JP2004066364A - コンプライアンス機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドの継手機構を小型、軽量に保ちながら、弾性変位要素の変位量の大小、これにかかる力の大小、衝撃の大小に関わり無く、弾性変位要素の変位量、これにかかる力の大きさを正確に検出できる継手機構及び弾性変位要素にかかっている力の大きさの検出機構を提供する。
【解決手段】外力によって一自由度の弾性変位をする弾性変位要素１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂにより、ハンドに固定される可動部材１１とロボットアームに固定される固定部材１５とを直接又は間接に連結し、上記弾性変位要素１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂと可動部材１１の間、又は上記弾性変位要素１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂと固定部材１５の間に弾性変位要素１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂから受ける反力の大きさを測る力測定手段を設けた。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、製品の組立や分解作業に用いるハンドをロボットアームに連結する継手機構に関し、組み付けられ、あるいは取り外される部品からの力を受けながら組立・分解作業を行うロボットのコンプライアンス装置に関するものであり、コンプライアンス時にハンドに作用する反力の大きさを簡便に検出してコンプライアンスが不完全になったり、そのために部品が損傷されたりすることを未然に回避することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットのアーム先端に設けたハンドにより部品を把持して組立作業や分解作業を行う場合、ロボットにコンプライアンス性がないと、上記作業を確実に遂行するためには部品の寸法や部品の位置決めに高い精度が要求されることになるので、部品コストが高くなり、また組立・分解の作業速度が遅くなり、作業能率が著しく低下し、さらには、作業の失敗率が高くなってしまう。このため、ロボットアーム（以下「アーム」という）とハンドとの接続部分あるいはハンドの指部分に弾性機構によるコンプライアンス（順応）特性を持たせている。コンプライアンス（順応）特性を持たせる方法には、組立あるいは分解作業時の作業反力により前記弾性機構を変位させ、部品同士の位置と姿勢を合わせる方法、さらに、上記の構成に加えて、作業反力を検出する力センサを設けて、検出された作業反力に基いてアームを制御してハンド位置、姿勢を適宜調整して、部品同士の位置と姿勢を一層正確に合致させるようにする方法がある。
【０００３】
一般的に用いられるコンプライアンス機構を図７（ａ）に示している。このものでは、ハンド側プレート５１とアーム側プレート５２が弾性部材５３により連結される。ロボットアーム５４が組立作業をする際に、ハンド５５が把持している嵌合部品５６と被嵌合部品５７との間に相対位置や姿勢のズレがあると、これらが互いに接触して大きさな外力がハンド５５にかかる。この外力により弾性部材５３が弾性変形して、これによって嵌合部品５６と被嵌合部品５７の相対位置と姿勢のズレが補償されて組立作業がなされる。しかし、部品の相対位置のズレ量が弾性部材の許容変形量よりも大きい場合や、部品の強度が小さい場合は、相対位置のズレを補償しきれず、そのために所定の作業が正確に行われず、あるいは上記の大きな外力のために部品が損傷してしまうことがある。
【０００４】
また、上記コンプライアンス機構に加えて、アームとハンドの接続部分に力センサを設けて作業反力の大きさを検出し、作業の際に想定される方向以外の並進力やモーメントが発生しないようにアームを制御するためにハンドとアームの間にコンプライアンス機構と力センサ５８を設けているもの（図７（ｂ））もある。しかし、このものでは、ハンドとアームの間にコンプライアンス機構と力センサ５８が縦方向に個々に配置されているため、アームからハンド先端までの距離が大きくなり、また重量が増大するので、ハンド先端での高速、高精度な動作が難しくなる。
Ｚ軸方向の薄型化を図ったコンプライアンス機構と力センサを提供する方法として、特開平５−２５３８８３「Ｘ−Ｙ−θＺ軸板ばねコンプライアンス機構」があるが、これについては次のような問題がある。
【０００５】
この従来技術では、図９に示すように、外形及び剛性の等しい４枚の板ばね７２を、当該板ばねの表面と平行な回転軸を有する４個の回転リンク７４で、正方形の格子状をなすように短辺同士で結合し、互いに相対して向き合う２対の板ばねのうち、１対の板ばねの間に可動剛体７６を各板ばね７２の中点に橋渡しするように固定するとともに、他方の板ばね７２の対を各板ばねの中点で静止剛体８０に固定することにより、前記可動剛体７６と静止剛体８０の間に、板ばねの表面に垂直な互いに直交するＸ軸及びＹ軸方向と、該Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸の回転方向にコンプライアンスを持たせる。また、前記板ばね７２に適切に歪ゲージを貼付してブリッジ回路を組むことにより、Ｘ，Ｙ軸方向の力とＺ軸回りのモーメントを独立して検出している。
【０００６】
しかし、上記従来の方法では、歪ゲージの許容変位範囲が小さいために板ばねの変位量を小さくしなければならず、機械的なコンプライアンスの変位量を大きくできず、また、ハンドへの衝撃により歪ゲージを壊してしまう恐れがあり、この歪ゲージの破壊を回避するために高速でハンドを動作させることは難しい。
【０００７】
【解決しようとする課題】
この発明は、部品からの反力を受けながら組立や分解の作業を行うロボットとハンドの継手機構であって、コンプライアンスの際にかかる力を検出する力センシング機能を有するものについて、高速化、高精度化が可能で、かつ小型軽量化を図ることを目的とするものであり、
ハンドの継手機構を小型、軽量に保ちながら、弾性変位要素の変位量の大小、これにかかる力の大小、衝撃の大小に関わり無く、弾性変位要素の変位量、これにかかる力の大きさを正確に検出できるように、上記継手機構及び弾性変位要素にかかっている力の大きさの検出機構を工夫することをその課題とするものである。
【０００８】
【課題解決のために講じた手段】
【解決手段１】（請求項１に対応）
上記課題１を解決するための手段１は、ハンドとロボットアームとを連結する継手機構を前提として、次の（イ）及び（ロ）によるものである。
（イ）外力によって一自由度の弾性変位をする弾性変位要素により、ハンドに固定される可動部材とロボットアームに固定される固定部材とを直接又は間接に連結し、
（ロ）上記弾性変位要素と可動部材の間、又は上記弾性変位要素と固定部材の間に弾性変位要素から受ける反力の大きさを測る力測定手段を設けたこと。
【０００９】
【作用】
一自由度の弾性変位をする弾性変位要素によりハンドに固定される可動部材とロボットアームに固定される固定部材とを連結し、上記弾性変位要素と可動部材の間、又は上記弾性変位要素と固定部材の間の少なくとも一方に上記弾性変位要素から受ける反力の大きさを測る力測定手段を設けたものであるから、弾性変位要素による継手機構内に組み込まれた力測定手段が、弾性変位要素にかかる力を加圧力として検出することになり、弾性変位要素にかかる力の大きさ、弾性変位要素の歪みの大きさに関わり無く、正確にその大きさを検出することができる。そしてしかも、力測定手段が継手機構内にコンパクトに組み込まれる。
したがって、力センシング機能を有し、高精度な作業が可能な小型軽量のコンプライアンス装置が構成される。
なお、上記の「間接に連結し」は、上記弾性変位要素により中間部材を介して可動部材と固定部材とを連結することを意味する。
【００１０】
【実施態様１】（請求項２に対応）
実施態様１は、解決手段１の力測定手段を上記弾性変位要素と上記可動部材又は固定部材との間に挟み込んだ圧電材料とし、該圧電材料の電位を検出する電位測定手段を設け、該電位測定手段の出力から前記圧電材料に作用する力を算出する力算出手段を設けたものである。
【００１１】
【作用】
弾性変位要素と上記可動部材又は固定部材との間に挟み込んだ圧電材料によって弾性変位要素にかかる力を受け止め、これを上記電位測定手段、力算出手段によって電気的に検出するものであるから、力測定手段が極めてコンパクトに上記継手機構に組み込まれるので、力測定手段を付設したコンプライアンス装置が小型軽量で構成される。
【００１２】
【実施態様２】（請求項３に対応）
実施態様２は、解決手段１の力測定手段の出力値から弾性変位要素の変位量を算出する変位量算出手段を設けたことである。
【００１３】
【解決手段２】（請求項４に対応）
解決手段２は、ハンドとロボットアームとを接続する継手機構を前提として、次の（イ）及び（ロ）によるものである。
（イ）外力によって一自由度の弾性変位をする弾性変位要素により、ハンドに固定される可動部材とロボットアームに固定される固定部材とを直接又は間接に連結し、
（ロ）上記弾性変位要素の変位量を測る変位量測定手段を備えていること。
なお、上記の「変位量測定手段」は、弾性変位要素の変位量を歪ゲージで検出するものではなく、ポテンシオメータ等で変位量そのものを直接計測する手段を意味し、また、上記の「間接に連結し」は、上記弾性変位要素により中間部材を介して可動部材と固定部材とを連結することを意味する。
【００１４】
【作用】
弾性変位要素の変位量、すなわち、弾性変位要素を介して連結されている可動部材と固定部材間の相対的な変位量を、例えばポテンシオメータ等の変位量測定手段によって検出するものであるから、弾性変位要素の変位の大きさ、弾性変位要素に作用している力の大小に関わり無く、正確にその変位量を検出することができ、また、その測定精度が弾性変位要素にかかる力の大小の影響を受けることはない。
変位量測定手段によって変位量が電気量として検出されるので、これを基準値と比較することによって、弾性変位要素にかかっている力が許容限界値を越えたことが判別されるので、これによってロボットハンドを非常停止させるなどの制御をすることができ、また、検出された検出量を基準値と比較して上記の許容限界値を越えないようにロボットを制御することもできる。
【００１５】
【実施態様３】（請求項５に対応）
実施態様３は、上記解決手段２について、上記変位量測定手段の出力値から弾性変位要素に作用する力の大きさを算出する力算出手段を有することである。
【００１６】
【作用】
変位量測定手段の出力値が力算出手段で力の大きさに換算されるので、この検出データをフィードバックして、ロボットハンドの姿勢、位置などを制御することができる。
【００１７】
【解決手段３】（請求項６に対応）
解決手段３は、解決手段１、解決手段２における上記弾性変位要素が帯状の薄い金属板を鋸刃状に折り曲げた板ばね構造であることである。
【００１８】
【作用】
上記弾性変位要素が帯状の薄い金属板を鋸刃状に折り曲げた板ばね構造であるから、その長手方向には伸縮自在であって柔軟性が高いが、幅方向にはリジッドであるので、可動部材と固定部材とが弾性変位要素の伸縮方向には変位自在に、他方、弾性変位要素の幅方向にはリジッドに連結される。したがって、可動部材と固定部材とを一自由度で弾性変位可能に安定的に連結することができる。
それゆえ、上記可動部材と上記固定部材とが簡便な弾性継手で一自由度のコンプライアンス性をもって連結される。
【００１９】
【実施態様４】（請求項７に対応）
実施態様４は、解決手段１、解決手段２、解決手段３、実施態様１乃至実施態様４における上記可動部材と固定部材とを選択的にロックするロック手段を設けたことである。
【００２０】
【作用】
可動部材と固定部材とを適宜ロックできるので、両部材をロックしておくことで、過激な振動等からコンプライアンス装置を防護することができる。
【００２１】
【実施態様５】（請求項８に対応）
実施態様５は、一方のコンプライアンス装置の弾性変位要素の変位方向と他方のコンプライアンス装置の弾性変位要素の変位方向とが互いに垂直な方向になるように、上記コンプライアンス装置の２つを組み合わせて連結していることである。
【００２２】
【実施態様６】（請求項９に対応）
実施態様６は、上記の各弾性変位要素の力の組み合わせから、ハンドに作用する外力を算出するハンド外力算出手段を有することである。
【００２３】
【実施態様７】（請求項１０に対応）
実施態様７は、上記の各弾性変位要素の変位量の組み合わせによってハンドとロボットアームとの相対変位量を算出するハンド変位量算出手段を有することである。
【００２４】
【実施の形態】
次いで、図面を参照しながら、実施例を説明する。
【実施例１】
図１に示す実施例１は、一自由度の弾性変位要素２組の組み合わせによる２自由度のコンプライアンス装置である。
可動部材１１は中間部材１２に同じ弾性係数を持つ第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂを介して連結されている。また、中間部材１２は固定部材１５に同じ弾性係数を持つ第二の弾性変位要素１６ａ，１６ｂを介して連結されている。第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂと第二の弾性変位要素１６ａ，１６ｂは変位方向が互いに垂直の方向になるように配置される。可動部材１１にはハンドが固定され、また、固定部材１５にはロボットアームの先端に固定される。上記弾性変位要素１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂは図４に示すように、断面形状が鋸刃形の板ばねであり、その長手方向及び上下方向には高い弾性を有するが、その横方向には高い剛性を有する。
したがって、可動部材１１と中間部材１２は図１の左右方向に相対的に変位可能であるが、前後方向には相対的に変位することはできない。他方、中間部材１２と固定部材１５とは図１の前後方向に相対的に変位可能であるが、左右方向には相対的に変位することはできない。したがって、可動部材１１と固定部材１５とは安定した関係で連結されていて、前後左右に自在に相対変位することができる。
【００２５】
また、上記弾性変位要素の端部は、可動部材、中間部材、固定部材の凹部にそれぞれ嵌め込まれた状態で固定されており、この凹部の底に第一の圧電材料１４ａ，１４ｂ、第二の圧電材料１７ａ，１７ｂがそれぞれ嵌め込まれていて、弾性変位要素にかかる力を受け止めている。
ハンドに外力が加わると、その外力の大きさと方向に応じて第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂと第二の弾性変位要素１６ａ，１６ｂは矢印方向に弾性的に伸縮して、可動部材１１が固定部材１５に対して相対移動する。このとき中間部材１２と第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂとの間に設けられている第一の圧電材料１４ａ，１４ｂは、第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂの伸縮により第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂに作用している力と同じ力が加わり微小な歪みを生じる。第一の圧電材料１４ａ，１４ｂは圧電効果によりそれぞれ歪みに比例した電位が発生する。この電位を電位測定手段（図示略）により測定して、力算出手段（図示略）により第一の圧電材料１４ａ，１４ｂに作用した力を算出することで第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂに作用する力を求める。同様に、第二の圧電材料１７ａ，１７ｂに作用した力を算出することで第二の弾性変位要素１６ａ，１６ｂに作用する力を求める。第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂと第二の弾性変位要素１６ａ，１６ｂの変形方向は９０度ずれており、ハンド外力算出手段　（図示略）により第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂに作用する力ベクトルの和と第二の弾性変位要素１６ａ，１６ｂに作用する力ベクトルの和の総和を算出し、ハンドに作用する力ベクトルを求める。また、ハンド変位量算出手段（図示しない）により、第一の弾性変位要素１３ａ，１３ｂの変位ベクトルと第二の弾性変位要素１６ａ，１６ｂの変位ベクトルの和を算出し、アームとハンドの相対変位を求める。
【００２６】
実施例１の可動部材１１は厚さが６ｍｍで、６０ｍｍ×６０ｍｍの四角な板であり、固定部材１５は厚さが７ｍｍで、１０８ｍｍ×１０８ｍｍの中抜きされた四角な板であり、さらに中間部材１２は厚さが６ｍｍで、９２ｍｍ×９２ｍｍの中抜きされた四角な板である。この３つの板が前後、左右の弾性変位要素１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂによって図示のように組み合わされている。可動部材と中間部材との間では左右両辺においてコンプライアンスのための遊び隙間があり、前後両辺において相対的に摺動できる程度の微小の隙間が介在している。同様に、中間部材１２と固定部材１５との間では、前後両辺においてコンプライアンスのための遊び隙間があり、左右両辺において相対的に摺動できる程度の微小の隙間が介在している。
【００２７】
【実施例２】
次いで、図２、図３を参照して実施例２を説明する。この実施例は弾性変位要素にかかっている力の測定手段が違い、その他の点は実施例１と特に違いはない。
図２は一自由度のコンプライアンス装置であり、特に一方向においてのみコンプライアンス性能が求められる作業を想定しているものである。
図２において、可動部材１は固定部材２に同じ弾性係数を持つ弾性変位要素３ａ，３ｂを介して接続されている。可動部材１には図示しないハンドが固定されている。また、固定部材２は図示しないロボットアームの先端に固定される。ハンドに外力が加わると、その外力の大きさと方向に応じて弾性変位要素３ａ，３ｂは矢印方向に弾性的に伸縮して、可動部材１が固定部材２に対して相対移動する。このとき固定部材２に固定されている可変抵抗器（例えばポテンシオメータ）本体４に対して移動部材１に固定されている可変抵抗器可動部５が直線運動する。この可変抵抗器本体４の抵抗値を測定手段（図示略）により測定し変位量算出手段（図示略）により弾性変位要素３ａ，３ｂの変位量を算出する。測定された弾性変位要素３ａ，３ｂの変位量と既知の値である弾性変位要素３ａ，３ｂの弾性係数から力算出手段（図示略）により弾性変位要素３ａ，３ｂに作用する力を算出する。
【００２８】
この実施例２は一自由度のコンプライアンス装置であり、弾性変位要素３ａ，３ｂの変位量がアームとハンドの相対的な変位量となる。また、弾性変位要素３ａ，３ｂに作用する力の和がハンドに作用している外力となる。
【００２９】
なお、実施例２は一自由度のコンプライアンス装置における弾性変位要素の力測定手段を可変抵抗器本体４と可変抵抗器可動部５によって構成した例であるが、図３に示すように、図１の２自由度のコンプライアンス装置に可変抵抗器本体４と可変抵抗器可動部５による力測定手段を適用することも問題なく可能である。
【００３０】
次に、図４を参照しながら実施例１、実施例２における弾性変位要素（鋸刃形の板ばね）の詳細を説明する。
弾性変位要素は幅６ｍｍ、自由長さ１０ｍｍ、板厚０．７ｍｍの鋼板製で、ばね係数が０．５ｋｇ／ｍｍの波形板ばねであり、予荷重０ｋｇ（自由状態、図４（ｂ））で組み付けられている。図４（ｂ）が弾性変位要素２３（ただし、図４における板ばねの符号）に力が作用していない状態、すなわち自由状態であり、この状態が中立状態で、可動部材２１と固定部材２２間に相対変位がない状態である。例えば、部品組み付け作業でコンプライアンス（自然位置合わせ）がなされると、可動部材が固定部材に対して相対変位し、これによって対向する一対の弾性変位要素２３の一方が図４（ａ）に示すように、その長手方向（Ｘ方向）に圧縮され、他方が図４（ｃ）に示されているように、同方向に同長さだけ伸張される。この弾性変位要素２３は幅６ｍｍ、板厚０．７ｍｍの鋼板製であるから、紙面上において伸縮方向に対して直角の方向（Ｙ方向）には弾性を有するが、その幅方向（Ｚ方向）に高い剛性を有する。そして、弾性変位要素２３はその幅方向を上下方向にして配置されているので、可動部材は固定部材に対して弾性変位要素２３を介して前後、左右方向には弾力的に連結されているが、上下方向にはほとんどリジッドに連結される。
【００３１】
次に、図５、図６を参照して、コンプライアンス装置のロック手段について説明する。
エアシリンダ４４が、そのストローク方向が可動部材４１の可動方向に垂直になるように、固定部材４２の一辺に埋め込まれている。エアシリンダ４４の先端にはテーパ状のピン４５が固定されており、エアシリンダ４４の押し出し動作によってピン４５が可動部材４１に設けられた穴４６に嵌まり込んで、可動部材４１が固定部材４２にロックされ、コンプライアンス装置は不作動状態に保持される。エアシリンダ４４の押し出し動作を解除すると、上記ピン４５が穴から完全に抜け、可動部材４１に対するロックが解除されて、コンプライアンス装置が作動状態に戻る。
【００３２】
なお、図５の例は一自由度のコンプライアンス装置における可動部材４１と固定部材４２間のロック手段の例であるが、図６に示すように、図１の２自由度のコンプライアンス装置における可動部材１１と中間部材１２、中間部材１２と固定部材１５との間にも同様のロック手段適用することも問題なく可能である。
【００３３】
次に、図８を参照しながら、この発明のコンプライアンス装置を適用したロボットアームで、嵌合部品６４を被嵌合部品６５に嵌合させる作業における動作の概要を説明する。
図８において、ロボットアーム先端とハンド６３との間にコンプライアンス装置６２が介在している。嵌合部品６４をハンド６３で把持し、テーブルに載置された被嵌合部品６５に対して姿勢、位置を調整し、その状態で嵌合部品６４を被嵌合部品６５に接近させ、姿勢、位置の多少のズレをコンプライアンス装置６２で補償して、被嵌合部品６５に嵌合させる。このことき、上記の姿勢、位置のズレを補償する時にコンプライアンス装置６２により弾性変位要素の力あるいは変位量が検出され、検出された弾性変位要素の力あるいは変位量から計算装置６６によってハンド６３に作用する力が演算して検出される。この力の検出値をロボット制御装置６７にフィードバックし、この検出値に基づいてハンド６３にかかっている外力、モーメントの方向を判別し、ハンド６３に部品挿入方向以外の並進力やモーメントを軽減する方向にロボットアームを制御し、嵌合部品６４の被嵌合部品に対する姿勢、位置を調整して、嵌合部品６４を被嵌合部品に無理無く嵌合させる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は以上のとおりのものであるが、その効果を各請求項に係る発明毎に整理すれば次のとおりである。
（１）請求項１について
一自由度の弾性変位をする弾性変位要素によりハンドに固定される可動部材とロボットアームに固定される固定部材とを連結し、弾性変位要素と可動部材の間、又は弾性変位要素と固定部材の間に弾性変位要素から受ける反力を測る力測定手段を備えることで、コンプライアンス要素とセンシング要素を一体化できる。これにより、力センシング機能を有し、高精度な作業が可能な小型軽量のコンプライアンス装置を提供できる。
【００３５】
（２）請求項２について
弾性変位要素と可動部材の間、又は弾性変位要素と固定部材の間に埋め込まれた圧電材料と該圧電材料の電位を測定する電位測定手段と該電位測定手段の出力から、前記圧電材料に作用している力を算出することで、弾性変位要素の変形の大小に関わりなく、弾性変位要素にかかっている力の大きさを正確に測定することができる。これにより、力センシング機能を有し、高精度な作業が可能な小型軽量のコンプライアンス装置を提供できる。
【００３６】
（３）請求項３について
請求項１に係る発明における力測定手段の出力値から、弾性変位要素の変位量を算出することで、高精度な作業が可能なコンプライアンス装置を提供できる。
【００３７】
（４）請求項４について
一自由度で弾性変位する弾性変位要素を介して、ハンドに固定される可動部材とロボットアームに固定される固定部材とを連結し、弾性変位要素の変位量を測る変位量測定手段を備えることで、コンプライアンス要素とセンシング要素を一体化できる。これにより、高精度な作業が可能な小型軽量のコンプライアンス装置を提供できる。
【００３８】
（５）請求項５について
変位量測定手段の出力値から弾性変位要素に作用する力の大きさを算出する力算出手段を有することで、力センシング機能を有し、高精度な作業が可能なコンプライアンス装置を提供できる。
【００３９】
（６）請求項６について
上記弾性変位要素が帯状の薄い金属板を鋸刃状に折り曲げた板ばね構造であるので、一自由度の正確な弾性変形が可能となる。これにより、高精度な作業が可能なコンプライアンス装置を提供できる。
【００４０】
（７）請求項７について
上記コンプライアンス装置がロック手段を有するので、搬送や作業前の動作で生じるハンド先端の振動を防ぐことができる。したがって、前記振動によるコンプライアンス装置の損傷を未然に回避することができる。
【００４１】
（８）請求項８について
２つの上記コンプライアンス装置の組合せであって、構成要素である各コンプライアンス装置の弾性変位要素の変位方向が互いに垂直になるように各コンプライアンス装置を連結したことにより、個々の弾性変位要素のコンプライアンスとセンシングの方向が独立しており、したがって、機構の干渉がなく、正確なコンプライアンス性を得られ、また、力の計算が容易にできる。
【００４２】
（９）請求項９について
上記の各弾性変位要素の力の組み合わせから、ハンドに作用する外力を算出するハンド外力算出手段を有するので、ハンドに作用する力をフィードバックしたロボットアームの制御が可能である。
【００４３】
（１０）請求項１０について
上記の各弾性変位要素の変位量の組み合わせから、ハンドとロボットアームとの相対変位量を算出するハンド変位量算出手段を有することにより、ハンドの位置をフィードバックしたロボットアームの制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】は実施例１の水平断面図である。
【図２】（ａ）は実施例２の平面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図３】（ａ）は実施例２の他の例の平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図４】は実施例１、実施例２における弾性変位要素の拡大図である。
【図５】は実施例２におけるロック手段を示す平面図である。
【図６】は実施例１におけるロック手段を示す平面図である。
【図７】（ａ）はコンプライアンス装置を有するロボットアームの主要部の概念図であり、（ｂ）は図（ａ）のロボットアームに力測定手段を単純に付加する場合の概念図である。
【図８】は実施例のロボットアーム制御システムの概念図である。
【図９】（ａ）は力測定手段を有する従来のコンプライアンス装置の主要部の側面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，４１：可動部材
２，１５，２２，４２：固定部材
３ａ，３ｂ，２３：弾性変位要素
４：可変抵抗器本体
５：可変抵抗器可動部
１３ａ，１３ｂ：第一の弾性変位要素
１２：中間部材
１４ａ，１４ｂ：第一の圧電材料
１６ａ，１６ｂ：第二の弾性変位要素
１７ａ，１７ｂ：第二の圧電材料
４４：エアシリンダ
４５：ピン
４６：穴
５１：ハンド側プレート
５２：アーム側プレート
５３：弾性部材
５４：ロボットアーム
５５：ハンド
５６：嵌合部品
５７：被嵌合部品
５８：力センサ
６１：ロボット
６２：コンプライアンス
６３：ハンド
６４：嵌合部品
６５：被嵌合部品
６６：計算装置
６７：ロボット制御装置

Claims (11)

1. ハンドとロボットアームとを連結する継手機構であって、
   外力によって一自由度の弾性変位をする弾性変位要素により、ハンドに固定される可動部材とロボットアームに固定される固定部材とを直接又は間接に連結し、
   上記弾性変位要素と可動部材の間、又は上記弾性変位要素と固定部材の間に、弾性変位要素から受ける反力を測る力測定手段を備えていることを特徴とするコンプライアンス装置。
2. 上記力測定手段が上記弾性変位要素と上記可動部材又は上記固定部材との間に挟み込まれた圧電材料であり、該圧電材料の電位を測定する電位測定手段を有し、該電位測定手段の出力から前記圧電材料に作用する力を算出する力算出手段を有することを特徴とする請求項１のコンプライアンス装置。
3. 上記力測定手段の出力値から弾性変位要素の変位量を算出する変位量算出手段を有することを特徴とする請求項１のコンプライアンス装置。
4. ハンドとロボットアームを接続する継手機構であって、
   外力によって一自由度の弾性変位をする弾性変位要素により、ハンドに固定される可動部材とロボットアームに固定される固定部材とを接続し、
   上記弾性変位要素の変位量を測る変位量測定手段を備えていることを特徴とするコンプライアンス装置。
5. 上記変位量測定手段の出力値から弾性変位要素に作用する力の大きさを算出する力算出手段を有することを特徴とする請求項４のコンプライアンス装置。
6. 上記弾性変位要素が、帯状の薄い金属板を鋸刃状に折り曲げた板ばね構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のコンプライアンス装置。
7. 上記可動部材と固定部材とを選択的にロックするロック手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のコンプライアンス装置。
8. 一方のコンプライアンス装置の弾性変位要素の変位方向と他方のコンプライアンス装置の弾性変位要素の変位方向とが互いに垂直な方向になるように、２つの上記コンプライアンス装置を組み合わせて連結していることを特徴とするコンプライアンス装置。
9. 上記の各弾性変位要素の力の組み合わせから、ハンドに作用する外力を算出するハンド外力算出手段を有することを特徴とする請求項８のコンプライアンス装置。
10. 上記の各弾性変位要素の変位量の組み合わせによってハンドとロボットアームとの相対変位量を算出するハンド変位量算出手段を有することを特徴とする請求項８のコンプライアンス装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のコンプライアンス装置を備えたロボットアーム。

Images