[发明专利]力检测装置、机械手、以及移动体

说明书

技术领域

本发明涉及力检测装置、机械手、以及移动体。

背景技术

近年来，以提高生产效率为目的，推进对工厂等的生产施设导入工业用机械手。这样的工业机械手具备能够对一轴或者多轴方向进行驱动的臂、和安装于臂前端侧的手部、部件检查用器具或者部件输送用器具等末端执行器，能够执行部件的组装作业、部件加工作业等部件制造作业，部件输送作业以及部件检查作业等。

在这样的工业用机械手中，在臂与末端执行器之间设置有力检测装置。作为工业用机械手所使用的力检测装置，例如使用如专利文献1所公开的力检测装置。专利文献1的力检测装置由根据接受的外力来输出电荷的电荷输出元件、对从电荷输出元件输出的电荷进行放大的放大器、用于将从电荷输出元件输出的电荷转换为电压的电容器、以及使电容器的端子间短路，并具有用于使电容器中积蓄的电荷复位的机械式继电器的复位电路构成。通过具有这样的构成，专利文献1的力检测装置能够检测沿着任意的一个轴对电荷输出元件施加的外力。

然而，为了控制工业用机械手的末端执行器，有时需要检测6轴力（x、y、z轴方向的平移力成分以及x、y、z轴周围的旋转力成分）。在这样的情况下，需要至少组合三个如专利文献1公开的那样的力检测装置来构成能够检测出3轴力（x、y、z轴方向的平移力）的3轴力检测装置，并将该3轴力检测装置搭载于至少三个工业用机械手的肘节。

若搭载于这样的工业用机械手的肘节的力检测装置的尺寸较大，则存在肘节的工作区域变得狭窄的情况。另外，若力检测装置的尺寸较厚，则存在由于从工业用机械手的关节部分到末端执行器的末端的距离变长，所以工业用机械手的可搬重量减少的情况。因此，优选力检测装置小型以及轻型。

为了解决这样的课题，提出各种方法。例如，在专利文献2中，公开有使用了半导体开关元件作为复位电路的力检测装置。与机械式继电器相比较，半导体开关元件是小型以及轻型，所以通过使用半导体开关元件作为复位电路，能够使装置整体小型以及轻型化。

然而，若使用半导体开关元件作为复位电路，则产生由半导体开关元件的漏电流引起的输出漂移。这样的输出漂移使力检测装置的检测分辨率以及检测精度降低所以不优选。并且，输出漂移与力检测装置的测定（工作）时间成比例地积蓄，所以存在不能够延长力检测装置的能够测定的时间的问题。

另外，作为力检测装置，广泛采用使用水晶作为电荷输出元件的水晶式压电传感器。水晶式压电传感器具有较宽的动态范围、较高的刚性、较高的固有振动频率、较高的耐负荷性等优异的特性，所以被广泛应用于工业用机械手。

然而，在这样的水晶式压电传感器中，从水晶输出的电荷微弱，所以不能够忽略由转换输出电路的漏电流所引起的输出漂移的影响。正在研究用于降低该输出漂移的各种方法。例如，在专利文献3中，公开有具备反向偏置电路的水晶式压电传感器，该反向偏置电路使用具有与转换输出电路的漏电流的特性相似的电流特性的二极管。专利文献3的水晶式压电传感器通过从二极管供给与转换输出电路的漏电流大致相同的大小、流动方向相反的校正电流，来降低输出漂移。

然而，如专利文献3的水晶式压电传感器那样，在使用反向偏置电路的情况下，需要二极管等的追加部件，安装面积扩大，所以难以小型化。另外，存在需要进行用于供给所希望的校正电流的部件精度管理的问题。

专利文献1：日本特开平5－95237号公报

专利文献2：日本特开平11－148878号公报

专利文献3：日本特开平9－72757号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供小型且降低输出漂移的力检测装置、使用该力检测装置的机械手、以及移动体。

这样的目的通过下述的发明来实现。

本发明的力检测装置的特征在于，具备：电荷输出元件，其根据外力来输出电荷；转换输出电路，其具有第一电容器，将上述电荷转换为电压并输出上述电压；补偿用信号输出电路，其具有第二电容器，并输出补偿用信号；以及外力检测电路，其基于从上述转换输出电路输出的上述电压、和从上述补偿用信号输出电路输出的上述补偿用信号，来检测上述外力，上述第二电容器的静电容量比上述第一电容器的静电容量小。

由此，能够使用补偿用信号输出电路输出的补偿用信号，来补偿从转换输出电路输出的电压。结果能够进行精度更高的检测。另外，第二电容器的静电容量比第一电容器的静电容量小，所以补偿用信号输出电路能够更准确地从第二开关元件获取补偿用信号。结果能够更准确地对从转换输出电路输出的电压进行补偿。