CN102735375A - 传感器装置、力检测装置以及机器人 - Google Patents

传感器装置、力检测装置以及机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN102735375A
CN102735375A CN2012101037790A CN201210103779A CN102735375A CN 102735375 A CN102735375 A CN 102735375A CN 2012101037790 A CN2012101037790 A CN 2012101037790A CN 201210103779 A CN201210103779 A CN 201210103779A CN 102735375 A CN102735375 A CN 102735375A
Authority
CN
China
Prior art keywords
container
sensor element
sensor
electrode
robot
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.)
Granted
Application number
CN2012101037790A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102735375B (zh
Inventor
土屋和博
神谷俊幸
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson 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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN102735375A publication Critical patent/CN102735375A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102735375B publication Critical patent/CN102735375B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices
    • B25J19/028Piezoresistive or piezoelectric sensing devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1694Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/226Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00Robots
    • Y10S901/46Sensing device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明提供一种传感器装置、力检测装置以及机器人。传感器装置具备:传感器元件,该传感器元件层叠压电体与电极而形成;以及收纳所述传感器元件的第一容器与第二容器,该传感器装置还具有按压部,该按压部利用所述第一容器及第二容器在所述压电体及所述电极的层叠方向上按压所述传感器元件。

Description

传感器装置、力检测装置以及机器人
技术领域
本发明涉及传感器装置、力检测装置以及机器人。
背景技术
以往,作为使用压电材料的力传感器已知有专利文献1中的力传感器。即,公开了专利文献1的图15所示的如下力传感器:配置有多个测量元件,该多个测量元件利用作为压电材料的结晶圆板16夹持信号电极15,进而被金属罩圆板17夹持。
专利文献1:日本特开平4-231827号公报
然而,在上述专利文献1的测量元件中并未公开下述内容:在检测力的方向上夹持信号电极的两块结晶圆板,正确地调整结晶的方向而形成测量元件。以下情况难以实现:作为力传感器,为了获得精度高的输出信号,以高精度调整结晶圆板的结晶方向而形成传感器元件。进而还存在如下课题:在通过配置多个传感器元件而作为力传感器进行使用的情况下,当将传感器元件配置于装置时,在进行传感器元件的移动、朝装置的固定等作业的期间内,仅施加轻微的冲击也会产生元件之间的错位,从而传感器灵敏度会降低。
发明内容
因此,本发明提供一种传感器装置、力检测装置以及机器人,即使在将该传感器装置组装入力检测装置时,也不会产生传感器元件的错位而能够维持高的传感器灵敏度。
为了至少解决上述课题之一,本发明能够以下述方式或应用例实现。
应用例1
本应用例的传感器装置的特征在于,该传感器装置具备:传感器元件,该传感器元件层叠压电体与电极而形成;以及收纳所述传感器元件的第一容器与第二容器,
该传感器装置具有按压部,该按压部利用所述第一容器及第二容器在所述压电体及所述电极的层叠方向上按压所述传感器元件。
根据本应用例,在传感器元件被收纳于由第一容器与第二容器形成的内部空间的状态下,传感器元件在压电体与电极的层叠方向上被按压,由此能够抑制由搬运传感器装置时的振动、以及向装置装配时的外力等所导致的压电体与电极的组装位置的不一致,从而能够稳定地维持传感器装置的高检测精度。
应用例2
根据上述应用例,其特征在于,所述按压部是被所述第一容器及所述第二容器按压的弹性部件。
根据上述应用例,通过选择使用具有最佳弹性力的弹性部件,能够容易地调整对传感器元件的按压力,能够作为抑制对传感器施加过大按压力的缓冲部件而发挥功能,从而能够防止传感器元件、特别是压电体的损伤。
应用例3
根据上述应用例,其特征在于,所述弹性部件是由橡胶、弹性体或金属形成的衬垫。
根据上述应用例,通过适当地选择衬垫的材质、尺寸、截面形状能够设定更加适当的按压力,能够抑制对传感器施加过大的按压力,从而能够防止传感器元件、特别是压电体的损伤。
应用例4
根据上述应用例,其特征在于,所述按压部是形成于所述第一容器或所述第二容器的皱纹部。
根据上述应用例,具备伸缩性优异的皱纹形状,由此能够容易地进行对传感器元件的按压力的调整,能够抑制对传感器施加过大的按压力,从而能够防止传感器元件、特别是压电体的损伤。
应用例5
根据上述应用例,其特征在于,所述第一容器及所述第二容器具有将所述第一容器与所述第二容器连接的连接部。
根据上述应用例,利用连接部将第一容器与第二容器连接而形成传感器元件的收纳容器,以此能够在维持由按压部对传感器元件施加的按压力的状态下向设备、装置装配,因此能够抑制因搬运传感器装置时的振动、以及向装置装配时的外力等导致的压电体与电极的组装位置的不一致,从而能够稳定地维持传感器装置的高检测精度。
应用例6
根据上述应用例,其特征在于,在将所述传感器元件的所述层叠方向设为Z方向、且将与所述Z方向正交并互相正交的方向分别设为X方向、Y方向的情况下,至少具备检测所述X方向的力的第一传感器元件、检测所述Y方向的力的第二传感器元件、以及检测所述Z方向的力的第三传感器元件。
根据上述应用例,通过抑制检测X、Y、Z方向即所谓的三轴方向的力的传感器元件的相互的错位,即便是检测三轴方向的力的传感器装置也不会损伤到高检测精度,能够稳定地维持高检测精度。
应用例7
根据上述应用例,其特征在于,所述压电体是水晶。
根据上述应用例,将水晶用作压电体,能够获得具备如下传感器元件的传感器装置:该传感器元件具有即便是微小的变形也能够产生大量电荷的高的检测能力。并且,能够容易地获得根据水晶结晶的切割方向检测出各个向上的变形的压电体。
应用例8
本应用例的力检测装置具备上述传感器装置。
本应用例的力检测装置能够根据电荷量以及电荷的正负容易地运算测量外力负荷。并且,能够以简单的结构获得三轴力检测传感器,进而,通过采用多个上述应用例的传感器装置,能够容易地获得例如还包括力矩测量功能的六轴力检测装置等。
应用例9
本应用例的机器人具备上述力检测装置。
本应用例的机器人检测出在规定动作中引起的进行动作的机器人臂或机器人手与障碍物的接触,或者利用力检测装置可靠地检测出进行动作的机器人臂或机器人手与对象物的接触力,并将数据反馈给机器人控制装置,以此能够进行安全且精密的作业。
附图说明
图1示出了第一实施方式所涉及的传感器装置,图1(a)是层叠方向的概要剖视图,图1(b)是(a)图所示的A-A′部的剖视图,图1(c)是(a)图所示的B部的放大剖视图。
图2示出了第一实施方式所涉及的传感器元件,图2(a)是概要剖视图,图2(b)是说明水晶板的层叠方向的示意图。
图3示出了其它实施方式所涉及的传感器装置,图3(a)是连接部的局部剖视图,图3(b)是皱纹部的侧视、剖视图。
图4示出了第一实施方式所涉及的传感器装置,图4(a)是配线说明图,图4(b)是图4(a)所示的D部的局部放大图。
图5示出了第二实施方式所涉及的力检测装置,图5(a)是俯视图,图5(b)是图5(a)所示的E-E′部的剖视图。
图6是说明第二实施方式所涉及的力检测装置检测力矩的示意图。
图7是示出第三实施方式所涉及的机器人的外观图。
图8示出了其它实施方式的传感器装置,图8(a)是概要剖视图,图8(b)是筒状容器的嵌合说明图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。
第一实施方式
图1示出了本实施方式所涉及的传感器装置,图1(a)是层叠方向的概要剖视图,图1(b)是图1(a)所示的A-A′部的剖视图,图1(c)是图1(a)所示的B部的放大剖视图。如图1所示,对于传感器装置100,通过按压作为按压机构的衬垫30,利用作为连接部的凸缘部10a、20a将第一容器10与第二容器20连接,如图1(b)所示,在由第一容器10与第二容器20形成的内部空间内收纳有传感器元件60,该传感器元件60是交替地层叠有外形为圆形的压电体40和电极50而形成的。
传感器元件60是具有压电性的、例如由水晶、锆钛酸铅<PZT:Pb(Zr,Ti)O3>、铌酸锂(LiNbO3)等形成的板状基板,在本实施方式中使用了使水晶基板形成为圆盘状的压电体40(以下称作水晶板40)。如图2(a)所示,水晶板40被电极50夹持,层叠多个而形成传感器元件60。如图2(a)所示,传感器元件60层叠有水晶板41a、41b、42a、42b、43a、43b、以及夹持各水晶板41a、41b、42a、42b、43a、43b的电极51a、51b、51c、51d、52、53、54,形成传感器元件60。
如图2(b)所示,水晶板41a、41b、42a、42b由所谓的Y切割板形成。在将传感器元件60的层叠方向设为γ、且将与γ正交且互相正交的方向设为α、β的情况下,以水晶板的Y轴形成为γ方向的方式层叠水晶板41a、41b,并在本例中配置成水晶板41a的X轴形成为α(+)方向、且水晶板41b的X轴为α(-)方向。通过利用电极51a、52、51b夹持的方式配置该水晶板41a、41b,形成为能够利用水晶板41a、41b检测出因施加于α方向的力导致的位移的传感器元件61。
同样,以水晶板的Y轴成为γ方向的方式层叠水晶板42a、42b,并在本例中配置成水晶板42a的X轴形成为β(+)方向、且水晶板42b的X轴形成为β(-)方向。通过利用电极51b、53、51c夹持的方式配置该水晶板42a、42b,水晶板42a、42b形成能够检测出因施加于β方向的力导致的位移的传感器元件62。
水晶板43a、43b由所谓的X切割板形成,以水晶板的X轴形成为γ(-)方向的方式层叠水晶板43a,以水晶板的X轴形成为γ(+)方向的方式层叠水晶板43b。并且,Y、Z轴在水晶板43a、43b中以互相正交的方式配置。通过利用电极51c、54、51d夹持的方式配置该水晶板43a、43b,形成为能够利用水晶板43a、43b检测出因为施加于γ方向的力的位移的传感器元件63。进而,由传感器元件61、62、63形成能够检测所谓三轴方向的力的传感器元件60。
传感器元件60不过是在层叠方向上载置有上述水晶板41a、41b、42a、42b、43a、43b以及电极51a、51b、51c、51d、52、53、54而已,并未使用例如粘结等固定连接方法。然而,如上述图2(b)所示,若未正确地维持水晶板41a、41b、42a、42b、43a、43b各自的层叠方向,则存在会在位移检测方向即力检测方向上产生误差的担忧。因此,具备图1(a)所示的通过第一容器10与第二容器20的连接而在传感器元件60的层叠方向上按压传感器元件60的机构。
以下述方式进行图1(a)所示的传感器装置100的第一容器10与第二容器20的连接。图1(c)是作为第一容器10与第二容器20的连接部的图1(a)中的β部的详细剖视图。如图1(c)所示,在第一容器10的开口端部形成有凸缘部10a。在第二容器20的开口端部形成有凸缘部20a、以及与凸缘部20a连接的筒状部20b。形成为第一容器10的凸缘部10a的外形10b能够插入到筒状部20b的内周20c。
一边以将传感器元件60收纳于第一容器10与第二容器20的内侧的方式盖上第一容器10与第二容器20,一边将第一容器10的凸缘部10a插入到第二容器20的筒状部20b的内周20c。然后,将衬垫30载置于凸缘部10a,使筒状部开口20b的开口侧的一部分倒向图示箭头方向,从而形成所谓的敛缝部20d,利用敛缝部20d压缩衬垫30。这样,第一容器10与第二容器20连接,此时,衬垫30被敛缝部20d压缩而产生箭头f的反作用力。第一容器10与第二容器20因该反作用力f而处于在箭头f′方向上被拉近的状态,经由图1(a)所示的第一容器10的传感器按压部10c、第二容器20的传感器按压部20e而在层叠方向上按压、固定传感器元件60。即,作为传感器装置100的按压机构而具备衬垫30。只要衬垫30是具有弹性的结构即可,例如能够由橡胶、弹性体等形成。或者并不局限于衬垫形状,也可以是弹簧垫片、波形垫片等具备弹簧性的垫片状的形态。并且,通过经由衬垫将第一、第二容器形成为敛缝结构,容器的敛缝部尺寸也不需要过度的精度,组装也容易,因此能够以低廉的价格构成传感器装置。
压缩作为上述按压机构的衬垫30,利用其反作用力对收纳于第一容器10与第二容器20的传感器元件60进行按压、固定,由此能够获得稳定的按压力。进而,对于后述的采用了传感器装置100的力检测装置,即使在暴露于例如润滑油、水或药品等液体等中的环境下进行使用,衬垫30还具有作为密封部件的功能,从而还能够保护内部的传感器元件60,因此能够获得可靠性高的传感器装置100。
虽然衬垫30在上述传感器装置100中是作为按压机构的部件,但是并不局限于此,也可以是图3所示那样的形态。图3(a)是示出图1(a)所示的连接部(B部)的其它形态的剖视图。图3(a)所示的连接部形成为如下的按压机构:利用敛缝部21a将形成于第一容器11的开口部的凸缘部11a敛缝固定于第二容器21,由此使凸缘部11a在其弹性变形的范围内产生δ的挠曲,将欲使该挠曲δ恢复到原来的力即弹性力f1作为按压、固定传感器元件60的力。为了不使弹性力f1相对于凸缘部11a的挠曲δ变得过大,还能够形成为像P方向向视图所示那样地被分割的凸缘部11a的形态。
并且,如图3(b)所示,在第一容器12的筒状部设置作为按压机构的皱纹部12a,利用皱纹部12a的伸缩性也能够按压、固定传感器元件60。通过以该方式构成,即使由薄板材料形成第一容器12来提高皱纹部12a的伸缩性,也能够形成相对于来自筒状外形侧的外力F具备高强度的容器。另外,虽然皱纹部12a并不局限于本实施方式,但是当皱纹部12a收缩时,形成为至少不与收纳于内部的传感器元件60干涉的内径形状。
图4(a)是图1(b)所示的C-C′部的剖视图,图4(b)是图4(a)所示的D部的放大图。如图4(a)所示,将与在外部具备的运算装置200连接的配线71、72、73、74配置于图1(b)所示的传感器元件60的外形部、与第一容器10及第二容器20的内部空间之间的间隙。如利用图2所说明的那样,传感器元件60构成为包含能够检测出因施加于α方向的力导致的位移的传感器元件61、能够检测出因施加于β方向的力导致的位移的传感器元件62、以及能够检测出因施加于γ方向的力导致的位移的传感器元件63。将起始自传感器元件61的电极52的配线71与在运算装置200中具备的α方向运算部210连接。将起始自传感器元件62的电极53的配线72与β方向运算部220连接,将起始自传感器元件63的电极54的配线73与γ方向运算部230连接。利用这些运算部210、220、230运算施加于各方向的力。并且,通过配线74将各传感器元件61、62、63的接地电极51a、51b、51c、51d与运算装置200所具备的接地端(GND)240连接。
优选地,如图4(b)所示,经由密封部件80对各配线71、72、73、74的第二容器20的插通部(D部)进行配线。密封部件80例如采用橡胶等弹性部件,在内部具备能够供配线插通的配线孔80a,具备能够与外形部80b密封的过盈量地嵌合于第二容器20的配线孔20f。在本方式中,虽然在密封部件80的两端部具备具有比第二容器20的配线孔20f的内形大的外形的脱落防止部80c,但是若密封部件80因配线孔20f与外形部80b的过盈量而不易脱落,则也可以不具备脱落防止部80c。
在上述传感器装置100中,对于以简单地重叠电极50与作为压电体的水晶板40的方式而形成的传感器元件60,利用第一容器10与第二容器20在水晶板40与电极50的堆叠(层叠)方向上进行按压。第一容器10、第二容器20以及在第一容器10与第二容器20的连接部配置的按压部一边按压传感器元件60一边连接第一容器10与第二容器20,由此能够防止构成传感器元件60的电极50与作为压电体的水晶板40的错位。由此,能够抑制因在将传感器装置100向装置装配的作业等中的振动、冲击所导致的水晶板40与电极50的错位而引起的灵敏度的降低,从而能够获得能够维持高灵敏度的传感器装置100。
另外,利用图2(b)对上述的水晶板40与电极50的错位进行说明。如图2(b)所示,水晶板41a、41b、水晶板42a、42b、以及水晶板43a、43b分别检测出α、β、γ方向的力的成分。例如对于水晶板42a、42b,为了检测出α方向的力,必须正确地以使X轴方向一致的方式进行层叠。因此,称作水晶板41a、41b的X轴方向的偏移。并且,即使水晶板41a、41b、水晶板42a、42b、以及水晶板43a、43b分别被正确地层叠,水晶板41a、41b与水晶板42a、42b相对于γ轴在旋转方向上偏移的情况也称作错位。这样,将检测出同一力检测轴方向的力的水晶板彼此的偏移、以及检测出不同的力检测轴方向的力的水晶单元彼此的偏移称作错位。
并且,虽然水晶板与电极相对于γ轴的旋转方向的偏移的影响小,但是由于存在如下担忧:作为传感器的功能区域因水晶板与电极在α、β方向上相对偏移而减少,从而无法获得规定的精度,因此还将电极在α、β方向上与水晶板相对地偏移的情况称作错位。
并且,以利用第一容器10与第二容器20覆盖传感器元件60的方式收纳该传感器元件60,由此能够防止外部环境例如水、药品、油等浸入容器内,特别地,如图1所示,通过将衬垫30用作按压部,更能够获得密封效果。因此,通过将其应用于在外部环境恶劣的状态下使用的机器人,能够实现可靠性高的机器人。
第二实施方式
作为第二实施方式,对组装有上述传感器装置100的力检测装置进行说明。图5示出了第二实施方式所涉及的力检测装置1000,图5(a)是俯视图,图5(b)是图5(a)所示的E-E′部的剖视图。如图5(a)及图5(b)所示,在本实施方式的力检测装置1000中,4个传感器装置100被第一基台310与第二基台320夹持。第一基台310与第二基台320通过将作为固定部件的螺栓400螺纹固定于在第一基台310所形成的螺孔而按压传感器装置100。由此对传感器装置100施加大约1t的增压。
利用未图示的装配机构,力检测装置1000被安装到在组装的装置上所具备的检测装置装配部2000,对检测装置装配部2100与检测装置装配部2200之间的力进行检测。本方式所涉及的检测装置1000形成为固定有4个传感器装置100的结构,由此能够检测出图示的x、y、z方向的力,在此基础上,还能够根据配置的4个传感器装置100的装置之间的距离,基于图6所示的示意图以及以下的算式求出施加于第一基台310与第二基台320之间的旋转力矩Tx、Ty、Tz。
式1
Fx=Fx1+Fx2+Fx3+Fx4
Fy=Fy1+Fy2+Fy3+Fy4
Fz=Fz1+Fz2+Fz3+Fz4
Mx=b×(Fz1+Fz2-Fz3-Fz4)
My=a×(-Fz1+Fz2-Fz3-Fz4)
Mz=b×(-Fx1-Fx2+Fx3+Fx4)
+a×(Fy1+Fy4-Fy2-Fy3)
ax=(Fx×az0-My)/Fz
ay=(Fy×az0+My)/Fz
Tx=b×(Fz1+Fz2-Fz3-Fz4)+Fy×az0
Ty=a×(-Fz1+Fz2+Fz3-Fz4)-Fx×az0
虽然上述的力检测装置1000是具备4个传感器装置100的所谓的6轴力检测装置,但是并不局限于此,根据应检测的力,例如也可以是具备一个或两个以上传感器装置100的力检测装置。
第三实施方式
作为第三实施方式,对具备上述力检测装置1000的机器人进行说明。图7是示出采用了上述实施方式所涉及的力检测装置1000的机器人3000的结构的外观图。机器人3000由主体部3100、臂部3200以及机器人手部3300等构成。主体部3100例如固定于地板、墙壁、天花板、可移动的台车上等处。臂部3200设置成相对于主体部3100可动,在主体部3100内置有产生使臂部3200旋转用的动力的未图示的致动器、以及控制致动器的控制部等。
臂部3200由第一机架3210、第二机架3220、第三机架3230、第四机架3240以及第五机架3250构成。第一机架3210经由旋转弯曲轴与主体部3100连接成能够旋转或能够弯曲。第二机架3220经由旋转弯曲轴与第一机架3210及第三机架3230连接。第三机架3230经由旋转弯曲轴与第二机架3220及第四机架3240连接。第四机架3240经由旋转弯曲轴与第三机架3230及第五机架3250连接。第五机架3250经由旋转弯曲轴与第四机架3240连接。通过控制部的控制而使得臂部3200的各机架3210~3250以各旋转弯曲轴为中心复合地旋转或弯曲来移动。
在臂部3200的第五机架3250中,在与第四机架3240的连接部相反的另一侧安装有机器人手部3300,能够把持握住对象物的机器人手3310通过内置有使该机器人手3310进行旋转动作的电机的机器人手连接部3320而与第五机架3250连接。
除了电机,在机器人手连接部3320还内置有第二实施方式所涉及的力检测装置1000,当利用控制部的控制使机器人手部3300移动到规定的动作位置时,利用检测装置100,将与障碍物的接触、或基于越过规定位置的动作命令而与对象物的接触等作为力来检测并将其反馈给机器人300的控制部,从而能够执行退避动作。
通过利用这样的机器人3000,能够获得能够容易地进行现有的位置控制中无法处理的障碍物退避动作、避免对象物损伤动作等、能够进行安全且精密的作业的机器人。并且,不局限于本例,还能够应用于双臂机器人。
其它实施方式
第一实施方式所涉及的传感器装置100也可以是图8所示的传感器装置110的形态。图8(a)示出了其它实施方式的传感器装置110的剖视图,图8(b)是说明其它实施方式所涉及的传感器装置110的组装状态的剖视图。如图8(a)所示,传感器装置110在由作为第一容器的盖13、作为第二容器的盖23以及作为按压机构的筒状容器90形成的内部收纳有传感器元件60。
筒状容器90由弹性材料形成,例如由橡胶、弹性体、塑料等形成,在两端的开口部形成有内周阶梯部90a、90b。在盖13的外周形成有嵌合部13a,在盖23的外周形成有嵌合部23a。在盖13、23被载置于传感器元件60的层叠方向两端部的状态下,由嵌合部13a、23a构成嵌合区域m。该嵌合区域m设定成大于筒状容器90的内周阶梯部90a与内周阶梯部90b之间的间隔n,使筒状容器90与载置于传感器元件60的盖13、23嵌合,由此筒状容器90被拉长。
筒状容器90被拉长而被嵌合装配于盖13、23,由此盖13、23因筒状容器90而被拉近,从而按压力被施加于传感器元件60。由此,形成为如下传感器装置110:按压力始终被施加于传感器元件60,当进行向力检测装置装配等的作业时,能够获得在构成传感器元件60的水晶板40及电极50不会产生错位的高精度。进而,通过构成为像传感器装置110这样,能够获得传感器元件60被密封而不会受到外部环境的影响的可靠性高的传感器装置110。
对于筒状容器90,通过形成图3(b)中说明的皱纹部,能够增大筒状容器90的弹性变形区域,并且能够形成为金属制的筒状容器90。并且,可以通过树脂外嵌成型使筒状容器90与传感器元件60和盖13、23一体成型。根据外嵌一体成型,传感器装置110的内部气密性变得格外高,从而能够获得高可靠性的传感器装置。
符号说明:
10...第一容器;20...第二容器;30...衬垫;40...压电体(水晶板);50...电极;60...传感器元件;100...传感器装置。

Claims (12)

1.一种传感器装置,其特征在于,具备,
传感器元件,该传感器元件层叠压电体与电极而形成;以及
收纳所述传感器元件的第一容器与第二容器,
该传感器装置具有按压部,该按压部利用所述第一容器及第二容器在所述压电体及所述电极的层叠方向上按压所述传感器元件。
2.根据权利要求1所述的传感器装置,其特征在于,
所述按压部是被所述第一容器及所述第二容器按压的弹性部件。
3.根据权利要求2所述的传感器装置,其特征在于,
所述弹性部件是由橡胶、弹性体或金属形成的衬垫。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置,其特征在于,
所述按压部是形成于所述第一容器或所述第二容器的皱纹部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器装置,其特征在于,
所述第一容器及所述第二容器具有将所述第一容器与所述第二容器连接的连接部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器装置,其特征在于,
在将所述传感器元件的所述层叠方向设为Z方向、且将与所述Z方向正交并互相正交的方向分别设为X方向、Y方向的情况下,至少具备检测所述X方向的力的第一传感器元件、检测所述Y方向的力的第二传感器元件、以及检测所述Z方向的力的第三传感器元件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器装置,其特征在于,
所述压电体是水晶。
8.一种力检测装置,其特征在于,
该力检测装置具备权利要求1至7中任一项所述的传感器装置。
9.一种机器人,其特征在于,
该机器人具备权利要求8所述的力检测装置。
10.一种力检测装置,其特征在于,
该力检测装置具有:
传感器元件,该传感器元件层叠压电体与电极而形成;
收纳所述传感器元件的第一容器与第二容器;
按压部,该按压部利用所述第一容器及所述第二容器在所述压电体及所述电极的层叠方向上按压所述传感器元件;以及
夹持部,该夹持部经由所述第一容器与所述第二容器对收纳于所述第一容器与所述第二容器的所述传感器元件进行夹持。
11.根据权利要求10所述的力检测装置,其特征在于,
所述力检测装置包括4个所述传感器元件。
12.一种机器人,其特征在于,
该机器人具有:
传感器元件,该传感器元件层叠压电体与电极而形成;
收纳所述传感器元件的第一容器与第二容器;
按压部,该按压部利用所述第一容器及所述第二容器在所述压电体及所述电极的层叠方向上按压所述传感器元件;
夹持部,该夹持部经由所述第一容器与所述第二容器对收纳于所述第一容器与所述第二容器的多个所述传感器元件进行夹持;
臂部,该臂部包括多个能够转动的关节;以及
把持对象物的把持部。
CN201210103779.0A 2011-04-14 2012-04-10 传感器装置、力检测装置以及机器人 Active CN102735375B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-089841 2011-04-14
JP2011089841A JP5742415B2 (ja) 2011-04-14 2011-04-14 センサーデバイス、力検出装置およびロボット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102735375A true CN102735375A (zh) 2012-10-17
CN102735375B CN102735375B (zh) 2016-03-16

Family

ID=46991280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210103779.0A Active CN102735375B (zh) 2011-04-14 2012-04-10 传感器装置、力检测装置以及机器人

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8869632B2 (zh)
JP (1) JP5742415B2 (zh)
CN (1) CN102735375B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103994845A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 精工爱普生株式会社 力检测装置、机械手、以及移动体
CN104236757A (zh) * 2013-06-13 2014-12-24 精工爱普生株式会社 力检测装置、机械手和电子部件搬运装置
CN104596680A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 精工爱普生株式会社 传感器元件、力检测装置、机器人
CN104596678A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 精工爱普生株式会社 力检测装置、机器人、电子部件输送装置以及检查装置
CN104596675A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 精工爱普生株式会社 传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置
CN109834716A (zh) * 2017-11-24 2019-06-04 发那科株式会社 力检测装置以及机器人
CN110462356A (zh) * 2017-02-15 2019-11-15 迪知胜控股公司 振弦式传感器和用于振弦式传感器的振弦
CN110774314A (zh) * 2018-07-30 2020-02-11 精工爱普生株式会社 机器人及机器人的异常检测方法
CN114199444A (zh) * 2021-11-23 2022-03-18 内蒙航天动力机械测试所 一种固体姿轨控发动机六分力传感器

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5880934B2 (ja) 2011-12-20 2016-03-09 セイコーエプソン株式会社 センサーデバイス、センサーモジュール、力検出装置、ロボット
JP6051678B2 (ja) 2012-08-22 2016-12-27 セイコーエプソン株式会社 センサーデバイス、センサーモジュール、力検出装置およびロボット
CN103002388B (zh) * 2012-11-10 2015-05-20 精拓丽音科技(北京)有限公司 一种与眼镜集成的带触控力反馈系统的压电骨导耳机
JP6102341B2 (ja) * 2013-02-27 2017-03-29 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体
JP6064660B2 (ja) * 2013-02-19 2017-01-25 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、および電子部品検査装置
JP6089843B2 (ja) * 2013-03-21 2017-03-08 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、ロボットおよび装置
JP2014190794A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Seiko Epson Corp 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、および電子部品検査装置
JP2014196924A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体
DE102013211389A1 (de) * 2013-06-18 2014-12-18 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung
WO2015053089A1 (ja) * 2013-10-07 2015-04-16 三井化学株式会社 押圧検出装置及び押圧検出タッチパネル
JP2015087281A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、および部品加工装置
JP2015087291A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および温度補償方法
CN110057484B (zh) 2013-11-05 2021-05-04 精工爱普生株式会社 力检测装置、机器人以及电子部件输送装置
GB201408833D0 (en) * 2014-05-19 2014-07-02 Skoogmusic Ltd Control apparatus
JP2017075870A (ja) * 2015-10-15 2017-04-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 力センサおよびそれを用いた力検知装置、力検知システム、力検知方法
JP6862762B2 (ja) * 2016-10-28 2021-04-21 セイコーエプソン株式会社 力検出センサー、力覚センサーおよびロボット
JP6269800B2 (ja) * 2016-12-20 2018-01-31 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、およびロボット
JP6874513B2 (ja) * 2017-04-28 2021-05-19 セイコーエプソン株式会社 力検出装置およびロボット
JP6354894B2 (ja) * 2017-06-14 2018-07-11 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、およびロボット
JP2019012012A (ja) 2017-06-30 2019-01-24 セイコーエプソン株式会社 力検出装置およびロボット
JP6481735B2 (ja) * 2017-10-18 2019-03-13 セイコーエプソン株式会社 力検出装置およびロボット
JP6477843B2 (ja) * 2017-11-28 2019-03-06 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、およびロボット
WO2019164450A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-29 Nanyang Technological University Complex, hydrogel and method
JP7052417B2 (ja) * 2018-02-28 2022-04-12 セイコーエプソン株式会社 センサーデバイス、力検出装置およびロボット
JP6436261B2 (ja) * 2018-06-12 2018-12-12 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、およびロボット
CN110238873B (zh) * 2019-04-25 2023-12-08 浙江师范大学 一种正交式压电关节机构及其控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3566163A (en) * 1967-09-05 1971-02-23 Kistler Instrumente Ag Multiple-component piezomeasuring cells
JPS60183634A (ja) * 1984-03-02 1985-09-19 Hitachi Ltd マイクロプログラム制御方式
JPS60183634U (ja) * 1984-05-16 1985-12-05 東洋電機製造株式会社 架空電車線支持装置
JPH04231827A (ja) * 1990-05-31 1992-08-20 Kistler Instr Ag 薄円板状力センサ
JPH04346041A (ja) * 1991-05-23 1992-12-01 Fuji Electric Co Ltd 圧電式荷重センサとその応用装置および回路
JP2002299708A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Kyocera Corp アクチュエータ及び噴射装置
CN2600801Y (zh) * 2003-01-08 2004-01-21 郭俊豪 石英压电测力传感器装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60152947U (ja) * 1984-03-19 1985-10-11 日本特殊陶業株式会社 環状の圧力検出器
DE3680341D1 (de) * 1986-11-07 1991-08-22 Kristal Instr Ag Mehrkomponenten-dynamometer.
US4821584A (en) * 1988-03-15 1989-04-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Piezoelectric film load cell robot collision detector
CH680689A5 (zh) * 1990-05-31 1992-10-15 Kistler Instrumente Ag
CA2066084A1 (en) * 1991-05-31 1992-12-01 Gordon Walter Culp Twisting actuators
US5178012A (en) * 1991-05-31 1993-01-12 Rockwell International Corporation Twisting actuator accelerometer
US5285690A (en) * 1992-01-24 1994-02-15 The Foxboro Company Pressure sensor having a laminated substrate
US5724264A (en) * 1993-07-16 1998-03-03 Immersion Human Interface Corp. Method and apparatus for tracking the position and orientation of a stylus and for digitizing a 3-D object
JP2000180250A (ja) * 1998-10-09 2000-06-30 Ngk Insulators Ltd 質量センサ及び質量検出方法
US6373265B1 (en) * 1999-02-02 2002-04-16 Nitta Corporation Electrostatic capacitive touch sensor
JP3479467B2 (ja) 1999-03-16 2003-12-15 日本電波工業株式会社 水晶発振器
US6800986B2 (en) * 2002-01-23 2004-10-05 Tdk Corporation Piezoelectric sensor
US7127949B2 (en) * 2003-07-08 2006-10-31 National University Of Singapore Contact pressure sensor and method for manufacturing the same
JP2006094372A (ja) 2004-09-27 2006-04-06 Seiko Epson Corp 水晶振動子及びその製造方法
US20070114643A1 (en) 2005-11-22 2007-05-24 Honeywell International Inc. Mems flip-chip packaging
JP2009118143A (ja) 2007-11-06 2009-05-28 Citizen Holdings Co Ltd 水晶デバイスとその製造方法
JP4567768B2 (ja) * 2008-05-30 2010-10-20 株式会社デンソー 積層型圧電素子の製造方法
JP5287186B2 (ja) * 2008-12-02 2013-09-11 セイコーエプソン株式会社 ロボットアーム及びロボットアーム装置
JP2010249805A (ja) 2009-03-26 2010-11-04 Seiko Epson Corp Memsセンサー、memsセンサーの製造方法、および電子機器
JP2010230441A (ja) 2009-03-26 2010-10-14 Seiko Epson Corp Memsセンサー及びその製造方法
JP5936374B2 (ja) * 2011-02-15 2016-06-22 キヤノン株式会社 圧電振動型力センサ及びロボットハンド並びにロボットアーム
JP2013101020A (ja) * 2011-11-08 2013-05-23 Seiko Epson Corp センサー素子、力検出装置およびロボット
JP5880936B2 (ja) * 2011-12-20 2016-03-09 セイコーエプソン株式会社 センサーデバイス、センサーモジュール、力検出装置及びロボット
JP5895615B2 (ja) * 2012-03-09 2016-03-30 セイコーエプソン株式会社 センサーモジュール、力検出装置及びロボット
JP5510578B2 (ja) * 2013-03-14 2014-06-04 セイコーエプソン株式会社 ロボットアーム及びロボットアーム装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3566163A (en) * 1967-09-05 1971-02-23 Kistler Instrumente Ag Multiple-component piezomeasuring cells
JPS60183634A (ja) * 1984-03-02 1985-09-19 Hitachi Ltd マイクロプログラム制御方式
JPS60183634U (ja) * 1984-05-16 1985-12-05 東洋電機製造株式会社 架空電車線支持装置
JPH04231827A (ja) * 1990-05-31 1992-08-20 Kistler Instr Ag 薄円板状力センサ
JPH04346041A (ja) * 1991-05-23 1992-12-01 Fuji Electric Co Ltd 圧電式荷重センサとその応用装置および回路
JP2002299708A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Kyocera Corp アクチュエータ及び噴射装置
CN2600801Y (zh) * 2003-01-08 2004-01-21 郭俊豪 石英压电测力传感器装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103994845A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 精工爱普生株式会社 力检测装置、机械手、以及移动体
CN104236757B (zh) * 2013-06-13 2018-06-26 精工爱普生株式会社 力检测装置、机械手和电子部件搬运装置
CN104236757A (zh) * 2013-06-13 2014-12-24 精工爱普生株式会社 力检测装置、机械手和电子部件搬运装置
CN104596680B (zh) * 2013-10-31 2018-12-21 精工爱普生株式会社 传感器元件、力检测装置、机器人
CN104596675A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 精工爱普生株式会社 传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置
CN104596678A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 精工爱普生株式会社 力检测装置、机器人、电子部件输送装置以及检查装置
CN104596680A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 精工爱普生株式会社 传感器元件、力检测装置、机器人
CN104596675B (zh) * 2013-10-31 2019-05-14 精工爱普生株式会社 传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置
CN110462356A (zh) * 2017-02-15 2019-11-15 迪知胜控股公司 振弦式传感器和用于振弦式传感器的振弦
CN110462356B (zh) * 2017-02-15 2022-04-26 迪知胜控股公司 振弦式传感器和用于振弦式传感器的振弦
CN109834716A (zh) * 2017-11-24 2019-06-04 发那科株式会社 力检测装置以及机器人
CN110774314A (zh) * 2018-07-30 2020-02-11 精工爱普生株式会社 机器人及机器人的异常检测方法
CN114199444A (zh) * 2021-11-23 2022-03-18 内蒙航天动力机械测试所 一种固体姿轨控发动机六分力传感器

Also Published As

Publication number Publication date
US20120260745A1 (en) 2012-10-18
US8869632B2 (en) 2014-10-28
CN102735375B (zh) 2016-03-16
US20150000419A1 (en) 2015-01-01
JP5742415B2 (ja) 2015-07-01
JP2012220462A (ja) 2012-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102735375A (zh) 传感器装置、力检测装置以及机器人
CN103994845B (zh) 力检测装置、机械手、以及移动体
JP5497969B1 (ja) 力覚センサ
JP5895615B2 (ja) センサーモジュール、力検出装置及びロボット
US9651433B2 (en) Force detector, robot, electronic component carrying apparatus, electronic component testing apparatus, part processing apparatus, and moving object
US20100295655A1 (en) Power-generating unit for a tire sensor module
US10442092B2 (en) Force detection device and robot
US10371715B2 (en) MEMS accelerometer with proof masses moving in an anti-phase direction
US10239213B1 (en) Flexure assembly for force/torque sensing
JP2015184005A (ja) 力検出装置、およびロボット
JP5887911B2 (ja) センサーモジュール、力検出装置、ロボット
US20150120052A1 (en) Sensor element, force detection device, robot, electronic component transport device, electronic component inspection device, and component processing device
JP2009527765A (ja) 容量タッチパッド技術を用いて、ロボット把持メカニズムに接触感覚を得させるシステム
JP6451112B2 (ja) センサーユニット、電子機器、および移動体
JP2018119923A (ja) 力検出装置およびロボット
US20070193380A1 (en) Z offset MEMS device
JP6354894B2 (ja) 力検出装置、およびロボット
JP2015184007A (ja) 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置および電子部品検出装置
JP2018136353A (ja) 力検出装置、およびロボット
KR100895037B1 (ko) 고감도 3축 가속도 센서
JP2015087281A (ja) 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、および部品加工装置
JP6217321B2 (ja) センサー素子、力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置
JP2017026337A (ja) 力検出装置及びロボット
JP2022166683A (ja) 力検出装置およびロボットシステム
Liu et al. Measuring three-axis force with four-part tactile sensing techniques

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant