JP7707595B2 - 力覚センサ及び篏合システム - Google Patents
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Description
本発明は、検査対象部位に作用する力又はモーメントを検出する力覚センサ、及び篏合ワークを被篏合ワークに篏合させるための篏合システムに関する。
例えばロボットの力制御を行う際に力覚センサが用いられる。力覚センサは、センサベースと、ロボットのハンドの基部等の検出対象部位に作用する力又はモーメントを受ける受力体と、センサベースに設けられかつ受力体を支持する弾性支持体とを備えている。弾性支持体は、少なくとも一部に、弾性変形可能な弾性部を有している。力覚センサは、弾性支持体の弾性部の歪みを検出する歪みゲージ式の検出部と、歪みゲージ式の検出部からの検出結果に基づいて、検出対象部位に作用する力又はモーメントを演算する演算回路と、演算回路からの演算結果を電気信号として出力する出力部とを備えている（特許文献１参照）。
なお、歪みゲージ式の検出部に代えて、弾性支持体の弾性部の変位を電気的に検出する静電容量式の検出部、又は弾性支持体の弾性部の変位を光学的に検出する光学式の検出部を備えた力覚センサも広く知られている（特許文献２及び３参照）。
ところで、従来の力覚センサでは、１系統の検出部によって弾性支持体の弾性部の歪み又は変位を検出し、検出対象部位に作用する力又はモーメントを１系統の出力部によって電気信号として出力しているため、力覚センサの異常（故障）の有無を判別することができない。そのため、例えばロボットの力制御の途中に、力覚センサに異常が発生しても、その状態が継続されることなり、ロボット等の力制御を安定的に行うことができないという問題がある。
そこで、本発明の一態様は、力覚センサの異常の有無を判別して、ロボット等の力制御を安定的に行うことを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る力覚センサは、センサベースと、検出対象部位に作用する力又はモーメントを受ける受力体と、前記センサベースに設けられ、少なくとも一部に弾性変形可能な弾性部を有し、前記受力体を支持する弾性支持体と、前記弾性支持体の前記弾性部の歪み又は変位を独立して検出する２系統の検出部と、前記２系統の検出部からの検出結果に基づいて、前記検出対象部位に作用する力又はモーメントを独立して演算する２系統の演算回路（２つの演算回路）と、前記２系統の演算回路からの演算結果を電気信号として独立して出力する２系統の出力部（２つの出力部）と、を備える。
また、前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る篏合システムは、多関節のアーム、及び前記アームの先端部側に設けられかつ篏合ワークを把持するハンドを有したロボットと、前記ハンドの基部と前記アームの先端部との間に配設され、前記ハンドに作用する力又はモーメントを検出する前記力覚センサと、被篏合ワークの姿勢を変更できるように、被篏合ワークを支持するテーブル装置と、篏合ワークを被篏合ワークに篏合させる際に、前記力覚センサにおける前記２系統の出力部のうちの一方の系統の出力部から出力された演算結果に基づいて、篏合ワークの姿勢を調整するように前記ロボットの力制御を行うロボットコントローラと、篏合ワークを被篏合ワークに篏合させる際に、前記力覚センサにおける前記２系統の出力部のうちの他方の系統の出力部から出力された演算結果に基づいて、被篏合ワークの姿勢を調整するように前記テーブル装置の力制御を行うテーブルコントローラと、備える。
本発明の一態様によれば、力覚センサの異常の有無を判別して、ロボット等の力制御を安定的に行うことができる。
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。図面に記載した通り、力覚センサの中心軸の方向をＺ軸方向と称し、力覚センサの中心軸の方向に直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向と称する。
[実施形態１]
図１から５に基づいて、実施形態１に係る力覚センサ１０の構成について説明する。
図１から５に基づいて、実施形態１に係る力覚センサ１０の構成について説明する。
図１から４に示すように、実施形態１に係る力覚センサ１０は、検出対象部位Ｓに作用する各軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向）の力及び各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸）周りのモーメントを検出する６軸力覚センサである。力覚センサ１０は、検出対象部位Ｓとそれに対向する対向部位Ｔとの間に配設される。なお、力覚センサ１０は、６軸力覚センサに限るものでなく、所定の軸方向の力又は所定の軸周りのモーメントを検出する力覚センサであってもよい。
（センサベース）
力覚センサ１０は、筒状のセンサベース１２を備えており、センサベース１２は、対向部位Ｔに装着される。センサベース１２のＸ軸方向の両側には、２つのコーナ部１２ａ，１２ｂが形成されている。
力覚センサ１０は、筒状のセンサベース１２を備えており、センサベース１２は、対向部位Ｔに装着される。センサベース１２のＸ軸方向の両側には、２つのコーナ部１２ａ，１２ｂが形成されている。
（受力体）
センサベース１２のＺ軸方向の片側には、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを受ける円板状の受力体１４が設けられており、受力体１４は、検出対象部位Ｓに装着される。受力体１４とセンサベース１２との間には、例えば１ｍｍ程度のＺ軸方向の僅かな隙間Ｃが形成されており、受力体１４は、センサベース１２に対して隙間Ｃに応じた移動が許容されている。
センサベース１２のＺ軸方向の片側には、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを受ける円板状の受力体１４が設けられており、受力体１４は、検出対象部位Ｓに装着される。受力体１４とセンサベース１２との間には、例えば１ｍｍ程度のＺ軸方向の僅かな隙間Ｃが形成されており、受力体１４は、センサベース１２に対して隙間Ｃに応じた移動が許容されている。
（弾性支持体としての起歪体）
図１及び５に示すように、センサベース１２内には、受力体１４を支持する弾性支持体としての起歪体１６が設けられており、起歪体１６は、受力体１４と同心上に位置している。起歪体１６は、円板状のコア部１８を有しており、コア部１８は、円柱状の連結部材２０を介して受力体１４に対して固定されている。起歪体１６は、コア部１８を囲むリング部２２を有しており、リング部２２は、環状のスペーサ２４を介してセンサベース１２に対して固定されている。起歪体１６は、コア部１８の外周面とリング部２２の内周面に連結するように設けられ４つのビーム部２６を有しており、４つのビーム部２６は、周方向に沿って等間隔に配置されている。４つのビーム部２６は、コア部１８及びリング部２２を剛体とみなしたときに、弾性変形可能な弾性部に相当する。なお、ビーム部２６の数は、４つに限るものでなく、３つ以上であればよい。
図１及び５に示すように、センサベース１２内には、受力体１４を支持する弾性支持体としての起歪体１６が設けられており、起歪体１６は、受力体１４と同心上に位置している。起歪体１６は、円板状のコア部１８を有しており、コア部１８は、円柱状の連結部材２０を介して受力体１４に対して固定されている。起歪体１６は、コア部１８を囲むリング部２２を有しており、リング部２２は、環状のスペーサ２４を介してセンサベース１２に対して固定されている。起歪体１６は、コア部１８の外周面とリング部２２の内周面に連結するように設けられ４つのビーム部２６を有しており、４つのビーム部２６は、周方向に沿って等間隔に配置されている。４つのビーム部２６は、コア部１８及びリング部２２を剛体とみなしたときに、弾性変形可能な弾性部に相当する。なお、ビーム部２６の数は、４つに限るものでなく、３つ以上であればよい。
（２系統の検出部）
図５に示すように、各ビーム部２６には、その歪みを検出する第１検出部２８が設けられており、各第１検出部２８は、各ビーム部２６の表面及び裏面にそれぞれ配置された複数の歪みゲージ（不図示）を有している。各ビーム部２６には、その歪みを第１検出部２８と独立して検出する第２検出部３０が設けられており、各第２検出部３０は、各ビーム部２６の表面及び裏面にそれぞれ配置された複数の歪みゲージ（不図示）を有している。つまり、弾性支持体としての起歪体１６には、弾性部としての４つのビーム部２６の歪みを独立して検出する２系統の歪みゲージ式の検出部が設けられている。４つの第１検出部２８は、４つのビーム部２６の歪みを独立して検出する一方の系統の歪みゲージ式の検出部を構成する。４つの第２検出部３０は、４つのビーム部２６の歪みを独立して検出する他方の系統の歪みゲージ検出部を構成する。
図５に示すように、各ビーム部２６には、その歪みを検出する第１検出部２８が設けられており、各第１検出部２８は、各ビーム部２６の表面及び裏面にそれぞれ配置された複数の歪みゲージ（不図示）を有している。各ビーム部２６には、その歪みを第１検出部２８と独立して検出する第２検出部３０が設けられており、各第２検出部３０は、各ビーム部２６の表面及び裏面にそれぞれ配置された複数の歪みゲージ（不図示）を有している。つまり、弾性支持体としての起歪体１６には、弾性部としての４つのビーム部２６の歪みを独立して検出する２系統の歪みゲージ式の検出部が設けられている。４つの第１検出部２８は、４つのビーム部２６の歪みを独立して検出する一方の系統の歪みゲージ式の検出部を構成する。４つの第２検出部３０は、４つのビーム部２６の歪みを独立して検出する他方の系統の歪みゲージ検出部を構成する。
なお、力覚センサ１０は、２系統の歪みゲージ式の検出部に代えて、４つのビーム部２６の変位を電気的に独立して検出する２系統の静電容量式の検出部（不図示）、又は４つのビーム部２６の変位を光学的に独立して検出する２系統の光学式の検出部（不図示）を備えてもよい。
（２系統の演算回路）
図１に示すように、センサベース１２内には、力覚センサ１０の検出動作を統括的に制御するための基板３２が配設されている。基板３２には、プロセッサ（不図示）を有した第１演算回路３４が実装されている。第１演算回路３４は、一方の系統の検出部を構成する４つの第１検出部２８からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。基板３２には、プロセッサ（不図示）を有した第２演算回路３６が実装されている。第２演算回路３６は、他方の系統の検出部を構成する４つの第２検出部３０からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。換言すれば、２系統の演算回路を構成する第１演算回路３４及び第２演算回路３６は、２系統の歪みゲージ式の検出部からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを独立して演算する。第１演算回路３４及び第２演算回路３６の具体的な演算手法に関しては公知であるため、その説明を省略する。
図１に示すように、センサベース１２内には、力覚センサ１０の検出動作を統括的に制御するための基板３２が配設されている。基板３２には、プロセッサ（不図示）を有した第１演算回路３４が実装されている。第１演算回路３４は、一方の系統の検出部を構成する４つの第１検出部２８からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。基板３２には、プロセッサ（不図示）を有した第２演算回路３６が実装されている。第２演算回路３６は、他方の系統の検出部を構成する４つの第２検出部３０からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。換言すれば、２系統の演算回路を構成する第１演算回路３４及び第２演算回路３６は、２系統の歪みゲージ式の検出部からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを独立して演算する。第１演算回路３４及び第２演算回路３６の具体的な演算手法に関しては公知であるため、その説明を省略する。
（２系統の出力部）
図１及び２に示すように、センサベース１２の一方のコーナ部１２ａの近傍には、第１演算回路３４からの演算結果を電気信号として出力する第１出力部としての第１インターフェース３８が設けられている。第１インターフェース３８は、第１演算回路３４に接続されている。センサベース１２の他方のコーナ部１２ｂの近傍には、第２演算回路３６からの演算結果を電気信号として出力する第２出力部としての第２インターフェース４０が設けられている。第２インターフェース４０は、第２演算回路３６に接続されている。つまり、センサベース１２には、２系統の演算回路（第１演算回路３４及び第２演算回路３６）からの演算結果を電気信号として独立して出力する２系統の出力部（第１インターフェース３８及び第２インターフェース４０）が設けられている。
図１及び２に示すように、センサベース１２の一方のコーナ部１２ａの近傍には、第１演算回路３４からの演算結果を電気信号として出力する第１出力部としての第１インターフェース３８が設けられている。第１インターフェース３８は、第１演算回路３４に接続されている。センサベース１２の他方のコーナ部１２ｂの近傍には、第２演算回路３６からの演算結果を電気信号として出力する第２出力部としての第２インターフェース４０が設けられている。第２インターフェース４０は、第２演算回路３６に接続されている。つまり、センサベース１２には、２系統の演算回路（第１演算回路３４及び第２演算回路３６）からの演算結果を電気信号として独立して出力する２系統の出力部（第１インターフェース３８及び第２インターフェース４０）が設けられている。
（実施形態１の作用効果）
２系統の歪みゲージ式の検出部（４つの第１検出部２８と４つの第２検出部３０）は、４つのビーム部２６の歪みを独立して検出する。すると、第１演算回路３４は、一方の系統の検出部を構成する４つの第１検出部２８からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。第２演算回路３６は、他方の系統の検出部を構成する４つの第２検出部３０からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。そして、第１インターフェース３８は、第１演算回路３４からの演算結果を電気信号として出力すると共に、第２インターフェース４０は、第２演算回路３６からの演算結果を電気信号として出力する。
２系統の歪みゲージ式の検出部（４つの第１検出部２８と４つの第２検出部３０）は、４つのビーム部２６の歪みを独立して検出する。すると、第１演算回路３４は、一方の系統の検出部を構成する４つの第１検出部２８からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。第２演算回路３６は、他方の系統の検出部を構成する４つの第２検出部３０からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。そして、第１インターフェース３８は、第１演算回路３４からの演算結果を電気信号として出力すると共に、第２インターフェース４０は、第２演算回路３６からの演算結果を電気信号として出力する。
従って、第１インターフェース３８から出力された力及びモーメントと、第２インターフェース４０から出力された力及びモーメントとの差分が、異常判別用の閾値を超えたか否かを判別することができる。異常判別用の閾値を超えた場合には、力覚センサ１０の異常有りと判別され、異常判別用の閾値を超えていない場合には、力覚センサ１０の異常無しと判別される。ここで、異常判別用の閾値とは、力覚センサ１０の異常の有無を判別するための閾値のことである。異常判別用の閾値を超えたか否かを判別する主体は、力覚センサ１０に電気的に接続された外部コントローラ（不図示）であるが、力覚センサ１０自身であってもよい。
よって、実施形態１によれば、力覚センサ１０の異常の有無を判別して、力覚センサ１０を用いたロボット等の力制御を安定的に行うことができる。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について図６から８を参照して説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の他の実施形態について図６から８を参照して説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
図６に示すように、実施形態２に係る力覚センサ４２は、検出対象部位Ｓに作用する各軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向）の力及び各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸）周りのモーメントを検出する６軸力覚センサである。力覚センサ４２は、検出対象部位Ｓとそれに対向する対向部位Ｔとの間に配設される。力覚センサ４２は、一部を除き、力覚センサ１０（図１参照）と同様の構成を有しており、力覚センサ４２の構成のうち、力覚センサ１０と異なる構成についてのみ説明する。なお、力覚センサ４２は、６軸力覚センサに限るものでなく、所定の軸方向の力又は所定の軸周りのモーメンを検出する力覚センサであってもよい。
（弾性支持体を構成する第１起歪体）
図６及び７に示すように、力覚センサ４２は、弾性支持体として、起歪体１６（図５参照）の代わりに、Ｚ軸方向に重なり合った第１起歪体４４と第２起歪体４６を備えている。そして、第１起歪体４４及び第２起歪体４６の具体的な構成は、次の通りである。
図６及び７に示すように、力覚センサ４２は、弾性支持体として、起歪体１６（図５参照）の代わりに、Ｚ軸方向に重なり合った第１起歪体４４と第２起歪体４６を備えている。そして、第１起歪体４４及び第２起歪体４６の具体的な構成は、次の通りである。
センサベース１２内には、弾性支持体の一部を構成する第１起歪体４４が設けられており、第１起歪体４４は、受力体１４と同心上に位置している。第１起歪体４４は、円板状の第１コア部４８を有しており、第１コア部４８は、受力体１４に円柱状の第１連結部材５０を介して受力体１４に対して固定されている。第１起歪体４４は、第１コア部４８を囲む第１リング部５２を有しており、第１リング部５２は、環状の第１スペーサ５４を介してセンサベース１２に対して固定されている。第１起歪体４４は、第１コア部４８の外周面と第１リング部５２の内周面に連結するように設けられ４つの第１ビーム部５６を有しており、４つの第１ビーム部５６は、周方向に沿って等間隔に配置されている。４つの第１ビーム部５６は、第１コア部４８及び第１リング部５２を剛体とみなしたときに、弾性変形可能な弾性部に相当する。なお、第１ビーム部５６の数は、４つに限るものでなく、３つ以上であればよい。
（弾性支持体を構成する第２起歪体）
図６及び８に示すように、センサベース１２内には、弾性支持体の一部を構成する第２起歪体４６が設けられており、第２起歪体４６は、第１起歪体４４と同心上に位置しかつ第１起歪体４４と重なり合っている。第２起歪体４６は、円板状の第２コア部５８を有しており、第２コア部５８は、円柱状の第２連結部材６０を介して第１起歪体４４の第１コア部４８に対して固定されている。第２起歪体４６は、第２コア部５８を囲む第２リング部６２を有しており、第２リング部６２は、環状の第２スペーサ６４を介してセンサベース１２に対して固定されている。第２起歪体４６は、第２コア部５８の外周面と第２リング部６２の内周面に連結するように設けられ４つの第２ビーム部６６を有しており、４つの第２ビーム部６６は、周方向に沿って等間隔に配置されている。４つの第２ビーム部６６は、第２コア部５８及び第２リング部６２を剛体とみなしたときに、弾性変形可能な弾性部に相当する。４つの第２ビーム部６６は、受力体１４が力及びモーメントを受けると、４つの第１ビーム部５６の歪みに対応した歪みが生じするように構成されている。なお、第２ビーム部６６の数は、４つに限るものでなく、３つ以上であればよい。
図６及び８に示すように、センサベース１２内には、弾性支持体の一部を構成する第２起歪体４６が設けられており、第２起歪体４６は、第１起歪体４４と同心上に位置しかつ第１起歪体４４と重なり合っている。第２起歪体４６は、円板状の第２コア部５８を有しており、第２コア部５８は、円柱状の第２連結部材６０を介して第１起歪体４４の第１コア部４８に対して固定されている。第２起歪体４６は、第２コア部５８を囲む第２リング部６２を有しており、第２リング部６２は、環状の第２スペーサ６４を介してセンサベース１２に対して固定されている。第２起歪体４６は、第２コア部５８の外周面と第２リング部６２の内周面に連結するように設けられ４つの第２ビーム部６６を有しており、４つの第２ビーム部６６は、周方向に沿って等間隔に配置されている。４つの第２ビーム部６６は、第２コア部５８及び第２リング部６２を剛体とみなしたときに、弾性変形可能な弾性部に相当する。４つの第２ビーム部６６は、受力体１４が力及びモーメントを受けると、４つの第１ビーム部５６の歪みに対応した歪みが生じするように構成されている。なお、第２ビーム部６６の数は、４つに限るものでなく、３つ以上であればよい。
（２系統の検出部）
図６から８に示すように、実施形態２においては、第１検出部２８は、起歪体１６の各ビーム部２６ではなく、第１起歪体４４の各第１ビーム部５６に設けられている。各第１検出部２８は、第１起歪体４４の各第１ビーム部５６の歪みを検出する。各第１検出部２８は、第１起歪体４４の各第１ビーム部５６の表面及び裏面にそれぞれ配置された複数の歪みゲージ（不図示）を有している。また、第２検出部３０は、起歪体１６の各ビーム部２６ではなく、第２起歪体４６の各第２ビーム部６６に設けられている。各第２検出部３０は、第２起歪体４６の各第２ビーム部６６の歪みを検出する。各第２検出部３０は、第２起歪体４６の各第２ビーム部６６の表面及び裏面にそれぞれ配置された複数の歪みゲージ（不図示）を有している。つまり、弾性支持体（第１起歪体４４と第２起歪体４６）には、弾性部（４つの第１ビーム部５６と４つの第２ビーム部６６）の歪みを独立して検出する２系統の歪みゲージ式の検出部が設けられている。一方の系統の歪みゲージ式の第１検出部は、４つの第１ビーム部５６の歪みを検出し、他方の系統の歪みゲージ式の検出部は、４つの第２ビーム部６６の歪みを検出する。
図６から８に示すように、実施形態２においては、第１検出部２８は、起歪体１６の各ビーム部２６ではなく、第１起歪体４４の各第１ビーム部５６に設けられている。各第１検出部２８は、第１起歪体４４の各第１ビーム部５６の歪みを検出する。各第１検出部２８は、第１起歪体４４の各第１ビーム部５６の表面及び裏面にそれぞれ配置された複数の歪みゲージ（不図示）を有している。また、第２検出部３０は、起歪体１６の各ビーム部２６ではなく、第２起歪体４６の各第２ビーム部６６に設けられている。各第２検出部３０は、第２起歪体４６の各第２ビーム部６６の歪みを検出する。各第２検出部３０は、第２起歪体４６の各第２ビーム部６６の表面及び裏面にそれぞれ配置された複数の歪みゲージ（不図示）を有している。つまり、弾性支持体（第１起歪体４４と第２起歪体４６）には、弾性部（４つの第１ビーム部５６と４つの第２ビーム部６６）の歪みを独立して検出する２系統の歪みゲージ式の検出部が設けられている。一方の系統の歪みゲージ式の第１検出部は、４つの第１ビーム部５６の歪みを検出し、他方の系統の歪みゲージ式の検出部は、４つの第２ビーム部６６の歪みを検出する。
なお、力覚センサ４２は、一方の系統の歪みゲージ式の検出部に代えて、４つの第１ビーム部５６の変位を電気的に検出する一方の系統の静電容量式の検出部（不図示）、又は４つの第１ビーム部５６の変位を光学的に検出する一方の系統の光学式の検出部（不図示）を備えてもよい。力覚センサ４２は、他方の系統の歪みゲージ式の検出部に代えて、４つの第２ビーム部６６の変位を電気的に検出する他方の系統の静電容量式の検出部（不図示）、又は４つの第２ビーム部６６の変位を光学的に検出する他方の系統の光学式の検出部（不図示）を備えてもよい。
（実施形態２の作用効果）
一方の系統の歪みゲージ式の検出部（４つの第１検出部２８）は、４つの第１ビーム部５６の歪みを検出する。他方の系統の歪みゲージ式の検出部（４つの第２検出部３０）は、４つの第２ビーム部６６の歪みを検出する。すると、第１演算回路３４は、一方の系統の検出部を構成する４つの第１検出部２８からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。第２演算回路３６は、他方の系統の検出部を構成する４つの第２検出部３０からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。そして、第１インターフェース３８は、第１演算回路３４からの演算結果を電気信号として出力すると共に、第２インターフェース４０は、第２演算回路３６からの演算結果を電気信号として出力する。
一方の系統の歪みゲージ式の検出部（４つの第１検出部２８）は、４つの第１ビーム部５６の歪みを検出する。他方の系統の歪みゲージ式の検出部（４つの第２検出部３０）は、４つの第２ビーム部６６の歪みを検出する。すると、第１演算回路３４は、一方の系統の検出部を構成する４つの第１検出部２８からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。第２演算回路３６は、他方の系統の検出部を構成する４つの第２検出部３０からの検出結果に基づいて、検出対象部位Ｓに作用する力及びモーメントを演算する。そして、第１インターフェース３８は、第１演算回路３４からの演算結果を電気信号として出力すると共に、第２インターフェース４０は、第２演算回路３６からの演算結果を電気信号として出力する。
従って、第１インターフェース３８から出力された力及びモーメントと、第２インターフェース４０から出力された力及びモーメントとの差分が、異常判別用の閾値を超えたか否かを判別することができる。異常判別用の閾値を超えた場合には、力覚センサ４２の異常有りと判別され、異常判別用の閾値を超えていない場合には、力覚センサ４２の異常無しと判別される。
よって、実施形態２によれば、力覚センサ４２の異常の有無を判別して、力覚センサ４２を用いたロボット等の力制御を安定的に行うことができる。特に、弾性支持体の一部である第１起歪体４４又は第２起歪体４６のいずれに永久歪みが生じている場合にも、力覚センサ４２の異常有りとして判別することができ、力覚センサ４２を用いたロボット等の力制御をより安定的に行うことができる。
[実施形態３]
以下、本発明の他の実施形態について図９及び１０を参照して説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１及び実施形態２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
以下、本発明の他の実施形態について図９及び１０を参照して説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１及び実施形態２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
（篏合システムの概要）
図９に示すように、実施形態３に係る篏合システム６８は、篏合ワークとしての凸ワークＷＡを被篏合ワークとしての凹ワークＷＢに篏合させるためのシステムである。そして、篏合システム６８の具体的な構成は、次の通りである。
図９に示すように、実施形態３に係る篏合システム６８は、篏合ワークとしての凸ワークＷＡを被篏合ワークとしての凹ワークＷＢに篏合させるためのシステムである。そして、篏合システム６８の具体的な構成は、次の通りである。
（ロボット）
篏合システム６８は、凸ワークＷＡの篏合動作を主導的に行うロボット７０を備えている。ロボット７０は、多関節のアーム７２と、アーム７２の先端部に設けられかつ凸ワークＷＡを把持するハンド７４とを備えている。
篏合システム６８は、凸ワークＷＡの篏合動作を主導的に行うロボット７０を備えている。ロボット７０は、多関節のアーム７２と、アーム７２の先端部に設けられかつ凸ワークＷＡを把持するハンド７４とを備えている。
（力覚センサ）
篏合システム６８は、ハンド７４に作用する力及びモーメントを検出する力覚センサ１０（又は４２）を備えている。力覚センサ１０(又は４２)は、前述の構成からなり、検出対象部位Ｓ（図１参照）としてのハンド７４の基部と対向部位Ｔ（図１参照）としてのアーム７２の先端部との間に配設される。
篏合システム６８は、ハンド７４に作用する力及びモーメントを検出する力覚センサ１０（又は４２）を備えている。力覚センサ１０(又は４２)は、前述の構成からなり、検出対象部位Ｓ（図１参照）としてのハンド７４の基部と対向部位Ｔ（図１参照）としてのアーム７２の先端部との間に配設される。
（テーブル装置）
篏合システム６８は、ロボット７０の近傍に配設されかつ凸ワークＷＡの篏合動作を補助的に行うスチュワートプラットフォーム型のテーブル装置７６を備えている。テーブル装置７６は、凹ワークＷＢを支持する支持台７８と、凹ワークＷＢの姿勢を変更できるように支持台７８を可動させるパラレルリンク機構８０とを備えている。換言すれば、テーブル装置７６は、凹ワークＷＢの姿勢を変更できるように、凹ワークＷＢを支持する。なお、テーブル装置７６を第２ロボットとみなすことができる。
篏合システム６８は、ロボット７０の近傍に配設されかつ凸ワークＷＡの篏合動作を補助的に行うスチュワートプラットフォーム型のテーブル装置７６を備えている。テーブル装置７６は、凹ワークＷＢを支持する支持台７８と、凹ワークＷＢの姿勢を変更できるように支持台７８を可動させるパラレルリンク機構８０とを備えている。換言すれば、テーブル装置７６は、凹ワークＷＢの姿勢を変更できるように、凹ワークＷＢを支持する。なお、テーブル装置７６を第２ロボットとみなすことができる。
（ロボットコントローラ）
篏合システム６８は、ロボット７０を制御するロボットコントローラ８２を備えており、ロボットコントローラ８２は、力覚センサ１０（又は４２）における第１インターフェース３８に電気的に接続されている。ロボットコントローラ８２は、ロボット７０を制御するためのロボット用制御プログラム等を記憶するメモリ（不図示）と、ロボット用の制御プログラムを解釈して実行するマイクロプロプロセッサ（不図示）とを有している。
篏合システム６８は、ロボット７０を制御するロボットコントローラ８２を備えており、ロボットコントローラ８２は、力覚センサ１０（又は４２）における第１インターフェース３８に電気的に接続されている。ロボットコントローラ８２は、ロボット７０を制御するためのロボット用制御プログラム等を記憶するメモリ（不図示）と、ロボット用の制御プログラムを解釈して実行するマイクロプロプロセッサ（不図示）とを有している。
ロボットコントローラ８２は、ロボット用制御プログラムに基づいて、凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに篏合させるように、ロボット７０の位置制御を行う。また、ロボットコントローラ８２は、凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに篏合させる際に、第１インターフェース３８から出力された演算結果に基づいて、凸ワークＷＡの姿勢及び位置を調整するようにロボット７０の力制御を行う。換言すれば、ロボットコントローラ８２は、凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに篏合させる際に、第１インターフェース３８から出力される力及びトルクが小さくなるようにロボット７０の力制御を行う。
（テーブルコントローラ）
篏合システム６８は、テーブル装置７６を制御するテーブルコントローラ８４を備えており、テーブルコントローラ８４は、力覚センサ１０（又は４２）における第２インターフェース４０に電気的に接続されている。テーブルコントローラ８４は、テーブル装置７６を制御するためのテーブル用制御プログラム等を記憶するメモリ（不図示）と、テーブル用制御プログラムを解釈して実行するマイクロプロプロセッサ（不図示）とを有している。
篏合システム６８は、テーブル装置７６を制御するテーブルコントローラ８４を備えており、テーブルコントローラ８４は、力覚センサ１０（又は４２）における第２インターフェース４０に電気的に接続されている。テーブルコントローラ８４は、テーブル装置７６を制御するためのテーブル用制御プログラム等を記憶するメモリ（不図示）と、テーブル用制御プログラムを解釈して実行するマイクロプロプロセッサ（不図示）とを有している。
テーブルコントローラ８４は、凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに篏合させる際に、第２インターフェース４０から出力された演算結果に基づいて、凹ワークＷＢの姿勢及び位置を調整するようにテーブル装置７６の力制御を行う。換言すれば、テーブルコントローラ８４は、凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに篏合させる際に、第２インターフェース４０から出力される力及びトルクが小さくなるようにテーブル装置７６の力制御を行う。
（メインコントローラ）
篏合システム６８は、その全体を統括的に制御するメインコントローラ（不図示）を備えており、メインコントローラは、第１インターフェース３８、第２インターフェース４０、ロボットコントローラ８２、及びテーブルコントローラ８４に電気的に接続されている。メインコントローラは、第１インターフェース３８から出力された力及びモーメントと、第２インターフェース４０から出力された力及びモーメントとの差分が、異常判別用の閾値を超えたか否かを判別する。メインコントローラは、異常判別用の閾値を超えた場合には、力覚センサ１０（又は４２）の異常有りと判別する。メインコントローラは、異常判別用の閾値を超えていない場合には、力覚センサ１０（又は４２）の異常無しと判別する。
篏合システム６８は、その全体を統括的に制御するメインコントローラ（不図示）を備えており、メインコントローラは、第１インターフェース３８、第２インターフェース４０、ロボットコントローラ８２、及びテーブルコントローラ８４に電気的に接続されている。メインコントローラは、第１インターフェース３８から出力された力及びモーメントと、第２インターフェース４０から出力された力及びモーメントとの差分が、異常判別用の閾値を超えたか否かを判別する。メインコントローラは、異常判別用の閾値を超えた場合には、力覚センサ１０（又は４２）の異常有りと判別する。メインコントローラは、異常判別用の閾値を超えていない場合には、力覚センサ１０（又は４２）の異常無しと判別する。
（実施形態３の作用効果）
図９及び１０に示すように、ロボットコントローラ８２は、ハンド７４が原位置から凸ワークＷＡの載置領域の近傍に位置するようにロボット７０の位置制御を行う。次に、ロボットコントローラ８２は、ハンド７４が凸ワークＷＡを把持するようにロボット７０を制御する（図１０におけるステップＳ１０１）。そして、ロボットコントローラ８２は、ハンド７４及び凸ワークＷＡが支持台７８上の凹ワークＷＢの上方に位置するようにロボット７０を制御する（図１０におけるステップＳ１０２）。これにより、凸ワークＷＡの篏合動作が開始され（図１０におけるステップＳ１０３）、ロボット７０及びテーブル装置７６の力制御がＯＮになる（図１０におけるステップＳ１０４）。
図９及び１０に示すように、ロボットコントローラ８２は、ハンド７４が原位置から凸ワークＷＡの載置領域の近傍に位置するようにロボット７０の位置制御を行う。次に、ロボットコントローラ８２は、ハンド７４が凸ワークＷＡを把持するようにロボット７０を制御する（図１０におけるステップＳ１０１）。そして、ロボットコントローラ８２は、ハンド７４及び凸ワークＷＡが支持台７８上の凹ワークＷＢの上方に位置するようにロボット７０を制御する（図１０におけるステップＳ１０２）。これにより、凸ワークＷＡの篏合動作が開始され（図１０におけるステップＳ１０３）、ロボット７０及びテーブル装置７６の力制御がＯＮになる（図１０におけるステップＳ１０４）。
凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに篏合させる際に、ロボットコントローラ８２は、第１インターフェース３８から出力された演算結果に基づいて、凸ワークＷＡの姿勢及び位置を調整するようにロボット７０の力制御を行う。また、テーブルコントローラ８４は、第２インターフェース４０から出力された演算結果に基づいて、凹ワークＷＢの姿勢及び位置を調整するようにテーブル装置７６の力制御を行う。すると、凸ワークＷＡ、凹ワークＷＢの姿勢及び位置を調整しつつ、凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに挿入することができる（図１０におけるステップＳ１０５）。
そして、第１インターフェース３８から出力された演算結果の１つであるＺ軸方向の力が完了判別用の閾値を超えた場合には、ロボットコントローラ８２は、凸ワークＷＡの挿入が完了したと判別する（図１０におけるステップＳ１０６）。完了判別用の閾値とは、凸ワークＷＡの挿入動作が完了したか否かを判別するための閾値のことである。続いて、ロボットコントローラ８２は、ハンド７４が凸ワークＷＡを把持するようにロボット７０を制御する（図１０におけるステップＳ１０７）。これにより、ロボット７０及びテーブル装置７６の力制御がＯＦＦになる（図１０におけるステップＳ１０８）。
更に、ロボットコントローラ８２は、ハンド７４が凸ワークＷＡ及びテーブル装置７６の上方に位置するようにロボット７０を制御することにより（図１０におけるステップＳ１０９）、凸ワークＷＡの篏合動作が終了する（図１０におけるステップＳ１１０）。ロボットコントローラ８２は、ハンド７４が原位置に復帰するようにロボット７０の位置制御を行う。
つまり、実施形態３の構成によると、前述のように、凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに篏合させる際に、ロボットコントローラ８２がロボット７０の力制御を行うと共に、テーブルコントローラ８４がテーブル装置７６の力制御を行う。そのため、実施形態３によれば、ロボット７０のみの力制御行う場合に比較して、タクトタイムを少なくして、凸ワークＷＡを凹ワークＷＢに短時間で篏合させることができる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る力覚センサは、センサベースと、検出対象部位に作用する力又はモーメントを受ける受力体と、前記センサベースに設けられ、少なくとも一部に弾性変形可能な弾性部を有し、前記受力体を支持する弾性支持体と、前記弾性支持体の前記弾性部の歪み又は変位を独立して検出する２系統の検出部と、前記２系統の検出部からの検出結果に基づいて、前記検出対象部位に作用する力又はモーメントを独立して演算する２系統の演算回路（２つの演算回路）と、前記２系統の演算回路からの演算結果を電気信号として独立して出力する２系統の出力部（２つの出力部）と、を備える。
本発明の態様１に係る力覚センサは、センサベースと、検出対象部位に作用する力又はモーメントを受ける受力体と、前記センサベースに設けられ、少なくとも一部に弾性変形可能な弾性部を有し、前記受力体を支持する弾性支持体と、前記弾性支持体の前記弾性部の歪み又は変位を独立して検出する２系統の検出部と、前記２系統の検出部からの検出結果に基づいて、前記検出対象部位に作用する力又はモーメントを独立して演算する２系統の演算回路（２つの演算回路）と、前記２系統の演算回路からの演算結果を電気信号として独立して出力する２系統の出力部（２つの出力部）と、を備える。
前記の構成によれば、前記２系統の検出部は、前記弾性支持体の前記弾性部の歪み又は変位を独立して検出する。すると、前記２系統の演算回路は、前記２系統の検出部からの検出結果に基づいて、前記検出対象部位に作用する力又はモーメントを独立して演算する。そして、前記２系統の出力部は、前記２系統の演算回路からの演算結果を電気信号として独立して出力する。従って、前記２系統の出力部のうちの一方の系統の出力部から出力された力又はモーメントと、前記２系統の出力部のうちの他方の系統の出力部から出力された力又はモーメントとの差分が、異常判別用の閾値を超えた否かを判別することができる。よって、前記力覚センサの異常の有無を判別して、前記力覚センサを用いたロボット等の力制御を安定的に行うことができる。
本発明の態様２に係る力覚センサは、前記態様１において、前記弾性支持体は、起歪体であって、前記起歪体は、前記受力体に対して固定されたコア部と、前記センサベースに対して固定され、前記コア部と囲むリング部と、前記コア部の外周面と前記リング部の内周面に連結するように設けられ、周方向に沿って等間隔に配置された前記弾性部としての複数のビーム部と、を有してもよい。
前記の構成によれば、前記２系統の検出部は、前記複数のビーム部の歪み又は変位を独立して検出する。
本発明の態様３に係る力覚センサは、前記態様１において、前記弾性支持体は、重なり合った第１起歪体と第２起歪体からなり、前記第１起歪体は、前記受力体に対して固定された第１コア部と、前記センサベースに対して固定され、前記第１コア部と囲む第１リング部と、前記第１コア部の外周面と前記第１リング部の内周面に連結するように設けられ、周方向に沿って等間隔に配置された前記弾性部としての複数の第１ビーム部と、を有し、前記第２起歪体は、前記第１起歪体の前記第１コア部に対して固定された第２コア部と、前記センサベースに対して固定され、前記第２コア部と囲む第２リング部と、前記第２コア部の外周面と前記第２リング部の内周面に連結するように設けられ、周方向に沿って等間隔に配置された前記弾性部としての複数の第２ビーム部と、を有し、前記２系統の検出部のうちの一方の系統の検出部は、前記複数の第１ビーム部の歪み又は変位を検出し、前記２系統の検出部のうちの他方の系統の検出部は、前記複数の第２ビーム部の歪み又は変位を検出してもよい。
前記の構成によれば、前記一方の系統の検出部は、前記複数の第１ビーム部の歪み又は変位を検出する。前記他方の系統の検出部は、前記複数の第２ビーム部の歪み又は変位を検出する。これにより、前記第１起歪体又は前記第２起歪体のいずれか、換言すれば、前記弾性支持体の一部に永久歪みが生じている場合にも、前記力覚センサの異常有りとして判別することができる。
本発明の態様４に係る力覚センサは、前記態様１から３のいずれかにおいて、前記２系統の検出部は、２系統の歪みゲージ式の検出部であってもよい。
前記の構成によれば、前記２系統の歪みゲージ式の検出部は、前記弾性支持体の前記弾性部の歪みを独立して検出する。
本発明の態様５に係る態様に係る篏合システムは、多関節のアーム、及び前記アームの先端部側に設けられかつ篏合ワークを把持するハンドを有したロボットと、前記ハンドの基部と前記アームの先端部との間に配設され、前記ハンドに作用する力又はモーメントを検出する、前記態様１から４のいずれかに係る前記力覚センサと、被篏合ワークの姿勢を変更できるように、被篏合ワークを支持するテーブル装置と、篏合ワークを被篏合ワークに篏合させる際に、前記力覚センサにおける前記２系統の出力部のうちの一方の系統の出力部から出力された演算結果に基づいて、篏合ワークの姿勢を調整するように前記ロボットの力制御を行うロボットコントローラと、篏合ワークを被篏合ワークに篏合させる際に、前記力覚センサにおける前記２系統の出力部のうちの他方の系統の出力部から出力された演算結果に基づいて、被篏合ワークの姿勢を調整するように前記テーブル装置の力制御を行うテーブルコントローラと、備える。
前記の構成によれば、篏合ワークを被篏合ワークに篏合させる際に、前記ロボットコントローラは、前記一方の系統の出力部から出力された演算結果に基づいて、被篏合ワークの姿勢を調整するように前記ロボットの力制御を行う。また、前記テーブルコントローラは、他方の系統の出力部から出力された演算結果に基づいて、被篏合ワークの姿勢を調整するように前記テーブル装置の力制御を行う。これにより、前記ロボットのみの力制御行う場合に比較して、タクトタイムを少なくして、篏合ワークを被篏合ワークに短時間で篏合させることができる。
〔付記事項〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１０ 力覚センサ
１２ センサベース
１４ 受力体
１６ 起歪体（弾性支持体）
１８ コア部
２２ リング部
２６ ビーム部（弾性部）
２８ 第１検出部（一方の系統の検出部）
３０ 第２検出部（他方の系統の検出部）
３２ 基板
３４ 第１演算回路（一方の系統の演算回路）
３６ 演算回路（他方の系統の演算回路）
３８ 第１インターフェース（第１出力部、一方の系統の出力部）
４０ 第２インターフェース（第２出力部、他方の系統の出力部）
４２ 力覚センサ
４４ 第１起歪体（弾性支持体）
４６ 第２起歪体（弾性支持体）
４８ 第１コア部
５２ 第１リング部
５６ 第１ビーム部（弾性部）
５８ 第２コア部
６２ 第２リング部
６８ 篏合システム
７０ ロボット
７２ アーム
７４ ハンド
７６ テーブル装置
７８ 支持台
８０ パラレルリンク機
８２ ロボットコントローラ
８４ テーブルコントローラ
ＷＡ 凸ワーク（篏合ワーク）
ＷＢ 凹ワーク（被篏合ワーク）
１２ センサベース
１４ 受力体
１６ 起歪体（弾性支持体）
１８ コア部
２２ リング部
２６ ビーム部（弾性部）
２８ 第１検出部（一方の系統の検出部）
３０ 第２検出部（他方の系統の検出部）
３２ 基板
３４ 第１演算回路（一方の系統の演算回路）
３６ 演算回路（他方の系統の演算回路）
３８ 第１インターフェース（第１出力部、一方の系統の出力部）
４０ 第２インターフェース（第２出力部、他方の系統の出力部）
４２ 力覚センサ
４４ 第１起歪体（弾性支持体）
４６ 第２起歪体（弾性支持体）
４８ 第１コア部
５２ 第１リング部
５６ 第１ビーム部（弾性部）
５８ 第２コア部
６２ 第２リング部
６８ 篏合システム
７０ ロボット
７２ アーム
７４ ハンド
７６ テーブル装置
７８ 支持台
８０ パラレルリンク機
８２ ロボットコントローラ
８４ テーブルコントローラ
ＷＡ 凸ワーク（篏合ワーク）
ＷＢ 凹ワーク（被篏合ワーク）
Claims (6)
- センサベースと、
検出対象部位に作用する力又はモーメントを受ける受力体と、
前記センサベースに設けられ、少なくとも一部に弾性変形可能な弾性部を有し、前記受力体を支持する弾性支持体と、
前記弾性支持体の前記弾性部の歪み又は変位を独立して検出する２系統の検出部と、
前記２系統の検出部からの検出結果に基づいて、前記検出対象部位に作用する力又はモーメントを独立して演算する２系統の演算回路と、
前記２系統の演算回路からの演算結果を電気信号として独立して出力する２系統の出力部と、を備え、
前記弾性支持体は、重なり合った第１起歪体と第２起歪体からなり、
前記第１起歪体は、
前記受力体に対して固定された第１コア部と、
前記センサベースに対して固定され、前記第１コア部を囲む第１リング部と、
前記第１コア部の外周面と前記第１リング部の内周面に連結するように設けられ、周方向に沿って等間隔に配置された前記弾性部としての複数の第１ビーム部と、を有し、
前記第２起歪体は、
前記第１起歪体の前記第１コア部に対して固定された第２コア部と、
前記センサベースに対して固定され、前記第２コア部を囲む第２リング部と、
前記第２コア部の外周面と前記第２リング部の内周面に連結するように設けられ、周方向に沿って等間隔に配置された前記弾性部としての複数の第２ビーム部と、を有し、
前記２系統の検出部のうちの一方の系統の検出部は、前記第１ビーム部の歪み又は変位を検出し、前記２系統の検出部のうちの他方の系統の検出部は、前記第２ビーム部の歪み又は変位を検出することを特徴とする力覚センサ。 - センサベースと、
検出対象部位に作用する力又はモーメントを受ける受力体と、
前記センサベースに設けられ、少なくとも一部に弾性変形可能な弾性部を有し、前記受力体を支持する弾性支持体と、
前記弾性支持体の前記弾性部の歪み又は変位を独立して検出する２系統の検出部である第１検出部及び第２検出部と、
前記２系統の検出部からの検出結果に基づいて、前記検出対象部位に作用する力又はモーメントを独立して演算する２系統の演算回路であって、前記第１検出部に接続される第１演算回路及び前記第２検出部に接続される第２演算回路と、
前記２系統の演算回路からの演算結果を電気信号として独立して出力する２系統の出力部であって、前記第１演算回路からの演算結果を出力する第１出力部及び前記第２演算回路からの演算結果を出力する第２出力部と、を備え、
前記第１出力部は、第１ロボットの力制御を行うロボットコントローラに接続され、
前記第２出力部は、第２ロボットの力制御を行うロボットコントローラに接続される、ことを特徴とする力覚センサ。 - 前記弾性支持体は、起歪体であって、
前記起歪体は、
前記受力体に対して固定されたコア部と、
前記センサベースに対して固定され、前記コア部を囲むリング部と、
前記コア部の外周面と前記リング部の内周面に連結するように設けられ、周方向に沿って等間隔に配置された前記弾性部としての複数のビーム部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の力覚センサ。 - 前記弾性支持体は、重なり合った第１起歪体と第２起歪体からなり、
前記第１起歪体は、
前記受力体に対して固定された第１コア部と、
前記センサベースに対して固定され、前記第１コア部を囲む第１リング部と、
前記第１コア部の外周面と前記第１リング部の内周面に連結するように設けられ、周方向に沿って等間隔に配置された前記弾性部としての複数の第１ビーム部と、を有し、
前記第２起歪体は、
前記第１起歪体の前記第１コア部に対して固定された第２コア部と、
前記センサベースに対して固定され、前記第２コア部を囲む第２リング部と、
前記第２コア部の外周面と前記第２リング部の内周面に連結するように設けられ、周方向に沿って等間隔に配置された前記弾性部としての複数の第２ビーム部と、を有し、
前記２系統の検出部のうちの一方の系統の検出部は、前記第１ビーム部の歪み又は変位を検出し、前記２系統の検出部のうちの他方の系統の検出部は、前記第２ビーム部の歪み又は変位を検出することを特徴とする請求項２に記載の力覚センサ。 - 前記２系統の検出部は、２系統の歪みゲージ式の検出部であることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の力覚センサ。
- 多関節のアーム、及び前記アームの先端部側に設けられかつ篏合ワークを把持するハンドを有したロボットと、
前記ハンドの基部と前記アームの先端部との間に配設され、前記ハンドに作用する力又はモーメントを検出する、請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の力覚センサと、
被篏合ワークの姿勢を変更できるように、被篏合ワークを支持するテーブル装置と、
篏合ワークを被篏合ワークに篏合させる際に、前記力覚センサにおける前記２系統の出力部のうちの一方の系統の出力部から出力された演算結果に基づいて篏合ワークの姿勢を調整するように前記ロボットの力制御を行うロボットコントローラと、
篏合ワークを被篏合ワークに篏合させる際に、前記力覚センサにおける前記２系統の出力部のうちの他方の系統の出力部から出力された演算結果に基づいて、被篏合ワークの姿勢を調整するように前記テーブル装置の力制御を行うテーブルコントローラと、備え、
前記テーブル装置は、ロボットとして機能し、
前記テーブルコントローラは、ロボットとして機能する前記テーブル装置の力制御を行うロボットコントローラとして機能する、ことを特徴とする篏合システム。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013234975A (ja) | 2012-05-11 | 2013-11-21 | Kazuhiro Nakamura | 力覚センサ |
| WO2018042571A1 (ja) | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 株式会社 トライフォース・マネジメント | 力覚センサ |
| WO2019239938A1 (ja) | 2018-06-14 | 2019-12-19 | 新東工業株式会社 | 起歪体、起歪体の製造方法、及び物理量測定センサ |
| JP2020165897A (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社レプトリノ | 力覚センサ |
| JP2020165899A (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社レプトリノ | 力覚センサ |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4640138A (en) * | 1985-03-06 | 1987-02-03 | Mts Systems Corporation | Multiple axis load sensitive transducer |
| JPS6435331A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-06 | Omron Tateisi Electronics Co | Force sensor |
| US6162189A (en) * | 1999-05-26 | 2000-12-19 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Ankle rehabilitation system |
| US8270599B2 (en) * | 2008-02-28 | 2012-09-18 | Ciena Corporation | Transparent protocol independent data compression and encryption |
| US7743672B2 (en) * | 2008-06-06 | 2010-06-29 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Multiple axis load cell controller |
| US9172771B1 (en) * | 2011-12-21 | 2015-10-27 | Google Inc. | System and methods for compressing data based on data link characteristics |
| US9720456B1 (en) * | 2012-07-23 | 2017-08-01 | Amazon Technologies, Inc. | Contact-based device interaction |
| CA2899727C (en) * | 2013-02-05 | 2021-04-27 | Ivenix, Inc. | Fluid flow measurement and control |
| CN104608113B (zh) * | 2013-11-01 | 2018-07-17 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、机器人系统以及机器人控制装置 |
| WO2015088569A1 (en) * | 2013-12-14 | 2015-06-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Powering loads with a power supply and an uninterruptible power supply |
| US10175737B1 (en) * | 2015-12-22 | 2019-01-08 | Amazon Technologies, Inc. | Managing electrical resiliency in a datacenter |
| EP3548903A1 (en) * | 2016-11-29 | 2019-10-09 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Scanning probe microscopy system, and method for mounting and demounting a probe therein |
| JP6896585B2 (ja) | 2017-10-20 | 2021-06-30 | キヤノン株式会社 | 力覚センサ及び装置 |
| JP7053410B2 (ja) * | 2018-08-30 | 2022-04-12 | トヨタ自動車株式会社 | センサユニット、センサシステム、ロボットハンド、ロボットアーム、サーバ装置、演算方法、およびプログラム |
| JP6462946B1 (ja) | 2018-10-03 | 2019-01-30 | 株式会社トライフォース・マネジメント | 力覚センサ |
| JP2020118642A (ja) | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 株式会社デンソー | 力覚センサ |
| JP2021003771A (ja) * | 2019-06-26 | 2021-01-14 | 日本電産株式会社 | ロボットシステム |
-
2021
- 2021-03-24 JP JP2021050823A patent/JP7707595B2/ja active Active
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013234975A (ja) | 2012-05-11 | 2013-11-21 | Kazuhiro Nakamura | 力覚センサ |
| WO2018042571A1 (ja) | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 株式会社 トライフォース・マネジメント | 力覚センサ |
| WO2019239938A1 (ja) | 2018-06-14 | 2019-12-19 | 新東工業株式会社 | 起歪体、起歪体の製造方法、及び物理量測定センサ |
| JP2020165897A (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社レプトリノ | 力覚センサ |
| JP2020165899A (ja) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社レプトリノ | 力覚センサ |
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