第二蜗杆；设置在上述第一连杆上用来旋转驱动上述第一蜗杆的第一驱动源；设置在上述第一连杆上用来旋转驱动上述第二蜗杆的第二驱动源；检测上述第一差动输入轴的旋转角度信息的第一轴旋转角度传感器；以及检测上述第二差动输入轴的旋转角度信息的第二轴旋转角度传感器，在上述第一或第二蜗杆根据上述第一连杆或上述第二连杆受到的外力而并进后，再基于上述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号，检测上述第一连杆或上述第二连杆是否受到了外力，驱动控制上述第一驱动源或上述第二驱动源。

根据上述的结构或方法，当机械手接触或碰撞到人或建筑物等外部物体时，通过受到被弹性支撑的蜗杆在其旋转轴方向上并进，能够迅速且弹性地吸收缓和碰撞力。此外，通过将为了机械手的关节角度控制用而设置的轴旋转角度传感器兼用作碰撞检测传感器，能够实现机械手的低成本化和轻量化，并能够进行迅速的碰撞检测。此外，由于包括差动齿轮机构，所以能够在确保轴转矩的同时实现机械手的小型化。

附图说明

图1是本发明第一实施例的机械手的主要部分的概要剖视图。

图2是从侧面看到该机械手的驱动部件A(B)时的主要部分的剖视图。

图3是用于说明该机械手的冲击吸收动作的第一例的图。

图4是用于说明该机械手的冲击吸收动作的第二例的图。

图5是从侧面看到该机械手的驱动部件A(B)的其他结构例子时的主要部分的剖视图。

图6是说明该机械手的碰撞检测动作的流程图。

图7是本发明第二实施例的机械手的主要部分的概要剖视图。

图8是说明该机械手的碰撞检测动作的流程图。

具体实施方式

(第一实施例)

首先，参照图1、图2对本发明第一实施例的机械手进行说明。另外，在此虽然是对机械手的关节进行说明，但本发明并不限定于此，也能够应用于各种机械的关节。

图1是本发明第一实施例中的机械手的关节的概要剖视图。图2是从侧面看到图1所示的驱动部件A时的主要部分的剖视图。

图1所示的机械手的关节包括作为第一连杆的第一臂1和作为第二连杆的第二臂2。在第一臂1与第二臂2之间设置作为中间连杆的中间臂3。第一臂1和中间臂3通过沿着与第一臂1的长度方向垂直的方向延伸的第一差动输入轴5a及第二差动输入轴5b互相连结。第一差动输入轴5a及第二差动输入轴5b，通过轴承4而旋转自如地被支撑在第一臂1上。第一差动输入轴5a及第二差动输入轴5b被配置在同一轴线L1上，并且在与第一臂1的长度方向垂直的方向上相对置。中间臂3具有成为一体的沿着第一臂1的长度方向延伸的一对纵部3a，和沿着与第一臂1的长度方向垂直的方向(宽度方向)延伸并连结两个纵部3a、3a的横部3b。第一差动输入轴5a及第二差动输入轴5b通过设置在中间臂3的纵部3a上的轴承6，旋转自如地与中间臂3连结。

第二臂2设置在与第一差动输入轴5a及第二差动输入轴5b的轴线L1垂直的轴线L2上。第二臂2以固定在作为差动输出轴的第二轴8的端部的状态而与其结合。第二轴8通过设置在中间臂3的横部3b上的轴承7而旋转自如地被支撑在中间臂3上。

在第一差动输入轴5a、第二差动输入轴5b以及第二轴8的一端，分别固定第一输入侧伞齿轮(bevel gear)9a、第二输入侧伞齿轮9b和从动侧伞齿轮10。这些伞齿轮9a、9b、10构成差动齿轮机构(differential gear mechanism)C。另外，输入侧伞齿轮9a、9b与从动侧伞齿轮10都为同一形状、同一尺寸。从动侧伞齿轮10配置在与输入侧伞齿轮9a、9b双方啮合的位置，与第二轴8一体形成。从动侧伞齿轮10利用形成在其端部的螺丝部(未图示)而与第二臂2一体化地刚性结合。

在第一差动输入轴5a、第二差动输入轴5b的中间部附近，蜗轮11a、11b分别具有刚性而被加以固定。

另一方面，在第一臂1内，并列容纳作为第一传动部的驱动部件A和作为第二传动部的驱动部件B。另外，由于驱动部件A、驱动部件B为同一部件，因此，在此用图1、图2对驱动部件A进行说明。

在第一臂1中，设置有沿其长度方向延伸的驱动轴14a。驱动轴14a通过轴承13a旋转自如地被支撑在形成于第一臂1的支撑壁17a、18a上。

驱动部件A具有蜗杆(worm)12a和与该蜗杆12a啮合的蜗轮(worm wheel)11a。蜗杆12a配置在与轴线L1垂直的轴线L3a上，以旋转方向受到限制的状态与驱动轴14a结合。例如，在驱动轴14a上形成沿轴方向延伸的键槽(key way)，蜗杆12a与驱动轴14a键槽结合。由此，蜗杆12a以其并进方向(translation direction)的移动被允许的状态与驱动轴14a结合。另外，蜗杆12a、12b以及蜗轮11a、11b均有相同的模数(module)，具有相同齿数、相同直径，齿的扭转方向也为相同方向(图中为向左扭转)。

在驱动轴14a的一端部固定有齿轮19a。在支撑壁17a、18a与蜗杆12a之间，设有作为压靠部件的弹簧16a。弹簧16a以保持残留压缩复原力的状态被嵌入驱动轴14a中。在弹簧16a与支撑壁17a、18a之间，***承接弹簧16a的弹簧座15a。蜗杆12a通过在其两端面起作用的弹簧16a的残留压缩复原力，弹性地保持(定中心)在驱动轴14a上的指定驱动位置。作为弹簧16a，虽然最好是线圈弹簧，但并不限定于此。例如，也可以使用板弹簧、盘弹簧、螺旋弹簧等。另外，较为理想的是，设定该弹簧16a的初始压缩量，使得蜗杆12a在向轴线L3a方向并进移动(translational movement)时仍保持有残留压缩复原力。

第一臂1中设有驱动源21a、21b。在本实施例中，驱动源21a、21b包括驱动用马达和没有反冲(backlash)的减速机构。驱动源21a、21b被固定在第一臂1的支撑壁26a、26b上。在驱动源21a、21b的输出轴22a、22b的端部固定有齿轮20a、20b。该齿轮20a、20b与固定在驱动轴14a、14b的端部的齿轮19a、19b啮合。即，驱动源21a、21b产生的驱动力通过齿轮20a、20b、齿轮19a、19b被传送到驱动轴14a、14b。

图1所示的23是控制驱动源21a、21b的控制装置，24是用于输入操作指令的输入部。来自形成在外部的上位控制装置(未图示)的操作指令被输入到输入部24。此外，在以能够远程操纵的方式构成机械手的情况下，作为输入部24，包括各种输入设备等。作为输入设备，例如可以使用公知的键输入装置、游戏手柄(game pad)、操纵杆(joystick)、触摸屏(touch panel)等。

控制装置23包括根据程序执行各种功能的中央处理装置(CPU)、存储各种程序等的读出专用的只读存储器(ROM)、暂时存储数据的可擦写的随机存取存储器(RAM)和进行与外部的数据输入输出的输入输出部。由此，控制装置23基于从输入部24得到的操作指令信息，以及从与第一差动输入轴5a的端部连结的第一轴旋转角度传感器30a和与第二差动输入轴5b的端部连结的第二轴旋转角度传感器30b得到的各轴的旋转角度信息(旋转角度、旋转角速度等)，一边执行各种程序，一边通过马达驱动器(未图示)来驱动控制驱动源21a、21b。此外，控制装置23还基于从轴旋转角度传感器30a、30b得到的差动输入轴5a、5b的旋转角度信息，能够检测第二臂2相对于第一臂1的位置、姿势。第一轴旋转角度传感器30a及第二轴旋转角度传感器30b可以使用例如，包括阻抗元件(resistance element)和滑动头(slidable tap)的电位计、包括编码板和光传感器的光学编码器、使用霍尔元件或磁阻元件和NS两极磁化的旋转磁体的磁气编码器等。尤其是，光学式编码器或磁气式编码器的输出为数字信号，因此能够抗噪声，并能检测旋转角度和旋转角速度。此外，在电位计的情况下，较为理想的是使用例如传导性的(conductive)(导电)塑料型电位计。传导性的塑料型电位计的角度分辨率较高，耐磨损性好，高速跟踪性也比较好。

下面，对于以上述方式构成的机械手的关节，使用图1、图2说明其基本动作。

首先，对第二臂2相对于第一臂1转动，即向图1的齿距(pitch)方向(P)转动的情况进行说明。

在此情况下，使第一驱动源21a的输出轴22a和第二驱动源21b的输出轴22b向相同方向以相同旋转数旋转。这样，通过齿轮20a、20b、齿轮19a、19b，驱动轴14a、14b分别向相同方向以相同角度旋转。此时，例如如图2所示，若第一及第二蜗杆12a、12b向C方向旋转，则由于第一蜗杆12a及第二蜗杆12b的齿的扭转方向，第一蜗轮11a及第二蜗轮11b向D方向旋转。由于蜗轮11a、11b与第一差动输入轴5a、第二差动输入轴5b刚性结合，所以与差动输入轴5a、5b的先端同样刚性结合的输入侧伞齿轮9a、9b彼此向相同方向以相同角度旋转。此时，与输入侧伞齿轮9a、9b啮合的从动侧伞齿轮10无法向任何方向旋转。因此，第二轴8、从动侧伞齿轮10和输入侧伞齿轮9a、9b整体绕轴线L1公转。即，第二臂2相对于第一臂1绕轴线L1向齿距方向(P)，即向纸张表面侧转动。在此情况下，如果第一驱动源21a的输出轴22a与第二驱动源22b的输出轴22b的旋转数相对不同，则从动侧伞齿轮10不仅绕第一臂1的轴线L1公转，而且还绕第二臂2的轴线L2自转。因此，如图1所示，第二臂2除了齿距方向(P)转动外，还进行辊轴(roll)方向(R)旋转。

接着，对第二臂2相对于第一臂1旋转，即向图1的辊轴方向(R)旋转的情况进行说明。

在此情况下，使第一驱动源21a的输出轴22a和第二驱动源21b的输出轴22b向相反方向以相同旋转数旋转。这样，通过齿轮20a、20b、齿轮19a、19b，驱动轴14a、14b分别沿相反方向以相同旋转数旋转。此时，例如如图2所示，若第一蜗杆12a向C方向旋转，第二蜗杆12b向与C方向相反的方向旋转，则由于蜗杆12a、12b的齿的扭转方向，第一蜗轮11a向D方向旋转，第二蜗轮11b向与D方向相反的方向旋转。由于蜗轮11a、11b与第一差动输入轴5a、第二差动输入轴5b刚性结合，所以在其先端同样被刚性结合的输入侧伞齿轮9a、9b彼此向相反方向以相同旋转数旋转。此时，与输入侧伞齿轮9a、9b啮合的从动侧伞齿轮10绕轴线L2自转。即，第二臂2相对于第一臂1向辊轴方向(R)旋转。在此情况下，也是如果第一驱动源21a的输出轴22a与第二驱动源21b的输出轴22b的旋转数相对不同，则从动侧伞齿轮10不仅绕轴线L2自转，而且还绕轴线L1公转，从而在第二臂2相对于第一臂1旋转(rotate)时还伴随着转动(pivot)。

此时，如果将通过与第一差动输入轴5a及第二差动输入轴5b结合的第一及第二轴旋转角度传感器30a、30b而得到的第一及第二差动输入轴5a、5b的旋转角度分别设为θa、θb，则第二臂2相对于第一臂1的转动角度θp、旋转角度θr为下式(1)、(2)。另外，旋转角度θr是绕轴的旋转角度。

θp＝1/2(θa+θb)    ……(1)

θr＝1/2(θa-θb)    ……(2)

在此，如果第一差动输入轴5a(第一输入侧伞齿轮9a)的旋转方向与第二差动输入轴5b(第二输入侧伞齿轮9b)的旋转方向为相同方向，并且两个旋转角度为相同旋转角度，则旋转角度θa、θb为θa＝θb。因此，根据式(1)、式(2)，第二臂2相对于第一臂1进行转动角度θp＝θa＝θb、旋转角度θr＝0的动作。另一方面，如果第一差动输入轴5a的旋转与第二差动输入轴5b的旋转为相反方向，并且为相同旋转角度，则旋转角度θa、θb为θa＝-θb。因此，根据式(1)、式(2)，第二臂2相对于第一臂1进行转动角度θp＝0、旋转角度θr＝θa＝-θb的动作。此外，无论在哪种情况下，当旋转角度θa、θb存在相对角度差时，第二臂2都基于从式(1)、式(2)求出的角度，一边相对于第一臂1转动一边进行旋转。

另外，式(1)、式(2)虽然是表示第一差动输入轴5a(第一输入侧伞齿轮9a)、第二差动输入轴5b(第二输入侧伞齿轮9b)的旋转角度θa、θb、第二臂2相对于第一臂1的转动角度θp和第二臂2相对于第一臂1的旋转角度θr的关系的公式，但关于旋转角速度、旋转角加速度，相同的关系式也成立。

接着，参照图3、图4，对作为本实施例的结构特征的机械手的关节的碰撞力的吸收缓和动作进行说明。

首先，作为第一例，使用图3来说明与轴线L1(以下称作转动轴)、L2(以下称作旋转轴)垂直的方向的碰撞力(外力)F被施加于第二臂2的先端2a上时碰撞力的吸收缓和动作。

图3(a)是功能性地表示本实施例的机械手的关节的示意图。如该图所示，如果在第二臂2的先端2a施加了与转动轴L1及旋转轴L2垂直的垂直方向的碰撞力F，则由于该碰撞力F，绕转动轴L1产生旋转转矩O。该旋转转矩O，如图3(b)所示，通过从动侧伞齿轮10、输入侧伞齿轮9a、9b、第一差动输入轴5a、第二差动输入轴5b等，作为旋转力而被传送到固定在第一差动输入轴5a以及第二差动输入轴5b上的第一蜗轮11a以及第二蜗轮11b。该旋转力，如图3(c)所示，通过蜗轮11a(b)与蜗杆12a(b)的啮合部，使蜗杆12a(b)产生并进力(translational force)P。此时，若该并进力P为必要以上的力，则蜗杆12a(b)沿轴线L3a(b)方向滑动，通过配置在其两端的弹簧16a(b)的弹性作用来吸收缓和该力。即，通过蜗轮11a(b)的旋转力，蜗杆12a(b)在驱动轴14a(b)的轴方向上并进变位，由此，被传送给蜗轮11a(b)的力予以释放。

此外，在碰撞力F被卸去后，通过由弹簧16a(b)的压缩复原力产生的蜗杆12a(b)的定中心(centering)作用，蜗杆12a(b)自动回到原来的啮合位置，由此，第二臂2相对于第一臂1自动恢复到碰撞前的姿势。

接着，作为第二例，使用图4来说明绕旋转轴L2的冲击转矩T被施加于第二臂2时碰撞力的吸收缓和动作。

图4(a)与图3(a)相同，是功能性地表示本实施例的机械手的关节的示意图。如该图所示，如果向第二臂2施加碰撞转矩T(绕轴线L2)，如图4(b)所示，该碰撞转矩T通过从动侧伞齿轮10、第一及第二输入侧伞齿轮9a、9b、第一差动输入轴5a及第二差动输入轴5b等，分别作为旋转力O、O’传送到固定在第一差动输入轴5a以及第二差动输入轴5b上的蜗轮11a、11b。其中，旋转力O’，如图4(c)所示，通过第二蜗轮11b与第二蜗杆12b的啮合部，使蜗杆12b产生并进力P’。此时，若该并进力P’为必要以上的力，则蜗杆12b在轴线L3b方向滑动，通过配置在其两端的弹簧16b的弹性作用来吸收缓和该力。另外，蜗轮11a对旋转力O的吸收缓和动作与前面说明的第一例(图3(c))相同，因此省略其说明。

此外，在碰撞转矩T被卸去后，与第一例相同，通过由第一弹簧16a、第二弹簧16b的压缩复原力产生的第一蜗杆12a、第二蜗杆12b的定中心作用，蜗杆12a、12b自动回到原来的啮合位置，由此，第二臂2相对于第一臂1自动恢复到碰撞前的姿势。

另外，在此，作为碰撞力的吸收缓和动作，用第一例和第二例进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，在碰撞力和碰撞转矩同时被施加的情况下，也能通过相同的动作来吸收缓和冲击力以及冲击转矩。

在通过后述的碰撞检测方法检测出第二臂2与外部的人或物体的碰撞，并停止驱动源21a、21b(切断对马达的通电)的情况下，通过齿轮等而与马达连结的蜗杆12a、12b上暂时有旋转力在起作用。这是因为马达具有惯性能量。但是，此时，由于蜗杆12a、12b一边旋转一边沿轴线L3a、L3b滑动，因此马达的惯性能量通过配置在蜗杆12a、12b两端的弹簧16a、16b的弹性作用而被吸收缓和。其结果，能够防止由于马达的惯性而增加施加给碰撞对方的力。

此外，如图5所示，也可以在蜗杆12a(b)与驱动轴14a(b)之间装入作为速度阻力部件(speed reduction member)的粘性物质32。作为粘性物质32，最好能利用凝胶状的物质或高粘性的油状物质。粘性物质32是产生与驱动轴14a(b)和蜗杆12a(b)之间的相对速度相适应的阻力的物质。通过采用这样的结构，在机械手接触或碰撞到外部的人或物体时，除了利用弹簧16a(b)产生的弹性作用外，还能够利用粘性物质32的粘性产生的能量耗散作用来吸收缓和该碰撞力。此外，由于碰撞力F或碰撞转矩T等卸去时，弹簧16a(b)中积蓄的弹性能量不会瞬时释放，因此具有更安全的优点。

以下，参照图6(a)、(b)，对机械手的关节的碰撞检测动作进行说明。图6(a)、(b)是说明使用了为了控制本发明第一实施例的机械手的关节的关节角度而设置的第一轴旋转角度传感器30a和第二轴旋转角度传感器30b的碰撞检测动作的流程图。

图6(a)是表示碰撞检测动作的第一例的流程图。如图6(a)所示，首先对机械手的输入部24输入目标值等操作指令(步骤S100)。

接着，控制装置23基于从输入部24得到的操作指令信息，和从与第一及第二差动输入轴5a、5b的端部连结而结合的第一轴旋转角度传感器30a及第二轴旋转角度传感器30b得到的各差动输入轴5a、5b的旋转角度信息(旋转角度、旋转角速度等)，来驱动控制机械手的关节的驱动源21a、21b(步骤S102)。

接着，控制装置23根据设置在机械手关节的差动输入轴5a、5b上的轴旋转角度传感器30a、30b的输出值，计算并监视第一差动输入轴5a、第二差动输入轴5b各自的旋转角加速度Aθa、Aθb(步骤S104)。

接着，控制装置23判断上述旋转角加速度Aθa或Aθb是否在阈值以上(步骤S106)。如果旋转角加速度Aθa或Aθb超过阈值，控制装置23判断与外部的人或物体“有碰撞”，立即停止机械手的关节的驱动源21a、21b的驱动(步骤S110)。另一方面，如果上述旋转角加速度Aθa及Aθb都不超过阈值，控制装置23判断与外部的人或物体“没有碰撞”。

另外，较为理想的是，将该阈值设定为根据驱动源21a、21b的最大输出、以及从驱动源21a、21b的各马达到差动输入轴5a、5b之间的动力传送***的减速比而计算的差动输入轴5a、5b的最大旋转角加速度以上的值。当机械手在动作中接触或碰撞了人或物体时，在第一差动输入轴5a以及第二差动输入轴5b产生的旋转角加速度，与通常驱动机械手时产生的旋转角加速度相比变得非常大。因此，通过进行上述那样的阈值设定，能够可靠地检测碰撞。

此外，控制装置23在判断出“没有碰撞”时，根据第一轴旋转角度传感器30a以及第二轴旋转角度传感器30b的输出值，判断操作指令是否已被满足。如果操作指令已被满足，则停止机械手的关节的驱动源21a、21b的驱动，停止动作(步骤S110)。另一方面，如果操作指令未被满足，则返回步骤S102，继续进行关节的驱动控制。

图6(b)是表示碰撞检测动作的第二例的流程图。在该第二例中，如图6(b)所示，首先对机械手的输入部24输入目标值等操作指令(步骤S200)。

接着，控制装置23基于从输入部24得到的操作指令信息，和从设置在机械手的关节的差动输入轴5a、5b上的轴旋转角度传感器30a、30b得到的各轴的旋转角度信息(旋转角度、旋转角速度等)，来驱动控制机械手的关节的驱动源21a、21b(步骤S202)。

接着，控制装置23根据设置在机械手关节的差动输入轴5a、5b上的轴旋转角度传感器30a、30b的输出值，计算并监视第一差动输入轴5a、第二差动输入轴5b各自的关节角度变位Δθa、Δθb(步骤S204)。

接着，控制装置23根据轴旋转角度传感器30a、30b的输出值判断操作指令是否已被满足(步骤S206)。此时，如果判断出操作指令已被满足，控制装置23停止机械手的关节的驱动源21a、21b的驱动，停止动作(步骤S210)。

另一方面，如果判断出操作指令未被满足，控制装置23判断上述旋转角度变位Δθa、Δθb的至少其中之一是否在一定时间为零(步骤S208)。如果上述旋转角度变位Δθa、Δθb的至少其中之一在一定时间为零，控制装置23则判断与外部的人或物体“有碰撞”，立即停止机械手的关节的驱动源21a、21b的驱动(步骤S210)。另一方面，如果上述旋转角度变位Δθa及Δθb两者在一定时间都不为零，则判断与外部的人或物体的“没有碰撞”，返回步骤S202，继续进行关节的驱动控制。

当机械手在动作中接触或碰撞到人或物体时，第一差动输入轴5a、第二差动输入轴5b的旋转受到接触物限制，其旋转角度变位Δθa、Δθb的至少其中之一变为零。因此，通过监视上述旋转角度变位，能够检测碰撞。另外，在此，作为监视对象采用关节角度变位Δθa、Δθb，但由同样的原理，也可以将监视对象换成关节角速度Vθa、Vθb。

如上所述，根据本实施例，在机械手接触或碰撞到人或建筑物等外部物体的情况下，通过受到被弹性支撑的蜗杆在其旋转轴方向上并进，能够迅速且有弹性地吸收缓和冲击力。

此外，根据本实施例，由于能够将为了机械手的关节角度控制而设置的轴旋转角度传感器作为碰撞检测传感器来利用，因此能够根据传感器的输出值来判断是否有接触或碰撞。由此，不需要用于检测碰撞的特别的传感器，从而能够实现机械手的低成本化和轻量化，并且能够进行迅速的碰撞检测。此外，由于本实施例的机械手具有从两个驱动源分别输入有驱动力的差动齿轮机构，因此能够在确保轴转矩的同时实现机械手的小型化。

另外，在本实施例中，蜗杆12a、12b以相对于驱动轴14a、14b允许在轴方向移动的状态而结合，但本发明并不限定于此。例如，也可以采用这样一种结构，将蜗杆12a、12b刚性结合使其相对于驱动轴不能位移，而驱动轴14a、14b自身能在其轴方向L3a、L3b方向并进。另外，在此情况下，可以根据驱动轴14a、14b的并进冲程(movementstroke)，决定齿轮19a、19b的轴方向的齿宽。这样，即使驱动轴14a、14b发生了位移，也能维持齿轮19a、19b与齿轮20a、20b的啮合状态。

另外，在本实施例中，对机械手自身与外部的人或物体的接触或碰撞进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，在机械手进行的物品的载置动作中，对在物品放置时因与地板等的接触而作用于物品的冲击力(外力)，也能用机械手的关节来进行吸收缓和。由此，也能够防止放置动作时产生的物品破损。

此外，本实施例的机械手例如能够作为多关节臂或手等各种机械手的关节来使用。因此，具有能够提供更为安全的机械手或具备该机械手的机器人的优点。另外，作为机器人不做特别限定，除了产业用的机器人之外，还可以举出例如智能机器人、医疗/福利机器人、家政机器人等各种机器人。

(第二实施例)

接着，参照图7、8对本发明第二实施例的机械手进行说明。图7是本发明第二实施例的机械手的关节的概要剖视图，图8是说明该机械手的关节的碰撞检测动作的流程图。

图7所示的机械手的关节，在第一实施例的驱动源21a、21b的输出轴22a、22b的相反侧还设置了用来测量马达的旋转角度信息(旋转角度、旋转角速度等)的驱动旋转角度传感器25a、25b，其他的结构与第一实施例相同。

在本实施例中，控制装置23除了基于从输入部24得到的操作指令信息，和从与机械手关节的差动输入轴5a、5b连结而结合的轴旋转角度传感器30a、30b得到的各轴的旋转角度信息(旋转角度、旋转角速度等)之外，还基于从第一驱动旋转角度传感器25a、第二驱动旋转角度传感器25b得到的各马达的旋转角度信息(旋转角度、旋转角速度等)，来执行各种程序，并通过马达驱动器(未图示)驱动控制驱动源21a、21b。通过以此方式在驱动源21a、21b的驱动控制中也使用从驱动旋转角度传感器25a、25b得到的各马达的旋转角度信息，能够进行精度更高的机械手的关节的驱动控制。

另外，驱动旋转角度传感器25a、25b可以使用例如，具有电阻元件和滑动头的电位计、具有编码盘和光传感器的光学编码器、使用霍尔元件或磁阻元件和NS两极磁化的旋转磁体的磁气编码器等。尤其是，由于光学编码器或磁气编码器的输出为数字信号，因此能够抗噪声，并能检测旋转角度和旋转角速度。此外，在电位计的情况下，较为理想的是使用例如传导性的(导电)塑料型电位计。传导性的塑料型电位计的角度分辨率较高，耐磨损性好，高速跟踪性也比较好。

关于机械手的关节对机械手与外部的人或物体的接触及碰撞的碰撞力的吸收缓和动作，与第一实施例相同，因此省略其说明。在本实施例中，仅对作为不同点的该机械手的关节的碰撞检测动作，用图8来进行说明。以下，对与第一实施例相同的结构要素，标注相同符号加以说明。

以下，参照图8对机械手的关节的碰撞检测动作进行说明。图8是说明使用为了控制本发明第二实施例的机械手的关节的关节角度而设置的轴旋转角度传感器30a、30b以及驱动旋转角度传感器25a、25b的碰撞检测动作的流程图。

如图8所示，首先对机械手的输入部24输入目标值等操作指令(步骤S300)。

接着，控制装置23基于从输入部24得到的操作指令信息，从与机械手的关节的差动输入轴5a、5b的端部连结而结合的轴旋转角度传感器30a、30b得到的各轴的旋转角度信息(旋转角度、旋转角速度等)，以及从驱动旋转角度传感器25a、25b得到的各马达的旋转角度信息(旋转角度、旋转角速度等)，来驱动控制驱动源21a、21b(步骤S302)。

接着，控制装置23基于从驱动旋转角度传感器25a、25b得到的各马达的旋转角度信息，和在从各马达到差动输入轴5a、5b之间设置的动力传送***的减速比，计算差动输入轴5a、5b的驱动旋转角度θam、θbm作为比较用旋转角度(步骤S304)。

接着，控制装置23监视上述计算出的驱动旋转角度θam、θbm与从轴旋转角度传感器30a、30b得到的实际旋转角度的差(步骤S306)。

接着，控制装置23判断差(θa-θam)、(θb-θbm)的至少其中之一是否为零(步骤S308)。此时，如果差(θa-θam)、(θb-θbm)的至少其中之一不为零，控制装置23判断机械手与外部的人或物体“有碰撞”，立即停止机械手的关节的驱动源21a、21b的驱动(步骤S312)。

另一方面，如果差(θa-θam)及(θb-θbm)两者都为零，控制装置23判断与外部的人或物体“没有碰撞”，接着，进入操作指令是否已被满足的判断(步骤S310)。

如果判断出操作指令已被满足，则停止机械手的关节的驱动源21a、21b的驱动，停止动作(步骤S312)。另一方面，如果判断出操作指令未被满足，则再次返回步骤S302，继续进行关节的驱动控制。

当机械手在动作中接触或碰撞到外部的人或物体时，差动输入轴5a、5b的旋转受到外部的人或物体的限制。即，从轴旋转角度传感器30a、30b输出的差动输入轴5a、5b的实际旋转角度θa、θb的至少其中之一被限制在碰撞时的角度。此时，在被限制在碰撞时的角度的差动输入轴5a、5b上固定的蜗轮11a、11b的旋转也受到限制。与该蜗轮11a、11b啮合的蜗杆12a、12b，由于能够沿轴线L3a、L3b滑动，因此一边进行并进一边继续旋转。此时，驱动蜗杆12a、12b的驱动源21a、21b的各马达也继续旋转。其结果，驱动旋转角度θam、θbm的至少其中之一变为与实际旋转角度θa、θb不同的值，其差(θa-θam)、(θb-θbm)的至少其中之一也变为零以外的值。因此，通过监视该差(θa-θam)、(θb-θbm)，能够检测碰撞。

如上所述，根据本实施例，与第一实施例相同，能够将为了机械手的关节角度控制用而设置的轴旋转角度传感器、驱动旋转角度传感器兼用作碰撞检测传感器，能够使用其输出值来判断是否有碰撞。由此，不需要用于检测碰撞的特别的传感器，能够实现机械手的低成本化和轻量化，并能够进行迅速的碰撞检测。

另外，本实施例的机械手与第一实施例相同，例如能够作为多关节臂或手等各种机械手的关节使用。因此，具有能够提供更为安全的机械手和具备该机械手的机器人的优点。另外，作为机器人不做特别限定，除了产业用的机器人之外，例如可以举出智能机器人、医疗/福利机器人、家政机器人等各种机器人。

实施例的概要

将上面的实施例归纳如下。

(1)在本实施例中，当机械手接触或碰撞到人或建筑物等外部物体时，通过受到被弹性支撑的蜗杆在其旋转轴方向上并进，能够迅速且弹性地吸收缓和碰撞力。此外，通过将为了机械手的关节角度控制用而设置的轴旋转角度传感器兼用作碰撞检测传感器，能够实现机械手的低成本化和轻量化，并能够进行迅速的碰撞检测。此外，在本实施例中，由于包括差动齿轮机构，所以能够在确保轴转矩的同时实现机械手的小型化。

(2)上述机械手还包括支撑上述第一及第二差动输入轴和上述差动输出轴分别可旋转的中间连杆，上述第一差动输入轴和上述第二差动输入轴被互相设置在同一直线上，上述差动齿轮机构具有：固定在上述第一差动输入轴上、由上述蜗轮驱动的第一输入侧伞齿轮，固定在上述第二差动输入轴上、由上述蜗轮驱动的第二输入侧伞齿轮，和与上述第一及第二输入侧伞齿轮啮合的从动侧伞齿轮。

根据这样的结构，当机械手接触或碰撞到人或建筑物等外部物体时，通过受到被弹性支撑的蜗杆在其旋转轴方向上并进，能够迅速且弹性地吸收缓和碰撞力。此外，通过将为了机械手的关节角度控制而设置的轴旋转角度传感器兼用作碰撞检测传感器，能够实现机械臂的低成本化和轻量化，并能够进行迅速的碰撞检测。

(3)上述机械手还包括设置在上述第一连杆上、用来旋转驱动上述第一传动部的蜗杆的第一驱动源和设置在上述第一连杆上、用来旋转驱动上述第二传动部的蜗杆的第二驱动源，上述控制装置根据上述第一及第二轴旋转角度传感器的输出信号，驱动控制上述第一及第二驱动源。

(4)上述控制装置基于从上述第一轴旋转角度传感器的输出信号得到的上述第一差动输入轴的旋转角加速度Aθa和从上述第二轴旋转角度传感器的输出信号得到的上述第二差动输入轴的旋转角加速度Aθb的至少其中之一，是否在通常动作时上述第一差动输入轴或上述第二差动输入轴能够产生的最大旋转角加速度以上，检测上述第一连杆或上述第二连杆是否受到了外力。

在这样的结构中，当机械手受到了外力时，在第一及第二差动输入轴产生的旋转角加速度与通常驱动机械手时在该差动输入轴产生的旋转角加速度相比，变得非常大。因此，根据第一及第二差动输入轴的旋转角加速度Aθa、Aθb的至少其中之一是否在通常动作时差动输入轴能够产生的最大旋转角加速度以上，能够可靠并且迅速地检测碰撞。

(5)上述控制装置基于从上述第一轴旋转角度传感器的输出信号得到的上述第一差动输入轴的旋转角度变位Δθa和从上述第二轴旋转角度传感器的输出信号得到的上述第二差动输入轴的旋转角度变位Δθb的至少其中之一是否为零，检测上述第一连杆或上述第二连杆是否受到了外力。

在这样的结构中，若机械手受到了外力，则差动输入轴的旋转受到外部的人或物体的限制。因此，其旋转角度变位Δθa、Δθb的至少其中之一变为零。因此，根据旋转角度变位Δθa、Δθb的至少其中之一是否为零，能够可靠地检测碰撞。

(6)上述控制装置基于从上述第一轴旋转角度传感器的输出信号得到的上述第一差动输入轴的旋转角速度Vθa和从上述第二轴旋转角度传感器的输出信号得到的上述第二差动输入轴的旋转角速度Vθb的至少其中之一是否为零，检测上述第一连杆或上述第二连杆是否受到了外力。

在这样的结构中，若机械手受到了外力，则差动输入轴的旋转受到外部的人或物体的限制，因此其旋转角速度Vθa、Vθb的至少其中之一变为零。因此，根据旋转角速度Vθa、Vθb的至少其中之一是否为零，能够可靠地检测碰撞。

(7)上述机械手还包括产生与上述蜗杆的轴方向的移动速度相适应的阻力的速度阻力部件。

根据这样的结构，由于在机械手与外部物体接触或碰撞而导致蜗杆在旋转轴方向并进时，也能利用由速度阻力部件产生的能量耗散作用，因此能够更好地吸收碰撞力。

(8)机械手包括：第一连杆；第二连杆；可旋转地被支撑在上述第一连杆中的第一差动输入轴及第二差动输入轴；可旋转地被支撑在上述第二连杆中的差动输出轴；根据上述第一及第二差动输入轴的旋转速度的和或者差，让上述差动输出轴绕垂直的两个轴旋转的差动齿轮机构；在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的第一蜗杆；固定在上述第一差动输入轴上，与上述第一蜗杆啮合的第一蜗轮；设置在上述第一连杆上，用来旋转驱动上述第一蜗杆的第一驱动源；在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的第二蜗杆；固定在上述第二差动输入轴上，与上述第二蜗杆啮合的第二蜗轮；设置在上述第一连杆上，用来旋转驱动上述第二蜗杆的第二驱动源；检测上述第一差动输入轴的旋转角度信息的第一轴旋转角度传感器；检测上述第二差动输入轴的旋转角度信息的第二轴旋转角度传感器；检测上述第一驱动源的旋转角度信息的第一驱动旋转角度传感器；检测上述第二驱动源的旋转角度信息的第二驱动旋转角度传感器；以及基于上述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号和上述第一或第二驱动旋转角度传感器的输出信号，检测上述第一连杆或上述第二连杆是否受到了外力的控制装置；其中，上述第一或第二蜗杆根据上述第一连杆或上述第二连杆受到的外力而并进。

根据这样的结构，当机械手接触或碰撞到人或建筑物等外部物体时，通过受到被弹性支撑的蜗杆在其旋转轴方向上并进，能够迅速且弹性地吸收缓和碰撞力。此外，将为了机械手的关节角度控制用而设置的轴旋转角度传感器以及驱动旋转角度传感器兼用作碰撞检测传感器，能够使用其输出值判断是否发生了碰撞。由此，不需要用于检测碰撞的特别的传感器，能够实现机械手的低成本化和轻量化，并能够进行迅速的碰撞检测。

(9)上述控制装置基于从上述第一轴旋转角度传感器的输出信号得到的上述第一差动输入轴的实际旋转角度θa与从上述第一驱动旋转角度传感器的输出信号得到的上述第一差动输入轴的比较用旋转角度θam的差(θa-θam)，和从上述第二轴旋转角度传感器的输出信号得到的上述第二差动输入轴的实际旋转角度θb与从上述第二驱动旋转角度传感器的输出信号得到的上述第二差动输入轴的比较用旋转角度θbm的差(θb-θbm)的至少其中之一是否为零，检测上述第一连杆或上述第二连杆是否受到了外力。

根据这样的结构，当机械手在动作中接触或碰撞到外部物体时，若差动输入轴的旋转受到外部物体的限制，则从固定在差动输入轴上的轴旋转角度传感器得到的差动输入轴各自的旋转角度θa、θb的至少其中之一被限制为碰撞时的角度。此时，在被限制为碰撞时的角度的差动输入轴上固定的蜗轮的旋转也受到限制，但由于与其啮合的蜗杆能沿着其旋转轴滑动，所以一边进行并进一边继续旋转。此时，驱动蜗杆的各个驱动源也继续旋转。其结果是，驱动旋转角度θam、θbm的至少其中之一变为与旋转角度θa、θb不同的值，由于其差值(θa-θam)、(θb-θbm)的至少其中之一也变为零以外的值，因此能够检测碰撞。

根据以上所述的本实施例，对与外部的人或物体的接触及碰撞的响应性较好，能够迅速地吸收缓和碰撞力。此外，由于不需要用于检测碰撞的特殊的传感器，所以能够提供低成本、轻量并且小型化的机械手。

产业上的利用可能性

本发明涉及的机械手对碰撞的响应性较好，迅速并且弹性地吸收缓和碰撞力，不需要用于检测碰撞的特殊的传感器，作为低成本、轻量并且小型化的机械手的关节是有用的。

Claims (13)

1.一种机械手，其特征在于包括：

第一连杆；

第二连杆；

第一差动输入轴及第二差动输入轴，可旋转地被支撑在所述第一连杆上；

差动输出轴，可旋转地被支撑在所述第二连杆上；

差动齿轮机构，根据所述第一及第二差动输入轴的旋转速度的和或者差，让所述差动输出轴绕垂直的两个轴旋转；

第一传动部，向所述第一差动输入轴传送驱动力；

第二传动部，向所述第二差动输入轴传送驱动力；

第一轴旋转角度传感器，检测所述第一差动输入轴的旋转角度信息；

第二轴旋转角度传感器，检测所述第二差动输入轴的旋转角度信息；以及

控制装置，基于所述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号，检测所述第一连杆或所述第二连杆是否受到了外力；其中，

所述第一及第二传动部，分别具备在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的蜗杆，和与该蜗杆啮合的蜗轮；

所述蜗杆，具有根据所述第一连杆或所述第二连杆受到的外力而并进移动的结构。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于还包括：分别可旋转地支撑所述第一及第二差动输入轴和所述差动输出轴的中间连杆；其中，

所述第一差动输入轴和所述第二差动输入轴，被互相设置在同一直线上，

所述差动齿轮机构，具有被固定在所述第一差动输入轴上由所述蜗轮驱动的第一输入侧伞齿轮、被固定在所述第二差动输入轴上由所述蜗轮驱动的第二输入侧伞齿轮以及与所述第一及第二输入侧伞齿轮啮合的从动侧伞齿轮。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于还包括：

第一驱动源，被设置在所述第一连杆上，用来旋转驱动所述第一传动部的蜗杆；和

第二驱动源，被设置在所述第一连杆上，用来旋转驱动所述第二传动部的蜗杆；其中，

所述控制装置，根据所述第一及第二轴旋转角度传感器的输出信号，驱动控制所述第一及第二驱动源。

4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述控制装置，基于从所述第一轴旋转角度传感器的输出信号得到的所述第一差动输入轴的旋转角加速度Aθa和从所述第二轴旋转角度传感器的输出信号得到的所述第二差动输入轴的旋转角加速度Aθb的至少其中之一，是否在通常动作时所述第一差动输入轴或所述第二差动输入轴能够产生的最大旋转角加速度以上，检测所述第一连杆或所述第二连杆是否受到了外力。

5.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述控制装置，基于从所述第一轴旋转角度传感器的输出信号得到的所述第一差动输入轴的旋转角度变位Δθa和从所述第二轴旋转角度传感器的输出信号得到的所述第二差动输入轴的旋转角度变位Δθb的至少其中之一是否为零，检测所述第一连杆或所述第二连杆是否受到了外力。

6.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述控制装置，基于从所述第一轴旋转角度传感器的输出信号得到的所述第一差动输入轴的旋转角速度Vθa和从所述第二轴旋转角度传感器的输出信号得到的所述第二差动输入轴的旋转角速度Vθb的至少其中之一是否为零，检测所述第一连杆或所述第二连杆是否受到了外力。

7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于还包括：产生与所述蜗杆的轴方向的移动速度相适应的阻力的速度阻力部件。

8.一种机械手，其特征在于包括：

第一连杆；

第二连杆；

第一差动输入轴及第二差动输入轴，可旋转地被支撑在所述第一连杆上；

差动输出轴，可旋转地被支撑在所述第二连杆上；

差动齿轮机构，根据所述第一及第二差动输入轴的旋转速度的和或者差，让所述差动输出轴绕垂直的两个轴旋转；

第一蜗杆，在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转；

第一蜗轮，被固定在所述第一差动输入轴上，与所述第一蜗杆啮合；

第一驱动源，被设置在所述第一连杆上，用来旋转驱动所述第一蜗杆；

第二蜗杆，在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转；

第二蜗轮，被固定在所述第二差动输入轴上，与所述第二蜗杆啮合；

第二驱动源，被设置在所述第一连杆上，用来旋转驱动所述第二蜗杆；

第一轴旋转角度传感器，检测所述第一差动输入轴的旋转角度信息；

第二轴旋转角度传感器，检测所述第二差动输入轴的旋转角度信息；

第一驱动旋转角度传感器，检测所述第一驱动源的旋转角度信息；

第二驱动旋转角度传感器，检测所述第二驱动源的旋转角度信息；以及

控制装置，基于所述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号和所述第一或第二驱动旋转角度传感器的输出信号，检测所述第一连杆或所述第二连杆是否受到了外力；其中，

所述第一蜗杆或所述第二蜗杆，具有根据所述第一连杆或所述第二连杆受到的外力而并进的结构。

9.根据权利要求8所述的机械手，其特征在于还包括：分别可旋转地支撑所述第一及第二差动输入轴和所述差动输出轴的中间连杆；其中，

所述第一差动输入轴和所述第二差动输入轴，被互相设置在同一直线上，

所述差动齿轮机构，具有被固定在所述第一差动输入轴上由所述蜗轮驱动的第一输入侧伞齿轮、被固定在所述第二差动输入轴上由所述蜗轮驱动的第二输入侧伞齿轮以及与所述第一及第二输入侧伞齿轮啮合的从动侧伞齿轮。

10.根据权利要求8所述的机械手，其特征在于：所述控制装置，基于从所述第一轴旋转角度传感器的输出信号得到的所述第一差动输入轴的实际旋转角度θa与从所述第一驱动旋转角度传感器的输出信号得到的所述第一差动输入轴的比较用旋转角度θam的差θa-θam，和从所述第二轴旋转角度传感器的输出信号得到的所述第二差动输入轴的实际旋转角度θb与从所述第二驱动旋转角度传感器的输出信号得到的所述第二差动输入轴的比较用旋转角度θbm的差θb-θbm的至少其中之一是否为零，检测所述第一连杆或所述第二连杆是否受到了外力。

11.根据权利要求8所述的机械手，其特征在于还包括：产生与所述蜗杆的轴方向的移动速度相适应的阻力的速度阻力部件。

12.一种机械手的碰撞检测方法，所述机械手包括，可旋转地被支撑在第一连杆上的第一差动输入轴和第二差动输入轴；在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的第一蜗杆和第二蜗杆；检测所述第一差动输入轴的旋转角度信息的第一轴旋转角度传感器；以及检测所述第二差动输入轴的旋转角度信息的第二轴旋转角度传感器，其特征在于：

在所述第一或第二蜗杆根据所述第一连杆或所述第二连杆受到的外力而并进之后，再基于所述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号，检测所述第一连杆或所述第二连杆是否受到了外力。

13.一种机械手的控制方法，所述机械手包括，可旋转地被支撑在第一连杆上的第一差动输入轴和第二差动输入轴；可旋转地被支撑在第二连杆上的差动输出轴；在旋转轴的并进方向移动自如地被弹性地保持在指定位置并可旋转的第一蜗杆和第二蜗杆；设置在所述第一连杆上用来旋转驱动所述第一蜗杆的第一驱动源；设置在所述第一连杆上用来旋转驱动所述第二蜗杆的第二驱动源；检测所述第一差动输入轴的旋转角度信息的第一轴旋转角度传感器；以及检测所述第二差动输入轴的旋转角度信息的第二轴旋转角度传感器，其特征在于：

在所述第一或第二蜗杆根据所述第一连杆或所述第二连杆受到的外力而并进之后，再基于所述第一或第二轴旋转角度传感器的输出信号，检测所述第一连杆或所述第二连杆是否受到了外力，驱动控制所述第一驱动源或所述第二驱动源。

Images