JPS6062496A - 触覚センサ - Google Patents
触覚センサInfo
- Publication number
- JPS6062496A JPS6062496A JP16679783A JP16679783A JPS6062496A JP S6062496 A JPS6062496 A JP S6062496A JP 16679783 A JP16679783 A JP 16679783A JP 16679783 A JP16679783 A JP 16679783A JP S6062496 A JPS6062496 A JP S6062496A
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- Japan
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- light
- measured
- pressure
- target object
- distance
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- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野〕
本発明は小型にして複数の要素が測定できろロボット用
触覚センザに関するものである。
触覚センザに関するものである。
(背景技術)
従来、ロボットにおける触覚センサとして、近接室、接
触覚、圧覚、力覚、′1″へり覚等が研究されており、
特に近接室と接触覚は実用化か進んでいろ。この中で接
触覚はロボットと対象物体とσ)接触の有無を知るため
のもので圧覚が多値の情報を得ることかできるのに対し
、接触覚は2値の情報を得るたけなので圧覚の一形態と
も考えられるが、いずれにしてもこれらのセンサは目的
別に独立して作られており、例えば接触覚センサは、マ
イクロスイッチを用いたものが多く、圧覚センサは感圧
半導体、導電性ゴム等、近接室センサばビーム元で対象
を照明しホトダイオードアレーを受光器とするピンホー
ルカメラでその反射光をとらえて受光しているホトダイ
オードの位置から対象物までの距離をめる方法等が一般
によく知られている。このような各機能をロボットに持
たせることによりロボットの把持動作をより適確に行う
ことができるようになる。
触覚、圧覚、力覚、′1″へり覚等が研究されており、
特に近接室と接触覚は実用化か進んでいろ。この中で接
触覚はロボットと対象物体とσ)接触の有無を知るため
のもので圧覚が多値の情報を得ることかできるのに対し
、接触覚は2値の情報を得るたけなので圧覚の一形態と
も考えられるが、いずれにしてもこれらのセンサは目的
別に独立して作られており、例えば接触覚センサは、マ
イクロスイッチを用いたものが多く、圧覚センサは感圧
半導体、導電性ゴム等、近接室センサばビーム元で対象
を照明しホトダイオードアレーを受光器とするピンホー
ルカメラでその反射光をとらえて受光しているホトダイ
オードの位置から対象物までの距離をめる方法等が一般
によく知られている。このような各機能をロボットに持
たせることによりロボットの把持動作をより適確に行う
ことができるようになる。
しかしこれらの個別の機能を持つ各センサをロボットの
ハンドに取付けるとセンサの占有体積のためハンドが大
型化し、場合によっては取付けが不可能となる。また多
くのセンサを取付けることによりロボットあるいはハン
ドが高価になるという欠点を持っていた。
ハンドに取付けるとセンサの占有体積のためハンドが大
型化し、場合によっては取付けが不可能となる。また多
くのセンサを取付けることによりロボットあるいはハン
ドが高価になるという欠点を持っていた。
(発明の課題〕
本発明の目的はこれらの欠点を除去するため、接触覚、
圧覚、近接覚を複合化したもので、その特徴は、光透過
性の可撓性板状と、該板状部の一面にもうけられ前面か
らのツLにのみ感動する受光部と、該受光部の背面から
前記板状部を照射する発光部と、前記受光部及び発光部
を制御1〜る電気回路とを有し、発光部からの測定対象
物体による反射光をAiJ記受光部により受光し受光し
た光の強さにより測定対象物体が前記板状部と非接触時
の当該測定対象物体までの距離、及び測定対象物体が1
」IJ記版板状部接触時の圧力を検出する触角センサに
ある。
圧覚、近接覚を複合化したもので、その特徴は、光透過
性の可撓性板状と、該板状部の一面にもうけられ前面か
らのツLにのみ感動する受光部と、該受光部の背面から
前記板状部を照射する発光部と、前記受光部及び発光部
を制御1〜る電気回路とを有し、発光部からの測定対象
物体による反射光をAiJ記受光部により受光し受光し
た光の強さにより測定対象物体が前記板状部と非接触時
の当該測定対象物体までの距離、及び測定対象物体が1
」IJ記版板状部接触時の圧力を検出する触角センサに
ある。
(発明の構成および作用)
第1図は本発明の第1の実施例の主構成要素の断面図で
あって]0は弾性体、20は受光素子40を塔載した基
板、30は発光素子60を塔載した基板、50は基板2
0において受光素子40と反対面にアルミニウム等の薄
膜を蒸着した遮光層である。第2図に各要素の形状を示
す。第2図に示すように基板加は概略円筒状であり、上
面の受光素子40および下面の遮光層50も夕I径を基
板20とほぼ同じにした円盤状であり、それらの内径は
若干遮光層50の方か小さくなっている。また、弾性体
10も円筒状であり、発光素子60もほぼ遮光層50の
内径と同じ大きさにしである。
あって]0は弾性体、20は受光素子40を塔載した基
板、30は発光素子60を塔載した基板、50は基板2
0において受光素子40と反対面にアルミニウム等の薄
膜を蒸着した遮光層である。第2図に各要素の形状を示
す。第2図に示すように基板加は概略円筒状であり、上
面の受光素子40および下面の遮光層50も夕I径を基
板20とほぼ同じにした円盤状であり、それらの内径は
若干遮光層50の方か小さくなっている。また、弾性体
10も円筒状であり、発光素子60もほぼ遮光層50の
内径と同じ大きさにしである。
第3図に動作を示1−070は対象物体であり、受光素
子40と対象物体700表面までの距離をl、弾性体1
0の厚みをLとする。発光素子60より出た光は矢印の
ように進み、対象物体70で反射され、受光素子40に
入射する。受光素子40におげろ光電、変換出力値(第
3図では回路系は示していない)は、対象物体70との
距離lを変えることにより、一般的に第4図に示すよう
ブエ特性を持つ。図に示す極大値をもつ点へ4は、光学
系の設計により決まるもので、発光素子60、遮光層5
0の内径部、受光素子40の大きさおよびそれらの位置
関係により設定できる。対象物体70を矢印Pの方向に
対象物体70の表面が弾性体10に接触するまで遠方よ
り動かしてくると、その光電変換出力値はa点を通りb
点に近づくように変化する。従って弾性体10に対象物
体70が接触するまでは、第4図の特性および弾性体1
0の厚みLが既知である場合には、対象物体70と本セ
ンサ間の距離を測定する近接覚センサとして使用できろ
。
子40と対象物体700表面までの距離をl、弾性体1
0の厚みをLとする。発光素子60より出た光は矢印の
ように進み、対象物体70で反射され、受光素子40に
入射する。受光素子40におげろ光電、変換出力値(第
3図では回路系は示していない)は、対象物体70との
距離lを変えることにより、一般的に第4図に示すよう
ブエ特性を持つ。図に示す極大値をもつ点へ4は、光学
系の設計により決まるもので、発光素子60、遮光層5
0の内径部、受光素子40の大きさおよびそれらの位置
関係により設定できる。対象物体70を矢印Pの方向に
対象物体70の表面が弾性体10に接触するまで遠方よ
り動かしてくると、その光電変換出力値はa点を通りb
点に近づくように変化する。従って弾性体10に対象物
体70が接触するまでは、第4図の特性および弾性体1
0の厚みLが既知である場合には、対象物体70と本セ
ンサ間の距離を測定する近接覚センサとして使用できろ
。
次に対象物体70が弾性体10に接触した後、さらに矢
印P方向に対象物体70を押していくと、光電変換出力
値は13点から0点の方向に移動する。この過程におい
ては、弾性体10の弾性が関与し、第5図に示すように
あらかじめ弾性体10にかかる圧力とその弾性体10の
変位量の関係が既知であれば近接覚センサと同様に距離
を測定し圧力に換算でき、また、光電変換出力値から直
接圧力に換算してもよく、圧覚センサとして使用できろ
。
印P方向に対象物体70を押していくと、光電変換出力
値は13点から0点の方向に移動する。この過程におい
ては、弾性体10の弾性が関与し、第5図に示すように
あらかじめ弾性体10にかかる圧力とその弾性体10の
変位量の関係が既知であれば近接覚センサと同様に距離
を測定し圧力に換算でき、また、光電変換出力値から直
接圧力に換算してもよく、圧覚センサとして使用できろ
。
一般にロボットによる作業の場合、扱う対象物体は既知
であるため、あらかじめ各対象物体に対し第3図の構造
体を用いて、第4図および第5図の特性を調べておき、
対象物体に応じ各特性を適用することによりこのような
センサを実現できる。
であるため、あらかじめ各対象物体に対し第3図の構造
体を用いて、第4図および第5図の特性を調べておき、
対象物体に応じ各特性を適用することによりこのような
センサを実現できる。
第“7図に本実施例における距離および圧力換算部の回
路ブロック図を示’To 100は受光素子40からの
電気信号入力端子、]、]、Oは増幅部、120はA/
J)変換部でその出力が揮つM(Read 0nly
Memory ) 1.:(Uおよび140の下位アド
レス入力信号となっている。
路ブロック図を示’To 100は受光素子40からの
電気信号入力端子、]、]、Oは増幅部、120はA/
J)変換部でその出力が揮つM(Read 0nly
Memory ) 1.:(Uおよび140の下位アド
レス入力信号となっている。
また入力端子150は対象物体指定を外部より行う入力
端子であり、扱周130および」40の」三位アドレス
入力信号になっている。
端子であり、扱周130および」40の」三位アドレス
入力信号になっている。
160は1(Obr 1:30の出力端子、170は1
0へ−11,40の出力端子である。RUM 130に
はあらかじめ受光素子40の出力電圧に対する距離の換
算チープツシか格納してあり、受光素子出力値を1析祠
130の7ドレスとしている。一方ROへ4140には
、あらかじめ受光索子40の出力電圧に対する圧力の換
算テーブルが格納してあり受光素子用・力値をROへ1
140カアドレスとしている。さらにこれら換算テーブ
ルを各対象物体に対し抜数個用意しである。従って対象
物体毎にコードとして割り当てておき端子150より入
力しこれを1(、OM 130.1.4.0の上位アド
レスとすることにより換算テーブルを選択することによ
り距離および圧力のディジタル値が端子160および1
70より出力される。
0へ−11,40の出力端子である。RUM 130に
はあらかじめ受光素子40の出力電圧に対する距離の換
算チープツシか格納してあり、受光素子出力値を1析祠
130の7ドレスとしている。一方ROへ4140には
、あらかじめ受光索子40の出力電圧に対する圧力の換
算テーブルが格納してあり受光素子用・力値をROへ1
140カアドレスとしている。さらにこれら換算テーブ
ルを各対象物体に対し抜数個用意しである。従って対象
物体毎にコードとして割り当てておき端子150より入
力しこれを1(、OM 130.1.4.0の上位アド
レスとすることにより換算テーブルを選択することによ
り距離および圧力のディジタル値が端子160および1
70より出力される。
なお、厚さ1〜3 wu□のシリコーンゴム、弾性体を
用い、透明ガラス基板の上に受光素子を外径約1711
1111内径数100μにて構成し実験を行ったところ
、近接覚センザとしては約5 mm以内を数100μの
精度で検出でき圧覚センサとしては、約ioo g〜1
1(gの範囲で数10gの精度にて圧力を検知できた。
用い、透明ガラス基板の上に受光素子を外径約1711
1111内径数100μにて構成し実験を行ったところ
、近接覚センザとしては約5 mm以内を数100μの
精度で検出でき圧覚センサとしては、約ioo g〜1
1(gの範囲で数10gの精度にて圧力を検知できた。
本実施例では第4図のa点よりC点までの特性を用いて
いるが、第6図に示すように極太点す点を弾性体10の
厚みLとなるように構成しa点より1)点までの特性を
近接覚センサとして用い、1点よ’)C点までの特性を
圧覚センサとして用いることも同様の原理より可能であ
る。その他a点、1〕一点、C点は前述した光学系の設
計および弾性体1゜の選択により自由に設定で・きるが
、第5図のように特性上、極太点の両側(領域IとII
)を用いる場合は、現在領域■か■がを常に判断する
必要があるが測定を領域Ifから領域Iに向い順次行う
方法あるいは本センサをロボットのハンド等に実装する
場合はアクチーエータを既知の方向(第3図のPあるい
は逆方向)に動がしみて光電変換出力値の増減を検査す
ればよい。
いるが、第6図に示すように極太点す点を弾性体10の
厚みLとなるように構成しa点より1)点までの特性を
近接覚センサとして用い、1点よ’)C点までの特性を
圧覚センサとして用いることも同様の原理より可能であ
る。その他a点、1〕一点、C点は前述した光学系の設
計および弾性体1゜の選択により自由に設定で・きるが
、第5図のように特性上、極太点の両側(領域IとII
)を用いる場合は、現在領域■か■がを常に判断する
必要があるが測定を領域Ifから領域Iに向い順次行う
方法あるいは本センサをロボットのハンド等に実装する
場合はアクチーエータを既知の方向(第3図のPあるい
は逆方向)に動がしみて光電変換出力値の増減を検査す
ればよい。
(発明の効果)
以上説明したように、第1の実施例では受発光素子と弾
性体の組合せで構成でき、光を用いているので信頼性が
高く小型低価格で実現できる〇本発明は、ロボット用触
覚機能における圧覚、接触覚、近接覚を一つのセンサで
非常に小型に実現テキるのでロボント用センザあるいは
製造用機械のセンサとして利用できる。
性体の組合せで構成でき、光を用いているので信頼性が
高く小型低価格で実現できる〇本発明は、ロボット用触
覚機能における圧覚、接触覚、近接覚を一つのセンサで
非常に小型に実現テキるのでロボント用センザあるいは
製造用機械のセンサとして利用できる。
第1図は構成の概略を説明するための断面図、第2図は
形状説明図、第3図は光学系の説明図、第4図は本セン
サの特性グラフを示す図、第5図は距離と圧力の関係の
説明グラフを示す図、第6図は別の動作領域の説明図、
第7図は信号処理のブロック図である。 10・・・弾性体、20.30・基板、40・・・受光
素子、50・・・遮光層、60・・・発光素子、70・
・・対象物体、100.150・・・入力端子、110
増幅部、120゛・MJ変換部、130、l40−R
OM、160.170・・出力端子。 堝許出願人 沖電気工業株式会社 特許出J頷代理人 弁理士 山 本 恵 − 47図 40 芥、3図 7つ O 毛4図 唾ヨヒノC上ス馨与亡iゴとり一+−を叶りVイシド、
R1ゴのi丁;鹸第25 図 46 圀 し 受光貴−4石′=之キ象匈イ本闇の臣缶1秦7 圀
形状説明図、第3図は光学系の説明図、第4図は本セン
サの特性グラフを示す図、第5図は距離と圧力の関係の
説明グラフを示す図、第6図は別の動作領域の説明図、
第7図は信号処理のブロック図である。 10・・・弾性体、20.30・基板、40・・・受光
素子、50・・・遮光層、60・・・発光素子、70・
・・対象物体、100.150・・・入力端子、110
増幅部、120゛・MJ変換部、130、l40−R
OM、160.170・・出力端子。 堝許出願人 沖電気工業株式会社 特許出J頷代理人 弁理士 山 本 恵 − 47図 40 芥、3図 7つ O 毛4図 唾ヨヒノC上ス馨与亡iゴとり一+−を叶りVイシド、
R1ゴのi丁;鹸第25 図 46 圀 し 受光貴−4石′=之キ象匈イ本闇の臣缶1秦7 圀
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (↑)光透過性の可撓性板状部と、該板状部の一面にも
うけられ前面からの光にのみ感動する受光部と、該受光
部の背面から前記板状部を照射する発光部と、前記受光
部及び発光部を制御づ−る電気回路とを有し、発光部か
らの測定対象物体による反射光を前記受光部により受光
し受光した光の強さにより測定対象物体が前記板状部と
非接触時の肖該測定対象物体までの距離、及び測定対象
物体が前記板状部と接触時の圧力を検出することを特徴
とする触覚センサ。 (2)前記電気回路が測定対象物体の反射率毎に距離と
圧力に対する受光部の出力をあられす電子回路によるテ
ーブルを有し、測定対象物体に応じて当該テーブルが選
択されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
触覚センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16679783A JPS6062496A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 触覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16679783A JPS6062496A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 触覚センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6062496A true JPS6062496A (ja) | 1985-04-10 |
JPH042400B2 JPH042400B2 (ja) | 1992-01-17 |
Family
ID=15837853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16679783A Granted JPS6062496A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 触覚センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6062496A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09211906A (ja) * | 1996-02-02 | 1997-08-15 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
JPH1012362A (ja) * | 1996-06-20 | 1998-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 加熱調理器 |
JPH10155754A (ja) * | 1996-10-03 | 1998-06-16 | Seiko Epson Corp | 触覚検出装置、触覚告知装置、情報入力装置、触覚再現装置、触覚伝送システム、脈診装置、脈診教育装置および脈診情報伝送システム |
DE112008003884T5 (de) | 2008-05-29 | 2011-06-22 | Harmonic Drive Systems Inc. | Komplexer Sensor und Roboterhand |
JP2013248729A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | 非接触式光学距離及び触覚を感知する装置及び方法 |
JP2015087129A (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 国立大学法人 新潟大学 | Memsセンサ |
WO2016043227A1 (ja) * | 2014-09-20 | 2016-03-24 | 株式会社イシダ | 質量計測装置 |
WO2016063808A1 (ja) * | 2014-10-20 | 2016-04-28 | 株式会社イシダ | 質量測定装置 |
WO2019181213A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2019-09-26 | ソニー株式会社 | 検出装置、把持機構制御プログラム及び把持機構制御方法 |
WO2020017177A1 (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社村田製作所 | 触覚及び近接センサ、並びにセンサアレイ |
WO2021111705A1 (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 株式会社村田製作所 | 光学センサ |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP16679783A patent/JPS6062496A/ja active Granted
Cited By (18)
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---|---|---|---|---|
JPH09211906A (ja) * | 1996-02-02 | 1997-08-15 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
JPH1012362A (ja) * | 1996-06-20 | 1998-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 加熱調理器 |
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DE112008003884T5 (de) | 2008-05-29 | 2011-06-22 | Harmonic Drive Systems Inc. | Komplexer Sensor und Roboterhand |
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JP2013248729A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | 非接触式光学距離及び触覚を感知する装置及び方法 |
JP2019059021A (ja) * | 2012-05-31 | 2019-04-18 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド | 非接触式光学距離及び触覚を感知する装置及び方法 |
JP2015087129A (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 国立大学法人 新潟大学 | Memsセンサ |
JP2016061748A (ja) * | 2014-09-20 | 2016-04-25 | 株式会社イシダ | 質量計測装置 |
WO2016043227A1 (ja) * | 2014-09-20 | 2016-03-24 | 株式会社イシダ | 質量計測装置 |
WO2016063808A1 (ja) * | 2014-10-20 | 2016-04-28 | 株式会社イシダ | 質量測定装置 |
JP2016080554A (ja) * | 2014-10-20 | 2016-05-16 | 株式会社イシダ | 質量測定装置 |
WO2019181213A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2019-09-26 | ソニー株式会社 | 検出装置、把持機構制御プログラム及び把持機構制御方法 |
WO2020017177A1 (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社村田製作所 | 触覚及び近接センサ、並びにセンサアレイ |
JPWO2020017177A1 (ja) * | 2018-07-18 | 2021-04-30 | 株式会社村田製作所 | 触覚及び近接センサ、並びにセンサアレイ |
US11933684B2 (en) | 2018-07-18 | 2024-03-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tactile and proximity sensor, and sensor array |
WO2021111705A1 (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 株式会社村田製作所 | 光学センサ |
JPWO2021111705A1 (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH042400B2 (ja) | 1992-01-17 |
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