JPH0866891A - Robot wrist - Google Patents

Robot wrist

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Publication number
JPH0866891A
JPH0866891A JP20238194A JP20238194A JPH0866891A JP H0866891 A JPH0866891 A JP H0866891A JP 20238194 A JP20238194 A JP 20238194A JP 20238194 A JP20238194 A JP 20238194A JP H0866891 A JPH0866891 A JP H0866891A
Authority
JP
Japan
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link
freedom
rotary joint
end effector
axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP20238194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yusuke Kosaka
雄介 小坂
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH0866891A publication Critical patent/JPH0866891A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a small, lightweight, inexpensive robot wrist which can make effective use of three degrees of passive/active freedom, can make the direction of application of an external force to an end effector coincide with the direction of action of the end effector, and has good controllability. CONSTITUTION: A force sensor 12 at a wrist part 1 is connected to the end of a link 6 at its upper side by a rotary joint 3, and one end of a link 7 is connected to the rear end of the link 6 by a rotary joint 4a and the other end of the link 7 is connected by a rotary joint 4b to the portion of a robot arm 2 slightly off to the rear end from the front end, and one end of a link 8 is connected to the portion of the link 6 slightly off to the rear end from the center, and the other end of the link 8 is connected to the end of a rotary joint 4d by the rotary joint 4d. All of actions can then be achieved by the combination of degrees of freedom of translation in the X, Y and Z directions and degrees of freedom of rotation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、組み立て・加工など
の、環境との柔軟な接触動作が要求される力制御ロボッ
トに係り、特に、ロボットリスト部分の機構に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a force control robot that requires flexible contact with the environment such as assembly and processing, and more particularly to a mechanism of a robot wrist portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボットが、対象物を把持するエンドエ
フェクタにおける環境との接触力(外力)を制御しなが
ら柔軟な動作を行うためには、リスト部分に、外力を検
出する力センサと、エンドエフェクタを加えられた外力
の方向に柔軟に反応させる(逃がす)受動自由度と、エ
ンドエフェクタを駆動して環境に対する接触力を発生す
るための能動自由度が必要である。この受動/能動自由
度によって、外力にうまく反応しながら、環境に対して
望みの力を発生することができる。もちろん、受動自由
度と能動自由度を兼ね備えた構造が、小型・軽量・安価
なリストの実現には有利である。
2. Description of the Related Art In order for a robot to perform a flexible operation while controlling the contact force (external force) with the environment in an end effector that grips an object, a force sensor for detecting an external force and Passive degrees of freedom that allow the effector to react flexibly in the direction of an applied external force (release) and active degrees of freedom for driving the end effector to generate a contact force with the environment are required. This passive / active degree of freedom allows the desired force to be generated for the environment while reacting well to external forces. Of course, a structure having both passive and active degrees of freedom is advantageous for realizing a small, lightweight and inexpensive wrist.

【0003】この受動/能動自由度を、リスト部分だけ
に持たせるのではなく、ロボットアーム全体の自由度に
よって実現する方法もある。しかしこの方法で、必要な
動作を行うために重いロボットアームを根元から動かす
必要が生じ、外力に対する高速な応答を望めない。した
がって、ロボットアーム上の軽量なリスト部分の動作だ
けで必要な自由度を確保することは、力制御ロボットア
ームを実現するためには必要不可欠な条件である。
There is also a method in which this passive / active degree of freedom is realized not by providing only the wrist portion but by the degree of freedom of the entire robot arm. However, with this method, it is necessary to move the heavy robot arm from the root to perform the required operation, and it is not possible to expect a high-speed response to an external force. Therefore, securing the necessary degree of freedom only by the operation of the lightweight wrist portion on the robot arm is an essential condition for realizing the force control robot arm.

【0004】図6および図7はロボットのリスト部を示
し、図中、1がリスト部、11は対象物Tを把持するエ
ンドエフェクタ、12はエンドエフェクタ11に加わる
外力Fを検出する力センサをそれぞれ示している。図6
および図7に示すように、把持対象物Tの一部が環境C
の傾斜面に接触した状態における外力Fの方向として
は、図7に示すように、図中に設定した直交座標系にお
けるZ軸方向、X軸方向、Y軸方向、あるいは3方向の
合成である。このときにリストに必要な最低限の受動/
能動自由度は、3方向への並進の3自由度となる。これ
らの3自由度を組み合わせれば、任意の外力Fに対して
エンドエフェクト11を加えられた外力の方向に柔軟に
逃がすと同時に、エンドエフェクタ11を駆動して環境
Cに対する接触力を発生することができる。
6 and 7 show a wrist portion of a robot, in which 1 is a wrist portion, 11 is an end effector for gripping an object T, and 12 is a force sensor for detecting an external force F applied to the end effector 11. Shown respectively. Figure 6
As shown in FIG. 7 and FIG.
As shown in FIG. 7, the direction of the external force F in the state of being in contact with the inclined surface is a combination of the Z-axis direction, the X-axis direction, the Y-axis direction, or the three directions in the orthogonal coordinate system set in the drawing. . At this time, the minimum passive required for the list /
The active degrees of freedom are three degrees of freedom of translation in three directions. By combining these three degrees of freedom, the end effect 11 can be flexibly released in the direction of the applied external force F with respect to an arbitrary external force F, and at the same time, the end effector 11 can be driven to generate a contact force with respect to the environment C. You can

【0005】このようなロボットリストは、従来、たと
えば図8または図9,図10に示すようにしてロボット
アームに取り付けられる。図8に示す構成では、一体的
に構成されたエンドエフェクタ11と力センサ12とか
なるリスト部1は、ロボットアーム2に対して、回転ジ
ョイント3を介して接続される。回転ジョイント3は、
図8の紙面に垂直な軸であるX軸、および紙面に平行な
軸であるY軸を中心に回転可能に構成されている。した
がって、リスト部1は、回転ジョイント3を中心にX軸
回り、Y軸回りに回転駆動される。
Such a robot wrist is conventionally attached to a robot arm as shown, for example, in FIG. 8 or 9 or 10. In the configuration shown in FIG. 8, the wrist unit 1 including the end effector 11 and the force sensor 12 that are integrally configured is connected to the robot arm 2 via the rotary joint 3. The rotary joint 3
It is configured to be rotatable around an X axis that is an axis perpendicular to the paper surface of FIG. 8 and a Y axis that is an axis parallel to the paper surface. Therefore, the wrist unit 1 is rotationally driven around the rotary joint 3 about the X axis and the Y axis.

【0006】また、図9および図10に示す構成例で
は、リスト部1はX軸中心に回転可能な回転ジョイント
4を介してリンク4に接続され、リンク4がZ軸を中心
に回転可能な回転ジョイント5を介してロボットアーム
2に対して接続される。したがって、リンク4は回転ジ
ョイント5を中心にZ軸回りに回転駆動され、リスト部
1のエンドエフェクタ11および力センサ12は、回転
ジョイント4を中心にX軸回りに回転駆動される。
Further, in the configuration example shown in FIGS. 9 and 10, the wrist portion 1 is connected to the link 4 via a rotary joint 4 rotatable about the X axis, and the link 4 is rotatable about the Z axis. It is connected to the robot arm 2 via a rotary joint 5. Therefore, the link 4 is rotationally driven around the rotary joint 5 around the Z axis, and the end effector 11 and the force sensor 12 of the wrist unit 1 are rotationally driven around the rotary joint 4 around the X axis.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
示す構成では、図11に示すように、リスト部分にZ軸
方向の並進の自由度が無いため、エンドエフェクタ11
に加わる外力Fの方向とエンドエフェクタ11の動作方
向を一致させるためには、重く低速なロボットアーム2
全体の動作でZ軸方向の自由度を実現しなければなら
ず、高速・柔軟な動作は望めない。
However, in the configuration shown in FIG. 8, as shown in FIG. 11, since the wrist portion does not have the degree of freedom of translation in the Z-axis direction, the end effector 11 is not provided.
In order to make the direction of the external force F applied to the robot and the operation direction of the end effector 11 coincident with each other, the robot arm 2 that is heavy and slow is used.
It is necessary to realize a degree of freedom in the Z-axis direction for the entire operation, and high-speed and flexible operation cannot be expected.

【0008】また、図9および図10の構成では、同様
にリスト部1にZ軸方向の並進の自由度が無いため、エ
ンドエフェクタ11に加わる外力の方向とエンドエフェ
クタ11の動作方向を一致させるためには、ロボットア
ーム2全体の動作でZ軸方向の自由度を実現しなければ
ならない。また、回転ジョイント5の回転軸方向への自
由度が無いため、この方向への動作は不可能である。
Further, in the configurations shown in FIGS. 9 and 10, similarly, since the wrist portion 1 does not have the freedom of translation in the Z-axis direction, the direction of the external force applied to the end effector 11 and the operation direction of the end effector 11 are made to coincide with each other. In order to achieve this, it is necessary to realize the degree of freedom in the Z-axis direction by the operation of the entire robot arm 2. Moreover, since there is no degree of freedom in the direction of the rotation axis of the rotary joint 5, it is impossible to operate in this direction.

【0009】ここで、図8に示すロボットリストにZ軸
方向の直動自由度を付加することで、力制御ロボットリ
ストを構成することを考える。こうすることによって、
エンドエフェクタ11に加わる外力の方向とエンドエフ
ェクタ11の動作方向を一致させることができ、柔軟な
動作を実現できる。
Here, it is considered that the force control robot list is constructed by adding a linear movement degree of freedom in the Z-axis direction to the robot list shown in FIG. By doing this,
The direction of the external force applied to the end effector 11 and the operation direction of the end effector 11 can be made to coincide with each other, and a flexible operation can be realized.

【0010】さて、一般的に直動動作は、 1.空圧シリンダ 2.油圧シリンダ 3.ボールネジ 4.ラック・アンド・ピニオン 5.リニアモータ といった手段で実現される。Generally, the linear motion is as follows. Pneumatic cylinder 2. Hydraulic cylinder 3. Ball screw 4. Rack and Pinion 5. It is realized by means such as a linear motor.

【0011】ところが、空圧シリンダでは柔軟ではある
が制御性に難があり、油圧シリンダでは制御性は良いが
柔軟性に欠ける。ボールネジでは回転←→直動変換に伴
う大減速比のために高速応答性に劣り、ラック・アンド
・ピニオンでは摩擦・ガタなどの非線形性が大きく制御
性に欠ける。また、リニアモータでは出力/重量比が大
きく取れず、重くなりがちである。さらに、空圧シリン
ダを除く他の手段では高価な機器を必要とする。
However, a pneumatic cylinder is flexible but has poor controllability, and a hydraulic cylinder has good controllability but lacks flexibility. The ball screw has a poor high-speed response due to the large reduction ratio associated with rotation ← → linear motion conversion, and the rack and pinion has a large non-linearity such as friction and backlash and lacks controllability. In addition, the linear motor tends to be heavy because the output / weight ratio cannot be large. In addition, other means than pneumatic cylinders require expensive equipment.

【0012】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、3自由度の受動/能動自由度を
有効に利用でき、エンドエフェクタに加わる外力の方向
とエンドエフェクタの動作方向を一致させることがで
き、制御性の良い、小型・軽量・安価なロボットリスト
を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to make effective use of passive / active degrees of freedom of three degrees of freedom, and the direction of an external force applied to the end effector and the operation direction of the end effector. The goal is to provide a small, lightweight, inexpensive robot list that can be matched with each other and has good controllability.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のロボットリストは、対象物を把持するエン
ドエフェクタおよび当該エンドエフェクタに加わる外力
を検出する力センサを備えたリスト部と、一端部に上記
リスト部が回転自在に連結された第1のリンクと、両端
部が上記第1のリンクと上記アームとにそれぞれリンク
軸およびアーム軸に略直交する軸を中心に回転自在に連
結された第2のリンクと、上記第2のリンクと略平行と
なるように、両端部が上記第1のリンクと上記アームと
にそれぞれリンク軸およびアーム軸に略直交する軸を中
心に回転自在に連結された第3のリンクとを有する。
In order to achieve the above object, a robot wrist of the present invention comprises a wrist portion provided with an end effector for holding an object and a force sensor for detecting an external force applied to the end effector, and one end thereof. A first link rotatably connected to the wrist portion, and both ends rotatably connected to the first link and the arm about a link shaft and an axis substantially orthogonal to the arm shaft, respectively. The second link is rotatable about both ends of the first link and the arm about a link axis and an axis substantially orthogonal to the arm axis so that the both ends are substantially parallel to the second link. And a third link connected thereto.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、たとえば直交座標系における
X・Y・Z方向の並進自由度を回転自由度の組合せで全
ての動作を行える。これにより、ロボットリストに、力
制御を行うのに必要な最低限の自由度を持たせることで
きる。
According to the present invention, all operations can be performed by combining the translational degrees of freedom in the X, Y, and Z directions in the orthogonal coordinate system with the rotational degrees of freedom. This allows the robot list to have the minimum degree of freedom required for force control.

【0015】[0015]

【実施例】図1は、本発明に係る力制御ロボットリスト
の一実施例を示す構成図であって、従来例を示す図8〜
図10と同一構成部分は同一符号をもって表す。すなわ
ち、1はエンドエフェクタ11および力センサ12によ
り構成されたリスト部、2はロボットアーム、3は図1
の紙面に垂直な軸であるX軸、および紙面に平行な軸で
あるY軸を中心に回転可能に構成された回転ジョイン
ト、4a,4b,4c,4dはX軸を中心に回転可能に
構成された回転ジョイント、6,7,8はリンクをそれ
ぞれ示している。
1 is a block diagram showing an embodiment of a force control robot list according to the present invention, and FIGS.
The same components as those in FIG. 10 are designated by the same reference numerals. That is, 1 is a wrist portion constituted by the end effector 11 and the force sensor 12, 2 is a robot arm, and 3 is a robot arm shown in FIG.
The rotary joints 4a, 4b, 4c and 4d are configured to be rotatable about an X axis which is an axis perpendicular to the paper surface and a Y axis which is an axis parallel to the paper surface, and are configured to be rotatable around the X axis. The revolute joints 6, 7 and 8 respectively indicate links.

【0016】本ロボットリストは、リスト部1の力セン
サ12の上面側が長尺のリンク6の先端部に回転ジョイ
ント3により連結され、リンク6の後端部に対してリン
ク6より短尺のリンク7の一端側が回転ジョイント4a
により連結され、リンク7の他端側がロボットアーム2
の先端側よりやや後端側に回転ジョイント4bにより連
結され、さらに、リンク6の中央部よりやや後端側に対
してリンク7と同尺のリンク8の一端側が回転ジョイン
ト4cにより連結され、リンク8の他端側が回転ジョイ
ント4dの先端部に回転ジョイント4dにより連結され
て構成されている。図1に示すように、リンク7および
リンク8は平行となるようにロボットアーム2およびリ
ンク6に連結され、ロボットアーム2の軸とリンク6と
が平行な位置関係を保持する。
In this robot wrist, the upper surface side of the force sensor 12 of the wrist portion 1 is connected to the tip end of a long link 6 by a rotary joint 3, and the link 7 shorter than the link 6 with respect to the rear end of the link 6. One end of the rotary joint 4a
And the other end of the link 7 is connected to the robot arm 2
Of the link 8 is connected to the rear end side of the link 6 by a rotary joint 4b, and one end of a link 8 of the same scale as the link 7 is connected to the rear end side of the center of the link 6 by a rotary joint 4c. The other end side of 8 is connected to the tip of the rotary joint 4d by the rotary joint 4d. As shown in FIG. 1, the link 7 and the link 8 are connected to the robot arm 2 and the link 6 so as to be parallel to each other, and the axis of the robot arm 2 and the link 6 maintain a parallel positional relationship.

【0017】なお、回転ジョイント3は、たとえば図4
に示すような構造で実現される。すなわち、リンク6の
先端部に略コ字形状に形成された取り付け部61にY軸
に平行な回転軸62が設けられ、この回転軸62の略中
央部に対して回転ジョイント3の回転軸31が回転軸6
2に直交するように取り付けられている。
The rotary joint 3 is, for example, as shown in FIG.
It is realized by the structure shown in. That is, a rotary shaft 62 parallel to the Y-axis is provided on the mounting portion 61 formed in a substantially U-shape at the tip of the link 6, and the rotary shaft 31 of the rotary joint 3 is provided with respect to the substantially central portion of the rotary shaft 62. Is rotating shaft 6
It is attached so as to be orthogonal to 2.

【0018】次に、上記構成による動作を、図3〜図5
を参照しながら説明する。まず、図3を参照しながらZ
軸方向の自由度について説明する。リンク7は回転ジョ
イント4bの回りに回転駆動され、それに伴って、回転
ジョイント4a,4c,4dで連結されたリンク6、8
は図3に示すように駆動される。リンク6先端は厳密に
言えば図3中矢印Aで示すような円弧を描くが、リンク
7が中立付近では近似的にZ軸方向の直線運動を行うと
見なせる(図2中、LNで示す領域)。この機構では、
動作は全て回転ジョイントによって行われるため、Z軸
方向の外力に対する逃げ(受動動作)、Z軸方向の力の
発生(能動動作)がスムーズに行われる。ただし、リン
ク6が中立付近からずれてくると、リンク6先端がZ軸
方向の直線運動を行うとは見なせなくなり(図3中、N
LNで示す領域)、当初の目標動作を実現できなくな
る。しかし、高速な応答にはリンク6の中立付近の動作
で対応し、リンク6が中立付近からずれていく間にロボ
ットアーム全体が低速ではあるが大きく動いてリンク6
を中立付近に保つように制御すれば、当初の目標動作を
実現できることになる。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS.
Will be described with reference to. First, referring to FIG. 3, Z
The degree of freedom in the axial direction will be described. The link 7 is rotationally driven around the rotary joint 4b, and accordingly, the links 6 and 8 connected by the rotary joints 4a, 4c and 4d.
Are driven as shown in FIG. Strictly speaking, the tip of the link 6 draws an arc as shown by the arrow A in FIG. 3, but it can be considered that the link 7 approximately linearly moves in the Z-axis direction near the neutral position (the area indicated by LN in FIG. 2). ). With this mechanism,
Since all the operations are performed by the rotary joint, the escape (passive operation) against the external force in the Z-axis direction and the generation of the force in the Z-axis direction (active operation) are smoothly performed. However, when the link 6 deviates from the vicinity of the neutral position, it cannot be considered that the tip of the link 6 makes a linear motion in the Z-axis direction (N in FIG. 3).
In the area indicated by LN), the initial target motion cannot be realized. However, a high-speed response corresponds to an operation near the neutral position of the link 6, and while the link 6 deviates from near the neutral position, the entire robot arm moves at a low speed but largely moves.
If the control is performed so as to keep the value near neutral, the initial target motion can be realized.

【0019】次に、図4を参照しながらX軸方向、Y軸
方向の自由度について説明する。力センサ12、エンド
エフェクタ11は、回転ジョイント3を中心に、X軸、
Y軸回りに回転駆動される。今X軸回りの回転のみに注
目すると、エンドエフェクタ11先端は厳密に言えば図
4中矢印Bで示すような円弧を描くが、エンドエフェク
タ11が中立付近では、近似的にY軸方向の並進運動を
行うと見なせる。この機構では、動作は全ての回転ジョ
イント3によって行われるため、Y軸方向の外力に対す
る逃げ(受動動作)、X軸方向の力の発生(能動動作)
がスムーズに行われる。ただし、エンドエフェクタ11
が中立付近からずれてくると、エンドエフェクタ11先
端がY軸方向の並進運動を行うとは見なせなくなり、当
初の目標動作を実現できなくなる。しかし、高速な応答
にはエンドエフェクタ11の中立付近の動作で対応し、
エンドエフェクタ11が中立付近からずれていく間にロ
ボットアーム2全体が低速ではあるが大きく動いてエン
ドエフェクタ11を中立付近に保つように制御すれば、
当初の目標動作を実現できることになる。
Next, the degrees of freedom in the X-axis direction and the Y-axis direction will be described with reference to FIG. The force sensor 12 and the end effector 11 have the X-axis,
It is driven to rotate around the Y axis. Focusing only on the rotation around the X axis, the tip of the end effector 11 draws an arc as shown by an arrow B in FIG. 4 in a strict sense, but when the end effector 11 is near neutral, the end effector 11 is translated approximately in the Y axis direction. It can be regarded as exercise. In this mechanism, since all the rotary joints 3 perform the operation, escape from external force in the Y-axis direction (passive operation) and generation of force in the X-axis direction (active operation)
Is done smoothly. However, the end effector 11
Is deviated from near neutral, it cannot be considered that the tip of the end effector 11 performs translational movement in the Y-axis direction, and the initial target operation cannot be realized. However, for high-speed response, the end effector 11 operates near the neutral position,
If the robot arm 2 as a whole moves at a low speed but moves largely while the end effector 11 shifts from near neutral, control is performed so that the end effector 11 is maintained near neutral.
The initial target motion can be realized.

【0020】X軸方向の並進運動についても、Y軸方向
と同様に説明される。
The translational motion in the X-axis direction will be described in the same manner as in the Y-axis direction.

【0021】さらに、以上の3方向への自由度を組み合
わせることによって、図5に示すように、エンドエフェ
クタ11に加わる外力F11の方向(エンドエフェクタ1
1の動作方向)とエンドエフェクタ11の動作方向,具
体的にはリンク6の動作によるエンドエフェクタ11の
動作方向FW6 および回転ジョイント3の動作によるエ
ンドエフェクタ11の動作方向FW3 を一致させること
ができ、外力の吸収/力の発生を伴う柔軟な動作を実現
できる。
Further, by combining the above three degrees of freedom, the direction of the external force F 11 applied to the end effector 11 (end effector 1) as shown in FIG.
1) and the operation direction of the end effector 11, specifically, the operation direction FW 6 of the end effector 11 by the operation of the link 6 and the operation direction FW 3 of the end effector 11 by the operation of the rotary joint 3 can be matched. Therefore, it is possible to realize a flexible operation involving absorption of external force / generation of force.

【0022】なお、図1の回転ジョイント4a〜4d、
回転ジョイント3には、通常広く用いられており、特性
・制御技術共に熟成し、低価格な、位置検出装置付DC
/ACモータ(+減速機−必要に応じて)を組み込めば
良いため、本発明の実現は非常に容易である。
The rotary joints 4a to 4d shown in FIG.
The rotary joint 3 is usually widely used, matured in both characteristics and control technology, and low cost DC with position detection device.
Since it suffices to incorporate the / AC motor (+ reduction gear-as required), the present invention is very easy to realize.

【0023】以上説明したように、本実施例によれば、
リスト部1の力センサ12の上面側を長尺のリンク6の
先端部に回転ジョイント3により連結し、リンク6の後
端部に対してリンク6より短尺のリンク7の一端側を回
転ジョイント4aにより連結し、リンク7の他端側をロ
ボットアーム2の先端側よりやや後端側に回転ジョイン
ト4bにより連結し、リンク6の中央部よりやや後端側
に対してリンク7と同尺のリンク8の一端側を回転ジョ
イント4cにより連結し、リンク8の他端側を回転ジョ
イント4dの先端側に回転ジョイント4dにより連結し
た機構であることから、X・Y・Z方向の並進自由度を
回転自由度の組合せで全ての動作を行えるため、ロボッ
トリスト部1に、力制御を行うのに必要な最低限の自由
度を持たせることでき、高速・柔軟で、軽量・安価な力
制御ロボットリストを実現できる。
As described above, according to this embodiment,
The upper surface side of the force sensor 12 of the wrist portion 1 is connected to the distal end portion of the long link 6 by the rotary joint 3, and one end side of the link 7 shorter than the link 6 is connected to the rear end portion of the link 6 by the rotary joint 4a. And the other end of the link 7 is connected to the robot arm 2 from the front end side to the rear end side by a rotary joint 4b. Since one end of 8 is connected by a rotary joint 4c and the other end of the link 8 is connected by a rotary joint 4d to the tip side of the rotary joint 4d, the translational degrees of freedom in the X, Y, and Z directions are rotated. Since all movements can be performed with a combination of degrees of freedom, the robot wrist unit 1 can have the minimum degree of freedom required for force control, and is a high-speed, flexible, lightweight, inexpensive force control robot squirrel. It can be realized.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロボットアーム本体に比べて軽量で高速動作が可能なロ
ボットリスト部分に、外力を検出する力センサと、エン
ドエフェクタを加えられた外力の方向に柔軟に反応させ
る(逃がす)受動自由度と、エンドエフェクタを駆動し
て環境に対する接触力を発生するための能動自由度を持
たせられ、これらの受動/能動自由度によって、外力に
うまく反応しながら、環境に対して望みの力を発生する
ような力制御ロボットが実現できる。また、受動自由度
と能動自由度を兼ねた構造であるので、小型・軽量・安
価なロボットリストが実現できる。
As described above, according to the present invention,
Compared to the robot arm body, the robot wrist is lighter in weight and can operate at high speed. A force sensor that detects an external force, a passive degree of freedom that allows the end effector to flexibly react (release) in the direction of the applied external force, and an end effector. A force that drives an object to generate a contact force with the environment, and these passive / active degrees of freedom respond to external force and generate the desired force for the environment. A control robot can be realized. Moreover, since the structure has both passive and active degrees of freedom, a small, lightweight, inexpensive robot list can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る力制御ロボットリストの一実施例
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a force control robot list according to the present invention.

【図2】回転ジョイントによるリスト部のリンクに対す
る取り付け構造例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a mounting structure for a link of a wrist portion by a rotary joint.

【図3】図1の動作を説明するための図であって、Z軸
方向の自由度についての説明図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of FIG. 1 and is an explanatory diagram of a degree of freedom in the Z-axis direction.

【図4】図1の動作を説明するための図であって、X軸
方向およびY軸方法の自由度についての説明図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of FIG. 1, and is an explanatory diagram of degrees of freedom in an X-axis direction and a Y-axis method.

【図5】3方向への自由度を組み合わせることによる効
果を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of combining degrees of freedom in three directions.

【図6】ロボットリストの構成例を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing a configuration example of a robot list.

【図7】ロボットリストの構成例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a configuration example of a robot list.

【図8】ロボットリストのロボットアームに対する取り
付け構造の一例を示す側面図である。
FIG. 8 is a side view showing an example of a structure for attaching a robot wrist to a robot arm.

【図9】ロボットリストのロボットアームに対する取り
付け構造の他の例を示す側面図である。
FIG. 9 is a side view showing another example of the attachment structure of the robot wrist to the robot arm.

【図10】ロボットリストのロボットアームに対する取
り付け構造の他の例を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing another example of the attachment structure of the robot wrist to the robot arm.

【図11】従来の問題点を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…リスト部 11…エンドエフェクト 12…力センサ 2…ロボットアーム 3…回転ジョイント 4a,4b,4c,4d…回転ジョイント 6,7,8…リンク 1 ... Wrist part 11 ... End effect 12 ... Force sensor 2 ... Robot arm 3 ... Rotating joint 4a, 4b, 4c, 4d ... Rotating joint 6, 7, 8 ... Link

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アームの先端部に取り付けられるロボッ
トリストであって、 対象物を把持するエンドエフェクタおよび当該エンドエ
フェクタに加わる外力を検出する力センサを備えたリス
ト部と、 一端部に上記リスト部が回転自在に連結された第1のリ
ンクと、 両端部が上記第1のリンクと上記アームとにそれぞれリ
ンク軸およびアーム軸に略直交する軸を中心に回転自在
に連結された第2のリンクと、 上記第2のリンクと略平行となるように、両端部が上記
第1のリンクと上記アームとにそれぞれリンク軸および
アーム軸に略直交する軸を中心に回転自在に連結された
第3のリンクとを有するロボットリスト。
1. A robot wrist attached to a tip portion of an arm, the wrist portion including an end effector that grips an object and a force sensor that detects an external force applied to the end effector, and the wrist portion at one end. A rotatably connected first link, and a second link whose both ends are rotatably connected to the first link and the arm about a link shaft and an axis substantially orthogonal to the arm shaft, respectively. And a third link whose both ends are rotatably connected to the first link and the arm about an axis substantially orthogonal to the link axis and the arm axis, respectively, so as to be substantially parallel to the second link. Robot list with links to.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100376362C (en) * 2005-01-11 2008-03-26 同济大学 Integrated three freedom micro-containing operators
KR20160020137A (en) * 2014-08-13 2016-02-23 박수웅 End effector for industrial robot

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CN100376362C (en) * 2005-01-11 2008-03-26 同济大学 Integrated three freedom micro-containing operators
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