[發(fā)明專(zhuān)利]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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910149216.3
• 申請(qǐng)日: 2009-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101602208A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧田晃庸;水野修;中村徹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): B25J17/00
• 分類(lèi)號(hào): B25J17/00;B25J19/02;B25J19/00;G01L5/00;B25J13/00;B25J9/16
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李貴亮

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(lái)，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(chǎng)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(manipulator)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(kāi)有這樣一種技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)設(shè)置在機(jī)械手腕部的力傳感器 (force?sensor)來(lái)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(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平2-300808號(hào))。

然而，在上述機(jī)械手中，存在無(wú)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(wèn)題。

此外，在特開(kāi)平2-300808號(hào)公報(bào)中記載的機(jī)械手，還通過(guò)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(lái)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(wú)法期待可靠動(dòng) 作的問(wèn)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(xiàn) 路的斷開(kāi)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)。