JPH0768487A - 力・トルクセンサのロック機構及びその解除方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は軌道上でコネクタの着脱やボルトの締
結等を行う宇宙ロボットに適用可能な力・トルクセンサ
のロック機構及びその解除方法に関し、力・トルクセン
サのロケット打ち上げ時における保護を目的とする。 【構成】センサハウジング４と、センサハウジング４に
弾性体８を介して支持されるセンサ可動部１２と、弾性
体８に生じる歪を検出する手段を備えた力・トルクセン
サに適用され、センサハウジング４に揺動可能に設けら
れたフック１４と、フック１４の先端近傍に設けられた
ピン１６と、ピン１６の先端が着座する台座１８とから
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軌道上でコネクタの着
脱やボルトの締結等を行う宇宙ロボットに適用可能な力
・トルクセンサのロック機構及びその解除方法に関す
る。

【０００２】宇宙ロボットにおいては、遠隔操作に際し
ての良好な制御を行うために、押し込み力やねじりトル
クの監視或いは衝突の検出が必要になる。このため、一
般に、宇宙ロボットには力・トルクセンサが用いられ
る。この種のセンサは比較的脆弱であるため、実用に際
してはその保護が要求される。

【０００３】

【従来の技術】従来、ロボットのアーム部に設けられた
センサハウジングと、その一端はセンサハウジングに弾
性体を介して支持されその他端にはロボットのハンド部
が固定されるセンサ可動部と、上記弾性体に生じる歪を
検出する手段とを備えた力・トルクセンサが公知であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のセンサ可動部を
支持する弾性体の剛性は比較的小さいので、ロケット打
ち上げ時の振動等によりセンサに故障や破壊が生じやす
く、その保護が要求される。

【０００５】そこで、本発明の目的は、力・トルクセン
サの確実な保護が可能なロック機構を提供することにあ
る。また、力・トルクセンサのロック機構の解除方法の
提供もこの発明の目的である。

【０００６】本発明の他の目的は、以下の説明から明ら
かになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によると、ロボッ
トのアーム部に設けられたセンサハウジングと、その一
端は上記センサハウジングに弾性体を介して支持されそ
の他端には上記ロボットのハンド部が固定されるセンサ
可動部と、上記弾性体に生じる歪を検出する手段とを備
えた力・トルクセンサのロック機構であって、上記セン
サハウジング及び上記ハンド部のいずれか一方に揺動可
能に設けられたフックと、該フックの先端近傍に設けら
れたピンと、上記センサハウジング及び上記ハンド部の
いずれか他方に設けられ上記ピンの先端が着座する台座
と、上記ピンの先端が上記台座に着座する状態と着座し
ない状態を選択的に設定するロック手段とを備えた力・
トルクセンサのロック機構が提供される。

【０００８】また、本発明によると、本発明の力・トル
クセンサのロック機構の解除方法であって、上記ロック
手段は、上記センサハウジングの周囲に摺動可能に設け
られ上記ピンが上記台座に着座した状態にある上記フッ
クに係止する止めがねを含み、上記ロボットを作動させ
て上記止めがねを作業台上の金具に押し当てることで上
記ピンが上記台座に着座した状態を解除するようにした
力・トルクセンサのロック機構の解除方法が提供され
る。

【０００９】

【作用】本発明の力・トルクセンサのロック機構におい
て、ロック手段が、選択的に、ピンの先端が台座に着座
する状態を設定すると、センサ可動部とセンサハウジン
グの相対的位置関係が確定され、ロケットの打ち上げ時
等に際して力・トルクセンサに大きな加速度が加わる等
したとしても、弾性体が変形することはなく、力・トル
クセンサの故障や破壊の恐れがなくなる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に沿って詳細に説
明する。図１は本発明の第１実施例を示す力・トルクセ
ンサの部分断面図である。

【００１１】ロボットのアーム部２の先端には、センサ
ハウジング４が固定されている。センサハウジング４の
内部には、弾性体８によりセンサ可動部１０が支持され
る。そして、センサ可動部１０の先端には、ロボットの
ハンド部１２が固定されている。

【００１２】尚、弾性体８には、図示はしないが歪ゲー
ジ等の弾性体８に生じる歪を検出する手段が設けられて
おり、これによりハンド部１２に与えられる力及びトル
クが検出されるようになっている。

【００１３】センサハウジング４の外周には、フック１
４が軸１５を中心に回動可能に設けられており、フック
１４の先端にはピン１６が固定されている。また、ハン
ド部１２の外周には、ピン１６に対応する位置に、ピン
１６の先端が着座する台座１８が設けられている。

【００１４】この構成によると、フック１４をハンド部
１２の側に回動させてピン１６が台座１８に着座した状
態を維持することにより、ロケット打ち上げ時等の激し
い振動から力・トルクセンサを保護することができ、し
かも、打ち上げ後のロボット運用時には確実に力・トル
クセンサのロックを解除することができる。

【００１５】図示された例では、フック１４、ピン１６
及び台座１８は互いに対称の位置になるように２組設け
られているが、これらをロボット円周方向に等間隔に４
つ設けても良い。また、フックをハンド部１２の側に回
動可能に設け、台座をセンサハウジング４或いはアーム
部２に設けても良い。

【００１６】尚、本実施例において、ピン１６の先端を
円錐形状にしているのは、ロックを解除するに際してピ
ン１６が台座１８から外れなくなることを防止するため
である。

【００１７】ところで、図１に示されるような力・トル
クセンサのロック機構を宇宙空間で解除する場合、モー
タやソレノイド等の専用の動力を用いることが考えられ
る。しかしながら、一般的にロックの解除はロボットの
運用に先立って１回しか行われず、そのため、専用のア
クチュエータを用意することは、重量及びスペースとも
に制約のある衛星では好ましくはない。

【００１８】そこで、ロケット打ち上げ後に軌道上で力
・トルクセンサのロック機構を解除する動力として、専
用の動力を用意するのではなく、ロボットのアームの推
力を利用することにする。具体的には、ロボットのアー
ムの可動範囲内にロック解除用の金具を取り付けてお
き、金具にロボットのアームの力・トルクセンサロック
機構をこすり付けてロックを解除する。さらに具体的に
は次の通りである。

【００１９】図２は本発明の第２実施例を示すロボット
の斜視図、図３は図２に示される力・トルクセンサのロ
ック機構及びその解除機構の部分断面図である。この実
施例では、ピン１６の先端が台座１８に着座する状態と
着座しない状態とを選択的に設定するロック手段は、セ
ンサハウジング４の周囲に摺動可能に設けられた止めが
ね３０を含む。止めがね３０は、ロケット打ち上げ時に
はフック１４に係止して、ピン１６が台座１８に着座し
た状態を維持する。

【００２０】作業台２０上に設けられたロック解除機構
２４は、円還状突起２６と、円還状突起２６の内部に突
出する金具２８とを有している。円還状突起２６にはロ
ボットのアーム部２を収容可能であり、ロボット２１の
作業に先立って、アーム部２を円管状突起２６内に下降
させることで、止めがね３０を金具２８に押し当てて、
ピン１６が台座１８に着座した状態が解除される。

【００２１】このように本実施例によると、ロケットを
打ち上げた後軌道上で力・トルクセンサのロック機構を
解除する場合に、新たなアクチュエータが不必要であ
り、打ち上げ重量の軽減が可能になる。

【００２２】さて、図２の第２実施例により説明したよ
うなロック機構の解除方法を宇宙空間で実施する場合、
ロック解除用の金具をロボットアームとは別に設置する
ことが要求され、スペース的に制約のある衛星では好ま
しくない。

【００２３】そこで、ロック機構を解除する機構をロボ
ットアーム自身に持たせ、また、動力としてアームの回
転軸の回転力を用いる。具体的には、アームの回転軸と
連動してロック解除機構が動作するようにする。これに
より、衛星上のスペースの節約が図れる。さらに具体的
には以下の通りである。

【００２４】図４は本発明の第３実施例を示すロボット
の部分断面図である。この実施例では、センサハウジン
グ４は、ベアリング３２によりロボットのアーム部２に
対して回転可能に設けられており、アーム部２内に設け
られたモータ３４によってセンサハウジング４の回転が
駆動される。

【００２５】また、フック１４は、ハンド部１２の側に
設けられた軸１５を中心に回動可能である。この例で
は、フック１４には２つのピン１６Ａ及び１６Ｂが設け
られており、これに対応して、２つの台座１８Ａ及び１
８Ｂがそれぞれハンド部１２及びセンサハウジング４に
設けられている。

【００２６】ローラ３８は、フック１４に固定されたピ
ン１６Ａ及び１６Ｂがそれぞれ台座１８Ａ及び１８Ｂに
着座しているときにフック１４にその外側から当接す
る。この構成によると、ローラ３８がフック１４に当接
している図示された状態でロケットを打ち上げた後、ロ
ボットの作業に先立ちモータ３４によりセンサハウジン
グ４を回転させることで、容易に力・トルクセンサのロ
ックを解除することができる。

【００２７】図４の第３実施例のような機構を用いて力
・トルクセンサのロック解除を宇宙空間で実施する場
合、解除後のフックの処理が問題になる。フックは本来
二度と使用しないものなので、宇宙空間に捨ててしまう
ことも考えられるが、その場合、浮遊するフックが後の
作業の邪魔になる恐れがある。また、フックをロボット
アームに付随させておく場合でも、図４の第３実施例で
はフック１４がハンド部１２に対して回動可能であるの
で、フック１４の予期しない動きによって他の部分の損
傷等が発生する恐れがある。

【００２８】そこで、解除されたフックをバネ等の力で
ロボットアームに押し付けて固定することによって、ロ
ボットアームの動作を阻害しないようにする。具体的に
は以下の通りである。

【００２９】図５は本発明の第４実施例を示すフックの
平面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。この例では、軸
１５によって回動可能に支持されるフック１４は、つる
まきバネ４０の付勢力によってハンド部１２の側に回動
するように付勢される。即ち、図５（Ｂ）において、フ
ック１４は常に反時計回り方向につるまきバネ４０によ
る付勢力を受けている。

【００３０】この構成によると、ロボットアームを回転
させて力・トルクセンサのロックを解除したときに、つ
るまきバネ４０の復元力によってフック１４は跳ね上が
りその先端がハンド部１２に当接した状態で位置の確定
をなされ、フック１４の予期しない動きによって他の部
分の動作が阻害される恐れが排除される。

【００３１】ところで、図４の第３実施例のような機構
を用いて力・トルクセンサをロックする場合、ピンや台
座等の部品寸法のばらつきによりピンの押し付け力が所
望の値にならない恐れがある。押し付け力が不足する場
合、ロックが不確実になり、一方、押し付け力が過大な
場合にはロック機構そのものが破壊する恐れがある。

【００３２】そこで、フックを押し付けるローラの軸を
変位可能に構成して、ローラによるフックの押し付け力
を調整可能にする。具体的には以下の通りである。図６
は本発明の第５実施例を示すローラ及びローラ支持台の
断面図である。この例では、ローラ３８は、偏心軸４２
により回転可能に支持され、偏心軸４２の根元部分は、
ローラ支持台３６に挿入されてボルト４４による締め付
け力を受けている。

【００３３】この構成によると、ボルト４４の締め付け
力を緩めて偏心軸４２を回転させることで、ローラ３８
を図中のＡ方向に変位させることができ、フック１４
（図４参照）に対するローラ３８の押し付け力を容易に
調整することができるようになる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ロケット打ち上げ時の振動等による力・トルクセンサの
故障や破壊を防止してその確実な保護が可能になるとい
う効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すロボットの部分断面
図である。

【図２】本発明の第２実施例を示すロボットの斜視図で
ある。

【図３】本発明の第２実施例における力・トルクセンサ
近傍の部分断面図である。

【図４】本発明の第３実施例を示すロボットの部分断面
図である。

【図５】本発明の第４実施例を示すフックの平面図
（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。

【図６】本発明の第５実施例を示すローラ及びローラ支
持台の断面図である。

【符号の説明】

２ アーム部 ４ センサハウジング ８ 弾性体 １０ センサ可動部 １２ ハンド部 １４ フック １６ ピン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのアーム部(2) に設けられたセ
   ンサハウジング(4)と、 その一端は上記センサハウジング(4) に弾性体(8) を介
   して支持されその他端には上記ロボットのハンド部(12)
   が固定されるセンサ可動部(10)と、 上記弾性体(8) に生じる歪を検出する手段とを備えた力
   ・トルクセンサのロック機構であって、 上記センサハウジング(4) 及び上記ハンド部(12)のいず
   れか一方に揺動可能に設けられたフック(14)と、 該フックの先端近傍に設けられたピン(16)と、 上記センサハウジング(4) 及び上記ハンド部(12)のいず
   れか他方に設けられ上記ピン(16)の先端が着座する台座
   (18)と、 上記ピン(16)の先端が上記台座(18)に着座する状態と着
   座しない状態を選択的に設定するロック手段とを備えた
   ことを特徴とする力・トルクセンサのロック機構。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の力・トルクセンサのロ
   ック機構の解除方法であって、 上記ロック手段は、上記センサハウジング(4) の周囲に
   摺動可能に設けられ上記ピン(16)が上記台座(18)に着座
   した状態にある上記フック(14)に係止する止めがね(30)
   を含み、 上記ロボットを作動させて上記止めがね(30)を作業台上
   の金具(24)に押し当てることで上記ピン(16)が上記台座
   (18)に着座した状態を解除することを特徴とする力・ト
   ルクセンサのロック機構の解除方法。
3. 【請求項３】 上記センサハウジング(4) は上記アーム
   部(2) に対して回転可能に設けられ、 上記ロック手段は、 上記アーム部(2) に固定されたローラ支持台(36)と、 該ローラ支持台(36)に回転可能に設けられ上記ピン(16
   A,16B) が上記台座(18A,18B) に着座しているときに上
   記フック(14)にその外側から当接するローラ(38)とを含
   むことを特徴とする請求項１に記載の力・トルクセンサ
   のロック機構。
4. 【請求項４】 上記ピン(16)が上記台座(18)に着座した
   状態を解除する方向に上記フック(14)を付勢する手段を
   さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の力・ト
   ルクセンサのロック機構。
5. 【請求項５】 上記ローラ(38)は偏心軸(42)を介して上
   記ローラ支持台(36)に取り付けられ、 該偏心軸(42)の偏心量を調整する手段をさらに備えたこ
   とを特徴とする請求項３に記載の力・トルクセンサのロ
   ック機構。
6. 【請求項６】 上記ピン(16)が概略円錐形状を有してい
   ることを特徴とする請求項１に記載の力・トルクセンサ
   のロック機構。