JPH106274A - 力覚センサ装置 - Google Patents
力覚センサ装置Info
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- JPH106274A JPH106274A JP8161402A JP16140296A JPH106274A JP H106274 A JPH106274 A JP H106274A JP 8161402 A JP8161402 A JP 8161402A JP 16140296 A JP16140296 A JP 16140296A JP H106274 A JPH106274 A JP H106274A
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
- B25J13/084—Tactile sensors
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
触体の接触状態の検出を小型で安価な構成で安定して行
うことができる力覚センサ装置を提供する。 【解決手段】対象物と接触する接触体7と間隙8を存し
て基体6を設けると共に間隙8に薄板バネ9を介装し、
この薄板バネ9の中央部を基体6の軸心部に挿着した支
持棒12に固定し、薄板バネ9の周縁部を接触体7の周
縁部のフランジ15に固定することで、接触体6を薄板
バネ9を介して基体6に揺動可能及び軸心方向に移動可
能に支持する。基体6に周方向に間隔を存して複数のギ
ャップセンサ(渦電流式センサ)25a〜25cを挿着
し、接触体7と対象物との接触時に接触体7の揺動及び
軸心方向への移動により生じる間隙8の距離変化を各ギ
ャップセンサ25a〜25cにより検出することで、接
触体7が対象物から受ける力の大きさや方向等の接触状
態を検出する。
Description
指先等、なんらかの対象物に接触する接触体の接触状態
を検出するための力覚センサ装置に関する。
持して種々の作業を行う場合には、その把持力の調整
や、対象物に対するロボットハンドの位置調整等を行う
ために、ロボットハンドの指先部と対象物との接触状態
(接触の有無や接触力等)を検出する必要を生じる場合
が多々ある。
センサ装置としては、対象物に接触する接触体であるロ
ボットハンドに起歪体を装着して、該起歪体に歪みゲー
ジを貼着し、この歪みゲージの出力信号に基づき、ロボ
ットハンドと対象物との接触力等を検出するようにした
ものが一般的に知られている。
いた従来の力覚センサ装置では、該歪みゲージが一般に
温度変化に対する特性変化を生じやすいと共にノイズ等
の影響を受けやすいため、種々様々な環境下でロボット
ハンドと対象物との接触力等を安定して検出することが
困難なものとなっていた。
じやすいと共に、その取付け作業や取付後の出力調整作
業に熟練と時間を要し、高価なものとなりやすいという
不都合があった。
鑑み、対象物に接触するロボットハンドの指先等の接触
体の接触状態の検出を小型で安価な構成で安定して行う
ことができる力覚センサ装置を提供することを目的とす
る。
はかかる目的を達成するために、対象物と接触する接触
体の接触状態を検出する力覚センサ装置であって、基体
と、該基体と間隙を存して設けられた前記接触体と、該
接触体と前記対象物との接触時に前記間隙の距離が変化
するよう該接触体を前記基体に揺動可能又は/及び前記
間隙の距離方向に移動可能に支持せしめる復元自在な弾
性部材と、前記基体と接触体との間隙の所定部位の距離
に応じた信号を生成する少なくとも一つのギャップセン
サとから成り、該ギャップセンサの信号により検出され
る前記間隙の距離に基づき前記接触体と対象物との接触
状態を検出することを特徴とする。
物とが接触すると、該接触体が前記弾性部材の弾性変形
により前記基体に対して揺動あるいは前記基体と接触体
との間隙の距離方向に移動し、これにより該間隙の距離
が変化する。そして、この間隙の距離に応じた信号が前
記ギャップセンサにより生成される。このとき、前記間
隙の距離の変化は、対象物と接触体との接触状態に応じ
たものとなるので、前記ギャップセンサの信号によっ
て、対象物と接触体との接触状態を検出する可能とな
る。すなわち、本発明は、対象物と接触体との接触状態
が接触体と基体との間隙の距離変化という物理量に変換
し、その距離をギャップセンサにより検出することで対
象物と接触体との接触状態を検出するものである。この
場合、前記間隙の距離の検出を行うためのギャップセン
サとしては、例えば周知の渦電流式変位センサやレーザ
式変位センサ、静電容量式変位センサ等のセンサを用い
ればよく、これらのセンサは一般に小型でしかも温度変
化やノイズ等の影響を受けにくい。また、前記弾性部材
としては、単なる板バネ等を用いればよい。
測定用の渦電流式変位センサ等のギャップセンサを用い
た小型で安価な構成で接触体と対象物との接触状態を安
定して検出することができる。
記弾性部材は、前記基体及び接触体の間に前記間隙の距
離方向と略直交する姿勢で介装された薄板バネから成
り、該薄板バネの略中央部及び周縁部がそれぞれ前記基
体の前記接触体に臨む面の略中央部及び前記接触体の前
記基体に臨む面の周縁部に固定され、又は、該薄板バネ
の略中央部及び周縁部がそれぞれ前記接触体の前記基体
に臨む面の略中央部及び前記基体の前記接触体に臨む面
の周縁部に固定されていることを特徴とする。
象物との接触時に前記薄板バネが撓むことにより、前記
接触体が基体に対して揺動可能で且つ前記間隙の距離方
向に移動可能となり、単なる薄板バネを用いた極めて簡
単な構成で本発明の力覚センサ装置を構成することがで
きる。
接触体を前記基体に揺動可能及び前記間隙の距離方向に
移動可能に支持せしめると共に、前記接触部を前記間隙
の距離方向と直交する方向及び該間隙の距離方向の軸回
りの回転方向には略不動に前記基体に支持せしめるよう
にすることが好ましく、このようにした場合には、前記
ギャップセンサを、前記基体と接触体との間隙の少なく
とも三つ以上の互いに異なる部位の距離を検出すべく三
個以上備えることで、各ギャップセンサの信号により検
出される前記間隙の各部位の距離に基づき、前記接触体
と対象物との接触時に該接触体に作用する力の大きさ及
び方向を検出することができる。
って、前記接触体を前記基体に揺動可能及び前記間隙の
距離方向に移動可能に支持せしめると共に、前記接触部
を前記間隙の距離方向と直交する方向及び該間隙の距離
方向の軸回りの回転方向には略不動に前記基体に支持せ
しめるようにした場合には、前記ギャップセンサを、前
記基体と接触体との間隙の二つの互いに異なる部位の距
離を検出すべく二個備えることで、各ギャップセンサの
信号により検出される前記間隙の各部位の距離に基づ
き、前記接触体と対象物との接触時に該接触体に作用す
る力の所定方向の成分又は該力の方向を検出することも
できる。
前記接触体を前記基体に揺動可能及び前記間隙の距離方
向に移動可能に支持せしめると共に、前記接触部を前記
間隙の距離方向と直交する方向及び該間隙の距離方向の
軸回りの回転方向には略不動に前記基体に支持せしめる
ためには、前述のように前記弾性部材を前記薄板バネに
より構成すればよい。
6を参照して説明する。
たロボットハンドの指機構の側面図であり、この指機構
は、人体の手指と同様に、図示しないロボットハンドの
掌部(手の平部分)から延設された基節部1と、この基
節部1から第1関節2を介して屈曲自在に延設された中
節部3と、この中節部3から第2関節4を介して屈曲自
在に延設された末節部5(指先部)とからなり、このよ
うな指機構がロボットハンドの掌部から複数、延設され
ている。そして、それらの指機構の各関節2,4におけ
る屈曲動作によって、末節部5の先端部に各種対象物W
を把持するようにしている。
各指機構の末節部5の先端部と対象物Wとの接触状態
(接触力の大きさ、方向を含む)を検出するために該末
節部5に備えたものであり、次のような構造を具備して
いる。
力覚センサ装置は、末節部5の基端側の部分(前記中節
部3寄りの部分)を構成する基体6と、対象物Wと接触
する末節部5の先端側の部分を構成する接触体7とをそ
れらの間に間隙8を存して備え、該間隙8の箇所に、接
触体7を基体6に支持せしめる弾性部材である薄板バネ
9が介装されている。
部(図2の右側の部分)の内部には、中空部10が形成
されている。基体6の軸心部には、該基体6の接触体7
側の先端面から中空部10にかけて貫通孔11が穿設さ
れ、この貫通孔11に、支持棒12がその先端部を接触
体7側に突出させて挿着・固定されている。この支持棒
12の先端部には、該支持棒12の貫通孔11内に挿入
された本体部12aよりも小径なねじ部12bが本体部
12aと同心に形成されている。
筒状の芯材13と、接触体7の外面部を形成するゴム等
の樹脂材からなる弾性体14とにより構成されている。
て該基体6と同心に配置され、該開口端部には、環状フ
ランジ15が形成されている。また、芯材13の先端部
(底部)の外面は、球面状に形成されている。
5を除く外面部全体を被覆するようにして該芯材13の
外面部に固着されており、その先端部は、芯材13の先
端部の形状に対応して球面状に形成されている。
形成された金属製のもので、その肉厚は例えば0.2〜
2mm程度のものである。
前記支持棒12のねじ部12bに取り付けるためのねじ
穴16が穿設され、また、周縁部には、それを前記芯材
13の環状フランジ15にねじ締めするための複数(本
実施形態では3個)のねじ穴17が穿設されている。さ
らに、該薄板バネ9には、その弾性変形(撓み)を容易
なものとするために複数条の溝18が形成されている。
尚、これらの溝18は、薄板バネ9の肉厚が薄ければ、
必ずしも設ける必要はない。
その中心部を一対のワッシャ19,19間に挟持するよ
うにして該ワッシャ19,19と共に前記ねじ穴16
(図4参照)を介して支持棒12のねじ部12bに外挿
され、この状態で、支持棒12のねじ部12bにその先
端側から該支持棒12の本体部12aに向かってナット
19aを螺着することで、該薄板バネ9の中心部が支持
棒12を介して基体6に固定されている。尚、ワッシャ
19,19の外周面は、それぞれ、薄板バネ9に接触し
ない端面側から薄板バネ9に接触する端面側に向かって
縮径されてテーパ面を成しており、これにより、薄板バ
ネ9の弾性変形時に、ワッシャ19,19との接触箇所
で応力が集中して該薄板バネ9が破損してしまうのを防
止するようにしている。
記接触体7の芯材13の環状フランジ15及びこれと略
同径のワッシャ20の間に挟持し、さらに該ワッシャ2
0の後端面(薄板バネ9と接触しない端面)にそれと略
同径の環状導体板21を重合させた状態で、該導体板2
1側から芯材13の環状フランジ15に向かって薄板バ
ネ9の前記ねじ穴17を介してねじ22を螺着すること
で、該薄板バネ9の周縁部がワッシャ20及び導体板2
1と共に接触体7の芯材13に固定されている。尚、環
状フランジ15の内周面及びワッシャ20の内周面は、
前記ワッシャ19,19との同様に、薄板バネ9との接
触箇所に応力集中が生じるのを防止するためにテーパ面
をなしている。
ネ9の構造により、接触体7が前記環状導体板21を含
めて基体6の先端面との間に間隙8を存しつつ薄板バネ
9を介して基体6に支持されている。そして、薄板バネ
9の弾性変形(撓み)によって、接触体7は、支持棒1
2に固定された薄板バネ9の中心部を支点として揺動可
能とされると共に、軸心方向(間隙8の距離方向)に移
動可能とされている。この場合、薄板バネ9は、接触体
7が基体6に対してそれらの軸心と直交する方向にスラ
イドする方向や、接触体7が基体6に対してそれらの軸
心回りに回転する方向に対しては、高剛性なもので、そ
れらの方向へは接触体7は略不動なものとされている。
また、接触体7と対象物Wとの接触時の接触体7の揺動
量は接触体7等のサイズに比して十分に小さなものとな
るようになっている。
覆するゴムや皮革等からなる可撓性の表皮体23が固着
されており、この表皮体23の基体6側の端部は、前記
間隙8の箇所から基体6の外周面まで覆うように延設さ
れ、これにより間隙8に塵等が侵入するのを防止してい
る。
すように前記接触体7に固定された環状導体板21に対
向する箇所で、前記貫通孔11の周囲に周方向に等間隔
(120°間隔)で、例えば3個のセンサ挿着孔24
a,24b,24cが基体6の先端面から中空部10に
向かって貫通孔11と平行に穿設され、これらの各セン
サ挿着孔24a〜24cにそれらの箇所で基体6と接触
体7との間の間隙8の距離を検出するためのギャップセ
ンサ25a,25b,25cが挿着・固定されている。
この場合、各ギャップセンサ25a〜25cは、前記薄
板バネ9及び環状導体板21を接触体7に固定するねじ
22の箇所に対して、図4に示すように周方向に位相を
ずらして配置されるようになっている。
ば公知の渦電流式のもので、環状導体板21の各ギャッ
プセンサ25a〜25cに対向する箇所に渦電流を生ぜ
しめつつ、各ギャップセンサ25a〜25cの先端面と
環状導体板21との距離に応じた信号を各ギャップセン
サ25a〜25cの箇所における前記間隙8の距離を示
す信号として生成する。
cの後端部は、その一部が前記中空部10内に露出する
ようになっており、その部分から生成した信号を出力す
るためのリード線26が中空部10内に導出されてい
る。そして、中空部10には、基体6の外部に通じる導
出穴27が穿設されており、それらのリード線26が導
出穴27を介して基体6の外部に導かれている。
装置では、上記ようにしてロボットハンドの各指機構毎
に、基体6の外部に導出された各ギャップセンサ25a
〜25cのリード線26は、図5に示すように各指機構
の外部において、各ギャップセンサ25a〜25cに対
応するアンプ28a〜28cに接続され、それらのアン
プ28a〜28cの出力側がマイクロコンピュータ29
(以下、マイコン29という)に接続されている。
して、力検出手段を構成するもので、各ギャップセンサ
25a〜25cの信号をそれぞれアンプ28a〜28c
で増幅してなる信号をA/D変換するA/D変換器30
と、このA/D変換器29を含めてバスライン31を介
して相互に接続されたCPU32、RAM33及びRO
M34とから成り、CPU32により、A/D変換器3
0を介して与えられる各ギャップセンサ25a〜25c
の信号データに基づき、RAM33やROM34に格納
された所定の演算式やプログラム等に従って、後述する
ように各指機構毎にその末節部5の接触体7と対象物W
との接触時に該接触体7に作用する力の大きさ及び方向
を求めるようにしている。
節部5の先端部(接触体7)で対象物Wを把持すると、
末節部5の接触体7がその側方の対象物Wから力を受け
る。このとき、該接触体7は薄板バネ8の弾性変形(撓
み)によって、基体6に対して薄板バネ8の中心部を支
点として揺動したり、軸心方向に移動する。このため、
基体6と接触体7との間の間隙7の距離が、対象物Wか
ら接触体7の受ける力の大きさや方向に応じて、環状導
体板21の箇所で部分的に伸縮する。そして、このよう
に変化する基体6と接触体7との間の間隙7の各ギャッ
プセンサ25a〜25cの箇所における距離に応じた信
号(各ギャップセンサ25a〜25cと導体板21との
間隔を示す信号)が各ギャップセンサ25a〜25cに
よりそれぞれ生成され、それがそれぞれアンプ28a〜
28cにより増幅された後、マイコン29に取り込まれ
る。さらにマイコン29に取り込まれた各ギャップセン
サ25a〜25cの信号はA/D変換器30によりA/
D変換された後、バスライン31を介してCPU32に
与えられる。
サ25a〜25cの信号データに基づき、各ギャップセ
ンサ25a〜25cの箇所における前記間隙8の距離を
把握して、それを用いて以下のようにして、接触体7が
対象物Wから受ける力の大きさと方向を演算により求め
る。
して説明する。尚、図6(a),(b)では、説明の便
宜上、接触体7や基体6等を模式化して示している。
対象物Wから受ける作用力をF、その作用力Fの、接触
体7の軸心方向(Z軸方向)の成分(以下、軸方向成分
という)をFz、接触体7の径方向(軸心と直交する方
向)の成分(以下、径方向成分という)をFrとする。
また、接触体7の基体6側の端面から作用力Fの作用点
P(対象物Wとの接触点)までの距離をh、作用点Pと
接触体7の軸心との距離(接触体7の半径)をrとし、
さらに、各ギャップセンサ25a〜25cの箇所におけ
る接触体7及び基体6間の間隙8の距離をそれぞれ
e1 、e2 、e3 とし、それらの距離e1 ,e2 ,e3
の定常状態(接触体7に対象物Aが接触していない状
態)からの変化分をΔe1 、Δe2 、Δe3 とする。
尚、上記定常状態ではe1 =e2 =e3 である。
センサ25a〜25cのうち、例えばギャップセンサ2
5aがX軸上に存するようにしてX−Y座標軸をとり、
他のギャップセンサ25b,25cがX軸となす角度を
α(本実施形態では60°)、前記作用力Fの径方向成
分FrがX軸となす角度をθとする。
よる前記間隙の距離e1 ,e2 ,e 3 の変化分Δe1 、
Δe2 、Δe3 (これは、各ギャップセンサ25a〜2
5cの信号データによって検出される)は、接触体7の
揺動量が十分に小さいことを考慮して、次式(1)〜
(3)により表される。
力Fによる接触体7の揺動支点(薄板バネ9の中心部。
図6(a)の参照符号Oで示す)の回りのモーメント
(=Fr・h−Fz・r)、Kzは薄板バネ9の軸心方
向のバネ定数、Kθは接触体7の揺動支点Oの回りの揺
動方向における薄板バネ9のバネ定数である。
(1)〜(3)は、さらに次式(4)〜(6)により表
される。
をそれぞれ加算すると、Mθが消去され、それから次式
(7)が得られる。
ギャップセンサ25a〜25cの信号データによって検
出される前記間隙の距離e1 ,e2 ,e3 の変化分Δe
1 、Δe2 、Δe3 から前記作用力Fの軸方向成分Fz
を求めることができる。
ぞれ減算すると、次式(8)が得られる。
て整理すると、次式(9)が得られる。
(9)の両辺で除算することで、次式(10)が得られ
る。
各ギャップセンサ25a〜25cの信号データによって
検出される前記間隙の距離e1 ,e2 ,e3 の変化分Δ
e1、Δe2 、Δe3 から前記作用力Fの方向を示す角
度θ(図6(b)参照)を求めることができる。
・h−Fz・rであるから、これを(9)式に代入して
整理すると、次式(11)が得られる。
各ギャップセンサ25a〜25cの信号データによって
検出される前記間隙の距離e1 ,e2 ,e3 の変化分Δ
e1、Δe2 、Δe3 から前記作用力Fの径方向成分F
rを求めることができる。
ップセンサ25a〜25cの信号データによって検出さ
れる前記間隙の距離e1 ,e2 ,e3 の変化分Δe1 、
Δe 2 、Δe3 から、前記式(7)、(10)、(1
1)の演算を行うことで、接触体7と対象物Wとの接触
時に接触体7が受ける作用力Fの各成分Fz,Frの大
きさ、及び該作用力Fの方向を示す角度θを求める。そ
して、このようにして求められた作用力Fの各成分F
z,Frの大きさ、及び該作用力Fの方向を示す角度θ
を、ロボットハンドによる対象物Wの把持力や把持位置
を調整するために使用する。尚、式(7)、(10)、
(11)の演算を行うための定数Kz、Kθ、r、hは
あらかじめマイコン29のRAM33やROM34にあ
らかじめ記憶保持されている。
ロボットハンドの各指機構における接触体6と対象物W
との接触状態を示す作用力Fの大きさや方向を、薄板バ
ネ9や渦電流式のギャップセンサ25a〜25cを用い
た簡単で安価な構成で容易に検出することができる。そ
して、本実施形態でギャップセンサ25a〜25cとし
て使用した渦電流式のセンサは、温度変化やノイズ等の
影響を受けにいので、接触体6と対象物Wとの接触状態
を示す作用力Fの大きさや方向を安定して検出すること
ができ、ひいては、ロボットハンドによる対象物Wの把
持を安定して行うことができる。
を基体6側に固定し、薄板バネ9の周縁部を接触体7側
に固定するようにしたが、これと逆に、薄板バネ9の中
心部を接触体7側に固定し、薄板バネ9の周縁部を基体
6側に固定するようにしてもよい。
プセンサ25a〜25cを用いて接触体6と対象物Wと
の接触状態を示す作用力Fの大きさ及び方向を検出する
ようにしたが、例えば2個のギャップセンサを用いて、
作用力Fの特定方向に成分のみや、作用力Fの方向のみ
を検出するようにすることも可能である。
体6に二つのギャップセンサ25a,25bを周方向に
180°の間隔を存して挿着・固定し、他の構成(接触
体6や薄板バネ9等の構造)は、図2のものと同一とす
る。このようにした場合には、各ギャップセンサ25
a,25bの信号データによって検出される基体6と前
記接触体7との間の間隙8の、各ギャップセンサ25
a,25bの箇所における距離e1 ,e2 の定常状態
(e1 =e2 の状態)からの変化分Δe1 、Δe2 は、
前記式(1)、(2)でα=0とすることで、次式(1
2),(13)により表される。
両辺をそれぞれ加算して整理することで、次式(14)
が得られる。
各ギャップセンサ25a,25bの信号データによって
検出される間隙8の距離e1 ,e2 の変化分Δe1 、Δ
e2から、作用力Fの軸方向成分Fzを求めることがで
きる。
体6に二つのギャップセンサ25a,25bを周方向に
90°の間隔を存して挿着・固定し、他の構成(接触体
6や薄板バネ9等の構造)は、図2のものと同一とす
る。このようにした場合には、各ギャップセンサ25
a,25bの信号データによって検出される基体6と前
記接触体7との間の間隙8の、各ギャップセンサ25
a,25bの箇所における距離e1 ,e2 の定常状態
(e1 =e2 の状態)からの変化分Δe1 、Δe2 は、
前記式(1)、(2)でα=90°とすることで、次式
(15),(16)により表される。
のみに作用する場合、すなわち、Fz=0の場合には、
上式(15),(16)においてFz=0として、式
(16)の両辺をそれぞれ式(15)の両辺で除算する
と、次式(17)が得られる。
の径方向から接触するような場合には、上式(17)を
用いることで、各ギャップセンサ25a,25bの信号
データによって検出される間隙8の距離e1 ,e2 の変
化分Δe1 、Δe2 から、作用力Fの方向を求めること
ができる。
象物Wとの接触時に接触体6に作用する力の大きさや方
向を求めるようにしたが、単に接触体と対象物との接触
の有無を検出する場合には、ギャップセンサの個数を一
つとしてもよい。
ットハンドの指機構と同様に、基節部35、中節部36
及び末節部37を順に第1関節38及び第2関節39を
介して連結してなる指機構において、前述の実施形態と
同様に、末節部37を中節部36側の基体40と、対象
物Wと接触する先端側の接触体41とによりそれらの間
に間隙42を存して構成する。そして、これらの基体4
0及び接触体41をそれらの軸心方向と平行な姿勢で間
隙42に介装された例えば方形状の薄板バネ43により
連結し、また、基体40の例えば軸心部に、接触体41
の基体40側の端面に対向させて前記ギャップセンサ2
5a〜25cと同様のギャップセンサ44を装着する。
物Wが接触体41に図示のように接触すると、該接触体
41が薄板バネ43の撓みによって、図中矢印xで示す
ように揺動し、ギャップセンサ44の箇所の間隙42の
距離が変化する。従って、この距離の変化をギャップセ
ンサ44で検出することで、接触体41への対象物Wの
接触の有無を検出することができる。
プセンサとして渦電流式のセンサを使用したものを示し
たが、公知のレーザ式のギャップセンサを使用してもよ
い。この場合には、前述の渦電流式のギャップセンサ2
5a〜25cと同様に、基体にレーザ式のギャップセン
サを装着し、そのセンサにより接触体の基体側の端面に
向かってレーザ光を投光することで各センサの箇所にお
ける接触体と基体との間の間隙の距離を検出することが
できる。
式のセンサを使用してもよく、この場合には、前述の渦
電流式のギャップセンサ25a〜25cと同様に、基体
に静電容量式のギャップセンサを装着し、このセンサの
箇所における接触体及び基体間の静電容量を検出するこ
とで、接触体と基体との間の間隙の距離を検出すること
ができる。
気流を生ぜしめ、接触体が基体に対して揺動あるいは軸
心方向に移動したときに生じる空気圧の圧力変化を検出
することで、接触体と基体との間の間隙の変化を検出す
るようにることも可能である。
ドの指機構に備えた力覚センサ装置を例にとって説明し
たが、本発明はこれに限らず、種々の接触体と対象物と
の接触状態を検出する場合に適用することができること
はもちろんである。
ロボットハンドの指機構の側面図。
図。
ネの平面図。
図。
るための説明図。
プセンサを備えた場合の実施形態を示す断面図。
プセンサを備えた場合の他の実施形態を示す断面図。
センサ装置の実施形態におけるロボットハンドの指機構
を示す模式的側面図。
9,43…薄板バネ(弾性部材)、25a〜25c,4
4…ギャップセンサ、29…マイクロコンピュータ(力
検出手段)、W…対象物。
Claims (5)
- 【請求項1】対象物と接触する接触体の接触状態を検出
する力覚センサ装置であって、基体と、該基体と間隙を
存して設けられた前記接触体と、該接触体と前記対象物
との接触時に前記間隙の距離が変化するよう該接触体を
前記基体に揺動可能又は/及び前記間隙の距離方向に移
動可能に支持せしめる復元自在な弾性部材と、前記基体
と接触体との間隙の所定部位の距離に応じた信号を生成
するギャップセンサとから成り、該ギャップセンサの信
号により検出される前記間隙の距離に基づき前記接触体
と対象物との接触状態を検出することを特徴とする力覚
センサ装置。 - 【請求項2】前記弾性部材は、前記基体及び接触体の間
に前記間隙の距離方向と略直交する姿勢で介装された薄
板バネから成り、該薄板バネの略中央部及び周縁部がそ
れぞれ前記基体の前記接触体に臨む面の略中央部及び前
記接触体の前記基体に臨む面の周縁部に固定され、又
は、該薄板バネの略中央部及び周縁部がそれぞれ前記接
触体の前記基体に臨む面の略中央部及び前記基体の前記
接触体に臨む面の周縁部に固定されていることを特徴と
する請求項1記載の力覚センサ装置。 - 【請求項3】前記弾性部材は、前記接触体を前記基体に
揺動可能及び前記間隙の距離方向に移動可能に支持せし
めると共に、前記接触体を前記間隙の距離方向と直交す
る方向及び該間隙の距離方向の軸回りの回転方向には略
不動に前記基体に支持せしめ、 前記ギャップセンサは、前記基体と接触体との間隙の少
なくとも三つ以上の互いに異なる部位の距離を検出すべ
く三個以上備えられ、 各ギャップセンサの信号により検出される前記間隙の各
部位の距離に基づき、前記接触体と対象物との接触時に
該接触体に作用する力の大きさ及び方向を検出する力検
出手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の
力覚センサ装置。 - 【請求項4】前記弾性部材は、前記接触体を前記基体に
揺動可能及び前記間隙の距離方向に移動可能に支持せし
めると共に、前記接触体を前記間隙の距離方向と直交す
る方向及び該間隙の距離方向の軸回りの回転方向には略
不動に前記基体に支持せしめ、 前記ギャップセンサ
は、前記基体と接触体との間隙の二つの互いに異なる部
位の距離を検出すべく二個備えられ、 各ギャップセンサの信号により検出される前記間隙の各
部位の距離に基づき、前記接触体と対象物との接触時に
該接触体に作用する力の所定方向の成分又は該力の方向
を検出する力検出手段を備えたことを特徴とする請求項
1又は2記載の力覚センサ装置。 - 【請求項5】前記ギャップセンサは、渦電流式変位セン
サ又はレーザ式変位センサ又は静電容量式変位センサか
ら成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
載の力覚センサ装置。
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