專利名稱：機(jī)械手、機(jī)械手的碰撞檢測(cè)方法以及機(jī)械手的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械手、機(jī)械手的碰撞檢測(cè)方法以及機(jī)械手的控制方法。
背景技術(shù)：
近年來，機(jī)器人不僅應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，而且正在進(jìn)入醫(yī)療、福利和家政等服務(wù)領(lǐng)域。 在這種場合中使用的機(jī)器人與人共有作業(yè)空間。因此，造成一種不得不設(shè)想人與機(jī)器人的 接觸或碰撞這樣的雙方干擾的環(huán)境，針對(duì)這些情況確保安全變得重要。
以產(chǎn)業(yè)用機(jī)械手(maiupulator)為代表的現(xiàn)有的機(jī)械手，為了確保指尖位置的精度，采 用組合了剛性高的部件和剛性高的致動(dòng)器(使用減速比高的齒輪的馬達(dá)等)的結(jié)構(gòu)(例如， 參照日本實(shí)用新型公報(bào)實(shí)公平4—29990號(hào))。
因此，在人或建筑物等外部體突然進(jìn)入機(jī)械手的預(yù)定軌道內(nèi)而與機(jī)械手接觸的情況 下，瞬時(shí)緩和其沖擊力以及接觸力比較困難。這是因?yàn)闄C(jī)械手是不可反向驅(qū)動(dòng) (non-backdrivable)的機(jī)構(gòu)。因此，必須在確保人的安全性方面進(jìn)行改善。作為在這樣 的機(jī)械手中確保與外部體的接觸的安全性的技術(shù)，提出了各種方案。
例如，公開有這樣一種技術(shù)，該技術(shù)通過設(shè)置在機(jī)械手腕部的力傳感器(force sensor) 來檢測(cè)機(jī)械手指尖與人、建筑物等外部體的碰撞或接觸，根據(jù)其力的輸入(大小、方向) 對(duì)機(jī)械手的各關(guān)節(jié)的馬達(dá)進(jìn)行位置控制，從而控制性地實(shí)現(xiàn)像彈簧那樣的柔軟性(例如， 參照日本專利公開公報(bào)特開平2 — 300808號(hào))。
然而，在上述機(jī)械手中，存在無法對(duì)與機(jī)械手指尖部以外的部分的碰撞以及接觸做出 反應(yīng)的問題。
此外，在特開平2 — 300808號(hào)公報(bào)中記載的機(jī)械手，還通過在機(jī)械手表面設(shè)置壓力傳 感器等，能夠檢測(cè)與機(jī)械手指尖部以外的部分的碰撞或接觸。但是，由于是根據(jù)傳感器輸 入來控制馬達(dá)，所以對(duì)碰撞的響應(yīng)性有限。此外，這樣的傳感器輸入，由電磁波等造成的 誤動(dòng)作的可能性也較高，存在無法期待可靠動(dòng)作的問題。
此外，為了檢測(cè)碰撞需要上述那樣的特殊的傳感器，這會(huì)導(dǎo)致因傳感器線路的斷開而 造成的誤動(dòng)作、機(jī)械手的重量增加、成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械手、機(jī)械手的碰撞檢測(cè)方法以及機(jī)械手的控制方法， 對(duì)于與外部物體的接觸或碰撞，能夠響應(yīng)性良好地吸收緩和所產(chǎn)生的力，并且還不需要用 于檢測(cè)碰撞的特殊的傳感器，可實(shí)現(xiàn)低成本、輕量且小型化。
本發(fā)明所提供的一種機(jī)械手包括第一連桿；第二連桿；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在上述第一 連桿上的第一差動(dòng)輸入軸和第二差動(dòng)輸入軸；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在上述第二連桿上的差動(dòng)輸 出軸；根據(jù)上述第一及第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的和或者差，讓上述差動(dòng)輸出軸繞垂直 的兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)；向上述第一差動(dòng)輸入軸傳送驅(qū)動(dòng)力的第一傳動(dòng)部；向上述 第二差動(dòng)輸入軸傳送驅(qū)動(dòng)力的第二傳動(dòng)部；檢測(cè)上述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第 一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器；檢測(cè)上述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感 器；以及基于上述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)上述第一連桿或上述第 二連桿是否受到了外力的控制裝置，其中，上述第一及第二傳動(dòng)部分別具備在旋轉(zhuǎn)軸的并 進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的蝸桿，和與該蝸桿嚙合的蝸輪，上 述蝸桿具有根據(jù)上述第一連桿或上述第二連桿受到的外力而并進(jìn)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所提供的另一種機(jī)械手包括第一連桿；第二連桿；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在上述第 一連桿上的第一差動(dòng)輸入軸和第二差動(dòng)輸入軸；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在上述第二連桿上的差動(dòng) 輸出軸；根據(jù)上述第一及第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的和或者差，讓上述差動(dòng)輸出軸繞垂 直的兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)；在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位 置并可旋轉(zhuǎn)的第一蝸桿；固定在上述第一差動(dòng)輸入軸上與上述第一蝸桿嚙合的第一蝸輪； 設(shè)置在上述第一連桿上用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述第一蝸桿的第一驅(qū)動(dòng)源；在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移 動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的第二蝸桿；固定在上述第二差動(dòng)輸入軸上與 上述第二蝸桿嚙合的第二蝸輪；設(shè)置在上述第一連桿上用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述第二蝸桿的第二 驅(qū)動(dòng)源；檢測(cè)上述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器；檢測(cè)上述第 二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器；檢測(cè)上述第一驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)角度 信息的第一驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器；檢測(cè)上述第二驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角 度傳感器；以及基于上述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)和上述第一或第二驅(qū)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)上述第一連桿或上述第二連桿受到了外力的控制裝置， 其中，上述第一蝸桿或上述第二蝸桿具有根據(jù)上述第一連桿或上述第二連桿受到的外力而 并進(jìn)的結(jié)構(gòu)。
7本發(fā)明還提供一種機(jī)械手的碰撞檢測(cè)方法，上述機(jī)械手包括可旋轉(zhuǎn)地被支撐在第一 連桿上的第一差動(dòng)輸入軸和第二差動(dòng)輸入軸；在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保 持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的第一蝸桿和第二蝸桿；檢測(cè)上述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息 的第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器，以及檢測(cè)上述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二軸旋轉(zhuǎn)角 度傳感器，在上述第一或第二蝸桿根據(jù)上述第一連桿或上述第二連桿受到的外力而并進(jìn) 后，再基于上述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)上述第一連桿或上述第二 連桿是否受到了外力。
本發(fā)明還提供一種機(jī)械手的控制方法，上述機(jī)械手包括可旋轉(zhuǎn)地被支撐在第一連桿 上的第一差動(dòng)輸入軸和第二差動(dòng)輸入軸；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在第二連桿上的差動(dòng)輸出軸；在 旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的第一蝸桿以及第二蝸 桿；設(shè)置在上述第一連桿上用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述第一蝸桿的第一驅(qū)動(dòng)源；設(shè)置在上述第一連 桿上用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述第二蝸桿的第二驅(qū)動(dòng)源；檢測(cè)上述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息 的第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器；以及檢測(cè)上述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二軸旋轉(zhuǎn)角 度傳感器，,.在上述第一或第二蝸桿根據(jù)上述第一連桿或上述第二連桿受到的外力而并進(jìn) 后，再基于上述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)上述第一連桿或上述第二 連桿是否受到了外力，驅(qū)動(dòng)控制上述第一驅(qū)動(dòng)源或上述第二驅(qū)動(dòng)源。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)或方法，當(dāng)機(jī)械手接觸或碰撞到人或建筑物等外部物體時(shí)，通過受到 被彈性支撐的蝸桿在其旋轉(zhuǎn)軸方向上并進(jìn)，能夠迅速且彈性地吸收緩和碰撞力。此外，通 過將為了機(jī)械手的關(guān)節(jié)角度控制用而設(shè)置的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器兼用作碰撞檢測(cè)傳感器，能 夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手的低成本化和輕量化，并能夠進(jìn)行迅速的碰撞檢測(cè)。此外，由于包括差動(dòng)齒 輪機(jī)構(gòu)，所以能夠在確保軸轉(zhuǎn)矩的同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的小型化。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)械手的主要部分的概要剖視圖。
圖2是從側(cè)面看到該機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件A(B)時(shí)的主要部分的剖視圖。 圖3是用于說明該機(jī)械手的沖擊吸收動(dòng)作的第一例的圖。 圖4是用于說明該機(jī)械手的沖擊吸收動(dòng)作的第二例的圖。
圖5是從側(cè)面看到該機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件A(B)的其他結(jié)構(gòu)例子時(shí)的主要部分的剖視圖。 圖6是說明該機(jī)械手的碰撞檢測(cè)動(dòng)作的流程圖。 圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)械手的主要部分的概要剖視圖。
8圖8是說明該機(jī)械手的碰撞檢測(cè)動(dòng)作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)
首先，參照?qǐng)D1、圖2對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)械手進(jìn)行說明。另外，在此雖然是對(duì) 機(jī)械手的關(guān)節(jié)進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于此，也能夠應(yīng)用于各種機(jī)械的關(guān)節(jié)。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中的機(jī)械手的關(guān)節(jié)的概要剖視圖。圖2是從側(cè)面看到圖1所 示的驅(qū)動(dòng)部件A時(shí)的主要部分的剖視圖。
圖1所示的機(jī)械手的關(guān)節(jié)包括作為第一連桿的第一臂1和作為第二連桿的第二臂2。 在第一臂1與第二臂2之間設(shè)置作為中間連桿的中間臂3。第一臂1和中間臂3通過沿著 與第一臂1的長度方向垂直的方向延伸的第一差動(dòng)輸入軸5a及第二差動(dòng)輸入軸5b互相連 結(jié)。第一差動(dòng)輸入軸5a及第二差動(dòng)輸入軸5b，通過軸承4而旋轉(zhuǎn)自如地被支撐在第一臂 1上。第一差動(dòng)輸入軸5a及第二差動(dòng)輸入軸5b被配置在同一軸線Ll上，并且在與第一 臂1的長度方向垂直的方向上相對(duì)置。中間臂3具有成為一體的沿著第一臂1的長度方向 延伸的一對(duì)縱部3a，和沿著與第一臂1的長度方向垂直的方向(寬度方向)延伸并連結(jié)兩 個(gè)縱部3a、 3a的橫部3b。第一差動(dòng)輸入軸5a及第二差動(dòng)輸入軸5b通過設(shè)置在中間臂3 的縱部3a上的軸承6，旋轉(zhuǎn)自如地與中間臂3連結(jié)。
第二臂2設(shè)置在與第一差動(dòng)輸入軸5a及第二差動(dòng)輸入軸5b的軸線Ll垂直的軸線L2 上。第二臂2以固定在作為差動(dòng)輸出軸的第二軸8的端部的狀態(tài)而與其結(jié)合。第二軸8通 過設(shè)置在中間臂3的橫部3b上的軸承7而旋轉(zhuǎn)自如地被支撐在中間臂3上。
在第一差動(dòng)輸入軸5a、第二差動(dòng)輸入軸5b以及第二軸8的一端，分別固定第一輸入 側(cè)傘齒輪(bevel gear) 9a、第二輸入側(cè)傘齒輪9b和從動(dòng)側(cè)傘齒輪10。這些傘齒輪9a、 9b、 10構(gòu)成差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)(differential gear mechanism)C。另夕卜，輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b與從動(dòng) 側(cè)傘齒輪IO都為同一形狀、同一尺寸。從動(dòng)側(cè)傘齒輪10配置在與輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b 雙方嚙合的位置，與第二軸8 —體形成。從動(dòng)側(cè)傘齒輪10利用形成在其端部的螺絲部(未 圖示)而與第二臂2—體化地剛性結(jié)合。
在第一差動(dòng)輸入軸5a、第二差動(dòng)輸入軸5b的中間部附近，蝸輪lla、 lib分別具有 剛性而被加以固定。
另一方面，在第一臂1內(nèi)，并列容納作為第一傳動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)部件A和作為第二傳動(dòng)部
的驅(qū)動(dòng)部件B。另外，由于驅(qū)動(dòng)部件A、驅(qū)動(dòng)部件B為同一部件，因此，在此用圖l、圖
92對(duì)驅(qū)動(dòng)部件A進(jìn)行說明。
在第一臂l中，設(shè)置有沿其長度方向延伸的驅(qū)動(dòng)軸14a。驅(qū)動(dòng)軸14a通過軸承13a旋 轉(zhuǎn)自如地被支撐在形成于第一臂1的支撐壁17a、 18a上。
驅(qū)動(dòng)部件A具有蝸桿(worm)12a和與該蝸桿12a嚙合的蝸輪(worm wheel)lla。蝸桿 12a配置在與軸線Ll垂直的軸線L3a上，以旋轉(zhuǎn)方向受到限制的狀態(tài)與驅(qū)動(dòng)軸14a結(jié)合。 例如，在驅(qū)動(dòng)軸14a上形成沿軸方向延伸的鍵槽(key way),蝸桿12a與驅(qū)動(dòng)軸14a鍵槽 結(jié)合。由此，蝸桿12a以其并進(jìn)方向(translationdirection)的移動(dòng)被允許的狀態(tài)與驅(qū)動(dòng)軸 14a結(jié)合。另外，蝸桿12a、 12b以及蝸輪lla、 lib均有相同的模數(shù)(module)，具有相 同齒數(shù)、相同直徑，齒的扭轉(zhuǎn)方向也為相同方向(圖中為向左扭轉(zhuǎn))。
在驅(qū)動(dòng)軸14a的一端部固定有齒輪19a。在支撐壁17a、 18a與蝸桿12a之間，設(shè)有 作為壓靠部件的彈簧16a。彈簧16a以保持殘留壓縮復(fù)原力的狀態(tài)被嵌入驅(qū)動(dòng)軸14a中。 在彈簧16a與支撐壁17a、 18a之間，插入承接彈簧16a的彈簧座15a。蝸桿12a通過在 其兩端面起作用的彈簧16a的殘留壓縮復(fù)原力，彈性地保持(定中心)在驅(qū)動(dòng)軸14a上的 指定驅(qū)動(dòng)位置。作為彈簧16a，雖然最好是線圈彈簧，但并不限定于此。例如，也可以使 用板彈簧、盤彈簧、螺旋彈簧等。另外，較為理想的是，設(shè)定該彈簧16a的初始?jí)嚎s量， 使得蝸桿12a在向軸線L3a方向并進(jìn)移動(dòng)(translational movement)時(shí)仍保持有殘留壓縮 復(fù)原力。
第一臂1中設(shè)有驅(qū)動(dòng)源21a、 21b。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)源21a、 21b包括驅(qū)動(dòng)用馬 達(dá)和沒有反沖(backlash)的減速機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)源21a、 21b被固定在第一臂1的支撐壁26a、 26b上。在驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的輸出軸22a、 22b的端部固定有齒輪20a、 20b。該齒輪 20a、 20b與固定在驅(qū)動(dòng)軸14a、 14b的端部的齒輪19a、 19b嚙合。即，驅(qū)動(dòng)源21a、 21b 產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力通過齒輪20a、 20b、齒輪19a、 19b被傳送到驅(qū)動(dòng)軸14a、 14b。
圖1所示的23是控制驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的控制裝置，24是用于輸入操作指令的輸入 部。來自形成在外部的上位控制裝置(未圖示)的操作指令被輸入到輸入部24。此外，在 以能夠遠(yuǎn)程操縱的方式構(gòu)成機(jī)械手的情況下，作為輸入部24，包括各種輸入設(shè)備等。作為 輸入設(shè)備，例如可以使用公知的鍵輸入裝置、游戲手柄(gamepad)、操縱桿(joystick)、觸 摸屏(touchpanel)等。
控制裝置23包括根據(jù)程序執(zhí)行各種功能的中央處理裝置(CPU)、存儲(chǔ)各種程序等的
讀出專用的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可擦寫的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和進(jìn)
行與外部的數(shù)據(jù)輸入輸出的輸入輸出部。由此，控制裝置23基于從輸入部24得到的操作
10指令信息，以及從與第一差動(dòng)輸入軸5a的端部連結(jié)的第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a和與第 二差動(dòng)輸入軸5b的端部連結(jié)的第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30b得到的各軸的旋轉(zhuǎn)角度信息(旋 轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)角速度等)， 一邊執(zhí)行各種程序， 一邊通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器(未圖示)來驅(qū)動(dòng)控 制驅(qū)動(dòng)源21a、 21b。此外，控制裝置23還基于從軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a、 30b得到的差 動(dòng)輸入軸5a、 5b的旋轉(zhuǎn)角度信息，能夠檢測(cè)第二臂2相對(duì)于第一臂1的位置、姿勢(shì)。第 一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a及第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30b可以使用例如，包括阻抗元件 (resistance element)和滑動(dòng)頭(slidable tap)的電位計(jì)、包括編碼板和光傳感器的光學(xué)編碼 器、使用霍爾元件或磁阻元件和NS兩極磁化的旋轉(zhuǎn)磁體的磁氣編碼器等。尤其是，光學(xué) 式編碼器或磁氣式編碼器的輸出為數(shù)字信號(hào)，因此能夠抗噪聲，并能檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn) 角速度。此外，在電位計(jì)的情況下，較為理想的是使用例如傳導(dǎo)性的(coriductive)(導(dǎo)電) 塑料型電位計(jì)。傳導(dǎo)性的塑料型電位計(jì)的角度分辨率較高，耐磨損性好，高速跟蹤性也比 較好。
下面，對(duì)于以上述方式構(gòu)成的機(jī)械手的關(guān)節(jié)，使用圖l、圖2說明其基本動(dòng)作。 首先，對(duì)第二臂2相對(duì)于第一臂1轉(zhuǎn)動(dòng)，即向圖l的齒距(pitch)方向(P)轉(zhuǎn)動(dòng)的 情況進(jìn)行說明。
在此情況下，使第一驅(qū)動(dòng)源21a的輸出軸22a和第二驅(qū)動(dòng)源21b的輸出軸22b向相 同方向以相同旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。這樣，通過齒輪20a、 20b、齒輪19a、 19b，驅(qū)動(dòng)軸14a、 14b 分別向相同方向以相同角度旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，例如如圖2所示，若第一及第二蝸桿12a、 12b 向C方向旋轉(zhuǎn)，則由于第一蝸桿12a及第二蝸桿12b的齒的扭轉(zhuǎn)方向，第一蝸輪lla及 第二蝸輪lib向D方向旋轉(zhuǎn)。由于蝸輪lla、 lib與第一差動(dòng)輸入軸5a、第二差動(dòng)輸入 軸5b剛性結(jié)合，所以與差動(dòng)輸入軸5a、 5b的先端同樣剛性結(jié)合的輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b 彼此向相同方向以相同角度旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，與輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b嚙合的從動(dòng)側(cè)傘齒輪10 無法向任何方向旋轉(zhuǎn)。因此，第二軸8、從動(dòng)側(cè)傘齒輪10和輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b整體繞 軸線L1公轉(zhuǎn)。SP，第二臂2相對(duì)于第一臂1繞軸線L1向齒距方向(P)，即向紙張表面 側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。在此情況下，如果第一驅(qū)動(dòng)源21a的輸出軸22a與第二驅(qū)動(dòng)源22b的輸出軸22b 的旋轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)不同，則從動(dòng)側(cè)傘齒輪10不僅繞第一臂1的軸線Ll公轉(zhuǎn)，而且還繞第二臂 2的軸線L2自轉(zhuǎn)。因此，如圖1所示，第二臂2除了齒距方向(P)轉(zhuǎn)動(dòng)外，還進(jìn)行輥軸 (roll)方向(R)旋轉(zhuǎn)。
接著，對(duì)第二臂2相對(duì)于第一臂1旋轉(zhuǎn)，即向圖l的輥軸方向(R)旋轉(zhuǎn)的情況進(jìn)行 說明。
11在此情況下，使第一驅(qū)動(dòng)源21a的輸出軸22a和第二驅(qū)動(dòng)源21b的輸出軸22b向相 反方向以相同旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。這樣，通過齒輪20a、 20b、齒輪19a、 19b，驅(qū)動(dòng)軸14a、 14b 分別沿相反方向以相同旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，例如如圖2所示，若第一蝸桿12a向C方向旋 轉(zhuǎn)，第二蝸桿12b向與C方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，則由于蝸桿12a、 12b的齒的扭轉(zhuǎn)方向， 第一蝸輪11a向D方向旋轉(zhuǎn)，第二蝸輪lib向與D方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。由于蝸輪lla、 lib與第一差動(dòng)輸入軸5a、第二差動(dòng)輸入軸5b剛性結(jié)合，所以在其先端同樣被剛性結(jié)合 的輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b彼此向相反方向以相同旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，與輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b嚙合的從動(dòng)側(cè)傘齒輪10繞軸線L2自轉(zhuǎn)。即，第二臂2相對(duì)于第一臂1向輥軸方向(R) 旋轉(zhuǎn)。在此情況下，也是如果第一驅(qū)動(dòng)源21a的輸出軸22a與第二驅(qū)動(dòng)源21b的輸出軸 22b的旋轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)不同，則從動(dòng)側(cè)傘齒輪10不僅繞軸線L2自轉(zhuǎn)，而且還繞軸線Ll公轉(zhuǎn)， 從而在第二臂2相對(duì)于第一臂1旋轉(zhuǎn)(rotate)時(shí)還伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)(pivot)。
此時(shí)，如果將通過與第一差動(dòng)輸入軸5a及第二差動(dòng)輸入軸5b結(jié)合的第一及第二軸旋 轉(zhuǎn)角度傳感器30a、 30b而得到的第一及第二差動(dòng)輸入軸5a、 5b的旋轉(zhuǎn)角度分別設(shè)為0a、
eb，則第二臂2相對(duì)于第一臂i的轉(zhuǎn)動(dòng)角度ep、旋轉(zhuǎn)角度er為下式(i)、 (2)。另外，
旋轉(zhuǎn)角度6r是繞軸的旋轉(zhuǎn)角度。
eP = 1/2 (ea+eb) ……(i)
6r= 1/2 (ea—eb) …… (2) 在此，如果第一差動(dòng)輸入軸5a (第一輸入側(cè)傘齒輪9a)的旋轉(zhuǎn)方向與第二差動(dòng)輸入 軸5b (第二輸入側(cè)傘齒輪9b)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橄嗤较颍⑶覂蓚€(gè)旋轉(zhuǎn)角度為相同旋轉(zhuǎn)角 度，則旋轉(zhuǎn)角度6a、 0b為6a = 6b。因此，根據(jù)式(l)、式(2)，第二臂2相對(duì)于第一
臂i進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)角度ep二ea^eb、旋轉(zhuǎn)角度er二o的動(dòng)作。另一方面，如果第一差動(dòng)輸入
軸5a的旋轉(zhuǎn)與第二差動(dòng)輸入軸5b的旋轉(zhuǎn)為相反方向，并且為相同旋轉(zhuǎn)角度，則旋轉(zhuǎn)角度
ea、 eb為ea = —eb。因此，根據(jù)式(i)、式(2)，第二臂2相對(duì)于第一臂i進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng) 角度eP 二 o、旋轉(zhuǎn)角度er = ea = —eb的動(dòng)作。此外，無論在哪種情況下，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度ea、 eb存在相對(duì)角度差時(shí)，第二臂2都基于從式(i)、式(2)求出的角度， 一邊相對(duì)于第一 臂i轉(zhuǎn)動(dòng)一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
另外，式(1)、式(2)雖然是表示第一差動(dòng)輸入軸5a (第一輸入側(cè)傘齒輪9a)、第 二差動(dòng)輸入軸5b (第二輸入側(cè)傘齒輪9b)的旋轉(zhuǎn)角度6a、 6b、第二臂2相對(duì)于第一臂1 的轉(zhuǎn)動(dòng)角度9p和第二臂2相對(duì)于第一臂1的旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系的公式，但關(guān)于旋轉(zhuǎn)角速 度、旋轉(zhuǎn)角加速度，相同的關(guān)系式也成立。
12接著，參照?qǐng)D3、圖4，對(duì)作為本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)特征的機(jī)械手的關(guān)節(jié)的碰撞力的吸收 緩和動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，作為第一例，使用圖3來說明與軸線L1 (以下稱作轉(zhuǎn)動(dòng)軸)、L2 (以下稱作旋 轉(zhuǎn)軸)垂直的方向的碰撞力(外力)F被施加于第二臂2的先端2a上時(shí)碰撞力的吸收緩 和動(dòng)作。
圖3 (a)是功能性地表示本實(shí)施例的機(jī)械手的關(guān)節(jié)的示意圖。如該圖所示，如果在第 二臂2的先端2a施加了與轉(zhuǎn)動(dòng)軸Ll及旋轉(zhuǎn)軸L2垂直的垂直方向的碰撞力F，則由于該 碰撞力F，繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸L1產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩0。該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩O，如圖3 (b)所示，通過從動(dòng)側(cè) 傘齒輪IO、輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b、第一差動(dòng)輸入軸5a、第二差動(dòng)輸入軸5b等，作為旋 轉(zhuǎn)力而被傳送到固定在第一差動(dòng)輸入軸5a以及第二差動(dòng)輸入軸5b上的第一蝸輪lla以及 第二蝸輪llb。該旋轉(zhuǎn)力，如圖3 (c)所示，通過蝸輪lla (b)與蝸桿12a (b)的嚙合 部，使蝸桿12a (b)產(chǎn)生并進(jìn)力(translational force) P。此時(shí)，若該并進(jìn)力P為必要以 上的力，則蝸桿12a (b)沿軸線L3a (b)方向滑動(dòng)，通過配置在其兩端的彈簧16a (b) 的彈性作用來吸收緩和該力。即，通過蝸輪lla (b)的旋轉(zhuǎn)力，蝸桿12a (b)在驅(qū)動(dòng)軸 14a (b)的軸方向上并進(jìn)變位，由此，被傳送給蝸輪lla (b)的力予以釋放。
此外，在碰撞力F被卸去后，通過由彈簧16a (b)的壓縮復(fù)原力產(chǎn)生的蝸桿12a (b) 的定中心(centering)作用，蝸桿12a (b)自動(dòng)回到原來的嚙合位置，由此，第二臂2相 對(duì)于第一臂1自動(dòng)恢復(fù)到碰撞前的姿勢(shì)。
接著，作為第二例，使用圖4來說明繞旋轉(zhuǎn)軸L2的沖擊轉(zhuǎn)矩T被施加于第二臂2時(shí) 碰撞力的吸收緩和動(dòng)作。
圖4 (a)與圖3 (a)相同，是功能性地表示本實(shí)施例的機(jī)械手的關(guān)節(jié)的示意圖。如 該圖所示，如果向第二臂2施加碰撞轉(zhuǎn)矩T (繞軸線L2)，如圖4 (b)所示，該碰撞轉(zhuǎn)矩 T通過從動(dòng)側(cè)傘齒輪IO、第一及第二輸入側(cè)傘齒輪9a、 9b、第一差動(dòng)輸入軸5a及第二差 動(dòng)輸入軸5b等，分別作為旋轉(zhuǎn)力O、 O'傳送到固定在第一差動(dòng)輸入軸5a以及第二差動(dòng)輸 入軸5b上的蝸輪lla、 llb。其中，旋轉(zhuǎn)力O'，如圖4 (c)所示，通過第二蝸輪llb與 第二蝸桿12b的嚙合部，使蝸桿12b產(chǎn)生并進(jìn)力P'。此時(shí)，若該并進(jìn)力P'為必要以上的 力，則蝸桿12b在軸線L3b方向滑動(dòng)，通過配置在其兩端的彈簧16b的彈性作用來吸收 緩和該力。另外，蝸輪lla對(duì)旋轉(zhuǎn)力O的吸收緩和動(dòng)作與前面說明的第一例(圖3 (c)) 相同，因此省略其說明。
此外，在碰撞轉(zhuǎn)矩T被卸去后，與第一例相同，通過由第一彈簧16a、第二彈簧16b
13的壓縮復(fù)原力產(chǎn)生的第一蝸桿12a、第二蝸桿12b的定中心作用，蝸桿12a、 12b自動(dòng)回 到原來的嚙合位置，由此，第二臂2相對(duì)于第一臂1自動(dòng)恢復(fù)到碰撞前的姿勢(shì)。
另外，在此，作為碰撞力的吸收緩和動(dòng)作，用第一例和第二例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明 并不限定于此。例如，在碰撞力和碰撞轉(zhuǎn)矩同時(shí)被施加的情況下，也能通過相同的動(dòng)作來 吸收緩和沖擊力以及沖擊轉(zhuǎn)矩。
在通過后述的碰撞檢測(cè)方法檢測(cè)出第二臂2與外部的人或物體的碰撞，并停止驅(qū)動(dòng)源 21a、 21b (切斷對(duì)馬達(dá)的通電)的情況下，通過齒輪等而與馬達(dá)連結(jié)的蝸桿12a、 12b上 暫時(shí)有旋轉(zhuǎn)力在起作用。這是因?yàn)轳R達(dá)具有慣性能量。但是，此時(shí)，由于蝸桿12a、 12b 一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿軸線L3a、 L3b滑動(dòng)，因此馬達(dá)的慣性能量通過配置在蝸桿12a、 12b兩 端的彈簧16a、 16b的彈性作用而被吸收緩和。其結(jié)果，能夠防止由于馬達(dá)的慣性而增加 施加給碰撞對(duì)方的力。
此外，如圖5所示，也可以在蝸桿12a (b)與驅(qū)動(dòng)軸14a (b)之間裝入作為速度阻 力部件(speed reduction member)的粘性物質(zhì)32。作為粘性物質(zhì)32，最好能利用凝膠狀 的物質(zhì)或高粘性的油狀物質(zhì)。粘性物質(zhì)32是產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)軸14a (b)和蝸桿12a (b)之 間的相對(duì)速度相適應(yīng)的阻力的物質(zhì)。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，在機(jī)械手接觸或碰撞到外部的 人或物體時(shí)，除了利用彈簧16a (b)產(chǎn)生的彈性作用外，還能夠利用粘性物質(zhì)32的粘性 產(chǎn)生的能量耗散作用來吸收緩和該碰撞力。此外，由于碰撞力F或碰撞轉(zhuǎn)矩T等卸去時(shí)， 彈簧16a (b)中積蓄的彈性能量不會(huì)瞬時(shí)釋放，因此具有更安全的優(yōu)點(diǎn)。
以下，參照?qǐng)D6 (a)、 (b)，對(duì)機(jī)械手的關(guān)節(jié)的碰撞檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說明。圖6 (a)、 (b) 是說明使用了為了控制本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)械手的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角度而設(shè)置的第一軸旋 轉(zhuǎn)角度傳感器30a和第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30b的碰撞檢測(cè)動(dòng)作的流程圖。
圖6 (a)是表示碰撞檢測(cè)動(dòng)作的第一例的流程圖。如圖6 (a)所示，首先對(duì)機(jī)械手 的輸入部24輸入目標(biāo)值等操作指令(步驟SIOO)。
接著，控制裝置23基于從輸入部24得到的操作指令信息，和從與第一及第二差動(dòng)輸 入軸5a、5b的端部連結(jié)而結(jié)合的第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a及第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30b 得到的各差動(dòng)輸入軸5a、 5b的旋轉(zhuǎn)角度信息(旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)角速度等)，來驅(qū)動(dòng)控制機(jī) 械手的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b (步驟S102)。
接著，控制裝置23根據(jù)設(shè)置在機(jī)械手關(guān)節(jié)的差動(dòng)輸入軸5a、 5b上的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感 器30a、 30b的輸出值，計(jì)算并監(jiān)視第一差動(dòng)輸入軸5a、第二差動(dòng)輸入軸5b各自的旋轉(zhuǎn) 角加速度A6a、 A9b (步驟S104)。
14接著，控制裝置23判斷上述旋轉(zhuǎn)角加速度A6a或A6b是否在閾值以上(歩驟S106)。 如果旋轉(zhuǎn)角加速度A6a或A0b超過閾值，控制裝置23判斷與外部的人或物體"有碰撞"， 立即停止機(jī)械手的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的驅(qū)動(dòng)(歩驟SllO)。另一方面，如果上述旋 轉(zhuǎn)角加速度A6a及A6b都不超過閾值，控制裝置23判斷與外部的人或物體"沒有碰撞"。
另外，較為理想的是，將該閾值設(shè)定為根據(jù)驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的最大輸出、以及從驅(qū) 動(dòng)源21a、 21b的各馬達(dá)到差動(dòng)輸入軸5a、 5b之間的動(dòng)力傳送系統(tǒng)的減速比而計(jì)算的差 動(dòng)輸入軸5a、 5b的最大旋轉(zhuǎn)角加速度以上的值。當(dāng)機(jī)械手在動(dòng)作中接觸或碰撞了人或物 體時(shí)，在第一差動(dòng)輸入軸5a以及第二差動(dòng)輸入軸5b產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角加速度，與通常驅(qū)動(dòng)機(jī) 械手時(shí)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角加速度相比變得非常大。因此，通過進(jìn)行上述那樣的閾值設(shè)定，能夠 可靠地檢測(cè)碰撞。
此外，控制裝置23在判斷出"沒有碰撞"時(shí)，根據(jù)第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a以及第 二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30b的輸出值，判斷操作指令是否已被滿足。如果操作指令己被滿足， 則停止機(jī)械手的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的驅(qū)動(dòng)，停止動(dòng)作(步驟S110)。另一方面，如 果操作指令未被滿足，則返回步驟S102，繼續(xù)進(jìn)行關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)控制。
圖6 (b)是表示碰撞檢測(cè)動(dòng)作的第二例的流程圖。在該第二例中，如圖6 (b)所示， 首先對(duì)機(jī)械手的輸入部24輸入目標(biāo)值等操作指令(步驟S200)。
接著，控制裝置23基于從輸入部24得到的操作指令信息，和從設(shè)置在機(jī)械手的關(guān)節(jié) 的差動(dòng)輸入軸5a、 5b上的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a、 30b得到的各軸的旋轉(zhuǎn)角度信息(旋 轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)角速度等)，來驅(qū)動(dòng)控制機(jī)械手的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b (步驟S202)。
接著，控制裝置23根據(jù)設(shè)置在機(jī)械手關(guān)節(jié)的差動(dòng)輸入軸5a、 5b上的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感 器30a、 30b的輸出值，計(jì)算并監(jiān)視第一差動(dòng)輸入軸5a、第二差動(dòng)輸入軸5b各自的關(guān)節(jié) 角度變位A0a、 A6b (步驟S204)。
接著，控制裝置23根據(jù)軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a、 30b的輸出值判斷操作指令是否已被 滿足(步驟S206)。此時(shí)，如果判斷出操作指令已被滿足，控制裝置23停止機(jī)械手的關(guān) 節(jié)的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的驅(qū)動(dòng)，停止動(dòng)作(步驟S210)。
另一方面，如果判斷出操作指令未被滿足，控制裝置23判斷上述旋轉(zhuǎn)角度變位Aea、 A6b的至少其中之一是否在一定時(shí)間為零(步驟S208)。如果上述旋轉(zhuǎn)角度變位A6a、 A0b的至少其中之一在一定時(shí)間為零，控制裝置23則判斷與外部的人或物體"有碰撞"， 立即停止機(jī)械手的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的驅(qū)動(dòng)(步驟S210)。另一方面，如果上述旋 轉(zhuǎn)角度變位A9a及A6b兩者在一定時(shí)間都不為零，則判斷與外部的人或物體的"沒有碰
15撞"，返回步驟S202，繼續(xù)進(jìn)行關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)控制。
當(dāng)機(jī)械手在動(dòng)作中接觸或碰撞到人或物體時(shí)，第一差動(dòng)輸入軸5a、第二差動(dòng)輸入軸 5b的旋轉(zhuǎn)受到接觸物限制，其旋轉(zhuǎn)角度變位Aea、 A0b的至少其中之一變?yōu)榱?。因此?通過監(jiān)視上述旋轉(zhuǎn)角度變位，能夠檢測(cè)碰撞。另外，在此，作為監(jiān)視對(duì)象采用關(guān)節(jié)角度變 位A6a、 A6b，但由同樣的原理，也可以將監(jiān)視對(duì)象換成關(guān)節(jié)角速度V9a、 VSb。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，在機(jī)械手接觸或碰撞到人或建筑物等外部物體的情況下， 通過受到被彈性支撐的蝸桿在其旋轉(zhuǎn)軸方向上并進(jìn)，能夠迅速且有彈性地吸收緩和沖擊 力。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，由于能夠?qū)榱藱C(jī)械手的關(guān)節(jié)角度控制而設(shè)置的軸旋轉(zhuǎn)角度傳 感器作為碰撞檢測(cè)傳感器來利用，因此能夠根據(jù)傳感器的輸出值來判斷是否有接觸或碰 撞。由此，不需要用于檢測(cè)碰撞的特別的傳感器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手的低成本化和輕量 化，并且能夠進(jìn)行迅速的碰撞檢測(cè)。此外，由于本實(shí)施例的機(jī)械手具有從兩個(gè)驅(qū)動(dòng)源分別 輸入有驅(qū)動(dòng)力的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，因此能夠在確保軸轉(zhuǎn)矩的同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的小型化。
另外，在本實(shí)施例中，蝸桿12a、 12b以相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸14a、 14b允許在軸方向移動(dòng) 的狀態(tài)而結(jié)合，但本發(fā)明并不限定于此。例如，也可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，將蝸桿12a、 12b剛性結(jié)合使其相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸不能位移，而驅(qū)動(dòng)軸14a、 14b自身能在其軸方向L3a、 L3b方向并進(jìn)。另外，在此情況下，可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)軸14a、 14b的并進(jìn)沖程(movement stroke),決定齒輪19a、 19b的軸方向的齒寬。這樣，即使驅(qū)動(dòng)軸14a、 14b發(fā)生了位移， 也能維持齒輪19a、 19b與齒輪20a、 20b的嚙合狀態(tài)。
另外，在本實(shí)施例中，對(duì)機(jī)械手自身與外部的人或物體的接觸或碰撞進(jìn)行了說明，但 本發(fā)明并不限定于此。例如，在機(jī)械手進(jìn)行的物品的載置動(dòng)作中，對(duì)在物品放置時(shí)因與地 板等的接觸而作用于物品的沖擊力(外力)，也能用機(jī)械手的關(guān)節(jié)來進(jìn)行吸收緩和。由此， 也能夠防止放置動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的物品破損。
此外，本實(shí)施例的機(jī)械手例如能夠作為多關(guān)節(jié)臂或手等各種機(jī)械手的關(guān)節(jié)來使用。因 此，具有能夠提供更為安全的機(jī)械手或具備該機(jī)械手的機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)。另外，作為機(jī)器人 不做特別限定，除了產(chǎn)業(yè)用的機(jī)器人之外，還可以舉出例如智能機(jī)器人、醫(yī)療/福利機(jī)器人、 家政機(jī)器人等各種機(jī)器人。
(第二實(shí)施例)
接著，參照?qǐng)D7、 8對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)械手進(jìn)行說明。圖7是本發(fā)明第二實(shí)施
16例的機(jī)械手的關(guān)節(jié)的概要剖視圖，圖8是說明該機(jī)械手的關(guān)節(jié)的碰撞檢測(cè)動(dòng)作的流程圖。
圖7所示的機(jī)械手的關(guān)節(jié)，在第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的輸出軸22a、 22b的 相反側(cè)還設(shè)置了用來測(cè)量馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度信息(旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)角速度等)的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角 度傳感器25a、 25b，其他的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同。
在本實(shí)施例中，控制裝置23除了基于從輸入部24得到的操作指令信息，和從與機(jī)械 手關(guān)節(jié)的差動(dòng)輸入軸5a、 5b連結(jié)而結(jié)合的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a、 30b得到的各軸的旋 轉(zhuǎn)角度信息(旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)角速度等)之外，還基于從第一驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器25a、 第二驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器25b得到的各馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度信息(旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)角速度等)， 來執(zhí)行各種程序，并通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器(未圖示)驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)源21a、 21b。通過以此方 式在驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的驅(qū)動(dòng)控制中也使用從驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器25a、 25b得到的各馬 達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度信息，能夠進(jìn)行精度更高的機(jī)械手的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)控制。
另外，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器25a、 25b可以使用例如，具有電阻元件和滑動(dòng)頭的電位 計(jì)、具有編碼盤和光傳感器的光學(xué)編碼器、使用霍爾元件或磁阻元件和NS兩極磁化的旋 轉(zhuǎn)磁體的磁氣編碼器等。尤其是，由于光學(xué)編碼器或磁氣編碼器的輸出為數(shù)字信號(hào)，因此 能夠抗噪聲，并能檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)角速度。此外，在電位計(jì)的情況下，較為理想的是 使用例如傳導(dǎo)性的(導(dǎo)電)塑料型電位計(jì)。傳導(dǎo)性的塑料型電位計(jì)的角度分辨率較高，耐 磨損性好，高速跟蹤性也比較好。
關(guān)于機(jī)械手的關(guān)節(jié)對(duì)機(jī)械手與外部的人或物體的接觸及碰撞的碰撞力的吸收緩和動(dòng) 作，與第一實(shí)施例相同，因此省略其說明。在本實(shí)施例中，僅對(duì)作為不同點(diǎn)的該機(jī)械手的 關(guān)節(jié)的碰撞檢測(cè)動(dòng)作，用圖8來進(jìn)行說明。以下，對(duì)與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注 相同符號(hào)加以說明。
以下，參照?qǐng)D8對(duì)機(jī)械手的關(guān)節(jié)的碰撞檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說明。圖8是說明使用為了控制 本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)械手的關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角度而設(shè)置的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a、 30b以及 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器25a、 25b的碰撞檢測(cè)動(dòng)作的流程圖。
如圖8所示，首先對(duì)機(jī)械手的輸入部24輸入目標(biāo)值等操作指令(步驟S300)。
接著，控制裝置23基于從輸入部24得到的操作指令信息，從與機(jī)械手的關(guān)節(jié)的差動(dòng) 輸入軸5a、 5b的端部連結(jié)而結(jié)合的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a、 30b得到的各軸的旋轉(zhuǎn)角度 信息(旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)角速度等)，以及從驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器25a、 25b得到的各馬達(dá)的 旋轉(zhuǎn)角度信息(旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)角速度等)，來驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)源21a、 21b (步驟S302)。
接著，控制裝置23基于從驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器25a、 25b得到的各馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度信
17息，和在從各馬達(dá)到差動(dòng)輸入軸5a、 5b之間設(shè)置的動(dòng)力傳送系統(tǒng)的減速比，計(jì)算差動(dòng)輸 入軸5a、 5b的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度eam、 0bm作為比較用旋轉(zhuǎn)角度(步驟S304)。
接著，控制裝置23監(jiān)視上述計(jì)算出的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度eam、 ebm與從軸旋轉(zhuǎn)角度傳感 器30a、 30b得到的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度的差(步驟S306)。
接著，控制裝置23判斷差(ea—eam)、 (6b — ebm)的至少其中之一是否為零(歩驟 S308)。此時(shí)，如果差(ea—0am)、 (eb — ebm)的至少其中之一不為零，控制裝置23判斷 機(jī)械手與外部的人或物體"有碰撞"，立即停止機(jī)械手的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的驅(qū)動(dòng)(歩 驟S312)。
另一方面，如果差(ea—eam)及(eb—ebm)兩者都為零，控制裝置23判斷與外部的人 或物體"沒有碰撞"，接著，進(jìn)入操作指令是否已被滿足的判斷(歩驟S310)。
如果判斷出操作指令已被滿足，則停止機(jī)械手的關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的驅(qū)動(dòng)，停 止動(dòng)作(步驟S312)。另一方面，如果判斷出操作指令未被滿足，則再次返回步驟S302， 繼續(xù)進(jìn)行關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)控制。
當(dāng)機(jī)械手在動(dòng)作中接觸或碰撞到外部的人或物體時(shí)，差動(dòng)輸入軸5a、 5b的旋轉(zhuǎn)受到 外部的人或物體的限制。即，從軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器30a、 30b輸出的差動(dòng)輸入軸5a、 5b 的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度0a、 6b的至少其中之一被限制在碰撞時(shí)的角度。此時(shí)，在被限制在碰撞 時(shí)的角度的差動(dòng)輸入軸5a、 5b上固定的蝸輪lla、 lib的旋轉(zhuǎn)也受到限制。與該蝸輪lla、 lib嚙合的蝸桿12a、 12b，由于能夠沿軸線L3a、 L3b滑動(dòng)，因此一邊進(jìn)行并進(jìn)一邊繼 續(xù)旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)蝸桿12a、 12b的驅(qū)動(dòng)源21a、 21b的各馬達(dá)也繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果， 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度eam、 6bm的至少其中之一變?yōu)榕c實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度6a、 6b不同的值，其差(0a —6am)、 (eb —ebm)的至少其中之一也變?yōu)榱阋酝獾闹?。因此，通過監(jiān)視該差(6a—eam)、
(eb—ebm)，能夠檢測(cè)碰撞。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，與第一實(shí)施例相同，能夠?qū)榱藱C(jī)械手的關(guān)節(jié)角度控制用 而設(shè)置的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器、驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器兼用作碰撞檢測(cè)傳感器，能夠使用其輸 出值來判斷是否有碰撞。由此，不需要用于檢測(cè)碰撞的特別的傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手的 低成本化和輕量化，并能夠進(jìn)行迅速的碰撞檢測(cè)。
另外，本實(shí)施例的機(jī)械手與第一實(shí)施例相同，例如能夠作為多關(guān)節(jié)臂或手等各種機(jī)械 手的關(guān)節(jié)使用。因此，具有能夠提供更為安全的機(jī)械手和具備該機(jī)械手的機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)。 另外，作為機(jī)器人不做特別限定，除了產(chǎn)業(yè)用的機(jī)器人之外，例如可以舉出智能機(jī)器人、 醫(yī)療/福利機(jī)器人、家政機(jī)器人等各種機(jī)器人。
18實(shí)施例的概要 將上面的實(shí)施例歸納如下。
(1) 在本實(shí)施例中，當(dāng)機(jī)械手接觸或碰撞到人或建筑物等外部物體時(shí)，通過受到被 彈性支撐的蝸桿在其旋轉(zhuǎn)軸方向上并進(jìn)，能夠迅速且彈性地吸收緩和碰撞力。此外，通過 將為了機(jī)械手的關(guān)節(jié)角度控制用而設(shè)置的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器兼用作碰撞檢測(cè)傳感器，能夠 實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的低成本化和輕量化，并能夠進(jìn)行迅速的碰撞檢測(cè)。此外，在本實(shí)施例中，由 于包括差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，所以能夠在確保軸轉(zhuǎn)矩的同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的小型化。
(2) 上述機(jī)械手還包括支撐上述第一及第二差動(dòng)輸入軸和上述差動(dòng)輸出軸分別可旋 轉(zhuǎn)的中間連桿，上述第一差動(dòng)輸入軸和上述第二差動(dòng)輸入軸被互相設(shè)置在同一直線上，上
述差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)具有固定在上述第一差動(dòng)輸入軸上、由上述蝸輪驅(qū)動(dòng)的第一輸入側(cè)傘齒 輪，固定在上述第二差動(dòng)輸入軸上、由上述蝸輪驅(qū)動(dòng)的第二輸入側(cè)傘齒輪，和與上述第一 及第二輸入側(cè)傘齒輪嚙合的從動(dòng)側(cè)傘齒輪。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)機(jī)械手接觸或碰撞到人或建筑物等外部物體時(shí)，通過受到被彈性 支撐的蝸桿在其旋轉(zhuǎn)軸方向上并進(jìn)，能夠迅速且彈性地吸收緩和碰撞力。此外，通過將為 了機(jī)械手的關(guān)節(jié)角度控制而設(shè)置的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器兼用作碰撞檢測(cè)傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī) 械臂的低成本化和輕量化，并能夠進(jìn)行迅速的碰撞檢測(cè)。
(3) 上述機(jī)械手還包括設(shè)置在上述第一連桿上、用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述第一傳動(dòng)部的蝸 桿的第一驅(qū)動(dòng)源和設(shè)置在上述第一連桿上、用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述第二傳動(dòng)部的蝸桿的第二驅(qū) 動(dòng)源，上述控制裝置根據(jù)上述第一及第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制上述第 一及第二驅(qū)動(dòng)源。
(4) 上述控制裝置基于從上述第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的上述第一差 動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角加速度A6a和從上述第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的上述第 二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角加速度A6b的至少其中之一，是否在通常動(dòng)作時(shí)上述第一差動(dòng)輸入 軸或上述第二差動(dòng)輸入軸能夠產(chǎn)生的最大旋轉(zhuǎn)角加速度以上，檢測(cè)上述第一連桿或上述第 二連桿是否受到了外力。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)機(jī)械手受到了外力時(shí)，在第一及第二差動(dòng)輸入軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角加 速度與通常驅(qū)動(dòng)機(jī)械手時(shí)在該差動(dòng)輸入軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角加速度相比，變得非常大。因此， 根據(jù)第一及第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角加速度A9a、 A9b的至少其中之一是否在通常動(dòng)作時(shí) 差動(dòng)輸入軸能夠產(chǎn)生的最大旋轉(zhuǎn)角加速度以上，能夠可靠并且迅速地檢測(cè)碰撞。
(5) 上述控制裝置基于從上述第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的上述第一差
19動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度變位Aea和從上述第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的上述第
二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度變位Aeb的至少其中之一是否為零，檢測(cè)上述第一連桿或上述第 二連桿是否受到了外力。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，若機(jī)械手受到了外力，則差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)受到外部的人或物體的
限制。因此，其旋轉(zhuǎn)角度變位ASa、 A6b的至少其中之一變?yōu)榱恪Ｒ虼?，根?jù)旋轉(zhuǎn)角度變 位A6a、 A6b的至少其中之一是否為零，能夠可靠地檢測(cè)碰撞。
(6) 上述控制裝置基于從上述第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的上述第一差 動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角速度V9a和從上述第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的上述第二 差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角速度V6b的至少其中之一是否為零，檢測(cè)上述第一連桿或上述第二連 桿是否受到了外力。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，若機(jī)械手受到了外力，則差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)受到外部的人或物體的
限制，因此其旋轉(zhuǎn)角速度vea、 veb的至少其中之一變?yōu)榱?。因此，根?jù)旋轉(zhuǎn)角速度vea、 veb的至少其中之一是否為零，能夠可靠地檢測(cè)碰撞。
(7) 上述機(jī)械手還包括產(chǎn)生與上述蝸桿的軸方向的移動(dòng)速度相適應(yīng)的阻力的速度阻
力部件。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于在機(jī)械手與外部物體接觸或碰撞而導(dǎo)致蝸桿在旋轉(zhuǎn)軸方向并進(jìn) 時(shí)，也能利用由速度阻力部件產(chǎn)生的能量耗散作用，因此能夠更好地吸收碰撞力。
(8) 機(jī)械手包括第一連桿；第二連桿；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在上述第一連桿中的第一 差動(dòng)輸入軸及第二差動(dòng)輸入軸；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在上述第二連桿中的差動(dòng)輸出軸；根據(jù)上 述第一及第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的和或者差，讓上述差動(dòng)輸出軸繞垂直的兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn) 的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)；在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的第 一蝸桿；固定在上述第一差動(dòng)輸入軸上，與上述第一蝸桿嚙合的第一蝸輪；設(shè)置在上述第 一連桿上，用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述第一蝸桿的第一驅(qū)動(dòng)源；在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被 彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的第二蝸桿；固定在上述第二差動(dòng)輸入軸上，與上述第二 蝸桿嚙合的第二蝸輪；設(shè)置在上述第一連桿上，用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)上述第二蝸桿的第二驅(qū)動(dòng)源； 檢測(cè)上述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器；檢測(cè)上述第二差動(dòng)輸 入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器；檢測(cè)上述第一驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)角度信息的第 一驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器；檢測(cè)上述第二驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感 器；以及基于上述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)和上述第一或第二驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角 度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)上述第一連桿或上述第二連桿是否受到了外力的控制裝置；其
20中，上述第一或第二蝸桿根據(jù)上述第一連桿或上述第二連桿受到的外力而并進(jìn)。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)機(jī)械手接觸或碰撞到人或建筑物等外部物體時(shí)，通過受到被彈性 支撐的蝸桿在其旋轉(zhuǎn)軸方向上并進(jìn)，能夠迅速且彈性地吸收緩和碰撞力。此外，將為了機(jī) 械手的關(guān)節(jié)角度控制用而設(shè)置的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器以及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器兼用作碰撞 檢測(cè)傳感器，能夠使用其輸出值判斷是否發(fā)生了碰撞。由此，不需要用于檢測(cè)碰撞的特別 的傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手的低成本化和輕量化，并能夠進(jìn)行迅速的碰撞檢測(cè)。
(9)上述控制裝置基于從上述第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的上述第一差
動(dòng)輸入軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度ea與從上述第一驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的上述第
一差動(dòng)輸入軸的比較用旋轉(zhuǎn)角度earn的差(6a—eam)，和從上述第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的
輸出信號(hào)得到的上述第二差動(dòng)輸入軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度eb與從上述第二驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感 器的輸出信號(hào)得到的上述第二差動(dòng)輸入軸的比較用旋轉(zhuǎn)角度ebm的差(eb—ebm)的至少 其中之一是否為零，檢測(cè)上述第一連桿或上述第二連桿是否受到了外力。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)機(jī)械手在動(dòng)作中接觸或碰撞到外部物體時(shí)，若差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn) 受到外部物體的限制，則從固定在差動(dòng)輸入軸上的軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器得到的差動(dòng)輸入軸各 自的旋轉(zhuǎn)角度ea、 eb的至少其中之一被限制為碰撞時(shí)的角度。此時(shí)，在被限制為碰撞時(shí) 的角度的差動(dòng)輸入軸上固定的蝸輪的旋轉(zhuǎn)也受到限制，但由于與其嚙合的蝸桿能沿著其旋 轉(zhuǎn)軸滑動(dòng)，所以一邊進(jìn)行并進(jìn)一邊繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)蝸桿的各個(gè)驅(qū)動(dòng)源也繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
其結(jié)果是，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度eam、 6bm的至少其中之一變?yōu)榕c旋轉(zhuǎn)角度ea、 9b不同的值， 由于其差值(6a — eam)、 (9b —ebm)的至少其中之一也變?yōu)榱阋酝獾闹?，因此能夠檢測(cè)碰 撞。
根據(jù)以上所述的本實(shí)施例，對(duì)與外部的人或物體的接觸及碰撞的響應(yīng)性較好，能夠迅 速地吸收緩和碰撞力。此外，由于不需要用于檢測(cè)碰撞的特殊的傳感器，所以能夠提供低 成本、輕量并且小型化的機(jī)械手。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明涉及的機(jī)械手對(duì)碰撞的響應(yīng)性較好，迅速并且彈性地吸收緩和碰撞力，不需要 用于檢測(cè)碰撞的特殊的傳感器，作為低成本、輕量并且小型化的機(jī)械手的關(guān)節(jié)是有用的。
2權(quán)利要求
1.一種機(jī)械手，其特征在于包括第一連桿；第二連桿；第一差動(dòng)輸入軸及第二差動(dòng)輸入軸，可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第一連桿上；差動(dòng)輸出軸，可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第二連桿上；差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，根據(jù)所述第一及第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的和或者差，讓所述差動(dòng)輸出軸繞垂直的兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)；第一傳動(dòng)部，向所述第一差動(dòng)輸入軸傳送驅(qū)動(dòng)力；第二傳動(dòng)部，向所述第二差動(dòng)輸入軸傳送驅(qū)動(dòng)力；第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器，檢測(cè)所述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息；第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器，檢測(cè)所述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息；以及控制裝置，基于所述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)所述第一連桿或所述第二連桿是否受到了外力；其中，所述第一及第二傳動(dòng)部，分別具備在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的蝸桿，和與該蝸桿嚙合的蝸輪；所述蝸桿，具有根據(jù)所述第一連桿或所述第二連桿受到的外力而并進(jìn)移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于還包括分別可旋轉(zhuǎn)地支撐所述第一及 第二差動(dòng)輸入軸和所述差動(dòng)輸出軸的中間連桿；其中，所述第一差動(dòng)輸入軸和所述第二差動(dòng)輸入軸，被互相設(shè)置在同一直線上， 所述差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，具有被固定在所述第一差動(dòng)輸入軸上由所述蝸輪驅(qū)動(dòng)的第一輸入側(cè)傘齒輪、被固定在所述第二差動(dòng)輸入軸上由所述蝸輪驅(qū)動(dòng)的第二輸入側(cè)傘齒輪以及與所述第一及第二輸入側(cè)傘齒輪嚙合的從動(dòng)側(cè)傘齒輪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)械手，其特征在于還包括第一驅(qū)動(dòng)源，被設(shè)置在所述第一連桿上，用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述第一傳動(dòng)部的蝸桿；和 第二驅(qū)動(dòng)源，被設(shè)置在所述第一連桿上，用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述第二傳動(dòng)部的蝸桿；其中， 所述控制裝置，根據(jù)所述第一及第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制所述第一及第二驅(qū)動(dòng)源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)械手，其特征在于所述控制裝置，基于從所述第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角加速度A6a和從所述第二 軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角加速度A6b的至少其 中之一，是否在通常動(dòng)作時(shí)所述第一差動(dòng)輸入軸或所述第二差動(dòng)輸入軸能夠產(chǎn)生的最大旋 轉(zhuǎn)角加速度以上，檢測(cè)所述第一連桿或所述第二連桿是否受到了外力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)械手，其特征在于所述控制裝置，基于從所述第一軸旋 轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度變位Aea和從所述第二 軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度變位Aeb的至少其 中之一是否為零，檢測(cè)所述第一連桿或所述第二連桿是否受到了外力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)械手，其特征在于所述控制裝置，基于從所述第一軸旋 轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角速度V9a和從所述第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角速度veb的至少其中之 一是否為零，檢測(cè)所述第一連桿或所述第二連桿是否受到了外力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)械手，其特征在于還包括產(chǎn)生與所述蝸桿的軸方向的移動(dòng)速度相適應(yīng)的阻力的速度阻力部件。
8. —種機(jī)械手，其特征在于包括第一連桿； 第二連桿；第一差動(dòng)輸入軸及第二差動(dòng)輸入軸，可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第一連桿上； 差動(dòng)輸出軸，可旋轉(zhuǎn)地被支撐在所述第二連桿上；差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，根據(jù)所述第一及第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的和或者差，讓所述差動(dòng)輸出軸繞垂直的兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)；第一蝸桿，在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)；第一蝸輪，被固定在所述第一差動(dòng)輸入軸上，與所述第一蝸桿嚙合；第一驅(qū)動(dòng)源，被設(shè)置在所述第一連桿上，用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述第一蝸桿； 第二蝸桿，在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)； 第二蝸輪，被固定在所述第二差動(dòng)輸入軸上，與所述第二蝸桿嚙合； 第二驅(qū)動(dòng)源，被設(shè)置在所述第一連桿上，用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述第二蝸桿； 第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器，檢測(cè)所述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息； 第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器，檢測(cè)所述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息； 第一驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器，檢測(cè)所述第一驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)角度信息； 第二驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器，檢測(cè)所述第二驅(qū)動(dòng)源的旋轉(zhuǎn)角度信息；以及 控制裝置，基于所述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)和所述第一或第二驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)所述第一連桿或所述第二連桿是否受到了外力；其中， 所述第一蝸桿或所述第二蝸桿，具有根據(jù)所述第一連桿或所述第二連桿受到的外力而并進(jìn)的結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械手，其特征在于還包括分別可旋轉(zhuǎn)地支撐所述第一及 第二差動(dòng)輸入軸和所述差動(dòng)輸出軸的中間連桿；其中，所述第一差動(dòng)輸入軸和所述第二差動(dòng)輸入軸，被互相設(shè)置在同一直線上， 所述差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，具有被固定在所述第一差動(dòng)輸入軸上由所述蝸輪驅(qū)動(dòng)的第一輸入側(cè)傘齒輪、被固定在所述第二差動(dòng)輸入軸上由所述蝸輪驅(qū)動(dòng)的第二輸入側(cè)傘齒輪以及與所述第一及第二輸入側(cè)傘齒輪嚙合的從動(dòng)側(cè)傘齒輪。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械手，其特征在于所述控制裝置，基于從所述第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第一差動(dòng)輸入軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度ea與從所述第一驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第一差動(dòng)輸入軸的比較用旋轉(zhuǎn)角度eam的差 ea—eam，和從所述第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第二差動(dòng)輸入軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度eb與從所述第二驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)得到的所述第二差動(dòng)輸入軸的 比較用旋轉(zhuǎn)角度ebm的差eb—ebm的至少其中之一是否為零，檢測(cè)所述第一連桿或所述 第二連桿是否受到了外力。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械手，其特征在于還包括產(chǎn)生與所述蝸桿的軸方向的移動(dòng)速度相適應(yīng)的阻力的速度阻力部件。
12. —種機(jī)械手的碰撞檢測(cè)方法，所述機(jī)械手包括，可旋轉(zhuǎn)地被支撐在第一連桿上的 第一差動(dòng)輸入軸和第二差動(dòng)輸入軸；在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定 位置并可旋轉(zhuǎn)的第一蝸桿和第二蝸桿；檢測(cè)所述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第一軸 旋轉(zhuǎn)角度傳感器；以及檢測(cè)所述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感 器，其特征在于在所述第一或第二蝸桿根據(jù)所述第一連桿或所述第二連桿受到的外力而并進(jìn)之后，再 基于所述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)所述第一連桿或所述第二連桿是 否受到了外力。
13. —種機(jī)械手的控制方法，所述機(jī)械手包括，可旋轉(zhuǎn)地被支撐在第一連桿上的第一 差動(dòng)輸入軸和第二差動(dòng)輸入軸；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在第二連桿上的差動(dòng)輸出軸；在旋轉(zhuǎn)軸的 并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的第一蝸桿和第二蝸桿；設(shè)置在所 述第一連桿上用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述第一蝸桿的第一驅(qū)動(dòng)源；設(shè)置在所述第一連桿上用來旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)所述第二蝸桿的第二驅(qū)動(dòng)源；檢測(cè)所述第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第一軸旋轉(zhuǎn) 角度傳感器；以及檢測(cè)所述第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其 特征在于在所述第一或第二蝸桿根據(jù)所述第一連桿或所述第二連桿受到的外力而并進(jìn)之后，再 基于所述第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)所述第一連桿或所述第二連桿是 否受到了外力，驅(qū)動(dòng)控制所述第一驅(qū)動(dòng)源或所述第二驅(qū)動(dòng)源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)械手，包括第一連桿；第二連桿；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在第一連桿的第一差動(dòng)輸入軸及第二差動(dòng)輸入軸；可旋轉(zhuǎn)地被支撐在第二連桿的差動(dòng)輸出軸；根據(jù)第一及第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的和或者差，讓差動(dòng)輸出軸繞垂直的兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)；向第一差動(dòng)輸入軸傳送驅(qū)動(dòng)力的第一傳動(dòng)部；向第二差動(dòng)輸入軸傳送驅(qū)動(dòng)力的第二傳動(dòng)部；檢測(cè)第一差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第一軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器；檢測(cè)第二差動(dòng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度信息的第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器；以及基于第一或第二軸旋轉(zhuǎn)角度傳感器的輸出信號(hào)，檢測(cè)第一連桿或第二連桿是否受到了外力的控制裝置。第一及第二傳動(dòng)部分別包括在旋轉(zhuǎn)軸的并進(jìn)方向移動(dòng)自如地被彈性地保持在指定位置并可旋轉(zhuǎn)的蝸桿，和與該蝸桿嚙合的蝸輪。蝸桿根據(jù)第一連桿或第二連桿受到的外力而并進(jìn)。
文檔編號(hào)G01L5/00GK101602208SQ20091014921
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者中村徹, 奧田晃庸, 水野修 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社