JP2019045216A - 力センサ、トルクセンサ、力覚センサ、指先力センサ、およびその製造方法 - Google Patents
力センサ、トルクセンサ、力覚センサ、指先力センサ、およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019045216A JP2019045216A JP2017166220A JP2017166220A JP2019045216A JP 2019045216 A JP2019045216 A JP 2019045216A JP 2017166220 A JP2017166220 A JP 2017166220A JP 2017166220 A JP2017166220 A JP 2017166220A JP 2019045216 A JP2019045216 A JP 2019045216A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic structure
- elastic
- force sensor
- intermediate member
- modeling
- 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
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 90
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 35
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 44
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 35
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 31
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 28
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 25
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 25
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 20
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 7
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 7
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 6
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DEFLNOSTNCSZRB-IDTAVKCVSA-N 9-[(2r,3r,4r,5r)-3,4-dimethoxy-5-(methoxymethyl)oxolan-2-yl]-n-methoxypurin-6-amine Chemical compound CO[C@@H]1[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1N1C2=NC=NC(NOC)=C2N=C1 DEFLNOSTNCSZRB-IDTAVKCVSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 210000004709 eyebrow Anatomy 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/085—Force or torque sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
- B25J13/082—Grasping-force detectors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
- B25J13/084—Tactile sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/04—Measuring force or stress, in general by measuring elastic deformation of gauges, e.g. of springs
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/08—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving optical means for indicating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/166—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using photoelectric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/169—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using magnetic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
トルクセンサは、例えばロボットの回転関節に取り付けられ、関節を介して伝達される1方向のトルクを測定する装置として用いられている。
力覚センサは、例えばロボットアームとロボットハンドの間の手首に配置され、ロボットハンドの先端にかかる6方向の力やモーメントを検出する装置として用いられている。
指先力センサは、例えばロボットハンド先端の指先にかかる3方向の力を測定し、把持物が環境から受ける力を検出する装置として用いられている。
例えば、10mmの長距離において1nmの感度(分解能)を達成するのは、10μmの近距離において同じ感度を達成するよりも、はるかに困難である。
半径R、長さLの円筒磁石の磁場の強さと距離との関係は、次式で表される。
また、柱部に長さが必要であるためセンサが厚くなってしまう。センサの厚さは、例えばロボットの部品として実装する場合には各関節のサイズに影響し、厚さが大きくなると関節の可動領域やロボットの作業領域に対して好ましくない影響を及ぼす。
そこで、検出精度が高く、コンパクトな力センサの実現が期待されていた。
(第一の実施形態)
図1に、本発明の第一の実施形態である力センサを備えた6軸多関節ロボット装置100を示す。本実施形態に係る力センサは、リンク200〜206間を接続する6つの回転関節J1〜J6に取り付け、関節を介して伝達されるトルクを測定する。本実施形態にかかるセンサを、以下の説明ではトルクセンサと称する場合がある。
また、中間部材4を設け、第1部材1と中間部材4を板ばね等の第1の弾性構造体5で連結し、第2部材2と中間部材4を板ばね等の第2の弾性構造体6で連結する。弾性構造体5と弾性構造体6は、それぞれ複数設けられており、交互に配置されている。
すなわち、本実施形態では、第1部材、第2部材、中間部材の3つの部材のうち、相対距離が最も短い第1部材と第2部材の変位を検出するので、高感度を実現する上で有利な構成である。さらに、この構成なら、検出手段を取り付けるための部品サイズも小型ですむ。この部品の寸法変化や振動は測定値の精度に影響するので、サイズを小さくすることは重要である。
一方、隙間の上限はトルクセンサのサイズに影響する。ロボットアームやロボットハンドへの搭載を考えると、上限は10mm程度とするのが好ましい。
ここで、第1の部材1と第2の部材2の距離が小さいことが重要である。前述したように距離が小さい部品間の相対距離を測定するほうが、距離が大きい場合より高い感度を実現できるからである。
本実施形態の説明において、数式で扱う主な記号の定義は、以下のとおりである。
L:弾性構造体の長さ
H:弾性構造体の厚さ
B:弾性構造体の幅
E:弾性構造体の縦弾性係数
R:弾性構造体の円周配置、半径
N:弾性構造体の数
Mx:x軸まわりの回転モーメント、曲げトルク
Mz:z軸まわりの回転モーメント、ねじりトルク
トルクセンサは、Mzによるねじれ変形、すなわち微小な回転角を検出し、ねじれ方向の剛性Kzを使ってトルク値に変換する。従って剛性Mzはトルクセンサの測定可能範囲や、回転角検出手段の分解能などから決まる設計値である。
つまり、ねじれ方向の剛性Kzに対し曲げ方向の剛性KxやKyが高いことがトルクセンサにとって重要である。
また、対称性を考えるとKxとKyは同じなので、これ以後はKxのみを考える。
Z軸まわりの回転剛性Kzは、半径Rの円周にN本配置した弾性構造体のまげ剛性をKsとして、
材料を鉄系とし、E=200 Gpa
センサの半径: R=100 mm
センサの厚さ: L=10 mm
弾性構造体の幅: B=10 mm
弾性構造体の厚さ: H=2 mm
弾性構造体の数 : N=24 本
ねじれ方向剛性: Kz=120kNm/rad (数式3より)
曲げ方向剛性: Kx=6000 kNm/rad (数式4より)
剛性比: α=50 (数式6より)
弾性構造体の数Nを増やしても設計条件である剛性Kzが変わらないように、厚さHをNの1/3乗に反比例して変化させればよい。
数式6でL/Hの比が大きいほど有利なことを述べたが、Lはトルクセンサの厚さを決定する。つまり、トルクセンサを薄型にすることと、剛性比を高めることはトレードオフの関係にあり、この構成では薄型化に限界がある。そこで、次に弾性構造体を2分割することを考える。
本発明の実施形態では、図17(b)に示すように中間部材4を設け、第1部材1と中間部材4を第1の弾性構造体5で連結し、第2部材2と中間部材4を第2の弾性構造体6で連結する。
弾性構造体が直列に2段あるので、1段あたりでは2倍の剛性が弾性構造体に必要である。一方、剛性は数式3よりLの3乗に反比例するので、長さLは約0.8倍となり、トルクセンサの厚さを、約20%薄くできる。
以上、2段の弾性構造体構造を有する本実施形態によって、薄型のトルクセンサを実現できることを説明した。
以上、2段の弾性構造体を交互に組み合わせる構造によって、さらに薄型で、剛性比の高いトルクセンサを実現できる。
図6(b)に積層造形可能な形状112を示す。これはオーバーハングの限界角がβ以上の部分をカットした形状である。
本実施形態における弾性体は、弾性構造体の数を増やすことによって、剛性比を改善し、オーバーハング角を抑え、積層造形可能とすることができる。
このことを踏まえ、弾性構造体のサイズ、本数を、シミュレーションにより求める方法の一例について説明する。
A:変位検出手段を上側に取り付けるため、弾性構造体を設けない領域を2箇所配置した。
B:トルクセンサを取り付けるため、ボルト穴を有した。
C:弾性体の体積を減らすため、中間部材上面のカドに丸みをもたせた。
図9(b)は外側の部材にZ方向のモーメント力Mz=1Nmをかけた時の変形を示す。
同様にMxも計算する。FEMシミュレーションの計算結果を以下の表にまとめた。
一つの解決方法は、弾性構造体の厚さを薄くすることである。応力の小さい弾性構造体の中立面からの距離が短くなり、応力を下げることができる。図中、応力の集中するA〜D部を薄くすることにより、応力の最大値を低減できる。
図12(a)、図12(b)を用いて、積層造形装置に取り付ける造形ユニット20の説明をする。図12(a)は、造形ユニット20の分解図で、図12(b)は造形ユニット20を組み立てた完成図である。
第一に、造形物を切り出す加工が不要である。従来はワイヤカットなどの機械加工により造形物を切り離していたが、本発明によれば、ねじを外すだけで脱着するので工程が簡易化されコストを低減できる。
また、従来の機械加工と異なり積層造形法は複雑な形状を形成できるため、弾性構造体の本数を増やし、ねじり方向と曲げ方向の剛性比をさらに向上させることも容易である。
尚、本実施形態では積層造形法により製造する方法について述べたが、これに限ることはなく、場合によっては、機械加工のみによって製造してもよい。
また、本実施形態では弾性構造体の断面を矩形として説明したが、矩形に限定されるものではない。例えば、角を丸めた矩形や、楕円を採用することも可能である。
図14に、第一の実施形態の変形例の部分斜視図を示す。第一の実施形態に対して、弾性構造体にスリットを入れて分割した点が異なる。図において、第1の弾性構造体の中央に隙間Gのスリットを設け、5aと5bの2枚より成る構造とする。第2の弾性構造体も同様に、6aと6bの2枚より成る構造とする。すなわち、第1の弾性構造体および/または第2の弾性構造体は、スリットにより分離された複数の弾性体を有する。
一方、図におけるγ軸方向の剛性は、弾性構造体の断面積に比例する。弾性構造体を分割する隙間Gを十分小さくすれば、分割する前と同じ剛性が得られる。γ軸方向の剛性が変わらないのでトルクセンサの曲げ方向の剛性も変わらない。
本変形例では、弾性構造体を分離する隙間Gは十分小さいとして説明した。この仮定が成り立つ範囲で設計すれば、分割数を増やせば増やすほど剛性比を改善できる。
また、第一の実施形態の変形例2として、磁気式センサの代わりに光センサを変位検出手段として用いた実施形態を、図53〜図56を用いて示す。
図53、図54に光センサの例を示す。これは、例えば特開平4−130220に記載されているセンサと類似のものである。レーザ光源1001から出射した光線は、コリメータレンズ1002で平行光線となり、偏光ビームスプリッタ1017、波長板1005を通過し、第1の回折格子1101に入射し、1次回折光として2つに分割される。回折光は、第2の反射型回折格子1102に入射し、反射した回折光が再び回折格子1101を透過し干渉する。この干渉光の明暗を、受光手段1008で検出する。図示してないが、受光手段1008を2つ設けて干渉光の位相も測定することにより移動方向を知る技術も、例えば特開昭63−311121により公知である。
スケールA101aを第2部材2に固定して設ける。このスケールA101aは方向A102aの回折格子を有する。図示したように、Z軸まわりの回転方向とスケールの方向A102aを一致させる。このスケールA101aに対向して、回路部A100aを電気基板A103aに固定して設ける。光センサ用の電気基板A103aは、第1部材にねじ10を用いて固定する。以上のA100a〜A103aを、Z軸に対して対称な位置にもう一組、A100b〜A103bのように設ける。光センサ用の電気基板A103a、A103bからの信号を制御基板11に接続し、第1部材1と第2部材2の、相対的な回転変位を出力する。残余の部分の構成と、作用は前述した実施形態と同じなので説明を省略する。
第一の実施形態では、図1に示すロボットシステムにおいて、回転関節J1〜J6に取り付けられるトルクセンサの例を示した。第二の実施形態では、ロボットアームとロボットハンド210の間の手首部に配置されて用いられる力センサについて説明する。本実施形態に係る力センサを、本明細書では力覚センサと称する場合がある。
力覚センサ207は、組付け作業などでハンドの先端にかかる6方向の力や回転モーメント力を検出し、コントローラ102により、測定値に応じたロボットの制御を行う。
また、この実施形態では弾性構造体の本数を36本として示したが、弾性構造体の本数を増やせば、モーメント剛性をさらに高くすることができる。弾性構造体のサイズや本数は、後述する変形シミュレーションなどを用いて設計する。
すなわち、本実施形態では、第1部材、第2部材、中間部材の3つの部材のうち、相対距離が最も短い第1部材と第2部材の変位を検出するので、高感度を実現する上で有利な構成である。さらに、この構成なら、検出手段を取り付けるための部品サイズも最小ですむ。この部品の寸法変化や振動は測定値の精度に影響するので、サイズを小さくすることは重要である。
一方、隙間の上限は力覚センサのサイズに影響する。ロボットアームやロボットハンドへの搭載を考えると、上限は10mm程度とするのが好ましい。
弾性体の変形は微小なので、上式の線形変換で十分だが、より精度よく変換するには上式ではなく、一般化した関数fi(a)を用いる。
Aは、弾性構造体の下面であり、弾性構造体の傾斜角をオーバーハング角以下、例えば60度以下にすることは可能である。
ここで、切り欠き距離Eはセンサ全体の縦方向のサイズに関係しているので、小さくしたい。従って弾性構造体605の間隔Dを小さくするのが好ましい。言い換えると、弾性構造体の本数が多い構成が好ましい。
以上説明したように、本実施形態による弾性体はオーバーハング角を抑えることが可能であり、積層造形法により製造することが可能である。
まず、本実施形態の考え方について説明する。
本実施形態の説明において、数式で扱う主な記号の意味は、以下のとおりである。
L:弾性構造体の長さ
h:弾性構造体の厚さ
b:弾性構造体の幅
I:弾性構造体の断面2次モーメント、矩形断面の場合I= bh3/12
A:弾性構造体の断面積、矩形断面の場合 A=bh
E:縦弾性係数
F:外力
P:外力がかかる先端位置
δ:変位
D:弾性構造体の間隔
N:弾性構造体の本数
まず、材料力学の観点から、力覚センサが備えるべき回転モーメントに対する剛性の考え方について述べる。
この時の先端の変位δを、水平移動の影響δFと、傾きの影響δMに分けて考える。
つまり、水平移動の影響よりも傾きの影響の方が15倍も大きい。従って、先端の位置ずれを抑制するには、並進方向よりもモーメント剛性を高めることが重要である。
δFは、2本の弾性構造体に均等に力がかかると考えられるので、両端固定の弾性構造体の式を使って次式で計算できる。
弾性構造体の傾斜はδM/Pなので、弾性構造体の変位は、
となる。
さきほどのα=15と比較すると、約1800分の1であり、桁違いに小さい。つまり、傾斜の影響が抑えられ、モーメント剛性が高いことがわかる。
以上説明してきたように、本実施形態は、弾性構造体の並進方向の剛性に対してモーメント剛性が高いことを利用している。
図27に示すように、間隔Dの間に設けたN本の弾性構造体であるB1〜BNについて外力Fによる先端の変位を考える。
これまでの検討と同様に、変位は水平移動の影響δFと、傾きの影響δMに分けて考える。
δFは、N本の弾性構造体に均等に力がかかると考えられるので、両端固定の弾性構造体の式を使って次式で計算できる。
弾性構造体の傾斜はδM/Pなので、それぞれの弾性構造体の圧縮方向の変位は、
よく知られているように、水平移動δFは弾性構造体の厚さhの3乗に反比例して変位が増える。
そこで、Hを定数として、板厚hを次式のように定義する。
弾性構造体の本数を増やすほど、α(N)が小さい。つまり、水平移動の影響δFに対して、傾きの影響δMが小さくなっており、モーメント剛性が高いといえる。
以上、弾性構造体の本数が多いほど、モーメント剛性を高めることができることを説明した。
また、弾性構造体の本数が多ければ、1本の弾性構造体の製作誤差の平均化が期待できるとともに、1本あたりの製造コストを低く抑える効果がある。
図29(a)に示すように、2段の弾性構造体の先端にハンド601を接続し、先端に水平方向の力と垂直方向の力が加わる場合を考える。ここでは、第1の弾性構造体を連結する部材を中間部材604と呼び、第2の弾性構造体を連結する部材を第2部材(作用部材)603と呼ぶ。
水平方向の外力がかかると、図29(b)のように変形するが、これまでと同じ理由により、弾性構造体によって傾斜の影響が抑えられる。
尚、2段の弾性構造体は異なる方向を向いて配置する必要がある。もし同じ方向なら1段の弾性構造体と同じなので、2段にした効果が十分に発揮されないからである。
図30に、この構造を示すが、本実施形態における弾性体の構造を模式的に表している。ロボットアームに固定する第1部材(台座部材)602と、ロボットハンドに固定する第2部材(作用部材)603、中間部材604を設け、その間を第1の弾性構造体605と、第2の弾性構造体606で連結する。第1の弾性構造体605は、第1部材602の外面のうち第1の弾性構造体と連結する面からの法線方向に対して傾くように配置されている。また、第2の弾性構造体606は、第2部材603の外面のうち第2の弾性構造体と連結する面からの法線方向に対して傾くように配置されている。
以上説明した傾斜2段弾性構造体により、積層造形可能で、モーメント剛性の高い力覚センサを実現できる。
ロボットアームに固定する第1部材(台座部材)602と、ロボットハンドに固定する第2部材(作用部材)603、中間部材604を設け、その間を第1の弾性構造体605と、第2の弾性構造体606で連結する。
図21(a)に示すのは、弾性体のFEMモデルである。このモデルの概要を次に示す。
第1部材:外形Φ56.0mm、幅2.0mm、厚さ2.0mm
中間部材:外形Φ47.0mm、幅3.0mm、厚さ1.5mm
第2部材:外形Φ48.0mm、幅2.0mm、厚さ2.0mm
弾性構造体:72本、幅1.0mm、厚さ0.5mm、傾斜角度39度
材質:ステンレス
次に、第1部材を固定し、第2部材に力やモーメントをかけた時の第2部材の変位を計算する。
図22(a)は、積層造形装置に取り付ける造形ユニット620を説明するための分解図で、図22(b)は、造形ユニット620の組立て図である。
第一に、造形物を切り出す加工が不要である。従来はワイヤカットなどの機械加工により造形物を切り離していたが、本発明によれば、ねじを外すだけで脱着するので工程が簡易化されコストを低減できる。
尚、本実施形態では積層造形法により製造する方法について述べたが、これに限ることはなく、場合によっては、機械加工のみによって製造してもよい。
次に、第二の実施形態の変形例を示すが、具体的には、弾性構造体が湾曲している点が異なる。
図24において、力覚センサの弾性体607は、ロボットアームに固定する第1部材602と、ロボットハンドに固定する第2部材603、および中間部材604を有する。第1部材602と中間部材604の間を第1の弾性構造体605を介して連結し、第2部材603と中間部材604の間を第2の弾性構造体606を介して連結する。
また、第二の実施形態の変形例2として、磁気式センサの代わりに光センサを変位検出手段として用いてもよい。
図53、図54に光センサの例を示す。これは、例えば特開平4−130220に記載されているセンサと類似のものである。レーザ光源1001から出射した光線は、コリメータレンズ1002で平行光線となり、偏光ビームスプリッタ1017、波長板1005を通過し、第1の回折格子1101に入射し、1次回折光として2つに分割される。回折光は、第2の反射型回折格子1102に入射し、反射した回折光が再び回折格子1101を透過し干渉する。この干渉光の明暗を、受光手段1008で検出する。図示してないが、受光手段1008を2つ設けて干渉光の位相も測定することにより移動方向を知る技術も、例えば特開昭63−311121により公知である。
第三の実施形態を、図面に基づいて説明する。図1のロボットシステムにおいて、第一の実施形態では回転関節J1〜J6に取り付けられるトルクセンサの例を示し、第二の実施形態ではロボットアームとロボットハンド210の間の手首部に配置される力覚センサ207について説明した。本実施形態では、把持物にかかる力を検出するための指先力センサ220a、指先力センサ220bについて説明する。本実施形態に係る力センサを、本明細書では指先力センサと称する場合がある。
このロボットハンド210で部品を把持し、組立て作業を行う時には、把持物にかかる力を指先力センサ220aと指先力センサ220bで検出する。この測定値に基づき、制御装置101で関節J1〜J6を制御する。
第1部材701を、不図示の指の駆動部に固定して設け、第2部材702と、中間部材704を設ける。第1の弾性構造体705を用いて、第1部材701と中間部材704を連結する。本実施形態では、第1の弾性構造体は片側につき6本の弾性構造体が2列、合計12本の弾性構造体で構成した例を示しているが、本数と列数はこれに限られるものではない。
第1部材701には、変位検出手段を構成するセンサ基板709をネジ713で固定する。第2部材702には、変位検出手段を構成する磁石708を固定する。この変位検出手段は、磁石を有する磁気式の変位計であってもよいし、後述するように光学式の変位計であってもよい。
図35に、オーバーハング角に着目した本実施形態の弾性体の模式図を示す。第1部材701と中間部材704を第1の弾性構造体705で連結する。オーバーハングが懸念される部分は図中、S1とS2部である。このオーバーハングが、前述した制限値以内になるように、弾性構造体の間隔Bと、縦方向の寸法Cを設計する必要がある。この模式図によれば、次のような条件である。
まず、本実施形態の考え方について説明する。本明細書の数式で扱う主な記号の定義は、以下のとおりである。
L:弾性構造体の長さ
E:弾性構造体の縦弾性係数
I:弾性構造体の断面2次モーメント
厚さh、幅bの矩形断面の場合、 I=bh3/12
P:弾性構造体にかかる曲げ方向の力
W:弾性構造体にかかる軸方向の力
F、M:力とモーメント
δ,θ:変位と回転角
Hx、Hy:弾性構造体のx、y方向の厚さ
Lx、Ly:弾性構造体列のx、y方向の長さ
Nx、Ny:弾性構造体列のx、y方向の数
C0:センサ座標系
指先力センサは弾性体と変位測定手段から構成されているので、力学的な性能は弾性体で決まる。そこでまず、材料力学の観点から弾性体の剛性を明らかにする。
すなわち、
変位の表記法に関し、図36(c)に示すように、点Aの変位δと回転角θの表記にも左肩に点を表す記号、記号の「A」をつけて区別する。弾性構造体の変位は軸方向をδw、曲げ方向をδpなどと表記する。
図36(c)において、点Aの並進移動量Aδx、Aδzと回転角、Aθyについては、幾何学的な関係より次式を得る。
表2において、軸方向の剛性に関する断面積Aを含む項に着目すると、放射状配置は平行配置に対して、水平方向の剛性Kxが高いことがわかる。
上表で説明したように、水平方向の剛性Kxは平行配置により軽減できるが、垂直方向の剛性Kzは依然として高い。
このような構成によれば、XYZの3軸とも弾性構造体の曲げ方向と一致させることができて、剛性を低く設計することができる。
この構造のX、Y方向の変位は直列ばねになるので、次のように計算できる。
指先力センサは、XYZの3軸方向とも同じ感度を持つことが好ましいが、剛性の比は角度が90度の場合に最良の1となる。この感度比の実用的な限界を約0.1とすると、角度として25度以上が必要なことがわかる。
また、これまで平面図で本実施形態を説明したが、紙面に垂直な方向も考慮すると、2段の弾性構造体はそれぞれがXY格子状に配列した4本以上の弾性構造体の集合である。
同図において、第1部材701、第2部材702、中間部材704を設け、4本以上の弾性構造体から構成される第1の弾性構造体705で第1部材701と中間部材704を連結する。また、4本以上の弾性構造体から構成される第2の弾性構造体706で第2部材702と中間部材704を連結する。第1部材は、図示しない指の移動部材に固定し、第2部材702は指730に固定する。
図43を用いて説明する。説明のため指先力センサの中心に座標系C0を設定し、外力のかかる作用点に座標系C1を設定する。
そこで、回転剛性と並進剛性との比を考える。この比が大きいほうが、より高性能な指先力センサを構成することができる。
X方向について回転方向と並進方向との剛性比αを計算すると、
縦軸の1は、弾性構造体の本数が2本の剛性比と同じであることを表す。弾性構造体が6本以下なら、2本の場合が最も優れた剛性比となるが、本数を7本以上に増やせば、2本より優れた剛性比となる。
また、以下に説明するように、指先の変位を拡大して検出できるので、より高感度な指先力センサを実現できる。
点Bは、指先が物品から受ける力がかかる位置である。点Aにかる力を点Bに座標変換する式は次のように書ける。
この項に着目する。
言い換えると、力のかかる指先の点Bより遠い位置に放射状弾性構造体の中心である点Aを配置することにより、センサ感度を向上させることができる。
図からわかるように、弾性構造体の中心点LAが30mmより長い場合、感度比が1よりも大きく、良好である。
以上説明したように、弾性構造体の中心点を指先より遠方に配置することにより、高感度な指先力センサを構成できる。
上記、弾性構造体の幅、厚さ、長さ、および弾性構造体の本数などは、本実施形態の指先力センサの設計パラメータである。この設計パラメータを決定するのが、FEMシミュレーションの目的である。
前述したように、弾性体の変形を検出する変位検出手段は、磁石708の位置を測定する。FEM計算で得られた磁石の位置変化を、次表にまとめる。
この結果を行列で表現すると、
以上のFEM変形シミュレーションを繰り返し行い、所望の感度が得られるように弾性構造体の幅や厚さなどの設計パラメータを決定する。
図48(a)は、積層造形装置に取り付ける造形ユニット720を説明のために分解して示した図で、図48(b)は造形ユニット720の完成図である。
造形プレートの固定ねじを外すと、図49(b)に示すように弾性体707が完成する。
第一に、造形物を切り出す加工が不要である。従来はワイヤカットなどの機械加工により造形物を切り離していたが、本実施形態によれば、ねじを外すだけで脱着するので工程が簡易化されコストを低減できる。
以上のように、本実施形態の指先力センサは、積層造形法で製作する事が可能であり、製作コストを低減できる。
また、本実施形態では積層造形法により製造する方法について述べたが、これに限られることはない。例えば、機械加工によって製造することも可能である。
また、本実施形態では弾性構造体の断面形状を矩形として説明したが、矩形以外でも可能である。例えばカドを丸めた矩形や楕円でも、実施することが可能である。
図50を用いて、第三の実施形態の変形例について説明する。第三の実施形態とは第1の弾性構造体が異なり、その他については同様である。
図50(a)は説明のために分解した図で、図50(b)は完成図である。
本実施形態は、中心点P2が点P1よりも外側に配置されているのが特徴である。このように配置すると、すでに説明したように、指先P1にかかる力に対するセンサ位置での変位が大きくなるため、高感度な指先力センサを構成できる。
図51(a)、図51(b)を用いて、第三の実施形態の変形例2を説明する。図50に示す他の実施形態とは、第1の弾性構造体、特に中心点P2の配置が異なり、その他については同様である。図51(a)は説明のために分解した図で、図51(b)は完成図である。
このように配置すると、すでに説明したように、指先P1にかかる力に対するセンサ位置での変位が大きくなるため、高感度な指先力センサを構成できる。
また、第三の実施形態の変形例3として、磁気式センサの代わりに光センサを変位検出手段として用いた実施形態を、図53〜図56を用いて示す。
図53、図54に光センサの例を示す。これは、例えば特開平4−130220に記載されているセンサと類似のものである。レーザ光源1001から出射した光線は、コリメータレンズ1002で平行光線となり、偏光ビームスプリッタ1017、波長板1005を通過し、第1の回折格子1101に入射し、1次回折光として2つに分割される。回折光は、第2の反射型回折格子1102に入射し、反射した回折光が再び回折格子1101を透過し干渉する。この干渉光の明暗を、受光手段1008で検出する。図示してないが、受光手段1008を2つ設けて干渉光の位相も測定することにより移動方向を知る技術も、例えば特開昭63−311121により公知である。
この光センサを1〜3個組み合わせることで、第三の実施形態の位置検出手段を構成できる。
また、2方向に刻んだ回折格子を用い、2方向の変位を同時に測定する光センサも知られている。この場合でも集積化が可能なので、指先力センサを小型に構成できる。さらに、特許第4779117号に開示されているように、光学系を工夫することによって、一つの回折格子で3方向の変位を同時に測定することも可能である。
スケールA101を、第2部材2に固定して設ける。このスケールA101は、直方体であり、直方体の3面にそれぞれ異なる方向に回折格子A102a〜A102cを備える。この回折格子に対向して3つの回路部A100a〜A100cを電気基板A103に固定して設ける。光センサ用の電気基板A103は、第1部材にねじ13を用いて固定する。回路部A100a〜A100cの電気信号は電気基板A103を介して制御基板11に連結し、第1部材1と第2部材2の、3方向の相対変位を出力する。尚、この変形例では1方向だけ測定する光センサを3つ組合せた例を示したが、1つの回折格子で3方向を同時に測定する光センサを用いてもよい。
本発明の実施形態は、上述した例に限られるものではなく、本発明の技術思想の下に、一部を変更したり、組み合わせたりすることも可能である。
Claims (23)
- 第1部材と、
第2部材と、
中間部材と、
前記第1部材と前記中間部材とを連結する第1の弾性構造体と、
前記第2部材と前記中間部材とを連結する第2の弾性構造体と、
前記第1部材と前記第2部材の変位を測定する変位検出手段とを有し、
前記第1部材と前記第2部材の距離は、前記中間部材と前記第1部材の距離、および前記中間部材と前記第2部材の距離よりも小さい、
ことを特徴とする力センサ。 - 前記第1部材の外面のうち前記第1の弾性構造体と連結する面と、
前記第2部材の外面のうち前記第2の弾性構造体と連結する面は、
平行である、
ことを特徴とする請求項1に記載の力センサ。 - 前記第1部材と前記第2部材は同一の平面に沿うよう配置され、
前記中間部材は、前記平面に投影したときに射影の少なくとも一部が前記第1部材と前記第2部材の間隙部と重なるように前記平面から離れて配置されている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の力センサ。 - 前記第1の弾性構造体は、前記第1部材の外面のうち前記第1の弾性構造体と連結する面からの法線方向に対して傾いている、
ことを特徴とする請求項1乃至3の中のいずれか1項に記載の力センサ。 - 前記第2の弾性構造体は、前記第2部材の外面のうち前記第2の弾性構造体と連結する面からの法線方向に対して傾いている、
ことを特徴とする請求項1乃至4の中のいずれか1項に記載の力センサ。 - 前記第1部材と前記第2部材は、同心だが互いに半径が異なる環状部分を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至5の中のいずれか1項に記載の力センサ。 - 複数の前記第1の弾性構造体および複数の前記第2の弾性構造体を備え、
複数の前記第1の弾性構造体は、前記第1部材から前記中間部材に向けて見たときの傾きが反時計回りに並ぶように配置され、
複数の前記第2の弾性構造体は、前記第2部材から前記中間部材に向けて見たときの傾きが時計回りに並ぶように配置されている、
ことを特徴とする請求項1乃至6の中のいずれか1項に記載の力センサ。 - 複数の前記第1の弾性構造体および複数の前記第2の弾性構造体を備え、
複数の前記第1の弾性構造体は、前記第1部材から前記中間部材に向けて見たときの傾きが前記環状部分の中心に向かう向きに配置され、
複数の前記第2の弾性構造体は、前記第2部材から前記中間部材に向けて見たときの傾きが前記環状部分の中心から離れる向きに配置されている、
ことを特徴とする請求項6に記載の力センサ。 - 請求項1乃至8の中のいずれか1項に記載の力センサを製造する方法であって、
前記第1部材と、前記第2部材を造形プレートに対して脱着可能に位置決め固定し、
前記第1部材と前記第2部材の上面に、造形材料の層を積み重ねて前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材を造形し、
前記第1部材と前記第2部材と前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材が一体化した3次元造形物を形成した後に前記3次元造形物を前記造形プレートから脱着する、
ことを特徴とする力センサの製造方法。 - 前記造形材料の粉体を積層し、前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材の形状に応じてレーザ光を照射して前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材を造形する、
ことを特徴とする請求項9に記載の力センサの製造方法。 - 環状の第1部材と、
外力が印加されない状態において、前記第1部材と平行かつ中心軸が同軸になるよう配置され、前記第1部材よりも大きな半径を有する環状の第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材の相対角度を検出する角度検出手段と、
前記第1部材と前記第2部材から離れて配置された中間部材と、
前記第1部材と前記中間部材とを連結する複数の第1の弾性構造体と、
前記第2部材と前記中間部材とを連結する複数の第2の弾性構造体と、
を有し、
前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体は、前記中心軸を中心とする円周方向に沿って交互に配置され、
前記角度検出手段の出力と、前記第1部材、前記第2部材、前記中間部材、前記第1の弾性構造体、前記第2の弾性構造体とからなる構造体のねじれ剛性とを用いてトルク値を検出する、
ことを特徴とするトルクセンサ。 - 前記第1の弾性構造体の厚さは、前記第1部材の側において前記中心軸に近い側より遠い側が小さく、前記中間部材の側において前記中心軸に遠い側より近い側が小さく、
前記第2の弾性構造体の厚さは、前記第2部材の側において前記中心軸に遠い側より近い側が小さく、前記中間部材の側において前記中心軸に近い側より遠い側が小さい、
ことを特徴とする請求項11に記載のトルクセンサ。 - 前記第1の弾性構造体および/または前記第2の弾性構造体は、
スリットにより分離された複数の弾性体を有する、
ことを特徴とする請求項11または12に記載のトルクセンサ。 - 請求項11乃至13の中のいずれか1項に記載のトルクセンサを製造する方法であって、
前記第1部材と、前記第2部材を造形プレートに対して脱着可能に位置決め固定し、
前記第1部材と前記第2部材の上面に、造形材料の層を積み重ねて前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材を造形し、
前記第1部材と前記第2部材と前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材が一体化した3次元造形物を形成した後に前記3次元造形物を前記造形プレートから脱着する、
ことを特徴とするトルクセンサの製造方法。 - 前記造形材料の粉体を積層し、前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材の形状に応じてレーザ光を照射して前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材を造形する、
ことを特徴とする請求項14に記載のトルクセンサの製造方法。 - 力とモーメントを含む6軸の外力を測定する力覚センサであって、
環状の第1部材と、
外力の作用により前記第1部材に対して変位する第2部材と、
前記第1部材に対する前記第2部材の変位を検出する変位検出手段と、
前記第1部材に対向して配置された中間部材と、
前記第1部材と前記中間部材とを連結する複数の第1の弾性構造体と、
前記第2部材と前記中間部材とを連結する複数の第2の弾性構造体と、
を備え、
前記複数の第1の弾性構造体は、前記第1部材の中心と同心の円周上に間隔を開けて配置され、かつ、前記円周に対して垂直な軸線に対して第1のねじれ傾斜角で傾斜して配置され、
前記複数の第2の弾性構造体は、前記第1部材の中心と同心の円周上に間隔を開けて配置され、かつ、前記円周に対して垂直な軸線に対して第2のねじれ傾斜角で傾斜して配置され、
前記第1のねじれ傾斜角と前記第2のねじれ傾斜角は、前記垂直な軸線に対して逆方向のねじれ傾斜角度であり、
前記第1の弾性構造体および第2の弾性構造体は、前記第1部材、前記中間部材、前記第2部材よりも剛性が低く、前記垂直な軸線まわりに3回以上の回転対称性を持つ、
ことを特徴とする力覚センサ。 - 前記第2部材は、前記第1部材と同心に配置され、前記第1部材よりも半径が小さな環状の部材であり、
前記第1の弾性構造体は、前記中心から離れる方向に凸になるよう湾曲した形状を有し、
前記第2の弾性構造体は、前記中心に向かう方向に凸になるよう湾曲した形状を有する、
ことを特徴とする請求項16に記載の力覚センサ。 - 請求項16または17に記載の力覚センサを製造する方法であって、
前記第1部材と、前記第2部材を造形プレートに対して脱着可能に位置決め固定し、
前記第1部材と前記第2部材の上面に、造形材料の層を積み重ねて前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材を造形し、
前記第1部材と前記第2部材と前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材が一体化した3次元造形物を形成した後に前記3次元造形物を前記造形プレートから脱着する、
ことを特徴とする力覚センサの製造方法。 - 前記造形材料の粉体を積層し、前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材の形状に応じてレーザ光を照射して前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材を造形する、
ことを特徴とする請求項18に記載の力覚センサの製造方法。 - ロボットハンドの指先にかかる力を検出する指先力センサであって、
ロボットハンドに固定される第1部材と、
指に固定される第2部材と、
中間部材と、
前記第1部材と前記中間部材を連結する弾性体を2列以上かつ4本以上有する第1の弾性構造体と、
前記第2部材と前記中間部材を連結する弾性体を2列以上かつ4本以上有する第2の弾性構造体と、
前記第1部材と前記第2部材の相対変位を検出する検出手段と、
を有し、
前記第1の弾性構造体が配置された方向と前記第2の弾性構造体が配置された方向が25度以上異なり、
前記検出手段の出力と、前記第1部材、前記中間部材、前記第2部材、前記第1の弾性構造体、前記第2の弾性構造体とからなる構造体の剛性と、を用いて前記指先にかかる力を検出する、
ことを特徴とする指先力センサ。 - 前記検出手段の位置に原点を持つ座標系から見て、前記第1の弾性構造体が、前記指の先端よりも離れた位置の方向を向くように配置されている、
ことを特徴とする請求項20に記載の指先力センサ。 - 請求項20または21に記載の指先力センサを製造する方法であって、
前記第1部材と、前記第2部材を造形プレートに対して脱着可能に位置決め固定し、
前記第1部材と前記第2部材の上面に、造形材料の層を積み重ねて前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材を造形し、
前記第1部材と前記第2部材と前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材が一体化した3次元造形物を形成した後に前記3次元造形物を前記造形プレートから脱着する、
ことを特徴とする指先力センサの製造方法。 - 前記造形材料の粉体を積層し、前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材の形状に応じてレーザ光を照射して前記第1の弾性構造体と前記第2の弾性構造体と前記中間部材を造形する、
ことを特徴とする請求項22に記載の指先力センサの製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017166220A JP6918647B2 (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 力センサ、トルクセンサ、力覚センサ、指先力センサ、およびその製造方法 |
CN201880055047.4A CN111094922B (zh) | 2017-08-30 | 2018-08-23 | 力传感器、扭矩传感器、力感测传感器、指尖力传感器及其制造方法 |
PCT/JP2018/031156 WO2019044653A1 (ja) | 2017-08-30 | 2018-08-23 | 力センサ、トルクセンサ、力覚センサ、指先力センサ、およびその製造方法 |
US16/781,419 US11220010B2 (en) | 2017-08-30 | 2020-02-04 | Force sensor, torque sensor, force-sense sensor, fingertip-force sensor, and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017166220A JP6918647B2 (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 力センサ、トルクセンサ、力覚センサ、指先力センサ、およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019045216A true JP2019045216A (ja) | 2019-03-22 |
JP6918647B2 JP6918647B2 (ja) | 2021-08-11 |
Family
ID=65527378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017166220A Active JP6918647B2 (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 力センサ、トルクセンサ、力覚センサ、指先力センサ、およびその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11220010B2 (ja) |
JP (1) | JP6918647B2 (ja) |
CN (1) | CN111094922B (ja) |
WO (1) | WO2019044653A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11841286B2 (en) | 2020-01-07 | 2023-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Torque detection device, torque detection method, robot, method of manufacturing product, control device, recording medium, and structure |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6950427B2 (ja) * | 2017-10-03 | 2021-10-13 | 株式会社デンソー | 位置検出装置 |
JP7053410B2 (ja) * | 2018-08-30 | 2022-04-12 | トヨタ自動車株式会社 | センサユニット、センサシステム、ロボットハンド、ロボットアーム、サーバ装置、演算方法、およびプログラム |
US10928227B2 (en) * | 2019-04-15 | 2021-02-23 | Caterpillar Inc. | Mounting system for mounting a sensor assembly |
KR20210007771A (ko) * | 2019-07-12 | 2021-01-20 | 엘지전자 주식회사 | 커피 제조 로봇 및 그 제어방법 |
CN112141435A (zh) * | 2020-09-27 | 2020-12-29 | 重庆文理学院 | 一种涂料机自动输送装置 |
US11731282B2 (en) * | 2021-03-03 | 2023-08-22 | Dishcare Inc. | Dish handling robot |
CN114323381A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-12 | 安徽灵轴科创有限公司 | 一种旋转关节的摩擦力矩测量装置 |
Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62162935A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 触覚センサ |
JPH041540A (ja) * | 1990-04-12 | 1992-01-07 | Fuji Electric Co Ltd | 力覚センサ |
JPH08199856A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-08-06 | Masakatsu Takahashi | 防災用テント |
JPH10282134A (ja) * | 1997-04-04 | 1998-10-23 | Ngk Insulators Ltd | 周設センサ |
JP2000272575A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-03 | Sunstar Eng Inc | 電動アシスト自転車 |
DE10301059A1 (de) * | 2003-01-14 | 2004-07-22 | 3Dconnexion Gmbh | Anordnung zum Erfassen von Bewegungen oder Positionen zweier Objekte relativ zueinander |
US6886415B1 (en) * | 2004-08-03 | 2005-05-03 | Toshiba Electric Engineering Corporation | Tactile sensor and gripping robot using the same |
CN101038222A (zh) * | 2007-02-07 | 2007-09-19 | 燕山大学 | 上下预紧式并联结构六维力传感器 |
WO2010088922A1 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Abb Ag | Set of multiaxial force and torque sensor and assembling method |
JP2011017595A (ja) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Wacoh Corp | 力検出装置 |
JP2012237570A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Canon Inc | 力覚センサ |
JP2013002864A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Toyota Motor Corp | 起歪体及びこれを含む装置 |
JP2013064706A (ja) * | 2011-09-20 | 2013-04-11 | Kazuhiro Nakamura | センサ |
JP2015191582A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 操作入力装置 |
CN105651446A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-08 | 安徽锐聪机器人有限公司 | 六维力传感器 |
US20160288338A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Google Inc. | Flexure Based Torque Sensor |
JP2017096929A (ja) * | 2015-11-18 | 2017-06-01 | キヤノン株式会社 | センサ、駆動機構、およびロボット |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH073344B2 (ja) | 1987-06-15 | 1995-01-18 | キヤノン株式会社 | エンコ−ダ− |
JP3038860B2 (ja) | 1990-09-21 | 2000-05-08 | キヤノン株式会社 | エンコーダ |
CN1091252C (zh) * | 1999-02-10 | 2002-09-18 | 燕山大学 | 一种具有弹性铰链六维力与力矩传感器 |
DE10034569B4 (de) * | 2000-07-14 | 2004-02-12 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Einrichtung zum Erfassen von Relativbewegungen eines Objekts |
JP4072506B2 (ja) * | 2003-05-20 | 2008-04-09 | ミネベア株式会社 | 光学式変位センサおよび外力検出装置 |
ITMI20031500A1 (it) * | 2003-07-22 | 2005-01-23 | Milano Politecnico | Dispositivo e metodo per la misura di forze e momenti |
JP2007040774A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Ono Sokki Co Ltd | トルク計 |
JP4779117B2 (ja) | 2006-05-15 | 2011-09-28 | 国立大学法人東北大学 | Xyz軸変位測定装置 |
JP2007315878A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | 多軸力覚センサ |
JP2008162935A (ja) | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Daicel Chem Ind Ltd | アミド又はラクタムの製造法 |
JP2010131743A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-06-17 | Canon Inc | 力覚センサを内蔵した把持装置 |
JP2010169586A (ja) | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Minebea Co Ltd | トルク量変換器 |
JP5936255B2 (ja) * | 2012-03-02 | 2016-06-22 | 株式会社フコク | 入力装置 |
NO20130884A1 (no) * | 2013-06-21 | 2014-12-22 | Sinvent As | Sensorelement med optisk forskyvning |
TWI485376B (zh) * | 2014-03-11 | 2015-05-21 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 多維力/力矩感測器 |
DE102014019546B3 (de) * | 2014-12-23 | 2016-05-04 | Samson Aktiengesellschaft | Federkörper für einen Kraftaufnehmer, wie Drehmoment- und/oder Zugkraft-/Druckkraftmesszelle |
US10350767B2 (en) * | 2015-11-18 | 2019-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Sensor, driving mechanism, and robot |
CN205826190U (zh) * | 2016-03-18 | 2016-12-21 | 安徽锐聪机器人有限公司 | 可变信号线走向的力传感器 |
JP6501746B2 (ja) * | 2016-10-07 | 2019-04-17 | キヤノン株式会社 | 変位測定装置、ロボット、ロボットアーム及び物品の製造方法 |
GB201617097D0 (en) * | 2016-10-07 | 2016-11-23 | King S College London | Multi-Axis force sensor |
-
2017
- 2017-08-30 JP JP2017166220A patent/JP6918647B2/ja active Active
-
2018
- 2018-08-23 WO PCT/JP2018/031156 patent/WO2019044653A1/ja active Application Filing
- 2018-08-23 CN CN201880055047.4A patent/CN111094922B/zh active Active
-
2020
- 2020-02-04 US US16/781,419 patent/US11220010B2/en active Active
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62162935A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 触覚センサ |
JPH041540A (ja) * | 1990-04-12 | 1992-01-07 | Fuji Electric Co Ltd | 力覚センサ |
JPH08199856A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-08-06 | Masakatsu Takahashi | 防災用テント |
JPH10282134A (ja) * | 1997-04-04 | 1998-10-23 | Ngk Insulators Ltd | 周設センサ |
JP2000272575A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-03 | Sunstar Eng Inc | 電動アシスト自転車 |
DE10301059A1 (de) * | 2003-01-14 | 2004-07-22 | 3Dconnexion Gmbh | Anordnung zum Erfassen von Bewegungen oder Positionen zweier Objekte relativ zueinander |
US6886415B1 (en) * | 2004-08-03 | 2005-05-03 | Toshiba Electric Engineering Corporation | Tactile sensor and gripping robot using the same |
CN101038222A (zh) * | 2007-02-07 | 2007-09-19 | 燕山大学 | 上下预紧式并联结构六维力传感器 |
WO2010088922A1 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-12 | Abb Ag | Set of multiaxial force and torque sensor and assembling method |
JP2011017595A (ja) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Wacoh Corp | 力検出装置 |
JP2012237570A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Canon Inc | 力覚センサ |
JP2013002864A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Toyota Motor Corp | 起歪体及びこれを含む装置 |
JP2013064706A (ja) * | 2011-09-20 | 2013-04-11 | Kazuhiro Nakamura | センサ |
JP2015191582A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 操作入力装置 |
US20160288338A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Google Inc. | Flexure Based Torque Sensor |
JP2017096929A (ja) * | 2015-11-18 | 2017-06-01 | キヤノン株式会社 | センサ、駆動機構、およびロボット |
CN105651446A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-08 | 安徽锐聪机器人有限公司 | 六维力传感器 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11841286B2 (en) | 2020-01-07 | 2023-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Torque detection device, torque detection method, robot, method of manufacturing product, control device, recording medium, and structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200173869A1 (en) | 2020-06-04 |
WO2019044653A1 (ja) | 2019-03-07 |
CN111094922B (zh) | 2021-11-26 |
US11220010B2 (en) | 2022-01-11 |
CN111094922A (zh) | 2020-05-01 |
JP6918647B2 (ja) | 2021-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6918647B2 (ja) | 力センサ、トルクセンサ、力覚センサ、指先力センサ、およびその製造方法 | |
US8966996B2 (en) | Force sensor | |
KR102080426B1 (ko) | 4개 미만의 빔 표면 상에 계측기기를 갖는 힘/토크 센서 | |
US9200969B2 (en) | Force sensor | |
JP5687384B1 (ja) | 力覚センサ | |
US8776616B2 (en) | Multiaxial force-torque sensors | |
JP5248221B2 (ja) | 力覚センサおよびその組立方法 | |
JP2010281635A (ja) | 力覚センサ | |
KR20130061902A (ko) | 스트레인게이지 타입의 힘-토크 센서 및 그 제조 방법 | |
JP4909583B2 (ja) | 多軸力ロードセル | |
JP2007315878A (ja) | 多軸力覚センサ | |
JP2010210558A (ja) | 多軸力覚センサおよびその製造方法 | |
JP4877665B2 (ja) | 3軸力覚センサ | |
JP2023117402A (ja) | 結合負荷とより少ない歪みゲージを用いたトルクセンサ | |
Jiang et al. | Design, development, and application of a compact flexure-based decoupler with high motion transmission efficiency and excellent input decoupling performance | |
CN109781329B (zh) | 一种六梁结构的六维力传感器 | |
JP5117804B2 (ja) | 6軸力センサ | |
JPH0772026A (ja) | 起歪体構造物およびこの起歪体構造物を用いた多軸力検出センサ | |
JP7200058B2 (ja) | トルクセンサの取り付け構造 | |
JPH05149811A (ja) | 6軸力覚センサ | |
JPH0640039B2 (ja) | 力検出装置 | |
EP3822604A1 (en) | Torque sensor attachment structure | |
JP5719521B2 (ja) | 3軸力センサ | |
JP2006300908A (ja) | 力変換器 | |
Sun et al. | A Novel Variable Resolution Torque Sensor Based on Variable Stiffness Principle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20200206 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20200207 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210330 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210528 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210622 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210721 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6918647 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |