WO2021166831A1 - ロボットアーム機構 - Google Patents

ロボットアーム機構 Download PDF

Info

Publication number
WO2021166831A1
WO2021166831A1 PCT/JP2021/005450 JP2021005450W WO2021166831A1 WO 2021166831 A1 WO2021166831 A1 WO 2021166831A1 JP 2021005450 W JP2021005450 W JP 2021005450W WO 2021166831 A1 WO2021166831 A1 WO 2021166831A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
torque sensor
link
torque
robot arm
arm mechanism
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/005450
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
邦保 松本
Original Assignee
ファナック株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ファナック株式会社 filed Critical ファナック株式会社
Priority to CN202180014043.3A priority Critical patent/CN115087524A/zh
Priority to US17/794,536 priority patent/US20230079034A1/en
Priority to JP2022501865A priority patent/JP7364776B2/ja
Priority to DE112021001067.0T priority patent/DE112021001067T5/de
Publication of WO2021166831A1 publication Critical patent/WO2021166831A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085—Force or torque sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046—Revolute coordinate type
    • B25J9/047—Revolute coordinate type the pivoting axis of the first arm being offset to the vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control

Definitions

  • the present invention relates to a robot arm mechanism.
  • a method using a torque sensor is disclosed (for example, Patent Document 1).
  • the torque sensor is arranged at the joint portion of the robot.
  • the output value of the torque sensor exceeds a predetermined reference value, it can be determined that the robot has come into contact with a person or an object, and measures such as stopping the robot can be taken as a trigger. ..
  • the joint on the tip side of the robot is equipped with a torque sensor
  • the weight of the tip of the robot will increase, and the weight load on the base side of the robot will increase.
  • parts such as motors and speed reducers are housed in the joints, and the electric cables connected to these electric parts are wired. Therefore, when the joints are equipped with a torque sensor, the joints are large. Not only does it become complicated, but the structure inside the joint becomes complicated. Therefore, in a robot arm mechanism capable of detecting contact with a person or an object, it is desired to simplify the structure of the joint portion such as reducing the weight of the joint portion.
  • the robot arm mechanism includes a rotary joint portion, a link connected to the rotary joint portion, and a plurality of torque sensors.
  • the link has a plurality of link portions. The link portions are connected to each other via a torque sensor.
  • the joint portion can be simplified (lightened) in the robot arm mechanism that can detect contact with a person or an object.
  • FIG. 1 is a perspective view of a robot arm mechanism according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the robot arm mechanism of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the robot arm mechanism of FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the link of FIG.
  • FIGS. 1, 2 and 3 show the reference posture of the robot arm mechanism 1 according to the present embodiment.
  • the robot arm mechanism 1 according to the present embodiment has a base portion 10 placed on a ground surface such as a floor surface.
  • a link 30 is connected to the base portion 10 via a first rotary joint portion J1 having a first rotary shaft RA1 perpendicular to the ground plane.
  • the base portion 10 is connected to the fixed side of the first speed reducer 20 driven by the first motor (not shown), and one end of the link 30 is connected to the rotating side.
  • the arm portion 50 is rotated around the first rotation shaft RA1 together with the link 30 with respect to the base portion 10.
  • An arm portion 50 is connected to the link 30 via a second rotary joint portion J2 having a second rotary shaft RA2 perpendicular to the first rotary shaft RA1.
  • the other end of the link 30 is connected to the fixed side of the second speed reducer 40 driven by the second motor (not shown), and one end of the arm portion 50 is connected to the rotating side.
  • the arm portion 50 is rotated around the second rotation shaft RA2 with respect to the link 30.
  • the axis parallel to the first rotation axis RA1 of the robot arm mechanism 1 is the Z axis
  • the axis parallel to the second rotation axis RA2 of the robot arm mechanism 1 in the reference posture is the X axis
  • the first rotation axis RA1 and the second rotation is used as the Y axis as appropriate for description.
  • the robot arm mechanism 1 has a plurality of torque sensors on the link 30 between the first rotary joint portion J1 closest to the base portion 10 and the second rotary joint portion J2 adjacent to the first rotary joint portion J1.
  • the link 30 has four link portions 31, 33, 35, 37, and three torque sensors 61, 63, 65 are dispersedly provided on the link 30.
  • the four link portions 31, 33, 35, 37 are the first link portion 31, the second link portion 33, and the third link portion 35 in this order from the side farther from the base portion 10, that is, the side closer to the tip of the robot arm mechanism 1.
  • the fourth link portion 37 The three torque sensors 61, 63, 65 are referred to as a first torque sensor 61, a second torque sensor 63, and a third torque sensor 65 in order from the side farther from the base portion 10.
  • the torque sensor used here has a thin cylindrical shape and detects the torque around the central axis of the cylinder (hereinafter referred to as the detection axis).
  • the torque sensor cannot detect the force component perpendicular to the detection axis and the force component in the direction along the detection axis.
  • the torque sensor is provided between the two members, and outputs a torque value corresponding to the angle at which the other member is twisted around the detection axis with respect to one member. Twisting can be detected by comparing this torque value with a predetermined threshold value.
  • a known method such as a capacitance type or a strain gauge type can be adopted.
  • One feature of the robot arm mechanism 1 according to the present embodiment is that torque sensors 61, 63, 65 are provided on the link 30 between the first rotary joint portion J1 and the second rotary joint portion J2.
  • the degree of freedom in arranging the parts housed inside the second rotary joint J2 such as the motor and the speed reducer that drive the second rotary joint J2. It can be expected that the cost of parts will be reduced, the manufacturing cost will be reduced, and the wiring defects will be reduced due to the ease of wiring.
  • the second rotary joint portion J2 itself can be made smaller and lighter, and the parts on the base portion side of the second rotary joint portion J2 can be used. It can be expected to replace parts with lower rigidity.
  • the torque sensor can be sealed with a simple structure, which contributes to improvement of sealing performance and cost reduction.
  • the arm portion is a place where people and objects are frequently in contact with each other.
  • the distance from the tip of the 50 to the torque sensors 61, 63, 65, which is the torque detection source, can be increased.
  • the distance from the tip of the arm portion 50 to the torque sensors 61, 63, 65 is long, so that the moment of the force applied to the torque sensors 61, 63, 65.
  • the robot arm mechanism 1 having two rotary joints has been described as an example, but for example, the present embodiment has been applied to a robot arm mechanism having four axes, five axes, six axes, and the like. The effect is even greater when the morphology is applied.
  • the torque sensor is a link between a first joint closest to the base and a second joint adjacent to the first joint among a plurality of links. It will be installed. By providing a torque sensor on the side close to the base portion 10, here, the link between the first joint portion and the second joint portion, the second joint portion and the third joint on the tip side of the robot arm mechanism from the link are provided.
  • the portion, the fourth joint portion, the fifth joint portion, and the sixth joint portion can be made smaller and lighter.
  • the rigidity required for each component such as a link can be reduced, and the cost of the component can be suppressed.
  • the torque sensor may be mounted on the link between the base and the first joint closest to the base.
  • the end of the fourth link portion 37 corresponding to one end of the link 30 is connected to the rotating portion of the first rotary joint portion J1 (first speed reducer 20) and corresponds to the other end of the link 30.
  • the end of the first link portion 31 is connected to the fixed portion of the second rotary joint portion J2 (second speed reducer 40).
  • the first link portion 31 and the second link portion 33 are connected via the first torque sensor 61.
  • the first torque sensor 61 is arranged so that its first detection shaft DA1 is parallel to the second rotation shaft RA2.
  • the first torque sensor 61 outputs a torque value according to an angle at which the first link portion 31 is twisted around the first detection shaft DA1 with respect to the second link portion 33.
  • the second link portion 33 and the third link portion 35 are connected via the second torque sensor 63.
  • the second torque sensor 63 is arranged so that its second detection shaft DA2 is parallel to the first rotation shaft RA1.
  • the second torque sensor 63 outputs a torque value according to an angle at which the second link portion 33 is twisted around the second detection shaft DA2 with respect to the third link portion 35.
  • the third link portion 35 and the fourth link portion 37 are connected via the third torque sensor 65.
  • the third torque sensor 65 has a third detection axis DA3 parallel to a plane (XY plane) perpendicular to the first rotation axis RA1 and an angle of less than 90 with respect to the second rotation axis RA2. Arranged so as to incline with.
  • the third torque sensor 65 has a positional relationship in which the third detection axis DA3 is perpendicular to the second detection axis DA2, and the third detection axis DA3 is the first detection axis DA1. It is arranged so as to be tilted at an angle of less than 90 degrees with respect to the relative.
  • the third torque sensor 65 outputs a torque value according to the angle at which the third link portion 35 is twisted around the third detection shaft DA3 with respect to the fourth link portion 37.
  • the first detection axis DA1 and the second detection axis DA2 are arranged in two axes (X axis and three orthogonal axes).
  • the third detection axis DA3 can be tilted at an angle of less than 90 degrees in the direction of the third detection axis DA3 with respect to the remaining one axis (Y axis) of the three orthogonal axes.
  • the first torque sensor 61, the second torque sensor 63, and the third torque sensor 65 are arranged so that the first detection axis DA1, the second detection axis DA2, and the third detection axis DA3 are not parallel to each other, that is, By arranging them in a twisted or intersecting positional relationship, the first torque sensor 61, the second torque sensor 63, and the third torque sensor 65 can detect torques around different axes, and the robot arm mechanism 1, particularly The range and direction in which contact with the arm portion 50 by a person or an object can be detected can be expanded.
  • the first torque sensor 61 can detect the torque sensor 61.
  • the direction of the torque can be orthogonal to the direction of the torque that can be detected by the second torque sensor 63.
  • the possibility that a person or an object will unintentionally come into contact with the arm portion 50 or the like is higher when the robot arm mechanism 1 is in operation than when the robot arm mechanism 1 is stationary.
  • the first torque sensor 61 is second. It is possible to detect with high sensitivity the contact with the arm portion 50 or the like during the rotation operation around the rotation shaft RA2.
  • the second torque sensor 63 by arranging the second torque sensor 63 so that the second detection axis DA2 is parallel to the first rotation axis RA1 of the first rotation joint portion J1, the second torque sensor 63 around the first rotation axis RA1. It is possible to detect the contact with the arm portion 50 or the like during the rotation operation with high sensitivity.
  • the first torque sensor 61 and the second torque sensor 63 are arranged so that the first detection axis DA1 and the second detection axis DA2 are parallel to the two orthogonal axes (X-axis and Z-axis), respectively.
  • the third torque sensor 65 is arranged so that the third detection axis DA3 is not parallel to the remaining one axis (Y axis) of the three orthogonal axes.
  • the third torque sensor 65 is tilted at an angle of less than 90 degrees with respect to the first detection axis DA1 and the third detection axis DA3 has a positional relationship perpendicular to the second detection axis DA2.
  • the third torque sensor 65 can detect the torque around the X-axis as well as the torque around the Y-axis that cannot be detected by the first torque sensor 61 and the second torque sensor 63. That is, the torque around each axis of the three orthogonal axes can be detected by the three torque sensors 61, 63, 65, and the torque around the X axis is further divided into the first torque sensor 61 and the third torque sensor 65. Can be detected by both. Rather than arranging the three torque sensors so that the detection axes are parallel to each of the three orthogonal axes, tilt one of the torque sensors at an angle of less than 90 degrees with respect to the other detection axes.
  • the torque around each of the three orthogonal axes can be detected, and the torque around a specific axis can be detected by the two torque sensors.
  • the contact detection accuracy can be improved by setting the torque detection frequency around the axis of the torque detected by the two torque sensors, that is, the axis around the axis having a high contact frequency.
  • the detection axes of the two torque sensors may be provided so as not to be parallel to each other, for example, to be orthogonal to each other. If there are four or more, each detection axis of the three torque sensors is parallel to each of the three orthogonal axes, and the detection axis of the remaining one torque sensor is arranged so as not to be parallel to the other three detection axes. do it.
  • Robot arm mechanism 10 ... Base part, 20 ... 1st reducer, 30 ... Link, 31 ... 1st link part, 33 ... 2nd link part, 35 ... 3rd link part, 37 ... 4th link part, 40 ... 2nd reducer, 50 ... Arm, RA1 ... 1st rotation axis, RA2 ... 2nd rotation axis, DA1 ... 1st detection axis, DA2 ... 2nd detection axis, DA3 ... 3rd detection axis.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本発明の目的は、人や物の接触を検出することができるロボットアーム機構において、関節部を軽量化する等の単純化をすることにある。本開示の一実施形態に係るロボットアーム機構（１）は、回転関節部（Ｊ１，Ｊ２）を具備する。回転関節部（Ｊ１）と回転関節部（Ｊ２）とはリンク（３０）により接続される。リンク（３０）は複数のリンク部分（３１，３３，３５，３７）を有する。リンク部分（３１，３３）はトルクセンサ（６１）を介して連結され、リンク部分（３３，３５）はトルクセンサ（６３）を介して連結され、リンク部分（３５，３７）はトルクセンサ（６５）を介して連結される。

Description

ロボットアーム機構
　本発明は、ロボットアーム機構に関する。
　労働人口の減少に伴って、人と同じ空間で一緒に作業を行える協働ロボットの活用が進んでいる。協働ロボットには、ロボットが人や物に接触したときに安全に停止することが求められている。ロボットへの人や物の接触を検出する方法の一つとして、トルクセンサを使用した方法が開示されている（例えば、特許文献１）。トルクセンサを使用した方法では、例えば、ロボットの関節部にトルクセンサが配置される。トルクセンサの出力値が所定の基準値を超えた場合に「ロボットが人や物に対して接触した」と判定することができ、これを契機にロボットを停止させるなどの措置を講ずることができる。
特開２０１８－１３４０５９号公報
　特に、ロボットの先端側の関節部にトルクセンサを装備させると、ロボットの先端部分の重量が増加してしまい、ロボットのベース側への重量負荷が増加してしまう。重量の増加に対応するためには、剛性の高い高価な部品の使用が必要となる。また、関節部にはモータや減速機等の部品が収容され、これら電気部品に接続される電気ケーブルの配線等がなされているため、関節部にトルクセンサを装備した場合に、関節部が大型化してしまうだけではなく、関節部内の構造が複雑になってしまう。そのため、人や物の接触を検出することができるロボットアーム機構において、関節部の重量を軽量化するなどの、関節部の構造の単純化が望まれている。
　本開示の一態様に係るロボットアーム機構は、回転関節部と回転関節部に接続されるリンクと複数のトルクセンサとを具備する。リンクは複数のリンク部分を有する。リンク部分どうしはトルクセンサを介して連結される。
　本態様によれば、人や物に接触したことを検知することができるロボットアーム機構において、関節部を単純化（軽量化）することができる。
図１は、一実施形態に係るロボットアーム機構の斜視図である。 図２は、図１のロボットアーム機構の正面図である。 図３は、図１のロボットアーム機構の平面図である。 図４は、図１のリンクの分解斜視図である。
　以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボットアーム機構を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
　図１、図２及び図３は、本実施形態に係るロボットアーム機構１の基準姿勢を示す。図１、図２及び図３に示すように、本実施形態に係るロボットアーム機構１は、床面等の接地面に置かれるベース部１０を有する。ベース部１０には、接地面に垂直な第１回転軸ＲＡ１を有する第１回転関節部Ｊ１を介してリンク３０が接続される。具体的には、図示しない第１モータにより駆動される第１減速機２０の固定側にベース部１０が接続され、回転側にリンク３０の一端が接続される。第１モータにより第１減速機２０が駆動されることにより、ベース部１０に対してアーム部５０がリンク３０とともに第１回転軸ＲＡ１周りに回転される。リンク３０には、第１回転軸ＲＡ１に垂直な第２回転軸ＲＡ２を有する第２回転関節部Ｊ２を介してアーム部５０が接続される。具体的には、図示しない第２モータにより駆動される第２減速機４０の固定側にリンク３０の他端が接続され、回転側にアーム部５０の一端が接続される。第２モータにより第２減速機４０が駆動されることにより、リンク３０に対してアーム部５０が第２回転軸ＲＡ２周りに回転される。
　以下、ロボットアーム機構１の第１回転軸ＲＡ１と平行な軸をＺ軸、基準姿勢におけるロボットアーム機構１の第２回転軸ＲＡ２と平行な軸をＸ軸、第１回転軸ＲＡ１と第２回転軸ＲＡ２とに直交する軸をＹ軸として、適宜説明に用いる。
　本実施形態に係るロボットアーム機構１は、ベース部１０に最も近い第１回転関節部Ｊ１と第１回転関節部Ｊ１に隣り合う第２回転関節部Ｊ２との間のリンク３０に複数のトルクセンサが設けられる。ここでは、リンク３０は、４つのリンク部分３１，３３，３５，３７を有し、このリンク３０に３つのトルクセンサ６１，６３，６５が分散して設けられる。４つのリンク部分３１，３３，３５，３７は、ベース部１０から遠い側、つまりロボットアーム機構１の先端に近い側から順に、第１リンク部分３１、第２リンク部分３３、第３リンク部分３５、第４リンク部分３７と称する。３つのトルクセンサ６１，６３，６５は、ベース部１０から遠い側から順に、第１トルクセンサ６１、第２トルクセンサ６３、第３トルクセンサ６５と称する。
　なお、ここで用いられるトルクセンサは、薄い円筒形状を有し、その円筒中心軸（以下、検出軸と称す）周りのトルクを検出するセンサである。トルクセンサは、検出軸に垂直に交差する力成分、検出軸に沿った方向の力成分を検出することはできない。トルクセンサは、２つの部材の間に設けられ、一方の部材に対して他方の部材が検出軸周りにねじれた角度に応じたトルク値を出力する。このトルク値を所定の閾値に比較することにより、ねじれを検出することができる。トルクを検出する方式としては、静電容量式、歪みゲージ式等の既知の手法を採用することができる。
　本実施形態に係るロボットアーム機構１の１つの特徴は、第１回転関節部Ｊ１と第２回転関節部Ｊ２との間のリンク３０にトルクセンサ６１，６３，６５を設けた点にある。第２回転関節部Ｊ２にトルクセンサを収容する場合に比べて、第２回転関節部Ｊ２を駆動するモータ、減速機などの第２回転関節部Ｊ２の内部に収容されていた部品の配置自由度を向上することができ、部品コストの低下、製造コストの低下、配線がしやすくなったことによる配線不良の低下などが期待できる。また、第２回転関節部Ｊ２にトルクセンサを収容する必要がないため、第２回転関節部Ｊ２自体を小型、軽量化することができ、第２回転関節部Ｊ２よりもベース部側の部品をより剛性の低い部品に代替することが期待できる。
　また、リンク３０にトルクセンサ６１，６３，６５を設けることにより、第１回転関節部Ｊ１及び第２回転関節部Ｊ２が駆動した場合でもリンク３０自体は動かないことから、第２回転関節部Ｊ２等にトルクセンサを収容する場合に比べて、単純な構造でトルクセンサをシールすることができ、シール性能の向上、コスト削減等に寄与する。
　さらにベース部１０に最も近い第１回転関節部Ｊ１に接続されたリンク３０にトルクセンサ６１，６３，６５を設けることにより、主に人や物が接触してしまう頻度が高い箇所であるアーム部５０の先端から、トルクの検出元であるトルクセンサ６１，６３，６５までの距離を長くすることができる。それにより、アーム部５０の先端に与えられた外力が小さくても、アーム部５０の先端からトルクセンサ６１，６３，６５までの距離が長いため、トルクセンサ６１，６３，６５にかかる力のモーメントを大きくすることができる。つまり、トルクセンサ６１，６３，６５の感度を高くすることができ、アーム部５０の先端に少し触れてしまっただけのような小さな接触をもトルクセンサ６１，６３，６５で検出することを可能にし、安全性の向上に寄与する。
　上記で説明したこれらの効果は、リンクに設置するトルクセンサの数に依存することはなく、リンクに設けるトルクセンサは１つであってもよいし、３つ以上であっても同様の効果が発揮される。
　なお、本実施形態では、２つの回転関節部を有するロボットアーム機構１を例に説明したが、例えば、４軸、５軸、６軸等の軸数を有するロボットアーム機構に対して、本実施形態を適用した場合に、その効果はさらに大きい。例えば、６つの関節部を有するロボットアーム機構において、トルクセンサは、複数のリンクのうち、ベース部に最も近い第１関節部と第１関節部に隣り合う第２関節部との間のリンクに搭載される。ベース部１０に近い側、ここでは第１関節部と第２関節部との間のリンクにトルクセンサを設けることにより、そのリンクよりもロボットアーム機構の先端側の第２関節部、第３関節部、第４関節部、第５関節部及び第６関節部を小型、軽量化することができる。ロボットアーム機構の先端側の関節部を軽量化できることで、リンク等の各部品に必要とされる剛性も小さくすることができ、部品のコストを抑えられる。もちろん、上記のようにトルクセンサを配置することで、アーム先端からトルクセンサまでの距離を長くすることができ、アームへの接触を検出する感度を向上させることができる。なお、６つの関節部を有するロボットアーム機構において、トルクセンサは、ベース部とベース部に最も近い第１関節部との間のリンクに搭載されてもよい。
　リンク３０に設けられる３つのトルクセンサ６１，６３，６５の配置構成について図４を参照して説明する。図４に示すように、リンク３０の一端に相当する第４リンク部分３７の端部が第１回転関節部Ｊ１（第１減速機２０）の回転部に接続され、リンク３０の他端に相当する第１リンク部分３１の端部が第２回転関節部Ｊ２（第２減速機４０）の固定部に接続される。
　第１リンク部分３１と第２リンク部分３３とは第１トルクセンサ６１を介して連結される。第１トルクセンサ６１は、その第１検出軸ＤＡ１が第２回転軸ＲＡ２と平行になるように配置される。第１トルクセンサ６１は、第１リンク部分３１が第２リンク部分３３に対して第１検出軸ＤＡ１周りにねじれた角度に応じたトルク値を出力する。
　第２リンク部分３３と第３リンク部分３５とは第２トルクセンサ６３を介して連結される。第２トルクセンサ６３は、その第２検出軸ＤＡ２が第１回転軸ＲＡ１と平行になるように配置される。第２トルクセンサ６３は、第２リンク部分３３が第３リンク部分３５に対して第２検出軸ＤＡ２周りにねじれた角度に応じたトルク値を出力する。
　第３リンク部分３５と第４リンク部分３７とは第３トルクセンサ６５を介して連結される。第３トルクセンサ６５は、その第３検出軸ＤＡ３が第１回転軸ＲＡ１に対して垂直な面（ＸＹ平面）に対して平行であり、且つ第２回転軸ＲＡ２に対して９０度未満の角度で傾斜するように配置される。検出軸同士の位置関係で説明すると、第３トルクセンサ６５は、その第３検出軸ＤＡ３が第２検出軸ＤＡ２と垂直な位置関係であって、且つ第３検出軸ＤＡ３が第１検出軸ＤＡ１に対して９０度未満の角度で傾斜する位置関係になるように配置される。第３トルクセンサ６５は、第４リンク部分３７に対して第３リンク部分３５が第３検出軸ＤＡ３周りにねじれた角度に応じたトルク値を出力する。
　トルクセンサ６１，６３，６５を、各検出軸が上記のような位置関係になるように配置することにより、第１検出軸ＤＡ１及び第２検出軸ＤＡ２を直交３軸の２軸（Ｘ軸及びＺ軸）にそれぞれ平行とし、第３検出軸ＤＡ３を直交３軸の残りの１軸（Ｙ軸）に対して第３検出軸ＤＡ３の方向に９０度未満の角度で傾斜させることができる。このように、第１トルクセンサ６１，第２トルクセンサ６３及び第３トルクセンサ６５を第１検出軸ＤＡ１、第２検出軸ＤＡ２、及び第３検出軸ＤＡ３が互いに平行にならないように、つまり、ねじれ又は交差する位置関係にあるように配置することにより、第１トルクセンサ６１，第２トルクセンサ６３及び第３トルクセンサ６５は、互いに異なる軸周りのトルクを検出でき、ロボットアーム機構１、特にアーム部５０への人や物の接触を検出できる範囲、向きを拡大することができる。
　また、第１トルクセンサ６１と第２トルクセンサ６３とを、第１検出軸ＤＡ１と第２検出軸ＤＡ２とが垂直な位置関係になるように配置することで、第１トルクセンサ６１で検出可能なトルクの向きと第２トルクセンサ６３で検出可能なトルクの向きとを直交させることができる。それにより、アーム部５０等への接触を検出できる範囲、向きを拡大することができ、ロボットアーム機構１の安全性を向上することができる。
　アーム部５０等に人や物が意図せずに接触する可能性は、ロボットアーム機構１が静止中であるときに比べて、ロボットアーム機構１が動作中であるときの方が高い。本実施形態のように、第１トルクセンサ６１を第１検出軸ＤＡ１が第２回転関節部Ｊ２の第２回転軸ＲＡ２と平行になるように配置することで、第１トルクセンサ６１で第２回転軸ＲＡ２周りの回転動作中のアーム部５０等への接触を高い感度で検出することができる。同様に、第２トルクセンサ６３を第２検出軸ＤＡ２が第１回転関節部Ｊ１の第１回転軸ＲＡ１と平行になるように配置することで、第２トルクセンサ６３で第１回転軸ＲＡ１周りの回転動作中のアーム部５０等への接触を高い感度で検出することができる。これらは、ロボットアーム機構１の安全性の向上に寄与する。
　本実施形態において、第１トルクセンサ６１と第２トルクセンサ６３とを、第１検出軸ＤＡ１及び第２検出軸ＤＡ２が直交３軸の２軸（Ｘ軸及びＺ軸）とそれぞれ平行になるように配置し、第３トルクセンサ６５を、第３検出軸ＤＡ３が直交３軸の残りの１軸（Ｙ軸）に平行にならないように配置したことも１つの特徴である。本実施形態のように、第３トルクセンサ６５を、第３検出軸ＤＡ３が第２検出軸ＤＡ２と垂直な位置関係であって、且つ第１検出軸ＤＡ１に対して９０度未満の角度で傾斜するように配置することで、第３トルクセンサ６５は、第１トルクセンサ６１と第２トルクセンサ６３とで検出できないＹ軸周りのトルクとともに、Ｘ軸周りのトルクをも検出することができる。すなわち、３つのトルクセンサ６１，６３，６５により、直交３軸の各軸周りのトルクを検出することができ、さらに、Ｘ軸周りのトルクを、第１トルクセンサ６１と第３トルクセンサ６５との両方で検出することができる。３つのトルクセンサを検出軸が直交３軸にそれぞれ平行になるように配置するのではなく、そのうち１つのトルクセンサを、検出軸が他の検出軸に対して９０度未満の角度で傾斜させることで、直交３軸の各軸周りのトルクを検出可能としながら、ある特定の軸周りのトルクを２つのトルクセンサで検出することができる。例えば、２つのトルクセンサで検出するトルクの軸周りを、トルクの検出頻度、つまり接触頻度の高い軸周りにすることで、接触検知精度を向上させることができる。
　なお、上記の記載は、３つのトルクセンサ６１，６３，６５を、各検出軸が直交３軸の各軸に平行になるように配置することを否定するものではない。また、３つではなく、２つのトルクセンサを設けるのであれば、２つのトルクセンサの各検出軸が互いに平行にならないように、例えば、互いに直交するように設ければよい。４つ以上であれば、３つのトルクセンサの各検出軸が直交３軸の各軸に平行になり、残りの１つのトルクセンサの検出軸が他の３つの検出軸に平行にならないように配置すればよい。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１…ロボットアーム機構、１０…ベース部、２０…第１減速機、３０…リンク、３１…第１リンク部分、３３…第２リンク部分、３５…第３リンク部分、３７…第４リンク部分、４０…第２減速機、５０…アーム部、ＲＡ１…第１回転軸、ＲＡ２…第２回転軸、ＤＡ１…第１検出軸、ＤＡ２…第２検出軸、ＤＡ３…第３検出軸。

Claims (7)

  1. 　複数のリンクと、
    　前記リンクを接続する複数の回転関節部と、
    　複数のトルクセンサと、を具備し、
    　前記複数のリンクの少なくとも一のリンクは、複数のリンク部分を有し、
    　前記リンク部分は前記トルクセンサを介して連結される、ロボットアーム機構。
  2. 　前記複数のトルクセンサは複数の検出軸がねじれ又は交差する位置関係にあるように配置される、請求項１記載のロボットアーム機構。
  3. 　前記複数のトルクセンサのうち第１のトルクセンサは第２のトルクセンサに対して検出軸が垂直な位置関係にあるように配置される、請求項２記載のロボットアーム機構。
  4. 　前記複数のトルクセンサのうち第３のトルクセンサは前記第１のトルクセンサに対して検出軸が９０度未満の角度で傾斜する位置関係にあるように配置される、請求項３記載のロボットアーム機構。
  5. 　前記第３のトルクセンサは前記第２のトルクセンサに対して検出軸が垂直な位置関係にあるように配置される、請求項４記載のロボットアーム機構。
  6. 　前記第１のトルクセンサと前記第２のトルクセンサは、前記少なくとも一のリンクの両側に接続される２つの回転関節部の回転軸に対して検出軸がそれぞれ平行になるように配置される、請求項３乃至５のいずれか一項に記載のロボットアーム機構。
  7. 　ベース部をさらに具備し、
    　前記少なくとも一のリンクは、前記複数の回転関節部のうち前記ベース部に最も近い第１の回転関節部に接続される、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のロボットアーム機構。
PCT/JP2021/005450 2020-02-19 2021-02-15 ロボットアーム機構 WO2021166831A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180014043.3A CN115087524A (zh) 2020-02-19 2021-02-15 机器人臂机构
US17/794,536 US20230079034A1 (en) 2020-02-19 2021-02-15 Robot arm mechanism
JP2022501865A JP7364776B2 (ja) 2020-02-19 2021-02-15 ロボットアーム機構
DE112021001067.0T DE112021001067T5 (de) 2020-02-19 2021-02-15 Roboterarmmechanismus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020026056 2020-02-19
JP2020-026056 2020-02-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021166831A1 true WO2021166831A1 (ja) 2021-08-26

Family

ID=77391180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/005450 WO2021166831A1 (ja) 2020-02-19 2021-02-15 ロボットアーム機構

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230079034A1 (ja)
JP (1) JP7364776B2 (ja)
CN (1) CN115087524A (ja)
DE (1) DE112021001067T5 (ja)
WO (1) WO2021166831A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116039807A (zh) * 2023-01-31 2023-05-02 三一机器人科技有限公司 俯仰组件和多自由度悬臂轴agv

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140371762A1 (en) * 2013-03-14 2014-12-18 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Methods, Systems, and Devices Relating to Force Control Surgical Systems
JP2017177293A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 ファナック株式会社 人協働型のロボットシステム
US20180215054A1 (en) * 2015-07-27 2018-08-02 Kuka Roboter Gmbh Robot With A Force Measuring Device
JP2018134059A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 パナソニック株式会社 収穫装置及び収穫方法
US10189159B1 (en) * 2015-04-06 2019-01-29 X Development Llc Methods and systems for detecting states of operation of a robotic device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140371762A1 (en) * 2013-03-14 2014-12-18 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Methods, Systems, and Devices Relating to Force Control Surgical Systems
US10189159B1 (en) * 2015-04-06 2019-01-29 X Development Llc Methods and systems for detecting states of operation of a robotic device
US20180215054A1 (en) * 2015-07-27 2018-08-02 Kuka Roboter Gmbh Robot With A Force Measuring Device
JP2017177293A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 ファナック株式会社 人協働型のロボットシステム
JP2018134059A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 パナソニック株式会社 収穫装置及び収穫方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021166831A1 (ja) 2021-08-26
CN115087524A (zh) 2022-09-20
JP7364776B2 (ja) 2023-10-18
DE112021001067T5 (de) 2023-01-26
US20230079034A1 (en) 2023-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11247329B2 (en) Work device and dual-arm work device
EP2705934A2 (en) A method and a device for change of rigidity of a serial or parallel basic movable mechanism, especially of industrial robots and machining machines
US10391641B2 (en) Combination type link actuation device
KR20120127888A (ko) 중력 보상 기구 및 이를 이용하는 로봇암
WO2016021099A1 (ja) パラレルリンクロボットおよびパラレルリンク構造
US9533420B2 (en) Link actuation device
US10780574B2 (en) Link actuating device
JP5813706B2 (ja) 加振装置、および、それを備えるシミュレーター用加振システム
WO2021166831A1 (ja) ロボットアーム機構
US20190275685A1 (en) Industrial robot
JP7319105B2 (ja) 回転軸構造およびロボット
US11130225B2 (en) Working device and double-arm type working device
KR101715222B1 (ko) 로봇 동축 관절 유니트
CN103659831A (zh) 万向接头及具备该万向接头的平行连杆机器人
KR101050229B1 (ko) 토크 센서를 갖는 로봇 손
JP2019042906A (ja) ロボットの外部接触２重チェック装置
CN112888878A (zh) 平行连杆机构和连杆致动装置
JP2018194056A (ja) リンク作動装置
JP2017177263A (ja) ロボット、ロボット制御装置、及びロボットシステム
JP2001121460A (ja) ロボット用パラレルリンク機構
WO2019150812A1 (ja) 駆動装置並びにロボット装置
JP2005147333A (ja) リンク作動装置
JP7289644B2 (ja) 作業装置
WO2022230194A1 (ja) パラレルリンクロボット
WO2022186050A1 (ja) 連結装置、ロボット

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21757854

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022501865

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21757854

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1