JPS59182082A - ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ロボットに関する。

発明の技術的背景およびその問題点 近年、各種分野でロボット化が図られ、そのロボット指
の駆動方式も種々ある。第１図はその一例として、物体
の位置検出が容易で、かつ、安定して物体を把持できる
平行駆動式のものを示す。

すなわち、腕（１）に固定されたガイド責２）に沿って
接近・離反自在に支持された一対のロボット指（３Ｌ）
（３Ｒ）が設けられ、先端には爪（４Ｌ）　（４Ｒ）が
固定されている。そして、ガイド（２）にはモータ（５
）が固定され、そのモータ軸（６）がロボット指（３Ｔ
、）　（３Ｒ）を貫通しており、モータ軸（６）はその
中央部を境にねじ（７Ｌ）　（７Ｒ）が反対方向に切ら
れている。これに対応してロボット指（３Ｌ）　（３Ｒ
）の貫通部分には噛合送り機構（ターンバックル、ラッ
クピニオン等）がある。したがって、モータ（５）の回
転によりロボット指（３Ｌ）　（３Ｒ）が互いに等速で
接近移動して物体（８）を把持し、腕（１）の動きによ
シ持上げるものである。そして、モータ（５）を逆転さ
せるとロボット指（３Ｌ）　（３Ｒ）が離反移動し、物
体（８）が離される。しかして、ロボット指（３）の一
部には第２図に示すように圧覚の感度向上のため８の字
状の穴（９）によジ薄肉変形部（１０）が形成されてお
シ、穴（９）には半導体による感知部（３１）を有する
圧覚センサー俣りカエその上下端を固定して設けられて
いる。この圧覚センサー０２）により物体把持時の圧力
が所定値になったら、これを検知し、ロボット指（３１
，）　（３Ｒ）を停止させ、持上げ動作等に移行するも
のである。

ところが、このような圧覚センサー０２１ではその製造
、組付けが面倒であり、その検知能力も高感度、高精度
とは言えず、安定性に欠け、ロボット指（３＋、）　（
３Ｒ）の確実な動作制御を行なえないものである。

また、第１国力式の場合、図示の如く物体（８）がロボ
ット指（３１、）　（３Ｒ）間中央に位置しない場合に
はこれを把持することができないものであり、この点、
第３図に示すようにロボχト指（３Ｌ）　（３Ｒ）に対
し各々専用のモータ（５Ｌ）　（５Ｒ）を設け、各々の
圧覚センサー（１３Ｌ）　（１３Ｒ，）の検知出力に基
づきロボット指（３Ｌ）　（３Ｒ）を各々単独で制御す
ればよいといえる。しかるに、この方式でも複数のセン
サー（１３Ｌ）　（１３Ｒ）を設けなければならず、部
品点数が多く、コスト高となる。また、この圧覚センサ
ー（１３Ｌ）　（１３Ｒ）は金属箔抵抗体あるいは半導
体センサー検知部を薄肉変形部（１０）に接着し、各種
の補正あるいは補償用の抵抗は別に設けたＰＣ板等に組
込み、相互に配線接続しているものでしかない。

発明の目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、簡単、
か５つ安価にして高感度、高精度、高分解能で安定した
センサーを備えて確実にロボット指の動作制御を行なう
ことができるロボットを得ることを目的とする。

発明の概妥 本発明は、一方のロボット指の薄肉変形部にセンサーを
一体的に薄膜形成することにより、簡単かつ安価にして
電子秤の如く高感度、高精朋、高分解能にしてロボット
指の物体に対する接触状態を確実に検知することができ
、よって、ロボット指の動作制御を正確かつ確実に行な
うことができるように構成したものである。

発明の実施例 本発明の第一の実施例を第４図に基づいて説明する。捷
ず、図示し々いガイドにより接近・離反自在に支持され
て物体を把持する一対のロボットＪＷ（２ｏｒ、）　（
２ＯＲ）が設けられている。ロボット指（２ｏｒ、）　
、（ｚｏＲ）は各々爪（２１Ｌ）　（２１ｒｔ）を有す
る。そして、このロボット指（２ＯＬ）　（２ＯＲ）を
動作させる駆動伝達機構（２湯が設けられている。この
駆動伝達機構（２２）は一つのモータ（２′３Ｊと差動
歯車機構（２４）とからなる。すなわち、モータギヤ（
２５１に噛合するベベルギヤ（２０が支持体（２７）に
より回転自在に支持されており、このベベルギヤｔ′／
６）を回転自在に貫通してロボット指（２０Ｌ）　（２
０Ｒ）側まで延設された出力回転軸（２ＲＬ）　（２８
Ｒ）が設けられ、出力回転軸（２８ＬＸ２８Ｒ）の中央
端側にはデフギヤ（２９Ｔ、）　（２９Ｒ）がスプライ
ン嵌合されている。そして、デフギヤ（２９ＬＸ２９Ｒ
）に噛合してベベルギヤ（２Ｇ）とともに回転するピニ
オンギヤ（３０）が設けられてしる。

このよう々構成により、モータ（ハ）の回転により差動
歯車機構シづ）を介して出力回転軸（２８Ｌ）　（２８
Ｒ，）が回転してロボット指（２０Ｌ）　（２０Ｒ）が
等速で物体に向かって接近移動する。物体が中央に位置
すればその１ま把持することになるが、物体が中央に位
置せず、たとえばロボット指（２０Ｒ）が先に物体に接
触して停止したとしても、差動歯車機構（２４１の作用
により出力回転軸（２８Ｌ）のみ回転速度が速くなって
回転を続け、ロボット指（２ｏＬ）が速度全速めて物体
に接近移動し接触することになる。すなわち、物体に接
触して停止したロボット指（２ＯＲ）のエネルギーによ
り他方のロボット指（２ｏｒ、）が差動歯車機構ジ（イ
）の作用の下蓋動的に動作することになる。ぞして、ロ
ボット指（２０Ｌ）　（２０Ｒ）にょる把持力が予め設
置された圧力になるとセンサーＧ１）により検知でれ、
ロボット指（ｚｏＬ）　（２０１１）はその場で停止し
、次の動作に移行する。したンがって、物体［Ｌ７ボソ
ト指（２０Ｉ、）　（２ＯＲ）　ｔＭｊに位置すノＬ　
＋−」：中央位置でなくても確実に把持きれることにな
る。そのためにもモータ全ロボッｌ−指（２０Ｔ、）　
（２ＯＲ）毎に設ける心太カニ乙：＜、モータレ、３）
一つで済み、小−型簡易化を図れる。ぞして、モータい
」が逆転すると、ロボット指（２ｏｘ、）　（２０１１
−）は離反移動することになる。

しかして、センサー（“３１）は一方のロボット指、た
とえばロボット指（２０Ｒ）に８の字状の穴（３２１に
より形成された薄肉変形部（３３）部分に設けらｈ−ｔ
ものであるが、具体的に１″ケロボツト指（２ＯＲ）の
導体−面に絶縁膜−全形成し、この上にスパッタリング
法や蒸着法により各種の金属薄膜を積層形成し、フォト
エツチング工程により薄肉変形部（３３）部分にストレ
ンゲージの抵抗体をブリッジ回路として形成するととも
に、各種の補正、補償用の抵抗回路および＠極り一ドパ
ターン等を形成したものでちり。

結局、ロボット指（２０Ｒ，）と一体的に薄膜形成した
ものである。したがって、図面上は、特に差異がないが
、第３図に示した圧覚センサー（１■の如く、金属箔抵
抗体あるいは半導体センサー検知部を薄肉変形部（で接
着し、各種の補正あるいは補償用の抵抗は別に設けたＰ
Ｃ板等に組込み、相互に配線接続した従来のものと＆″
ｉ根本的に異なる。

つ−マリ、センサー（３１）をロボット指（２ＯＲ）と
一体的に形成したことが本実施例の特徴の一つであυ、
これにより、高感度、高分解能、高精度、安定性はもち
ろんのこと、調整、配線などの工数も少なくなって安価
となる。また、物体によってはロボット指（２０Ｌ）　
（２０Ｒ）が離反移動することによシ杷持することもあ
るが、このようなセンサー０］）によればその形成上の
特徴から、ロボット指（イ）の前後圧、すなわち圧縮、
伸長いずれに対しても等価な信号出力が得られる。

さらに、このような高感度、高分解能のセンサーＣ３１
）によれば、一つのこのセンサーθ心の出力に複数の設
定値を設定し、複数動作の制御が可能となる。第６図は
そのための回路例を示し、Ｒ１−Ｒ４はセンサー（３］
）におけるストレンゲージ抵抗体である。

ストレンゲージ抵抗体Ｒ１〜Ｒ４の出力側にはロボット
指（２０Ｌ）　（２０Ｒ）の動きを制御する制御回路（
ロ）が接続されている。すなわち、増幅器（３つを介し
て触覚検知用のコンパレータ（３Ｑと圧覚検知用のコン
パレータ０ηとが設けられている。ここで、コンパレー
タＯＱはロボット指（ホ）が物体に触れた時点の小さな
信号で動作して触覚検知信号０１を出力するものであり
、抵抗Ｒ９による基準電圧と比較される。コンパレータ
（３７）は可変抵抗ＶＲにより許容範囲内で任意の値に
設定できる基準電圧と比較して圧覚検知信号０２を出力
するものである。したがって、触覚検知信号０１の出力
によシ物体の所在を知り、ロボット指部の高速走行駆動
を低速に切換えてゆっくり圧覚設定値に近づけて圧覚検
知信号０２の出力により停止させる。このように一つの
センサーＧυにより複数動作制御ができ、確実な把持動
作を行なわせることができる。

つづいて、本発明の第二の実施例を第７図により説明す
る。本実施例は、駆動方式の変形であシ、ガイドレール
（至）を有する基部Ｇ３１に差動式モータ（４（）を取
付け、との差動式モータ（４Ｇによりロボット指（２Ｏ
Ｎ、＞　（２０Ｒ）　ｆ、駆動させるものである。ここ
に、差動式モータ（４０）とは一般的な名称ではなく、
本出願人により提案済みの新規なモータの名称であり、
その内容について説明する。まず、基部Ｇ■には出力軸
（４Ｉ）がガイドレール（３８）に沿って回転自在に掛
は渡されている。この出力軸（４υには内部回転子（４
２が固定されている。この内部回転子（４２１はコイル
（４謙と回転鉄心（４４）とを有するものであり、出方
軸（４υ上にはコイル（４Ｊに接続されたコンミュデー
タ（４つが設けられている。そして、出方軸（４υ上に
は内部回転子（４りを覆いつつ回転自在な外部回転子（
４６）が設けられている。この外部回転子（４６）は内
部回転子（４２１対向内周部分に磁石（４η（永久磁石
でも屯磁石でもよい）を有する。つ凍り、内部回転子（
旬の周りが外部磁界部として固定されている従来一般の
ものと異なる。ｉ−ｈ、コンミュデータ（４ツに対向さ
せてこれに接触するブラシ（４印が保持されている。こ
のブラシ（４樽ははね（４９）によりコンミュデータ（
４ω側に押圧されつつその押圧力は調整ねじ（５０）に
ょシ調整自在とされている。そして、外部回転子（４６
）の一部にはコンミュデータ（４ωに接続されたスリッ
プリング６１）が設けられている。このスリップリング
（５１）に対してもブラシ（慢が設けられている。この
ブラシｌ５２）は基部（３９１ＶＣより保持されたもの
で、給電線６３）に接続されておシ、ばね６優、調整ね
じ６５）が設けられている。

さらに、外部回転子（４６）の一部は出力軸（４Ｉ）と
同一方向に半分程取出された出力軸６６）とされ、出力
軸（４１）（％ｌは二重構造とされている。出力軸（４
υ（５６）は各々ロボット指（２０Ｒ）　（２ｏｒ、）
と噛合伝達するねじ部（５７Ｒ）（５７Ｔ、　）を有す
る。鰻〜呻はベアリングである。センサー（３１）は前
記実施例と同様である。

このような構成において、給電線６３）を電源に接続す
ることによシ、ブラシ（５２）−スリップリングｔ５１
）−ブラシ（伺−コンミュデータ（４５１（共通する他
極は省略する）を介してコイル（４りに通電され、内部
回転子（４渇に磁力を生じ、回転鉄心（財）と外部回転
子（４６）の磁石（４７）との間に反発磁界又は吸引磁
界が発生する。この磁界の作用により、慣性又は回転抵
抗の少ない方の回転子、たとえば、内部回転子（４ｚが
先に起動し、これに反して外部回転子（４６）が反対方
向に回転し、各々の出力軸（４１）Ｉ５６）が差動的に
逆方向に回転する。このような出力軸（４１）（５６）
の回転によりロボット指（２０Ｌ）　（２ＯＲ）は接近
移動又は離反移動することになる。ここで、慣性および
各部の回転抵抗が等しい場合には、回転方向が反対で等
速になるが、慣性等が異なればそれなりの速度差で、ま
た、各部の回転に対する条件差が大きい場合は軽い方の
みが回転する。したがって、物体が中央に位置せず、た
とえばロボット指（２ＯＲ）が先に物体に接触し停止ト
シたとしても、ロボット指（２０Ｌ）に対する出力軸（
５６）は出力軸（４１）の制動停止により回転速度を速
めて回転し続け、ロボット指（２０Ｌ）　（は物体に向
かって接近移動（又は離反移動）することになる。つま
り、この場合にも、物体に接触して停止したロボット指
（２ＯＲ）のエネルギーにょシ他方のロボット指（２０
Ｒ）が差動式モータ（４０１の作用の下蓋動的に動作す
ることになり、物体の把持が確実に行なわハ、る。そし
て、所定圧力となると、センサー（３ｊ）の検知に基づ
き停止し、持上げ動作等、次の動作に移る。本実施例に
よれば、一つの差動式モータ（４，Ｑｌのみでロボット
指（２０Ｌ）　（２ｏｎ）の、］、％動制御を行なうこ
とができ、簡単なものとなる。

第８図は、本発明の第三の実施例を示すもので、差動式
モータ（４０をロボット指（２ＯＬ）　（２０Ｒ）間に
配し、出力軸（旧）は左側に取出し、出力軸（５６）は
右側に取出すようにしたものでるる。ここで、ガイドレ
ール（３８）の両端部にはストッパー（６３Ｌ）　（６
３Ｒ）が設けられており、ロボット指（２ＯＬ）　（２
０Ｒ）がストッパー（６３Ｌ）　（６３Ｒ）に規制され
る許容範囲内で走行駆動するように考慮されている。つ
まり、ロボット指（２０Ｌ）　（２０Ｒ）は物体を把持
したとき所定圧力になるとセンサーＧυによシ停止する
が、離反移動してストッパー（６３Ｌ）　（６３Ｒ）に
接したときも所定圧力になるとセンサー０１）の検知に
よりロボット指（２０Ｉ、）　（２０Ｒ）は停止するこ
とになる。

さらに、本発明の第四の実施例を第９図により説明する
。本実施例も差動式モータ（６４）を用いるものである
が、その電源がパルス電源又は交流電源によるものに関
する。まず、基部６６）に対し回転自在に支持された出
力軸（６６）には磁性体（６ηからなる内部回転子（［
ｉ８）が固定されている。そして、内部回転子（囮の周
シには出力軸（６９）を有する外部回転子（７ｏ）が回
転自在に設けられている。この外部回転子（？０）の内
部回転子（６ａｌ対向部分には界磁鉄心（７１）および
コイル（７２）が設けられている。このコイル（溌は外
部回転子（７０）の一端に固定された絶縁体（７３）上
の同心円状のスリップリング（７分に接続されている。

ぞして、このスリップリング（７４）に接触するブラシ
（７５）が基部（ｆｉ５）により保持されている。（／
ｆｉｔ〜（７！ｌｉ　４ｉベアリングである。

そして、出力￥Ｑｌｌ（６９）には傘歯車ＩＢ（３１が
固定され、この傘歯車（８０）に噛合する傘歯車（８υ
にはロボット指（２０Ｌ）に対する駆動軸（８２）が固
定されている。一方、出力軸（６６）にも傘歯車間が固
定され、この傘歯車（財）に噛合する傘歯車（８４）に
はロボット指（２ｏｒ＋）に対する駆動軸６勺が固定さ
れている。

したがって、ブラシ（７５）−スリップリング（７４）
を介してコイル（７２１に通電されることになる。ここ
で、回転数は供給する交流電源周波数に比例することは
周知であるが、本実施例でＵ：差動方式であるので、両
出力軸（６Ｇ）　＋６９）の回転差と乃：る。青だ、同
イ丁にパルス１７１動の場合にはパルス数が出力ＩＱＩ
Ｉ　（６１ｊ　（［ｉ！ｌ）の回転角度差となって出力
される。いずノコ、にしても、このような差動的に動作
する出力軸ｆ６ｆｊ　（ｉｉ９１により駆動軸（８２１
（８５）も回転するので、一方のロボット指が物体に接
触しても他方のロボット指は物体に向かって移動し続け
て、物体を把持することになる。本実施例では、電源の
パルス数でロボット指（２０Ｌ　）（２０Ｉりの間隔な
許容範囲内で差動的に設定することが可能となる。

発明の効果 本発明は、上述したように一方のロボット指の薄肉変形
部にセンサーを一体的に薄膜形成したので、調整、配線
などの工数も少なく筒本かつ安価にしてロボット指の物
体に対する接触状態を高感度、高ｉ＾゛度、高分解能で
安定して検知することができ、ロボット指の動作制御を
正確かつ確実に行なうことができ、また、センサー出力
に基づき物体に対する触覚および圧覚全検知してロボッ
ト指の動き金利ｆ、ｉｉ１する制御回路を設けたので、
一つのセンサーにして複数の動作制御が可能となり、ロ
ボット指の動作制御をより正確かつ確実に行なうことが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す正面図、第２図はその一部を゛拡
大して示す縦断正面図、第３図は毀なる従来例を示す正
面図、２Ｂ４図は本発明のみ−の実施例を示す縦断正面
図、第５図はその−ｒ；ｌ！のｆｌｌｌＩｉｆｉｉ図、
第６図は回路図、第７図は木兄＋４＋Ｊの第二の実）而
、例を示す縦断正面図、第８図は本発明の第三の実施例
を示す１（、従断正［Ｉｎ図、第９図は木兄１９１の＜
”ｊ’＋四の実施例を示す縦断正面図である。 ２０Ｌ〜２０Ｉ（ロボット指、３１　　センサー、３３
薄肉変形部、３４　　制御回路 出　願　人　　　東京曲気株式会ネ」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　接近・離反自在に支持されて差動的に動作し物体を
   把持する一対のロボット指を設け、一方のロボット指に
   薄肉変形部を形成し、このロボット指の薄肉変形部に物
   体に対する接触状態を検知するセンサーを一体的に薄膜
   形成したことを特徴とするロボット。 ２　接近・離反自在に支持されて差動的に動作し物体を
   把持する一対のロボット指を設け、一方のロボット指に
   薄肉変形部を形成し、このロボット指の薄肉変形部に物
   体に対する接触状態を検知するセンサーを一体的に薄膜
   形成し、このセンサーの出力に基づき物体に対する触覚
   および圧覚を検知してロボット指の動きを制御する制御
   回路を設けたことを特徴とするロボット。