CN114800541B - 电缆终端检测方法及机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供电缆终端检测方法及机械手，通过该电缆终端检测方法，即使是在电缆的终端没有配置连接器那样的直径比电缆大的部件的电缆，也能够检测其终端。电缆终端检测方法包括：把持步骤，使用具有在X轴上分开配置且均在沿着Z轴的方向上开闭的第一把持部及第二把持部的机械手，通过第一把持部及第二把持部在长度方向上分开的两个部位把持电缆；移动步骤，在通过机械手把持电缆的状态下，使电缆相对于机械手向沿着X轴的方向的第一把持部侧相对移动；以及检测步骤，通过以与电缆接触的方式配置于第二把持部的触觉传感器，检测电缆脱离第二把持部，并且检测电缆的终端位于第一把持部与第二把持部之间。

Description

电缆终端检测方法及机械手

技术领域

本发明涉及电缆终端检测方法及机械手。

背景技术

例如，在专利文献1中记载了一种能够检测电缆的终端的机器人装置。在专利文献1的机器人装置中，在由把持部把持电缆的状态下，使把持部向电缆的终端侧滑动，通过检测由把持部与连接于电缆终端的连接器抵接而产生的力，检测电缆的终端。

专利文献1：日本特开2014-176917号公报

但是，在这种方法中，存在如下课题：如果在电缆的终端没有配置连接器那样的直径比电缆大的部件，则不能检测电缆的终端。

发明内容

本发明的电缆终端检测方法是检测线状的电缆的终端的电缆终端检测方法，

在将相互交叉的两个轴设为X轴及Z轴时，包括：

把持步骤，使用具有在所述X轴上分开配置且均在沿着所述Z轴的方向上开闭的第一把持部及第二把持部的机械手，通过所述第一把持部及所述第二把持部在长度方向上分开的两个部位把持所述电缆；

移动步骤，在通过所述机械手把持所述电缆的状态下，使所述电缆相对于所述机械手向沿着所述X轴的方向的所述第一把持部侧相对移动；以及

检测步骤，通过以与所述电缆接触的方式配置于所述第二把持部的触觉传感器，检测所述电缆脱离所述第二把持部，并且检测所述电缆的终端位于所述第一把持部与所述第二把持部之间。

本发明的机械手在将相互交叉的两个轴设为X轴及Z轴时，具有：

第一把持部及第二把持部，在沿着所述X轴的方向上相对移动，并且均在沿着所述Z轴的方向上开闭；

触觉传感器，配置于所述第二把持部；以及

弹性体，覆盖所述触觉传感器。

附图说明

图1是示出优选实施方式的机器人的整体构成的立体图。

图2是示出图1的机器人所具有的机械手的立体图。

图3是示出图2所示的机械手的指尖部分的剖视图。

图4是示出图2所示的机械手的指尖部分的剖视图。

图5是示出电缆的终端检测工序的流程图。

图6是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

图7是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

图8是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

图9是示出在终端检测作业中施加的X轴方向的力的图表。

图10是示出在终端检测作业中施加的Z轴方向的力的图表。

图11是示出在终端检测作业中施加的Y轴方向的力的图表。

图12是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

图13是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

图14是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

图15是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

图16是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

附图标记说明

1：机器人；2：机械手；2A：机械手；2B：机械手；11：基座；12：躯体；13：多关节臂；14：多关节臂；15：立体相机；16：信号灯；17：监视器；18：机器人控制装置；20：基座；21：第一把持部；22：第二把持部；23：齿条齿轮机构；24：电动机；211：手指部；211a：面；212：手指部；212a：面；221：手指部；221a：面；222：手指部；222a：面；231：齿条；232：齿条；233：小齿轮；251：触觉传感器；252：触觉传感器；261：弹性体；262：弹性体；271：槽；272：槽；C：电缆；C1：芯材；Ce：终端；D：分开距离；Fx：力；Fy：力；Fz：力；H：焊料；L：长度；S1：把持步骤；S2：移动步骤；S3：检测步骤；S4：停止步骤；S5：第二把持部移动步骤；S6：第二把持部把持步骤；S7：作业步骤；T：端子；W：宽度。

具体实施方式

下面，基于附图所示的实施方式，详细说明本发明的电缆终端检测方法及机械手。

图1是示出优选实施方式的机器人的整体构成的立体图。图2是示出图1的机器人所具有的机械手的立体图。图3及图4分别是示出图2所示的机械手的指尖部分的剖视图。图5是示出电缆的终端检测工序的流程图。图6至图8分别是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。图9是示出在终端检测作业中施加的X轴方向的力的图表。图10是示出在终端检测作业中施加的Z轴方向的力的图表。图11是示出在终端检测作业中施加的Y轴方向的力的图表。图12至图16分别是用于说明电缆的终端检测方法的立体图。

另外，以下为了便于说明，在图2～图4、图6～图8、图12～图16中图示作为相互正交的三个轴的X轴、Y轴及Z轴，将沿着X轴的方向也称为“X轴方向”，将沿着Y轴的方向也称为“Y轴方向”，将沿着Z轴的方向也称为“Z轴方向”。此外，将各轴的箭头方向前端侧也称为“正侧”，将相反侧也称为“负侧”。

图1所示的机器人1具有：基座11；相对于基座11能够转动地连结的躯体12；与躯体12的左右连结的一对多关节臂13、14；设置于躯体12的立体相机15及信号灯16；设置于躯体12的背面侧的监视器17；安装于多关节臂13、14的前端部的机械手2A、2B；以及控制这些各部分的机器人控制装置18。

在这种构成的机器人1中，使用立体相机15一边确认工件、工具等的位置、一边进行规定的作业。特别是在本实施方式中，进行检测电缆C的终端的作业。此外，能够通过信号灯16容易地确认机器人1的状态、例如驱动状态、正常停止状态、异常停止状态等。此外，由于在监视器17显示与机器人1相关的信息，所以能够简单地确认机器人1的状态。监视器17例如为触摸面板，通过操作触摸面板，能够切换显示画面、对机器人1提供指令或变更所提供的指令。

机器人控制装置18从未图示的主计算机接受机器人1的位置指令，控制各部分的驱动，以使躯体12及各多关节臂13、14成为与位置指令对应的位置。机器人控制装置18例如由计算机构成，具有处理信息的处理器(CPU)、与处理器能够通信地连接的存储器以及外部接口。在存储器保存能够由处理器执行的各种程序，处理器读入存储于存储器的各种程序等并执行。

接着，对机械手2A、2B进行简单说明。另外，机械手2A、2B是相互相同的构成，因此以下将机械手2A、2B统称为“机械手2”来进行说明。

如图2所示，机械手2具有与多关节臂13、14的前端部连接的基座20、以及由基座20支承的第一把持部21及第二把持部22。第一把持部21具有在Z轴方向上排列并能够在Z轴方向上开闭的两根手指部211、212。同样，第二把持部22具有在Z轴方向上排列并能够在Z轴方向上开闭的两根手指部221、222。此外，第一、第二把持部21、22能够在X轴方向上相对移动，能够接近和/或离开。另外，手指部211、212的开闭、手指部221、222的开闭以及第一、第二把持部21、22的接近和/或离开分别通过由一对齿条231、232和小齿轮233构成的齿条齿轮机构23以及使小齿轮233旋转的电动机24来实现。

此外，如图3及图4所示，在手指部211的与手指部212对置的面211a配置有触觉传感器251，如果由手指部211、212把持电缆C，则受到来自电缆C的反作用力。同样，在手指部221的与手指部222对置的面221a配置有触觉传感器252，如果由手指部221、222把持电缆C，则受到来自电缆C的反作用力。触觉传感器251、252能够分别独立地检测X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的力。作为触觉传感器251、252只要能够发挥其功能，则没有特别限定。

此外，触觉传感器251、252分别被由橡胶材料等弹性材料构成的弹性体261、262覆盖。通过弹性体261、262以追随电缆C的移动的方式变形，与电缆C的移动对应的力容易传递到触觉传感器251、252。因此，如后所述，能够更高精度地检测电缆C的终端。

此外，在手指部212的与手指部211对置的面212a、且在与触觉传感器251对置的位置配置有供电缆C卡合的槽271。如图4所示，通过使电缆C与槽271卡合，能够更可靠地使电缆C与弹性体261接触，能够将来自电缆C的反作用力传递到触觉传感器251。此外，还能够有效地抑制电缆C从第一把持部21意外脱落。同样，在手指部222的与手指部221对置的面222a、且在与触觉传感器252对置的位置配置有供电缆C卡合的槽272。如图4所示，通过使电缆C与槽272卡合，能够更可靠地使电缆C与弹性体262接触，能够将来自电缆C的反作用力传递到触觉传感器252。此外，还能够有效地抑制电缆C从第二把持部22意外脱落。

根据这种机械手2，成为适合于进行后述的电缆4C的终端检测方法的构成。因此，更容易实施电缆C的终端检测方法。另外，作为机械手2的构成只要具有第一、第二把持部21、22以及配置于第二把持部22的触觉传感器252，则没有特别限定。

以上，对机器人1的构成进行了简单说明。接着，详细说明使用该机器人1进行的电缆C的终端检测方法。另外，作为电缆C没有特别限定，但是优选在外周面实质上没有凹凸，并且在终端未连接连接器等端子的电缆。即，优选为如下形状：电缆C在后述的移动步骤S2中不会钩挂于第二把持部22而能够顺畅地脱离第二把持部22。这种形状的电缆C适合于本实施方式的终端检测方法。

如图5所示，电缆的终端检测方法包括：把持步骤S1、移动步骤S2、检测步骤S3、停止步骤S4、第二把持部移动步骤S5、第二把持部把持步骤S6和作业步骤S7。以下，依次说明各步骤。另外，在以下的图6至图16中，为了便于说明，简化图示机械手2A、2B。

把持步骤S1

首先，机器人1由机械手2A、2B把持电缆C。机械手2A可以以任何方式把持电缆C。另一方面，在机械手2B中，如图6所示，使第一把持部21与第二把持部22在X轴方向上分开，通过第一把持部21及第二把持部22从Z轴方向以将电缆C在其长度方向上分开的两个部位夹住的方式进行把持。在把持电缆C的状态下，如图4所示，电缆C与槽271、272卡合并与弹性体261、262接触。因此，弹性体261、262以在Z轴方向上被压扁的方式变形，对触觉传感器251、252作用Z轴方向的力。

在此，由机械手2A牢固地把持电缆C。另一方面，在机械手2B中，只要电缆C不从第一、第二把持部21、22脱落，并且触觉传感器251、252能够检测来自电缆C的反作用力，则能够以较轻的力松弛地把持电缆C。由此，在下一移动步骤S2中，能够以较小的力使电缆C相对于机械手2B滑动。因此，能够将施加于电缆C的牵拉应力抑制为更小，能够抑制电缆C的断线。

此外，在机械手2B中，优选确保使第一把持部21与第二把持部22的分开距离D与第二把持部22的宽度W相比足够大。由此，能够顺畅地进行后面的工序。

移动步骤S2

接着，机器人1对触觉传感器251、252进行初始化而使输出为0(零)。接着，如图7所示，机器人1在由机械手2B把持电缆C的状态下，使电缆C相对于机械手2B向X轴方向负侧、即向第一把持部21侧相对移动。具体地说，通过多关节臂13将机械手2A向X轴方向负侧移动，将电缆C向X轴方向负侧牵拉而使其相对于机械手2B向X轴方向负侧移动。其中，并不限定于此，也可以通过多关节臂14使机械手2B向X轴方向正侧移动，由此使电缆C相对于机械手2B向X轴方向负侧移动。该移动持续到后面的停止步骤S4。

此时，电缆C相对于第一、第二把持部21、22一边摩擦一边移动。即滑动。因此，本步骤中弹性体261、262以由于电缆C的滑动而向X轴方向负侧被牵拉的方式变形，通过该变形，对接触传感器251、252作用X轴方向的力Fx。即，在移动步骤S2中，由于弹性体261、262以在Z轴方向上被压扁的方式变形，并且以在X轴方向上被牵拉的方式变形，所以对接触传感器251、252作用由此引起的Z轴方向的力Fz和X轴方向的力Fx。因此，从触觉传感器251、252输出X轴方向的力Fx和Z轴方向的力Fz。

检测步骤S3

如果继续进行移动步骤S2，则如图8所示，成为电缆C在一定定时脱离第二把持部22而其终端Ce位于第一把持部21与第二把持部22之间的状态。如果电缆C脱离第二把持部22，则由于因与电缆C的滑动产生的力Fz、Fx不作用于触觉传感器252，所以不从触觉传感器252输出力Fx、Fz。因此，机器人1基于来自触觉传感器252的输出的变化，检测电缆C脱离第二把持部22。

图9及图10示出在移动步骤S2中从触觉传感器252输出的力Fx、Fz的一个例子。在图9及图10中示出了在步骤数0对触觉传感器252的输出进行初始化，在步骤数10开始移动步骤S2，在步骤数29电缆C脱离第二把持部22。如此，由于因电缆C脱离第二把持部22而来自触觉传感器252的输出明显变化，所以机器人1能够容易地检测电缆C脱离第二把持部22。

另一方面，在图8所示的状态下，电缆C没有脱离第一把持部21。因此，从触觉传感器251持续输出力Fx、Fz。因此，通过仅从触觉传感器251、252中的触觉传感器252不输出力Fz、Fx，机器人1能够检测电缆C脱离第二把持部22，并且电缆C的终端Ce位于第一把持部21与第二把持部22之间。如此，如果基于力Fz、Fx，则能够简单且可靠地检测电缆C脱离第二把持部22，进而能够简单且可靠地检测电缆C的终端Ce位于第一把持部21与第二把持部22之间。

另外，移动步骤S2中，从触觉传感器251、252除了上述力Fx、Fz以外还输出Y轴方向的力Fy。根据力Fy能够检测到电缆C的状态、具体地说是挠曲程度。例如，力Fy越强，越能够检测电缆C向该方向挠曲。因此，机器人1能够在掌握电缆C的状态的同时进行移动步骤S2。由此，能够更顺畅地进行移动步骤S2。

图11示出在移动步骤S2中从触觉传感器252输出的力Fy的一个例子。在图11中，与图9及图10同样地示出了在步骤数0对触觉传感器252的输出进行初始化，在步骤数10开始移动步骤S2，在步骤数29电缆C脱离第二把持部22。另外，基于力Fy的变化，也能够检测电缆C脱离第二把持部22。其中，从图11可知，力Fy的大小比力Fx、Fz小。因此，基于力Fy的检测与基于力Fx、Fz的检测相比，精度有可能降低。

停止步骤S4

如果通过检测步骤S3检测到电缆C脱离第二把持部22，并且其终端Ce位于第一把持部21与第二把持部22之间，则机器人1迅速停止电缆C的向X轴方向负侧的牵拉。由此，如图8所示，维持终端Ce位于第一把持部21与第二把持部22之间的状态。在此，如上所述，由于第一把持部21与第二把持部22的分开距离D与第二把持部22的宽度W相比设定为足够宽，所以在电缆C脱离第二把持部22之后，迅速地停止电缆C的向X轴方向负侧的牵拉，由此能够将从第一把持部21到电缆C的终端Ce的长度L确保为比第二把持部22的宽度W大。由此，后面的作业变得容易。

第二把持部移动步骤S5

接着，使第二把持部22成为打开的状态。并且，如图12所示，使第一把持部21与第二把持部22沿X轴相对移动，使第二把持部22位于比电缆C的终端Ce靠向X轴方向负侧、即第一把持部21侧。另外，在图12中，在机械手2B的构成上，使第一把持部21向X轴方向正侧移动，并且使第二把持部22向X轴方向负侧移动，由此使第二把持部22位于比电缆C的终端Ce靠向X轴方向负侧。

第二把持部把持步骤S6

接着，如图13所示，通过第二把持部22、即一对手指部221、222再次把持电缆C。由此，通过第一把持部21及第二把持部22把持电缆C，成为电缆C的终端Ce从第二把持部22向X轴方向正侧突出的状态。因此，容易接近终端Ce，容易对终端Ce进行规定的作业。

作业步骤S7

接着，对终端Ce进行规定的作业。如上所述，由于电缆C的终端Ce从第二把持部22突出，所以容易对终端Ce进行规定的作业。作为规定的作业没有特别限定。在本实施方式中，首先，如图14所示，除去电缆C的被膜，使内部的芯材C1露出，如图15所示，将终端Ce插入到孔型的端子T中，如图16所示，进行由焊料H连接它们的作业。

以上，说明了使用机器人1的电缆C的终端检测方法。如上所述，这种终端检测方法是检测线状的电缆C的终端的电缆终端检测方法，在将相互交叉的两个轴设为X轴及Z轴时，包括：把持步骤S1，使用具有在X轴上分开配置且均在沿着Z轴的方向上开闭的第一把持部21及第二把持部22的机械手2B，通过第一把持部21及第二把持部22在长度方向上分开的两个部位把持电缆C；移动步骤S2，在通过机械手2B把持电缆C的状态下，使电缆C相对于机械手2B向沿着X轴的方向的第一把持部21侧相对移动；检测步骤S3，通过以与电缆C接触的方式配置于第二把持部22的触觉传感器252，检测电缆C脱离第二把持部22，并且检测电缆C的终端Ce位于第一把持部21与第二把持部22之间。根据这种方法，能够简单且容易地检测电缆C的终端Ce。此外，由于能够在由机械手2B把持的状态下检测终端Ce，所以能够顺畅地转移至此后的作业，提高作业效率。

此外，如上所述，在检测步骤S3中，基于施加于触觉传感器252的沿着X轴的方向的力Fx，检测电缆C脱离第二把持部22。由此，能够简单且可靠地检测电缆C脱离第二把持部22。

此外，如上所述，在检测步骤S3中，基于施加于触觉传感器252的沿着Z轴的方向的力Fz，检测电缆C脱离第二把持部22。由此，能够简单且可靠地检测电缆C脱离第二把持部22。

此外，如上所述，在将与X轴及Z轴交叉的轴设为Y轴时，在检测步骤S3中，基于施加于触觉传感器252的沿着Y轴的方向的力Fy，检测电缆C的状态。由此，能够简单且可靠地检测电缆C的状态。

此外，如上所述，第一把持部21及第二把持部22能够在沿着X轴的方向上相对移动，终端检测方法在检测步骤S3之后还包括：停止步骤S4，在电缆C的终端Ce位于第一把持部21与第二把持部22之间时，停止机械手2B与电缆C的相对移动；第二把持部移动步骤S5，使第一把持部21与第二把持部22沿X轴相对移动，使第二把持部22位于比电缆C的终端Ce靠向第一把持部21侧的位置；以及第二把持部把持步骤S6，通过第二把持部22把持电缆C。由此，使电缆C的终端Ce向机械手2的外侧突出，因此能够顺畅地进行此后的作业。

此外，如上所述，终端检测方法在第二把持部把持步骤S6之后，包括对电缆C的终端Ce进行规定的作业的作业步骤S7。由于能够使电缆C的终端Ce向机械手2的外侧突出，所以能够容易地进行本步骤。

此外，如上所述，机械手2B在将相互交叉的两个轴设为X轴及Z轴时，具有：第一把持部21及第二把持部22，沿着X轴的方向相对移动，并且均在沿着Z轴的方向上开闭；配置于第二把持部22的触觉传感器252；以及覆盖触觉传感器252的弹性体262。根据这种构成，成为适合于上述终端检测方法的构成的机械手2B。

以上，基于图示的实施方式说明了本发明的电缆终端检测方法及机械手，但是本发明并不限定于此，各部分的构成能够置换为具有相同功能的任意构成。此外，也可以在本发明中附加其他任意的构成物。此外，在上述实施方式中，X轴、Y轴及Z轴分别正交，但是X轴、Y轴及Z轴只要交叉即可，也可以不正交。

此外，在上述实施方式中，机器人1使用机械手2A相对于机械手2B向X轴方向负侧牵拉电缆C，但是作为牵拉电缆C的方法没有特别限定，例如，可以使用其他机器人或装置进行牵拉。此外，例如也可以将电缆C的始端预先固定于与机器人1不同的固定部件，仅由机械手2B把持电缆C，通过使机械手2B向X轴方向正侧滑动，使电缆C相对于机械手2B向X轴方向负侧移动。

Claims (7)

1.一种电缆终端检测方法，其特征在于，检测线状的电缆的终端，

在将相互交叉的两个轴设为X轴及Z轴时，所述电缆终端检测方法包括：

把持步骤，使用具有在所述X轴上分开配置且均在沿着所述Z轴的方向上开闭的第一把持部及第二把持部的机械手，通过所述第一把持部及所述第二把持部在长度方向上分开的两个部位把持所述电缆；

移动步骤，在通过所述机械手把持所述电缆的状态下，使所述电缆相对于所述机械手向沿着所述X轴的方向的所述第一把持部侧相对移动；以及

检测步骤，通过以与所述电缆接触的方式配置于所述第二把持部的触觉传感器，检测所述电缆脱离所述第二把持部，并且检测所述电缆的终端位于所述第一把持部与所述第二把持部之间。

2.根据权利要求1所述的电缆终端检测方法，其特征在于，

在所述检测步骤中，基于施加于所述触觉传感器的沿着所述X轴的方向的力，检测所述电缆脱离所述第二把持部。

3.根据权利要求1所述的电缆终端检测方法，其特征在于，

在所述检测步骤中，基于施加于所述触觉传感器的沿着所述Z轴的方向的力，检测所述电缆脱离所述第二把持部。

4.根据权利要求1所述的电缆终端检测方法，其特征在于，

在将与所述X轴及所述Z轴交叉的轴设为Y轴时，

在所述检测步骤中，基于施加于所述触觉传感器的沿着所述Y轴的方向的力，检测所述电缆的状态。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电缆终端检测方法，其特征在于，

所述第一把持部及所述第二把持部能够在沿着所述X轴的方向上相对移动，

在所述检测步骤之后，所述电缆终端检测方法包括：

停止步骤，在所述电缆的终端位于所述第一把持部与所述第二把持部之间时，停止所述机械手与所述电缆的相对移动；

第二把持部移动步骤，使所述第一把持部与所述第二把持部沿所述X轴相对移动，使所述第二把持部位于比所述电缆的终端靠向所述第一把持部侧；以及

第二把持部把持步骤，通过所述第二把持部把持所述电缆。

6.根据权利要求5所述的电缆终端检测方法，其特征在于，

在所述第二把持部把持步骤之后，所述电缆终端检测方法包括：

作业步骤，对所述电缆的终端进行规定的作业。

7.一种用于权利要求1至6中任一项所述的电缆终端检测方法的机械手，其特征在于，

在将相互交叉的两个轴设为X轴及Z轴时，所述机械手具有：

第一把持部及第二把持部，在沿着所述X轴的方向上相对移动，并且均在沿着所述Z轴的方向上开闭；

触觉传感器，配置于所述第二把持部；以及

弹性体，覆盖所述触觉传感器。