TWI768237B - 緩衝裝置及具備其之機器人 - Google Patents

Abstract

本發明係一種緩衝裝置，其係用以緩和自第1物體傳遞至第2物體之衝擊者，其特徵在於具備：外殼，其包含上述第1物體，由具有可撓性之彈性體構成；感測器，其用以檢測由上述第2物體施加至上述外殼之外力、由上述第2物體經由上述外殼施加至上述第1物體之外力、或與上述外力之任一者對應之物理量；及動作抑制裝置，其用以基於上述感測器之檢測值抑制上述第1物體及上述外殼之動作。

Description

緩衝裝置及具備其之機器人

本發明係關於一種緩衝裝置及具備其之機器人。

一直以來，已知有用以緩和自第1物體傳遞至第2物體之衝擊的緩衝裝置。作為此種緩衝裝置，例如有專利文獻1中所提出之被覆材。

於專利文獻1中，記載有覆蓋操作器之被覆材。該被覆材具有：緩衝層；接觸感測器，其配置於該緩衝層之外側；近接感測器，其配置於該接觸感測器之外側；及塗佈層，其配置於最外側。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2017-205867號公報

然而，專利文獻1之被覆材及其他習知既有之緩衝裝置一般而言具備：外殼，其包含作為操作器之內部構造等之第1物體；感測器，其用以檢測由上述第2物體施加至上述外殼之外力或由上述第2物體經由上述外殼施加至上述第1物體之外力等；及動作抑制裝置，其用以基於上述感測器之檢測值抑制上 述第1物體及上述外殼之動作。

但是，上述習知既有之緩衝裝置於緩和自第1物體傳遞至第2物體之衝擊之程度上有改善之餘地。又，存在利用感測器無法高精度地偵測由上述第2物體施加至上述外殼之外力或由上述第2物體經由上述外殼施加至上述第1物體之外力等之情形。因此，存在動作抑制裝置無法基於感測器之檢測值，以所期望之方式抑制上述第1物體及上述外殼之動作之情形。

因此，本發明之目的在於提供一種緩衝裝置及具備其之機器人，該緩衝裝置能充分地緩和自第1物體傳遞至第2物體之衝擊，且能基於感測器之檢測值以所期望之方式抑制第1物體及外殼之動作。

為了解決上述課題，本發明之緩衝裝置係用以緩和自第1物體傳遞至第2物體之衝擊者，其特徵在於具備：外殼，其包含上述第1物體，由具有可撓性之彈性體構成；感測器，其用以檢測由上述第2物體施加至上述外殼之外力、由上述第2物體經由上述外殼施加至上述第1物體之外力、或與上述外力之任一者對應之物理量；及動作抑制裝置，其用以基於上述感測器之檢測值抑制上述第1物體及上述外殼之動作。

根據上述構成，於由上述第2物體對上述外殼施加外力時，上述外殼以撓曲之方式彈性變形，故而能充分地緩和自上述第1物體傳遞至上述第2物體之衝擊。又，於由上述第2物體施加至外殼之外力相對較小之階段，將上述第2物體推回之外殼之彈力與上述習知既有之緩衝裝置之外殼之情形相比快速地增加。因此，能利用感測器高精度地偵測由上述第2物體施加至上述外殼之外力或由上述第2物體經由上述外殼施加至上述第1物體之外力。藉此，動作抑制裝置可基於感測器之檢測值，以所期望之方式抑制上述第1物體及上述外殼之動作。

上述外殼亦可為薄壁，在上述第1物體與上述外殼之間設有間隙。

根據上述構成，外殼不會被其他物體阻礙而能良好地彈性變形。

例如，上述外殼亦可藉由以被上述第2物體施加外力之部分跨及其厚度方向之全域厚度朝向上述間隙撓曲之方式彈性變形，緩和自上述第1物體傳遞至上述第2物體之衝擊。

上述薄壁之厚度亦可為5.0mm以下。

根據上述構成，外殼能良好地彈性變形。

上述薄壁之厚度亦可為1.0mm以上2.0mm以下。

根據上述構成，外殼能更加良好地彈性變形。

構成上述外殼之彈性體亦可進而具有非壓縮性。

根據上述構成，外殼能良好地彈性變形。

構成上述外殼之彈性體亦可由非發泡樹脂形成。

根據上述構成，可容易地形成外殼，且外殼能良好地彈性變形。

例如，上述非發泡樹脂之主成分亦可為聚乙烯。

上述外殼之至少一部分亦可具有朝向厚度方向之外側突出之彎曲部。

根據上述構成，將上述第2物體推回之外殼之彈力與上述習知既有之緩衝裝置之外殼之情形相比更加快速地增加。因此，能利用感測器更加高精度地偵測由上述第2物體施加至上述外殼之外力或由上述第2物體經由上述外殼施加至上述第1物體之外力。

上述外殼之與上述第1物體對向之內表面亦可平滑。

根據上述構成，可容易地形成外殼，且外殼不會被其他物體阻礙而能良好地彈性變形。

為了解決上述課題，本發明之機器人係具備上述任一項所記載之 緩衝裝置、及上述第1物體者，其特徵在於：上述第1物體為機器人之內部構造，上述外殼為上述機器人之外殼。

根據上述構成，於由上述第2物體對上述外殼施加外力時，上述外殼以撓曲之方式彈性變形，故而能充分地緩和自機器人之內部構造(第1物體)傳遞至上述第2物體之衝擊。又，於由上述第2物體對外殼施加之外力相對較小之階段，將上述第2物體推回之外殼之彈力與上述習知既有之緩衝裝置之外殼之情形相比快速地增加。因此，能利用感測器高精度地偵測由上述第2物體施加至上述外殼之外力或由上述第2物體經由上述外殼施加至上述機器人之內部構造之外力。藉此，動作抑制裝置可基於感測器之檢測值，以所期望之方式抑制機器人之動作。

例如，亦可為，本發明之機器人具備具有至少一個關節軸之機器人臂、及用以驅動上述關節軸之馬達，上述外殼包含構成為上述機器人臂之外殼之第1部分，上述感測器可檢測上述馬達之旋轉位置之變化量、上述馬達之旋轉速度之變化量或於上述馬達中流動之電流值之變化量作為由上述第2物體經由上述第1部分施加至上述第1物體之外力。

例如，亦可為，上述第2物體為人體，本發明之機器人構成為與上述人體協動地進行作業之產業用機器人。

可提供一種緩衝裝置及具備其之機器人，該緩衝裝置能充分地緩和自第1物體傳遞至第2物體之衝擊，且能基於感測器之檢測值以所期望之方式抑制第1物體及外殼之動作。

10:機器人

12:基台

14:基軸

18:機器人控制裝置

20a、20b:機器人臂

22:第1連桿

22a:第1連桿之內部構造

23:裝飾板

24:第2連桿

24a:第2連桿之內部構造

26:腕部

26a:腕部之內部構造

27:機械介面

30:馬達

50:緩衝裝置

60:外殼

70:第1外殼

72a、72b:第1外殼本體

73:扣合構造

73a:凸部

73b:凹部

76:第1外殼背面部

77:通氣口

78:散熱片

79:內部空間

80:第2外殼

82a、82b:第2外殼本體

84、96:固著部

85:泡棉

86、87、98、99:面扣結件

90:第3外殼

92a、92b:第3外殼本體

93:第3外殼側部

94:第3外殼一面部

95:第3外殼另一面部

97:泡棉

101、102、103:彎曲部

110:感測器

120:動作抑制裝置

200:習知既有之緩衝裝置

210:習知既有之外殼

240、240':樣品

250:高度規

252:拉壓力計

254:定盤

J1~J4:關節部

L1、L2、L3:旋轉軸

C:輸送機

P、P':人體

S:作業現場

W:工件

圖1係表示本發明之一實施形態之緩衝裝置及具備其之機器人與人體協動地進行作業之作業現場之情況的俯視圖。

圖2係表示本發明之一實施形態之緩衝裝置及具備其之機器人之整體構成的概略圖。

圖3係表示本發明之一實施形態之緩衝裝置及具備其之機器人之整體構成的方塊圖。

圖4係本發明之一實施形態之緩衝裝置之第1外殼打開之狀態的立體圖，(A)係自外側觀察時之圖，(B)係自內側觀察時之圖。

圖5係表示用以將本發明之一實施形態之緩衝裝置之一對第1外殼本體彼此互相固定之扣合構造的概略圖，(A)係表示固定前之狀態之圖，(B)係表示固定後之狀態之圖。

圖6係表示將本發明之一實施形態之緩衝裝置之第1外殼安裝於腕部之狀態的圖，(A)係自正面側觀察之立體圖，(B)係自背面側觀察之立體圖。

圖7係表示本發明之一實施形態之緩衝裝置之第1外殼與機器人之內部構造之位置關係的圖，(A)係表示腕部之基端部之圖，(B)係表示腕部之中央部之圖，及(C)係表示腕部之前端部之圖。

圖8係表示本發明之一實施形態之緩衝裝置之第1外殼背面部之變形例的圖。

圖9係表示將本發明之一實施形態之緩衝裝置之第2外殼安裝於機器人之第1連桿前之狀態的圖，(A)係表示該第2外殼以及第1連桿及裝飾板之立體圖，(B)係表示第2外殼之固著部及其周邊部分之剖面圖。

圖10係表示將本發明之一實施形態之緩衝裝置之第2外殼安裝於機器人之第1連桿之狀態的圖，(A)係立體圖，(B)係表示固著部及其周邊部分之剖面圖。

圖11係自內側觀察本發明之一實施形態之緩衝裝置之第3外殼打開之狀態 時之立體圖。

圖12係表示將本發明之一實施形態之緩衝裝置之第3外殼安裝於機器人之第2連桿之狀態的圖，(A)係自第1面側觀察時之立體圖，(B)係自第2面側觀察時之立體圖，(C)係表示固著部及其周邊部分之剖面圖。

圖13係用以說明本發明之一實施形態之緩衝裝置之效果的概略剖面圖，(A)係由人體對外殼施加外力前之圖，(B)係由人體施加了外力時之圖。

圖14係用以說明發明者等人為了確認本發明之一實施形態之緩衝裝置之效果而進行之實驗的概略圖。

圖15係表示發明者等人為了確認本發明之一實施形態之緩衝裝置之效果而進行之實驗結果的圖表。

圖16係表示習知既有之緩衝裝置之第1外殼與機器人之內部構造之位置關係的圖，(A)係表示腕部之基端部之圖，(B)係表示腕部之中央部之圖，及(C)係表示腕部之前端部之圖。

圖17係用以說明習知既有之緩衝裝置之概略剖面圖，(A)係由人體對外殼施加外力前之圖，(B)係由人體施加了外力時之圖。

以下，參照圖式對本發明之一實施形態之緩衝裝置及具備其之機器人進行說明。此外，本發明並非由本實施形態限定。又，以下，在所有圖中，對相同或相當之元件標註相同之參照符號，並省略其重複說明。

(機器人10)

圖1係表示本實施形態之緩衝裝置及具備其之機器人與人體協動地進行作業之作業現場之情況的俯視圖。如圖1所示，本實施形態之機器人10構成為於作業現場S與人體P、P'(第2物體)協動地進行作業之產業用機器人。具體而言， 機器人10於與作業現場S之輸送機C鄰接之位置，設置於人體P與人體P'之間之相當於一人大小之有限空間(例如610mm×620mm)。並且，機器人10能與人體P、P'協動地對由輸送機C依次搬送來之複數個工件W進行作業。

圖2係表示本實施形態之緩衝裝置及具備其之機器人之整體構成的概略圖。如圖2所示，機器人10具備：基台12，其固定於台車；圖2中以虛線表示之機器人控制裝置18，其收納於基台12；及一對機器人臂20a、20b，其等支持於基台12。此外，於機器人臂20a、20b之前端，亦可分別安裝用以對工件W進行把持等作業之末端效應器，但此處省略其圖示及說明。

(一對機器人臂20a、20b)

一對機器人臂20a、20b分別係構成為能相對於基台12移動之水平多關節型機器人臂。一對機器人臂20a、20b可分別獨立地動作，或相互關聯地動作。此外，機器人臂20b具有與機器人臂20a相同之構成。因此，此處僅對機器人臂20a進行說明，機器人臂20b之相同說明則適當省略。

機器人臂20a具有關節部J1~J4(關節軸)。並且，於機器人臂20a，以與關節部J1~J4建立對應之方式設有驅動用馬達30(參照圖3)。機器人臂20a具有第1連桿22及第2連桿24、以及腕部26。

第1連桿22藉由利用旋轉式關節部J1與固定於基台12之上表面之基軸14連結，而能繞以通過基軸14之軸心之方式界定之旋轉軸L1旋動。第2連桿24藉由利用旋轉式關節部J2與第1連桿22之前端連結，而能繞第1連桿22之前端所界定之旋轉軸L2旋動。

腕部26具有供安裝末端效應器(未圖示)之機械介面27，經由線性運動式關節部J3及旋轉式關節部J4與第2連桿24之前端連結。腕部26藉由線性運動式關節部J3而能相對於第2連桿24升降移動。又，腕部26藉由旋轉式關節部J4，而能相對於第2連桿24繞垂直之旋轉軸L3旋動。

機器人臂20a之第1連桿22之旋轉軸L1、與機器人臂20b之第1連桿22之旋轉軸L1存在於同一直線上，機器人臂20a之第1連桿22與機器人臂20b之第1連桿22係上下設置高低差而配置。

機器人控制裝置18之具體構成並無特別限定，例如，可為公知之處理器(CPU等)按照記憶部(記憶體)所儲存之程式進行動作而實現之構成。

(緩衝裝置50)

圖3係表示本實施形態之緩衝裝置及具備其之機器人之整體構成的方塊圖。如圖3所示，機器人10進而具備用以緩和傳遞至該機器人10之內部構造(第1物體)之衝擊的緩衝裝置50。此外，於本實施形態中，機器人10之內部構造包含機器人10內所設置之構造物(例如，機器人臂20a、20b內所設置之馬達30、下述第1連桿之內部構造22a、第2連桿之內部構造24a、及腕部之內部構造26a等)。

本實施形態之緩衝裝置50包含機器人10之內部構造(第1物體)，具備由具有可撓性之彈性體構成之外殼60。又，緩衝裝置50進而具備感測器110，該感測器110用以檢測由人體P、P'(第2物體)經由外殼60對機器人10之內部構造施加之外力。並且，緩衝裝置50進而具備動作抑制裝置120，該動作抑制裝置120用以基於感測器110之檢測值抑制機器人10(機器人10之內部構造及外殼60等)之動作。

(外殼60)

外殼60構成為機器人10之外殼。具體而言，外殼60包含：第1外殼70，其構成為機器人臂20a之腕部26之外殼；第2外殼80，其構成為機器人臂20a之第1連桿22之外殼；及第3外殼90，其構成為第1機器人臂20a之第2連桿24之外殼。即，於本實施形態中，外殼60構成為第1機器人臂20a(及第2機器人臂20b)之內部構造之外殼。

外殼60(即第1外殼70、第2外殼80及第3外殼90各者)為薄壁， 在外殼60與機器人10之內部構造之間設有間隙。上述薄壁之厚度可為5.0mm以下。進而，該薄壁之厚度亦可為1.0mm以上2.0mm以下。

又，構成外殼60之彈性體進而具有非壓縮性。此外，此處所提及之非壓縮性係指於被人體P、P'等(第2物體)施加外力時，其密度(或體積)於彈性變形前後不發生變化(或幾乎不發生變化)之性質。

進而，構成外殼60之彈性體由非發泡樹脂形成。並且，該非發泡樹脂之主成分為聚乙烯。

聚乙烯可為LDPE(Low Density Polyethylene，低密度聚乙烯)。或者，聚乙烯亦可為例如HDPE(High Density Polyethylene，高密度聚乙烯)、LLDPE(Linear Low Density Polyethylene，直鏈低密度聚乙烯)、MPE(Metallocene Polyethylene，利用茂金屬觸媒聚合而得之聚乙烯)、EVA(Ethylene-VinylAcetate，乙烯乙酸乙烯酯)、或UHMWPE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene，超高分子量聚乙烯)等，還可為其等混合而成者。

進而，外殼60之與機器人10之內部構造對向之內表面平滑。

外殼60進而包含構成為機器人臂20b之外殼之第1外殼70、第2外殼80及第3外殼90，但其等之構造與構成為機器人臂20a之外殼之第1外殼70、第2外殼80及第3外殼90相同。因此，以下，除非特別必要之情形，否則僅對第1機器人臂20a之外殼進行說明，關於第2機器人臂20b之相同說明則適當省略。

(第1外殼70)

圖4係本實施形態之緩衝裝置之第1外殼打開之狀態的立體圖，(A)係自外側觀察時之圖，(B)係自內側觀察時之圖。如圖4所示，第1外殼70具有一對第1外殼本體72a、72b、以及將第1外殼本體72a之基端部之背面側與第1外殼本體72b之基端部之背面側互相連接之第1外殼背面部76。

一對第1外殼本體72a、72b分別具有將2個大致碗型形狀上下連設 而成之形狀，以能協動地內包腕部之內部構造26a。

第1外殼70例如可按照如下順序安裝於腕部之內部構造22a。

首先，如圖4(A)所示，以將第1外殼本體72a、72b以第1外殼背面部76為中心張開之方式，將第1外殼70設為打開狀態。

其次，將第1外殼背面部76之內表面以自上方滑動之方式安裝於腕部之內部構造26a。

然後，以第1外殼本體72a之內表面與第1外殼本體72b之內表面介隔腕部之內部構造26a互相對向之方式，將第1外殼本體72a自與第1外殼背面部76之連接部朝向內側彎折，且將第1外殼本體72b自與第1外殼背面部76之連接部朝向內側彎折。

最後，利用扣合構造73(參照圖4)，將該第1外殼本體72a、72b彼此互相固定，該扣合構造73設於第1外殼本體72a、72b之大致碗型形狀之與第2連桿24為相反側之於高度方向延伸之端緣。

圖5係表示用以將本實施形態之緩衝裝置之一對第1外殼本體彼此互相固定之扣合構造的概略圖，(A)係表示固定前之狀態之圖，(B)係表示固定後之狀態之圖。如圖5所示，扣合構造73係使設於第1外殼本體72a、72b中之任一者之凸部73a與設於兩者中之任意另一者之凹部73b利用凸部73a之彈性變形而互相卡合之公知之構造。

此外，扣合構造73亦可於第1外殼本體72a、72b之大致碗型形狀之與第2連桿24為相反側之於高度方向上延伸之端緣，在高度方向上互相空出間隔而設置複數個。藉此，可將第1外殼本體72a、72b彼此牢固地固定。又，扣合構造73亦可分別設於第1外殼本體72a、72b之內表面。藉此，當將第1外殼70安裝於腕部之內部構造26a時自外部無法視認扣合構造73，故而可提高美觀，又，可避免扣合構造73鉤在其他物體上等。

圖6係表示將本實施形態之緩衝裝置之第1外殼安裝於腕部之狀態的圖，(A)係自正面側觀察之立體圖，(B)係自背面側觀察之立體圖。如圖6所示，第1外殼70具有朝向厚度方向之外側(即，與腕部之內部構造26a為相反側)突出之彎曲部101。該彎曲部101係藉由第1外殼本體72a、72b之大致碗型形狀之與第2連桿24為相反側之於高度方向延伸之端緣利用扣合構造73被固定，而自第1外殼70之基端部跨及前端部形成。

此外，腕部之內部構造26a之一部分亦可自第1外殼70露出。如圖6(B)所示，於第1外殼背面部76，設有用以將自腕部之內部構造26a產生之熱向外部排出之通氣口77。

圖7係表示本實施形態之緩衝裝置之第1外殼與機器人之內部構造之位置關係的圖，(A)係表示腕部之基端部之圖，(B)係表示腕部之中央部之圖，及(C)係表示腕部之前端部之圖。如圖7所示，藉由將第1外殼70形成為薄壁，而在腕部之內部構造26a與第1外殼70之間設有間隙。藉此，自腕部26之基端部跨及前端部形成內部空間79。

圖8係表示本實施形態之緩衝裝置之第1外殼背面部之變形例的圖。如圖8所示，亦可將通氣口77之一部分切開，並於此處設置散熱片78。藉此，可進一步將自腕部之內部構造26a產生之熱向外部排出。

(第2外殼80)

圖9係表示將本實施形態之緩衝裝置之第2外殼安裝於機器人之第1連桿之前之狀態的圖，(A)係表示該第2外殼以及第1連桿及裝飾板之立體圖，(B)係表示第2外殼之固著部及其周邊部分之剖面圖。

如圖9(A)所示，第2外殼80具有一對第2外殼本體82a、82b。一對第2外殼本體82a、82b具有互相相同之形狀。一對第2外殼本體82a、82b以協動地被覆第1連桿之內部構造22a之側面全域、以及上表面及底面之緣部之方式，安 裝於第1連桿之內部構造22a。

於一對第2外殼本體82a、82b之內表面，分別於複數個部位設有用以固著於第1連桿之內部構造22a之側面的固著部84。如圖9(B)所示，該固著部84分別具有：泡棉85，其一側主面固定於一對第2外殼本體82a、82b之內表面；及面扣結件86，其設於泡棉85之另一側主面。

泡棉85係由例如具有柔軟性、藉由被施加外力而容易變形、且若不再施加該外力則能容易地恢復至原來形狀之如一般廚房中所使用之海綿之原材料形成。即，泡棉85可容易地彈性變形。

此外，面扣結件86亦可利用接著劑等安裝於泡棉85之主面。於第1機器人臂20a之第1連桿22之上表面安裝有裝飾板23，但於第2機器人臂20b之第1連桿22之上表面未安裝裝飾板23。

第2外殼80例如可藉由將第2外殼本體82a與第2外殼本體82b互相上下反轉地抵接於第1連桿之內部構造22a之側面，而將面扣結件86固著於設置在對應位置之第1連桿之內部構造22a之面扣結件87，從而安裝於第1連桿之內部構造22a。此外，第2外殼本體82a、82b之面扣結件86為鉤構造與環構造之任一者，第1連桿之內部構造22a之面扣結件87為鉤構造與環構造之任意另一者。

圖10係表示將本實施形態之緩衝裝置之第2外殼安裝於機器人之第1連桿之狀態的圖，(A)係立體圖，(B)係表示固著部及其周邊部分之剖面圖。

第2外殼本體82a與第2外殼本體82b藉由設於各者之端面之嵌合構造而互相被固定。此外，該嵌合構造可為與第1外殼70相同之扣合構造，或亦可為設有銷及與其對應之銷支承之公知之嵌合構造。

如圖10(B)所示，一對第2外殼本體82a、82b分別藉由複數個固著部84而固著於第1連桿之內部構造22a之側面。具體而言，藉由將一對第2外殼本體82a、82b各者朝向第1連桿之內部構造22a按壓，從而固著部84之面扣結件86 固著於設置在第1連桿之內部構造22a之側面的面扣結件87，其後藉由解除按壓，泡棉85彈性變形而保持於第1連桿之內部構造22a之側面側延伸之狀態，藉此，一對第2外殼本體82a、82b被固著於第1連桿之內部構造22a之側面。

此外，如圖10(A)所示，第2外殼80與第1外殼70同樣地，具有朝向厚度方向之外側(即，與第1連桿之內部構造22a為相反側)突出之彎曲部102。該彎曲部102係藉由將第2外殼本體82a、82b各者之於高度方向延伸之兩端緣固定，而跨及第2外殼80之基端側與前端側各者之高度方向全域地形成。

(第3外殼90)

圖11係自內側觀察本實施形態之緩衝裝置之第3外殼打開之狀態時之立體圖。如圖11所示，第3外殼90具有一對第3外殼本體92a、92b。一對第3外殼本體92a、92b分別具有：第3外殼側部93，其用以被覆第2連桿24之側面；第3外殼一面部94，其用以被覆第2連桿24之第1面之一部分；及第3外殼另一面部95，其用以被覆第2連桿24之第2面之一部分。

於圖11中，一對第3外殼本體92a、92b各者之第3外殼側部93係自上方觀察以向外側突出之方式彎曲之形狀，於上下方向延伸之緣部彼此能互相朝內側方向摺疊地連接。於一對第3外殼本體92a、92b各者之第3外殼側部93之內表面，設有複數個與設於一對第2外殼本體82a、82b之內表面之固著部84相同構成之固著部96。即，該固著部96具有：泡棉97，其一側主面被固定於一對第3外殼本體92a、92b之內表面；及面扣結件98，其固定於泡棉97之另一側主面。

於圖11中，第3外殼一面部94自第3外殼側部93之下端緣朝向內側於水平方向延伸。此外，於第3外殼一面部94之內表面，分別設有與設於第3外殼側部93者相同之固著部96。又，第3外殼另一面部95自第3外殼側部93之上端緣朝向內側於水平方向延伸。

第3外殼90例如可藉由將第3外殼本體92a與第3外殼本體92b自彼 此之連接部向內側摺疊，抵接於第2連桿之內部構造24a之側面，從而面扣結件98固著於設置在對應位置之第2連桿之內部構造24a之面扣結件99，而安裝於第2連桿之內部構造24a。此外，第3外殼本體92a、92b之面扣結件98為面扣結件之公知之鉤構造與環構造中之任一者，第2連桿之內部構造24a之面扣結件99為鉤構造與環構造中之任意另一者。

圖12係表示將本實施形態之緩衝裝置之第3外殼安裝於機器人之第2連桿之狀態的圖，(A)係自第1面側觀察時之立體圖，(B)係自第2面側觀察時之立體圖，(C)係表示固著部及其周邊部分之剖面圖。

第3外殼本體92a與第3外殼本體92b利用設於與各者之能摺疊地連接之端面相反之側之端面的嵌合構造而互相固定。此外，該嵌合構造可為與第1外殼70相同之扣合構造，或亦可為設有銷及與其對應之銷支承之公知嵌合構造。

如圖12(C)所示，一對第3外殼本體92a、92b分別藉由複數個固著部96而固著於第2連桿之內部構造24a。此外，由於該固著態樣與上述所說明之將第1連桿之內部構造22a與第2外殼80固著之情形相同，故而此處不再重複其說明。

此外，如圖12(A)、(B)所示，第3外殼90與第1外殼70及第2外殼80同樣地，具有朝向厚度方向之外側(即，與第2連桿之內部構造24a為相反側)突出之彎曲部103。該彎曲部103係藉由將第3外殼本體92a、92b各者之於高度方向延伸之與能摺疊之連接部為相反側之端緣固定，而跨及該端緣之高度方向全域地形成。

(感測器110)

再次參照圖3，感測器110檢測馬達30之旋轉速度之變化量作為由人體P、P'經由機器人臂20a、20b之外殼60(第1部分)施加至機器人10之內部構造的外力。

(動作抑制裝置120)

如圖3所示，動作抑制裝置120亦可構成為機器人控制裝置18之一部分。該動作抑制裝置120之具體構成並無特別限定，例如，亦可為公知之處理器(CPU等)按照儲存於記憶部(記憶體)之程式進行動作而實現之構成。

此外，動作抑制裝置120例如可藉由停止機器人10之動作，而抑制該機器人10之動作。或者，動作抑制裝置120例如亦可藉由減慢機器人10之速度或加速度，而抑制該機器人10之動作，亦可以其他態樣抑制該機器人10之動作。

(效果)

此處，為了說明本實施形態之緩衝裝置50所發揮之效果，基於圖16、17對習知既有之緩衝裝置200進行說明。圖16係表示習知既有之緩衝裝置之第1外殼與機器人之內部構造之位置關係的圖，(A)係表示腕部之基端部之圖，(B)係表示腕部之中央部之圖，及(C)係表示腕部之前端部之圖。圖17係用以說明習知既有之緩衝裝置之概略剖面圖，(A)係由人體對外殼施加外力之前之圖，(B)係由人體施加了外力時之圖。

如圖17所示，習知既有之緩衝裝置200之外殼210(以下，稱為「習知既有之外殼210」)為厚壁。該厚壁之厚度例如為10mm以上15mm以下左右。此外，習知既有之外殼210係以發泡胺基甲酸酯為主成分形成。如圖17所示，習知既有之外殼210係以如下方式發揮功能：當被人體P等施加外力時，被施加了上述外力之部分被壓縮而體積變小(或密度變大)，藉此緩和傳遞至機器人之內部構造(此處為腕部之內部構造26')之衝擊。

但是，此種衝擊之緩和態樣於緩和傳遞至機器人之內部構造26'之衝擊之程度上有改善餘地。又，相對於外殼210之體積變化，將人體P等推回之外殼210之彈力變化僅呈線性變化。換言之，於外殼210之體積變化相對較小之階 段(即，由人體P等施加至外殼210之外力相對較小之階段)，將人體P等推回之外殼210之彈力不會發生較大變化。因此，存在如下情形：即便由人體P等對外殼210施加外力，感測器亦無法感知該外力，從而基於上述感測器之檢測值而抑制機器人之動作的動作抑制裝置不以所期望之方式作動。其結果，於習知既有之緩衝裝置200中，存在無法以所期望之方式抑制機器人之動作之情形。

進而，習知既有之外殼210由於如上述般為厚壁，故而如圖17所示，其內表面與機器人之內部構造互相抵接或大致抵接。因此，於由人體P等施加了外力時，外殼210之體積變化被機器人之內部構造阻礙，故而存在無法充分地發揮緩衝功能之問題。又，難以配置應插入至外殼210與機器人之內部構造之間之線束等構成。進而，該線束等構成於如上述般配置之後，容易接觸到外殼210及機器人之內部構造，由此容易損傷。

另一方面，本實施形態之緩衝裝置50由於具備由具有可撓性之彈性體構成之外殼60，故而能充分地緩和傳遞至機器人10之內部構造(第1物體)之衝擊。

圖13係用以說明本實施形態之緩衝裝置之效果的概略剖面圖，(A)係由人體對外殼施加外力之前之圖，(B)係由人體施加了外力時之圖。如圖13所示，外殼60(此處為第1外殼70)以被人體P等施加了外力之部分跨及其厚度方向之全域厚度朝向內部空間79(間隙)撓曲之方式彈性變形。藉此，能充分地緩和自機器人10之內部構造(此處為腕部之內部構造26a、第1物體)傳遞至人體P等(第2物體)之衝擊。

又，於由人體P等施加至外殼60之外力相對較小之階段，將人體P等推回之外殼60之彈力與上述習知既有之外殼210之情形相比快速地增加。因此，能利用感測器110高精度地偵測由人體P等施加至外殼60之外力或由人體P等經由外殼60施加至機器人10之內部構造之外力。藉此，動作抑制裝置120可基於 感測器110之檢測值，以所期望之方式抑制機器人10之內部構造及外殼60之動作。

又，由於外殼60為薄壁，且在機器人10之內部構造與外殼60之間形成有間隙，故而外殼60不會被機器人10之內部構造或線束等其他物體阻礙而能良好地彈性變形。又，容易配置應插入至外殼60與機器人10之內部構造之間之線束等構成。進而，該線束等構成於如上述般配置之後，難以與外殼60及機器人10之內部構造接觸，故而能抑制損傷。

進而，於本實施形態中，上述薄壁之厚度為5.0mm以下，藉此外殼60能良好地彈性變形。進而，上述薄壁之厚度為1.0mm以上2.0mm以下，藉此外殼60能更加良好地彈性變形。

並且，由於構成外殼60之彈性體進而具有非壓縮性，故而如圖13所示，外殼60能良好地彈性變形。

又，構成外殼60之彈性體由於由非發泡樹脂形成，故而可容易地形成外殼。例如，可容易且經濟地藉由射出成形而形成外殼60。又，外殼60能良好地彈性變形。

由於外殼60之至少一部分具有朝向厚度方向之外側突出之彎曲部101、102、103，故而將人體P等推回之外殼60之彈力與上述習知既有之外殼210之情形相比更加快速地增加。因此，能利用感測器110更加高精度地偵測由人體P等施加至外殼60之外力或由人體P等經由外殼60施加至機器人10之內部構造之外力。

進而，於本實施形態中，由於外殼60之與機器人10之內部構造對向之內表面平滑(即，未形成肋部等)，故而可容易地形成外殼60。又，由於不存在肋部等抵接於機器人10之內部構造或線束等其他物體之情況，故而外殼60不會被上述其他物體阻礙而能良好地彈性變形。

又，感測器110檢測馬達30之旋轉速度之變化量作為由人體P等經由機器人臂20a、20b之外殼60(第1部分)施加至機器人臂20a、20b之內部構造之外力。藉此，例如無需如習知既有之外殼210般，內置接觸感測器或近接感測器等來檢測由人體P等施加之外力。因此，能使外殼60為薄壁並良好地彈性變形。

(變形例)

對發明所屬技術領域中之通常知識者而言，根據上述說明，可知本發明之多種改良或其他實施形態。因此，上述說明應僅作為例示加以解釋，為了對發明所屬技術領域中之通常知識者教導執行本發明之最佳態樣而提供。於不脫離本發明之精神之情況下，可實質性地變更其構造及/或功能之詳細內容。

於上述實施形態中，對第1連桿之內部構造22a與第2外殼80由包含面扣結件之固著部84固定之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，第1連桿之內部構造22a與第2外殼80亦可使用螺釘構件互相固定。藉此，互相之位置不會偏移而能容易地固定。此外，關於第2連桿之內部構造24a與第3外殼90亦相同。

於上述實施形態中，對外殼60構成為第1機器人臂20a及第2機器人臂20b之外殼之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，只要可藉由機器人控制裝置18等控制基台12之動作，則外殼60亦可構成為基軸14之外殼，還可構成為該基台12之外殼。

於上述實施形態中，對感測器110檢測馬達30之旋轉速度之變化量作為由人體P、P'(第2物體)經由外殼60施加至機器人10之內部構造之外力之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，感測器110亦可檢測馬達30之旋轉位置之變化量、或於馬達30中流動之電流值之變化量作為由人體P、P'(第2物體)經由外殼60施加至機器人10之內部構造之外力。

於上述實施形態中，對感測器110檢測由人體P、P'(第2物體)經由外殼60施加至機器人10之內部構造之外力，動作抑制裝置120基於該感測器 110之檢測值抑制機器人10之動作之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，亦可為感測器110檢測由人體P、P'施加至外殼60之外力、或與上述外力之任一者(即，由人體P、P'經由外殼60施加至機器人10之內部構造之外力，或由人體P、P'施加至外殼60之外力中之任一者)對應之物理量，動作抑制裝置120基於該感測器110之檢測值抑制機器人10之動作。此外，所謂與上述外力之任一者對應之物理量，例如可為外殼60之撓曲量等，或亦可為其他物理量。

於上述實施形態中，對構成外殼60之彈性體由非發泡樹脂形成，且該非發泡樹脂之主成分為聚乙烯之情形進行了說明，但並不限定於此。構成外殼60之彈性體由非發泡樹脂形成，該非發泡樹脂之主成分亦可為例如聚丙烯、聚碳酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、烯烴系彈性體、苯乙烯系彈性體、聚醯胺(尼龍)、聚苯乙烯、聚縮醛、聚胺基甲酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、氯乙烯、或聚乳酸等。又，構成外殼60之彈性體亦可由發泡樹脂形成。

於上述實施形態中，對機器人10之第1機器人臂20a及第2機器人臂20b分別具有4個關節軸JT1~JT4之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，第1機器人臂20a及第2機器人臂20b可分別具有1個以上3個以下之關節軸，或亦可具有5個以上之關節軸。並且，緩衝裝置50亦可具備如可適當包含如上所述之機器人臂各者之外殼60、及其他構成。

於上述實施形態中，對機器人10構成為具有第1機器人臂20a及第2機器人臂20b之雙腕部之水平多關節型機器人之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，機器人10亦可構成為單腕部之水平多關節型機器人。或者，機器人10可構成為極座標型機器人，亦可構成為圓筒座標型機器人，可構成為直角座標型機器人，亦可構成為垂直多關節型機器人，或亦可構成為其他機器人。並且，緩衝裝置50亦可具備如可包含如上所述之機器人各者之外殼60、及其他構成。

於上述實施形態中，對機器人10構成為於作業現場S與人體P、P' (第2物體)協動地進行作業之產業用機器人之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，機器人10可構成為所謂娛樂機器人，或亦可構成為其他機器人。

於上述實施形態中，對第2物體係於作業現場S與機器人10協動地進行作業之人體P、P'之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，第2物體可為於作業現場S與機器人10協動地進行作業之周邊機器，亦可為配置於作業現場S之其他物體。又，於機器人10配置於與作業現場S不同之場所之情形時，第2物體亦可為存在於該場所之人體或其他物體等。

於上述實施形態中，對緩衝裝置50由機器人10所具備，第1物體為機器人10之內部構造，外殼60為上述機器人之外殼之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，緩衝裝置50(及外殼60)可由具有與機器人10不同構造之機器人(第1物體)所具備，亦可設於除機器人以外之電氣設備(同上)，或者亦可設於其他第1物體。

(實驗例)

以下，對發明者等人為了確認該發明之效果而進行之實驗例進行說明。圖14係用以說明發明者等人為了確認本實施形態之緩衝裝置之效果而進行之實驗的概略圖。圖15係表示該實驗結果之圖表。

如圖14所示，製作模仿上述實施形態中所說明之第1外殼70之樣品240作為實施例。該實施例係以LDPE(Low Density Polyethylene，低密度聚乙烯)為主成分，由非發泡樹脂射出成形。又，製作相同形狀之圖14所示之習知既有之第1外殼之樣品240'作為比較例。該比較例為2液混合型之發泡胺基甲酸酯。

如圖14所示，將實施例及比較例各者載置於定盤254，對與上述實施形態之彎曲部101對應之高度位置變得最高之中央部，一邊利用高度規250調整高度位置，一哉利用拉壓力計252進行按壓。藉此，關於實施例及比較例各者，測定伴隨撓曲量變化之彈力(即，將拉壓力計252推回之力)。

於圖15中示出實驗結果。圖15中撓曲量每2mm標註有「△」之實線之測定值為實施例，同樣地標註有「*」之虛線之測定值為比較例。

如圖15所示，於比較例中，測定值為線性，於撓曲量相對較小之階段(即，比較例中所施加之外力相對較小之階段)，將拉壓力計252推回之彈力基本上未發生變化。

另一方面，於實施例中，測定值為非線性，於撓曲量相對較小之階段(即，實施例中所施加之外力相對較小之階段，具體而言於0mm以上4mm以下之範圍附近)，將拉壓力計252推回之彈力急遽增加。即，於實施例中，將拉壓力計252推回之彈力與比較例相比快速增加。根據以上結果，可確認該發明之緩衝裝置之效果。

10:機器人

18:機器人控制裝置

22a:第1連桿之內部構造

24a:第2連桿之內部構造

26a:腕部之內部構造

30:馬達

50:緩衝裝置

60:外殼

110:感測器

120:動作抑制裝置

Claims (11)

1. 一種緩衝裝置，其係用以緩和自第1物體傳遞至第2物體之衝擊者，其特徵在於具備：外殼，其包含上述第1物體，由具有可撓性之彈性體構成；感測器，其用以檢測由上述第2物體施加至上述外殼之外力、由上述第2物體經由上述外殼施加至上述第1物體之外力、或與上述外力之任一者對應之物理量；及動作抑制裝置，其用以基於上述感測器之檢測值抑制上述第1物體及上述外殼之動作，上述外殼為薄壁，在上述第1物體與上述外殼之間設有間隙，上述外殼藉由以被上述第2物體施加外力之部分跨及其厚度方向之全域厚度朝向上述間隙撓曲之方式彈性變形，而緩和自上述第1物體傳遞至上述第2物體之衝擊。
2. 如請求項1所述之緩衝裝置，其中上述薄壁之厚度為5.0mm以下。
3. 如請求項2所述之緩衝裝置，其中上述薄壁之厚度為1.0mm以上2.0mm以下。
4. 如請求項1所述之緩衝裝置，其中構成上述外殼之彈性體進而具有非壓縮性。
5. 如請求項1所述之緩衝裝置，其中構成上述外殼之彈性體由非發泡樹脂形成。
6. 如請求項5所述之緩衝裝置，其中上述非發泡樹脂之主成分為聚乙烯。
7. 如請求項1所述之緩衝裝置，其中上述外殼之至少一部分具有朝向厚度方向之外側突出之彎曲部。
8. 如請求項1至7中任一項所述之緩衝裝置，其中上述外殼之與上述第1物體對向之內表面平滑。
9. 一種機器人，其係具備如請求項1至8中任一項所述之緩衝裝置、及上述第1物體者，其特徵在於：上述第1物體係機器人之內部構造，上述外殼係上述機器人之外殼。
10. 如請求項9所述之機器人，其具備：機器人臂，其具有至少一個關節軸；及馬達，其用以驅動上述關節軸；且上述外殼包含構成為上述機器人臂之外殼之第1部分，上述感測器檢測上述馬達之旋轉位置之變化量、上述馬達之旋轉速度之變化量或於上述馬達中流動之電流值之變化量作為由上述第2物體經由上述第1部分施加至上述第1物體之外力。
11. 如請求項9或10所述之機器人，其中上述第2物體係人體，該機器人構成為與上述人體協動地進行作業之產業用機器人。

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