本发明专利技术涉及扭矩传感器和包括该扭矩传感器的机器人装置。扭矩传感器包括第一旋转体、第二旋转体、应变体以及检测元件。第一旋转体可围绕输入轴旋转。第二旋转体可围绕输出轴旋转。应变体包括第一接合部分。第一接合部分在平行于输入轴的第一方向、垂直于第一方向的第二方向和围绕输入轴的第三方向上与旋转体中的至少一个分离，并且能够在第三方向上接合到旋转体中的至少一个。应变体在第一旋转体和第二旋转体之间传送朝向第三方向的旋转扭矩。检测元件被设置到应变体以测量由于旋转扭矩引起的应变体的应变。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种被配置为检测从输入轴传送到输出轴的旋转扭矩的扭矩传感器， 以及一种包括该扭距传感器的机器人装置。
技术介绍
近年来，扭距传感器已被应用于例如，使用力控制系统的致动器控制装置以及用于向操作人员提供除了视觉信息和音频信息之外的力感觉和触觉感觉的诸如触感设备的驱动系统。这里，力控制意味着用于直接接收将施加到工作对象的力的目标值并且实现由目标力指示的力的控制方法。此外，在以较高的精度检测并且反馈输出扭矩时，可以通过力的顺序来实现较灵活的交互服务。此外，触感设备是被配置为在使用者实际上不能到达的环境中以现实方式向使用者提供使用者触摸或握持物体的感觉的设备。触感设备被用于在医疗领域或其他特定技术中的夹带(entrain)，或者诸如微观世界或海洋的虚拟环境中的远端进程中，或者诸如原子反应堆的特定的或有害的环境中。例如，日本专利申请公开第 2009-95959号公开了一种控制系统，其感测未知环境，从随时间改变的周围环境获得适当的外力并且调整致动器的生成力从而可以实现目标进程。通常，扭矩传感器被设置到通过轴承支撑的旋转部分。扭矩传感器包括将由于扭转力矩而应变的应变部分，并且测量应变部分的应变，由此检测旋转部分的旋转扭矩。
技术实现思路
然而，难于通过轴承完全消除径向方向上的旋转部分的振动。因此，即使在旋转部分中生成微小的振动，扭矩传感器的输出也易于显著地变化。顺便提及，扭矩传感器常常通过螺钉紧固到旋转部分，并且在应变部分上生成的应变也受到螺钉的紧固力的影响。螺钉的紧固力由于负荷的大小和旋转部分的振动而变化，这使得扭矩传感器更易于受到负荷和振动的影响。为了克服上述问题，可以设想使用一种如下设计通过螺钉紧固的部分在几何上尽可能远离应变体。然而，上述设计导致了扭矩传感器的尺寸的增加，并且因此难于将上述设计应用于其中需要减小尺寸和重量的应用，例如移动机器人。此外，为了消除振动成分， 基本上使用松弛较小的具有严格的配合和尺寸公差的设计。结果，增加了机械部件之间的应力，并且因此扭矩传感器部分变得更易于受到其他部件的压缩力和牵引力以及其他部件的紧固力的影响。考虑到如上文所述的情形，需要提供能够抑制负荷和振动的影响的尺寸缩小的扭矩传感器以及包括该扭矩传感器的机器人装置。考虑到上述情形，根据本专利技术的实施例，提供了一种扭矩传感器，其包括第一旋转体，其可围绕输入轴旋转；第二旋转体，其可围绕输出轴旋转；应变体；以及检测元件。应变体包括第一接合部分。第一接合部分在平行于输入轴的第一方向、垂直于第一方向的第二方向和围绕输入轴的第三方向上与第一旋转体和第二旋转体中的至少一个分离，并且能够在第三方向上接合到第一旋转体和第二旋转体中的至少一个。应变体在第一旋转体和第二旋转体之间传送朝向第三方向的旋转扭矩。检测元件设置到应变体以测量由于旋转扭矩引起的应变体的应变。上述扭矩传感器具有如下结构其中第一旋转体和第二旋转体彼此分割，并且旋转扭矩通过应变体从第一旋转体传送到第二旋转体。检测元件测量在应变体上生成的应变，并且检测旋转扭矩。在该情况中，应变体包括第一接合部分，其能够在第一方向、第二方向和第三方向上相对于第一旋转体和第二旋转体中的至少一个移动，并且能够接合到第三方向。这样，在扭矩传感器内部或者输入/输出部分中，形成了机械解耦结构，其中应变体未在第一方向和第二方向上耦合到第一旋转体和第二旋转体中的至少一个，并且应变体基本上在第三方向上未耦合到第一旋转体和第二旋转体中的至少一个。因此，应变体具有上述三个方向上的预定的自由度。结果，尽可能地减少了关于振动成分的影响，并且因此可以实现通过检测元件高度准确地检测旋转扭矩。此外，扭矩传感器具有上述机械解耦结构， 并且因此可能防止扭矩传感器尺寸增加。第一旋转体和第二旋转体可以由一对同心环形体形成，成对的同心环形体被布置为在第二方向上彼此相对并且具有彼此不同的直径。在该情况中，应变体包括在第一旋转体和第二旋转体之间在第二方向上径向延伸的多个轴部分。通过该配置，可能防止沿第一方向的厚度尺寸增加，并且因此可能使扭矩传感器更薄。同时，第一旋转体和第二旋转体可以由一对环形体形成，成对的环形体被布置为在第一方向上彼此相对。在该情况中，应变体包括在第一旋转体和第二旋转体之间的在第一方向上延伸的圆柱部分。通过该配置，可能防止沿第二方向的直径尺寸增加，并且因此可能减小扭矩传感器的尺寸。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种机器人装置，其包括旋转驱动源、第一旋转体、第二旋转体、应变体和检测元件。第一旋转体包括输入轴并且当从旋转驱动源接收到旋转扭矩时可围绕输入轴旋转。第二旋转体包括输出轴并且可围绕输出轴旋转。应变体包括第一接合部分。第一接合部分在平行于输入轴的第一方向、垂直于第一方向的第二方向和围绕输入轴的第三方向上与第一旋转体和第二旋转体中的至少一个分离，并且能够在第三方向上接合到第一旋转体和第二旋转体中的至少一个。应变体在第一旋转体和第二旋转体之间传送朝向第三方向的旋转扭矩。检测元件被设置到应变体以测量由于旋转扭矩引起的应变体的应变。根据上述机器人装置，可以确保通过以上述方式配置的扭矩传感器高度准确地检测旋转扭矩。因此，可以实现输出轴的旋转的高度准确的控制。同时，可能高度准确地检测作用在输出轴侧的负荷。此外，可能防止扭矩传感器的尺寸增加，并且因此机器人装置的关节，甚至机器人装置自身的尺寸可以缩小。根据本专利技术的实施例，可能在不增加扭矩传感器的尺寸的情况下抑制振动成分被传送到应变体，并且因此可以实现旋转扭矩的高度准确的检测。考虑如附图中图示的下面的本专利技术的最佳模式实施例的详细描述，本专利技术的这些和其他目的、特征和优点将变得更加明显。附图说明图1是包括根据本专利技术的实施例的扭矩传感器的致动器单元的截面视图；图2是根据本专利技术的第一实施例的完整的扭矩传感器的透视图；图3是扭矩传感器的正视图，其具有扭矩传感器的主要部分的放大视图；图4是示出扭矩传感器的修改的主要部分的放大视图；图5是扭矩传感器的等效电路示意图；图6是示出不具有机械解耦结构的常规的扭矩传感器的输出特性的实验结果；图7是示出包括机械解耦结构的根据本专利技术的实施例的扭矩传感器的输出特性的实验结果；图8是根据本专利技术的第二实施例的扭矩传感器的正视图；图9是根据本专利技术的第三实施例或第四实施例的扭矩传感器的示意性分解透视图；图IOA和IOB分别是根据本专利技术的第三实施例的扭矩传感器的主要部分的放大视图和侧视图；以及图IlA和IlB分别是根据本专利技术的第四实施例的扭矩传感器的主要部分的放大视图和侧视图。具体实施例方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的实施例。<第一实施例>图1是包括根据本专利技术的实施例的扭矩传感器的致动器单元的截面视图。致动器单元1检测当致动器生成的旋转驱动力被传送到输出构件时生成的旋转扭矩，并且将其检测信号提供给控制部分。致动器单元1被应用到多关节型机器人装置的关节，例如手、腿、 颈、腰等的关节。致动器单元1包括致动器11、减速器12、扭矩传感器13、编码器14以及容纳这些部件的外壳10。应当注意，在图1中，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向指示彼此正交的三个轴方向。致动器11包括在图1中的X轴方向上延伸的驱动轴11a，并且由电机构成，该电机被配置为使驱动轴Ila围本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种扭矩传感器，包括：第一旋转体，其可围绕输入轴旋转；第二旋转体，其可围绕输出轴旋转；应变体，其包括第一接合部分，所述第一接合部分在平行于所述输入轴的第一方向、垂直于所述第一方向的第二方向和围绕所述输入轴的第三方向上与所述第一旋转体和所引起的所述应变体的应变。述第二旋转体中的至少一个分离，并且能够在所述第三方向上接合到所述第一旋转体和所述第二旋转体中的至少一个，并且所述应变体在所述第一旋转体和所述第二旋转体之间传送朝向所述第三方向的旋转扭矩；以及检测元件，其设置到所述应变体以测量由于所述旋转扭矩
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：长阪宪一郎，川浪康范，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP
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