JPS6150030A - 薄型力検出装置 - Google Patents
薄型力検出装置Info
- Publication number
- JPS6150030A JPS6150030A JP59172210A JP17221084A JPS6150030A JP S6150030 A JPS6150030 A JP S6150030A JP 59172210 A JP59172210 A JP 59172210A JP 17221084 A JP17221084 A JP 17221084A JP S6150030 A JPS6150030 A JP S6150030A
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- strain
- force
- attached
- elastic beams
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- 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
- G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
- G01L5/1627—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of strain gauges
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
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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〉
この発明は、例えばロボットの手先部で物体を把持して
所定の作業を実行する産業用ロボットの手先部（（作用
する力やモーメントを検出するための力検出装！ｂ“：
Ｋｌ男する。
所定の作業を実行する産業用ロボットの手先部（（作用
する力やモーメントを検出するための力検出装！ｂ“：
Ｋｌ男する。
〈従来技術と問題点〉
産業用ロボットにおいては、ロボット手先部の作業動作
を制御するために、ロボットの手先部に作用する力やモ
ーメントラ検出するための力検出装置が必要になる。第
６図には、産業用ロボットの一例が示されており、複数
の開動を有するロボットアーム１の先端に把持機描１１
により開閉動作するロボット手先部１０が取付けられて
いる。
を制御するために、ロボットの手先部に作用する力やモ
ーメントラ検出するための力検出装置が必要になる。第
６図には、産業用ロボットの一例が示されており、複数
の開動を有するロボットアーム１の先端に把持機描１１
により開閉動作するロボット手先部１０が取付けられて
いる。
このロボットは、ロボット手先部１０で部品４をつかみ
、基台２上へ供給された物体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。このロボット手先部１０
とロボットアーム１との間に力検出装置５が取付けられ
ている。力検出装置Ｊ、ｒ、 ５は、作業中に部品４と
物体３との間ｒｃ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Ｉｆ／報をコンピ
ュータを用いた制御回路へ入力して、ロボットの作業動
作を修正ｊｂ−制御する。
、基台２上へ供給された物体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。このロボット手先部１０
とロボットアーム１との間に力検出装置５が取付けられ
ている。力検出装置Ｊ、ｒ、 ５は、作業中に部品４と
物体３との間ｒｃ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Ｉｆ／報をコンピ
ュータを用いた制御回路へ入力して、ロボットの作業動
作を修正ｊｂ−制御する。
従来の力検出装置の一つに米国ドレイバー研究７ツ［で
開発されたものがある。これは、第７ ＋”Ａに示すよ
うに、２個のリング６．７をつなぐ３本の柱８ 、’′
Ｃ６（目の歪ゲージ９を貼；１ｑシ、３本の柱の冷（引
張、圧ｎ）；、捩ｈ）を（欠出し、２１固のリング６゜
７間に姻く６自由度の外力（Ｘ、Ｙ、Ｚ・１１１１方回
の力とその４１１１回りのモーメント）を算出するもの
でるる。第８図に示す別の従来例しておいては、！［本
の２．ゾ射状ンこｄ−びたビーム１２の曲げ歪と、・１
本の重直に延びた柱１３の曲げ歪を８ケ所の歪ゲージ１
４で検出し、中心の軸■５に加わる６自由度の々（力を
り出している。しかしながら、これらの構造で（は、３
本またば４本の柱に相当する分の検出・装置の外形、特
に高さ方向が犬きくなり、ロボット手光バ１１に用いた
場合、操作性が悪くなったシ、装置の町量が重くなると
いう問題があった。
開発されたものがある。これは、第７ ＋”Ａに示すよ
うに、２個のリング６．７をつなぐ３本の柱８ 、’′
Ｃ６（目の歪ゲージ９を貼；１ｑシ、３本の柱の冷（引
張、圧ｎ）；、捩ｈ）を（欠出し、２１固のリング６゜
７間に姻く６自由度の外力（Ｘ、Ｙ、Ｚ・１１１１方回
の力とその４１１１回りのモーメント）を算出するもの
でるる。第８図に示す別の従来例しておいては、！［本
の２．ゾ射状ンこｄ−びたビーム１２の曲げ歪と、・１
本の重直に延びた柱１３の曲げ歪を８ケ所の歪ゲージ１
４で検出し、中心の軸■５に加わる６自由度の々（力を
り出している。しかしながら、これらの構造で（は、３
本またば４本の柱に相当する分の検出・装置の外形、特
に高さ方向が犬きくなり、ロボット手光バ１１に用いた
場合、操作性が悪くなったシ、装置の町量が重くなると
いう問題があった。
これに対し第９図に示す別の従来例においては、・１木
の弾性ビーム１６を中心軸エフからリング↑８へ放射状
に配しであるため装置を薄型にすることができる。その
反面、各弾性ビーム１６の上下。
の弾性ビーム１６を中心軸エフからリング↑８へ放射状
に配しであるため装置を薄型にすることができる。その
反面、各弾性ビーム１６の上下。
左右の各ｕＤに歪ゲージ１９を貼着しであるため、１本
の５’Ｆｉ注ビーム１６ＶＣつき２方向の歪を検出する
ので、谷ビーム１６の幅や厚さを２方向の歪に、桁え得
る寸法に形成する必要があり、各歪を効率良く取出すた
めの寸法設定が困難であり、構造上の制約があった。
の５’Ｆｉ注ビーム１６ＶＣつき２方向の歪を検出する
ので、谷ビーム１６の幅や厚さを２方向の歪に、桁え得
る寸法に形成する必要があり、各歪を効率良く取出すた
めの寸法設定が困難であり、構造上の制約があった。
〈発明の目的〉
この発明の目的は、したがって薄型でしかも各歪全それ
ぞれ独立して取出すことのできる改良された力検出装置
を提供することにある。
ぞれ独立して取出すことのできる改良された力検出装置
を提供することにある。
〈発明の構成と効果〉
この発明による力検出装置け、］・ウジング内に外力作
用を受ける軸部を備え、この軸部の周囲に複数のＴ型弾
性ビームの画直部を放射状に配するとともにその水平部
をリング状に連結し、各Ｔ型弾性ビームを構成する垂直
部および水平部にそれぞれ変位検出器を取付けて構成さ
ね、る。これによシ、装置の厚さ金薄ぐすることができ
るので、ロボット等の手先部への取付けが容易になり、
操作性の向上を図ることができる。また、Ｔ型弾性ビー
ムのそれぞれの二辺に変位検出器を設けたので、作用し
た力成分に応じた効率的な歪出力をそれぞれ独立して検
出することができ、寸たその寸法設定も容易［なるので
、各弾性ビームの位置合わせなどの締結時の諸問題も解
消される。また小型であるため、ロボットの把持機構の
ハンド部への取付けも可能である。
用を受ける軸部を備え、この軸部の周囲に複数のＴ型弾
性ビームの画直部を放射状に配するとともにその水平部
をリング状に連結し、各Ｔ型弾性ビームを構成する垂直
部および水平部にそれぞれ変位検出器を取付けて構成さ
ね、る。これによシ、装置の厚さ金薄ぐすることができ
るので、ロボット等の手先部への取付けが容易になり、
操作性の向上を図ることができる。また、Ｔ型弾性ビー
ムのそれぞれの二辺に変位検出器を設けたので、作用し
た力成分に応じた効率的な歪出力をそれぞれ独立して検
出することができ、寸たその寸法設定も容易［なるので
、各弾性ビームの位置合わせなどの締結時の諸問題も解
消される。また小型であるため、ロボットの把持機構の
ハンド部への取付けも可能である。
〈実施例の説明〉
第１図は、この発明による力検出装置の検出部２０を示
している。検出部２０は、中心部に軸部２１を有し、こ
こから等方向［３本のＴ型弾性ビーム２２の垂直部が放
射状に延びている。各Ｔ型弾性ビーム２２の水平部は連
結部２３を介してリング状しこ連結されている。各Ｔｉ
ｉ弾性ビーム２２の垂（α部分よび水平部には、それぞ
ｈ歪ゲージ２４゜２５および２６．２７が貼着されてい
る。各垂直部に貼着された歪ゲージ２４．２５は、それ
ぞれ曲げ歪を検出する検出器Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３ を（１
り成し、各水平部に貼着された歪ゲージ２ｆｉ、２７は
、それぞれ捩り歪を検出する検出器Ｔ、 、 Ｔ、 、
Ｔ、を構成する。このような検出部２０は、第２図に
示すようンこ、ハウジング２８．２９により保持され、
中心部のｉｑｈγ；Ｂ２１ＶＣはフランジ３０が取付け
られて力検出装置５を構成する。フランジ３０は、第６
図の把持機構１１に取付けられ、ハウジング２９はロボ
ットアーム１に取付けられるが、この発明による力検出
装置５Ｆｉ小型にできるので、第３図に示すように、把
持機構１１のハンド１０間ＩＣ装着してハンドの力制御
を行なうこともできる。
している。検出部２０は、中心部に軸部２１を有し、こ
こから等方向［３本のＴ型弾性ビーム２２の垂直部が放
射状に延びている。各Ｔ型弾性ビーム２２の水平部は連
結部２３を介してリング状しこ連結されている。各Ｔｉ
ｉ弾性ビーム２２の垂（α部分よび水平部には、それぞ
ｈ歪ゲージ２４゜２５および２６．２７が貼着されてい
る。各垂直部に貼着された歪ゲージ２４．２５は、それ
ぞれ曲げ歪を検出する検出器Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３ を（１
り成し、各水平部に貼着された歪ゲージ２ｆｉ、２７は
、それぞれ捩り歪を検出する検出器Ｔ、 、 Ｔ、 、
Ｔ、を構成する。このような検出部２０は、第２図に
示すようンこ、ハウジング２８．２９により保持され、
中心部のｉｑｈγ；Ｂ２１ＶＣはフランジ３０が取付け
られて力検出装置５を構成する。フランジ３０は、第６
図の把持機構１１に取付けられ、ハウジング２９はロボ
ットアーム１に取付けられるが、この発明による力検出
装置５Ｆｉ小型にできるので、第３図に示すように、把
持機構１１のハンド１０間ＩＣ装着してハンドの力制御
を行なうこともできる。
各Ｔ型弾性ビーム２２に貼着された歪ゲージは、それぞ
れ歪ゲージ２４．２５と２６．２７とで第４図に示すよ
うなホイーストンブリッジ回路３１を購成し、出力の増
大が図られる。各曲げ歪検出ｇ３ Ｓ、〜Ｓ３ と各
捩り歪検出２３Ｔ、〜Ｔ、の合計６個の出力は、増＠器
３２を介してマルチプレクサ３３へ入力され、Ａ／１）
変換器３４を介してコンピュータ回路３５に取込まれる
。
れ歪ゲージ２４．２５と２６．２７とで第４図に示すよ
うなホイーストンブリッジ回路３１を購成し、出力の増
大が図られる。各曲げ歪検出ｇ３ Ｓ、〜Ｓ３ と各
捩り歪検出２３Ｔ、〜Ｔ、の合計６個の出力は、増＠器
３２を介してマルチプレクサ３３へ入力され、Ａ／１）
変換器３４を介してコンピュータ回路３５に取込まれる
。
次に各検出器Ｓ、〜Ｓ、、Ｔ、〜Ｔ、からどのようにし
て６自由度の力（Ｆｘ ＝Ｍｚ ）が検出されるかにつ
いて、第５図を参照して説明する。第５図においては矢
印方向をプラスの出刃とする。まずＦｘ。
て６自由度の力（Ｆｘ ＝Ｍｚ ）が検出されるかにつ
いて、第５図を参照して説明する。第５図においては矢
印方向をプラスの出刃とする。まずＦｘ。
Ｆｙ 、 Ｍｚの力とモーメントは、曲げ歪検出器８１
〜Ｓ３の出力から検出される。Ｆｚ ＋ ＩＶＩｘ ｒ
Ｍｙの力とモーメントに１捩り虫１黄出器Ｔ、〜Ｔ３
の出力から検出さね、る。したがって、各（欠出器の出
力をεＳ１〜εＴ３としグことき、次の関係式が成立す
る。
〜Ｓ３の出力から検出される。Ｆｚ ＋ ＩＶＩｘ ｒ
Ｍｙの力とモーメントに１捩り虫１黄出器Ｔ、〜Ｔ３
の出力から検出さね、る。したがって、各（欠出器の出
力をεＳ１〜εＴ３としグことき、次の関係式が成立す
る。
上式でＩ（、−Ｋ、は比例定数である。したがって、外
力１′ｊ′ｘが作用したとき、曲げ歪検出器Ｓ、〜ｓ３
からＳ、−−εＳｌ ＋ Ｓ２ ”−εＳ２ ＋ Ｓ！
−εＳ３ の曲げ歪が検出さ？＋−２出力合成マトリ
クスでεＦｘ＝に、・εＳ１十に′１・εＳ２ ＋ Ｉ
（’＋・εＳ、に合成され、この合成された出力と６自
由度の力とを対応づける力変換マトリクスにで外力ＦＸ
に相当する力が算出される。このとさ、Ｆｙ ｊ Ｍｚ
にも曲げ歪検出器Ｓ、〜Ｓ、の出力が彩飾するが、出力
合成マトリクスでは打消されるため、このときはＦＹ
ｒ Ｍｚに相当する出力は得られない。しかしながら、
同様にしてＦｙ ＋ Ｍｚ（てついてもその出力を検出
することができるので、６自由度の外力の分離検出が、
この出力合成マトリクスから得ることができる。
力１′ｊ′ｘが作用したとき、曲げ歪検出器Ｓ、〜ｓ３
からＳ、−−εＳｌ ＋ Ｓ２ ”−εＳ２ ＋ Ｓ！
−εＳ３ の曲げ歪が検出さ？＋−２出力合成マトリ
クスでεＦｘ＝に、・εＳ１十に′１・εＳ２ ＋ Ｉ
（’＋・εＳ、に合成され、この合成された出力と６自
由度の力とを対応づける力変換マトリクスにで外力ＦＸ
に相当する力が算出される。このとさ、Ｆｙ ｊ Ｍｚ
にも曲げ歪検出器Ｓ、〜Ｓ、の出力が彩飾するが、出力
合成マトリクスでは打消されるため、このときはＦＹ
ｒ Ｍｚに相当する出力は得られない。しかしながら、
同様にしてＦｙ ＋ Ｍｚ（てついてもその出力を検出
することができるので、６自由度の外力の分離検出が、
この出力合成マトリクスから得ることができる。
第１図は、この発明による力検出装置の検出部の平面図
、第２図は、この発明による力検出装置の部分断面正面
図、第３図は、この発明による力検出装置の取付態様の
一例を示す正面図、第４図は、この発明における制御回
路のブロック図、第５図は、この発明における検出器か
らの検出器と力成分およびモーメントの関係を示す説明
図、第６図は、産業用ロボットの一例を示す正面図、第
７図から第９図は、従来の力検出装置の検出部を示す斜
視図である。 ５・・・力検出装置、２０・・・検出部、２１・−・軸
部、２２・・・Ｔ型弾性ビーム、２３・・・連結部、２
４〜２７・・・歪ゲージ、２８．２９・・・ハウジング
、３０・・・７ランジ。 第１図 第２図 第３図
、第２図は、この発明による力検出装置の部分断面正面
図、第３図は、この発明による力検出装置の取付態様の
一例を示す正面図、第４図は、この発明における制御回
路のブロック図、第５図は、この発明における検出器か
らの検出器と力成分およびモーメントの関係を示す説明
図、第６図は、産業用ロボットの一例を示す正面図、第
７図から第９図は、従来の力検出装置の検出部を示す斜
視図である。 ５・・・力検出装置、２０・・・検出部、２１・−・軸
部、２２・・・Ｔ型弾性ビーム、２３・・・連結部、２
４〜２７・・・歪ゲージ、２８．２９・・・ハウジング
、３０・・・７ランジ。 第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）ハウジング内に外力作用を受ける軸部を備え、前
記軸部の周囲に複数のＴ型弾性ビームの垂直部を放射状
に配するとともにその水平部をリング状に連結し、前記
各Ｔ型弾性ビームを構成する各垂直部および水平部にそ
れぞれ変位検出器を取付けた薄型力検出装置。 - （２）前記Ｔ型弾性ビームが前記軸部に水平に配置され
ている特許請求の範囲第１項記載の薄型力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172210A JPS6150030A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 薄型力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172210A JPS6150030A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 薄型力検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6150030A true JPS6150030A (ja) | 1986-03-12 |
| JPH0518049B2 JPH0518049B2 (ja) | 1993-03-10 |
Family
ID=15937629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59172210A Granted JPS6150030A (ja) | 1984-08-18 | 1984-08-18 | 薄型力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6150030A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6454324A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-01 | Nec Corp | Horizontal force detecting device |
| JPH04354690A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-09 | Sony Tektronix Corp | ロボット・ハンド |
| JPH05149811A (ja) * | 1991-11-26 | 1993-06-15 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ６軸力覚センサ |
| JP2005249772A (ja) * | 2004-08-23 | 2005-09-15 | A & D Co Ltd | 回転型分力計測装置 |
| JP2006275650A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Fanuc Ltd | 六軸力センサ |
| FR2917660A1 (fr) * | 2007-06-25 | 2008-12-26 | Commissariat Energie Atomique | Pince pour robot manipulateur a precision de serrage amelioree et robot manipulateur comportant au moins une telle pince. |
| JP2016168647A (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | キヤノン株式会社 | 関節駆動装置およびロボット装置 |
| JP2018146309A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 株式会社レプトリノ | 力覚センサ |
-
1984
- 1984-08-18 JP JP59172210A patent/JPS6150030A/ja active Granted
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6454324A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-01 | Nec Corp | Horizontal force detecting device |
| JPH04354690A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-09 | Sony Tektronix Corp | ロボット・ハンド |
| JPH05149811A (ja) * | 1991-11-26 | 1993-06-15 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ６軸力覚センサ |
| JP2005249772A (ja) * | 2004-08-23 | 2005-09-15 | A & D Co Ltd | 回転型分力計測装置 |
| JP2006275650A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Fanuc Ltd | 六軸力センサ |
| JP4585900B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2010-11-24 | ファナック株式会社 | 六軸力センサ |
| FR2917660A1 (fr) * | 2007-06-25 | 2008-12-26 | Commissariat Energie Atomique | Pince pour robot manipulateur a precision de serrage amelioree et robot manipulateur comportant au moins une telle pince. |
| WO2009000795A1 (fr) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | Commissariat A L'energie Atomique | Pince pour robot manipulateur a precision de serrage amelioree et robot manipulateur comportant au moins une telle pince |
| US8191947B2 (en) | 2007-06-25 | 2012-06-05 | Commissariat A L'energie Atomique | Clamp for manipulating robot with enhanced gripping accuracy and manipulating robot comprising at least one such clamp |
| JP2016168647A (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | キヤノン株式会社 | 関節駆動装置およびロボット装置 |
| US10335959B2 (en) | 2015-03-13 | 2019-07-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Joint driving apparatus and robot apparatus |
| JP2018146309A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 株式会社レプトリノ | 力覚センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518049B2 (ja) | 1993-03-10 |
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