CN109773829B - 力检测装置及机器人系统 - Google Patents

Abstract

一种力检测装置及机器人系统，能够降低电缆与其他物体干涉的可能性。力检测装置具备：凹部，位于所述力检测装置的外表面；以及电连接器，设置于所述凹部，由所述臂和所述凹部形成空间，安装于所述电连接器的所述力检测装置的电缆插入所述贯通孔。

Description

力检测装置及机器人系统

技术领域

本发明涉及力检测装置以及具备力检测装置的机器人系统。

背景技术

以往，在具有末端执行器和机械臂的机器人中，使用对施加于末端执行器的力进行检测的力检测装置(例如，专利文件1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-145754号公报

但是，力检测装置的电缆由于配置在力检测装置的周围而与周边工装夹具、工件干涉，存在周边工装夹具、工件的设置位置偏移的可能性，因此存在其布置困难的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而提出的，能够作为以下的方式(方面)实现。

(1)根据本发明的第一方式，提供一种力检测装置，安装于机械臂，所述机械臂具备具有贯通孔的臂，所述力检测装置具备：凹部，位于所述力检测装置的外表面；以及电连接器，设置于所述凹部，由所述臂和所述凹部形成空间，安装于所述电连接器的所述力检测装置的电缆插入所述贯通孔。

根据该力检测装置，具有能够将力检测装置的电缆从位于力检测装置的外表面的凹部插入臂的贯通孔中的结构，因此无需将电缆在力检测装置的外部拉绕便能够插入臂的贯通孔中。因此，能够降低力检测装置的电缆与其他电缆等其他物体发生干涉的可能性，布局变得容易。

(2)在上述力检测装置中，也可以是，所述电缆在所述空间中呈螺旋状拉绕后插入所述贯通孔。

根据该力检测装置，能够降低对应于机械臂的姿势变化而使电缆产生过度的应力的可能性。

(3)在上述力检测装置中，也可以是，所述力检测装置还具备：环状的第一连接部件，与所述臂连接；以及第二连接部件，与末端执行器连接。

(4)在上述力检测装置中，也可以是，所述力检测装置还具备侧面部件，所述侧面部件设置于所述第一连接部件和所述第二连接部件之间，所述侧面部件具有设置于所述侧面部件的外周的多个切口部，所述第一连接部件具有多个螺纹件插入孔，所述多个螺纹件插入孔供从所述侧面部件的所述多个切口部进行操作的多个固定螺纹件插入，且供用于所述第一连接部件与所述臂的连接的多个固定螺纹件插入。

根据该力检测装置，从侧面部件的切口部进行固定螺纹件的操作，不需要为了形成固定螺纹件的插入孔而增大第一连接部件的外径。其结果，能够减小力检测装置整体的外径。

(5)在上述力检测装置中，也可以是，在所述第二连接部件的外周面，设置有用于将直接示教用的手柄安装于所述第二连接部件的多个内螺纹孔。

根据该力检测装置，将直接示教用的手柄安装于力检测装置，因此，能够容易地进行直接示教。

本发明能够通过上述之外的各种方式实现。例如，能够通过具备力检测装置以及安装有所述力检测装置的机器人的机器人系统等的方式实现。

附图说明

图1是机器人系统的立体图。

图2是示出取下了力检测装置的状态的机器人的图。

图3是力检测装置的立体图。

图4是力检测装置的仰视图。

图5是示出将力检测装置的电缆从机械臂的贯通孔取出的状态的图。

图6是示出将力检测装置的电缆拉出至外部的状态的图。

图7是示出将直接示教用手柄的固定辅助部件安装于力检测装置的状态的图。

图8是示出在机械臂连接有电缆的状态的图。

图9是示出在其他机器人安装有力检测装置的状态的立体图。

图10是示出在力检测装置安装直接示教用手柄的状态的图。

附图标记说明

100、100a…机器人；110、110a…机械臂；114…取出孔；120…臂末端；122…贯通孔；124…内螺纹孔；130、130a…电连接器；200…力检测装置；210…第一连接部件；212…螺纹件插入孔；213…固定螺纹件；214…凹部；216…固定件；218…槽；220…第二连接部件；222…固定螺纹件；224…内螺纹孔；226…内螺纹孔；230…侧面部件；232…切口部；240…贯通孔；250…板状部材；260…电连接器；310…电缆；312…连接器；314…电缆主体；320、330…电缆；400…手柄；410…固定辅助部件。

具体实施方式

图1是一实施方式的机器人系统的立体图。该机器人系统具备具有机械臂110的机器人100以及连接于机械臂110的前端的力检测装置200。在力检测装置200的前端能够连接各种末端执行器，但在图1中省略了末端执行器的图示。

在本实施方式中，力检测装置200是能够检测出对力检测装置200施加的外力的六轴成分的六轴力觉传感器。在此，六轴成分是指彼此正交的三轴的各个方向上的平移力(剪切力)成分，以及围绕三轴中各个轴的旋转力(力矩)成分。此外，力检测装置200也可以作为六轴力觉传感器之外的其他种类的力传感器而构成。

在机械臂110的前端设置有能够安装末端执行器、力检测装置200的臂末端120。臂末端120是机械臂110的一部分。力检测装置200直接连接于该臂末端120。其中，也可以使辅助性的凸缘(辅助连接部件)介于臂末端120与力检测装置200之间。

图2示出拆下了力检测装置200的状态的机器人100。在机器人100的臂末端120，沿着其中心轴形成有贯通孔122。臂末端120的贯通孔122能够用于引导末端执行器、力检测装置200的电缆等。在臂末端120的端面设置有在与末端执行器、力检测装置200的连接中能够使用的多个内螺纹孔124。此外，贯通孔122不需要形成在臂末端120的中心，优选在沿着臂末端120的中心轴的方向上贯通。

在机械臂110的侧面，设置有用于将电缆从机械臂110的内部引出至外部的取出孔114。进一步地，在比取出孔114靠后端侧的机械臂110的侧面，设置有多个电连接器130。这些电连接器130能够用于连接力检测装置200用的电缆、末端执行器用的电缆。

图3是力检测装置200的立体图，图4是其仰视图。力检测装置200具有能够与臂末端120连接的第一连接部件210以及能够与末端执行器连接的第二连接部件220。在第一连接部件210和第二连接部件220之间设置有侧面部件230。另外，在力检测装置200的中央，设置有沿着力检测装置200的中心轴贯通力检测装置200整体的贯通孔240。如后文所述，该贯通孔240能够使末端执行器用的电缆通过。在力检测装置200的两侧中，将第一连接部件210的一侧称为“臂末端侧”，将第二连接部件220的一侧称为“末端执行器侧”。

第一连接部件210具有能够供在与臂末端120的连接中使用的固定螺纹件213(图1)插入的多个螺纹件插入孔212。在螺纹件插入孔212的内表面，可以形成内螺纹，也可以不形成内螺纹。图3的螺纹件插入孔212具有收容固定螺纹件213的头部的收容凹部，但能够省略头部的收容凹部。如图4所示，第一连接部件210是大致环状的部件。在力检测装置200设置有位于其外表面的凹部214。在本实施方式中，凹部214在力检测装置200的臂末端侧的底面设置于第一连接部件210的内周侧。该凹部214由大致环状的第一连接部件210以及设置于力检测装置200的内部的板状部件250划定。在该板状部件250与第二连接部件220之间地空间收容有多个力检测元件、这些力检测元件的电路，但在此省略其详细说明。

在凹部214设置有力检测装置200的电连接器260。在本实施方式中，电连接器260形成在经由板状部件250的开口而能够接入的位置。在第一连接部件210的底面为了固定电缆而设置有固定件216。这些固定件216能够通过螺栓等螺纹件固定于第一连接部件210，并根据需要而使用。在凹部214和机械臂110(即臂末端120)之间形成有空间。

图5示出将力检测装置200的电缆310从臂末端120的贯通孔122取出的状态。电缆310的连接器312安装于力检测装置200的电连接器260。电缆310的电缆主体314在形成于凹部214与臂末端120之间的空间中呈螺旋状地拉绕后，能够插入臂末端120的贯通孔122(图2)中。这样，能够降低根据机械臂110的姿势变化而使电缆310产生过度的应力的可能性。另外，如果用一个以上的固定件216固定电缆310的电缆主体314，则能够降低电缆主体314与其他部件干扰的可能性。

图6示出将力检测装置200的电缆310拉出至外部的状态。在第一连接部件210的底面形成有用于将电缆310拉出至外部的槽218(参考图4)。在没有将力检测装置200的电缆310插入臂末端120的贯通孔122的情况下，能够经过该槽218将电缆310的电缆主体314从第一连接部件210取出至外部。此外，能够省略固定件216、槽218。

如图3所示，第二连接部件220是大致圆板状的部件，设置有用于将第二连接部件220固定于力检测装置200的内部部件的多个固定螺纹件222。另外，在第二连接部件220的末端执行器一侧的表面，设置有在与末端执行器的连接中能够使用的多个内螺纹孔226。在第二连接部件220的侧面(外周面)，也设置有多个内螺纹孔224。该内螺纹孔224能够用于安装直接示教用的手柄。

图7示出将用于安装直接示教用的手柄的固定辅助部件410安装于力检测装置200的状态。固定辅助部件410使用设置于第二连接部件220的外周面的多个内螺纹孔224而被固定。如后文所述，直接示教用的手柄能够安装于该固定辅助部件410。

如图3所示，侧面部件230是大致圆筒状的部件。侧面部件230具有设置于其外周的多个切口部232。切口部232是从侧面部件230的外周向内侧凹陷的部分，也可称作“凹部”。在第一连接部件210能够安装从多个切口部232能够操作的多个固定螺纹件213(图1)。这些固定螺纹件213是在第一连接部件210与臂末端120的连接中使用的螺纹件。即，固定螺纹件213分别插入第一连接部件210的螺纹件插入孔212中而与臂末端120的内螺纹孔124(图2)拧紧。能够从切口部232操作固定螺纹件213的头部。作为固定螺纹件213，例如能够使用六角带孔螺栓。固定螺纹件213能够从侧面部件230的切口部232进行操作，因此不需要为了形成固定螺纹件213的插入孔而增大第一连接部件210的外径。其结果，能够减小力检测装置200整体的外径。

图8是示出将电缆310～330连接于机械臂110的状态的图。在该例中，在机械臂110的多个电连接器130连接有电缆310～330。这些电缆310～330经由机械臂110的侧面的取出孔114而插入机械臂110的内部，并配置成通过沿机械臂110的中心轴而设置的贯通孔(未图示)。电缆310是力检测装置200用的电缆(参考图5)。其他两个电缆320、330是末端执行器用的电缆，通过力检测装置200的贯通孔240而连接于末端执行器。在图8的例子中，省略了末端执行器，因此电缆320、330的前端侧省略图示。

图9是示出在其他机器人100a安装有力检测装置200的状态的图。在该例中，如在图6中所说明的那样，电缆310经由设置于力检测装置200的第一连接部件210的槽218而被拉出至外部。该电缆310与设置于机械臂110a的电连接器130a连接。这样，在本实施方式的力检测装置200中，由于在第一连接部件210形成有用于将电缆310拉出至外部的槽218，因此，在将力检测装置200安装于包括没有贯通孔的臂末端的机器人100a时，将电缆310经由该槽218拉出至外部，从而能够与设置于机械臂110a的外周的电连接器130a连接。

图10是示出在力检测装置200安装有直接示教用的手柄400的状态的立体图。如在图7中所说明的那样，在第二连接部件220的侧面，设置有能够用于安装直接示教用的手柄400的多个内螺纹孔224。在图10的例子中，利用多个内螺纹孔224，将图7示出的固定辅助部件410固定于第二连接部件220的侧面，在该固定辅助部件410固定手柄400。在进行直接示教时，操作者在把持手柄400的状态下使机械臂110及末端执行器移动到期望的位置、姿势，从而能够执行直接示教。此外，也可以利用多个内螺纹孔224，将手柄400直接固定于第二连接部件220的侧面。如果在第二连接部件220设置这样的多个内螺纹孔224，则由于在力检测装置200安装直接示教用的手柄400，能够容易地进行直接示教。其中，这些内螺纹孔224可以省略。

如上所述，本实施方式的力检测装置200具有能够将力检测装置200用的电缆310从位于力检测装置200的外表面的凹部214插入机械臂110的贯通孔122的结构，因此，能够将电缆310以无需在力检测装置200的外部卷绕的方式插入机械臂110的贯通孔122。进一步地，通过具有由臂末端120和形成于力检测装置200的凹部214形成的空间，能够在凹部214设置电连接器260。因此，能够减小力检测装置200的电缆310与其他电缆等其他物体发生干涉的可能性，布置变得容易。

本发明并不局限于上述的实施方式、实施例、变形例，在不脱离其宗旨的范围内能够以多种结构实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部，或者为了达成上述效果的一部分或全部，与发明内容栏中记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征能够适当进行替换、组合。另外，若该技术特征在本说明书中没有作为必要技术特征说明，则可以适当删除。

Claims (5)

1.一种力检测装置，其特征在于，安装于机械臂，所述机械臂具备具有贯通孔的臂末端，所述力检测装置具备：

凹部，位于所述力检测装置的外表面；以及

电连接器，设置于所述凹部，

在所述凹部和所述臂末端之间形成有空间，

安装于所述电连接器的所述力检测装置的电缆插入所述贯通孔，所述电缆在所述空间中呈螺旋状拉绕后插入所述贯通孔。

2.根据权利要求1所述的力检测装置，其特征在于，所述力检测装置还具备：

环状的第一连接部件，与所述臂末端连接；以及

第二连接部件，与末端执行器连接。

3.根据权利要求2所述的力检测装置，其特征在于，

所述力检测装置还具备侧面部件，所述侧面部件设置于所述第一连接部件和所述第二连接部件之间，

所述侧面部件具有设置于所述侧面部件的外周的多个切口部，

所述第一连接部件具有多个螺纹件插入孔，所述多个螺纹件插入孔供从所述侧面部件的所述多个切口部进行操作的多个固定螺纹件插入、且供用于所述第一连接部件与所述臂末端的连接的多个固定螺纹件插入。

4.根据权利要求2所述的力检测装置，其特征在于，

在所述第二连接部件的外周面，设置有用于将直接示教用的手柄安装于所述第二连接部件的多个内螺纹孔。

5.一种机器人系统，其特征在于，具备：

权利要求1至4中任一项所述的力检测装置；以及

机器人，安装有所述力检测装置。