JP2017170596A - Robot and external force detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットおよび外力検知装置に関するものである。 The present invention relates to a robot and an external force detection device.
例えば、工業製品を製造する製造工程で用いられるロボットとして、特許文献１に記載のロボットが知られている。特許文献１のロボットは、関節を介して接続されている複数のアームと、最先端に位置するアームに取り付けられているハンドと、を有している。また、このロボットは、作業者との接触を検知することのできる機構を有している。この機構は、最先端に位置するアームに配置され、内部に帯状の空気室が形成されているマットと、マット内の圧力を検出する圧力スイッチと、を有し、作業者との接触により変化するマット内の圧力を圧力スイッチが検知すると、ロボットが安全に停止するようになっている。 For example, a robot described in Patent Document 1 is known as a robot used in a manufacturing process for manufacturing an industrial product. The robot of Patent Document 1 has a plurality of arms connected via joints and a hand attached to the arm located at the forefront. In addition, this robot has a mechanism that can detect contact with an operator. This mechanism is arranged on the arm located at the forefront and has a mat with a band-shaped air chamber formed inside, and a pressure switch that detects the pressure in the mat, and changes depending on contact with the operator When the pressure switch detects the pressure inside the mat, the robot stops safely.
しかしながら、特許文献１のロボットでは、作業者（被接触物）がマットと接触した場合に、マットの作業者との接触部が凹むと共に接触部以外の部分が膨らむため、結果としてマット内の圧力変化が生じ難い。そのため、作業者との接触を高精度に検知することができない。 However, in the robot of Patent Document 1, when the worker (contacted object) comes into contact with the mat, the contact portion of the mat with the worker is recessed and the portions other than the contact portion swell, resulting in pressure in the mat. Change is unlikely to occur. Therefore, contact with the worker cannot be detected with high accuracy.
本発明の目的は、被接触物との接触を高精度に検知することができるロボットおよび外力検知装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a robot and an external force detection device that can detect contact with an object to be contacted with high accuracy.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットは、可動部と、
前記可動部に配置されている第１部材と、
前記第１部材との間に空間を構成する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に位置し、前記第２部材の前記第１部材から離間する方向への変位を規制する第３部材と、
前記空間内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記空間の内外を連通する開口部と、を有していることを特徴とするロボット。
このような構成によれば、第３部材によって第２部材の第１部材から離間する方向への変位を規制することができる。そのため、被接触物（代表的には作業者）が第２部材と接触した場合に、第２部材の被接触物との接触部以外の部分が膨らみ難くなり、接触による空間内の圧力変化が大きくなる。また、被接触物との接触が解除されれば、第３部材によって速やかに自然状態へ復帰することもできる。そのため、被接触物との接触を高感度に検知することができるロボットとなる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The robot of the present invention includes a movable part,
A first member disposed on the movable part;
A second member forming a space with the first member;
A third member that is located between the first member and the second member and restricts displacement of the second member in a direction away from the first member;
A pressure detector for detecting the pressure in the space;
And an opening that communicates the inside and outside of the space.
According to such a configuration, the displacement of the second member in the direction away from the first member can be regulated by the third member. For this reason, when an object to be contacted (typically, an operator) comes into contact with the second member, a portion other than the contact part of the second member with the object to be contacted is difficult to swell, and the pressure change in the space due to the contact occurs. growing. Moreover, if a contact with a to-be-contacted object is cancelled | released, it can also return to a natural state rapidly by the 3rd member. Therefore, the robot can detect the contact with the contacted object with high sensitivity.
本発明のロボットでは、前記空間は、前記第１部材と前記第２部材とで囲まれていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に空間を形成することができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the space is surrounded by the first member and the second member.
Thereby, a space can be formed relatively easily.
本発明のロボットでは、前記第３部材は、前記第１部材に固定されていることが好ましい。
これにより、第３部材によって第２部材の第１部材から離間する方向への変位をより効果的に規制することができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the third member is fixed to the first member.
Thereby, the displacement of the second member in the direction away from the first member can be more effectively regulated by the third member.
本発明のロボットでは、前記空間は、複数に仕切られていることが好ましい。
これにより、１つの空間を小さくすることができるため、被接触物との接触による圧力変化が大きくなる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the space is partitioned into a plurality of spaces.
Thereby, since one space can be made small, the pressure change by contact with a to-be-contacted object becomes large.
本発明のロボットでは、前記圧力検出部は、前記第２部材に配置されていることが好ましい。
これにより、圧力検出部を空間からより近い場所に配置することができるため、空間内の圧力をより正確に検出することができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the pressure detection unit is disposed on the second member.
Thereby, since the pressure detection part can be arrange | positioned in the place closer from space, the pressure in space can be detected more correctly.
本発明のロボットでは、前記圧力検出部は、前記第１部材に配置されていることが好ましい。
これにより、圧力検出部を空間からより近い場所に配置することができるため、空間内の圧力をより正確に検出することができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the pressure detection unit is disposed on the first member.
Thereby, since the pressure detection part can be arrange | positioned in the place closer from space, the pressure in space can be detected more correctly.
本発明のロボットでは、前記可動部の一部が前記第１部材を兼ねていることが好ましい。
これにより、装置構成を簡略化することができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that a part of the movable portion also serves as the first member.
Thereby, the apparatus configuration can be simplified.
本発明のロボットでは、前記第３部材は、発泡体を含んでいることが好ましい。
これにより、第３部材の構成が簡単となる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the third member includes a foam.
This simplifies the configuration of the third member.
本発明のロボットでは、前記第３部材と前記第２部材との固定部が複数設けられていることが好ましい。
これにより、第３部材によって第２部材の変形が阻害され難くなるため、第２部材の破損を低減することができる。
In the robot of the present invention, it is preferable that a plurality of fixing portions for the third member and the second member are provided.
Thereby, since it becomes difficult to inhibit a deformation | transformation of a 2nd member with a 3rd member, damage to a 2nd member can be reduced.
本発明のロボットでは、前記開口部の幅は、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
これにより、被接触物との接触による空間内の圧力変化を比較的大きくすることができ、被接触物との接触の有無をより高精度に検知することができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the width of the opening is in a range of 0.1 mm or more and 2 mm or less.
Thereby, the pressure change in the space due to contact with the contacted object can be made relatively large, and the presence or absence of contact with the contacted object can be detected with higher accuracy.
本発明のロボットでは、前記開口部は、開口面積を変化させることができることが好ましい。
これにより、被接触物との接触による空間内の圧力変化の具合を調整することができる。
In the robot according to the aspect of the invention, it is preferable that the opening can change an opening area.
Thereby, the condition of the pressure change in the space by the contact with the contacted object can be adjusted.
本発明の外力検知装置は、第１部材と、
前記第１部材との間に空間を構成する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に位置し、前記第２部材の前記第１部材から離間する方向への変位を規制する第３部材と、
前記空間内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記空間の内外を連通する開口部と、を有していることを特徴とする。
このような構成によれば、第３部材によって第２部材の第１部材から離間する方向への変位を規制することができる。そのため、被接触物（代表的には作業者）が第２部材と接触した場合に、第２部材の被接触物との接触部以外の部分が膨らみ難くなり、接触による空間内の圧力変化が大きくなる。また、被接触物との接触が解除されれば、第３部材によって速やかに自然状態へ復帰することもできる。そのため、被接触物との接触を高感度に検知することができる外力検知装置となる。
The external force detection device of the present invention includes a first member,
A second member forming a space with the first member;
A third member that is located between the first member and the second member and restricts displacement of the second member in a direction away from the first member;
A pressure detector for detecting the pressure in the space;
And an opening that communicates the inside and outside of the space.
According to such a configuration, the displacement of the second member in the direction away from the first member can be regulated by the third member. For this reason, when an object to be contacted (typically, an operator) comes into contact with the second member, a portion other than the contact part of the second member with the object to be contacted is difficult to swell, and the pressure change in the space due to the contact occurs. growing. Moreover, if a contact with a to-be-contacted object is cancelled | released, it can also return to a natural state rapidly by the 3rd member. Therefore, it becomes an external force detection device that can detect contact with an object to be contacted with high sensitivity.
以下、本発明のロボットおよび外力検知装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a robot and an external force detection device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係るロボットについて説明する。
<First Embodiment>
First, the robot according to the first embodiment of the present invention will be described.
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットが備えている外力検知装置を示す断面図である。図３は、図２に示す外力検知装置に被接触物が接触した状態を示す断面図である。図４は、図２に示す外力検知装置の変形例を示す断面図である。図５は、外力検知装置が備える圧力センサーの検出信号の一例を示すグラフである。 FIG. 1 is a perspective view showing a robot according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an external force detection device provided in the robot shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where an object to be contacted is in contact with the external force detection device shown in FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the external force detection device shown in FIG. FIG. 5 is a graph illustrating an example of a detection signal of a pressure sensor included in the external force detection device.
図１に示すロボット１は、例えば、精密機器等の工業製品を製造する製造工程で用いることのできるロボットである。同図に示すように、ロボット１は、可動部としての複数のアーム２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６を備えているロボット本体２と、ロボット本体２に配置されている外力検知装置３と、を有している。また、図２に示すように、外力検知装置３は、アーム２３４の筐体２３４ａに配置されている第１部材としての第１シート材３１と、第１シート材３１と共に第１シート材３１との間に包囲された空間である空間Ｓを構成する第２部材としての第２シート材３２と、第１シート材３１と第２シート材３２との間に位置し、第２シート材３２の第１シート材３２から離間する方向への変位を規制する第３部材としての変位規制部３３と、空間Ｓ内の圧力を検出する圧力検出部としての圧力センサー３４と、空間Ｓの内外を連通する開口部３６と、圧力センサー３４からの出力を受信する制御部３７と、を有している。このような外力検知装置３およびロボット１によれば、変位規制部３３によって第２シート材３２の第１シート材３１から離間する方向への変位を規制することができるため、被接触物Ｘ（代表的には作業者）が第２シート材３２（アーム２３４）と接触した場合に、図３に示すように、第２シート材３２の被接触物Ｘとの接触部以外の部分が膨らみ難くなり、空間Ｓ内の圧力変化を大きくすることができる。また、被接触物Ｘとの接触が解除されれば、変位規制部３３の弾性によって速やかに自然状態へ復帰することもできる。そのため、被接触物Ｘとの接触を高感度に検知することができ、ロボット１の安全な駆動が可能となる。なお、「変位を規制する」とは、変位を完全に抑制せずとも、変位量を低減させることも含んでいる。
A robot 1 shown in FIG. 1 is a robot that can be used in a manufacturing process for manufacturing industrial products such as precision equipment. As shown in the figure, the robot 1 includes a robot body 2 having a plurality of
以下、このようなロボット１について詳細に説明する。
ロボット本体２は、例えば床や天井に固定されるベース２１と、関節機構２２１を介してベース２１に連結され、関節機構２２１を軸に回動するアーム２３１と、関節機構２２２を介してアーム２３１に連結され、関節機構２２２を軸に回動するアーム２３２と、関節機構２２３を介してアーム２３２の先端に連結され、関節機構２２３を軸に回動するアーム２３３と、関節機構２２４を介してアーム２３３の先端に連結され、関節機構２２４を軸に回動するアーム２３４と、関節機構２２５を介してアーム２３４の先端に連結され、関節機構２２５を軸に回動するアーム２３５と、関節機構２２６を介してアーム２３５の先端に連結され、関節機構２２６を軸に回動するアーム２３６と、を有している。また、アーム２３６にはハンド接続部２４が設けられており、ハンド接続部２４には、ロボット１に実行させる作業に応じたハンド２６（エンドエフェクター）が装着される。
Hereinafter, such a robot 1 will be described in detail.
For example, the robot body 2 is connected to the
各アーム２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６の回動駆動は、各関節機構２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６に内蔵されているモーター等によって行われる。各モーターの駆動は、ロボット制御部２５で制御され、これにより、ロボット１に所望の動作を実行させることができる。
The
図２に示すように、外力検知装置３は、アーム２３４の筐体２３４ａに配置されている第１シート材３１と、第１シート材３１との間に空間Ｓを形成している第２シート材３２と、第１シート材３１と第２シート材３２との間に位置する変位規制部３３と、空間Ｓ内の圧力を検出する圧力センサー３４と、空間Ｓの内外を連通する開口部３６と、圧力センサー３４からの出力を受信する制御部３７と、を有している。そして、第１シート材３１がアーム２３４の筐体２３４ａの表面に配置されており、第２シート材３２の表面３２１が被接触物Ｘとの接触面となっている。つまり、第２シート材３２は第１シート材３１に対してアーム２３４とは反対側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the external force detection device 3 includes a second sheet in which a space S is formed between the
なお、外力検知装置３の配置としては、動く部分（すなわち、可動部）に配置されていれば特に限定されず、アーム２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６の少なくとも１つのアームに配置されていればよい。ただし、外力検知装置３を複数のアームに配置する場合は、関節機構を跨いで空間Ｓを配置せずに、アーム毎に独立した空間Ｓを配置することが好ましい。
The arrangement of the external force detection device 3 is not particularly limited as long as it is arranged in a moving part (that is, a movable part), and is arranged in at least one of the
第１シート材３１および第２シート材３２は、それぞれ、シート状をなし気密性および可撓性を有する部材である。そして、これら第１シート材３１および第２シート材３２は、外縁部同士で接合されており、その内側（第１シート材３１と第２シート材３２との間）に空間Ｓを有する袋体３０を形成している。すなわち、空間Ｓは、第１シート材３１と第２シート材３２とで囲まれている。ただし、第１シート材３１は、硬質な部材で構成されていてもよい。また、第１シート材３１と第２シート材３２は、一体となっていてもよい。すなわち、例えば、１枚のシートを２つ折りにし、２つの折り曲げ片の外縁同士を接合することで袋体３０としてもよい。
The
また、空間Ｓ内、すなわち第１シート材３１と第２シート材３２との間には弾性を有する変位規制部３３が設けられている。変位規制部３３は、弾性を有している。そのため、変位規制部３３がクッションのような機能を果たし、被接触物Ｘが第２シート材３２と接触する際の衝撃を緩和することができる。そのため、被接触物Ｘとしての作業者の安全性が向上する。さらには、被接触物Ｘとの接触が解除された後には、変位規制部３３の復元力（弾性）によって、第２シート材３２が速やかに自然状態へ復帰するため、次回の被接触物Ｘとの接触に備えることができる。なお、前記「自然状態」とは、静止状態で、かつ、被接触物Ｘと接触していない状態を言う。
Further, a
このような変位規制部３３は、シート状をなしており、下面（すなわち、第１シート材３１側の面）は、その全域にわたって第１シート材３１に固定されており、上面（すなわち、第２シート材３２側の面）は、その全域にわたって第２シート材３２と固定されている。なお、変位規制部３３と第１、第２シート材３１、３２との固定は、例えば、接着剤を用いて行うことができる。このように、変位規制部３３を第１、第２シート材３１、３２に固定することで、図３に示すように、被接触物Ｘが接触した際、第２シート材３２の被接触物Ｘとの接触部以外の部分の膨らみを規制することができる。そのため、被接触物Ｘが第２シート材３２に接触した際の空間Ｓ内の圧力変化を大きくすることができる。なお、ここでの「規制」は、変位規制部３３を省略した場合と比較して、第２シート材３２の前記接触部以外の部分を膨らみ難くすることができることを意味しており、好ましくは、前記接触部以外の部分の膨らみを防止することができることを意味している。
Such a
特に本実施形態では、変位規制部３３は、スポンジに代表されるような、空孔を有する発泡体で構成されている。このように、変位規制部３３を発泡体で構成することで、変位規制部３３の構成が簡単となると共に、高い衝撃吸収性を発揮することができる。このような発泡体としては、例えば、ウレタンフォーム材を用いることができる。特に、発泡体としては、連続した空孔を有していることが好ましく、これにより、内部に通気性を有し、空気の通過が可能となる。
In particular, in the present embodiment, the
変位規制部３３の厚さとしては、特に限定されないが、袋体３０内に配置された状態で、例えば、１ｃｍ以上、５ｃｍ以下とすることができる。この程度の厚さとすることで、十分に薄い袋体３０となり、アーム２３４に配置し易くなる。
Although it does not specifically limit as thickness of the
なお、変位規制部３３としては、弾性を有していれば特に限定されず、例えば、ゴム部材や、後述するようなバネ部材３３３で構成されていてもよい。
The
また、袋体３０には空間Ｓの内外を連通する開口部３６が設けられている。開口部３６は、第１シート材３１と第２シート材３２との接合部、すなわち、第１シート材３１と第２シート材３２との間に挟まれるようにして配置されている。このような開口部３６を配置することで、ロボット１が配置されている雰囲気の圧力（以下「雰囲気圧力」とも言う。）と空間Ｓ内の圧力とが平衡状態となる。なお、開口部３６の配置としては、特に限定されず、例えば、第１シート材３１を貫通するように配置されていてもよいし、第２シート材３２を貫通するように配置されていてもよい。また、例えば、第１、第２シート材３１、３２の少なくとも一方を気体透過性を有するシート材で構成し、前記シート材が開口部３６を兼ねていてもよい。
The
このような開口部３６は、空間Ｓの圧力の変化速度を調整する役割を果たす。図３に示すように、被接触物Ｘが第２シート材３２に接触し、空間Ｓの体積が減少したときには空間Ｓ内の空気が外部へ排出され難くなっており、反対に、接触している被接触物Ｘが離れ（以下、「接触の解除」と言う）、空間Ｓの体積が増加したときには雰囲気中の空気が空間Ｓ内へ導入され難くなっている。そのため、被接触物Ｘとの接触時に、一時的に空間Ｓ内の圧力を高めることができ、被接触物Ｘとの接触の解除時に、一時的に空間内の圧力を下げることができる。そのため、被接触物Ｘとの接触の有無を高感度に検知することができる。
Such an
ここで、開口部３６の幅（径）は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。このような範囲とすることで、開口部３６の単位時間当たりの流量が適当（多過ぎず、少な過ぎず）なものとなる。すなわち、上述の上限値とすることで、上述したような効果をより高めることができる。また、上述の下限値とすることで、被接触物Ｘと第２シート材３２との接触時に、空間Ｓ内の圧力の高まり過ぎを低減でき、袋体３０の破損等を低減することができる。
Here, the width (diameter) of the
また、開口部３６は、例えば可変バルブ（すなわち、開度を調整可能なバルブ）のような、開口面積を変化させることができる構成となっていることが好ましい。これにより、開口部３６を通過する空気の流量を調整することができる。そのため、被接触物Ｘの接触時や接触状態が解除されたときにおける空間Ｓ内の圧力変化の具合を調整することができ、利便性が向上する。なお、開口面積を変化させることができる別の構成として、例えば、図４に示すように、開口部３６が複数配置されていてもよい。そして、蓋等によって塞ぐ開口部３６の数を変更することで、開口部３６の全体としての開口面積を変化させることができる。
Moreover, it is preferable that the
圧力センサー３４は、第２シート材３２に配置されている。具体的には、第２シート材３２には台座３５が設けられており、この台座３５には第２シート材３２に形成されている開口を介して空間Ｓと連通している収容空間ＳＳが設けられている。そして、この収容空間ＳＳ内に圧力センサー３４が設けられている。このように、第２シート材３２に圧力センサー３４を配置することで、圧力センサー３４を空間Ｓからより近い場所に配置することができる。そのため、圧力損失が小さくなると共に、圧力変化を検出するまでのタイムラグが短くなり、空間Ｓ内の圧力をより正確に検出することができる。
The
なお、圧力センサー３４としては、圧力を検出することができれば特に限定されず、公知の物を適用することができる。例えば、圧力センサー３４は、受圧により撓み変形するダイアフラムと、ダイアフラムの撓みを検出する検出素子（例えば、ダイアフラム上に配置されているピエゾ抵抗素子）と、を有する構成とすることができる。
The
図５に、被接触物Ｘと接触したときの空間Ｓ内の圧力の変化（すなわち、圧力センサー３４の検出信号）の一例を示す。このグラフは、時刻Ｔ１に被接触物Ｘが第２シート材３２に接触し、時刻Ｔ２に被接触物Ｘが第２シート材３２から離れた場合の圧力変化を示している。同図に示すように、時刻Ｔ１において第２シート材３２に被接触物Ｘが接触すると空間Ｓ内の圧力が急峻に上昇した後（すなわち、雰囲気圧力よりも高い陽圧となった後）、開口部３６を介して空間Ｓの空気が抜けることで空間Ｓ内の圧力が雰囲気圧力と平衡状態となる。そして、時刻Ｔ２において被接触物Ｘとの接触が解除されると、変位規制部３３の復元力によって速やかに空間Ｓが広がり、それに伴って空間Ｓ内の圧力が一時的に低下する（すなわち、雰囲気圧力よりも低い負圧となる）。そして、この現象は、被接触物Ｘが第２シート材３２の表面のどの部位に接触しても生じる。外力検知装置３は、このような圧力変化に基づいて、被接触物Ｘとの接触の有無を判断できるように構成されている。
FIG. 5 shows an example of a change in pressure in the space S (ie, a detection signal of the pressure sensor 34) when it comes into contact with the contact object X. This graph shows the pressure change when the contact object X contacts the
制御部３７は、圧力センサー３４での空間Ｓ内の圧力の検出結果から被接触物Ｘとの接触の有無を判断する。具体的には、制御部３７は、図５で示したように、空間Ｓ内の圧力が大きく上昇した場合（陽圧になった場合）には被接触物Ｘと接触したと判断し、空間Ｓ内の圧力が一時的に低下した場合（負圧になった場合）には被接触物Ｘとの接触が解除されたと判断する。そして、制御部３７は、被接触物Ｘと接触したと判断した場合には、その情報をロボット本体２のロボット制御部２５に送信する。ロボット制御部２５は、被接触物Ｘと接触したとの情報を制御部３７から受信した場合には、例えば、速やかにロボット本体２を停止させる。これにより、ロボット１や被接触物Ｘの破損を防止でき、特に、被接触物Ｘとしての作業者の安全を確保することができる。反対に、制御部３７は、被接触物Ｘとの接触が解除されたと判断した場合には、その情報をロボット制御部２５に送信する。ロボット制御部２５は、被接触物Ｘとの接触が解除されたとの情報を制御部３７から受信した場合には、例えば、速やかにロボット本体２の駆動を再開する。これにより、被接触物Ｘとの接触によるタイムロスを短くすることができる。
The
以上、外力検知装置３について詳細に説明した。このような構成によれば、前述したように、被接触物Ｘとの接触の有無を高精度に検知することができ、ロボット１の安全な駆動が可能となる。特に、外力検知装置３によれば、空間Ｓ内の圧力を一定に保つ必要が無いため、そのためのポンプやバルブを配置せずに済み、コスト削減を図ることができる。また、雰囲気の温度が変化した場合には開口部３６を通して空気の出入りが可能であるため、雰囲気の温度変化に影響を受け難く、どのような雰囲気の温度においても、高精度に接触の有無を検知することができる。
The external force detection device 3 has been described in detail above. According to such a configuration, as described above, the presence or absence of contact with the contacted object X can be detected with high accuracy, and the robot 1 can be driven safely. In particular, according to the external force detection device 3, since it is not necessary to keep the pressure in the space S constant, it is not necessary to arrange a pump or a valve therefor, and cost can be reduced. In addition, since the air can enter and exit through the
特に、本実施形態では、被接触物Ｘと接触する袋体３０中に弾性を有する変位規制部３３が配置されているため、被接触物Ｘとの接触時の衝撃を緩和することができ、被接触物Ｘとしての作業者の安全をより確保することができる。また、被接触物Ｘと接触してから変位規制部３３が圧縮しきるまで（すなわち、被接触物Ｘが硬いアーム２３４の筐体２３４ａにぶつかるまで）に若干の時間差が生じるため、ロボット本体２の駆動を停止するまでの時間に若干の猶予を与えることができる。そのため、例えば、通常動作における各アーム２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６の移動速度を比較的早く設定しておいても、被接触物Ｘとの接触時には安全にロボット本体２を停止させることができる。
In particular, in the present embodiment, since the
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るロボットについて説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係るロボットを示す部分拡大断面図である。
Second Embodiment
Next, a robot according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a partially enlarged sectional view showing a robot according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態に係るロボットは、主に、外力検知装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。 The robot according to the present embodiment is mainly the same as the robot according to the first embodiment described above except that the configuration of the external force detection device is different.
なお、以下の説明では、第２実施形態のロボットに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図６では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。 In the following description, the robot of the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted. In FIG. 6, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
図６に示すように、本実施形態のロボット１では、アーム２３４の一部が外力検知装置３の第１シート材３１を兼ねている。具体的には、アーム２３４の筐体２３４ａが第１シート材３１を兼ねている。これにより、ロボット１の装置構成を簡略化することができる。
As shown in FIG. 6, in the robot 1 according to the present embodiment, a part of the
特に、本実施形態では、筐体２３４ａにはフィン２３４ｂが設けられており、空間Ｓの内外の熱交換を効率的に行うことができる。なお、筐体２３４ａは、例えば、各種金属材料で構成することができる。
In particular, in the present embodiment, the
また、筐体２３４ａには空間Ｓの内外を連通する開口２３４ｃが形成されており、この開口２３４ｃが開口部３６を兼ねている。また、筐体２３４ａには空間の内外を連通する開口２３４ｄが形成されており、この開口２３４ｄには圧力センサー３４が配置されている。すなわち、圧力センサー３４は、第１シート材３１を兼ねている筐体２３４ａに配置されている。このように、筐体２３４ａに圧力センサー３４を配置することで、圧力センサー３４を空間Ｓからより近い場所に配置することができる。そのため、圧力損失が少なくなると共に、圧力変化を検出するまでのタイムラグが短くなるため、空間Ｓ内の圧力をより正確に検出することができる。また、圧力センサー３４をアーム２３４内に配置することができるため、圧力センサー３４を保護することができる。
In addition, an
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Also according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るロボットについて説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係るロボットを示す部分拡大断面図である。
<Third Embodiment>
Next, a robot according to a third embodiment of the invention will be described.
FIG. 7 is a partially enlarged sectional view showing a robot according to the third embodiment of the present invention.
本実施形態に係るロボットは、主に、外力検知装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。 The robot according to the present embodiment is mainly the same as the robot according to the first embodiment described above except that the configuration of the external force detection device is different.
なお、以下の説明では、第３実施形態のロボットに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図７では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。 In the following description, the robot of the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted. Moreover, in FIG. 7, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
図７に示すように、本実施形態の外力検知装置３では空間Ｓが複数に仕切られている。そして、空間Ｓ毎に開口部３６および圧力センサー３４が配置されている。このような構成とすることで、１つの空間Ｓの体積を小さくすることができ、被接触物Ｘとの接触による圧力変化がより大きくなる。そのため、より高感度で、被接触物Ｘとの接触を検知することができる。また、圧力変化を検知した圧力センサー３４に対応する空間Ｓを特定することで、被接触物Ｘとの接触箇所をより狭い範囲で特定することもできる。
As shown in FIG. 7, in the external force detection device 3 according to the present embodiment, the space S is partitioned into a plurality of spaces. An
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、複数の空間Ｓ毎に圧力センサー３４および開口部３６を配置しているが、例えば、複数の空間Ｓを直列に繋げると共に、いずれかの空間Ｓに連通する開口部３６を配置し、１つの圧力センサー３４によって圧力変化を検知する構成となっていてもよいし、開口部３６を有する複数の空間Ｓを並列に繋げて１つの圧力センサー３４によって圧力変化を検知する構成となっていてもよい。
Also according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited. In the present embodiment, the
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るロボットについて説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係るロボットを示す部分拡大断面図である。
<Fourth embodiment>
Next, a robot according to a fourth embodiment of the invention is described.
FIG. 8 is a partially enlarged sectional view showing a robot according to the fourth embodiment of the present invention.
本実施形態に係るロボットは、主に、外力検知装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。 The robot according to the present embodiment is mainly the same as the robot according to the first embodiment described above except that the configuration of the external force detection device is different.
なお、以下の説明では、第４実施形態のロボットに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。 In the following description, the robot of the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
図８に示すように、本実施形態の外力検知装置３では変位規制部３３が複数の分割片３３１に分割されており、複数の分割片３３１が互いに離間して配置されている。すなわち、変位規制部３３と第２シート材３２との固定部は、互いに離間して複数設けられている。これにより、前述した第１実施形態の構成と比較して、変位規制部３３によって第２シート材３２の変形が阻害され難くなり、第２シート材３２の破損を低減することができる。また、前述した第１実施形態の構成と比較して、変位規制部３３の体積が小さくなるため、軽量化を図ることもできる。
As shown in FIG. 8, in the external force detection device 3 of the present embodiment, the
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、変位規制部３３を複数の分割片３３１に分割しているが、例えば、第１実施形態と同様に分割されていない１つの変位規制部３３を用い、第１、第２シート材３１、３２との固定箇所を複数配置してもよい。
According to the fourth embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited. In the present embodiment, the
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係るロボットについて説明する。
図９は、本発明の第５実施形態に係るロボットを示す部分拡大断面図である。
<Fifth Embodiment>
Next, a robot according to a fifth embodiment of the invention will be described.
FIG. 9 is a partially enlarged sectional view showing a robot according to the fifth embodiment of the present invention.
本実施形態に係るロボットは、主に、外力検知装置の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットと同様である。 The robot according to the present embodiment is mainly the same as the robot according to the first embodiment described above except that the configuration of the external force detection device is different.
なお、以下の説明では、第５実施形態のロボットに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。 In the following description, the robot according to the fifth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 9, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the above-described embodiment.
図９に示すように、本実施形態の外力検知装置３では、第１シート材３１および第２シート材３２が、それぞれ、板状の硬質な部材で構成されており、これら第１、第２シート材３１、３２の外周部同士を連結して空間Ｓを形成している連結部３８が設けられている。連結部３８は、弾性または柔軟性を有する材料で構成されていることが好ましい。また、本実施形態では、第１シート材３１および第２シート材３２は、板状の硬質な部材で構成されており、変位規制部３３は、弾性体として複数のバネ部材３３３で構成されている。各バネ部材３３３は、空間Ｓの厚さ方向に伸縮するように設けられている。このように、変位規制部３３をバネ部材３３３で構成することで、変位規制部３３の構成が簡単となると共に、被接触物Ｘとの接触時の衝撃を緩和することができる。そのため、被接触物Ｘとしての作業者の安全性が向上する。
As shown in FIG. 9, in the external force detection device 3 of the present embodiment, the
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。 According to the fifth embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited.
以上、本発明のロボットおよび外力検知装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。 As described above, the robot and the external force detection device of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit is an arbitrary configuration having the same function. Can be substituted. In addition, any other component may be added to the present invention. Moreover, you may combine each embodiment suitably.
また、前述した実施形態では、ロボットとして、回動軸の数が６ある６軸多関節ロボットを用いたが、ロボットとしては、これに限定されず、例えば、胴体と２つの多関節アームを有する双腕ロボットであってもよいし、スカラロボット（水平多関節ロボット）であってもよい。 In the above-described embodiment, a 6-axis articulated robot having six rotation axes is used as the robot. However, the robot is not limited to this. For example, the robot has a trunk and two articulated arms. It may be a double arm robot or a SCARA robot (horizontal articulated robot).
また、前述した実施形態では、外力検知装置をロボットに配置した構成について説明したが、外力検知装置を配置する対象は、ロボットに限定されない。例えば、バイク、自動車等の移動体、動物（特に人間）、植物等の生物等に配置してもよい。 In the above-described embodiment, the configuration in which the external force detection device is arranged on the robot has been described. However, the target on which the external force detection device is arranged is not limited to the robot. For example, it may be arranged on a moving body such as a motorcycle or an automobile, an animal (particularly human), a living organism such as a plant.
１…ロボット、２…ロボット本体、３…外力検知装置、２１…ベース、２４…ハンド接続部、２５…ロボット制御部、２６…ハンド、３０…袋体、３１…第１シート材、３２…第２シート材、３３…変位規制部、３４…圧力センサー、３５…台座、３６…開口部、３７…制御部、３８…連結部、２２１…関節機構、２２２…関節機構、２２３…関節機構、２２４…関節機構、２２５…関節機構、２２６…関節機構、２３１…アーム、２３２…アーム、２３３…アーム、２３４…アーム、２３４ａ…筐体、２３４ｂ…フィン、２３４ｃ…開口、２３４ｄ…開口、２３５…アーム、２３６…アーム、３２１…表面、３３１…分割片、３３３…バネ部材、Ｓ…空間、ＳＳ…収容空間、Ｔ１、Ｔ２…時刻、Ｘ…被接触物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot, 2 ... Robot main body, 3 ... External force detection apparatus, 21 ... Base, 24 ... Hand connection part, 25 ... Robot control part, 26 ... Hand, 30 ... Bag body, 31 ... 1st sheet material, 32 ... 1st 2 sheet material, 33 ... displacement regulating part, 34 ... pressure sensor, 35 ... pedestal, 36 ... opening, 37 ... control part, 38 ... coupling part, 221 ... joint mechanism, 222 ... joint mechanism, 223 ... joint mechanism, 224 ... joint mechanism, 225 ... joint mechanism, 226 ... joint mechanism, 231 ... arm, 232 ... arm, 233 ... arm, 234 ... arm, 234a ... housing, 234b ... fin, 234c ... opening, 234d ... opening, 235 ...
Claims (12)
前記可動部に配置されている第１部材と、
前記第１部材との間に空間を構成する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に位置し、前記第２部材の前記第１部材から離間する方向への変位を規制する第３部材と、
前記空間内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記空間の内外を連通する開口部と、を有していることを特徴とするロボット。 Moving parts;
A first member disposed on the movable part;
A second member forming a space with the first member;
A third member that is located between the first member and the second member and restricts displacement of the second member in a direction away from the first member;
A pressure detector for detecting the pressure in the space;
And an opening that communicates the inside and outside of the space.
前記第１部材との間に空間を構成する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に位置し、前記第２部材の前記第１部材から離間する方向への変位を規制する第３部材と、
前記空間内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記空間の内外を連通する開口部と、を有していることを特徴とする外力検知装置。 A first member;
A second member forming a space with the first member;
A third member that is located between the first member and the second member and restricts displacement of the second member in a direction away from the first member;
A pressure detector for detecting the pressure in the space;
An external force detection device having an opening that communicates the inside and outside of the space.
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