(57)【要約】【課題】本発明は、力覚／トルクの検出の精度が高く、簡単な構造を有する多次元力覚／トルクセンサを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の多次元力覚／トルクセンサは４つの側面はそれぞれ４つのアーム部の中心軸線が形成した平面に垂直ではなく、４つの側面にはそれぞれ１つのセンサが貼り付けられており、交差フレームは第一キャビティ及び第二キャビティ内に収容され、且つ第一凹溝及び第二凹溝内に収容され、交差フレームが圧力を受けた場合、交差フレームは上蓋及び下蓋に対して運動し、上蓋及び下蓋は交差フレームの運動を制止して、交差フレームに貼り付けられているセンサに圧力が発生する。【選択図】図２
2015172568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着アセンブリ及び前記装着アセンブリ内に収容され、且つ前記装着アセンブリと接触している案内アセンブリを備える多次元力覚／トルクセンサにおいて、
前記装着アセンブリは、互いに固定されている上蓋及び下蓋を備え、前記上蓋は、第一端面を備え、前記下蓋は、前記第一端面と対向する第三端面を備え、前記第一端面には、第一キャビティ及び前記第一キャビティと連通する４つの第一凹溝が設けられ、前記第三端面には、第二キャビティ及び前記第二キャビティと連通する４つの第二凹溝が設けられ、
前記案内アセンブリは、交差フレーム及び前記交差フレームに貼り付けられている複数のセンサを備え、前記交差フレームは、十字架状に取り付けられた４つのアーム部を備え、各アーム部は、４つの側面を備え、４つの前記側面は、それぞれ４つの前記アーム部の中心軸線が形成した平面に垂直ではなく、各前記アーム部の４つの側面には、それぞれ１つのセンサが貼り付けられており、前記交差フレームは、前記第一キャビティ及び前記第二キャビティ内に収容され、且つ各前記アーム部が対応する前記第一凹溝及び前記第二凹溝内に収容され、
前記交差フレームが圧力を受けた場合、前記交差フレームは、前記上蓋及び前記下蓋に対して運動し、前記上蓋及び前記下蓋は交差フレームの運動を制止して、前記交差フレームに貼り付けられているセンサに圧力が発生することを特徴とする多次元力覚／トルクセンサ。
【請求項２】
前記上蓋は、前記第一端面に平行な第二端面を備え、前記第一端面には、前記第二端面に向けて第一内壁面及び第一底面が形成されており、前記第一内壁面及び前記第二端面は協働して前記第一キャビティを形成し、
前記第三端面に平行な第四端面を備え、前記第三端面には、前記第四端面に向けて第二内壁面及び第二底面が形成されており、前記第二内壁面及び前記第四端面は協働して前記第二キャビティを形成することを特徴とする請求項１に記載の多次元力覚／トルクセンサ。
【請求項３】
前記第二端面における隣り合う前記２つの第一凹溝の間に位置する箇所には、前記上蓋及び前記下蓋の軸線方向に平行な方向に沿って複数の第一装着孔及び複数の第一固定孔が設けられ、
前記第四端面における隣り合う前記２つの第二凹溝の間に位置する箇所には、前記上蓋及び前記下蓋の軸線方向に平行な方向に沿って複数の第二装着孔及び複数の第二固定孔が設けられ、
前記第一装着孔は、前記第二装着孔と同軸上に位置し、前記第一固定孔は、前記第二固定孔と同軸上に位置することを特徴とする請求項２に記載の多次元力覚／トルクセンサ。
【請求項４】
各前記第一凹溝は、第一側壁及び前記第一側壁と接続している第二側壁を備え、前記第一側壁及び前記第二側壁における互いに接続していない一端は、それぞれ前記第一端面と接続し、
各前記第二凹溝は、第三側壁及び前記第三側壁と接続する第四側壁を備え、前記第三側壁及び前記第四側壁における互いに接続していない一端は、それぞれ前記第三端面と接続し、
前記第一側壁及び前記第二側壁は、前記第一凹溝内に収容されているセンサと接触し、前記第三側壁及び前記第四側壁は、前記第二凹溝内に収容されているセンサと接触することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の多次元力覚／トルクセンサ。
【請求項５】
各アーム部は、前記４つの側面と垂直な端面を備え、前記端面は、正方形状を呈し、その４つの辺と前記４つのアーム部の中心軸線が形成した平面との間には夾角が形成され、該夾角の角度は４５度であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の多次元力覚／トルクセンサ。
【請求項６】
前記交差フレームは、本体を備え、前記４つのアーム部は、一定の間隔をあけて前記本体の外周に固定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の多次元力覚／トルクセンサ。
【請求項７】
前記上蓋には、その軸線方向に沿って、第一貫通孔が設けられ、前記下蓋には、その軸線方向に沿って、第二貫通孔が設けられ、前記本体には、その軸線方向に沿って通孔が設けられ、前記通孔の軸線は、前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔の軸線と重なることを特徴とする請求項６に記載の多次元力覚／トルクセンサ。
【請求項８】
前記装着アセンブリは、前記下蓋の外周縁に固定されている収容部材を備え、前記収容部材は、収容部及び前記収容部と組み合わせられる蓋体を備え、前記収容部には、収容キャビティが設けられ、前記蓋体は、前記収容キャビティをカバーすることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の多次元力覚／トルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械アームに取り付けられている力覚／トルクセンサに関し、特に多次元力覚／トルクセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多次元力覚／トルクセンサは、機械アームに広く使用されている。機械アームの実行端によってワークを組み立てる或いはワークを加工する際、機械アームは、長時間同じ組み立て作業或いは加工作業を繰り返す。これにより、組み立ての位置或いは加工位置の偏差が発生する場合がある。通常、機械アームは、多次元力覚／トルクセンサを介して、実行端の力／トルク情報を検出して、偏差数値を計算する。従って、該偏差数値に基づいて、機械アームを微動させてワークの組み立て位置或いは加工位置の誤差を補正することで、機械アームは、高精度にワークを組み立てる、或いはワークを加工することができる。
【０００３】
従来の多次元力覚／トルクセンサは、十字架状の交差フレーム及び固定部材を備え、該交差フレームは、固定部材に固定されている。交差フレームは、４つのアーム部を備え、各アーム部は、矩形状を呈し、各アーム部の隣り合う２つの表面中、一方の表面は固定部材の軸線に平行であり、他方の表面は固定部材の軸線に垂直である。各アーム部の一端には、第一貫通孔が設けられ、他端には、第一貫通孔と垂直な第二貫通孔が設けられている。各第一貫通孔及び各第二貫通孔の表面には、それぞれ４つのひずみゲージが貼り付けられており、これら４つのひずみゲージは、協働してブリッジ回路を形成している。ある１つの方向から圧力を受けた場合、ひずみゲージは変形する。該変形は、抵抗値の大きさを表し、ブリッジ回路と組み合わさって、前記ある１つの方向からの力の大きさを取得する。しかし、このような多次元力覚／トルクセンサを設計する場合、各第一貫通孔及び第二貫通孔のサイズを考慮しなければならず、且つ多次元力覚／トルクセンサの体積を大きく設計しなければならない。また、各第一貫通孔及び第二貫通孔に４つのひずみゲージを貼り付ける工程は複雑であり、ひずみゲージの１つがが破損したため交換する場合の工程も複雑であり、ひずみゲージの製造コストも高い。また、多次元力覚／トルクセンサがある１つの方向から力を受けて変形した場合、他の方向も変形する。しかし、従来の多次元力覚／トルクセンサは、他の方向での変形を無視して、力の大きさを計算するので、取得した圧力の精度は低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、力覚／トルクの検出の精度が高く、簡単な構造を有する多次元力覚／トルクセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の多次元力覚／トルクセンサは、装着アセンブリ及び装着アセンブリ内に収容され、且つ装着アセンブリと接触している案内アセンブリを備え、装着アセンブリは、互いに固定されている上蓋及び下蓋を備え、上蓋は、第一端面を備え、下蓋は、第一端面と対向する第三端面を備え、第一端面には、第一キャビティ及び第一キャビティと連通する４つの第一凹溝が設けられ、第三端面には、第二キャビティ及び第二キャビティと連通する４つの第二凹溝が設けられ、案内アセンブリは、交差フレーム及び交差フレームに貼り付けられている複数のセンサを備え、交差フレームは、十字架状に取り付けられた４つのアーム部を備え、各アーム部は、４つの側面を備え、４つの側面は、それぞれ４つのアーム部の中心軸線が形成した平面に垂直ではなく、各アーム部の４つの側面には、それぞれ１つのセンサが貼り付けられており、交差フレームは、第一キャビティ及び第二キャビティ内に収容され、且つ各アーム部が対応する第一凹溝及び第二凹溝内に収容され、交差フレームが圧力を受ける場合、交差フレームは、上蓋及び下蓋に対して運動し、上蓋及び下蓋は交差フレームの運動を制止して、交差フレームに貼り付けられているセンサに圧力が発生する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の多次元力覚／トルクセンサの各アーム部は、孔を設ける必要がなく、且つ孔の大きさも考慮しなくてよい。従って、本発明の多次元力覚／トルクセンサは、全体の体積が小さい。また、多次元力覚／トルクセンサの各アーム部に、４つのセンサのみをそれぞれ貼り付け、且つ製造コストが低いＦｌｅｘｉＦｏｒｃｅ圧力センサを利用するので、生産コストを削減することができる。多次元力覚／トルクセンサが圧力を検出する過程において、各センサが受ける圧力／トルクを、それぞれ三次元の座標系中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に分割し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の圧力／トルクのベクトルの和を計算して、加工治具がワークを加工する、或いは組み立てる際に発生する圧力／トルクの大きさを検出する。即ち、いかなる方向への圧力も考慮するので、精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る多次元力覚／トルクセンサの斜視図である。
【図２】図１に示した多次元力覚／トルクセンサの一部の分解斜視図である。
【図３】図１に示した多次元力覚／トルクセンサの分解斜視図である。
【図４】図３に示した多次元力覚／トルクセンサを別の視覚から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて、本発明に係る多次元力覚／トルクセンサについて詳細に説明する。図１及び図２に示したように、多次元力覚／トルクセンサ１００は、機械アーム（図示せず）に固定されて、機械アームの実行端（図示せず）がワーク（図示せず）を組み立てる或いは加工する際、ワークが受ける力／トルクを検出することに用いられる。多次元力覚／トルクセンサ１００は、装着アセンブリ１０及び案内アセンブリ３０を備える。案内アセンブリ３０は、装着アセンブリ１０内に収容されている。
【０００９】
図３及び図４に示したように、装着アセンブリ１０は、上蓋１１、下蓋１３及び収容部材１５を備え、上蓋１１と下蓋１３とは互いに固定されており、収容部材１５は、下蓋１３の外周縁に固定されている。上蓋１１は、円盤状を呈す。上蓋１１には、軸線方向に沿って、第一貫通孔１１１が設けられている。また、上蓋１１は、第一端面１１２及び第一端面１１２に平行であり、且つ第一端面１１２の反対側に位置する第二端面１１３を備える。第一端面１１２には、第二端面１１３に向けて第一内壁面１１４１及び第一底面１１４２が形成されている。第一内壁面１１４１と第一底面１１４２とは協働して１つの第一キャビティ１１４を形成し、第一キャビティ１１４は、第一貫通孔１１１と同軸上に位置する。第一端面１１２には、一定の間隙をあけてＶ字状の４つの第一凹溝１１５が設けられ、４つの第一凹溝１１５は、それぞれ第一キャビティ１１４と連通している。各第一凹溝１１５は、第一側壁１１５１及び第一側壁１１５１に垂直に接続された第二側壁１１５２を備え、第一側壁１１５１及び第二側壁１１５２における第一底面１１４２から離れている一端は、それぞれ第一端面１１２と接続している。第二端面１１３における隣り合う２つの第一凹溝１１５の間に位置する箇所には、上蓋１１の軸線方向に平行な方向に沿って、１つの第一装着孔１１６及び２つの第一固定孔１１７が設けられている。４つの第一装着孔１１６及び８つの第一固定孔１１７は、同じ円周上に位置しており、この際、各第一装着孔１１６は、隣接する２つの第一固定孔１１７の間に位置する。
【００１０】
下蓋１３の構造は、上蓋１１の構造と同様であり、下蓋１３には、軸線方向に沿って、第二貫通孔１３１が設けられている。また、下蓋１３は、第三端面１３２及び第三端面１３２に平行であり、且つ第三端面１３２の反対側に位置する第四端面１３３を備える。第三端面１３２には、第四端面１３３に向けて第二内壁面１３４１及び第二底面１３４２が形成されている。第二内壁面１３４１と第二底面１３４２とは協働して１つの第二キャビティ１３４を形成し、第二キャビティ１３４は、第二貫通孔１３１と同軸上に位置する。第三端面１３２には、一定の間隔をあけて４つのＶ字状の第二凹溝１３５が設けられ、４つのＶ字状の第二凹溝１３５は、それぞれ第二キャビティ１３４と連通している。各第二凹溝１３５は、第三側壁１３５１及び第三側壁１３５１に垂直に接続されている第四側壁１３５２を備え、第三側壁１３５１及び第四側壁１３５２における第二底面１３４２から離れている一端は、それぞれ第三端面１３２と接続している。第四端面１３３における隣り合う２つの第二凹溝１３５の間に位置する箇所には、上蓋１１の軸線方向に平行な方向に沿って、４つの第二装着孔１３６及び８つの第二固定孔１３７が設けられている。４つの第二装着孔１３６及び８つの第二固定孔１３７は、同じ円周上に位置し、各第二装着孔１３６は、隣接する２つの第二固定孔１３７の間に位置する。第三端面１３２は、第一端面１１２と対向し、且つ接触している。第二装着孔１３６及び第二固定孔１３７の軸線は、それぞれ対応する第一装着孔１１６及び第一固定孔１１７の軸線と重なる。第二凹溝１３５は、対応する第一凹溝１１５と対向する。
【００１１】
収容部材１５は、下蓋１３の外周縁に固定されており、且つ収容部１５１及び収容部１５１と組み合わせられる蓋体１５３を備える。収容部１５１には、収容キャビティ１５１１が設けられている。この収容キャビティ１５１１には、案内アセンブリ３０が機械アームの制御器（図示せず）と電気的に接続するためのプリント基板（図示せず）等の部材が収容される。蓋体１５３は、収容キャビティ１５１１をカバーして、プリント基板が外部に露出することを防止する。
【００１２】
案内アセンブリ３０は、交差フレーム３１及び交差フレーム３１に貼り付けられている複数のセンサ３３を備える。交差フレーム３１は、本体３１１及び本体３１１の側面に一定の間隔をあけて設置されているアーム部３１３を備える。センサ３３は、各アーム部３１３における本体３１１から離れている一端の側面に貼り付けられている。本体３１１と各アーム部３１３における本体３１１と近接する一端とは、第一キャビティ１１４及び第二キャビティ１３４内に収容されている。各アーム部３１３における本体３１１から離れている一端は、対応する第一凹溝１１５及び第二凹溝１３５内に収容されている。各アーム部３１３の側面に貼り付けられているセンサ３３は、対応する第一側壁１１５１及び第三側壁１３５１と接触する。
【００１３】
本体３１１は、中空の円柱状を呈し、本体３１１には、軸線方向に沿って通孔３１１１が設けられ、通孔３１１１の軸線は、第一貫通孔１１１の軸線と重なる。各アーム部３１３の一端は、本体３１１の外周縁に固定されている。各アーム部３１３は、中空の略矩形状を呈し、互いに垂直に位置している４つの側面３１３１及び４つの側面３１３１に垂直に接続されている１つの端面３１３３を備える。端面３１３３は、正方形状を呈し、４つの辺と４つのアーム部３１３の中心軸線が形成した平面との間には夾角が形成され、該夾角の角度は４５度である。各アーム部３１３における本体３１１から離れている一端は、対応する第一凹溝１１５及び第二凹溝１３５内に収容されており、各アーム部３１３の４つの側面３１３１には、それぞれ１つのセンサ３３が貼り付けられている。４つの側面３１３１に貼り付けられているセンサ３３は、それぞれ第一側壁１１５１、第二側壁１１５２、第三側壁１３５１及び第四側壁１３５２と接触する。本実施形態において、センサ３３の数量は、１６であり、センサ３３の種類は、Ｔｅｋｓｃａｎ会社が製造したＦｌｅｘｉＦｏｒｃｅ圧力センサである。各側面３１３１と４つのアーム部３１３の中心軸線が形成した平面との間には夾角が形成され、該夾角の角度が４５度である。他の実施形態において、センサ３３は、実際の要求によって、他の種類の圧力センサを使用してもよい。
【００１４】
多次元力覚／トルクセンサ１００を組み立てる場合、先ず、収容部材１５を下蓋１３の外周縁に固定し、センサ３３を各アーム部３１３における本体３１１から離れている一端の４つの側面３１３１にそれぞれ貼り付ける。次に、交差フレーム３１を、下蓋１３の第二キャビティ１３４内に設置する。この際、通孔３１１１の軸線は、第二貫通孔１３１の軸線と重なる。各アーム部３１３における本体３１１から離れている一端は、下蓋１３の対応する第二凹溝１３５内に収容され、アーム部３１３の側面３１３１に貼り付けられているセンサ３３は、それぞれ第三側壁１３５１及び第四側壁１３５２と接触する。次に、上蓋１１を下蓋１３に設置する。この際、各アーム部３１３における本体３１１から離れている一端は、上蓋１１の対応する第一凹溝１１５内に収容される。同時に、第一貫通孔１１１の軸線は、通孔３１１１の軸線と重なり、アーム部３１３の側面３１３１に貼り付けられているセンサ３３は、それぞれ第一側壁１１５１及び第二側壁１１５２と接触する。最後に、ネジ（図示せず）を第一固定孔１１７に貫通させて、対応する第二固定孔１３７内に固定させる。これにより、下蓋１３と上蓋１１とを固定する。
【００１５】
多次元力覚／トルクセンサ１００を使用する場合、先ず、ネジを第一装着孔１１６及び第二装着孔１３６に貫通させて、機械アームに固定する。次いで、多次元力覚／トルクセンサ１００を実行端の加工治具（図示せず）に設置し、センサ３３を機械アームの制御器（図示せず）と電気的に接続させる。加工治具がワークを加工する或いは組み立てる際、ワークが圧力を受けると、多次元力覚／トルクセンサ１００の交差フレーム３１は、該圧力を受け、交差フレーム３１は装着アセンブリ１０に対して運動する。交差フレーム３１が上蓋１１と下蓋１３との間に設置されているので、上蓋１１及び下蓋１３は、交差フレーム３１の上蓋１１及び下蓋１３に対する運動を制止する。これにより、交差フレーム３１に貼り付けられているセンサ３３に圧力が発生する。押圧されている各センサ３３が受ける圧力は、それぞれ対応する側面３１３１に垂直である。
【００１６】
押圧されている各センサ３３は、対応する第一側壁１１５１、第二側壁１１５２、第三側壁１３５１及び第四側壁１３５２に押圧されているので、機械アームの制御器に送信した電気信号は変化する。本実施形態において、センサ３３は、抵抗変化型圧力センサであり、圧力を受けて変形し、且つその抵抗も変化する。制御器は、センサ３３の抵抗変化による電圧変化を検出して、センサ３３が受ける圧力の大きさを確定する。
【００１７】
図３に示したように、多次元力覚／トルクセンサ１００が力覚／トルクを検出する際、機械アームは、交差フレーム３１の中心点を三次元の座標系の原点として定義し、隣り合う２つの中心軸線及び本体３１１の中心軸線を、それぞれ三次元の座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として定義する。制御器の信号処理ユニット（図示せず）は、押圧された各センサ３３が制御器にフィードバックした信号をローパスフィルタを通して該信号を増幅した後、高速のＡ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換して、該変換されたデジタル信号を機械アームの制御器の計算ユニットに送信する。本実施形態において、回路の設計によって、センサ３３が受けた圧力及びその抵抗は、線型変化を呈す。制御器の計算ユニット（図示せず）は、押圧されたセンサ３３が送信した信号に基づいて、押圧されたセンサ３３が受けた圧力を計算する。センサ３３が検出した圧力は、アーム部３１３の側面３１３１と垂直になるため、センサ３３が検出した圧力とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との間には夾角が形成される。該夾角の角度は、４５度或いは９０度である。センサ３３の圧力を受ける点から座標系の原点までの距離と、圧力を受ける点と原点とを接続している連線とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との間に形成された夾角と、センサ３３が検出した圧力とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との間に形成された夾角と、は、予め機械アームの制御器に保存されている。制御器は、検出された圧力及び予め保存されている情報に基づいて、圧力のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う分力及び該圧力が発生するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のトルクを計算する。
【００１８】
図３に示したように、例えば、押圧されているセンサ３３が圧力Ｆを受けた場合、圧力Ｆは、側面３１３１に垂直であり、Ｙ軸との間に形成された夾角の角度は９０度である。これにより、圧力ＦにおけるＹ軸に分割された分力Ｆｙの大きさは、Ｆｙ＝Ｆ＊ｃｏｓ９０度である。圧力ＦとＸ軸及びＺ軸との間に形成された夾角の角度は４５度であるので、圧力ＦにおけるＸ軸に分割された分力Ｆｘの大きさは、Ｆｘ＝Ｆ＊ｃｏｓ４５度であり、圧力ＦにおけるＺ軸に分割された分力Ｆｚの大きさは、Ｆｚ＝Ｆ＊ｃｏｓ４５度である。上述の計算方法によって、制御器は、各押圧されているセンサ３３が受けた圧力のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に分割された分力の大きさを計算する。制御器の計算ユニットは、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への圧力のベクトルの和を計算して、全体総圧力のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に与える分力を取得する。制御器は、該制御器内に保存されている各押圧されているセンサ３３の圧力を受ける点から座標系の原点までの距離の大きさと、圧力を受ける点から原点までつなぐ線とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との間に形成された夾角と、に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に分割される大きさを計算し、且つトルク計算公式によって、各押圧されているセンサ３３が受ける圧力をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向からの分力に分割して、発生するトルクの大きさを取得する。続いて、制御器は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向からの圧力が発生するトルクのベクトルの和を計算して、総圧力が発生するトルクがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に分割される分割トルクを取得する。機械アームは、圧力／トルクの情報に基づいて、内部の駆動部材（図示せず）及び伝送部材（図示せず）を制御して、加工治具の位置を調整して、加工或いは組み立ての高精度を確保する。
【００１９】
本発明の多次元力覚／トルクセンサ１００の各アーム部３１３は、孔を設ける必要がなく、且つ孔の大きさも考慮しなくてよい。従って、本発明の多次元力覚／トルクセンサ１００は、全体の体積が小さい。また、多次元力覚／トルクセンサ１００の各アーム部３１３に、４つのセンサ３３のみをそれぞれ貼り付け、且つ製造コストが低いＦｌｅｘｉＦｏｒｃｅ圧力センサを利用するので、生産コストを削減することができる。多次元力覚／トルクセンサ１００が圧力を検出する過程において、各センサ３３が受ける圧力／トルクを、それぞれ三次元の座標系中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に分割し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の圧力／トルクのベクトルの和を計算して、加工治具がワークを加工する、或いは組み立てる際に発生する圧力／トルクの大きさを検出する。即ち、いかなる方向への圧力も考慮するので、精度を向上させることができる。
【００２０】
他の実施形態において、多次元力覚／トルクセンサ１００中の上蓋１１の第一端面１１２と下蓋１３の第三端面１３２との位置関係に関して、上蓋１１の第一端面１１２と下蓋１３の第三端面１３２とが対向するように設置され、交差フレーム３１に貼り付けられているセンサ３３が対応する第一凹溝１１５、第二凹溝1３５内に収容されれば、本実施形態のような接触構造に限定されない。
【００２１】
他の実施形態において、交差フレーム３１が圧力を受けて、装着アセンブリ１０に対して運動しようとする場合、上蓋１１及び下蓋１３が交差フレーム３１の運動を制止し、交差フレーム３１に貼り付けられているセンサ３３に圧力が発生するのであれば、多次元力覚／トルクセンサ１００中のセンサ３３は、本実施形態のように第一側壁１１５１、第二側壁１１５２、第三側壁１３５１、第四側壁１３５２と接触する位置に限定されず、対応する第一側壁１１５１、第二側壁１１５２、第三側壁１３５１、第四側壁１３５２の間に予め設定した間隔に設置してもよい。
【００２２】
他の実施形態において、各アーム部３１３の４つの側面３１３１が形成した平面が、アーム部３１３の中心軸線に垂直でなければ、多次元力覚／トルクセンサ１００の各アーム部３１３は、ソリッドの四角柱を呈し、端面３１３３は、任意の平行四辺形であってもよい。これにより、第一側壁１１５１及び第三側壁１３５１は、第二側壁１１５２及び第四側壁１３５２に垂直でなければ、各アーム部３１３の側面３１３１に貼り付けられているセンサ３３が第一側壁１１５１、第二側壁１１５２、第三側壁１３５１、第四側壁１３５２と接触してもよい。従って、各押圧されているセンサ３３が受ける圧力は、三次元の座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の間に形成された夾角と、アーム部３１３の隣り合う２つの側面３１３１の間に形成された夾角と、と関係するので、アーム部３１３の隣り合う２つの側面３１３１の間に形成された夾角を確定すれば、各押圧されたセンサ３３が受ける圧力と、三次元の座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との間に形成された夾角と、は既知数であり、これら既知数を機械アームの制御器に保存すればよい。
【００２３】
他の実施形態において、隣り合う２つのアーム部３１３の中心軸線及び本体３１１の中心軸線と平行な平行線をそれぞれ三次元の座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と定義できれば、多次元力覚／トルクセンサ１００が定義した三次元の座標系の原点は、本実施形態のように交差フレーム３１の中心点に限定されない。これにより、各押圧されているセンサ３３が受ける圧力は、三次元の座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の間の夾角と定義された三次元の座標系の原点との位置に関係するので、三次元の座標系の原点が確定すれば、各押圧されているセンサ３３が受ける圧力と三次元の座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の間の夾角とは既知数であり、且つ各センサ３３の圧力を受ける点から座標系の原点までの距離の大きさと、圧力を受ける点及び原点を接続している連線とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との間に形成された夾角の角度と、も既知数であり、これら既知数を機械アームの制御器に保存すればよい。
【００２４】
他の実施形態において、第一固定孔１１７の数量が第二固定孔１３７の数量と同じであり、第一装着孔１１６の数量を第二装着孔１３６の数量と同じに設計し、第一装着孔１１６の軸線が第二装着孔１３６の軸線と重なり合い、第一固定孔１１７の軸線が第二装着孔１３６の軸線と重なり合えば、多次元力覚／トルクセンサ１００の第一装着孔１１６、第二装着孔１３６、第一固定孔１１７、第二固定孔１３７の数量は、本実施形態の数量に限定されず、第一装着孔１１６及び第二装着孔１３６の数量は、４つより多くてもよい。また、第一固定孔１１７及び第二固定孔１３７の数量も、８つより多くてもよい。第一装着孔１１６及び第二装着孔１３６の位置は、第一固定孔１１７の間第二固定孔１３７の間に限定されず、他の箇所に設置してもよい。第一装着孔１１６、第二装着孔１３６、第一固定孔１１７、第二固定孔１３７は、本実施形態のように同一の円周上に設けられることに限定されず、複数の異なる円周上に設置してもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１００  多次元力覚／トルクセンサ
１０  装着アセンブリ
１１  上蓋
１１１  第一貫通孔
１１２  第一端面
１１３  第二端面
１１４  第一キャビティ
１１４１  第一内壁面
１１４２  第一底面
１１５  第一凹溝
１１５１  第一側壁
１１５２  第二側壁
１１６  第一装着孔
１１７  第一固定孔
１３  下蓋
１３１  第二貫通孔
１３２  第三端面
１３３  第四端面
１３４  第二キャビティ
１３４１  第二内壁面
１３４２  第二底面
１３５  第二凹溝
１３５１  第三側壁
１３５２  第四側壁
１３６  第二装着孔
１３７  第二固定孔
１５  収容部材
１５１  収容部
１５１１  収容キャビティ
１５３  蓋体
３０  案内アセンブリ
３１  交差フレーム
３１１  本体
３１１１  通孔
３１３  アーム部
３１３１  側面
３１３３  端面
３３  センサ
【図１】
2015172568.tif 000003
【図２】
2015172568.tif 000004
【図３】
2015172568.tif 000005
【図４】
2015172568.tif 000006