JP6827381B2 - Slip detection system - Google Patents
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Description
本発明は、滑り検知システムに関する。 The present invention relates to a slip detection system.
把持機構(ロボットハンドとも呼ぶ)は,生産ラインや検査ラインにおける自動化ロボットや,自律移動型ロボットが把持物を持ち運ぶために利用される。把持機構の把持対象は、硬さ、重さ、形状、大きさなどが異なる様々な把持物であるため、把持物を滑らさずにまたは壊さずに把持するためにはそれを検出するセンシングシステムが必要となる。 The gripping mechanism (also called a robot hand) is used by automated robots on production lines and inspection lines, and autonomous mobile robots to carry gripped objects. Since the gripping target of the gripping mechanism is various gripping objects having different hardness, weight, shape, size, etc., a sensing system that detects the gripping object in order to grip it without slipping or breaking it. Is required.
把持物の滑りを検出する従来のセンシングシステムには、把持物と把持機構間の接触(把持力、せん断力)を検出するセンサと把持物との接触を必要としない光学式のセンサの例が挙げられる。 Conventional sensing systems that detect slippage of a gripped object include an example of an optical sensor that does not require contact between a sensor that detects contact between the gripped object and the gripping mechanism (grip force, shear force) and the gripped object. Can be mentioned.
例えば,特許文献1には、複数のセンサユニットをマトリクス状に配列させており、各センサユニットに内蔵されている複数の歪センサによって物体の重心位置を算出し、それによって適切な力にハンドの握力を調整する技術が提示されている。また、特許文献2には、複数の接触センサと光学式滑りセンサモジュールをハンド部に配置しており、接触センサを用いて操作物体の位置を検知し、操作物体の位置と、光学式滑りセンサモジュールによって検知した滑り検知ポイントが一致するように制御する技術が提示されている。
For example, in Patent Document 1, a plurality of sensor units are arranged in a matrix, and the position of the center of gravity of an object is calculated by a plurality of strain sensors built in each sensor unit, thereby applying an appropriate force to the hand. Techniques for adjusting grip strength are presented. Further, in
様々な被対象物を適切に把持するためには、被対象物が滑らない最小に近い把持力及び滑るまでの裕度を検出する必要がある。特許文献1のように、複数の同一のセンサユニットを使用する場合、被対象物の重心位置が変化するほどの大きな滑りが発生しないと滑りの検出ができないため、被対象物が滑らない最小に近い把持力を検出することが困難である。 In order to properly grip various objects, it is necessary to detect a gripping force close to the minimum that the object does not slip and a margin until it slips. When a plurality of the same sensor units are used as in Patent Document 1, the slip cannot be detected unless a large slip that changes the position of the center of gravity of the object occurs, so that the object does not slip to the minimum. It is difficult to detect a close gripping force.
また、特許文献2のように、複数の接触センサと共に光学式滑りセンサを使用する場合は、被対象物の滑り検出精度がイメージセンサの性能に依存するため、高精度に滑り検出を行う場合、素子が大きく高性能なイメージセンサが必要となり高コストとなる。
Further, as in
本発明は、高精度かつシンプルな構成で被対象物が滑らない最小に近い把持力を算出することを目的とする。 An object of the present invention is to calculate a gripping force close to the minimum at which an object does not slip with a highly accurate and simple configuration.
上記課題を解決するために、本発明は例えば以下の特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has, for example, the following features.
複数の突起と、変形検出センサと、滑り検出手段とを備え、複数の突起の内の少なくとも一つに変形検出センサが配置され、変形検出センサが配置されていない突起と比べて、変形検出センサが配置された突起は被対象物との間で滑りやすく、滑り検出手段は、変形検出センサの値によって変形検出センサが配置された突起と被対象物との間で滑りが生じた際の第一の把持力を算出する。 The deformation detection sensor is provided with a plurality of protrusions, a deformation detection sensor, and a slip detection means, and a deformation detection sensor is arranged in at least one of the plurality of protrusions, as compared with a protrusion in which the deformation detection sensor is not arranged. The protrusion on which the deformation detection sensor is placed is slippery with the object, and the slip detection means is the first when slippage occurs between the protrusion on which the deformation detection sensor is placed and the target object according to the value of the deformation detection sensor. Calculate one grip force.
本発明によれば、複数突起の内の滑りやすい構成を有する突起の滑り検出により、高精度かつシンプルな構成で被対象物が滑らない最小に近い把持力を算出することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to calculate a gripping force close to the minimum at which an object does not slip with a highly accurate and simple structure by detecting slippage of a protrusion having a slippery structure among a plurality of protrusions. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の形態を図面に従い説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同様の機能を有するものは、同様の符号を付け、同様の説明は繰り返さない場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions, and various works by those skilled in the art will be made within the scope of the technical ideas disclosed in the present specification. It can be changed and modified. Further, in all the drawings for explaining the present invention, those having the same function may be designated by the same reference numerals and the same description may not be repeated.
本発明の第一の実施形態を図1から図7を参照し説明する。 The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
図1は、本発明の第一実施形態に係る把持機構の構成の例を示した図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a gripping mechanism according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、把持機構は、把持を実行するためのハンド101と、ハンド101を被対象物104に接近させるアーム102から構成される。ハンド101には、ハンドの開閉動作を可能とする駆動部105と、被対象物を把持する把持部100と、把持部100に配置されていて被対象物の滑りを検知するセンサ部103が備わっている。アーム102には、アーム102の三次元動作を可能とするアーム駆動部106が備わっている。駆動部105とアーム駆動部106はアンプ107を介してコントローラ108から制御される。コントローラ108内にはCPU109と、メモリ110と、滑り検出手段112と、裕度算出手段113とを搭載し、メモリ110内にはデータベース111を備える。
As shown in FIG. 1, the gripping mechanism includes a
なお、図1は、被対象物104を把持する把持機構を単純化して示した図であり、本発明が適用できる滑り検出システムはこのような把持機構に限定されるものではない。特にハンド101については、人間の手のように複数本の指を有し、その各指にセンサ部103を設けた構成も可能である。その場合、小さな被対象物104であればハンドの2本の指で、その被対象物104を把持し、大きな被対象物104であればハンド101の3本以上の指で把持するなど、判断させてもよい。さらに、大きな被対象物104であれば、複数の把持機構を用いて把持しても良い。また、全ての指にセンサ部103を設ける必要はなく、滑りを検出するのに必要な指にセンサ部103を設ければよい。逆に、最も単純な構成としては、図1のようなハンド101であり、把持面の少なくとも一方にセンサ部103を設ければよい。
Note that FIG. 1 is a simplified view showing a gripping mechanism for gripping the
図2は,本実施形態に係るセンサ部103の構成を示す図である。図2は、被対象物104との接触面が上になるようにセンサ部103を表わした図である。接触面とは、被対象物とセンサ部103が接触した際の面であり、具体的にはセンサ部103に設置されている把持用突起201や滑り検出用突起202と、被対象物104が接触した際の面である。ハンド101の場合、把持面とも言う。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the
センサ部103は、ハンドが被対象物と接触する面に貼りつけられる固定基部203と、固定基部203にマトリクス状に(縦横に)配列される複数の突起201〜202と、複数の突起201〜202の変形を検出する変形検出センサ204を備える。複数の突起201〜202は、被対象物104との接触面を形成する。
The
本発明においては、図2に示すように、少なくとも1つの突起が他の突起とは異なり、せん断応力がかけられた際、他の突起よりも早く滑ることができる。また、変形検出センサ204が複数配置されているため、被対象物の滑りを検出可能な構造を有する。被対象物104との間で滑りやすい突起を滑り検出用突起202と呼び、その他の突起、つまり滑り検出用突起202よりも滑りにくい突起を把持用突起201と呼ぶこととする。本発明では、少なくとも滑り検出用突起202に変形検出センサ204が配置される必要がある。しかし、把持用突起201にも変形検出センサ204を配置することで、把持力、せん断力をより良い精度で算出できる。
In the present invention, as shown in FIG. 2, at least one protrusion is different from the other protrusions and can slide faster than the other protrusions when shear stress is applied. Further, since a plurality of
図2において、各々の突起は略矩形に示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、固定基部から突出し、把持力若しくはせん断力を受けて変形する部材であれば、形状(例:円形、三角形)は限定しない。また、図2では、突起を3×3に並べた例を示したが、より少なく(少なくとも2×2の並び)、またはより多くの突起を並べても良い。同心円状や渦巻き状など、他の並べ方によって突起を配置しても良い。各々の突起は、所定の間隙で配置しており、他の突起の変形の影響を受けない構成が望ましい。このセンサ部103は、平面上に限らず、曲面上に配置してもよい。また、把持部100を固定基部203として活用してもよい。
In FIG. 2, each protrusion is shown as a substantially rectangular shape, but the present invention is not limited to this, and any member that protrudes from the fixed base and is deformed by receiving a gripping force or a shearing force has a shape ( Example: circle, triangle) is not limited. Further, in FIG. 2, an example in which the protrusions are arranged in 3 × 3 is shown, but less (at least 2 × 2 arrangement) or more protrusions may be arranged. The protrusions may be arranged in other arrangements such as concentric circles and spirals. It is desirable that each protrusion is arranged with a predetermined gap and is not affected by the deformation of other protrusions. The
図3は、図2に示された滑り検出用突起202の周辺の構成を示す図である。滑り検出用突起202は把持面に沿ったせん断力を被対象物から受けて変形し、変形検出センサ204が変形を受けて歪むことによってせん断力を検出する。各軸の変形を検出するため、図3では、4つの変形検出センサ(204aが2つと204bが2つ)が略矩形の突起の各側に水平方向に配置されている。Y方向のせん断力を検出するセンサは変形検出センサ204aであり、X方向のせん断力を検出するセンサは変形検出センサ204bである。把持力(Z方向)は全てのセンサから算出可能である。なお、変形検出センサ204aと204bは図3の配置に限らず、把持力及びせん断力を検出可能な配置であればよい。
変形検出センサ204aと204bには、例えば歪みゲージを用いることができる。しかし、それ以外にも様々な構成を採用することが可能である。例えば、Micro−Electro Mechanical Systems(MEMS)技術により、歪みゲージの代わりにシリコンピエゾ抵抗等を用いれば、滑り検出用突起202をセンサ部103と共により微小化することが可能である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration around the
For the
図4は、突起を5×5に並べたセンサ部103の例を示す。図4のように複数の滑り検出用突起202を備えると、被対象物104を把持する際に、被対象物104の表面が凹凸を有していることが原因で1つの滑り検出用突起202と接触せずとも、被対象物104と接触した他の滑り検出用突起202の信号の平均から、滑り検出が可能である。
FIG. 4 shows an example of the
図5は、滑り検出するためのプロセスの例を示す図である。図6は、このプロセスのフローチャートを示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a process for detecting slippage. FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of this process.
最初に、図示しない光学的センサによって被対象物104の位置、形状、硬さ、重さが推定され、初期把持力を推定する。そして、アーム102はハンド101を被対象物104付近まで移動させ、ハンド101は推定した把持力で被対象物104を把持する(図5a、601〜603)。そして、アーム102はY軸の動きで被対象物104を地面507から持ち上げる(図5b、604〜605)。被対象物104を持ち上げた後、ハンド101の把持力を徐々に減少し(図5c、606)、滑り検出用突起202の滑りを変形検出センサ204で検出した時(図5d、607)、把持力の減少を停止する。この時の把持力は把持用突起201が滑る直前の把持力であり、被対象物104を把持するために必要な最小に近い把持力である。これによって、被対象物を最小に近い把持力で把持することができ、把持物を滑らさずにまたは壊さずに把持できる。
First, the position, shape, hardness, and weight of the
そして、この情報をデータベース111に保存することで、この被対象物104を扱える把持力として記録する(608、609)。606〜609は図1に示した滑り検出手段112のプロセスである。
Then, by storing this information in the
図7は、図5および図6に示されるプロセスが実行された時の滑り検出用突起202の信号の例を示す。把持中に、滑り検出用突起202が被対象物104に接触してからハンド101の動作が止まるまで、Z方向の力Fzは徐々に増加する。その後、Y方向の力Fyは、被対象物104が完全に持ち上げられるまで増加する。その後、ハンド間の距離が徐々に増加するにつれて、Fzは徐々に減少する。Fzが徐々に減少するにつれて、滑り検出用突起202と被対象物104との間の摩擦力も徐々に減っていき、摩擦力がせん断力より低くなると、Fyが急速に低下する。このFyの信号が変化したタイミングが、滑り検出用突起202が滑ったときである。Fyの急低下を検出した場合にハンド動作を停止するので、そのあとFz、Fyの信号は一定となる。この時のFz信号が、被対象物104を把握する最小に近い把持力に相当する。
FIG. 7 shows an example of the signal of the
滑り検出用突起202周辺にある把持用突起201にも変形検出センサ204を追加することで、最小に近い把持力をより正確に検出できる。
By adding the
滑り検出用突起202を把持用突起201よりも滑りやすくするには、把持用突起201より低い表面摩擦、つまり摩擦係数が低い滑り検出用突起202とするか、または把持用突起201より高いせん断剛性を有する滑り検出用突起202とすればよい。
To make the
より低い表面摩擦を有する滑り検出用突起202を作製するために、以下の2つの方法が挙げられる。
The following two methods can be mentioned for producing the
第1の方法は、同じ形状と材料を使用しながら、突起の表面仕上げ(粗さ)を変えることである。滑らかな表面(より低い摩擦係数)の滑り検出用突起202では、同じ値のせん断応力を受けたときに把持用突起201より早く滑らせることが可能である。
The first method is to change the surface finish (roughness) of the protrusions while using the same shape and material. The slip-detecting
第2の方法は、より低い摩擦係数の材料を滑り検出用突起202に用いることである。この方法は第1の方法と同様の効果を有するが、摩擦係数は突起と被対象物との相互作用に依存することから、取り扱う被対象物に応じて係数が異なることが考慮されなければならない。したがって、ある被対象物では滑り検出用突起202の摩擦係数が把持用突起201に比べて小さくなり、別の被対象物では、それがより大きくなる場合がある。突起の作製に使用できる材料の一例としては、滑り検出用突起202用としてはシリコーン、把持用突起201用としてはテフロン(登録商標)が挙げられる。
The second method is to use a material with a lower coefficient of friction for the
より高いせん断剛性を有する把持用突起201を作製するために、以下の2つの方法が挙げられる。
In order to prepare the
第1の方法は、突起全体の固定基部からの長さLを同じにし、滑り検出用突起202との被対象物との接触面積Aをより大きくすることである。せん断剛性は、
K = GA / cL
で表され、突起全体のせん断剛性率G(材料に依存)、形状係数c(形状に依存)や固定基部からの長さLが同じであれば、滑り検出用突起202の接触面積Aをより大きくすることによって、滑り検出用突起202のせん断剛性Kは高くなる。せん断力は、
F = KΔY
で表され、被対象物を扱う時、すべての突起が同じように変形することを考慮すれば(図5で示す座標軸YのΔY変位が同じ)、より高いせん断剛性を有する滑り検出用突起202は、より大きいせん断力を生成することで、把持用突起201よりも早く摩擦力を上回るため、より早く滑る。よって、滑り検出用突起202は、被対象物との接触面積Aが大きくなるような形状が望ましい。
The first method is to make the length L of the entire protrusion from the fixing base the same and to make the contact area A of the
K = GA / cL
If the shear modulus G (depending on the material), shape coefficient c (depending on the shape), and length L from the fixed base of the entire protrusion are the same, the contact area A of the
F = KΔY
In consideration of the fact that all the protrusions are deformed in the same way when handling the object (the ΔY displacement of the coordinate axis Y shown in FIG. 5 is the same), the
第2の方法は、より剛性が高い材料を滑り検出用突起202に用いることである。より剛性が高い材料は、他の材料よりも高いせん断力を生成し、同じ値のせん断応力を受けると、他の材料よりも早く滑る。前述のように、異なる材料は異なる摩擦係数を有するため、両種類の突起の材料を選択する際に考慮すべきである。突起の作製に使用できる材料の一例は、滑り検出用突起202用としては重合剤の低いシリコーン、把持用突起201用としては重合剤の高いシリコーンが挙げられる。
The second method is to use a more rigid material for the
滑り検出用突起202の剛性を他の突起よりも早く滑らせるように変化させた場合には、滑り検出用突起202と把持用突起201の剛性の割合を設定することにより、被対象物がハンドから完全に滑るまで裕度を知ることができる。これによって、ハンドの把持量を何パーセント低減してしまうと、ハンドから被対象物が滑るかが分かるため、より適切と安全に被対象物を扱うことができる。例えば、滑り検出用突起202の剛性k1と把持用突起201の剛性k2との比をk1:k2=1:0.8とすると、滑り検出用突起202が滑った時、把持用突起201が滑るまでの裕度は20%である。よって、把持力を20%低減しても、被対象物は滑らない。
図8は、滑り検出用突起202と把持用突起201の剛性の割合を設定した場合のフローチャートである。本フローチャートの801〜808は図6の601〜608と等しく、809と810は裕度算出手段113のプロセスである。以下、裕度を算出する方法を説明する。
When the rigidity of the
FIG. 8 is a flowchart when the ratio of the rigidity of the
まず、図6と同様に滑り検出用突起202の滑りを検出し、最小に近い把持力を検出する。そして、データベース111にある、各突起の剛性に関するデータを用い、滑り検出手段112が算出した最小に近い把持力に基づいて、被対象物が把持用突起201から滑るまで、つまり接触面の滑りの発生までの裕度を算出する(809〜810)。さらに、図示はしていないが、最小に近い把持力と、算出した裕度とに基づいて、接触面の滑りが発生しない寸前の把持力である最小把持力を算出する。そして、算出された裕度または最小把持力を、コントローラ108のデータベース111に保存する(811)。
First, the slip of the
また、滑り検出用突起202周辺にある把持用突起201にも変形検出センサ204を追加した場合、つまり滑りやすさが異なる突起に対して変形検出センサ204が配置されている場合、それぞれの突起の配置された変形検出センサ204の値に基づいて裕度算出手段113は接触面の滑りまでの裕度を算出する。
Further, when the
以上のように、本発明の滑り検出システムによれば、高精度、シンプルかつ低コストで被対象物が滑らない最小に近い把持力をできる。さらに、最小把持力を算出でき、把持機構または滑り検出が必要な装置にフィードバックすることできる。 As described above, according to the slip detection system of the present invention, it is possible to obtain a gripping force close to the minimum at which the object does not slip with high accuracy, simplicity and low cost. In addition, the minimum gripping force can be calculated and fed back to the gripping mechanism or device requiring slip detection.
なお、CPU109が滑り検出手段112と裕度算出手段113の役割を果たしても良いなど、滑り検出手段112と裕度算出手段113の場所はこれに限定されない。
The locations of the slip detecting means 112 and the margin calculating means 113 are not limited to this, such that the
本発明の第二の実施形態を図9と図10を参照し説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
本発明の滑り検出システムは、必ずしも把持機構及びロボットハンドによって使用される必要はなく、滑り検出を必要とする任意の装置でも使用できる。この例では、滑り検出システムを歩行ロボット(図示せず)のロボット脚901で使用する方法を示す。
The slip detection system of the present invention does not necessarily have to be used by the gripping mechanism and the robot hand, and can be used with any device that requires slip detection. In this example, a method of using the slip detection system on the
ロボット脚901では、被対象物ではなく地面507とロボット脚との間での滑りを検出する。滑りを適切に検出できない場合、歩行ロボットのバランスが崩れてしまい、転倒する恐れがある。最近の歩行ロボットは、様々な地面条件で歩行する必要があるため、ロボット脚901の滑りを検出することは重要である。
The
ロボット脚901の滑りを検出するために、センサ部103を、図9に示すようにロボット脚901の地面と接触する部分に配置する。
In order to detect the slip of the
図10は、ロボット脚901における滑り検出プロセスを示す。歩行ロボットが一歩動作をし始めてから、ロボット脚901と地面507との間にせん断力検出を開始する(1001〜1002)。その後、滑り検出用突起202のせん断力信号に急低下が発生するまでせん断力検出を行い(1002〜1003)、せん断力信号に急低下が発生すれば、その情報を歩行ロボットの制御システムにフィードバックする(1003〜1004)。そして、制御システムはその滑りの情報を用いて、走行ロボットのバランスを崩れないようにバランス安定化対策を行う(1005)。バランス安定化対策の一例は、滑り検出用突起202が滑った方向を検出し、その反対方向に別のロボット脚901を移動する方法がある。
FIG. 10 shows the slip detection process in the
本発明では、図9に示すロボット脚901の構成に限らず、他のロボット脚でも使用できる。また、図9に示している地面507の形状と寸法に限らず、実施例1に記載した方法で滑りを検出できれば、どのような形状と寸法でも良い。しかし、センサ部103の突起全体が小さければ小さいほど、ロボットの形状に関する測定誤差が小さくなるので、小さい突起を有するセンサ部103のほうが望ましい。
In the present invention, not only the configuration of the
以上のように、滑り検出システムをロボット脚901に使用すれば、ロボット脚901の滑り情報を制御システムにフィードバックすることで、歩行ロボット転倒によるダメージを予防できる。
As described above, if the slip detection system is used for the
本発明の第三の実施形態を図11と図12を参照し説明する。 本例ではタイヤに滑り検出システムを使用する方法を示す。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. This example shows how to use a slip detection system for tires.
車両のタイヤの滑りが発生する時、車両の制御を失うため、人の命を危険にさらす事故につながる恐れがある。タイヤの滑りを防ぐために、アンチロックブレーキシステム(ABS)が用いされている。ABSは一つの車輪が他の車輪よりも遅く回転していることを検出し、それを車輪のロックと解釈し、その車輪のブレーキ力を1秒間に複数回加減させ、滑りを防止させるシステムである。この回転検出は、システムの誤動作を回避するために、車輪速度センサおよび各車輪の回転速度の差のしきい値によって実行される。 When a vehicle tire slips, it loses control of the vehicle, which can lead to an accident that could endanger human life. An anti-lock braking system (ABS) is used to prevent tire slippage. ABS is a system that detects that one wheel is rotating slower than the other, interprets it as a wheel lock, and adjusts the braking force of that wheel multiple times per second to prevent slipping. is there. This rotation detection is performed by a wheel speed sensor and a threshold value of the difference in rotation speed of each wheel in order to avoid malfunction of the system.
ABSは車両の安全メカニズムとしてよく使用されているが、車輪の実際の滑り発生と実験によって定義されたしきい値に依存する。そのシステムはタイヤの滑りを実際に検出するセンサが備えられていないため、システムが誤動作する可能性がある。そのため、タイヤ滑り検出のために本発明は有用である。 ABS is often used as a vehicle safety mechanism, but it depends on the actual wheel slip occurrence and the threshold defined by the experiment. The system does not have a sensor that actually detects tire slippage, which can cause the system to malfunction. Therefore, the present invention is useful for detecting tire slippage.
センサ部103を図11のようにタイヤ1101表面に取り付けることによって、タイヤ1101の滑りを検出することができ、この情報を車両ブレーキ制御システムにフィードバックできる。そうすると、ABSが使用されている閾値の代わりに利用でき、ABSの誤動作を防ぐことができる。
By attaching the
図11でタイヤ1101の滑り検出プロセスを説明する。車両の移動を開始してから、タイヤ1101のせん断力検出を開始する(1201〜1202)。その後、滑り検出用突起202のせん断力信号に急低下が行うまでせん断力検出を行い(1202〜1203)、せん断力信号に急低下が発生すれば、その情報を車両ブレーキ制御システムにフィードバックする(1203〜1204)。そして、制御システムはその滑りの情報を用いて、タイヤ1101がロックされないように滑り検出されたタイヤ1101のブレーキ力を低減する(1205)。
The slip detection process of the
この例では、滑り検出システムは車両のタイヤに使用されているが、車両に限定されるものではない。滑り検出システムは、車輪滑りを防止する必要のある全てのシステムに使用される。車輪付き人間共生ロボットのような車輪の摩耗が少ない装置で滑り検出システムを使用する場合、突起に摩耗も少なくなるため、滑り検出能力を維持できる。 In this example, the slip detection system is used on vehicle tires, but is not limited to vehicles. Slip detection systems are used in all systems that need to prevent wheel slippage. When the slip detection system is used in a device such as a human symbiotic robot with wheels that wears less wheels, the protrusions also wear less, so that the slip detection ability can be maintained.
100 把持部
101 ハンド
102 アーム
103 センサ部
104 被対象物
105 駆動部
106 アーム駆動部
107 アンプ
108 コントローラ
109 CPU
110 メモリ
111 データベース
112 滑り検出手段
113 裕度算出手段
201 把持用突起
202 滑り検出用突起
203 固定基部
204 変形検出センサ
204a Y方向の変形検出センサ
204b X方向の変形検出センサ
507 地面
601〜609 最小に近い把持力の検出シーケンス
801〜809 最小に近い把持力の検出と裕度算出のシーケンス
901 ロボット脚
1001〜1004 ロボット脚の滑り検出シーケンス
1101 タイヤ
1201〜1205 タイヤの滑り検出シーケンス
100
110
Claims (9)
前記複数の突起の内の少なくとも一つに前記変形検出センサが配置され、
前記変形検出センサが配置されていない突起と比べて、前記変形検出センサが配置された突起は被対象物との間で滑りやすく、
前記滑り検出手段は、前記変形検出センサの値によって前記変形検出センサが配置された突起と前記被対象物との間で滑りが生じた際の第一の把持力を算出することを特徴とする滑り検知システム。 It is equipped with a plurality of protrusions, a deformation detection sensor, and a slip detection means.
The deformation detection sensor is arranged at least one of the plurality of protrusions.
Compared with the protrusion on which the deformation detection sensor is not arranged, the protrusion on which the deformation detection sensor is arranged is more slippery with the object.
The slip detecting means is characterized in that the first gripping force when slip occurs between the protrusion on which the deformation detection sensor is arranged and the object is calculated based on the value of the deformation detection sensor. Slip detection system.
裕度算出手段を備え、
前記裕度算出手段は、前記第一の把持力に基づいて、接触面の滑りの発生までの裕度を算出することを特徴とする滑り検知システム。 In the slip detection system according to claim 1,
Equipped with a margin calculation method
The slip detection system is characterized in that the margin calculating means calculates the margin until the occurrence of slip on the contact surface based on the first gripping force.
前記裕度算出手段は、前記第一の把持力と前記裕度とに基づいて、第二の把持力を算出することを特徴とする滑り検知システム。 In the slip detection system according to claim 2,
The slip detection system is characterized in that the margin calculating means calculates a second gripping force based on the first gripping force and the margin.
前記変形検出センサが配置された突起は、前記変形検出センサが配置されていない突起よりもせん断剛性が高いことを特徴とする滑り検知システム。 In the slip detection system according to claim 1,
A slip detection system characterized in that the protrusion on which the deformation detection sensor is arranged has a higher shear rigidity than the protrusion on which the deformation detection sensor is not arranged.
前記変形検出センサが配置された突起は、前記変形検出センサが配置されていない突起よりも摩擦係数が低いことを特徴とする滑り検知システム。 In the slip detection system according to claim 1,
A slip detection system characterized in that the protrusion on which the deformation detection sensor is arranged has a lower friction coefficient than the protrusion on which the deformation detection sensor is not arranged.
裕度算出手段を備え、
前記複数の突起の内、滑りやすさが異なる第1の突起および第2の突起に対して前記変形検出センサが備えられ、
前記裕度算出手段は、前記第1の突起および前記第2の突起に対する前記変形検出センサの出力に基づいて、接触面の滑りの発生までの裕度を算出することを特徴とする滑り検知システム。 In the slip detection system according to claim 1,
Equipped with a margin calculation method
Among the plurality of protrusions, the deformation detection sensor is provided for the first protrusion and the second protrusion having different slipperiness.
The slip detection system is characterized in that the margin calculating means calculates the margin until the occurrence of slip of the contact surface based on the output of the deformation detection sensor with respect to the first protrusion and the second protrusion. ..
前記変形検出センサには、シリコンピエゾ抵抗が使用されることを特徴とする滑り検知システム。 In the slip detection system according to claim 1,
A slip detection system characterized in that a silicon piezoresistive effect is used for the deformation detection sensor.
前記変形検出センサが配置されていない突起と比べて、前記変形検出センサが配置された突起は前記被対象物との接触面積が大きくなるような形状であることを特徴とする滑り検知システム。 In the slip detection system according to claim 1,
A slip detection system characterized in that the protrusion on which the deformation detection sensor is arranged has a shape in which the contact area with the object is larger than that on the protrusion on which the deformation detection sensor is not arranged.
前記複数の突起はマトリクス状に配列されていることを特徴とする滑り検出システム。 In the slip detection system according to claim 1,
A slip detection system characterized in that the plurality of protrusions are arranged in a matrix.
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JP2013096884A (en) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Seiko Epson Corp | Detection device, electronic apparatus and robot |
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