[发明专利]力传感器和包括力传感器的机器人臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测外力的力传感器以及一种包括所述力传感器的机器人臂。

背景技术

在这些年中，随着机器人的发展，越来越倾向于使用竖直铰接式机器人，该竖直铰接式机器人根据用于制造产品的控制程序自动操作。为了制造需要精确组装操作的产品，已经提出了包括力传感器的机器人，该机器人的机器人臂在与机器人臂的腕部分相对应的位置处包括用于检测外力的力传感器，且该机器人能够在检测施加在与机器人臂连接的机械手上的外力的同时执行精确组装操作。

作为用于检测外力的力传感器，已知磁类型的力传感器（日本专利公开No.2009-75083）。磁类型的力传感器具有这样的结构，其中，磁通产生源和磁电换能器被保持成能够彼此相对运动。磁通产生源的输出电压根据流向磁电换能器的磁通的磁通密度而变化，该磁通密度根据在磁通产生源和磁电换能器之间的距离而变化，该距离可以通过外力而变化。通过检测输出电压，可以检测外力的大小。

另一方面，已知一种称为“滑环”的装置，该滑环能够从静止本体向旋转本体传输电力和电信号（日本专利公开No.06-310250）。当要在需要间歇性或连续旋转的机电系统中传输电力和数据信号时使用滑环。通过在旋转单元处提供滑环以代替提供传输电缆（该传输电缆由于在旋转单元处的弯曲引起的金属疲劳而很容易断裂），系统的性能提高，并可以简化系统的操作。在机器人的情况下，可以省略在活动关节处很容易断裂的接线。滑环也称为“旋转电接头”或“集电器”，但是在下文中将简称为滑环。尽管能够从静止本体向旋转本体传输电力和电信号的装置包括使用导电流体的旋转连接器，但是在下面的说明中旋转连接器也将称为“滑环”。为了方便，滑环中彼此相对旋转的部件（例如刷和环）可以称为静止本体和旋转本体。

机器人通常固定在基部上。机器人的固定端由较厚和较大的部件构成，原因是机器人的固定端需要物理地牢固固定。另一方面，与固定端相比，机器人的臂（机器人臂）被设计成在自由端侧上越来越细，从而保证较宽的活动范围，且在避免碰撞的同时建立执行操作所需的各种姿势。因此，在靠近机器人臂的自由端的位置处存在一些设计限制，也就是，机器人臂的、除了连杆和接头部分之外的区域的面积（附加部件可以安装在该区域）较小。

当除了力传感器之外滑环也将安装在腕部分（该腕部分靠近铰接式机器人的机器人臂的自由端定位）上以便传输电信号和供电时，力传感器和滑环将单独地提供，这在腕部分中不希望地增加了需要的安装体积。

本发明提供了一种力传感器，该力传感器可以合适地安装在机器人臂的旋转单元上，并能够供电，检测外力和减小安装体积。

而且，本发明提供了一种包括力传感器的机器人臂。

发明内容

本发明提供了一种检测外力的力传感器。该力传感器包括：鞘；压力部件，该压力部件被构造成设置于鞘上；传感器单元，该传感器单元被构造成检测施加在压力部件上的力；以及滑环单元，该滑环单元被构造成通过旋转本体和静止本体之间的触点而供电或传输信号。传感器单元和滑环单元储存在鞘中，在滑环单元和传感器单元之间供电或传输信号。

而且，本发明提供了一种包括多个连杆和检测外力的力传感器的机器人臂。该力传感器包括：鞘；压力部件，该压力部件被构造成设置于鞘上；传感器单元，该传感器单元被构造成检测施加在压力部件上的力；以及滑环单元，该滑环单元被构造成通过旋转本体和静止本体之间的触点而供电或传输信号。传感器单元和滑环单元储存在鞘中，且在滑环单元和传感器单元之间供电或传输信号。

通过下面参考附图对示例性实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1A和1B分别是本发明的力传感器的剖视图和分解透视图。

图2是本发明的力传感器的示意性剖视图。

图3A和图3B是表示本发明的力传感器的电路构造的电功能方框图。

图4是表示根据本发明第一实施例的力传感器的示意图。

图5A至图5C是表示根据本发明第二实施例的力传感器的示意图。

图6是表示根据本发明第三实施例的力传感器的示意图。

图7是表示滑环单元的示意图。

图8是表示根据本发明第四实施例的力传感器的示意图。

图9是表示机器人臂的示意图，本发明的力传感器安装在该机器人臂上。

具体实施方式

下面将参考附图介绍本发明。

图1A和图1B分别是本发明的力传感器的剖视图和分解透视图。

下面将介绍设在本发明的力传感器中的传感器单元之一。