JP2019010721A - End effector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンドエフェクタに関する。 The present invention relates to an end effector.
近年、エンドエフェクタには、様々な形状、硬さ、重さなどの被対象物に対して、把持、移送などの多機能な作業が求められている。多機能な作業を実施するには、エンドエフェクタのみでの実現は困難であり、被対象物の位置、形状認識、被対象物の位置までのエンドエフェクタの移動、エンドエフェクタによる被対象物の把持、移送などの一連の動作が必要である。エンドエフェクタに、人間の指先に相当する触覚（圧力、滑り）の感覚を持たせることで、被対象物の多様性に対応することが可能となる。従来のエンドエフェクタには、把持部に設けた圧力センサ（ひずみゲージ、静電容量式、導電性ゴム、圧電体）により、把持状態を検出している。特許文献１には、エンドエフェクタの把持部に圧電素子を用いた圧力センサが取り付けられ、それにより触覚を検知している。また、特許文献２には、エンドエフェクタとリンク中継部に力センサを取り付け、中継部からエンドエフェクタに加わる力を検出している。 In recent years, end effectors are required to perform multi-functional operations such as gripping and transferring objects such as various shapes, hardnesses, and weights. In order to carry out multi-functional work, it is difficult to realize with only the end effector. The position and shape of the object are recognized, the end effector is moved to the position of the object, and the object is gripped by the end effector. A series of operations such as transfer are necessary. By giving the end effector a tactile sensation (pressure, slippage) equivalent to a human fingertip, it is possible to deal with the variety of objects. In a conventional end effector, a gripping state is detected by a pressure sensor (strain gauge, capacitance type, conductive rubber, piezoelectric body) provided in a gripping portion. In Patent Document 1, a pressure sensor using a piezoelectric element is attached to a grip portion of an end effector, thereby detecting a sense of touch. In Patent Document 2, a force sensor is attached to the end effector and the link relay unit, and the force applied to the end effector from the relay unit is detected.
上記特許文献１、２に代表されるエンドエフェクタへのセンサの実装により、エンドエフェクタへの触覚、力検出機能を付与でき、それらの信号を基に、人間の動きに近い状態で制御することが可能である。しかし、エンドエフェクタへの指先、関節にそれぞれ圧力センサ、力センサを個々に実装して、センサの信号を取得するためには、それぞれのセンサから配線を引き出す必要がある。よって、配線増加に伴うエンドエフェクタの重量化の課題がある。 By mounting the sensor on the end effector represented by the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, it is possible to provide a tactile sense and force detection function to the end effector, and it is possible to control in a state close to human movement based on those signals. Is possible. However, in order to obtain a sensor signal by individually mounting a pressure sensor and a force sensor on the fingertip and joint of the end effector, it is necessary to draw out wiring from each sensor. Therefore, there is a problem of increasing the weight of the end effector as the wiring increases.
本発明は、エンドエフェクタの軽量化を目的とする。 An object of the present invention is to reduce the weight of an end effector.
上記課題を鑑み、本発明は例えば以下の特徴を有する。 In view of the above problems, the present invention has the following features, for example.
第一の配線基板と、第一の触覚検知用圧電体と、駆動検知用圧電体と、を有し、第一の配線基板上に、第一の触覚検知用圧電体と駆動検知用圧電体とが配置される。 A first wiring board, a first tactile detection piezoelectric body, and a drive detection piezoelectric body. The first tactile detection piezoelectric body and the drive detection piezoelectric body are disposed on the first wiring board. And are arranged.
本発明によれば、触覚検知および力検知のセンサ信号を共通の配線基板で取得するため、エンドエフェクタを軽量化することが可能である。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, sensor signals for tactile detection and force detection are acquired by a common wiring board, so that the end effector can be reduced in weight. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下に、本発明に係る一実施形態について図面を用いて説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同様の機能を有するものは、同様の符号を付け、同様の説明は繰り返さない場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions. Various modifications by those skilled in the art are within the scope of the technical idea disclosed in this specification. Changes and modifications are possible. Further, in all the drawings for explaining the present invention, those having the same function are denoted by the same reference numerals, and the same description may not be repeated.
本発明の一実施形態におけるエンドエフェクタ１０の構造について、図１を用いて説明する。図１は、センサ等が設置されていないエンドエフェクタ１０の図である。エンドエフェクタ１０は、複数の指部１１を関節部１２で接続した構造である。エンドエフェクタ１０による被対象物の把持は、関節部１２を曲げて指部１１を動かし、指部１１を被対象物に接触させて実施する。
The structure of the
エンドエフェクタ１０の指部１１が一列になるように伸ばした状態において、指部１１が連続する方向を上下方向とする。そして、上下方向に垂直であって、被対象物を把持するためにエンドエフェクタ１０の指部１１が駆動する方向を左右方向とする。そして、指部１１の駆動軸を手前奥方向とする。このとき、左右方向においてエンドエフェクタ１０が被対象物に接触する側を被対象物側、被対象物と接触しない側、つまり左右方向において被対象物側の逆側を甲側とする。
In a state where the
次に、本発明の一実施形態における、センサ等が配置されたエンドエフェクタ１０の構造について、図２を用いて説明する。エンドエフェクタ１０の内部または甲側の少なくとも一方に、第一の配線基板２３を配置する。第一の配線基板２３は柔軟であって、ポリイミド樹脂に代表される材料で形成し、屈曲、折り曲げ耐性を持たせる。
Next, the structure of the
触覚、駆動を検知する材料として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）に代表される圧電体を適用する。圧電体は、その変形により電荷移動を起こす材料であり、電源を必要としないセンサとすることができる。触覚を検知するセンサである圧電体を触覚検知用圧電体２１として、駆動を検知するセンサである圧電体を駆動検知用圧電体２２として用いる。
A piezoelectric material represented by polyvinylidene fluoride (PVDF) is applied as a material for detecting tactile sensation and driving. The piezoelectric body is a material that causes charge transfer due to its deformation, and can be a sensor that does not require a power source. A piezoelectric body that is a sensor that detects a tactile sense is used as the tactile sense detecting
（第一の）触覚検知用圧電体２１は、第一の配線基板２３上であって指部１１の被対象物側に配置される。駆動検知用圧電体２２は、第一の配線基板２３上であってエンドエフェクタ１０の２つの指部１１の間である関節部１２に配置される。
これにより、触覚センサおよび駆動センサの配線接続を容易にできるとともに、２種類のセンサのセンサ信号を共通の配線基板で取得することができ、エンドエフェクタを軽量化することが可能である。
The (first) tactile sense detecting
As a result, the wiring connection between the tactile sensor and the drive sensor can be facilitated, and the sensor signals of the two types of sensors can be acquired with a common wiring board, thereby reducing the weight of the end effector.
エンドエフェクタ１０の構造を詳しく説明すると、エンドエフェクタ１０は、複数の指部１１が列設された構造である。そして、第一の配線基板２３は、複数の指部１１を架橋するように配置されている。触覚検知用圧電体２１は、指部１１の被対象物側、つまりエンドエフェクタ１０の指部１１に対向する第一の配線基板２３上に配置されている。駆動検知用圧電体２２は、第一の配線基板２３上であって、エンドエフェクタ１０の２つの指部１１の間である関節部１２に配置されている。
The structure of the
次に、本発明の一実施形態におけるエンドエフェクタ１０の構造について、図３を用いて説明する。エンドエフェクタ１０には、１枚の第一の配線基板２３が配置されている。第一の配線基板２３を１枚としたことで、省スペースでエンドエフェクタに実装しやすい構造とできる。第一の配線基板２３から指部１１の被対象物側に引き出した配線基板の端部に、触覚検知用圧電体２１を配置する。触覚を検知する圧電体２１は、シリコーン樹脂２４をコーティングすることで、圧電体２１が直接、被対象物と接触しない構造とする。樹脂２４の設置により、圧電体２１および被対象物の表面を保護することができる。また、関節部１２の配線基板２３上に駆動検知用圧電体２２を配置する。関節部１２に設置した駆動検知用圧電体２２の配線基板２３の裏面には、補強板を設置しても良い。これにより、繰り返し動作による圧電体２２への負荷を低減することができ、信頼性を向上することができる。図３では、配線基板２３は、エンドエフェクタ１０の内部に実装しているが、エンドエフェクタ１０の甲側に設置しても良い。これにより、エンドエフェクタ内部に設置したときと比較して、駆動検知用圧電体２２の変形量を大きくすることができ、駆動検知しやすい構造とできる。また、配線基板２３のエンドエフェクタ１０への実装が容易となり、メンテナンスしやすい構造とできる。
Next, the structure of the
本発明の一実施形態におけるエンドエフェクタ１０の構造について、図４を用いて説明する。第一の配線基板２３ａをエンドエフェクタ１０の被対象物側、および内部に実装した構造であり、第二の配線基板２３ｂが第一の配線基板２３ａに接続されている。これにより、第二の配線基板２３ｂを汎用化でき、第一の配線基板２３aの変更のみで、様々なエンドエフェクタに対応することができる。第一の配線基板２３ａ、第二の配線基板２３ｂは、例えば柔軟な基板である。ポリイミド樹脂に代表される材料で形成し、屈曲、折り曲げ耐性を持たせる。第一の配線基板２３ａと第二の配線基板２３ｂとは、異方性導電膜により接続される。
第一の配線基板２３ａから指部１１の被対象物側に引き出した配線基板の端部に（第一の）触覚検知用圧電体２１を接続する。また、第二の配線基板２３ｂの第一の配線基板２３ａに接続されている部分の他方に（第二の）触覚検知用圧電体２１を接続して、指部１１に実装する。触覚検知用圧電体２１は、シリコーン樹脂２４をコーティングすることで、触覚検知用圧電体２１が直接、被対象物と接触しない構造とする。樹脂２４の設置により、触覚検知用圧電体２１および被対象物の表面を保護することができる。また、関節部１２の第一の配線基板２３ａ上に駆動検知用圧電体２２を設置する。関節部１２に設置した駆動検知用圧電体２２の第一の配線基板２３ａの裏面には、補強板を設置しても良い。
The structure of the
The (first) tactile sense detecting
本発明の一実施形態におけるエンドエフェクタ１０の構造について、図５を用いて説明する。第一の配線基板２３ａをエンドエフェクタ１０の甲側に実装した構造であり、第二の配線基板２３ｂが第一の配線基板２３ａに接続されている。第一の配線基板２３ａと第二の配線基板２３ｂとは、異方性導電膜により接続される。
第一の配線基板２３ａから指部１１の被対象物側に引き出した配線基板の端部に触覚検知用圧電体２１を接続する。また、同様に第二の配線基板２３ｂに触覚検知用圧電体２１を接続して、指部１１に実装する。触覚検知用圧電体２１は、シリコーン樹脂２４をコーティングすることで、触覚検知用圧電体２１が直接、被対象物と接触しない構造とする。樹脂２４の設置により、触覚検知用圧電体２１および被対象物の表面を保護することができる。また、関節部１２の第一の配線基板２３ａ上のエンドエフェクタ１０の甲側に、駆動検知用圧電体２２を設置する。これにより、エンドエフェクタ内部に設置したときと比較して、駆動検知用圧電体２２の変形量を大きくすることができ、駆動検知しやすい構造とできる。また、配線基板２３のエンドエフェクタ１０への実装が容易となり、メンテナンスしやすい構造とできる。関節部１２に設置されている駆動検知用圧電体２２の配線基板２３の裏面には、補強板を設置しても良い。
The structure of the
The tactile sense detecting
次に、本発明の一実施形態における触覚検出部の構造について、図６を用いて説明する。触覚検知用圧電体２１は、例えばＰＶＤＦ樹脂の両面に金属膜２１ａ、２１ｂを備えた構造である。エンドエフェクタ１０の甲側に配置された金属膜２１ａを第二の配線基板２３ｂの電極２５ｂと異方性導電膜２６ｂで加熱、圧着により接続する。エンドエフェクタ１０の被対象物側に配置された金属膜２１ｂは、異方性導電膜２６ｄ、金属板２７、異方性導電膜２６ｃを介して、第二の配線基板２３ｂの電極２５ｃと加熱、圧着により接続する。第二の配線基板２３ｂは、圧電体２１を設置した側と反対の端部に設置した電極２５ａを第一の配線基板２３ａの電極２５ｄと異方性導電膜２６ａで加熱、圧着により接続する。これにより、触覚検知用圧電体２１、第一の配線基板２３a、第二の配線基板２３ｂを加熱、圧着の同一の工程で作製でき、製造コストの低減を図ることができる。第一の配線基板２３ａ、第二の配線基板２３ｂをエンドエフェクタ１０に実装し、第二の配線基板２３ｂに実装した触覚検知用圧電体２１をシリコーン樹脂（図示せず）でコーティングして、エンドエフェクタ１０の指部１１に固定する。図３、図４に示した第一の配線基板２３aと触覚検知用圧電体２１との接続に関しても、上記に示した第二の配線基板２３ｂとの接続と同様である。
Next, the structure of the tactile sense detection unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The tactile
次に、本発明の一実施形態における駆動検出部の構造について、図７を用いて説明する。駆動検知用圧電体２２は、例えばＰＶＤＦ樹脂の両面に金属膜２２ａ、２２ｂを備えた構造である。金属膜２２ａは、異方性導電膜２６ａを介して、第一の配線基板２３ａの電極２５ｄと接続される。駆動検知用圧電体２２の被対象物側に設置された金属膜２２ｂは、異方性導電膜２６ｂ、金属板２７、異方性導電膜２６ｅを介して、第一の配線基板２３ａの電極２５ｅと接続される。金属板２７と異方性導電膜２６ｆを接着し、異方性導電膜２６ｆと第一の配線基板２３ａを接着することで、エンドエフェクタ１０が駆動したときに、第一の配線基板２３ａの曲げが駆動検知用圧電体２２に伝達しやすい構造としても良い。これにより、第一の配線基板２３aの曲げを精度良く検知できエンドエフェクタの微細な制御が可能になるとともに、エンドエフェクタ駆動時に異方性導電膜２５eに加わる力を緩和でき接続信頼性を向上できる。また、エンドエフェクタ１０の駆動検知用圧電体２２は、図５に示したように、第一の配線基板２３ａの甲側に設置しても良い。
Next, the structure of the drive detection unit in one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The drive
なお、本発明の一実施形態においては、駆動検知用圧電体２２は第一の配線基板２３ａではなく第一の配線基板２３に接続される。
In one embodiment of the present invention, the drive detecting
１０ エンドエフェクタ、１１ 指部、１２ 関節部、２１ 触覚検知用圧電体、２２ 駆動検知用圧電体、２３、２３ａ 第一の配線基板、２３ｂ 第二の配線基板、２４ 樹脂、２５ 配線基板の電極、２６ 異方性導電膜、２７ 金属板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第一の配線基板上に、前記第一の触覚検知用圧電体と前記駆動検知用圧電体とが配置されたことを特徴とするエンドエフェクタ。 A first wiring board, a first tactile detection piezoelectric body, and a drive detection piezoelectric body;
An end effector, wherein the first tactile detection piezoelectric member and the drive detection piezoelectric member are disposed on the first wiring board.
前記複数の指部は列になって配置され、
前記第一の配線基板は、前記複数の指部を架橋するように配置され、
前記エンドエフェクタの指部に対向する前記第一の配線基板上に前記第一の触覚検知用圧電体が配置され、
前記エンドエフェクタの関節部に配置された前記第一の配線基板上に前記駆動検知用圧電体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクタ。 Having multiple fingers,
The plurality of fingers are arranged in a row,
The first wiring board is disposed so as to bridge the plurality of fingers.
The first tactile sensing piezoelectric body is disposed on the first wiring board facing the finger portion of the end effector,
2. The end effector according to claim 1, wherein the drive detection piezoelectric body is disposed on the first wiring board disposed at a joint portion of the end effector.
前記第二の配線基板の一方に第二の触覚検知用圧電体が配置され、
前記第二の配線基板の他方が前記第一の配線基板上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のエンドエフェクタ。 Having a second wiring board,
A second tactile detection piezoelectric body is disposed on one of the second wiring boards,
The end effector according to claim 2, wherein the other of the second wiring boards is disposed on the first wiring board.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017130037A JP2019010721A (en) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | End effector |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2017130037A JP2019010721A (en) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | End effector |
Publications (1)
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| JP2019010721A true JP2019010721A (en) | 2019-01-24 |
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Family Applications (1)
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| JP (1) | JP2019010721A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109732607A (en) * | 2019-02-19 | 2019-05-10 | 苏州钧舵机器人有限公司 | A kind of mechanical paw clamping force detector |
-
2017
- 2017-07-03 JP JP2017130037A patent/JP2019010721A/en active Pending
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| CN109732607A (en) * | 2019-02-19 | 2019-05-10 | 苏州钧舵机器人有限公司 | A kind of mechanical paw clamping force detector |
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