JPS59205297A - 外力検出装置 - Google Patents
外力検出装置Info
- Publication number
- JPS59205297A JPS59205297A JP7796083A JP7796083A JPS59205297A JP S59205297 A JPS59205297 A JP S59205297A JP 7796083 A JP7796083 A JP 7796083A JP 7796083 A JP7796083 A JP 7796083A JP S59205297 A JPS59205297 A JP S59205297A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- external force
- strain
- detection device
- elastic beam
- shaft portion
- 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
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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。
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、例えばロボット手先部にて物体を把持して所
定の作業を実行する産業ロボットに関連し、殊に本発明
は、ロボット手先部の作業動作を制御するため、ロボッ
ト手先部に作用する力やモーメントを検出する外力検出
装置に関する。
定の作業を実行する産業ロボットに関連し、殊に本発明
は、ロボット手先部の作業動作を制御するため、ロボッ
ト手先部に作用する力やモーメントを検出する外力検出
装置に関する。
〈発明の背景〉
従来この種外力検出装置は、ロボット手先部を接続する
軸部等に複数の弾性ビームを連繋配備し、各弾性ビーム
の上下、左右の各面に歪ゲージを貼付し、各歪ゲージに
て検出した歪力に基づきｘｙｚ軸方向の力や各軸回りの
モーメントを検出している。かかる装置構造の場合、１
本ノ弾性ヒームにっき２方向の歪を検出するから、各ビ
ームの幅や厚さは２方向の歪に耐え得る寸法に成形する
必要があり、これがため各歪を効率よく取り出す寸法設
定が困難であった。
軸部等に複数の弾性ビームを連繋配備し、各弾性ビーム
の上下、左右の各面に歪ゲージを貼付し、各歪ゲージに
て検出した歪力に基づきｘｙｚ軸方向の力や各軸回りの
モーメントを検出している。かかる装置構造の場合、１
本ノ弾性ヒームにっき２方向の歪を検出するから、各ビ
ームの幅や厚さは２方向の歪に耐え得る寸法に成形する
必要があり、これがため各歪を効率よく取り出す寸法設
定が困難であった。
〈発明の目的〉
本発明は、Ｌ型をなす弾性ビームを用い、その水平辺お
よび垂直辺に歪ゲージ等の変位検出体を夫々取り付けて
、一方にて曲げ歪、他方にてねじり歪を検出する構造を
採用することによって、各歪を効率よく取り出し得る弾
性ビームの寸法設定が可能な外力検出装置を提供するこ
とを目的とする。
よび垂直辺に歪ゲージ等の変位検出体を夫々取り付けて
、一方にて曲げ歪、他方にてねじり歪を検出する構造を
採用することによって、各歪を効率よく取り出し得る弾
性ビームの寸法設定が可能な外力検出装置を提供するこ
とを目的とする。
〈実施例の説明〉
第１図は産業ロボットを示し、複数の関節を有するロボ
ットアーム１の先端に把持機構１１により開閉動作する
ロボット手先部１ｏが取付は配備しである。図示のロボ
ットは、ロボット手先部１０にて部品４をつかみ、基台
２」−へ供給された物体３の内孔へこの部品４を挿入す
る作業を繰返し実行する。前記ロボット手先部１゜とロ
ボットアーム１との間には本発明にかかる外力検出装置
５が介装配備してあり、この外力検出装置５は、作業時
、部品４と物体３との間に作用する力やモーメントを検
出して、両者間の位置ずれ状態を検出し、検出情報をコ
ンピュータを用いた制御回路へ入力して、ロボットの動
作を修正制御する。
ットアーム１の先端に把持機構１１により開閉動作する
ロボット手先部１ｏが取付は配備しである。図示のロボ
ットは、ロボット手先部１０にて部品４をつかみ、基台
２」−へ供給された物体３の内孔へこの部品４を挿入す
る作業を繰返し実行する。前記ロボット手先部１゜とロ
ボットアーム１との間には本発明にかかる外力検出装置
５が介装配備してあり、この外力検出装置５は、作業時
、部品４と物体３との間に作用する力やモーメントを検
出して、両者間の位置ずれ状態を検出し、検出情報をコ
ンピュータを用いた制御回路へ入力して、ロボットの動
作を修正制御する。
第２図乃至第４図は外力検出装置５の機構を示し、また
第５図は制御回路７０回路構成例を示す。図示例の装置
は、環状板５１．５２間に複数の連結棒５３を配設して
ハウジング５０が形成され、ハウジング５０はロボット
アーム１側に固定し、ハウジング５０内に位置する軸部
５４の先端にロボット手先部１０を接続しである。軸部
５４の周囲には４本のし型弾性ビーム６が９０度等角の
位置に配備され、各弾性ビーム６の水平辺６１および垂
直辺６２の表面には歪ゲージより成る変位検出体Ｓ１〜
Ｓ４． Ｔ１〜Ｔ２を貼設して、変位検出体Ｔ、 ％
Ｔ４にて垂直方向の力成分ａ（第４図（１）に示す）を
、また変位検出体Ｔ１％ Ｔ４にて水平方向の力成分ｂ
（第４図（２）に示す）を曲げ歪およびねじり歪として
夫々検出する。各弾性ビームは、垂直辺６２の先端をハ
ウジング５０の環状板５１に固定し、水平辺６１の先端
を軸部５４周面に配設したピン５５に回動自由に枢支し
である。前記の各変位検出体５１〜Ｓ４． Ｔ１〜Ｔ４
は夫々ブリッジ回路７０の一辺に挿入され、各弾性ビー
ム６の変位はブリッジ回路７０の出力として検出される
。合計８個の各ブリッジ出力は増幅器７１を介してマル
チプレクサ７２へ入力され、更にマルチプレクサ７２か
らの時分割出力はＡ／Ｄ変換器７３を介してコンピュー
タ回路７４に取り込まれる。
第５図は制御回路７０回路構成例を示す。図示例の装置
は、環状板５１．５２間に複数の連結棒５３を配設して
ハウジング５０が形成され、ハウジング５０はロボット
アーム１側に固定し、ハウジング５０内に位置する軸部
５４の先端にロボット手先部１０を接続しである。軸部
５４の周囲には４本のし型弾性ビーム６が９０度等角の
位置に配備され、各弾性ビーム６の水平辺６１および垂
直辺６２の表面には歪ゲージより成る変位検出体Ｓ１〜
Ｓ４． Ｔ１〜Ｔ２を貼設して、変位検出体Ｔ、 ％
Ｔ４にて垂直方向の力成分ａ（第４図（１）に示す）を
、また変位検出体Ｔ１％ Ｔ４にて水平方向の力成分ｂ
（第４図（２）に示す）を曲げ歪およびねじり歪として
夫々検出する。各弾性ビームは、垂直辺６２の先端をハ
ウジング５０の環状板５１に固定し、水平辺６１の先端
を軸部５４周面に配設したピン５５に回動自由に枢支し
である。前記の各変位検出体５１〜Ｓ４． Ｔ１〜Ｔ４
は夫々ブリッジ回路７０の一辺に挿入され、各弾性ビー
ム６の変位はブリッジ回路７０の出力として検出される
。合計８個の各ブリッジ出力は増幅器７１を介してマル
チプレクサ７２へ入力され、更にマルチプレクサ７２か
らの時分割出力はＡ／Ｄ変換器７３を介してコンピュー
タ回路７４に取り込まれる。
然してロボット手先部１０に作用する力は外力検出装置
５に伝達され、軸部５４を介して各り型弾性ビーム６に
作用する。各弾性ビーム６では、水平辺６１の変位検出
体５１〜Ｓ４が力成分ａを曲げ歪として、また垂直辺６
２の変位検出体Ｔｌ〜Ｔ４が力成分すをねじり歪として
夫々検出する。ところで曲げ歪εａ、ねじり歪εｂはつ
ぎの００式で表わされ、これら００式より力成分ａ、ｂ
を表わす００式を得る。
５に伝達され、軸部５４を介して各り型弾性ビーム６に
作用する。各弾性ビーム６では、水平辺６１の変位検出
体５１〜Ｓ４が力成分ａを曲げ歪として、また垂直辺６
２の変位検出体Ｔｌ〜Ｔ４が力成分すをねじり歪として
夫々検出する。ところで曲げ歪εａ、ねじり歪εｂはつ
ぎの００式で表わされ、これら００式より力成分ａ、ｂ
を表わす００式を得る。
尚上記各式において、Ｍはモーメント、Ｚは断面定数（
＝”ｂｌｈ？）、Ｅは弾性ビームの縦弾性係数、γはポ
アソン比、ｂｌ、ｂ２は弾性ビームの幅、ｈｌ、ｈ２は
弾性ビームの板厚、αは弾性ビームの断面定数、ｘｌは
変位検出体の貼設位置、ｌは力の作用点と垂直辺までの
距離、ｔｍａＸは最大せん断応力である。
＝”ｂｌｈ？）、Ｅは弾性ビームの縦弾性係数、γはポ
アソン比、ｂｌ、ｂ２は弾性ビームの幅、ｈｌ、ｈ２は
弾性ビームの板厚、αは弾性ビームの断面定数、ｘｌは
変位検出体の貼設位置、ｌは力の作用点と垂直辺までの
距離、ｔｍａＸは最大せん断応力である。
また歪εは、ブリッジ回路７ｏの入力電圧をＶｉｎ、出
力電圧をＶ ｏｕｔ 、歪ゲージのゲージ率をＫとする
と、つぎの０式で与えられ、従って■００式により力成
分ａ、ｂの算出が可能である。
力電圧をＶ ｏｕｔ 、歪ゲージのゲージ率をＫとする
と、つぎの０式で与えられ、従って■００式により力成
分ａ、ｂの算出が可能である。
斯くて第６図に示す如く、変位検出体８１〜Ｓ４が検出
する曲げ歪をＡ１−Ａ４、変位検出体Ｔ、〜Ｔ４が検出
するねじり歪をＢ１〜Ｂ４とすると、座標原点０に作用
する直交軸方向の力成分ＦＸ 、 ＦＹ 。
する曲げ歪をＡ１−Ａ４、変位検出体Ｔ、〜Ｔ４が検出
するねじり歪をＢ１〜Ｂ４とすると、座標原点０に作用
する直交軸方向の力成分ＦＸ 、 ＦＹ 。
ＦＺ および、各軸回りのモーメン）Ｍｘ、Ｍｙ。
ＭＺはつぎの０式で表わされる。
尚」一式中、Ｋ１−に６は比例定数である。
従って力成分ＦＸはねじり歪Ｂ２．Ｂ４より、また力成
分ＦＹはねじり歪Ｂ１．Ｂ３より夫々求まり（第７図（
１）参照）、更にモーメントＭＺはねじり歪Ｂｉ 、Ｂ
２ 、Ｂ３ ｒ Ｂ４より求まる（第７図（２）参照）
。更にまた力成分ＦＺは曲げ歪ＡＨ＋ Ａ２ ｒ Ａ３
＋Ａ４より求まり、モーメンｌ−ＭＸは曲げ歪Ａ２．
Ａ４より、またモーメントＭＹは曲け゛歪Ａ Ｉ ＋
Ａ３より夫々求まる（第７図（３）参照）。この場合、
第７図＋１＋ ＋２１に示す如く、ねじり歪Ｂ１〜Ｂ４
は、各弾性ビーム６の水平辺６１を軸部５４ヘピン５５
によって回動自由に枢支しであるＪこめ大きく取り出す
ことが可能であり、力成分ＦＸ 、 ＦＹ 、モメント
ＭＺの検出感度が向上する。
分ＦＹはねじり歪Ｂ１．Ｂ３より夫々求まり（第７図（
１）参照）、更にモーメントＭＺはねじり歪Ｂｉ 、Ｂ
２ 、Ｂ３ ｒ Ｂ４より求まる（第７図（２）参照）
。更にまた力成分ＦＺは曲げ歪ＡＨ＋ Ａ２ ｒ Ａ３
＋Ａ４より求まり、モーメンｌ−ＭＸは曲げ歪Ａ２．
Ａ４より、またモーメントＭＹは曲け゛歪Ａ Ｉ ＋
Ａ３より夫々求まる（第７図（３）参照）。この場合、
第７図＋１＋ ＋２１に示す如く、ねじり歪Ｂ１〜Ｂ４
は、各弾性ビーム６の水平辺６１を軸部５４ヘピン５５
によって回動自由に枢支しであるＪこめ大きく取り出す
ことが可能であり、力成分ＦＸ 、 ＦＹ 、モメント
ＭＺの検出感度が向上する。
〈発明の効果〉
本発明は上記の如く、Ｌ塑弾性ビームの水平辺に曲げ歪
を検出する変位検出体、垂直辺にねじり歪を検出する変
位検出体を取り付けると共に、水平辺の先端はハウジン
グに固定し、垂直辺の先端は軸部に枢支したから、各弾
性ビームは水平辺と垂直辺とを作用する力成分に応じて
独立してビーム厚等の寸法を設定し得ると共に、各力成
分を効率良く取り出す寸法設定を自由に行ない得る等、
発明目的を達成した優れた効果を奏する。
を検出する変位検出体、垂直辺にねじり歪を検出する変
位検出体を取り付けると共に、水平辺の先端はハウジン
グに固定し、垂直辺の先端は軸部に枢支したから、各弾
性ビームは水平辺と垂直辺とを作用する力成分に応じて
独立してビーム厚等の寸法を設定し得ると共に、各力成
分を効率良く取り出す寸法設定を自由に行ない得る等、
発明目的を達成した優れた効果を奏する。
第１図は産業ロボットの正面図、第２図は外力検出装置
の平面図、第３図はその正面図、第４図ｆｌ） （２＋
はＬ塑弾性ビームの拡大斜面図、第５図は外力検出装置
の制御回路を示すブロック図、第６図は各変位検出体の
検出子と力成分およびモーメントの関係を示す説明図、
第７図＋１１ ＋’２１ （３１は力成分およびモーメ
ントと弾性ビームの動きとの関係を示す説明図である。 ５・・・・・・外力検出装置 ５０・・・・・・ハウジ
ング５４・・・・・・軸部 ６・・・・・
・弾性ビーム６１・・・・・・水平辺 ６２・・
・・・・垂直辺Ｓ１〜Ｓ４．Ｔ１〜Ｔ４・・・・・・変
位検出体特許出願人 立石電機株式会社
の平面図、第３図はその正面図、第４図ｆｌ） （２＋
はＬ塑弾性ビームの拡大斜面図、第５図は外力検出装置
の制御回路を示すブロック図、第６図は各変位検出体の
検出子と力成分およびモーメントの関係を示す説明図、
第７図＋１１ ＋’２１ （３１は力成分およびモーメ
ントと弾性ビームの動きとの関係を示す説明図である。 ５・・・・・・外力検出装置 ５０・・・・・・ハウジ
ング５４・・・・・・軸部 ６・・・・・
・弾性ビーム６１・・・・・・水平辺 ６２・・
・・・・垂直辺Ｓ１〜Ｓ４．Ｔ１〜Ｔ４・・・・・・変
位検出体特許出願人 立石電機株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■ ハウジング内に外力作用を受ける軸部を備え、軸部
の周囲へ複数のＬ塑弾性ビームを放射状に配備し、各弾
性ビームの垂直辺および水平辺には変位検出体を取り付
け、垂直辺の先端はハウジングに固定すると共に、水平
辺の先端は軸部周面に枢支した外力検出装置。 ■ 軸部は、先端にロボット手先部が接続されている特
許請求の範囲第１項記載の外力検出装置。 ■ Ｌ塑弾性ビームは、９０度等角の位置に合計４本配
備されている特許請求の範囲第１項記載の外力検出装置
。 ■ 変位検出体は、弾性ビームの表面に貼設される歪ゲ
ージである特許請求の範囲第１項記載の外力検出装置。 ■ 各弾性ビームの水平辺は、軸部周面に配設されたピ
ンに回動自由に枢支されている特許請求の範囲第１項記
載の外力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7796083A JPS59205297A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 外力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7796083A JPS59205297A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 外力検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205297A true JPS59205297A (ja) | 1984-11-20 |
| JPH046510B2 JPH046510B2 (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=13648543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7796083A Granted JPS59205297A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 外力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59205297A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4823618A (en) * | 1986-09-17 | 1989-04-25 | Jr3, Inc. | Force-moment sensors |
| JPH03178785A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-08-02 | Potain Sa | 広い場所で使用する大寸法、大能力のロボツト・マニピユレータ |
| JPH074789B2 (ja) * | 1988-03-21 | 1995-01-25 | インリア アンスティテュ ナショナル ドュ ルシェルシュ アン アンフォルマティック エ アン オトマティック | ロボットに用いる関節装置 |
| JP2008175275A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Ntn Corp | センサ付車輪用軸受 |
-
1983
- 1983-05-02 JP JP7796083A patent/JPS59205297A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4823618A (en) * | 1986-09-17 | 1989-04-25 | Jr3, Inc. | Force-moment sensors |
| JPH074789B2 (ja) * | 1988-03-21 | 1995-01-25 | インリア アンスティテュ ナショナル ドュ ルシェルシュ アン アンフォルマティック エ アン オトマティック | ロボットに用いる関節装置 |
| JPH03178785A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-08-02 | Potain Sa | 広い場所で使用する大寸法、大能力のロボツト・マニピユレータ |
| JP2008175275A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Ntn Corp | センサ付車輪用軸受 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH046510B2 (ja) | 1992-02-06 |
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