JP2021020264A - 拘束装置およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】力覚センサにおいて力を検出するコア部が力覚センサの軸方向に移動しないように必要に応じて十分強固に固定可能な技術を提供する。【解決手段】ロボット（１００）は、ロボットアーム（１０）、拘束装置（２０）、力覚センサ（３０）およびロボットハンド（５０）を有する。力覚センサ（３０）は拘束装置（２０）の基部（２１）に固定されている。拘束装置（２０）は、力覚センサ（３０）に向けて移動したときに力覚センサ（３０）を拘束する拘束部（２２）をさらに有する。【選択図】図２

Description

本発明は、拘束装置およびロボットに関する。

産業用ロボットなどのロボットにおいて、ロボットアームとロボットハンドとの間に力覚センサを有するロボットが知られている。当該ロボットにおいて、力覚センサの受動部には取付け板が固定されており、当該取付け板にロボットハンドが固定されている。さらに、当該ロボットは、力覚センサの軸と平行な方向に延在する伸縮自在な芯側ロッドと鞘側ロッドとを有する。

取付け板には孔が形成されており、鞘側ロッドはロボットアーム側に配置されており、芯側ロッドはロボットハンド側から孔を通ってロボットアーム側の鞘側ロッドに収容される。芯側ロッドおよび鞘側ロッドはアクチュエータによって伸縮し、縮まった時に、芯側ロッドはロボットハンド側から、鞘側ロッドはロボットアーム側から、それぞれ孔の両側に設けられたテーパ状の側壁に当接し、取付け板を軸方向に移動しないように固定する。

また、芯側ロッドおよび鞘側ロッドの一部分は、上記側壁に当接するテーパ状に形成されている。したがって、芯側ロッドおよび鞘側ロッドの上記側壁への当接によって、取付け板の表面方向においても、取付け板が移動しないように固定される。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１７４６９６号公報

しかしながら、前記のロボットでは、芯側ロッドと鞘側ロッドとを、力覚センサの軸に平行な方向に伸縮するように、アクチュエータで駆動させて取付け板を固定している。芯側ロッドおよび鞘側ロッドは、アクチュエータで上記の軸方向に移動可能に取り付けられていることから、当該軸方向に沿って取付け板に力が作用したときに、アクチュエータの動力源が当該力を吸収するように変形することがある。このため、上記のように芯側ロッドおよび鞘側ロッドによって取付け板を固定しても、当該軸方向に実質的に移動しないように取付け板を固定することができないことがある。

このように、上述のような従来技術は、力覚センサの軸方向に移動しないようにロボットハンドを固定することが不十分なことがある。当該ロボットハンドの固定が不十分であると、力覚センサを備えるロボットが、力覚センサの定格を超える力で作業したときに、力覚センサに想定以上の変形が生じ、力覚センサが破損することがある。このため、力覚センサの破損を防ぐためには、ロボットの作業を、力覚センサに作用する力が力覚センサの定格を超えない条件の作業に制限する必要がある。

本発明の一態様は、力覚センサにおいて力を検出するコア部が力覚センサの軸方向に移動しないように必要に応じて十分強固に固定可能な技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の態様１に係る拘束装置は、柱状のコア部と前記コア部を取り囲む筒状のフレーム部とを有する力覚センサを拘束する拘束装置であって、前記フレーム部の一方の底面に固定される基部と、前記基部から前記フレーム部の外側面に沿って延在する拘束部と、を備え、前記拘束部は、前記フレーム部に近づく方向に移動可能であり、前記拘束部には、前記拘束部が前記フレーム部に近づいたとき、前記コア部の他方の底面に固定されたテーブル部の側面に形成された凹部または凸部に嵌合する凸部または凹部が形成されている。

上記の構成によれば、当該テーブルの側面に向けて拘束部が進出、退行することにより、当該拘束部が有する凸部または凹部が、テーブル部の側面に形成された凹部または凸部に嵌合する。よって、力覚センサの軸方向に交差する方向において上記凸部または凹部と凹部または凸部とが嵌合する。したがって、力覚センサにおいて力を検出するコア部が力覚センサの軸方向に移動しないように必要に応じて十分強固に固定することが可能である。

本発明の態様２に係る拘束装置は、上記態様１において、前記基部は、ロボットアームに固定可能に構成されていてもよく、前記テーブル部は、ロボットハンドに固定可能に構成されていてもよい。

上記の構成によれば、ロボットハンドから力覚センサに作用する力をより精度よく検出することが可能である。

本発明の態様３に係る拘束装置は、上記態様１または２において、前記拘束部を三以上備えていてもよい。

上記の構成によれば、互いに直交する三方向、及び、これらの方向の各々に平行な軸を回転軸とする回転方向の６方向に移動しないように、テーブル部を確実に固定することが可能である。

本発明の態様４に係る拘束装置は、上記態様１から３において、前記基部には、前記方向と平行に延在する溝が形成されており、前記拘束部が前記溝と嵌合することにより、前記拘束部の移動方向が前記方向に規制されていてもよい。

上記の構成によれば、拘束部を、テーブル部の凹部または凸部に対してより精密に移動させることが可能である。

本発明の態様５に係る拘束装置は、上記態様４において、前記溝はＴ字溝であってよい。

上記の構成によれば、拘束部が移動する際に、拘束部の移動方向に対する左右方向のみならず上下方向への位置のブレがより抑制され、拘束部の凸部または凹部をテーブル部の凹部または凸部に向けてより正確に案内することが可能である。

本発明の態様６に係る拘束装置は、上記態様４または５において、前記基部は、前記拘束部と嵌合する溝または孔が形成されたガイドプレートと、前記ガイドプレートを回転させる駆動装置と、を有しており、前記ガイドプレートおよび前記拘束部は、前記ガイドプレートの回転運動を前記拘束部の直線運動に変換するカム機構として機能してもよい。

上記の構成によれば、複数の拘束部を同期してテーブル部に対して進出、退行させることが可能である。

本発明の態様７に係る拘束装置は、上記態様６において、前記駆動装置は、動力シリンダまたはソレノイドであってよい。

上記の構成によれば、拘束装置を備えるロボットが利用される環境において駆動装置の動力源を容易に用意することが可能である。

本発明の態様８に係る拘束装置は、上記態様６または７において、前記拘束部は、前記ガイドプレートに形成された前記溝または孔の側壁と当接するカムフォロワを有していてもよい。

上記の構成によれば、当該カム機構を用いる場合に、同期して移動する拘束部をより円滑に移動させることが可能である。

本発明の態様９に係るロボットは、ロボットアームと、前記ロボットアームに固定される上記態様１〜８における拘束装置と、前記拘束装置に固定される力覚センサと、前記力覚センサに対して固定されるロボットハンドと、を有し、前記拘束装置の前記基部が前記ロボットアームに固定されており、前記力覚センサにおける前記フレーム部の一方の底面が前記基部に固定されており、前記ロボットハンドが前記テーブル部に固定されている。

上記の構成によれば、上記の拘束装置によって、力覚センサの軸方向にコア部が移動しないようにコア部を必要に応じて十分強固に固定することが可能である。よって、力覚センサを拘束装置で拘束する場合では、力覚センサの定格を超える力が力覚センサに作用する条件でのロボットハンドの作業が可能である。また、拘束装置による力覚センサの拘束を解除する場合では、力覚センサによる力の検出を伴うロボットハンドの作業が可能である。このように、力覚センサの定格に関わらずロボットハンドに応じた様々な作業を一台のロボットで実施することが可能である。

本発明の一態様によれば、力覚センサにおいて力を検出するコア部が力覚センサの軸方向に移動しないように必要に応じて十分強固に固定可能な技術を提供することができる。

本発明の実施形態１に係るロボットの構成を模式的に示す斜視図である。 図１に示すロボットの分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る拘束装置の構成を模式的に示す斜視図である。 図３に示す拘束装置における要部の断面を模式的に示す図である。 図３に示す拘束装置におけるガイドプレートを説明するための図である。 図３に示す拘束装置に固定されている力覚センサの断面を模式的に示す図である。 図３に示す拘束装置の非拘束状態を説明するための要部断面図である。 図３に示す拘束装置が拘束状態となる場合のガイドプレートおよび拘束部の移動を説明するための図である。 図３に示す拘束装置の拘束状態を説明するための要部断面図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

＜ロボットの全体構成＞
図１は、本発明の実施形態１に係るロボットの構成を模式的に示す斜視図である。
図２は、図１に示すロボットの分解斜視図である。

ロボット１００は、ロボットアーム１０、拘束装置２０、力覚センサ３０およびロボットハンド５０を有する。拘束装置２０はロボットアーム１０に固定されており、力覚センサ３０は拘束装置２０に固定されており、ロボットハンド５０は力覚センサ３０に対して固定されている。より詳しくは、拘束装置２０の基部２１がロボットアーム１０に固定されており、力覚センサ３０におけるフレーム部３１の一方の底面が基部２１に固定されており、ロボットハンド５０が、力覚センサ３０とロボットハンド５０との間に介在するテーブル部４０に固定されている。このように、基部２１は、ロボットアーム１０に固定可能に構成されており、テーブル部４０は、ロボットハンド５０に固定可能に構成されている。

＜拘束装置の構成＞
図３は、本発明の実施形態１に係る拘束装置の構成を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す拘束装置２０における要部の断面を模式的に示す図である。図５は、図３に示す拘束装置２０におけるガイドプレートを説明するための図である。拘束装置２０は、基部２１および拘束部２２を有する。力覚センサ３０は基部２１に固定され、力覚センサ３０にはテーブル部４０が固定される。力覚センサ３０およびテーブル部４０については後述する。

＜基部の構成＞
基部２１は、本体２１０、溝２１１、ガイドプレート２１２、エアシリンダ２１３および支持部２１４を有している。基部２１は、例えばボルトおよびナットによってロボットアーム１０に固定可能に構成されている。

本体２１０は、その外形が円柱状のケーシングを構成している。

溝２１１は、本体２１０を平面視したときの周縁部から中央部に向けて延在している。溝２１１は、三本存在し、互いに等間隔に（放射状に）配置されている。溝２１１は、それぞれ、本体２１０の一方の主面に開口している。溝２１１は、それぞれＴ字溝である。

ガイドプレート２１２は、板状の部材であり、平面視したときに正三角形様の形状を有している。正三角形様の形状とは、例えば、正三角形の角を円弧で丸めた形状である。ガイドプレート２１２は、本体２１０の内部空間に収容されており、正三角形様の形状における正三角形の重心Ｇにおいて、回転自在に軸支されている。

ガイドプレート２１２は、三つの孔２１５を有している。それぞれの孔２１５は、平面視したときにトラック形状を有している。トラック形状とは、矩形の短辺が半円の円弧に置き換えられた形状である。孔２１５は、その中心軸（長軸）が、上記の正三角形様の形状における角部と、当該角部から重心Ｇを見たときの重心Ｇよりも左側の位置とを結ぶように、ガイドプレート２１２に形成されている。

また、ガイドプレート２１２は、板状の接続部２１６を有している。接続部２１６は、例えば、上記の正三角形様の一辺に対応する縁部の中央から突き出た部分である。なお、本体２１０は、側壁の一部にスリットを有しており、接続部２１６は、当該スリットを介して本体２１０の外側まで突き出ている。

エアシリンダ２１３は、高圧空気を動力とする動力シリンダの一例である。エアシリンダ２１３において、ピストンはシリンダ中を往復運動する。当該ピストンに接続されているシャフトは、本体２１０よりも外側で接続部２１６に接続している。このようにして、エアシリンダ２１３は、ガイドプレート２１２を回転駆動可能に、ガイドプレート２１２と接続されている。

支持部２１４は、エアシリンダ２１３を本体２１０に固定するための部材である。支持部２１４は、例えば、板状の部材であり、本体２１０の側面に固定されるとともに、本体２１０の外周側でエアシリンダ２１３を支持している。なお、エアシリンダ２１３は、二山のクレビス形を介して、支持部２１４に固定され、支持されている。

＜拘束部の構成＞
拘束部２２は、柱状部２２１、凸部２２２、嵌合部２２３およびカムフォロワ２２４を有している。拘束部２２は、後述する力覚センサ３０よりも高い強度を有する材料で構成されており、例えば、主に炭素鋼で構成されている。

柱状部２２１は、本体２１０における第一の主面から突き出ている部分である。柱状部２２１は、例えば棒状の部材である。

凸部２２２は、柱状部２２１の先端部に形成されている。凸部２２２の形状は、例えば円柱形状である。凸部２２２は、その軸線が溝２１１の軸線と同一となるように形成されている。

嵌合部２２３は、柱状部２２１の基端側に形成されている、くびれた部分である。嵌合部２２３は、Ｔ字溝に嵌合する形状に形成されており、溝２１１に嵌合している。

カムフォロワ２２４は、嵌合部２２３の基端側に配置されている。カムフォロワ２２４は、ガイドプレート２１２の孔２１５に収容されている。カムフォロワ２２４は、孔２１５の周壁との間にわずかに隙間有して、孔２１５に収容されている。

＜力覚センサの構成＞
図６は、図３に示す拘束装置２０に固定されている力覚センサ３０の断面を模式的に示す図である。力覚センサ３０は、フレーム部３１、コア部３２、ビーム部３３および歪ゲージ３４を有している。フレーム部３１、コア部３２およびビーム部３３は、アルミニウムの一体物として構成されており、例えば、アルミニウムのブロックから削り出されて製造される。

フレーム部３１は、円筒状の枠体である。フレーム部３１は、その一方の底面で基部２１の本体２１０における第一の主面に固定されている。

コア部３２は、フレーム部３１の内部に配置されている。コア部３２は、フレーム部３１の軸方向において、コア部３２の一端面がフレーム部３１の他方の底面よりもわずかに外側となる位置に配置されている。このように、コア部３２は、フレーム部３１の他方の底面よりもわずかに外側に突き出る位置に配置されている。コア部３２の平面視したときの形状は、例えば円形であり、あるいは六角形である。

ビーム部３３は、フレーム部３１とコア部３２とを接続する部分である。ビーム部３３は、複数形成されており、力覚センサ３０を平面視したときに、放射状に、また等間隔の位置に配置されている。たとえば、コア部３２を平面視したときの形状が正六角形である場合では、三体のビーム部３３のそれぞれが、当該正六角形の辺のうちの一つ置きの辺に対応するコア部３２の側壁とフレーム部３１の内周壁とを接続している。また、ビーム部３３の軸方向（平面視したときのフレーム部３１の法線方向）に垂直な断面の形状は、矩形である。

歪ゲージ３４は、それが取り付けられている部材の歪に応じた電気信号を出力する部材である。歪ゲージ３４は、例えば、ビーム部３３の対向する一対の面上に、互いに対向する位置に配置されている。歪ゲージ３４は、コア部３２が力を受けた場合のビーム部３３の歪を検出する。

＜テーブル部の構成＞
テーブル部４０は、円板であり、例えば、力覚センサ３０におけるフレーム部３１等と同じ材料（例えばアルミニウム）で構成されている。テーブル部４０は、平面視したときにフレーム部３１の同心円となる位置に、コア部３２の他方の底面に固定されている。

テーブル部４０の側壁には、三つの凹部４１が形成されている。それぞれの凹部４１は、凸部２２２よりわずかに大きなサイズを有しており、柱状部２２１が有する凸部２２２に対向する位置に形成されている。

＜拘束装置による力覚センサの拘束の説明＞
図７は、図３に示す拘束装置２０の非拘束状態を説明するための要部断面図である。エアシリンダ２１３には高圧空気が供給されておらず、ガイドプレート２１２は、図５に示す位置に配置されている。したがって、図７に示されるように、拘束部２２は、力覚センサ３０におけるフレーム部３１から十分に離れた位置にあり、凸部２２２は、テーブル部４０の凹部４１から離れた位置にある。

図８は、図３に示す拘束装置２０が拘束状態となる場合のガイドプレート２１２および拘束部２２の移動を説明するための図である。図９は、図３に示す拘束装置の拘束状態を説明するための要部断面図である。エアシリンダ２１３に動力として高圧空気が供給されると、シリンダ中のピストンが移動する。その結果、接続部２１６が矢印ａ方向に押され、ガイドプレート２１２が矢印Ａ方向へ回動する。

回動するガイドプレート２１２における孔２１５の壁は、孔２１５に収容されているカムフォロワ２２４に当接し、カムフォロワ２２４をガイドプレート２１２の中心側に押し動かす。拘束部２２は、その移動が溝２１１によって規制されていることから、溝２１１に沿ってガイドプレート２１２の中心側に移動する。こうして、ガイドプレート２１２が矢印ａ方向に回動することにより、三つの拘束部２２が同期して力覚センサ３０に向けて進出する。そして、図９に示されるように、凸部２２２がテーブル部４０の凹部４１に嵌合する。

その結果、三つの拘束部２２の凸部２２２が、テーブル部４０の周壁に開口する凹部に嵌合し、拘束部２２がテーブル部４０の周方向の三か所でテーブル部４０を拘束する。テーブル部４０は、当該周方向における三か所で拘束部２２によって拘束されるため、当該拘束によって前述の６方向の何れにも移動しないように固定される。こうして、拘束部２２がテーブル部４０を当該６方向の何れの方向にも移動しないように固定するので、テーブル部４０を固定するコア部３２もまた、当該６方向のいずれの方向にも移動しないよう固定される。

エアシリンダ２１３中の高圧空気をシリンダから排気すると、シャフトに接続する接続部２１６は、図８、図９における矢印ｂ方向に移動し、ガイドプレート２１２が矢印Ｂ方向に回動する。それにより、カムフォロワ２２４が孔２１５の壁に押され、拘束部２２は溝２１１に沿って外側に向けて移動する。その結果、ガイドプレート２１２およびカムフォロワ２２４（拘束部２２）は、図５および図７に示す位置に戻る。拘束部２２の移動に伴って、凸部２２２は凹部４１から抜け、離脱する。こうして、拘束部２２による力覚センサ３０の拘束が解除される。

なお、拘束部２２によって力覚センサ３０を拘束し、あるいは当該拘束を解除させるエアシリンダ２１３の作動は、ロボット１００が実行すべき作業内容に応じて、ロボット１００が用いられている生産現場の作業員によって行うことができる。

＜作用効果＞
力覚センサ３０が拘束部２２によって拘束されていない状態では、ロボットハンド５０から力覚センサ３０に作用する力は、力覚センサ３０によって検出される。すなわち、当該力は、テーブル部４０を介してコア部３２に伝わり、ビーム部３３を歪ませる。この歪は歪ゲージ３４によって検出される。よって、力覚センサ３０が拘束部２２によって拘束されていない状態では、力覚センサ３０で力を検出しながらロボットハンド５０による作業を実施することができる。

力覚センサ３０が拘束部２２によって拘束された状態では、ロボットハンド５０から力覚センサ３０に作用する力は、力覚センサ３０では検出されない。当該力は、テーブル部４０に伝わるが、テーブル部４０が前述の６方向のいずれにも移動しないよう、十分に強固に固定されていることから、当該力はコア部３２に伝わらない。よって、力覚センサ３０が拘束部２２によって拘束された状態では、力覚センサ３０の定格を超える力が力覚センサ３０に作用する条件であっても、ロボットハンド５０による作業を実施することができる。

以上の説明から明らかなように、拘束装置２０は、柱状のコア部３２とコア部３２を取り囲む筒状のフレーム部３１とを有する力覚センサ３０を拘束する装置である。そして、拘束装置２０は、フレーム部３１の一方の底面に固定される基部２１と、基部２１からフレーム部３１の外側面に沿って延在する拘束部２２とを備えている。また、拘束部２２は、フレーム部３１に近づく方向に移動可能であり、拘束部２２には、拘束部２２がフレーム部３１に近づいたとき、コア部３２の他方の底面に固定されたテーブル部４０の側面に形成された凹部４１に嵌合する凸部２２２が形成されている。よって、コア部３２に固定されているテーブル部４０を力覚センサ３０の軸方向に移動しないように、十分強固に固定することができる。

また、基部２１は、ロボットアーム１０に固定可能に構成されており、テーブル部４０は、ロボットハンド５０に固定可能に構成されている。よって、力覚センサ３０において、ロボットハンド５０から力覚センサ３０に作用する力をより精度よく検出することが可能である。

また、拘束装置２０は、拘束部２２を三以上備えている。よって、テーブル部４０を前述の６方向に移動しないように確実に固定することができる。

また、基部２１には、拘束部２２がフレーム部３１に近づく方向と平行に延在する溝２１１が形成されており、拘束部２２が溝２１１と嵌合することにより、拘束部２２の移動方向が、拘束部２２がフレーム部３１に近づく方向に規制される。よって、拘束部２２を、テーブル部４０の凹部４１に対してより精密に移動させることができる。

また、溝２１１はＴ字溝である。よって、移動時における拘束部２２のブレをより抑制することができ、拘束部２２の凸部２２２をテーブル部４０の凹部４１に向けてより正確に案内することができる。

また、基部２１は、拘束部２２と嵌合する孔２１５が形成されたガイドプレート２１２と、ガイドプレート２１２を回転させる駆動装置（エアシリンダ２１３）とを有しており、ガイドプレート２１２および拘束部２２は、ガイドプレート２１２の回転運動を拘束部２２の直線運動に変換するカム機構として機能する。よって、複数の拘束部２２を同期してテーブル部４０に対して進出、退行させ、複数の拘束部２２の凸部２２２を同期してテーブル部４０の側壁にある複数の凹部４１に嵌合、離脱させることができる。

また、当該駆動装置は、エアシリンダである。よって、ロボット１００の使用環境において駆動装置の動力源（高圧空気）を容易に確保することができる。

また、拘束部２２は、ガイドプレート２１２に形成された孔２１５の側壁と当接するカムフォロワ２２４を有している。ガイドプレート２１２の回動によって同期して移動する複数の拘束部２２をより円滑に移動させることができる。

また、ロボット１００は、ロボットアーム１０と、ロボットアーム１０に固定される拘束装置２０と、拘束装置２０に固定される力覚センサ３０と、力覚センサ３０に対して固定されるロボットハンド５０とを有する。そして、拘束装置２０の基部２１がロボットアーム１０に固定されており、力覚センサ３０におけるフレーム部３１の一方の底面が基部２１に固定されており、ロボットハンド５０がテーブル部４０に固定されている。よって、力覚センサの定格に関わらずロボットハンドに応じた様々な作業を一台のロボットで実施することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

本実施形態のロボットは、検出器および制御装置をさらに備える以外は、前述した実施形態１のロボット１００と同様に構成されている。検出器は、ロボットハンドの作業対象であるワークに付帯する識別子を検出するための装置である。検出器は、例えば、ワークに付帯するバーコードを読み取る装置である。当該バーコードは識別子の一例であり、力覚センサを使用するか否かの信号に対応する情報が表示されている。

制御装置は、検出器からの入力に応じて、拘束装置２０の作動を制御する。たとえば、制御装置は、力覚センサの不使用（力覚センサの拘束）を指示する信号を検出器から受信すると、エアシリンダに高圧空気を供給する。このような制御により、前述したように、ガイドプレートが回動し、拘束部が力覚センサに向けて移動し、拘束部の凸部がテーブル部の凹部に嵌合する。こうして、力覚センサが拘束装置に拘束される。

また、力覚センサを使用すべきワークの作業を行う場合では、力覚センサを使用する旨の信号に対応する情報を有するバーコードが、作業対象となるワークに付帯する。検出器が当該バーコードを検出すると、制御装置は、検出器からの信号に応じて、エアシリンダから高圧空気を排出させる。その結果、前述したように、拘束装置による力覚センサの拘束が解除される。

本実施形態によれば、前述した実施形態１における効果に加えて、拘束装置による力覚センサの拘束とその解除を、ロボットの作業対象となるワークに応じて自動で実施することができる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

本実施形態のロボットは、拘束装置が第一のスイッチを有し、ロボットハンドが第二のスイッチを有する以外は、前述した実施形態１のロボットと同様に構成されている。第一のスイッチは、エアシリンダへの高圧空気の供給と排気とを切り替え可能な部材であり、例えば、エアシリンダと高圧空気の供給路と外部とを連通する三方弁である。第二のスイッチは、ロボットハンドをテーブル部に固定したときに、第一のスイッチ部材のオンオフを切り替え可能な部材であり、例えば、当該三方弁のハンドルに当接したときに当該ハンドルを所定の位置に案内可能に構成された部材である。

本実施形態では、ロボットハンドをテーブル部に固定すると、例えば、第二のスイッチが第一のスイッチに作用して、高圧空気をエアシリンダに供給させる。それにより、ガイドプレートが回動し、拘束部が力覚センサに向けて移動し、拘束部の凸部がテーブル部の凹部に嵌合する。こうして、力覚センサが拘束装置に拘束される。

第二のスイッチを有するロボットハンドをテーブル部から外すと、第二のスイッチの作用から解放された第一のスイッチは、高圧空気をエアシリンダから排出させる。その結果、前述したように、拘束装置による力覚センサの拘束が解除される。

第二のスイッチを有さないロボットハンドをテーブル部に固定しても、第一のスイッチに対して、高圧空気をエアシリンダに供給させる作用が施されないので、拘束装置による力覚センサの拘束が解除されたままとなる。

本実施形態によれば、前述した実施形態１における効果に加えて、拘束装置による力覚センサの拘束とその解除を、ロボットハンドに応じて自動で実施することができる。

〔変形例〕
本発明の実施形態は、前述した実施形態の効果が得られる範囲において、実施形態において前述した以外の構成を含んでいてもよい。たとえば、拘束部が凹部を有し、テーブル部が凸部を有していてもよい。さらには、拘束部が凹部と凸部とをそれぞれ有し、テーブル部がそれらに対応する凸部と凹部とをそれぞれ有していてもよい。

また、テーブル部が、その周縁から基部側に延在するスカート部をさらに含み、当該スカート部の内周壁に凹凸の一方を形成する場合には、拘束部が力覚センサから離れる方向に進出したときに、拘束部の凹凸の他方がスカート部の凹凸の一方と嵌合してコア部を固定する構成であってもよい。

また、拘束装置は、拘束部を移動させるための構成として、前述のガイドプレート以外の構成を有していてもよい。たとえば、拘束装置は、当該構成として、溝に嵌合している拘束部を押出し可能なネジを有していてもよい。この場合、個々の拘束部について、当該ネジを螺合することによって拘束部を力覚センサに向けて押出し、近づけることにより、凸部と凹部と嵌合させることが可能である。

また、駆動装置は、エアシリンダ以外の装置であってもよい。エアシリンダ以外の駆動装置の例には、エアシリンダ以外の他の動力シリンダおよびソレノイドが含まれ、当該他の動力シリンダの例には、油圧シリンダおよび電動シリンダが含まれる。なお、動力シリンダは、単動式であってもよいし、複動式であってもよい。

また、テーブル部は、拘束装置およびロボットの形態に応じて種々の形態となり得る。たとえば、テーブル部は、力覚センサの一部を構成する部材であってもよいし、ロボットハンドの一部を構成する部材であってもよいし、ロボットアームの一部を構成する部材であってもよい。また、テーブル部は、拘束装置の一構成であってもよい。

また、前述の実施形態では、拘束装置によって力覚センサを拘束するための凹凸の数は三対であるが、当該凹凸の対の数は、前述の６方向にコア部が移動しないようにコア部を拘束可能であれば、単数であってもよい。たとえば、拘束部が有する凸部の断面の形状が非円形（楕円形、多角形など）であれば、嵌合する凹凸は一対であってもよい。この構成によっても、６方向に移動しないようにテーブル部を確実に固定することが可能である。

また、孔は、その軸方向における一端または両端に、孔中のカムフォロワを孔の端部から押し出すように付勢する付勢部材をさらに有していてもよい。この構成によれば、ガイドプレートの回動に伴ってカムフォロワが所期の方向へ移動しやすくなるので、拘束部を円滑かつ確実に移動させる観点からより一層効果的である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ ロボットアーム
２０ 拘束装置
２１ 基部
２２ 拘束部
３０ 力覚センサ
３１ フレーム部
３２ コア部
３３ ビーム部
３４ 歪ゲージ
４０ テーブル部
４１ 凹部
５０ ロボットハンド
１００ ロボット
２１０ 本体
２１１ 溝
２１２ ガイドプレート
２１３ エアシリンダ
２１４ 支持部
２１５ 孔
２１６ 接続部
２２１ 柱状部
２２２ 凸部
２２３ 嵌合部
２２４ カムフォロワ
ａ、ｂ、Ａ、Ｂ 矢印
Ｇ 重心

Claims (9)

1. 柱状のコア部と前記コア部を取り囲む筒状のフレーム部とを有する力覚センサを拘束する拘束装置であって、
   前記フレーム部の一方の底面に固定される基部と、
   前記基部から前記フレーム部の外側面に沿って延在する拘束部と、を備え、
   前記拘束部は、前記フレーム部に近づく方向に移動可能であり、
   前記拘束部には、前記拘束部が前記フレーム部に近づいたとき、前記コア部の他方の底面に固定されたテーブル部の側面に形成された凹部または凸部に嵌合する凸部または凹部が形成されている、
   ことを特徴とする拘束装置。
2. 前記基部は、ロボットアームに固定可能に構成されており、
   前記テーブル部は、ロボットハンドに固定可能に構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の拘束装置。
3. 前記拘束部を三以上備えている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の拘束装置。
4. 前記基部には、前記方向と平行に延在する溝が形成されており、
   前記拘束部が前記溝と嵌合することにより、前記拘束部の移動方向が前記方向に規制されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の拘束装置。
5. 前記溝は、Ｔ字溝である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の拘束装置。
6. 前記基部は、前記拘束部と嵌合する溝または孔が形成されたガイドプレートと、前記ガイドプレートを回転させる駆動装置と、を有しており、
   前記ガイドプレートおよび前記拘束部は、前記ガイドプレートの回転運動を前記拘束部の直線運動に変換するカム機構として機能する、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の拘束装置。
7. 前記駆動装置は、動力シリンダまたはソレノイドである、
   ことを特徴とする請求項６に記載の拘束装置。
8. 前記拘束部は、前記ガイドプレートに形成された前記溝または孔の側壁と当接するカムフォロワを有している、
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の拘束装置。
9. ロボットアームと、
   前記ロボットアームに固定される請求項１〜７のいずれか一項に記載の拘束装置と、
   前記拘束装置に固定される力覚センサと、
   前記力覚センサに対して固定されるロボットハンドと、を有し、
   前記拘束装置の前記基部が前記ロボットアームに固定されており、
   前記力覚センサにおける前記フレーム部の一方の底面が前記基部に固定されており、
   前記ロボットハンドが前記テーブル部に固定されている、
   ことを特徴とするロボット。

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