JPWO2018135012A1 - ロボット - Google Patents

Abstract

安全性を高めることが可能なロボットを提供する。相互に対向する内外の抵抗膜（３，４）と、前記内外の抵抗膜（３，４）の間に位置し、外部からの接触を受けていない状態の前記内外の抵抗膜（３，４）を相互に離間させておくための絶縁体であるスペーサー（５、１２）とによって構成されたセンサー本体（８）を有し、外部からの接触を受けると、この接触に伴って押し込まれた外側の抵抗膜（４）が内側の抵抗膜（３）に接触して通電し、その電気信号を検出することにより、接触を受けたことを検知するように構成されたフィルムセンサー（２）を具備している。

Description

本発明は、例えばロボットアーム等のロボットに関する。

近年、作業者の近くで作動するロボットアームが普及しつつある。

しかし、作業者がロボットアームに接触すると危険である。そこで、ロボットアームを低推力で動かすようにすることが考えられるが、それだけでは安全性に問題がある。そして、このことは、ロボットアームに限らず、他のロボットにも当て嵌まる。

本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、安全性を高めることが可能なロボットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るロボットは、相互に対向する内外の抵抗膜と、前記内外の抵抗膜の間に位置し、外部からの接触を受けていない状態の前記内外の抵抗膜を相互に離間させておくための絶縁体であるスペーサーとによって構成されたセンサー本体を有し、外部からの接触を受けると、この接触に伴って押し込まれた外側の抵抗膜が内側の抵抗膜に接触して通電し、その電気信号を検出することにより、接触を受けたことを検知するように構成されたフィルムセンサーを具備している（請求項１）。

また、上記ロボットにおいて、前記内外の抵抗膜はともに筒状であってもよい（請求項２）。

また、上記ロボットにおいて、前記スペーサーは、前記内側の抵抗膜の外面に沿って周回する複数の周回部と、前記複数の周回部間に位置する非周回部とを有していてもよい（請求項３）。

また、上記ロボットにおいて、前記スペーサーは、前記内外の抵抗膜の間に複数点在していてもよい（請求項４）。

本願発明では、安全性を高めることが可能なロボットが得られる。

すなわち、本願の各請求項に係る発明のロボットでは、センサー本体に作業者が接触した場合にロボットを即時に停止させるように構成することが可能であり、その安全性を高めることができる。

請求項２に係る発明のロボットは、筒状となるフィルムセンサーの装着に適したロボットアーム等への利用に特に適したものとなる。

請求項３に係る発明のロボットによれば、外側の抵抗膜の外側に設けるシートを厚くすることで強度の向上、さらには対人、対物適性の向上を図りつつ、内外の抵抗膜間の隙間を広くとることにより、フィルムセンサーをＯＮにするための荷重の増大を抑えながら誤作動の防止の確実化をも図ることができる。

請求項４に係る発明のロボットによれば、内外の抵抗膜間に複数のスペーサーを点在させることにより、フィルムセンサーを薄く、しかも、軽い接触でも導通させることができるようにすることができる。

本発明の一実施の形態に係るロボット（ロボットアーム）の構成を概略的に示す説明図である。 前記ロボット（ロボットアーム）のフィルムセンサーの構成を概略的に示す部分拡大断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、前記フィルムセンサーの変形例の構成を概略的に示す平面図及び斜視図である。 （Ａ）は図３に示すフィルムセンサーの横断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線切断図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線切断図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図３に示すフィルムセンサーの変形前及び変形後の状態を概略的に示す縦断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら以下に説明する。

図１に示すロボットアーム（ロボットの一例）１は、垂直多関節ロボット（例えば６軸垂直多関節ロボット）であり、各関節部で回動又は捻り動作が可能になっている。また、各関節部には、図外のモータ、減速機、回転角検出器等が設けられ、図外の制御装置により各関節部の回転角度等が制御される。ロボットアーム１の先端には、適宜の作業を行えるハンド（図示していない）が装着され、ロボットアーム１の根元は架台や移動台車等に固定される。

また、ロボットアーム１は、フィルムセンサー（メンブレンシート）２を具備する。フィルムセンサー２は、図２に示すように、相互に対向する可撓性の内外の抵抗膜（本例ではＡｇ／Ｃの混合膜からなる導電膜）３，４と、内外の抵抗膜３，４の間に例えば縦横に０．５ｍｍ間隔で点在（位置）し、外部からの接触を受けていない状態の内外の抵抗膜３，４を相互に離間させておくための絶縁体である複数のスペーサー（ドットスペーサー）５と、内外の抵抗膜３，４を挟み込む内外のシート（例えばポリエチレンテレフタレート製のシート）６，７によって構成されたセンサー本体８を有し、接触を受けると、この接触に伴って押し込まれた外側の抵抗膜４が内側の抵抗膜３に接触して通電し、その電気信号を検出することにより、接触を受けたことを検知するように構成されている。なお、内外の抵抗膜３，４及び内外のシート６，７は、いずれも可撓性を有している。

そして、センサー本体８の内面（内側のシート６側）は、粘着剤９により、断面略Ｃ字状で可撓性を有するベース部材１０の外面に接合されており、センサー本体８はベース部材１０とともに筒状に曲げられた状態でロボットアーム１に装着されている（図１参照）。なお、図２において、１１は絶縁テープである。

ここで、ベース部材１０としては、例えば樹脂パイプの一端から他端までを切断して断面略Ｃ字状にしたものを用いることができ、その内面には衝撃緩衝用のクッション材（図示していない）を設けておくことが好ましい。

ロボットアーム１に対するセンサー本体８及びベース部材１０の装着方法としては、ロボットアーム１に巻き付けた状態のセンサー本体８又はベース部材１０の適宜の箇所を、粘着テープや面ファスナー等でとめたり、バンドや紐等で緊縛したりすることが考えられる。

また、図１に示す例では、一つのロボットアーム１に対して二つのセンサー本体８を装着してあり、このように、一つのロボットアーム１に複数のセンサー本体８を装着する場合には、センサー本体８を相互にケーブル１２等で電気的に接続しておくことにより、何れのセンサー本体８が接触を受けて通電しても、その接触を検知することができる上、各センサー本体８を個別に制御装置等に電気的に接続しておく場合に比べ、ケーブル１２等の配線の簡略化を図ることもできる。

本実施形態のロボットアーム１では、センサー本体８に対する接触が検知され、この検知に基づいて制御装置がロボットアーム１の作動が停止させるように構成されている。従って、センサー本体８に作業者が接触した場合にロボットアーム１を即時に停止させることも可能であり、ロボットアーム１の安全性を高めることができる。

しかも、本実施形態のロボットアーム１では、センサー本体８に対する接触があった場合でも、その衝撃がそのままロボットアーム１に伝達されず、センサー本体８が接合されたベース部材１０の内面のクッション材によって緩衝されるので、この点でも、ロボットアーム１の安全性を高まることになる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変形して実施し得ることは勿論である。例えば、以下のような変形例を挙げることができる。

上記の実施の形態では、ロボットアーム１のアーム部分のみにフィルムセンサー２のセンサー本体８を装着しているが、これに限らず、関節部やハンドなど、ロボットアーム１全体にセンサー本体８を装着し、ロボットアーム１のどの部分に触れても停止等するように構成してあってもよく、この場合にはより安全性を高めることができる。ここで、例えばロボットアーム１の関節部にセンサー本体８を装着する場合には、関節部の動きを妨げない状態で装着する必要があり、そうした形状等を有するようにセンサー本体８を構成しておけばよい。

また、上記の実施の形態では、ロボットとしてロボットアーム１を例示しているが、これに限らず、本発明は他のロボットにも適用可能であることは言うまでもない。

上記の実施の形態のフィルムセンサー２は、例えば厚みが７５μｍ程度の外側のシート７を用い、かつ、内外のシート６，７間に複数のスペーサー５を等間隔に点在させて挟むことにより、全体として薄く、しかも、軽い接触でも導通させることができるようにすることができる。しかし、対人・対物用のセンサーとして用いることを考慮して強度の向上を図るために外側のシート７を厚くすると、各スペーサー５の周囲の狭い空間において厚い外側シート７を内側シート６に向けて押し込むことになり、フィルムセンサー２をＯＮにするための荷重（ＯＮ荷重）が急上昇してしまうという懸念がある。

そこで、上記実施の形態のフィルムセンサー２では、内外の抵抗膜３，４の間に複数のスペーサー（ドットスペーサー）５を点在させているが、このようなスペーサー５を省き、代わりに図３及び図４に示すようなスペーサー５Ａを採用してもよい。このスペーサー５Ａは、例えば絶縁体である両面テープによって構成することができ、筒状に構成した内側の抵抗膜３の外面に沿って（あるいは筒状に構成した外側の抵抗膜４の内面に沿って）周回する複数の周回部１３と、複数の周回部１３間に位置する非周回部１４とを有する。非周回部１４は、筒状の内外の抵抗膜３，４の軸方向に延びている。

このように構成したスペーサー５Ａを用いる場合、図３〜図５に示すように、外側のシート７をより厚く（例えば１８８μｍ以上に）することで強度の向上、さらには対人、対物適性の向上を図りつつ、２枚のシート６，７間の隙間をより広くとることにより、ＯＮ荷重の増大を抑えながら誤作動の防止の確実化を見込むことができる。なお、図２に示すフィルムセンサー２は、その厚みｔ１を約０．２ｍｍとすることを想定しているのに対して、図３〜図５に示すフィルムセンサー２は、その厚みｔ２（図４（Ｂ）参照）を約２ｍｍとすることを想定している。

また、図３〜図５に示すフィルムセンサー２をロボットアーム１（ロボット）に装着するに際しては、外部からの接触を受け難い位置にスペーサー５Ａを配するようにするのが好ましい。そして、スペーサー５Ａは、例えば周回部１３又は非周回部１４を構成する部分の少なくとも一方が連続せず断続して延びていてもよいし、非周回部１４は、内外の抵抗膜３，４の軸方向に延びていなくてもよい。さらに、スペーサー５Ａは、周回部１３及び非周回部１４からなるものに限らず、例えば、筒状に構成した内側の抵抗膜３の外面に沿って螺旋状に延びていてもよい。

１ ロボットアーム
２ フィルムセンサー
３ 内側の抵抗膜
４ 外側の抵抗膜
５ スペーサー
５Ａ スペーサー
６ 内側のシート
７ 外側のシート
８ センサー本体
９ 粘着剤
１０ ベース部材
１１ 絶縁テープ
１２ ケーブル
１３ 周回部
１４ 非周回部
ｔ１ 厚み
ｔ２ 厚み

Claims (4)

1. 相互に対向する内外の抵抗膜と、前記内外の抵抗膜の間に位置し、外部からの接触を受けていない状態の前記内外の抵抗膜を相互に離間させておくための絶縁体であるスペーサーとによって構成されたセンサー本体を有し、外部からの接触を受けると、この接触に伴って押し込まれた外側の抵抗膜が内側の抵抗膜に接触して通電し、その電気信号を検出することにより、接触を受けたことを検知するように構成されたフィルムセンサーを具備していることを特徴とするロボット。
2. 前記内外の抵抗膜はともに筒状である請求項１に記載のロボット。
3. 前記スペーサーは、前記内側の抵抗膜の外面に沿って周回する複数の周回部と、前記複数の周回部間に位置する非周回部とを有する請求項２に記載のロボット。
4. 前記スペーサーは、前記内外の抵抗膜の間に複数点在している請求項１又は２に記載のロボット。